CN107532408A - 液压回路和作业机械 - Google Patents

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Abstract

提供了一种液压回路，在该液压回路中，提高了用于每个控制阀的各种操作的每个泵流量的汇聚和分配效率。液压回路包括控制阀(CV1)至(CV4)，其配置为至少控制分别供给至每个汽缸(21c)至(23c)和液压摆动电动机(16m)的液压油的方向。液压回路包括在铲斗控制阀(CV2)的上游侧的第二压力补偿阀(CO2)，其将从铲斗控制阀(CV2)的泵(P1)至(P3)通向铲斗汽缸(23c)的开口处的前后压差保持恒定。液压回路包括换向阀(29)，其配置为控制从第三泵(P3)排出的液压油的方向，以便选择性地将液压油供给至铲斗汽缸(23c)、斗杆汽缸(22c)或液压回转电动机(16m)中的任一个。当根据控制阀(CV1)至(CV4)中的至少一个的操作程度切换换向阀(29)时，供给至铲斗汽缸(23c)的液压油在铲斗控制阀(CV2)和第二压力补偿阀(CO2)之间汇聚。

Description

液压回路和作业机械
技术领域
本发明涉及一种液压回路，其具有分别用于将作业流体供给至多个液压致动器的多个泵，且本发明涉及一种设置有这种液压回路的作业机械。
背景技术
作为用于会聚多个泵排出流的液压回路，常规上已知一种液压回路，其能够会聚从两个泵排出的油且然后通过使用现有泵和诸如液压挖掘机等作业机械的控制阀的不同组合来将油供给至每个液压致动器的控制阀(例如，参照PTL 1)。
然而，这种配置降低了所谓的一组三个同时操作的会聚和分配效率，在该操作中，配置例如作业机械的作业装置的动臂、斗杆和铲斗全部立即进行旋转操作。
鉴于这种情况，已经提出了一种液压回路，其通过使用将压力油供给至回转电动机的附加泵会聚和分配从三个泵排出的油来提高效率和操作速度，该回转电动机将作业机械的上回转体相对于下行进体回转。
具体地，例如，已知一种用于通过用通过从两个泵供应压力油操作的臂汽缸将从供给压力油的另一个泵排出的油会聚到回转电动机来提高该臂汽缸的操作速度的配置(例如，参照PTL 2)；一种用于用动臂控制阀和铲斗控制阀、臂控制阀或铲斗控制阀的组合将从供给压力油的泵排出的油选择性地会聚到回转电动机的配置(例如，参照PTL 3)；一种用于通过使从泵排出的油会聚在臂汽缸的底部且用于根据复杂操作类型取消会聚所排出的油来提高拉伸臂汽缸的速度的配置，该泵配置成将压力油供给至回转电动机(例如，参照PTL4)等。
[引用列表]
[专利文献]
[PTL 1]第2002-67459号日本专利申请公开
[PTL 2]第2000-337307号日本专利申请公开
[PTL 3]第2006-200179号日本专利申请公开
[PTL 4]第2008-274988号日本专利申请公开
发明内容
[技术问题]
然而，PTL 2至PTL 4中描述的配置由于其配置而不能实质地提高效率和可操作性，在该配置中，从向与每个汽缸不同的回转电动机供给压力油的泵排出的油仅在当例如执行一组三个同时操作时会聚。
考虑到这些情况设计本发明，且本发明的目的在于提供一种液压回路，其被设计成根据控制阀的各种操作提高会聚和分配泵流的效率，且本发明的目的在于提供一种设置有这样的液压回路的作业机械。
[问题解决方案]
权利要求1中所述的发明是一种液压回路，该液压回路具有：第一至第四液压致动器；第一泵，其将作业流体供给至第一和第二液压致动器中的每一个；第二泵，其将作业流体供给至第三液压致动器；第三泵，其将作业流体供给至第四液压致动器；第一至第四控制阀，其至少控制供给至第一至第四液压致动器的作业流体的方向；压力补偿阀，其设置在第二控制阀的上游侧，并且在第一至第三泵与第二液压致动器之间打开的第二控制阀的孔口之前和之后保持压差恒定；以及切换阀，其根据第一至第四控制阀中的至少一个的操作量进行切换，并且控制从第三泵排出的作业流体的方向，使得作业流体选择性地供给至第二至第四液压致动器中的任何一个，其中切换阀将供给至第二液压致动器的作业流体会聚在第二控制阀和压力补偿阀之间。
权利要求2中所述的发明是一种作业机械，该作业机械具有：机身；作业装置，其安装在机身中；以及权利要求1所述的液压回路，其设置在机身和作业装置中，其中机身具有下行进体和上回转体，该上回转体由下行进体轴向支撑并由作为第四液压致动器的回转电动机回转，且作业装置具有：动臂，该动臂轴向联接到上回转体并由作为第一液压致动器的动臂汽缸旋转；斗杆，其轴向联接到动臂的尖端并由作为第三液压致动器的斗杆汽缸旋转；以及铲斗，其轴向联接到斗杆的尖端并由作为第二液压致动器的铲斗汽缸旋转。
[发明的有益效果]
根据权利要求1中所述的发明，作业流体从第一泵供给至第一液压致动器、第二液压致动器或第一和第二液压致动器两者，且作业流体还从第二泵供给至第三液压致动器。然后，通过根据第一至第四控制阀中的至少一个的操作量来切换该切换阀而将作业流体从第三泵选择性地供给至第二至第四液压致动器中的任何一个。此外，切换阀将要供给至第二液压致动器的作业流体供给至压力补偿阀和第二控制阀之间，从而通过利用在第一至第三泵与第二液压致动器之间打开的第二控制阀的孔口之前和之后保持压差恒定的压力补偿阀来限制作业流体从第一泵至第二液压致动器的供给。结果，可以在不使用任何复杂的配置和控制的情况下，提高相对于控制阀的各种操作的会聚和分配泵流的效率。
权利要求2中所述的发明可以提高相对于控制阀的各种操作的会聚和分配泵流的效率，以及特别提高在用于操作动臂、斗杆和铲斗的一组三个同时操作中相对于控制阀的各种操作的会聚和分配泵流的效率。
附图说明
图1是示出根据本发明的实施例的切换液压回路的切换阀的方式的回路图。
图2是示出切换该切换阀的另一种方式的回路图。
图3是示出切换该切换阀的又一方式的回路图。
图4是示出液压回路的压力补偿阀的回路图。
图5是具有液压回路的作业机械的侧视图。
图6是示出根据本发明的液压回路的另一个实施例的一部分的回路图。
具体实施方式
下面基于图1至5中所示的实施例以及图6中所示的另一个实施例来详细描述本发明。
首先描述图1至5中所示的实施例。
图5示出了作为作业机械的液压挖掘机11。液压挖掘机11设置有液压操作(液压)机身12和安装在此机身12中的液压操作(液压)作业装置13。在机身12中，上回转体16设置在下行进体14上，其间具有回转轴承15，以便通过回转液压电动机16m回转。配置操作员站和机械室18的驾驶室17安装在上回转体16中，其中图1中所示的发动机19和由此发动机19驱动的第一泵P1至第三泵P3安装在机械室18中。
作业装置13具有动臂21，其由上回转体16轴向支撑并由动臂汽缸21c旋转；斗杆22，其轴向联接到动臂21的尖端并由斗杆汽缸22c旋转；以及铲斗23，其附接到轴向联接到斗杆22的尖端的构件并由铲斗汽缸23c旋转。
作为可变容量泵的第一泵P1至第三泵P3连接到发动机19的输出轴并以与发动机19相同的转速驱动，并且将其泵容量由控制器CT的电信号(例如，电流)控制，该控制器CT根据设置在操作员站内部的操作装置(诸如未示出的杠杆或踏板)的操作量而设定。第一泵P1将液压油作为作业流体供给至作为第一液压致动器的动臂汽缸21c(作为第一控制阀的动臂控制阀CV1)和作为第二液压致动器的铲斗汽缸23c(作为第二控制阀的铲斗控制阀CV2)。第二泵P2将液压油作为作业流体供给至作为第三液压致动器的斗杆汽缸22c(作为第三控制阀的斗杆控制阀CV3)。第三泵P3将液压油作为作业流体供给至作为用作是第四液压致动器的回转电动机的回转液压电动机16m(作为第四控制阀的回转控制阀CV4)。控制阀CV1至CV4是可滑动地设置在例如单个缸体BLK中的线轴等、控制由泵P1至P3供给的液压油的方向和流量，且然后将得到的液压油供给至动臂汽缸21c、铲斗汽缸23c、斗杆汽缸22c和回转液压电动机16m。缸体BLK内部还设置有用于控制供给至左右行进的液压电动机(未示出)的液压油的方向和流量等的线轴等，该液压电动机设置在例如机身12的下行进体14中。然而，图1至3仅示出了用于汽缸21c至23c和回转液压电动机16m的回路，并省略了其它回路的图示。
具体地，作为压力补偿阀的第一压力补偿阀CO1和第二压力补偿阀CO2通过设置用于控制回路压力的第一泄放阀BL1并联连接到第一泵P1的排出口。此外，动臂控制阀CV1通过为了防回流目的而设置的第一止回阀CH1连接到第一压力补偿阀CO1。铲斗控制阀CV2通过为了防回流目的而设置的第二止回阀CH2连接到第二压力补偿阀CO2。
第三压力补偿阀CO3通过设置用于控制回路压力的第二泄放阀BL2连接到第二泵P2的排出口，且斗杆控制阀CV3通过为了防回流目的而设置的第三止回阀CH3连接到此第三压力补偿阀CO3。第二泵P2的排出口和第一泵P1的排出口通过在第一压力补偿阀CO1和第二压力补偿阀CO2以及第三压力补偿阀CO3的上游侧(第二泄放阀BL2和第一泄放阀BL1的下游侧)的会聚阀26而彼此连接。
回转控制阀CV4通过设置用于控制回路压力的第三泄放阀BL3和为了防回流目的而设置的第四止回阀CH4连接到第三泵P3的排出口。切换阀29也通过在第三泄放阀BL3和第四止回阀CH4之间分支的通道28连接到第三泵P3的排出口。控制阀CV2、CV3分别通过通道31、32连接到此切换阀29连接。
控制阀CV1至CV4的位移由先导二次压力油控制，通过将从每个先导泵(未示出)供给的先导主压力油与操作装置的操作关联的手动先导操作阀(未示出)将该先导二次压力油减压。
泄放阀BL1至BL3将从第一泵P1至第三泵P3排出的多余液压油泄放到罐T中。
压力补偿阀CO1至CO3位于控制阀CV1至CV3的上游侧，并且配置成在第一泵P1至第三泵P3和液压致动器(动臂汽缸21c、铲斗汽缸23c、斗杆汽缸22c和回转液压电动机16m)之间打开的控制阀CV1至CV3的孔口之前和之后保持压差恒定，并且将液压油按照根据控制阀CV1至CV3的孔口的量进行传送。在本实施例中，压力补偿阀CO1至CO3连接到压差检测管路34和压差检测管路35，该压差检测管路34连接到控制阀CV1至CV3的上游侧，该压差检测管路35连接到控制阀CV1至CV3的下游侧，如图4中所示，并且控制成使得由这些压差检测管路34、35检测到的压差保持恒定。
返回到图1，会聚阀26使从第一泵P1和第二泵P2中的任何一个排出的至少一些液压油与从另一个泵排出的液压油会聚。会聚阀26根据操作装置的操作(即，控制阀CV1至CV4中的至少一个的操作量，或在本实施例中，控制阀CV1至CV4中的每一个的操作量)由从控制器CT输入的电信号(例如，电流)进行操作。
通道31将第二压力补偿阀CO2和铲斗控制阀CV2之间的位置连接到切换阀29。换句话说，使用此通道31，切换阀29经由第三泄放阀BL3将第三泵P3的排出口连接到第二压力补偿阀CO2的下游侧，使得从第三泵P3排出的液压油可以供给至铲斗汽缸23c(铲斗控制阀CV2)。
通道32将第三压力补偿阀CO3和第二泵P2的排出口(第二泄放阀BL2)之间的位置连接到切换阀29。换句话说，使用此通道32，切换阀29经由第三泄放阀BL3将第三泵P3的排出口连接到第三压力补偿阀CO3的上游侧，使得从第三泵P3排出的至少一些液压油可以与从第二泵P2供给至斗杆汽缸22c(斗杆控制阀CV3)的液压油会聚。
可以在三个位置之间切换该切换阀29：阻塞通道28和通道31、32的阻塞位置A；使通道28与通道31连通的第一连通位置B；以及使通道28与通道32连通的第二连通位置C。切换阀29根据操作装置的操作(即，控制阀CV1和CV2中的至少一个的操作量，或在本实施例中，控制阀CV1至CV4中的每一个的操作量)由从控制器CT输入的电信号(例如，电流)进行操作。
泄放阀BL1至BL3、会聚阀26、切换阀29、压力补偿阀CO1至CO3、止回阀CH1至CH4以及控制阀CV1至CV4并入单个缸体BLK中，从而配置复合阀。
接着描述所说明实施例的操作。
例如，在用于操作动臂21、斗杆22和铲斗23的一组三个同时操作(包括(例如)倾倒操作，在该倾倒操作中，执行用于在提升动臂21的同时将铲斗23旋转远离驾驶室17的斗杆拉出操作和用于将铲斗拉向斗杆22的铲斗拉入操作)中，切换阀29响应于来自控制器CT的电信号而切换到第一连通位置B，由此从第一泵P1排出并且其压力由第一泄放阀BL1调整的压力油由第一压力补偿阀CO1进行压力补偿，且然后将得到的压力油通过第一止回阀CH1和动臂控制阀CV1供给至动臂汽缸21c，如图1中所示。此外，从第二泵P2排出并且其压力由第二泄放阀BL2调整的压力油由第三压力补偿阀CO3进行压力补偿，且将得到的压力油通过第三止回阀CH3和斗杆控制阀CV3供给至斗杆汽缸22c。此外，从第三泵P3排出并且其压力由第三泄放阀BL3调整的压力油通过通道28、切换阀29和通道31，并且在第二压力补偿阀CO2的下游侧会聚。此时，通过利用操作第二压力补偿阀CO2使得在第三泵P3和铲斗汽缸23c之间打开的铲斗控制阀CV2的孔口之前和之后的压差(该压差是由压差检测管路34、35(图4)检测)保持恒定并且使得压力油按照根据铲斗控制阀CV2的孔口的量流动，由此第二压力补偿阀CO2在通过通道31供给过量的油时关闭的事实，通过通道31会聚的液压油的量大于试图通过第二压力补偿阀CO2的液压油的量，且因此，第二压力补偿阀CO2自动关闭而不使用任何附加的控制螺线管阀。结果，来自第一泵P1的压力油通过动臂控制阀CV1流向动臂汽缸21c，且基本上仅来自第三泵P3的压力油通过第二止回阀CH2和铲斗控制阀CV2供给至铲斗汽缸23c。因此，动臂汽缸21c(动臂控制阀CV1)、铲斗汽缸23c(铲斗控制阀CV2)和斗杆汽缸22c(斗杆控制阀CV3)分别单独地被供给来自第一泵P1、第三泵P3和第二泵P2的压力油。动臂控制阀CV1、铲斗控制阀CV2和斗杆控制阀CV3控制供给至动臂汽缸21c、铲斗汽缸23c和斗杆汽缸22c的压力油的方向和流量，由此旋转动臂21、斗杆22和铲斗23(图5)。
在一组两个同时操作(诸如用于在提升动臂21的同时相对于下行进体14回转上回转体16的所谓的提升和回转操作)中，当操作这两个操作中的一个(动臂21)需要相对大量的液压油时，切换阀29响应于来自控制器CT的电信号而切换到阻塞位置A，由此从第一泵P1排出且其压力由第一泄放阀BL1调整的压力油由第一压力补偿阀CO1进行压力补偿，且然后通过第一止回阀CH1和动臂控制阀CV1将得到的压力油供给至动臂汽缸21c，如图2中所示。此时，会聚阀26响应于控制器CT的电信号而切换到其打开位置，由此来自第二泵P2并且其压力由第二泄放阀BL2调整的压力油与来自第一泵P1的压力油通过会聚阀26会聚，并且通过动臂控制阀CV1供给至动臂汽缸21c。从第三泵P3排出并且其压力通过第三泄放阀BL3调整的压力油通过第四止回阀CH4和回转控制阀CV4供给至回转液压电动机16m。因此，动臂汽缸21c被供给来自第一泵P1和第二泵P2的压力油，且回转液压电动机16m被供给来自第三泵P3的压力油。动臂控制阀CV1和回转控制阀CV4控制供给至动臂汽缸21c和回转液压电动机16m的压力油的方向和流量，由此在动臂21以加速的速度旋转的同时，上回转体16相对于下行进体14旋转。
类似地，在一组两个同时操作(诸如用于在提升动臂21的同时将斗杆22拉向驾驶室17的所谓的斗杆拉入操作)中，当操作这两个操作中的一个(斗杆22)需要相对大量的液压油时，切换阀29响应于来自控制器CT的电信号而切换到第二连通位置C，由此从第一泵P1排出并且其压力由第一泄放阀BL1调整的压力油由第一压力补偿阀CO1进行压力补偿，且然后通过第一止回阀CH1和动臂控制阀CV1将得到的压力油供给至动臂汽缸21c，如图3中所示。此外，从第二泵P2排出并且其压力由第二泄放阀BL2调整的压力油由第三压力补偿阀CO3进行压力补偿，且将得到的压力油通过第三止回阀CH3和斗杆控制阀CV3供给至斗杆汽缸22c。此外，从第三泵P3排出并且其压力由第三泄放阀BL3调整的压力油通过通道28、切换阀29和通道32，并且在第三压力补偿阀CO3的下游侧会聚。此后，此压力油通过第三压力补偿阀CO3进行压力补偿，并且通过第三止回阀CH3和斗杆控制阀CV3与从第二泵P2排出的油压一起被供给至斗杆汽缸22c。因此，动臂汽缸21c被供给来自第一泵P1的压力油，且斗杆汽缸22c被供给来自第二泵P2和第三泵P3的压力油。动臂控制阀CV1和斗杆控制阀CV3控制供给至动臂汽缸21c和斗杆汽缸22c的压力油的方向和流量，由此在动臂21旋转的同时，斗杆22以加速的速度旋转。
应当注意，这些切换步骤仅仅是示例性的，且因此可通过切换该切换阀29、切换会聚阀26以及响应于来自控制器CT的电信号而控制从三个泵P1到P3排出的液压油的量的各种操作来分配/会聚液压油。
下面列出了本发明的实施例的效果。
如上所述，来自第一泵P1的液压油供给至动臂汽缸21c、铲斗汽缸23c或汽缸21c、23c两者，来自第二泵P2的液压油供给至斗杆汽缸22c，且来自第三泵P3的液压油通过借助于控制器CT根据控制阀CV1至CV4中的至少一个的操作量切换该切换阀29而选择性地供给至铲斗汽缸23c、斗杆汽缸22c或回转液压电动机16m。此外，当将液压油供给至铲斗汽缸23c时，切换阀29在不使用附加的切换阀等的情况下通过利用第二压力补偿阀CO2的特征而自动限制液压油从第一泵P1至铲斗汽缸23c的供给，该第二压力补偿阀CO2通过在第二压力补偿阀CO2和铲斗控制阀CV2之间供给液压油来使在第一泵P1至第三泵P3和铲斗汽缸23c之间打开的铲斗控制阀CV2的孔口之前和之后的压差保持恒定。因此，例如，当执行用于操作动臂21、斗杆22和铲斗23的一组三个同时操作时，不仅可将液压油单独从第一泵P1至第三泵P3供给至动臂汽缸21c、铲斗汽缸23c和斗杆汽缸22c，而不依赖于复杂的配置和控制，而且当执行一组两个同时操作需要一个泵流量为高时，可以分配液压油。以此方式，本发明的实施例可以提高根据控制阀CV1至CV4的各种操作会聚和分配泵流的效率。
利用会聚阀26(其使从第一泵P1和第二泵P2中的任何一个排出的至少一些液压油与从另一个泵排出的液压油会聚)，通过借助于控制器CT根据控制阀CV1、CV2中的至少一个的操作量来切换会聚阀26，可以使从第一泵P1和第二泵P2中的一个排出的至少一些油领先于从另一个泵排出的油，由此提高根据控制阀CV1至CV4的各种操作会聚和分配泵流的效率。
因此，通过使用第一泵P1至第三泵P3、第二压力补偿阀CO2、切换阀29和会聚阀26，可以根据各种操作选择有效的回路，从而提高效率和可操作性。
另外，通过向液压挖掘机11提供上述液压回路，可以提高根据控制阀CV1至CV4的各种操作会聚和分配泵流的效率，且具体地，可以提高用于操作动臂21、斗杆22和铲斗23的一组三个同时操作的效率。
接着描述图6中所示的另一个实施例。
在本实施例中，第二压力补偿阀CO2连接到压差检测管路34和压差检测管路35，该压差检测管路34连接到铲斗控制阀CV2的上游侧，该压差检测管路35通过螺线管切换阀PL连接到铲斗控制阀CV2的下游侧，其中由这些压差检测管路34、35保持检测到的压差保持恒定。螺线管切换阀PL响应于例如来自控制器CT的电信号(例如，电流)而强制关闭第二压力补偿阀CO2。
当第二压力补偿阀CO2被强制关闭时，例如，可以通过使用螺线管切换阀PL有意地将从第一泵P1或第二泵P2排出的大量液压油供给至替代铲斗汽缸23c的动臂汽缸21c，从而进一步提高根据控制阀CV1至CV4的各种操作会聚和分配泵流的效率。
根据上述每个实施例的液压回路可以由除了作业机械之外的设备的液压回路使用。第一液压致动器被配置为动臂汽缸21c，第二液压致动器被配置为铲斗汽缸23c，第三液压致动器被配置为斗杆汽缸22c，且第四液压致动器被配置为回转液压电动机16m，但是各种其它液压致动器如有需要可被用作第一至第四液压致动器。
工业实用性
本发明在工业上适用于所有配备有液压回路的作业机械的制造、销售等方面的涉及企业。
[参考标记列表]
CO2作为压力补偿阀的第二压力补偿阀
CV1作为第一控制阀的动臂控制阀
CV2作为第二控制阀的铲斗控制阀
CV3作为第三控制阀的斗杆控制阀
CV4作为第四控制阀的回转控制阀
P1第一泵
P2第二泵
P3第三泵
11作为作业机械的液压挖掘机
12机身
13作业装置
14下行进体
16上回转体
16m作为第四液压致动器的回转电动机的回转液压电动机
21动臂
21c作为第一液压致动器的动臂汽缸
22斗杆
22c作为第三液压致动器的斗杆汽缸
23铲斗
23c作为第二液压致动器的铲斗汽缸
29切换阀

Claims (2)

1.一种液压回路，包括：
第一至第四液压致动器；
第一泵，其将作业流体供给至所述第一和第二液压致动器中的每一个；
第二泵，其将作业流体供给至所述第三液压致动器；
第三泵，其将作业流体供给至所述第四液压致动器；
第一至第四控制阀，其至少控制向所述第一至第四液压致动器供给的所述作业流体的方向；
压力补偿阀，其设置在所述第二控制阀的上游侧，并且在所述第一至第三泵与所述第二液压致动器之间打开的所述第二控制阀的孔口之前和之后保持压差恒定；以及
切换阀，其根据所述第一至第四控制阀中的至少一个的操作量进行切换，并且控制从所述第三泵排出的所述作业流体的所述方向，使得所述作业流体选择性地供给至任何所述第二至第四液压致动器，
其中所述切换阀将供给至所述第二液压致动器的所述作业流体会聚在所述第二控制阀和所述压力补偿阀之间。
2.一种作业机械，包括：
机身；
安装在所述机身内的作业装置；以及
根据权利要求1所述的液压回路，其设置在所述机身和所述作业装置中，
其中所述机身具有：
下行进体；以及
上回转体，其由所述下行进体轴向支撑并由作为所述第四液压致动器的回转电动机回转，
所述作业装置具有：
动臂，其轴向联接到所述上回转体并由作为所述第一液压致动器的动臂汽缸旋转；
斗杆，其轴向联接到所述动臂的尖端并由作为所述第三液压致动器的斗杆汽缸旋转；以及
铲斗，其轴向联接到所述斗杆的尖端并由作为所述第二液压致动器的铲斗汽缸旋转。
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