CN106574646A - 作业机械的液压驱动系统 - Google Patents

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Abstract

提供作业机械的液压驱动系统，其再生回路用的电磁比例阀由一个构成，在将从液压执行机构排出的液压油再生于其他液压执行机构的驱动的情况和不再生的情况下能确保相同的执行机构速度。具有：将液压缸(4)的缸底侧油室连接在液压泵装置(50)与第2液压执行机构(8)之间的再生通路；将排出的液压油的至少一部分在调整流量后供给到液压泵装置(50)与第2液压执行机构之间的再生流量调整装置；调整排出的液压油流量并向油箱排出的排出流量调整装置；同时控制再生流量调整装置和排出流量调整装置的一个电气驱动装置(22)；无论基于再生流量调整装置的再生流量的多少，均以第1被驱动体的下落速度不大幅变化的方式向电气驱动装置输出控制指令的控制装置(27)。

Description

作业机械的液压驱动系统
技术领域
本发明涉及作业机械的液压驱动系统，详细地说涉及具有再生回路的液压挖掘机等作业机械的液压驱动系统，其中再生回路通过被驱动部件(例如动臂)的自重下落等被驱动部件的惯性能量来将从液压执行机构排出的液压油再利用(再生)于其他执行机构的驱动。
背景技术
已知一种具有通过动臂的自重下落来将从动臂缸排出的液压油再生于例如斗杆缸的再生回路的作业机械的液压驱动系统，该例子记载于专利文献1和专利文献2中。在专利文献1所记载的液压驱动系统中，在将来自动臂缸的缸底侧油室的排出油向斗杆缸再生时，与之相应地使向斗杆缸供给液压油的液压泵的排出流量减少，而谋求提高发动机的燃料效率。
另外，在专利文献2所记载的液压驱动系统中，在判断成规定条件成立后，使来自动臂缸的缸底侧油室的排出油经由中间旁通油路向斗杆缸再生，由此避免液压回路的大型化及复杂化。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第5296570号公报
专利文献2：日本专利第5301601号公报
发明内容
在专利文献1的液压驱动系统中，与从动臂缸的缸底侧油室向斗杆缸的液压油的再生相应地使液压泵的排出流量减少来谋求提高燃料效率，因此能够实现节能化。但是，需要控制再生阀的电磁比例阀和控制出口节流阀的电磁比例阀这两个电磁比例阀，所以存在向作业机械的安装性能恶化并且生产成本增大的课题。
另一方面，在专利文献2的液压驱动系统中，由于是由一个电磁比例阀构成的，所以不会产生这样的课题。
但是，专利文献2的液压驱动系统在规定条件未成立而没有进行再生的情况下，来自动臂缸的缸底侧油室的排出油的流量通过一个流量控制阀而被调整，与此相对，在条件成立的情况下，来自动臂缸的缸底侧油室的排出油除了上述流量控制阀以外还经由其他流量控制阀向中间旁通油路供给。因此，在进行再生的情况下，与没有进行再生的情况相比，排出油的流量增加，动臂缸的活塞杆速度有可能增加。该动臂缸的活塞杆速度的增加有可能会给操作员带来进行再生的情况和不进行再生的情况下的操作性的不协调感。
本发明是基于上述的情况而研发的，其目的在于提供一种如下的作业机械的液压驱动系统，其由一个电磁比例阀构成再生回路用的电磁比例阀(电气驱动装置)，并且能够在将从液压执行机构排出的液压油再生于其他液压执行机构的驱动的情况和不再生的情况下确保相同的执行机构速度。
为了实现上述目的，第1发明是如下的作业机械的液压驱动系统，具有：液压泵装置；被从上述液压泵装置供给液压油而驱动第1被驱动体的第1液压执行机构；被从上述液压泵装置供给液压油而驱动第2被驱动体的第2液压执行机构；对从上述液压泵装置向上述第1液压执行机构供给的液压油的流动进行控制的第1流量调整装置；对从上述液压泵装置向上述第2液压执行机构供给的液压油的流动进行控制的第2流量调整装置；输出对上述第1被驱动体的动作进行指示的操作信号且切换上述第1流量调整装置的第1操作装置；和输出对上述第2被驱动体的动作进行指示的操作信号且切换上述第2流量调整装置的第2操作装置，上述第1液压执行机构是在将上述第1操作装置向上述第1被驱动体的自重下落方向进行了操作时通过上述第1被驱动体的自重下落而从缸底侧油室排出液压油并从活塞杆侧油室吸入液压油的液压缸，在上述作业机械的液压驱动系统中，具有：再生通路，其将上述液压缸的缸底侧油室连接在上述液压泵装置与上述第2液压执行机构之间；再生流量调整装置，其将从上述液压缸的缸底侧油室排出的液压油的至少一部分在调整了流量后经由上述再生通路供给到上述液压泵装置与上述第2液压执行机构之间；排出流量调整装置，其将从上述液压缸的缸底侧油室排出的液压油的至少一部分在调整了流量后向油箱排出；一个电气驱动装置，其同时控制上述再生流量调整装置和上述排出流量调整装置；和控制装置，其不论基于上述再生流量调整装置调整的再生流量的多少，均以上述第1被驱动体的下落速度成为相同的方式向上述电气驱动装置输出控制指令。
发明效果
根据本发明，能够在将从液压执行机构排出的液压油再生于其他液压执行机构的驱动的情况和不再生的情况下，确保相同的执行机构速度，且能够由一个电磁比例阀构成再生回路用的电磁比例阀(电气驱动装置)。其结果为，能够实现良好的操作性，并且能够实现低成本化和安装性的提高。
附图说明
图1是表示本发明的作业机械的液压驱动系统的第1实施方式的控制系统的概略图。
图2是表示搭载了本发明的作业机械的液压驱动系统的第1实施方式的液压挖掘机的侧视图。
图3是表示构成本发明的作业机械的液压驱动系统的第1实施方式的再生控制阀的开口面积特性的特性图。
图4是构成本发明的作业机械的液压驱动系统的第1实施方式的控制器的框图。
图5是表示本发明的作业机械的液压驱动系统的第2实施方式的控制系统的概略图。
图6是表示构成本发明的作业机械的液压驱动系统的第2实施方式的油箱侧控制阀的开口面积特性的特性图。
图7是表示构成本发明的作业机械的液压驱动系统的第2实施方式的再生侧控制阀的开口面积特性的特性图。
图8是表示本发明的作业机械的液压驱动系统的第3实施方式的控制系统的概略图。
图9是表示本发明的作业机械的液压驱动系统的第4实施方式的控制系统的概略图。
具体实施方式
以下，使用附图来说明本发明的作业机械的液压驱动系统的实施方式。
实施例1
图1是表示本发明的作业机械的液压驱动系统的第1实施方式的控制系统的概略图。
在图1中，本实施方式的液压驱动系统具有：包含主要的液压泵1及先导泵3在内的泵装置50；被从液压泵1供给液压油而驱动作为第1被驱动体的液压挖掘机的动臂205(参照图2)的动臂缸4(第1液压执行机构)；被从液压泵1供给液压油而驱动作为第2被驱动体的液压挖掘机的斗杆206(参照图2)的斗杆缸8(第2液压执行机构)；对从液压泵1向动臂缸4供给的液压油的流动(流量和方向)进行控制的控制阀5(第1流量调整装置)；对从液压泵1向斗杆缸8供给的液压油的流动(流量和方向)进行控制的控制阀9(第2流量调整装置)；输出动臂的动作指令且切换控制阀5的第1操作装置6；和输出斗杆的动作指令且切换控制阀9的第2操作装置10。液压泵1为了也向未图示的其他执行机构供给液压油而也与未图示的控制阀连接，但省略了该回路部分。
液压泵1为可变容量型，具有调节器1a，通过来自控制器27(后述)的控制信号来控制调节器1a，由此控制液压泵1的倾转角(容量)，从而控制排出流量。另外，虽然未图示，但调节器1a如公知那样具有将液压泵1的排出压导出且以液压泵1的吸收转矩不超过预先确定的最大转矩的方式限制液压泵1的倾转角(容量)的转矩控制部。液压泵1经由液压油供给管路7a、11a而与控制阀5、9连接，将液压泵1的排出油向控制阀5、9供给。
作为流量调整装置的控制阀5、9分别经由缸底侧管路15、20或活塞杆侧管路13、21而与动臂缸4及斗杆缸8的缸底侧油室或活塞杆侧油室连接，根据控制阀5、9的切换位置，将液压泵1的排出油从控制阀5、9经由缸底侧管路15、20或活塞杆侧管路13、21向动臂缸4及斗杆缸8的缸底侧油室或活塞杆侧油室供给。从动臂缸4排出的液压油的至少一部分从控制阀5经由油箱管路7b向油箱回流。从斗杆缸8排出的所有液压油从控制阀9经由油箱管路11b向油箱回流。
此外，在本实施方式中，以分别由一个控制阀5、9构成对从液压泵1向各液压执行机构4、8供给的液压油的流动(流量和方向)进行控制的流量调整装置的情况为例进行说明，但并不限于此。流量调整装置可以为通过多个阀来供给的结构，也可以为通过不同的阀来构成供给和排出的结构。
第1及第2操作装置6、10分别具有操作杆6a、10a和先导阀6b、10b，先导阀6b、10b分别经由先导管路6c、6d及先导管路10c、10d而与控制阀5的操作部5a、5b及控制阀9的操作部9a、9b连接。
当将操作杆6a向动臂抬升方向BU(图示左方)操作时，先导阀6b生成与操作杆6a的操作量相应的操作先导压Pbu，该操作先导压Pbu经由先导管路6c而被传递到控制阀5的操作部5a中，控制阀5被切换到动臂抬升方向(图示右侧的位置)。当将操作杆6a向动臂下降方向BD(图示右方)操作时，先导阀6b生成与操作杆6a的操作量相应的操作先导压Pbd，该操作先导压Pbd经由先导管路6d被传递到控制阀5的操作部5b中，控制阀5被切换到动臂下降方向(图示左侧的位置)。
当将操作杆10a向斗杆回收方向AC(图示右方)操作时，先导阀10b生成与操作杆10a的操作量相应的操作先导压Pac，该操作先导压Pac经由先导管路10c被传递到控制阀9的操作部9a中，控制阀9被切换到斗杆回收方向(图示左侧的位置)。当将操作杆10a向斗杆放出方向AD(图示左方)操作时，先导阀10b生成与操作杆10a的操作量相应的操作先导压Pad，该操作先导压Pad经由先导管路10d被传递到控制阀9的操作部9b中，控制阀9被切换到斗杆放出方向(图示右侧的位置)。
在动臂缸4的缸底侧管路15与活塞杆侧管路13之间、斗杆缸8的缸底侧管路20与活塞杆侧管路21之间，分别连接有带补偿的过载溢流阀12、19。带补偿的过载溢流阀12、19具有防止由于缸底侧管路15、20及活塞杆侧管路13、21的压力过高而导致液压回路设备损伤的功能、和减少由于缸底侧管路15、20及活塞杆侧管路13、21成为负压而导致发生气蚀的功能。
此外，本实施方式是泵装置50包含一个主泵(液压泵1)的情况，但也可以是泵装置50包含多个(例如两个)主泵，且将各个主泵与控制阀5、9连接，从各个主泵向动臂缸4和斗杆缸8供给液压油。
图2是表示搭载了本发明的作业机械的液压驱动系统的第1实施方式的液压挖掘机的侧视图。
液压挖掘机具有下部行驶体201、上部旋转体202和前作业机203。下部行驶体201具有左右的履带式行驶装置201a、201a(仅图示出一侧)，通过左右的行驶马达201b、201b(仅图示出一侧)而被驱动。上部旋转体202能够旋转地搭载在下部行驶体201上，通过旋转马达202a而被旋转驱动。前作业机203能够俯仰地安装在上部旋转体202的前部。在上部旋转体202上具有操作室(驾驶室)202b，在操作室202b内配置有上述第1及第2操作装置6、10和未图示的行驶用的操作踏板装置等操作装置。
前作业机203是具有动臂205(第1被驱动体)、斗杆206(第2被驱动体)、铲斗207的多关节构造，动臂205通过动臂缸4的伸缩而相对于上部旋转体202在上下方向上转动，斗杆206通过斗杆缸8的伸缩而相对于动臂205在上下及前后方向上转动，铲斗207通过铲斗缸208的伸缩而相对于斗杆206在上下及前后方向上转动。
在图1中，省略与左右的行驶马达201b、201b、旋转马达202a、铲斗缸208等液压执行机构相关的回路部分而进行示出。
在此，动臂缸4是在将第1操作装置6的操作杆6a向动臂下降方向(第1被驱动体的自重下落方向)BD进行了操作时通过基于包含动臂205在内的前作业机203的重量的自重下落而从缸底侧油室排出液压油且从活塞杆侧油室吸入液压油的液压缸。
返回到图1，本发明的液压驱动系统在上述的结构要素的基础上，还具有：二位三通的再生控制阀17，其配置在动臂缸4的缸底侧管路15上，且能够将从动臂缸4的缸底侧油室排出的液压油的流量分配调整到控制阀5侧(油箱侧)和斗杆缸8的液压油供给管路11a侧(再生通路侧)；再生通路18，其一端侧与再生控制阀17的一个出口端口连接且另一端侧与液压油供给管路11a连接；连通通路14，其从动臂缸4的缸底侧管路15及活塞杆侧管路13分别分支，且将缸底侧管路15及活塞杆侧管路13连接；连通控制阀16，其配置在连通通路14上，且基于第1操作装置6的动臂下降方向BD的操作先导压Pbd(操作信号)而开阀，将动臂缸4的缸底侧油室的排出油的一部分向动臂缸4的活塞杆侧油室再生地供给，并且，使动臂缸4的缸底侧油室与活塞杆侧油室连通，由此来防止活塞杆侧油室产生负压；电磁比例阀22；压力传感器23、24、25、26；和控制器27。
再生控制阀17为了能够使来自动臂缸4的缸底侧油室的排出油向油箱侧(控制阀5侧)和再生通路18侧流动，而具有油箱侧通路(第1节流阀)和再生侧通路(第2节流阀)。再生控制阀17的冲程通过一个电磁比例阀22(电气驱动装置)而被控制。再生控制阀17的另一个出口端口与控制阀5的端口连接。在本实施方式中，再生控制阀17构成再生流量调整装置和排出流量调整装置，其中再生流量调整装置将从动臂缸4的缸底侧油室排出的液压油的至少一部分在调整了其流量后经由再生通路18供给到液压泵1与斗杆缸8之间，排出流量调整装置将从动臂缸4的缸底侧油室排出的液压油的至少一部分在调整了其流量后向油箱排出。
连通控制阀16具有操作部16a，通过将第1操作装置6的动臂下降方向BD的操作先导压Pbd传递到操作部16a而开阀。
压力传感器23与先导管路6d连接，检测第1操作装置6的动臂下降方向BD的操作先导压Pbd，压力传感器25与动臂缸4的缸底侧管路15连接，检测动臂缸4的缸底侧油室的压力，压力传感器26与斗杆缸8侧的液压油供给管路11a连接，检测液压泵1的排出压。压力传感器24与第2操作装置10的先导管路10d连接，检测第2操作装置10的斗杆放出方向的操作先导压Pad。
控制器27输入来自压力传感器23、24、25、26的检测信号123、124、125、126，基于这些信号进行规定的运算，向电磁比例阀22和调节器1a输出控制指令。
作为电气驱动装置的电磁比例阀22根据来自控制器27的控制指令而进行动作。电磁比例阀22将从作为先导液压源的先导泵3供给的液压油的一次压转换成所期望的压力(二次压)并向再生控制阀17的操作部17a输出，控制再生控制阀17的冲程，由此来控制开度(开口面积)。
图3是表示构成本发明的作业机械的液压驱动系统的第1实施方式的再生控制阀的开口面积特性的特性图。图3的横轴示出再生控制阀17的滑阀冲程，纵轴示出开口面积。
在图3中，在滑阀冲程最小的情况下(处于原始位置的情况下)，油箱侧通路打开，开口面积最大，再生侧通路关闭，开口面积为零。当逐渐增加冲程时，油箱侧通路的开口面积逐渐减少，再生侧通路打开，开口面积逐渐增加。当使冲程进一步增加时，油箱侧通路关闭(开口面积成为零)，再生侧通路的开口面积进一步增加。这样构成的结果为，在滑阀冲程最小的情况下，从动臂缸4的缸底侧油室排出的液压油不会再生，全部流入到控制阀5侧，当将冲程逐渐向右移动时，从动臂缸4的缸底侧油室排出的液压油的一部分流入到再生通路18中。另外，通过调整冲程，能够使油箱侧通路和再生侧通路18的开口面积变化，从而能够控制再生流量。
接下来，说明仅进行动臂下降的情况下的动作概要。
在图1中，在将第1操作装置6的操作杆6a向动臂下降方向BD进行了操作的情况下，从第1操作装置6的先导阀6b产生的操作先导压Pbd被输入到控制阀5的操作部5b和连通控制阀16的操作部16a中。由此控制阀5被切换到图示左侧的位置，缸底管路15与油箱管路7b连通，由此从动臂缸4的缸底侧油室向油箱排出液压油，动臂缸4的活塞杆进行缩短动作(动臂下降动作)。此时，将活塞杆侧管路13与液压油供给管路11a切断。
而且通过将连通控制阀14切换到图示下侧的连通位置，来将动臂缸4的缸底侧管路15与活塞杆侧管路13连通，将动臂缸4的缸底侧油室的排出油的一部分向动臂缸4的活塞杆侧油室供给。由此，由于防止了活塞杆侧油室中产生负压，并且通过控制阀5的切换而切断了液压油从液压泵1向动臂缸4的活塞杆侧油室的供给，所以抑制了液压泵1的输出而能够降低油耗。
接下来，说明同时进行动臂下降和斗杆驱动的情况下的动作概要。此外，由于从原理上来说在进行斗杆放出的情况和进行回收的情况下相同，所以以斗杆放出动作为例进行说明。
在将第1操作装置6的操作杆6a向动臂下降方向BD进行了操作、同时将第2操作装置10的操作杆10a向斗杆放出方向AD进行了操作的情况下，从第1操作装置6的先导阀6b产生的操作先导压Pbd被输入到控制阀5的操作部5b和连通控制阀16的操作部16a中。由此控制阀5被切换到图示左侧的位置，缸底管路15与油箱管路7b连通，由此从动臂缸4的缸底侧油室向油箱排出液压油，动臂缸4的活塞杆进行缩短动作(动臂下降动作)。
从第2操作装置10的先导阀10b产生的操作先导压Pad被输入到控制阀9的操作部9b中。由此控制阀9被切换，缸底管路20与油箱管路11b连通且活塞杆管路21与液压油供给管路11a连通，由此，斗杆缸8的缸底侧油室的液压油被向油箱排出，来自液压泵1的排出油被向斗杆缸8的活塞杆侧油室供给。其结果为，斗杆缸8的活塞杆进行缩短动作。
在控制器27中输入有来自压力传感器23、24、25、26的检测信号123、124、125、126，通过后述的控制逻辑，向电磁比例阀22和液压泵1的调节器1a输出控制指令。
电磁比例阀22生成与控制指令相应的控制压力(二次压)，通过该控制压力来控制再生控制阀17，从动臂缸4的缸底侧油室排出的液压油的一部分或全部经由再生控制阀17被向斗杆缸8再生地供给。
液压泵1的调节器1a基于控制指令来控制液压泵1的倾转角，并以保持斗杆缸8的目标速度的方式恰当地控制泵流量。
接下来说明控制器27的控制功能。控制器27大致具有以下的两个功能。
首先，控制器27在将第1操作装置6向动臂205(第1被驱动体)的自重下落方向即动臂下降方向BD进行了操作、并与此同时对第2操作装置10进行了操作时，在动臂缸4的缸底侧油室的压力比液压泵1与斗杆缸8之间的液压油供给管路11a的压力高的情况下，将再生控制阀17从原始位置切换，由此将来自动臂缸4的缸底侧油室的排出油再生于斗杆缸的活塞杆侧油室。此时，计算出动臂缸4的缸底侧油室的压力和液压泵1与斗杆缸8之间的液压油供给管路11a的压力之间的差压，并根据该差压来控制再生控制阀17的开度。
具体地说，在差压小时，减小再生控制阀17的冲程而缩小再生侧通路的开口面积，并且扩大油箱侧通路的开口面积。随着差压增大，扩大再生侧通路的开口面积，缩小油箱侧通路的开口面积。以在差压大于固定值以上时将再生侧通路的开口面积设为最大值并关闭油箱侧开口的方式进行控制。通过像这样进行控制，来抑制再生控制阀17的切换冲击。
在同时进行了动臂下降操作和斗杆驱动的情况下，开始动作时差压小，随着时间推移，差压增大。因此，通过根据差压来逐渐加大再生侧通路的开口面积，而能够抑制切换冲击，实现良好的操作性。
而且，在差压小的情况下，即使扩大再生侧开口，再生流量也较小，因此动臂缸的活塞杆的速度有时会变慢。因此，在差压小的情况下，以通过扩大油箱侧通路的开口面积来使来自缸底侧油室的排出流量增加、且使动臂缸的活塞杆的速度成为操作员所期望的速度的方式进行控制。另一方面，在差压大的情况下，再生流量充分增大，因此通过缩小油箱侧通路的开口，来防止动臂缸的活塞杆的速度变得过快。
另外，控制器27以如下方式进行控制：在控制再生控制阀17来从动臂缸4的缸底侧油室向液压泵1与斗杆缸8之间的液压油供给管路11a供给液压油时，与从动臂缸4的缸底侧油室向液压油供给管路11a供给的再生流量相应地使液压泵1的容量减少。
由此，在将从液压执行机构排出的液压油再生于其他液压执行机构的驱动的情况和不再生的情况下，无论液压油的再生流量的多少，均能够确保相同的执行机构速度(动臂缸4的活塞杆速度)。其结果为，无论在哪种情况下，均能够实现相同的动臂下落速度。
图4是构成本发明的作业机械的液压驱动系统的第1实施方式的控制器的框图。
如图4所示，控制器27具有加法器130、函数发生器131、函数发生器133、函数发生器134、函数发生器135、乘法器136、乘法器138、函数发生器139、乘法器140、乘法器142、加法器144、输出转换部146。
在图4中，检测信号123是由压力传感器23对第1操作装置6的操作杆6a的动臂下降方向的操作先导压Pbd检测出的信号(杆操作信号)，检测信号124是由压力传感器24对第2操作装置10的操作杆10a的斗杆放出方向的操作先导压Pad检测出的信号(杆操作信号)，检测信号125是由压力传感器25对动臂缸4的缸底侧油室的压力(缸底侧管路15的压力)检测出的信号(缸底压信号)，检测信号126是由压力传感器26对液压泵1的排出压(液压油供给管路11a的压力)检测出的信号(泵压信号)。
对加法器130输入缸底压信号125及泵压信号126，来求出缸底压信号125与泵压信号126之间的偏差(动臂缸4的缸底侧油室的压力与液压泵1的排出压之间的差压)，并将该差压信号输入到函数发生器131和函数发生器132中。
函数发生器131计算出与由加法器130求出的差压信号相应的再生控制阀17的再生侧通路的开口面积，基于图3所示的再生控制阀17的开口面积特性来设定特性。具体地说，在差压小的情况下，减小再生控制阀17的冲程而缩小再生侧通路的开口面积、扩大油箱侧通路的开口面积。另一方面在差压大的情况下，以扩大再生通路侧的开口面积并在差压达到固定值时使再生侧通路的开口面积最大、关闭油箱侧通路的开口的方式进行控制。
函数发生器133求出与由加法器130求出的差压信号相应的液压泵1的减少流量(以下称为泵减少流量)。根据函数发生器131的特性，差压越大则再生侧通路的开口面积越大，再生流量增加。因此，设定为差压越大则泵减少流量也越多。
函数发生器134根据第1操作装置6的杆操作信号123来计算出乘法器所使用的系数，在杆操作信号123为0时输出最小值0，随着杆操作信号123的增加而使输出增大，作为最大值输出1。
乘法器136输入由函数发生器131计算出的开口面积和由函数发生器134计算出的值，将乘积作为开口面积输出。在此，在第1操作装置6的杆操作信号123小的情况下，需要减慢动臂缸4的活塞杆速度，因此要求也减少再生流量。因此，函数发生器134从0以上、1以下的范围输出较小的值，并使由函数发生器131计算出的开口面积成为更小的值并输出。
另一方面，在第1操作装置6的杆操作信号123大的情况下，需要加快动臂缸4的活塞杆速度，因此也能够增加再生流量。因此，函数发生器134从0以上、1以下的范围输出较大的值，减小由函数发生器131计算出的开口面积的减少量，输出较大的开口面积的值。
乘法器138输入由函数发生器133计算出的泵减少流量和由函数发生器134计算出的值，并将乘积作为泵减少流量输出。在此，在第1操作装置6的杆操作信号123小的情况下，再生流量也小，因此要求将泵减少流量也设定得小。因此，函数发生器134从0以上、1以下的范围输出较小的值，使由函数发生器133计算出的泵减少流量成为更小的值并输出。
另一方面，在第1操作装置6的杆操作信号123大的情况下，再生流量增大，而需要也将泵减少流量设定得大。因此，函数发生器134从0以上、1以下的范围输出较大的值，减小由函数发生器133计算出的泵减少流量的减少量，输出较大的泵减少流量的值。
函数发生器135根据第2操作装置10的杆操作信号124来计算出在乘法器中使用的系数，在杆操作信号124为0时输出最小值0，随着杆操作信号124的增加而使输出增大，作为最大值输出1。
乘法器140输入由乘法器136计算出的开口面积和由函数发生器135计算出的值，并将乘积作为开口面积输出。在此，在第2操作装置10的杆操作信号124小的情况下，需要减慢斗杆缸4的活塞杆速度，因此要求也减少再生流量。因此，函数发生器135从0以上、1以下的范围输出较小的值，使由乘法器136修正后的开口面积成为更小的值并输出。
另一方面，在第2操作装置10的杆操作信号124大的情况下，需要加快斗杆缸4的活塞杆速度，因此也能够增加再生流量。因此，函数发生器135从0以上、1以下的范围输出较大的值，减小由乘法器136修正后的开口面积的减少量，输出较大的开口面积的值。
乘法器142输入由乘法器138计算出的泵减少流量和由函数发生器135计算出的值，并将乘积作为泵减少流量输出。在此，在第2操作装置10的杆操作信号124小的情况下，再生流量也小，因此要求也将泵减少流量设定得小。因此，函数发生器135从0以上、1以下的范围输出较小的值，使由乘法器138修正后的泵减少流量成为更小的值并输出。
另一方面，在第2操作装置10的杆操作信号124大的情况下，再生流量增大，而需要也将泵减少流量设定得大。因此，函数发生器135从0以上、1以下的范围输出较大的值，减小由乘法器138修正后的泵减少流量的减少量，输出较大的泵减少流量的值。
此外，期望以在将来自动臂缸4的缸底侧油室的排出油再生于斗杆缸8的驱动的情况和不再生的情况下动臂缸4的活塞杆速度不会大幅变化的方式，调整函数发生器131、133、134、135的各设定表。另外，由于将来自动臂缸4的缸底侧油室的排出油再生于斗杆缸8的动作主要为水平牵引动作，所以此时的动臂缸4的缸底侧油室的压力和斗杆缸8的活塞杆侧油室的压力成为具有某种程度的确定的倾向的值。因此，只要采集水平牵引动作时的各部分压力来分析压力波形并调整上述函数发生器的设定表，就能够将再生控制阀17的开口面积设定为最佳的值。
函数发生器139根据第2操作装置10的杆操作信号124来计算出泵要求流量。设定了在杆操作信号124为0的情况下从液压泵1输出最低限度的流量这样的特性。其目的在于提高对第2操作装置10的操作杆10a进行了操作时的响应性、和防止液压泵1烧伤。另外，随着杆操作信号124的增加而使液压泵1的排出流量增加，增加向斗杆缸8流入的液压油的流量。由此，实现与操作量相应的斗杆缸8的活塞杆速度。
对加法器144输入由乘法器142计算出的泵减少流量和由函数发生器139计算出的泵要求流量，并从泵要求流量减去泵减少流量即再生流量来计算出目标泵流量。
对输出转换部146输入来自乘法器140的输出和来自加法器144的输出，并分别输出通向电磁比例阀22的电磁阀指令222及通向液压泵1的调节器1a的倾转指令201。
由此，电磁比例阀22将从先导泵3供给的液压油的一次压转换成所期望的压力(二次压)并向再生控制阀17的操作部17a输出来控制再生控制阀17的冲程，由此控制开度(开口面积)。另外，通过调节器1a控制液压泵1的倾转角(容量)来控制排出流量。其结果为，液压泵1被控制为与从动臂缸4的缸底侧向液压油供给管路11a供给的再生流量相应地使容量减少。
接下来说明控制器27的动作。
通过将第1操作装置6的操作杆6a向动臂下降方向BD操作而由压力传感器23检测出的操作先导压Pbd的信号作为杆操作信号123被输入到控制器27中。通过将第2操作装置10的操作杆10a向斗杆放出方向AD操作而由压力传感器24检测出的操作先导压Pad的信号作为杆操作信号124被输入到控制器27中。另外，由压力传感器25、26检测出的动臂缸4的缸底侧油室的压力、液压泵1的排出压的各信号作为缸底压信号125、泵压信号126被输入到控制器27中。
将缸底压信号125和泵压信号126输入到加法器130中，来计算出差压信号。将差压信号输入到函数发生器131和函数发生器133中，分别计算出再生控制阀17的再生侧通路的开口面积和泵减少流量。
将杆操作信号123输入到函数发生器134中，由函数发生器134计算出与杆操作量相应的修正信号，并向乘法器136和乘法器138输出。乘法器136修正从函数发生器131输出的再生侧通路的开口面积，乘法器138修正从函数发生器133输出的泵减少流量。
当同样地将杆操作信号124输入到函数发生器135中时，函数发生器135计算出与杆操作量相应的修正信号，并向乘法器140和乘法器142输出。乘法器140进一步修正从乘法器136输出的修正后的再生侧通路的开口面积，并向输出转换部146输出，乘法器142进一步修正从乘法器138输出的修正后的泵减少流量并向加法器144输出。
输出转换部146将修正后的再生侧通路的开口面积转换成电磁阀指令222，并向电磁比例阀22输出。由此控制再生控制阀17的冲程。其结果为，再生控制阀17被设定为与动臂缸4的缸底侧油室的压力和液压泵1的排出压之间的差压相应的开口面积，而将来自动臂缸4的缸底侧油室的排出油向斗杆缸8再生。
将杆操作信号124输入到函数发生器139中，由函数发生器139计算出与杆操作量相应的泵要求流量并向加法器144输出。
将运算出的泵要求流量和泵减少流量向加法器144输入，从泵要求流量减去泵减少流量即再生流量来计算出目标泵流量并向输出转换部146输出。
输出转换部146将该目标泵流量转换成液压泵1的倾转指令201并向调节器1a输出。由此，通过将斗杆缸8控制成与第2操作装置10的操作信号(操作先导压Pad)相应的所期望的速度，并且与再生流量相应地减少液压泵1的排出流量，而能够降低驱动液压泵1的发动机的油耗，而谋求节能化。
通过以上的动作，再生控制阀17根据动臂缸4的缸底侧油室的压力与液压泵1的排出压之间的差压来使再生侧通路的开口面积逐渐增加，因此能够抑制切换冲击，而实现良好的操作性。另外，在上述的差压、第1操作装置6的操作量和第2操作装置10的操作量均较小时，将再生控制阀17的再生侧通路的开口面积设定得小，将油箱侧通路的开口面积设定得大，因此即使再生流量小，油箱侧流量也会增多。由此，能够确保操作员所期望的动臂缸的活塞杆速度。
另一方面，在差压、第1操作装置6的操作量和第2操作装置10的操作量较大时，将再生控制阀17的再生侧通路的开口面积设定得大，将油箱侧通路的开口面积设定得小，因此能够抑制动臂缸的活塞杆速度过快，而确保操作员所期望的动臂缸的活塞杆速度。另外，通过根据再生流量来减少液压泵1的排出流量，而能够对于斗杆缸8的活塞杆速度也确保操作员所期望的速度。
由此，在将从液压执行机构排出的液压油再生于其他液压执行机构的驱动的情况和不再生的情况下，无论液压油的再生流量的多少，均能够确保相同的执行机构速度(动臂缸4的活塞杆速度)。其结果为，无论在哪种情况下，均能够实现相同的动臂下落速度。
根据上述的本发明的作业机械的液压驱动系统的第1实施方式，在将从液压执行机构4排出的液压油再生于其他液压执行机构8的驱动的情况和不再生的情况下，能够确保相同的执行机构速度，能够由一个电磁比例阀构成再生回路用的电磁比例阀22(电气驱动装置)。其结果为，能够实现良好的操作性，并且能够谋求低成本化和安装性的提高。
实施例2
以下，使用附图来说明本发明的作业机械的液压驱动系统的第2实施方式。图5是表示本发明的作业机械的液压驱动系统的第2实施方式的控制系统的概略图，图6是表示构成本发明的作业机械的液压驱动系统的第2实施方式的油箱侧控制阀的开口面积特性的特性图，图7是表示构成本发明的作业机械的液压驱动系统的第2实施方式的再生侧控制阀的开口面积特性的特性图。在图5至图7中，与图1至图4所示的附图标记相同的附图标记的部分是同一部分，因此省略其详细的说明。
在本发明的作业机械的液压驱动系统的第2实施方式中，在代替图1所示的再生控制阀17而分别在缸底侧管路15上具有作为排出流量调整装置的油箱侧控制阀41、在再生通路18上具有作为再生流量调整装置的再生侧控制阀40的方面与第1实施方式不同。油箱侧控制阀41的冲程和再生侧控制阀40的冲程由一个电磁比例阀22控制。
作为电气驱动装置的电磁比例阀22根据来自控制器27的控制指令而进行动作。电磁比例阀22将从先导泵3供给的液压油的一次压转换成所期望的压力(二次压)并向油箱侧控制阀41的操作部41a和再生侧控制阀40的操作部40a输出来控制油箱侧控制阀41的冲程和再生侧控制阀40的冲程，由此控制各个阀的开度(开口面积)。
图6示出油箱侧控制阀41的开口面积特性，图7示出再生侧控制阀40的开口面积特性。这些附图的横轴示出各阀的滑阀冲程，纵轴示出开口面积。这些特性与在图3所示的第1实施方式中的再生控制阀17的特性中分离成的油箱侧和再生侧的部分同等地形成。
在本实施方式中，由于能够独立地控制再生侧通路的开口面积和油箱侧通路的开口面积，所以能够进一步谋求提高燃料效率。
根据上述的本发明的作业机械的液压驱动系统的第2实施方式，能够得到与上述的第1实施方式相同的效果。
另外，根据上述的本发明的作业机械的液压驱动系统的第2实施方式，由于再生侧通路的开口面积和油箱侧通路的开口面积在设计上的自由度提高，所以能够进行更细致的匹配设定。其结果为，能够进一步提高油耗降低效果。
实施例3
以下，使用附图来说明本发明的作业机械的液压驱动系统的第3实施方式。图8是表示本发明的作业机械的液压驱动系统的第3实施方式的控制系统的概略图。在图8中，与图1至图7所示的附图标记相同的附图标记的部分是同一部分，因此省略其详细的说明。
在本发明的作业机械的液压驱动系统的第3实施方式中，在代替图1所示的再生控制阀17而设置由具有阀部42b和电磁线圈部42a的电磁比例阀构成的再生控制阀42的方面与第1实施方式不同，其中阀部42b具有与再生控制阀17的阀部相同的滑阀等的结构，电磁线圈部42a被组入到阀部42b中且被控制器27直接控制。在本实施方式中，电气驱动装置与电磁线圈部42a相当。另外，再生流量调整装置和排出流量调整装置由再生控制阀42构成。
在本实施方式中，由于不需要配置电磁比例阀22，所以能够进一步实现安装性的提高。
根据上述本发明的作业机械的液压驱动系统的第3实施方式，能够得到与上述第1实施方式相同的效果。
实施例4
以下使用附图来说明本发明的作业机械的液压驱动系统的第4实施方式。图9是表示本发明的作业机械的液压驱动系统的第4实施方式的控制系统的概略图。在图9中，与图1至图8所示的附图标记相同的附图标记的部分是同一部分，因此省略其详细的说明。
在本发明的作业机械的液压驱动系统的第4实施方式中，在图1所示的再生控制阀17与动臂缸4的缸底侧油室之间的缸底侧管路15上设有能够将来自动臂缸4的缸底侧油室的排出油向油箱排出的控制阀43的方面与第1实施方式不同。在本实施方式中，再生流量调整装置由再生控制阀17构成，排出流量调整装置由再生控制阀17和控制阀43构成。
控制阀43具有操作部43a，通过将第1操作装置6的动臂下降方向BD的操作先导压Pbd传递到操作部43a来开阀，从而将来自动臂缸4的缸底侧油室的排出油向油箱排出。控制阀43的开口面积相较于与控制阀5的油箱管路7b连接的开口面积被设定得足够小。
通过如本实施方式那样构成，例如在控制阀9关闭的动臂下降单独动作中，在万一再生控制阀17因控制器27等的故障而不慎切换、导致缸底侧油室的排出场所消失的情况下，也能够从控制阀43排出，因此能够防止动臂突然停止。
此外，在动臂缸4进行抬升动作时用于供给液压油的控制阀通常多由两个以上的控制阀构成。因此，也可以构成为使两个以上的控制阀中的某一个具有上述的控制阀43那样的功能。在该情况下，不需要将控制阀43追加设置到回路上，而能够沿用以往配置的控制阀。
根据上述本发明的作业机械的液压驱动系统的第4实施方式，能够得到与上述第1实施方式相同的效果。
另外，根据上述本发明的作业机械的液压驱动系统的第4实施方式，即使在控制器发生故障等的情况下，也能够使作业机械的液压驱动系统进行稳定的运转。
另外，本发明并不限定于上述各实施方式，包含不脱离其要旨的范围内的各种变形例。例如，在上述实施方式中，说明了将本发明适用于液压挖掘机的情况，但只要是具有如下这样的液压缸的作业机械，则也能够将本发明适用于液压起重机、轮式装载机等其他作业机械，所述液压缸为，在将第1操作装置向第1被驱动体的自重下落方向进行了操作时通过第1被驱动体的自重下落而从缸底侧排出液压油并从活塞杆侧吸入液压油。
附图标记说明
1：液压泵、1a：调节器、3：先导泵(先导液压源)、4：动臂缸(第1液压执行机构)、5：控制阀、6：第1操作装置、6a：操作杆、6b：先导阀、6c、6d：先导管路、8：斗杆缸(第2液压执行机构)、9：控制阀、10：第1操作装置、10a：操作杆、10b：先导阀、10c、10d：先导管路、7a、11a：液压油供给管路、7b、11b：油箱管路、12：带补偿的过载溢流阀、13：活塞杆侧管路、14：连通通路、15：缸底侧管路、16：连通控制阀、17：再生控制阀、18：再生通路、19：带补偿的过载溢流阀、20：缸底侧管路、21：活塞杆侧管路、22：电磁比例阀(电气驱动装置)、27：控制器、40：再生侧控制阀、41：油箱侧控制阀、42：再生控制阀、43：控制阀、123：杆操作信号、124：杆操作信号、125：缸底压信号、126：泵压信号、130：加法器、131：函数发生器、133：函数发生器、134：函数发生器、135：函数发生器、136：乘法器、138：乘法器、139：函数发生器、140：乘法器、142：乘法器、144：加法器、146：输出转换部、201：倾转指令、222：电磁阀指令、203：前作业机、205：动臂(第1被驱动体)、206：斗杆(第2被驱动体)、207：铲斗。

Claims (6)

1.一种作业机械的液压驱动系统，具有：液压泵装置；被从所述液压泵装置供给液压油而驱动第1被驱动体的第1液压执行机构；被从所述液压泵装置供给液压油而驱动第2被驱动体的第2液压执行机构；对从所述液压泵装置向所述第1液压执行机构供给的液压油的流动进行控制的第1流量调整装置；对从所述液压泵装置向所述第2液压执行机构供给的液压油的流动进行控制的第2流量调整装置；输出对所述第1被驱动体的动作进行指示的操作信号且切换所述第1流量调整装置的第1操作装置；和输出对所述第2被驱动体的动作进行指示的操作信号且切换所述第2流量调整装置的第2操作装置，
所述第1液压执行机构是在将所述第1操作装置向所述第1被驱动体的自重下落方向进行了操作时通过所述第1被驱动体的自重下落而从缸底侧油室排出液压油并从活塞杆侧油室吸入液压油的液压缸，所述作业机械的液压驱动系统的特征在于，具有：
再生通路，其将所述液压缸的缸底侧油室连接在所述液压泵装置与所述第2液压执行机构之间；
再生流量调整装置，其将从所述液压缸的缸底侧油室排出的液压油的至少一部分在调整了流量后经由所述再生通路供给到所述液压泵装置与所述第2液压执行机构之间；
排出流量调整装置，其将从所述液压缸的缸底侧油室排出的液压油的至少一部分在调整了流量后向油箱排出；
一个电气驱动装置，其同时控制所述再生流量调整装置和所述排出流量调整装置；和
控制装置，其无论基于所述再生流量调整装置调整的再生流量的多少，均以所述第1被驱动体的下落速度成为相同的方式向所述电气驱动装置输出控制指令。
2.如权利要求1所述的作业机械的液压驱动系统，其特征在于，
所述再生流量调整装置和所述排出流量调整装置是具有再生侧节流阀和排出侧节流阀的一个再生控制阀，
所述电气驱动装置是将从先导液压源供给的先导液压油的一次压减压到所期望的二次压的电磁阀，
所述再生控制阀构成为通过所述电磁阀的二次压而被控制。
3.如权利要求1所述的作业机械的液压驱动系统，其特征在于，
所述再生流量调整装置是调整再生流量的再生阀，所述排出流量调整装置是调整排出流量的排出阀，
所述电气驱动装置是将从先导液压源供给的先导液压油的一次压减压到所期望的二次压的电磁阀，
所述再生阀及所述排出阀构成为通过所述电磁阀的二次压而被同时控制。
4.如权利要求1所述的作业机械的液压驱动系统，其特征在于，
所述再生流量调整装置和所述排出流量调整装置是一个再生控制阀，所述再生控制阀在其阀体部上具有再生侧节流阀和排出侧节流阀，
所述电气驱动装置是组入到所述再生控制阀中的电磁线圈部，
所述再生控制阀构成为被所述电磁线圈部直接驱动。
5.如权利要求1所述的作业机械的液压驱动系统，其特征在于，具有：
连通通路，其能够将从所述液压缸的缸底侧油室排出的液压油向所述液压缸的活塞杆侧油室供给；和
连通控制阀，其设在所述连通通路上，且基于所述第1操作装置的所述第1被驱动体的自重下落方向的操作信号来开阀，
所述第1流量调整装置是根据所述第1操作装置的操作来切换所述液压泵装置与所述液压缸的缸底侧油室或活塞杆侧油室之间的连通或切断的控制阀，
所述控制阀具有在将所述第1操作装置向所述第1被驱动体的自重下落方向进行了操作时切断所述液压泵装置和所述液压缸的活塞杆侧油室的切换位置。
6.如权利要求1所述的作业机械的液压驱动系统，其特征在于，
在所述排出流量调整装置的上流侧分支而配置其他排出流量调整装置，所述其他排出流量调整装置根据从所述第1操作装置输出的操作信号，将从所述液压缸的缸底侧油室排出的液压油的至少一部分在调整了流量后向油箱排出。
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