CN105074096A - 工程机械的液压系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及工程机械的液压系统，更详细而言，涉及一种驱动器被泵/马达控制的液压系统。本发明的工程机械的液压系统在向驱动器提供的第1、2液压管线中分别具备逻辑阀，在借助于逻辑阀的锁定而停止驱动器的运转的状态下，当要使所述驱动器运转时，即使负载作用于驱动器，在泵/马达与逻辑阀区间使压力预先上升，从而能够消除压力差，由此，驱动器可以不受负载影响，体现需要的运转。即，使得能够提高驱动器的操作控制性。

Description

工程机械的液压系统
技术领域
本发明涉及工程机械的液压系统，更详细而言，涉及一种驱动器被泵/马达控制的液压系统。
背景技术
一般而言，工程机械的液压系统包括：发动机，其使得产生动力；主液压泵，其接受发动机的动力并驱动，吐出工作油；多个驱动器，其执行作业；操作部，其操作使得所需的作业机的驱动器运转；主控制阀，其根据操作部的操作而把要求的工作油分配给相应驱动器。
操作部根据作业者操作的操作变位而形成要求指令，根据要求指令，控制从液压泵吐出的工作油的流量。操作部例如有操纵杆、踏板等。
另外，如要使工作油从主液压泵吐出，则应使泵的旋转扭矩可变。这种扭矩称为泵扭矩。泵扭矩T通过泵容积与在工作油中形成的压力P之积进行计算。所述的泵容积是泵的轴每旋转1圈吐出的工作油的油量。
如上所述的以往已知的液压系统，是液压泵把从1个或2个主泵吐出的工作油根据主控制阀的控制而分配给各个驱动器。即，从主控制阀吐出的工作油的压力在经由主控制阀和各种阀门的过程中，必然会发生压力损失，存在能量效率低的问题。
发明内容
技术课题
因此，本发明要实现的技术课题的目的在于提供一种使得借助于泵/马达而直接控制相应驱动器，使得提高能量效率的工程机械的液压系统。
本发明的另一目的在于提供一种工程机械的液压系统，负载虽然作用于驱动器，但在驱动器的作用停止的状态下使驱动器运转时，防止驱动器因负载而向非所需的方向运转，使得提高控制性和稳定性。
课题解决方案
旨在达成所述技术课题的本发明的工程机械的液压系统包括：泵/马达40，其兼具泵作用和马达作用；驱动器70，其形成有第1端口71和第2端口72，借助于从所述泵/马达40提供的工作油而运转；第1、2液压管线111、112，其连接所述第1端口71与所述泵/马达40；第3、4液压管线121、122，其连接所述第2端口71与所述泵/马达40；第1逻辑阀110，其配置于所述第1液压管线111和所述第2液压管线112；及第2逻辑阀120，其配置于所述第3液压管线121和所述第4液压管线122；在所述第1端口71或所述第2端口72中较高一侧的第1压力大于所述泵/马达40侧的第2压力的情况下，从操作部被操作的时点起，所述泵/马达40运转，使得在所述第1、2逻辑阀110、120开放之前或开放之后，将所述第1压力与所述第2压力控制为相同。
另外，本发明的工程机械的液压系统可以是在定义为作用于所述驱动器70的负载的第1方向和要使所述驱动器70运转的第2方向时，如果所述第1方向与所述第2方向一致，则控制为所述第1、2逻辑阀110、120的开放时点比所述第1方向与所述第2方向不同的情形时更早。
另外，本发明的工程机械的液压系统可以是在所述泵/马达40运转而使所述第2压力上升时，控制为在压力/流量补偿时间t1期间工作油的流量以最大值吐出。
另外，本发明的工程机械的液压系统可以是在所述泵/马达40运转而使所述第2压力上升时，控制为作为对工作油漏油(leakage)的补偿，漏油补偿流量以最大值吐出。
另外，本发明的工程机械的液压系统可以是在所述第2、4液压管线上还具备安全阀，使得所述第2压力保持设定压力。
另外，旨在达成所述技术课题的本发明的工程机械的液压系统可以包括：泵/马达40，其兼具泵作用和马达作用；驱动器70，其入口端口和出口端口通过液压管线而与所述泵/马达40连接；第1、2逻辑阀110、120，其安装于所述液压管线上，使得开放或封闭所述液压管线；控制部200，其根据对所述驱动器70的操作信号，控制为开放或封闭所述第1、2逻辑阀110、120；可以是所述控制部200在所述驱动器70向与负载作用方向相反的方向被操作时，使所述第1、2逻辑阀110、120的开放延迟，直至在液压供应侧的所述泵/马达40与所述第1逻辑阀110或第2逻辑阀120之间的液压管线中实现压力补偿时为止。
另外，在本发明的工程机械的液压系统中，可以是所述控制部200在所述驱动器70向与负载作用的第1方向相同的方向被操作的情况下，将所述第1、2逻辑阀110、120的开放延迟时间控制为比所述向相反的方向被操作的情形更短。
另外，在本发明的工程机械的液压系统中，可以是所述第1、2逻辑阀110、120的开放延迟时间为，直至液压供应侧的所述泵/马达40与所述第1逻辑阀110或第2逻辑阀120之间的液压管线压力等同于所述第1逻辑阀110或第2逻辑阀120与所述驱动器70之间的液压管线的压力时为止。
另外，在本发明的工程机械的液压系统中，可以是在所述泵/马达40与所述第1逻辑阀110或第2逻辑阀120之间的液压管线的压力补偿由从所述泵/马达40吐出的液压填充。
另外，在本发明的工程机械的液压系统中，可以是在连接所述第1、2逻辑阀110、120与所述驱动器70的所述液压管线上还具备用于保持设定压力的安全阀60。
发明效果
如上所述构成的本发明的工程机械的液压系统排除了以往液压系统中曾具备的主控制阀，从而能够排除作为工作油压力损失的主要原因，提高燃油经济性。
另外，本发明的工程机械的液压系统在向驱动器提供的第1、2液压管线中分别具备逻辑阀，在借助于逻辑阀的锁定而停止驱动器的运转的状态下，当要使所述驱动器运转时，即使负载作用于驱动器，在泵/马达与逻辑阀区间使压力预先上升，从而能够消除压力差，由此，驱动器可以不受负载影响，体现需要的运转。即，使得能够提高驱动器的操作控制性。
附图说明
图1是用于说明工程机械的液压系统的液压回路图。
图2及图3是用于在工程机械的液压系统中说明比较例的泵/马达控制液压回路的图。
图4至图6是用于在工程机械的液压系统中说明本发明的实施例的泵/马达控制液压回路的图。
图7是用于根据本发明实施例的液压系统的泵/马达控制而说明泵流量和压力变化的图。
符号说明
10–发动机，20–动力分配单元，30–补充泵(ChargingPump)，40–泵/马达，50–止回阀单元，60–安全阀，70–驱动器，71、72–第1、2端口，80–蓄压器(Accumulator)，90–补充安全阀，110、120–第1、2逻辑阀，111、112、121、122–第1～第4液压管线，200–控制部，210–操纵杆。
具体实施方式
如果参照后面与附图一同详细叙述的实施例，本发明的优点及特征以及达成其的方法将会明确。
下面参照附图，对本发明的实施例进行详细说明。下面说明的实施例是为帮助本发明的理解而示例性地提出的，本发明应理解为可以与此处说明的实施例不同地多样地变形实施。不过，在说明本发明方面，当判断认为对相关公知功能或构成要素的具体说明可能不必要地混淆本发明的要旨时，省略其详细说明及具体图示。另外，附图为帮助发明的理解而并非按实际比例尺图示，一部分构成要素的大小可能会夸张地图示。
另一方面，后述术语是考虑在本发明中的功能而设定的术语，其会因生产者的意图或惯例而异，因此，其定义应以本说明书通篇内容为基础作出。
在通篇说明书中，相同参照符号指称相同构成要素。
就工程机械的液压系统而言，以往的构成是从主泵为1个或2个的液压泵中吐出工作油，从液压泵吐出的工作油从主控制阀(MCV)向各个驱动器分配工作油。但具备主控制阀的液压系统存在的问题是，在经由主控制阀的过程中发生压力损失，能量效率低。
作为用于改善能量效率的液压系统，开发了一种液压系统，每个驱动器具备独立的泵/马达，通过控制泵/马达而使得控制相应驱动器。
液压系统的各个驱动器从各个双向形式的泵/马达接受流量供应并运转，由于没有另外的计量阀(控制阀)，所以在工作油通过各种阀门时没有阻抗，因而工作油的压力损失小，由此，实质上使得驱动器运转的能量效率高。
以下记载的“液压系统”，意味着针对各个驱动器分配了独立的双向泵/马达的液压系统，这参照附图1进行说明。附图1是用于说明工程机械的液压系统的液压回路图。
如图1所示，液压系统包括产生动力的发动机10、把发动机10产生的动力分配给多个泵/马达40的动力分配单元20、借助于各泵/马达40吐出的工作油而运转的驱动器70构成。
泵/马达40是兼具液压泵作用和液压马达作用的液压构成要素。即，泵/马达40在要使驱动器70运转时用作液压泵，相反，泵/马达40在工作油借助于驱动器70的运动能或惯性能而流动时用作液压马达。
当泵/马达40用作液压马达时，会对借助于发动机10而驱动的扭矩有所帮助。如果对此拓展说明，发动机10的动力借助于动力分配单元20而使各泵/马达40的轴旋转，如果泵/马达40借助于驱动器70生成的势能/惯性能而作为液压马达运转，则泵/马达40的轴向曾借助于发动机动力而旋转的方向进一步施加旋转力，因而具有降低发动机负载的效果。
另一方面，在多个泵/马达40的一侧配备有补充泵(ChargingPump)30，补充泵30吐出工作油，在蓄压器80中存储能量。其中，能量可以是作用于工作油的压力能。
就如上所述的液压系统而言，如果操作操作部，则借助于操作部的操作，生成使得控制驱动器70的容积指令。容积指令提供给泵/马达控制部，泵/马达40进行控制。
另外，在液压系统中导入工作油补充液压回路(chargingsystem)。工作油补充液压回路包括补充泵30、止回阀单元50、安全阀60、蓄压器80和补充安全阀90构成。
补充泵30借助于发动机动力而吐出工作油。从补充泵30吐出的工作油提供给蓄压器80。
就止回阀单元50而言，工作油从蓄压器80向泵/马达40或驱动器70侧流动，止回阀单元50具有防止工作油逆流的作用。
安全阀60用于使得在工作油补充液压回路内保持设定的压力，当形成高于设定压力的压力时开放，发挥把工作油的一部分排出到蓄压器80侧的作用。
蓄压器80用于存储工作油，正如前面所作的说明，存储作用于工作油的压力能。
补充安全阀90在补充的工作油的压力形成高于设定压力的压力时开放，使得在工作油补充液压回路内设定的压力保持为恒定。
如上所述，液压系统通过借助于泵/马达40而直接控制驱动器70，能够飞跃性地减小液压损失，但由于在工程机械中存在空间的限制，因而在增加泵/马达40个数方面存在界限。因此可以提供回路，使得可以在多个驱动器70中共用某个特定的泵/马达40。当要如上所述在多个驱动器70中共用某个特定的泵/马达40时，为了切断或连接工作油流动的液压管线等的控制而利用逻辑阀。
下面参照图2及图3，说明工程机械的液压系统中比较例的泵/马达控制液压回路。
附图图2及图3是用于在工程机械的液压系统中说明比较例的泵/马达控制液压回路的图。
如图2及图3所示，在驱动器70的缸头侧形成有第1端口71，在驱动器70的缸杆侧形成有第2端口72。另外，形成有泵/马达40的两侧工作油流入流出端口。
在所述第1端口71和所述泵/马达40的工作油流入流出端口连接有第1、2液压管线111、112。在第1液压管线111和第2液压管线112中具备第1逻辑阀110。
同样地，在所述第2端口72和所述泵/马达40的工作油流入流出端口连接有第3、4液压管线121、122。在第3液压管线121和第4液压管线122中具备第2逻辑阀120。
如图2所示，比较例的第1、2逻辑阀110、120在驱动器70的作用停止的状态下保持封闭状态。由此，工作油的流动被切断，驱动器70保持运转停止状态。
另外，如图3所示，第1、2逻辑阀110、120在驱动器70进行作用时开放。由此，借助于从泵/马达40吐出的工作油，驱动器70进行运转。另一方面，如果驱动器70是线性型驱动器，则缸杆向扩张或收缩的方向进行线性运动。如果驱动器70是轴进行旋转的旋转型驱动器，则轴向顺时针方向或逆时针方向进行旋转运动。
但是，就所述比较例的泵/马达控制液压回路而言，在驱动器70在运转停止状态下支撑负载的情况下，当要使驱动器70运转时，第1、2逻辑阀110、120开放，在第1、2逻辑阀110、120开放的瞬间会发生问题。如果对问题进行拓展说明则如下。
如图2所示，在驱动器70中，当负载向使缸杆收缩的方法进行作用时，在第1端口71侧与至第1逻辑阀110前端的第1液压管线111中，在工作油中形成高压。
相反，在从第1逻辑阀110至泵/马达40的第2液压管线112中，形成与所述高压相比相对较低的低压。
即，即使作业者的意图是在驱动器70中使缸杆向扩张的方向运转，但在第1、2逻辑阀110、120开放的瞬间，由于工作油的压力差，工作油会瞬间从驱动器70侧向泵/马达40侧流动。由此，与作业者的意志无关，存在驱动器70的缸杆会向收缩的方向运转的问题。
再一方面，就比较例的泵/马达控制液压回路而言，驱动器70的高压侧的压力越高会越危险，例如，在要使驱动器70运转的方向与负载进行作用的方向相同的情况下，驱动器70会以过快的速度运转，因而控制性会变坏。
下面参照附图图4至图6，说明本发明实施例的泵/马达控制液压回路。附图图4至图6是用于在工程机械的液压系统中说明本发明实施例的泵/马达控制液压回路的图。
本发明实施例的泵/马达控制液压回路虽然与比较例的构成相同，但在泵/马达控制液压回路的控制方面存在差。更具体而言，操作操作部，使得驱动器70运转，在第1、2逻辑阀110、120开放之前或开放之后，使得把第1液压管线111的压力与第2液压管线112的压力调节为相同/类似的水平。如此，本发明实施例的泵/马达控制回路在第1、2逻辑阀110、120开放之前或开放之后执行提高压力的预压(Pre-Pressurization)作用。
另一方面，本发明实施例的工程机械的液压回路包括控制部200。控制部200接收通过操作操纵杆210而发生的操作信号，控制使得开放或封闭第1、2逻辑阀110、120。所述操作信号可以是为了控制驱动器70而在操作操纵杆210时发生。
图4显示了在负载作用于驱动器70的状态下，驱动器70的运转保持停止状态的示例。
即，在从第1端口71侧至第1逻辑阀110的第1液压管线111中形成高压。相反，在从第1逻辑阀110至泵/马达40的第2液压管线112中相对保持低压。
图5是显示作业者操作操纵杆210而使驱动器70运转的瞬间的图。如图5所示，泵/马达40运转，在第2液压管线112侧形成压力。此时形成的压力可以是与第1液压管线111中形成的压力相同/类似水平的压力。即，在第1、2逻辑阀110、120开放之前或开放之后，借助于泵/马达40的作用，使工作油流入第2液压管线112。
控制部200在驱动器70向与负载作用的第1方向相反的方向操作时，可以使第1、2逻辑阀110、120的开放延迟，直至在液压供应侧的所述泵/马达40与第1逻辑阀110或第2逻辑阀120之间的液压管线中实现压力补偿时为止。
再一方面，从操作操纵杆210的时点至第1、2逻辑阀110、120开放的时点的时间t2越长，动作反应性会越低下，因此，优选最大限度在尽快的时间内执行压力补偿。为此，压力补偿流量的指令优选设定为最大值或极高值，且压力/流量补偿时间t1设定为较短。
另外，泵/马达40侧的压力越高，越存在发生漏油(leakage)的忧虑，因此，可以还执行对此进行补偿的执行漏油补偿流量的补偿流量指令。这可以设置为以下表1中所示的数据值。表1中记载的数据作为为了帮助本发明实施例的理解而提出的值，并非限定本发明的权利范围，时间和流量的数值会因设定的压力的大小而异。
【表1】
图6是显示第1、2逻辑阀110、120开放、驱动器70被从泵/马达40吐出的工作油而控制的示例的图。
由于是此前已使第1液压管线111与第2液压管线112的压力一致的状态，因而即使第1、2逻辑阀110、120开放，两侧的工作油压力为类似的水平，所以工作油的流动不向任意方向移动，驱动器70按照从泵/马达40吐出工作油的方向运转。
另一方面，在操作操纵杆210，要使驱动器70运转的第1方向与负载进行作用的第2方向相同的情况下，以操纵杆210的急速操作，可以使驱动器70的运转速度提高。
即，在第1方向与第2方向相同的情况下，也可以把第1、2逻辑阀110、120的开放时点比方向不同时稍微提前，设置得更早。
再一方面，测量操纵杆210的操作速度，当是快速的操作时，可以利用负载荷重的力，部分地调整泵/马达40侧的压力补偿。这可以只在负载荷重的方向与操纵杆210的操作方向一致的情况下执行。
负载进行作用的方向可以根据在驱动器70的第1、2端口71、72配备的压力传感器所检测的压力值而获知。即，如果在第1端口71侧压力大于第2端口72的压力，则如图4所示，可知负载向缸杆收缩的方向进行作用。
又一方面，在实施例中，虽然说明了在第1端口71侧形成高压，但相反，当是在第2端口72侧形成高压时，可以理解为在第3液压管线121中形成高压。即，在第3液压管线121中形成高压时的作用，以与在第1液压管线111中形成高压时的作用相同的形态进行控制。
另外，在开放第1、2逻辑阀110、120之前，在从泵/马达40吐出工作油，使得在第2液压管线112中较高地保持工作油压力的情况下，在泵/马达40侧会发生较高压力，通过追加配备安全阀，能够保持泵/马达控制液压回路的稳定压力。另外，借助于安全阀而抑制过度高压，从而能够防止发生漏油(leakage)。
附图图7是用于根据本发明实施例的液压系统的泵/马达控制而说明泵流量和压力变化的图。
如图7所示，当是在驱动器70的高压侧形成压力的状态时，泵/马达40侧的压力会是相对的低压。
从操作操纵杆210的瞬间起，产生第1、2逻辑阀110、120的开放指令，从逻辑阀开放指令时点起，在压力/流量补偿时间t1期间，压力补偿流量从泵/马达40吐出，补偿压力和流量。此时，压力补偿值正如前面所作的说明，以最大值的压力补偿最大流量b1实现补偿。
另外，从操作操纵杆210的瞬间起，产生第1、2逻辑阀110、120的开放指令。当经过了逻辑阀开放时间t2时，第1、2逻辑阀110、120完全开放。
直至第1、2逻辑阀110、120刚刚完全开放后，实现漏油补偿最大流量b2。
如上所述，就本发明实施例的不同工程机械的液压系统的泵/马达控制液压回路而言，即使负载正作用于驱动器70，在泵/马达控制液压回路内，以与因负载而形成的高压相同的水平形成压力，从而使得能够稳定地控制驱动器70。
如上所述构成的本发明的工程机械的液压系统排除以往的液压系统曾具备的主控制阀，从而能够排除作为工作油的压力损失的主要原因，提高燃油经济性。
另外，就本发明的工程机械的液压系统而言，在提供给驱动器70的液压管线参照111、112、121、122中分别具备第1、2逻辑阀110、120，在借助于第1、2逻辑阀110、120的锁定而停止驱动器70运转的状态下，当要使所述驱动器70运转时，即使负载作用于驱动器70，在泵/马达40与第1、2逻辑阀110、120区间使压力预先上升，从而能够消除压力差，由此，驱动器70可以不受负载影响，体现所需的运转。即，使得能够提高驱动器的操作控制性。
以上参照附图，说明了本发明的实施例，但本发明所属技术领域的技术人员可以理解，本发明在不变更其技术思想或必需特征的前提下，可以以其它具体形态实施。
因此，以上记述的实施例应理解为在所有方面只是示例而非限定，本发明的范围由后述的权利要求书代表，从权利要求书的意义及范围以及其等价概念导出的所有变更或变形的形态，应解释为包含于本发明的范围。
产业上的利用可能性
本发明的工程机械的液压系统可以用于，对每个驱动器分别具备专用泵/马达并使得驱动器借助于泵/马达的控制而运转的液压系统进行控制。

Claims (10)

1.一种工程机械的液压系统，其特征在于，包括：
泵/马达(40)，其兼具泵作用和马达作用；
驱动器(70)，其形成有第1端口(71)和第2端口(72)，借助于从所述泵/马达(40)提供的工作油而运转；
第1、2液压管线(111、112)，其连接所述第1端口(71)与所述泵/马达(40)；
第3、4液压管线(121、122)，其连接所述第2端口(71)与所述泵/马达(40)；
第1逻辑阀(110)，其配置于所述第1液压管线(111)和所述第2液压管线(112)；及
第2逻辑阀(120)，其配置于所述第3液压管线(121)和所述第4液压管线(122)；
在所述第1端口(71)或所述第2端口(72)中较高一侧的第1压力大于所述泵/马达(40)侧的第2压力的情况下，从操作部被操作的时点起，所述泵/马达(40)运转，使得在所述第1、2逻辑阀(110、120)开放之前，将所述第1压力与所述第2压力控制为相同。
2.根据权利要求1所述的工程机械的液压系统，其特征在于，
在定义为作用于所述驱动器(70)的负载的第1方向和要使所述驱动器(70)运转的第2方向时，
如果所述第1方向与所述第2方向一致，则控制为所述第1、2逻辑阀(110、120)的开放时点比所述第1方向与所述第2方向不同的情形时更早。
3.根据权利要求1所述的工程机械的液压系统，其特征在于，
在所述泵/马达(40)运转而使所述第2压力上升时，
控制为在压力/流量补偿时间(t1)期间工作油的流量以最大值吐出。
4.根据权利要求1所述的工程机械的液压系统，其特征在于，
在所述泵/马达(40)运转而使所述第2压力上升时，
控制为作为对工作油漏油(leakage)的补偿，漏油补偿流量以最大值吐出。
5.根据权利要求4所述的工程机械的液压系统，其特征在于，
在所述第2、4液压管线上还具备安全阀，使得所述第2压力保持设定压力。
6.一种工程机械的液压系统，其特征在于，包括：
泵/马达(40)，其兼具泵作用和马达作用；
驱动器(70)，其入口端口和出口端口通过液压管线而与所述泵/马达(40)连接；
第1、2逻辑阀(110、120)，其安装于所述液压管线上，使得开放或封闭所述液压管线；
控制部(200)，其根据对所述驱动器(70)的操作信号，控制为开放或封闭所述第1、2逻辑阀(110、120)；
所述控制部(200)在所述驱动器(70)向与负载作用方向相反的方向被操作时，使所述第1、2逻辑阀(110、120)的开放延迟，直至在液压供应侧的所述泵/马达(40)与所述第1逻辑阀(110)或第2逻辑阀(120)之间的液压管线中实现压力补偿时为止。
7.根据权利要求6所述的工程机械的液压系统，其特征在于，
所述控制部(200)在所述驱动器(70)向与负载作用的第1方向相同的方向被操作的情况下，将所述第1、2逻辑阀(110、120)的开放延迟时间控制为比所述向相反的方向被操作的情形更短。
8.根据权利要求6所述的工程机械的液压系统，其特征在于，
所述第1、2逻辑阀(110、120)的开放延迟时间为，直至液压供应侧的所述泵/马达(40)与所述第1逻辑阀(110)或第2逻辑阀(120)之间的液压管线压力等同于所述第1逻辑阀(110)或第2逻辑阀(120)与所述驱动器(70)之间的液压管线的压力时为止。
9.根据权利要求6所述的工程机械的液压系统，其特征在于，
在所述泵/马达(40)与所述第1逻辑阀(110)或第2逻辑阀(120)之间的液压管线的压力补偿由从所述泵/马达(40)吐出的液压填充。
10.根据权利要求6所述的工程机械的液压系统，其特征在于，
在连接所述第1、2逻辑阀(110、120)与所述驱动器(70)的所述液压管线上还具备用于保持设定压力的安全阀(60)。
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