CN109963986B - 作业机械的液压驱动装置 - Google Patents
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Abstract
一种作业机械的液压驱动装置,其构成为进行负载感应控制,而且具备在使前作业机(104)下降的动作中将从液压缸筒(3a)返回的压力油蓄积于储液器(40)的压力油能量回收装置(80),其中,为了在进行使前作业机(104)下降的动作以外的动作的情况下,防止蓄积于储液器(40)的压力油能量被浪费,而在将蓄积于储液器(40)的压力油再生至主泵(2)的压力油供给路(5)的油路设置再生切换阀(23),且控制该再生切换阀(23),以仅在主泵(2)发生饱和的情况下允许从储液器(40)向压力油供给路(5)的流动。
Description
技术领域
本发明涉及具备压力油能量回收装置的液压挖掘机等作业机械的液压驱动装置,尤其涉及具备可变容量型的液压泵,且具备回收来自液压驱动器的压力油能量的压力油能量回收装置的作业机械的液压驱动装置,上述液压泵构成为进行以吐出压力比一个以上的驱动器的最高负载压力高某一设定压力的方式控制吐出流量的负载感应控制。
背景技术
专利文献1记载了关于压力油能量回收装置的现有技术,就该压力油能量回收装置而言,在液压挖掘机等作业机械的液压驱动装置中,在使前作业机下降的动作中,将从使前作业机上下运动的驱动器返回的压力油蓄积于储液器,并回收前作业机的势能,在进行使前作业机下降的动作以外的动作的情况下,将蓄积于储液器的压力油再生至液压泵的压力油供给路。
在专利文献1中,可变容量型的液压泵构成为进行所谓的负载感应控制,即,以泵吐出压力比包含使前作业机上下运动的液压缸筒的多个驱动器的最高负载压力高某一设定压力的方式控制液压泵的吐出流量。另外,压力油能量回收装置具备:回收流量控制阀,其在使前作业机上下运动的液压缸筒因前作业机的自重等而收缩时,将该缸筒(起重臂缸筒)的底侧和杆侧短路连接,使底侧的压力上升,并且将该升压后的压力油供给至储液器;以及再生流量控制阀,其在起重臂缸筒抵抗负载而伸长时,将蓄积于储液器的压力油再生至液压泵的压力油供给路,该回收流量控制阀和再生流量控制阀分别具备压力补偿阀。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2007-170485号公报
发明内容
发明所要解决的课题
若使用专利文献1记载的压力油能量回收装置,则通过在起重臂降低动作中将起重臂缸筒的底侧和杆侧短路,能够使底侧的压力上升,并将该升压后的压力油蓄积于储液器,在起重臂提升动作时,将蓄积于储液器的压力油高效地再生至液压泵的压力油供给路。
另外,在回收流量控制阀和再生流量控制阀分别具备压力补偿阀,因此能够不受压力变动影响地控制向储液器蓄积的回生流量和从储液器向液压泵的压力油供给路放出的再生流量,能够准确地控制蓄积速度及再生速度。
但是,即使在使用专利文献1记载的现有技术的情况下,也存在以下问题。
就专利文献1记载的压力油能量回收装置而言,在使前作业机下降的动作、也就是收缩起重臂缸筒的起重臂降低动作中从起重臂缸筒的底侧经由回收流量控制阀蓄积于储液器的压力油在使起重臂缸筒伸长的起重臂提升动作中一边被再生流量控制阀控制流量,一边再生至液压泵的压力油供给路,将与液压泵的吐出流量合流后的流量引导至起重臂缸筒控制用的流量控制阀。
但是,专利文献1记载的液压泵构成为进行以其吐出压力比被该液压泵驱动的全部驱动器的最高负载压力大预先决定的值的方式控制其吐出流量的所谓的负载感应控制,而且,为了将剩余的压力油放出至油箱,在其压力油供给路设有卸载阀。
因此,在进行负载感应控制的情况下,卸载阀不可或缺,该情况下,在使通过使前作业机上升的动作、也就是起重臂提升动作等中蓄积于储液器的压力油经由再生流量控制阀在液压泵的压力油供给路合流时,在假设压力油供给路的压力充分高,且为比起重臂缸筒的负载压力高预先决定的压力的值的情况下(不是饱和状态的情况),导致从储液器经由再生流量控制阀在压力油供给路合流的流量作为剩余流量从上述的卸载阀排出至油箱,存在无法将蓄积于储液器的压力油有效地用于起重臂降低以外的动作。
本发明的目的在于提供一种作业机械的液压驱动装置,其构成为进行负载感应控制,而且具备在使前作业机下降的动作中将从驱动器返回的压力油蓄积于储液器并回收前作业机的势能的压力油能量回收装置,在该作业机械的液压驱动装置中,能够在进行使前作业机下降的动作以外的动作的情况下,将蓄积于储液器的压力油在液压泵的压力油供给路合流而再利用,而且防止浪费蓄积于储液器的压力油能量。
用于解决课题的方案
为了实现上述目的,本发明为一种作业机械的液压驱动装置,其具备:可变容量型的液压泵;一个以上的驱动器,其包含通过从上述液压泵吐出的压力油而被驱动并使作业装置上下运动的液压缸筒;一个以上的流量控制阀,其控制从上述液压泵向上述一个以上的驱动器供给的压力油的流动;调节器,其进行负载感应控制,该负载感应控制是以使上述液压泵的吐出压力比上述一个以上的驱动器的最高负载压力高出某一设定压力的方式控制上述液压泵的吐出流量;卸载阀,其在上述液压泵的压力油供给路的压力比上述一个以上的驱动器的最高负载压力高出上述负载感应控制的设定压力以上的预定值以上时,成为打开状态,将上述压力油供给路的压力油返回至油箱;以及压力油能量回收装置,其具有与上述液压缸筒和上述液压泵的压力油供给路连接的储液器,在使上述作业装置下降的动作中,将从上述液压缸筒返回的压力油蓄积于上述储液器,在进行使上述作业装置下降的动作以外的动作的情况下,将蓄积于上述储液器的压力油的至少一部分供给至上述液压泵的压力油供给路而进行再利用,上述作业机械的液压驱动装置构成为,上述压力油能量回收装置具有再生切换阀装置,该再生切换阀装置控制从上述储液器向上述液压泵的压力油供给路供给的压力油的再生流量,上述再生切换阀装置按以下方式控制上述储液器与上述液压泵的压力油供给路的连通:在上述液压泵的压力油供给路的压力与上述最高负载压力的差比上述负载感应控制的设定压力大时,限制从上述储液器向上述液压泵的压力油供给路供给压力油,在上述液压泵的压力油供给路的压力与上述最高负载压力的差比上述负载感应控制的设定压力小时,允许从上述储液器向上述液压泵的压力油供给路供给压力油。
这样,设置对从储液器向液压泵的压力油供给路供给的压力油的再生流量进行控制的再生切换阀装置,通过该再生切换阀装置如下控制储液器与液压泵的压力油供给路的连通:在液压泵的压力油供给路的压力与最高负载压力的差比负载感应控制的设定压力大时,限制从储液器向液压泵的压力油供给路的压力油的供给,在液压泵的压力油供给路的压力与最高负载压力的差比负载感应控制的设定压力小时,允许从储液器向液压泵的压力油供给路的供给,由此,在从液压泵吐出的压力油满足要求流量的情况下,液压泵的压力油供给路的压力与最高负载压力的差比负载感应控制的设定压力大,从储液器向液压泵的压力油供给路的再生被限制,因此,能够防止蓄积于储液器的压力油能量通过连接于压力油供给路的卸载阀被浪费。
另一方面,在从液压泵吐出的压力油未满足够要求流量(不足)的情况下,液压泵的压力油供给路的压力与最高负载压力的差比负载感应控制的设定压力小,从储液器向液压泵的压力油供给路的供给被允许,因此,从储液器供给的压力油与从液压泵吐出的压力油合流而被再利用,驱动驱动器,因此,能够实现快速的作业。
发明效果
根据本发明,以允许从储液器向液压泵的压力油供给路的供给的方式设置控制储液器与液压泵的压力油供给路的连通的再生切换阀装置,由此,在从液压泵吐出的压力油满足要求流量的情况下,液压泵的压力油供给路的压力与最高负载压力的差比负载感应控制的设定压力大,从储液器向液压泵的压力油供给路的再生被限制,因此,能够防止蓄积于储液器的压力油能量通过连接于压力油供给路的卸载阀被浪费。
另一方面,在从液压泵吐出的压力油未满足够要求流量(不足)的情况下,液压泵的压力油供给路的压力与最高负载压力的差比负载感应控制的设定压力小,从储液器向液压泵的压力油供给路的供给被允许,因此,从储液器供给的压力油与从液压泵吐出的压力油合流而被再利用,驱动驱动器,因此,能够实现快速的作业。
因此,在本发明中,能够有效利用蓄积于储液器的压力油能量。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施方式的作业机械的液压驱动装置的结构的图。
图2是表示搭载本发明的第一实施方式的液压驱动装置的液压挖掘机的外观的图。
图3A是表示配置于起重臂缸筒的底侧油路与杆侧油路间的再生切换阀的开口面积特性的图。
图3B是表示配置于从起重臂缸筒的底侧油路分支并直至储液器的油路的切换阀的开口面积特性的图。
图3C是表示配置于与储液器连通的油路的切换阀的开口面积特性的图。
图3D是表示配置于与使储液器与主泵的压力油供给路连通的油路的再生切换阀(第一再生切换阀)的开口面积特性的图。
图4是表示本发明的第二实施方式的作业机械的液压驱动装置的结构的图。
图5是表示配置于第一再生切换阀的下游侧的再生切换阀(第二再生切换阀)的开口面积特性的图。
图6是表示控制器的CPU进行的处理内容的功能块图。
图7A是表示控制器的CPU使用的第一表格的特性的图。
图7B是表示控制器的CPU使用的第二表格的特性的图。
图7C是表示控制器的CPU使用的第三表格的特性的图。
具体实施方式
以下,根据附图,对本发明的实施方式进行说明。
<第一实施方式>
使用图1~图3D,说明本发明的第一实施方式的作业机械的液压驱动装置。
~结构~
图1是表示本发明的第一实施方式的作业机械的液压驱动装置的结构的图。
图1中,本实施方式的液压驱动装置具备:发动机1(例如柴油机);由发动机1驱动的作为可变容量型的液压缸筒的主泵2;由发动机1驱动的固定容量型的先导泵30;用于控制主泵2的吐出流量的调节器12;由从主泵2吐出的压力油驱动的多个作为驱动器的起重臂缸筒3a、悬臂缸筒3b、回转马达3c、铲斗缸筒3d、摇摆缸筒3e、行驶马达3f、3g、刮板缸筒3h(3d~3h参照图2);用于将从主泵2吐出的压力油引导至多个驱动器3a、3b、3c、3d、3e、3f、3g、3h的压力油供给路5;以及连接于压力油供给路5的下游且被引导从主泵2吐出的压力油的控制阀块4。
在控制阀块4内设有:用于控制多个驱动器3a、3b、3c、3d、3e、3f、3g、3h的驱动方向和驱动速度的多个流量控制阀6a、6b、6c、6d、6e、6f、6g、6h(6d~6h省略图示);用于控制多个流量控制阀6a、6b、6c、6d、6e、6f、6g、6h的前后差压的多个压力补偿阀7a、7b、7c、7d、7e、7f、7g、7h(7d~7h省略图示);止回阀8a、8b、8c、8d、8e、8f、8g、8h(8d~8h省略图示);连接于压力油供给路5且以使压力油供给路5的压力P1不会成为设定压力以上的方式进行控制的溢流阀14;用于检测多个驱动器3a、3b、3c、3d、3e、3f、3g、3h的最高负载压力Plmax的梭动阀9a、9b、9c、9d、9e、9f、9g(9d~9g省略图示);若压力油供给路5的压力P1比多个驱动器3a、3b、3c、3d、3e、3f、3g、3h的最高负载压力Plmax高预定压力(最高负载压力Plmax加上后述的目标LS差压Pgr和弹簧15a的作用力后的调定压力)以上,则成为打开状态,并将压力油供给路5的压力油返回油箱(即,以使压力油供给路5的压力P1不会高于该调定压力的方式进行控制)的卸载阀15;以及将压力油供给路5的压力P1与多个驱动器3a、3b、3c、3d、3e、3f、3g、3h的最高负载压力Plmax的差压作为绝对压力Pls输出的差压减压阀11。
卸载阀15也可以是不具备弹簧15a的结构,该情况下,卸载阀15的调定压力(预定压力)为最高负载压力Plmax加上目标LS差压Pgr的值。
从固定容量型先导泵30吐出的压力油经由压力油供给路31a和发动机转速检测阀13流向压力油供给路31b,利用连接于压力油供给路31b的先导溢流阀32生成固定的先导压力Pi0。发动机转速检测阀13具有连接于压力油供给路31a与压力油供给路31b之间的流量检测阀13a和将该流量检测阀13a的前后差压(发动机转速检测阀13的前后差压)作为绝对压力Pgr输出的差压减压阀13b。
流量检测阀13a具有随着通过流量(先导泵30的吐出流量)增大而使开口面积增大的可变节流部,先导泵30的吐出油通过流量检测阀13a的可变节流部流向压力油供给路31b侧。此时,在流量检测阀13a的可变节流部产生随着通过流量增加而增大的前后差压,差压减压阀13b将该前后差压作为绝对压力Pgr输出。先导泵30的吐出流量根据发动机1的转速而变化,因此,通过检测流量检测阀13a的可变节流部的前后差压,能够检测先导泵30的吐出流量,能够检测发动机1的转速。发动机转速检测阀13(差压减压阀13b)输出的绝对压力Pgr作为目标LS差压被引导至调节器12和后述的再生切换阀23。
在压力油供给路31b的先导溢流阀32的下游经由门锁阀33连接有压力油供给路31c,在该压力油供给路31c连接有在多个操作装置60a、60b、60c、60d、60e、60f、60g、60h(60d~60h省略图示)所分别配备的一对先导阀(减压阀)。多个操作装置60a、60b、60c、60d、60e、60f、60g、60h(60d~60h省略图示)分别指示对应的驱动器3a~3h的动作,通过对多个操作装置60a、60b、60c、60d、60e、60f、60g、60h(60d~60h省略图示)的操作杆、踏板等操作机构进行操作,各自的先导阀以由先导溢流阀32生成的固定的先导一次压Ppi0为基础压生成操作压力(操作信号)a、b;c、d;e、f...。这些操作压力被引导至对应的流量控制阀6a~6j,对它们进行切换操作。另外,通过操作设于液压挖掘机(作业机械)的驾驶座的入口的门锁杆34,门锁阀100被操作,切换是向作为先导油路的压力油供给路31b供给由先导溢流阀32生成的先导一次压Ppi0(操作装置60a~60h的操作有效),还是向油箱排出压力油供给路31b的压力油(操作装置60a~60h的操作无效)。
可变容量型的主泵2的调节器12具有:LS阀12b;利用LS阀12b的输出压力动作且根据多个流量控制阀6a、6b、6c、6d、6e、6f、6g、6h的要求流量控制主泵2的吐出流量的流量控制活塞12c;以及导入主泵2的压力油供给路5的压力P1,以若压力P1则增大,则使主泵2的倾斜缩小而不会超过预先决定的转矩的方式进行控制的马力控制用活塞12d。
LS阀12b导入作为发动机转速检测阀13的输出压力的目标LS差压Pgr和作为上述差压减压阀11的输出压力的LS差压Pls,在LS差压Pls比目标LS差压Pgr大的情况下,将固定的先导压力Ppi0引导至流量控制活塞12c,使主泵2的吐出流量减少,在LS差压Pls比目标LS差压Pgr小的情况下,将流量控制活塞12c的压力油放出至油箱,以使主泵2的流量增加的方式控制流量控制活塞12c。
在控制阀块4内还设有再生切换阀20和切换阀27、28。
起重臂缸筒3a的底侧油路41a和杆侧油路42经由再生切换阀20和止回阀24连接。
图3A是表示再生切换阀20的开口面积特性的图。如图3A所示,再生切换阀20具有如下特性:在不作用起重臂降低操作压力b的情况下位于关闭位置,若起重臂降低操作压力b增大,则其开口面积增大。图中,Pi_rg_0是最小有效起重臂降低操作压力,Pi_rg_max是最大起重臂降低操作压力,A20max是最大开口面积。
切换阀27以如下方式切换:在起重臂缸筒3a的底侧油路41a的压力低于预先决定的某值的情况下输出油箱压力,在油路41a的压力为预先决定的某值以上的情况下输出作为操作装置60a的先导阀的输出压力的操作压力b(起重臂降低操作压力)。向将压力补偿阀7a切换至关闭方向的朝向引导从切换阀27输出的压力。另外,切换阀27的弹力设定为,通过未将前作业机104接地的状态下的起重臂缸筒3a的底侧油路41a的压力,将切换阀27切换至图中右方向(输出起重臂降低操作压力b的位置)。
切换阀28如下进行切换:在切换阀27将油箱压力引导至压力补偿阀7a的情况下,将经由起重臂缸筒3a的流量控制阀6a得到的起重臂缸筒3a的负载压力向将压力补偿阀7a切换至打开方向的朝向引导,同时将起重臂缸筒3a的负载压力引导至为了输出最高负载压力Plmax所设置的梭动阀9a,在切换阀27将作为操作装置60a的先导阀的输出压力的操作压力b(起重臂降低操作压力)向将压力补偿阀7a切换至关闭方向的朝向引导的情况下,将油箱压力向将压力补偿阀7a切换至打开方向的朝向引导,同时将油箱压力引导至梭动阀9a。
另外,本实施方式的液压驱动装置具有压力油能量回收装置80。压力油能量回收装置80具有储液器40,在使前作业机104(参照图2)下降的动作中将从作为前驱动器之一的起重臂缸筒3a返回的压力油蓄积于储液器40而回收前作业机104的势能,并且在进行使前作业机104下降的动作以外的动作的情况下,将蓄积于储液器40的压力油的至少一部分供给至主泵2的压力油供给路5而再利用。
压力油能量回收装置80除了储液器40还具备切换阀21、22、再生切换阀23(第一再生切换阀)、以及止回阀25、26,起重臂缸筒3a的底侧油路41a经由切换阀21、止回阀25、切换阀22、再生切换阀23、止回阀26以及控制阀块4的内部通路连接于压力油供给路5。
储液器40连接于止回阀25与切换阀22之间的油路41c。向切换阀21、22引导作为操作装置60a的先导阀的输出压力的操作压力b(起重臂降低操作压力)。
图3B是表示切换阀21的开口面积特性的图。
如图3B所示,切换阀21具有如下特性:在不作用起重臂降低操作压力b的情况下,将油路41a和切换阀21与止回阀25之间的油路41b切断,若起重臂降低操作压力b增大,则增大油路41a与油路41b之间的开口面积。图中,Pi_ch_0是最小有效起重臂降低操作压力,Pi_ch_max是最大起重臂降低操作压力,A21max是最大开口面积。
图3C是表示切换阀22的开口面积特性的图。
如图3C所示,切换阀22具有如下特性:与切换阀21相反,在不作用起重臂降低操作压力b的情况下,将油路41c和切换阀22与再生切换阀23之间的油路41d连通,若作用起重臂降低操作压力b,则将油路41c和油路41d切断。图中,Pi_rs_0是最大起重臂降低操作压力,Pi_rs_max是最大起重臂降低操作压力,A22max是最大开口面积。
在再生切换阀23的两端设有打开方向作用的受压部23a(第一受压部)和关闭方向作用的受压部23b(第二受压部),经由油路23c(第一油路)向受压部23a引导目标LS差压Pgr,经由油路23d(第二油路)向受压部23b引导LS差压Pls(主泵2的压力油供给路5的压力P1与最高负载压力Plmax的差的压力)。这样,在再生切换阀23的两端,在向打开其开口的方向作用的朝向上引导目标LS差压Pgr,另外,在向关闭其开口的方向作用的朝向上引导LS差压Pls。
图3D是表示再生切换阀23的开口面积特性的图。
如图3D所示,再生切换阀23具有如下特性:在LS差压Pls比目标LS差压Pgr大(Pls<Pgr)时,将油路41d和再生切换阀23与止回阀26之间的再生油路41e切断,当LS差压Pls变得比目标LS差压Pgr小(Pls<Pgr)时,立即打开而以差压偏差Pi_as_0全开,将油路41d和再生油路41e连通。图中,Pi_as_0是最小有效差压偏差,Pi_as_max是最大差压偏差,A23max是最大开口面积。
以上,再生切换阀23、受压部23a、23b、以及油路23c、23d作为控制从储液器40向主泵2的压力油供给路5供给的压力油的再生流量的再生切换阀装置发挥功能。
另外,再生切换阀23、受压部23a、23b以及油路23c、23d如下作为控制储液器40与主泵2的压力油供给路5的连通的再生切换阀装置发挥功能:在作为主泵2的压力油供给路5的压力P1与最高负载压力Plmax的差的LS差压Pls比作为负载感应控制的设定压力的目标LS差压Pgr大时,限制从储液器40向主泵2的压力油供给路5供给压力油(本实施方式中,禁止),在作为主泵2的压力油供给路5的压力P1与最高负载压力Plmax的差的LS差压Pls比负载感应控制的设定压力Pgr小时,允许从储液器40向主泵2的压力油供给路5供给压力油。
另外,在本实施方式中,受压部23a、23b和油路23c、23d作为如下切换装置发挥功能:在作为主泵2的压力油供给路5的压力P1与最高负载压力Plmax的差的LS差压Pls比负载感应控制的设定压力Pgr大时,将再生切换阀23(第一再生切换阀23)切换到切断再生油路41e的位置,在作为主泵2的压力油供给路5的压力P1与最高负载压力Plmax的差的LS差压Pls比负载感应控制的设定压力Pgr小时,将再生切换阀23切换到连通再生油路41e的位置。
图2是表示搭载上述的液压驱动装置的液压挖掘机的外观的图。
液压挖掘机具备上部回转体102、下部行驶体101、以及摇摆式的前作业机104,前作业机104由起重臂111、悬臂112、铲斗113构成。上部回转体102相对于下部行驶体101通过回转马达3c的旋转而能够回转。在上部回转体102的前部安装有摇柱103,在该摇柱103能够上下运动地安装有前作业机104。摇柱103通过摇摆缸筒3e的伸缩相对于上部回转体102能够在水平方向上转动,前作业机104的起重臂111、悬臂112、铲斗113通过起重臂缸筒3a、悬臂缸筒3b、铲斗缸筒3d的伸缩能够在上下方向上转动。在下部行驶体101的中央机架105安装有通过刮板缸筒3h的伸缩进行上下动作的刮板106。下部行驶体101通过利用行驶马达3f、3g的旋转驱动左右的履带而进行行驶。
在上部回转体102设置有驾驶室108,在驾驶室108内设有驾驶座121、起重臂缸筒3a、悬臂缸筒3b、铲斗缸筒3d、回转马达3c用的操作装置60a~60d、摇摆缸筒3e用的操作装置60e、刮板缸筒3h用的操作装置60h、行驶马达3f、3g用的操作装置60f、60g、以及门锁杆34。操作装置60a~60d、操作装置60e、操作装置60h、操作装置60f、60g分别为能够通过操作杆操作的操作杆装置,行驶马达3f、3g用的操作装置60f、60g还能够通过踏板操作。另外,起重臂缸筒3a、悬臂缸筒3b、铲斗缸筒3d、回转马达3c用的操作装置60a~60d例如配置于驾驶座121的左右,分别构成为具备能够从中立位置向以十字方向为基准的任意的方向操作的两个操作杆的操作杆装置。例如,就左侧的操作杆装置而言,若将该操作杆在前后方向上操作,则作为回转用的操作装置60c发挥功能,若将该操作杆在左右方向上操作,则作为悬臂用的操作装置60b发挥功能,就右侧的操作杆装置而言,若将该操作杆在前后方向上操作,则作为起重臂用的操作装置60a发挥功能,若将该操作杆在左右方向上操作,则作为铲斗用的操作装置发挥功能。
另外,起重臂缸筒3a的底侧受压面积和杆侧受压面积存在差,具有底侧受压面积>杆侧受压面积的关系。
~工作~
使用图1~图3说明本实施方式的工作。
从固定容量式的先导泵30吐出的压力油供给至压力油供给路31a,通过连接于压力油供给路31a的下游的发动机转速检测阀13,固定容量型的先导泵30的吐出流量作为目标LS差压Pgr被输出。
在发动机转速检测阀13的下游连接有先导溢流阀32,在压力油供给路31b生成有固定的先导一次压Ppi0。
(a)所有的操作杆为中立的情况
所有的操作装置60a、60b、60c、60d、60e、60f、60g、60h的操作杆为中立,因此所有的先导阀也为中立,流量控制阀6a、6b、6c、6d、6e、6f、6g、6h分别利用设于两端的弹簧全部保持在中立位置。
在起重臂缸筒3a的底侧油路41a的压力比由切换阀27的弹簧预先决定的压力低的情况下(例如,前作业机104接地,在起重臂缸筒3a未作用保持压力的情况等),切换阀27通过弹簧被切换到图中左方向,向压力补偿阀7a和切换阀28引导油箱压力。
切换阀28通过弹簧被切换到图中右方向,将流量控制阀6a的负载压力检测油路连接于压力补偿阀7a和梭动阀9a。
在起重臂缸筒3a的底侧油路41a的压力比由切换阀27的弹簧预先决定的压力大的情况下(例如,前作业机104未接地,在起重臂缸筒3a作用有保持压力的情况等),切换阀27被切换到图中右方向,将起重臂降低操作压力b引导至压力补偿阀7a和切换阀28,由于所有的操作杆为中立,因此起重臂降低操作压力b也与油箱压力相等。
这样,在所有的操作杆为中立的情况下,流量控制阀6a、6b、6c、6d、6e、6f、6g、6h位于中立位置,因此,经由流量控制阀6a、6b、6c、6d、6e、6f、6g、6h、梭动阀9a、9b、9c、9d、9e、9f、9g,作为最高负载压力Plmax,油箱压力被引导至差压减压阀11和卸载阀15。
压力油供给路5的压力P1通过设于卸载阀15的弹簧15a和在关闭卸载阀15的朝向上引导的发动机转速检测阀13的输出压力Pgr(目标LS差压),保持为比输出压力Pgr(目标LS差压)稍高(P1>Pgr)。
差压减压阀11将压力油供给路5的压力P1与最高负载压力Plmax的差压作为LS差压Pls输出,但是在所有的杆为中立的情况下,如上所述地最高负载压力Plmax与油箱压力相等,因此Pls=P1-Plmax=P1>Pgr。
目标LS差压Pgr和LS差压Pls被引导至可变容量型的主泵2的调节器12内的LS阀12b,LS阀12b比较LS差压Pls和目标LS差压Pgr,在Pls<Pgr的情况下,将流量控制活塞12c的压力油排出至油箱,在Pis>Pgr的情况下,将通过先导溢流阀32在压力油供给路31b生成的固定的先导一次压Ppi0引导至流量控制活塞12c。
如上所述地,在所有操作杆为中立的情况下,由于为Pls>Pgr的情况,因此LS阀12b被切换到图中右方向,通过先导溢流阀32保持为固定的先导压力Ppi0被引导至流量控制活塞12c。
由于向流量控制活塞12c引导先导压力Ppi0,因此可变容量型的主泵2的容量保持为最小。
另一方面,起重臂降低操作压力b与油箱压力相等,因此,切换阀21、22分别保持于图示的关闭位置和连通位置。因此,起重臂缸筒3a的底侧油路41a和连接储液器40的油路41c被切断,连接储液器40的油路41c与再生切换阀23间的油路41d连通。
如上所述,在所有操作杆为中立的情况下,由于Pls>Pgr,因此再生切换阀23被切换到图中右方向、也就是关闭位置,切断储液器40的压力油经由止回阀26向压力油供给路5的流入。
(b)自前作业机未接地的状态起进行起重臂降低操作的情况
从起重臂用操作装置60a的先导阀输出起重臂降低操作压力b。通过起重臂降低操作压力b,流量控制阀6a被切换到图中左方向。
在前作业机104未接地的状态下,通过起重臂缸筒3a的底侧油路41a的压力,切换阀27被切换到图中右方向,将起重臂降低操作压力b引导至压力补偿阀7a和切换阀28。
压力补偿阀7a通过向压力补偿阀7a的关闭方向引导的起重臂降低操作压力b而保持于关闭位置。
另一方面,切换阀28通过起重臂降低操作压力b被切换到图中左方向,将油箱压力引导至压力补偿阀7a和梭动阀9a。
于是,与“(a)所有操作杆为中立的情况”同样地,经由梭动阀9a,作为最高负载压力Plmax,将油箱压力引导至差压减压阀11和卸载阀15,压力油供给路5的压力P1通过卸载阀15保持为比目标LS差压Pgr稍高。
差压减压阀11输出LS差压Pls,但是由于最高负载压力Plmax与油箱压力相等,因此,Pls=P1-Plmax=P1>Pgr。
如上所述地,在自前作业机104未接地的状态起操作起重臂降低的情况下,由于Pls>Pgr,因此LS阀12b被切换到图中右方向,通过先导溢流阀32保持为固定的先导一次压Ppi0被引导至流量控制活塞12c,可变容量型的主泵2的容量保持为最小。
另一方面,通过起重臂降低操作压力b,再生切换阀20和切换阀21被切换到打开位置,切换阀22被切换到关闭位置。
起重臂缸筒3a的底侧油路41a的压力油经由再生切换阀20、止回阀24被引导至起重臂缸筒3a的杆侧油路42,与从流量控制阀6a供给的压力油合流而在收缩方向上驱动起重臂缸筒3a。
在此,如上所述,起重臂缸筒3a的底侧受压面积和杆侧受压面积存在差,底侧受压面积>杆侧受压面积,因此,若起重臂缸筒3a收缩,则从其底侧受压室流出的流量比流入杆侧受压室的流量大,通过经由再生切换阀20和止回阀24从起重臂缸筒3a的底侧油路41a向杆侧油路42供给的压力油,起重臂缸筒3a的底侧油路41a和杆侧油路42均压力上升。
另外,如上所述地,切换阀21被切换到打开位置,切换阀22被切换到关闭位置,因此,这样被升压的起重臂缸筒3a的底侧油路41a的压力油经由流量控制阀6a的起重臂降低侧的出口节流开口排出到油箱,同时经由切换阀21和止回阀25蓄积于储液器40。
(c)在蓄积于储液器的状态下进行起重臂提升操作的情况
从起重臂用的操作装置60a的先导阀输出起重臂提升操作压力a。通过起重臂提升操作压力a,流量控制阀6a被切换到图中右方向。
在起重臂缸筒3a的底侧油路41a的压力比由切换阀27的弹簧预先决定的压力低的情况下(例如,前作业机104接地,在起重臂缸筒3a未作用保持压力的情况等),切换阀27通过弹簧被切换到图中左方向,将油箱压力引导至压力补偿阀7a和切换阀28。
切换阀28通过弹簧被切换到图中右方向,将流量控制阀6a的负载压力检测油路连接于压力补偿阀7a和梭动阀9a。
在起重臂缸筒3a的底侧油路41a的压力比由切换阀27的弹簧决定的压力大的情况下(例如,前作业机104未接地,在起重臂缸筒3a作用有前作业机104的保持压力的情况等),切换阀27被切换到图中右方向,将起重臂降低操作压力b引导至压力补偿阀7a和切换阀28,但是,在起重臂提升操作时,起重臂降低操作压力b与油箱压力相等,因此,切换阀28被切换到图中右方向,将流量控制阀6a的负载压力检测油路连接于压力补偿阀7a和梭动阀9a。
这样,在进行起重臂提升操作的情况下,起重臂缸筒3a的负载压力(油路41a的压力)经由流量控制阀6a和切换阀28被引导至梭动阀9a,并作为最高负载压力Plmax而被引导至差压减压阀11和卸载阀15。
通过引导至卸载阀15的最高负载压力Plmax、卸载阀15的弹簧15a以及目标LS差压Pgr,卸载阀15的调定压力上升至起重臂缸筒3a的负载压力Plmax加上目标LS差压Pgr和弹簧15a的作用力(以下称为弹力)的值,且切断将压力油供给路5的压力油排出至油箱的油路。
另外,通过引导至差压减压阀11的最高负载压力Plmax,差压减压阀11将P1-Plmax作为LS差压Pls而输出,但是,在向起重臂提升方向启动的瞬间,压力油供给路5的压力P1保持为由卸载阀15的弹簧15a和LS差压Pgr预先决定的低压,因此,LS差压Pls大致等于油箱压力。
LS差压Pls被引导至可变容量型的主泵2的调节器12内的LS阀12b。
如上所述地,起重臂提升启动时Pls=油箱压力<Pgr,因此LS阀12b被切换到图中左方向,流量控制活塞12c的压力油经由LS阀12b排出至油箱。
因此,主泵2的流量不断增加,该流量增加持续到LS差压Pls等于目标LS差压Pgr。
另一方面,由于起重臂降低操作压力b与油箱压力相等,因此切换阀21、22分别保持于关闭位置和连通位置。起重臂缸筒3a的底侧油路41a和连接储液器40的油路41c被切断,连接储液器40的油路41c与再生切换阀23之间的油路41d连通,储液器40的压力油被引导至再生切换阀23。
如上所述地,起重臂提升启动时Pls<Pgr,因此,再生切换阀23被切换到图中左方向、也就是连通位置,在连接储液器40的油路41c的压力比压力油供给路5高的情况下,储液器40的压力油经由止回阀26流入压力油供给路5而被再利用。
由此,从储液器40供给的压力油和从主泵2吐出的压力油合流,并经由流量控制阀6a供给至起重臂缸筒3a的底侧,驱动起重臂缸筒3a,因此,能够进行快速的起重臂提升的启动,能够实现良好的操作性。
可变容量型的主泵2的流量不断增加,LS差压Pls逐渐增大,当LS差压Pls与目标LS差压Pgr相等时,如图3D所示,再生切换阀23被切换到关闭位置。
由此,禁止从储液器40向主泵2的压力油供给路5的再利用,因此,能够防止蓄积于储液器40的压力油能量通过连接于压力油供给路5的卸载阀15被浪费。
(d)在蓄积于储液器的状态下同时操作起重臂提升、悬臂挖装的情况
从起重臂用操作装置60a的先导阀输出起重臂提升操作压力a,从悬臂用操作装置60b的先导阀输出悬臂挖装操作压力c。通过起重臂提升操作压力a,流量控制阀6a被切换到图中右方向,通过悬臂挖装操作压力c,流量控制阀6b被切换到图中右方向。
在前作业机104不接地且起重臂缸筒3a的底侧油路41a的压力比由切换阀27的弹簧预先决定的压力大的情况下,切换阀27被切换到图中右方向,将起重臂降低操作压力b引导至压力补偿阀7a和切换阀28,但是,在起重臂提升操作时,起重臂降低操作压力b与油箱压力相等,因此切换阀28被切换到图中右方向,将流量控制阀6a的负载压力检测油路连接于压力补偿阀7a和梭动阀9a。
另外,在前作业机104接地且起重臂缸筒3a的底侧油路41a的压力比由切换阀27的弹簧预先决定的压力低的情况下,切换阀27通过弹簧被切换到图中左方向,将油箱压力引导至压力补偿阀7a和切换阀28,切换阀28通过弹簧被切换到图中右方向,将流量控制阀6a的负载压力检测油路连接于压力补偿阀7a和梭动阀9a。
另一方面,悬臂缸筒3b的悬臂挖装操作时,悬臂缸筒3b的底侧油路的压力经由流量控制阀6a的负载压力检测油路被引导至压力补偿阀7b和梭动阀9b。
于是,不管作业机104接地还是未接地,在同时操作起重臂提升、悬臂挖装的情况下,起重臂缸筒3a的负载压力经由流量控制阀6a和切换阀28被引导至梭动阀9a,悬臂缸筒3b的负载压力经由流量控制阀6b被引导至梭动阀9b,通过梭动阀9a、9b,两者较高的一方的压力作为最高负载压力Plmax被引导至差压减压阀11和卸载阀15。
通过引导至卸载阀15的最高负载压力Plmax、卸载阀15的弹簧15a以及目标LS差压Pgr,卸载阀15的调定压力上升至最高负载压力Plmax加上目标LS差压Pgr和弹力的值,且切断将压力油供给路5的压力油排出至油箱的油路。
另外,通过引导至差压减压阀11的最高负载压力Plmax,差压减压阀11将P1-Plmax作为LS差压Pls而输出,但在将起重臂向提升方向启动或者将悬臂向挖装方向启动的瞬间,压力油供给路5的压力P1保持为由卸载阀15的弹簧15a和LS差压Pgr预先决定的低压,因此,LS差压Pls大致等于油箱压力。
LS差压Pls被引导至可变容量型的主泵2的调节器12内的LS阀12b。
如上所述地,起重臂提升、悬臂挖装启动时Pls=油箱压力<Pgr,因此LS阀12b被切换到图中左方向,流量控制活塞12c的压力油经由LS阀12b排出至油箱。
因此,主泵2的流量不断增加,LS差压(泵压-最高负载压力)也不断增加。
此时,在起重臂缸筒3a控制用的流量控制阀6a与悬臂缸筒3b控制用的流量控制阀6b的合计的要求流量比主泵2的吐出流量大的情况下,成为主泵2的吐出压力P1达不到最高负载压力Plmax加上目标LS差压Pgr的值(LS差压Pls(=P1-Plax)达不到目标LS差压Pgr)的称为饱和的状态。
在饱和状态下,维持Pls<Pgr。
另一方面,在同时操作起重臂提升、悬臂挖装的情况下,起重臂降低操作压力b与油箱压力相等,因此,再生切换阀20和切换阀21均保持在关闭位置,切换阀22保持在连通位置,因此,起重臂缸筒3a的底侧油路41a和连接储液器40的油路41c被切断,连接储液器40的油路41c与再生切换阀23之间的油路41d连通,储液器40的压力油被引导至再生切换阀23。
如上所述,通过起重臂提升、悬臂挖装同时操作而成为饱和状态的情况下,维持Pls<Pgr,因此再生切换阀23被切换到图中左方向、也就是打开位置而维持。
再生切换阀23被切换到打开位置,因此在连接储液器40的油路41c的压力比压力油供给路5的压力P1高的情况下,储液器40的压力油经由切换阀22、再生切换阀23、止回阀26流入压力油供给路5而被再利用。
由此,从储液器40供给的压力油和从主泵2吐出的压力油合流而经由流量控制阀6a、6b供给至起重臂缸筒3a的底侧和悬臂缸筒3b的底侧,驱动起重臂缸筒3a和悬臂缸筒3b,因此,能够进行快速的起重臂提升、悬臂挖装的作业,能够实现良好的复合操作性。
(e)自前作业机104接地的状态起进行起重臂降低操作的情况
从起重臂用操作装置60a的先导阀输出起重臂降低操作压力b。通过起重臂降低操作压力b,流量控制阀6a被切换到图中左方向。
在前作业机104接地的状态下,起重臂缸筒3a的底侧油路41a的压力为低压,因此切换阀27被切换到图中左方向而将油箱压力引导至压力补偿阀7a和切换阀28,切换阀28被切换到图中右方向而将起重臂缸筒3a的负载压力(在起重臂降低操作中,起重臂缸筒3a的杆压)引导至压力补偿阀7a和梭动阀9a。
于是,在前作业机104接地的状态下进行起重臂降低操作的情况下,起重臂缸筒3a的负载压力(油路42的压力)经由流量控制阀6a和切换阀28被引导至压力补偿阀7a和梭动阀9a,且作为最高负载压力Plmax引导至差压减压阀11和卸载阀15。
通过引导至卸载阀15的最高负载压力Plmax、卸载阀15的弹簧15a以及目标LS差压Pgr,卸载阀15的调定压力上升至起重臂缸筒3a的负载压力Plmax加上目标LS差压Pgr和弹力的值,且切断将压力油供给路5的压力油排出至油箱的油路。
另外,通过引导至差压减压阀11的最高负载压力Plmax,差压减压阀11将P1-Plmax作为LS差压Pls而输出,但是在向起重臂降低方向启动的瞬间,压力油供给路5的压力P1保持为由卸载阀15的弹簧15a和目标LS差压Pgr预先决定的低压,因此LS差压Pls大致等于油箱压力。
LS差压Pls被引导至可变容量型的主泵2的调节器12内的LS阀12b。
如上所述地,起重臂降低启动时Pls=油箱压力<Pgr,因此LS阀12b被切换到图中左方向,流量控制活塞12c的压力油经由LS阀12b排出至油箱。
因此,主泵2的流量不断增加,该流量增加持续到LS差压Pls等于目标LS差压Pgr。
另一方面,通过起重臂降低操作压力b,再生切换阀20和切换阀21被切换到打开位置,切换阀22被切换到关闭位置。
如上所述,在前作业机104接地的状态下进行起重臂降低操作的情况下,起重臂缸筒3a的底侧油路41a的压力成为低压,在该压力比起重臂缸筒3a的杆侧油路42的压力小的情况下,即便再生切换阀20切换到打开位置,也由于具有止回阀24,因此不会产生从油路41a向油路42的流动。
另外,从起重臂缸筒3a的底侧油路41a流出的压力油经由流量控制阀6a的起重臂降低出口节流开口排出至油箱,同时经由切换阀21和止回阀25被引导至储液器40,但是,在如上所述地在前作业机104接地的状态下进行起重臂降低操作的情况下,起重臂缸筒3a的底侧油路41a的压力为低压,因此,在油路41a的压力不满足储液器40的最低工作压力的情况下,不会进行向储液器40的蓄积。
~效果~
根据本实施方式,可得到以下的效果。
1.如上述(b)那样,在前作业机104未接地的状态下进行起重臂降低操作的情况下,将来自起重臂缸筒的底侧的回油的一部分再生至杆侧,而使起重臂缸筒底压升压,并将该升压后的回油的一部分蓄积于储液器,并且关闭起重臂缸筒控制用的压力补偿阀,将通过先导溢流阀32保持为固定的先导一次压Ppi0引导至泵调节器12的流量控制活塞12c,由此能够将可变容量型的主泵2的吐出流量抑制为最小,抑制消耗动力。
2.另外,如上述(d)那样,在起重臂降低以外的操作中,在LS差压Pls比目标LS差压Pgr低的情况下、即处于所谓的饱和状态的情况下,再生切换阀23被切换到打开位置,允许从储液器40向可变容量型的主泵2的压力油供给路5的供给,因此,在起重臂降低动作中蓄积于储液器40的压力油被供给至压力油供给路5而被再利用,且与从主泵2吐出的压力油合流而供给至起重臂缸筒3a及悬臂缸筒3b等驱动器,并驱动驱动器。由此,能够进行快速的起重臂提升、悬臂挖装等作业,能够实现良好的复合操作性。
3.另一方面,如上述(c)那样,在起重臂降低以外的操作中,在LS差压Pls为目标LS差压Pgr以上的情况下,即从主泵2吐出的压力油满足流量控制阀的要求流量的情况下,再生切换阀23被切换到关闭位置,从储液器40向主泵2的压力油供给路5的再生被禁止,因此,能够防止从连接于主泵2的压力油供给路5的卸载阀15多余地排出蓄积于储液器40的压力油(通过卸载阀15而被浪费)。
此外,在上述的实施方式中,再生切换阀23构成为,在LS差压Pls比目标LS差压Pgr大时(Pls<Pgr)全闭而将油路41d和再生油路41e切断,禁止从储液器40向主泵2的压力油供给路5的压力油的供给,但是,再生切换阀23也可以构成为并非全闭,而是切换到节流位置,抑制从储液器40向主泵2的压力油供给路5的压力油的供给(允许某程度的压力油的流动)。即使这样,如上述(c)那样,在起重臂降低以外的操作中,在LS差压Pls为目标LS差压Pgr以上的情况下,从储液器40向主泵2的压力油供给路5的再生被限制,因此,能够防止从卸载阀15多余地排出蓄积于储液器40的压力油。另外,该情况下,压力油供给路5的再生流量的增加比例变缓,能够顺滑地增加驱动器的速度。
另外,在本实施方式中,再生切换阀23采用了液压切换阀,但是也可以将再生切换阀23设为电磁切换阀,通过控制器判断LS差压Pls与目标LS差压Pgr的大小,并根据其判定结果切换电磁切换阀。
<第二实施方式>
使用图4~图7C,以与第一实施方式不同的部分为中心说明本发明的第二实施方式的作业机械的液压驱动装置。
~结构~
图4是表示本发明的第二实施方式的作业机械的液压驱动装置的结构的图。
在图4中,本实施方式的液压驱动装置具备压力油能量回收装置81,相对于第一实施方式,该压力油能量回收装置81具有:检测可变容量型的主泵2的倾斜角的倾斜角传感器50(第一传感器);检测发动机1的转速的转速传感器56(第二传感器);检测主泵2的压力油供给路5的压力P1的压力传感器54(第四传感器);检测连接储液器40的油路41c的压力Pacc的压力传感器55(第三传感器);输入倾斜角传感器50、转速传感器56、压力传感器54、55,进行预定的运算处理,并输出指令电流的控制器51;通过从控制器51输出的指令电流而被驱动,且对输出压力进行比例控制的比例电磁阀53;以及配置于再生油路41e、41f,通过比例电磁阀53的输出压力动作,且能够调整开口面积的再生切换阀52(第二再生切换阀)。
图5是表示再生切换阀52的开口面积特性的图。
如图5所示,再生切换阀52的开口面积A52在比例电磁阀53的输出压力Pi_sr’比最小有效值Pi_fr_0小的情况下为0,若输出压力Pi_sr’比有效最小值Pi_fr_0大,则开口面积A52也不断变大,在Pi_sr’=Pi_fr_1时,开口面积A52达到最大的A52max,在Pi_sr’>Pi_fr_1时,开口面积A52保持为最大的A52max。
图6是表示控制器51的CPU51a进行的处理内容的功能块图,图7A、图7B以及图7C分别是表示控制器51的CPU51a使用的第一~第三表格51a、51b、51c的特性的图。
图6中,控制器51的CPU51a具有基于第一~第四表格51a、51b、51c、51g、乘法器51d、差分器51e、乘法器51f的处理功能。
从倾斜角传感器50输入的可变容量型的主泵2的倾斜角Ang_sw通过第一表格51a转换成主泵2的容量q1。
第一表格51a的特性如图7A所示,在主泵2的倾斜角Ang_sw为最小的Angle_sw_min时,主泵2的容量q1也为最小的q1_min,若倾斜角Ang_sw为Angle_sw_min以上,则主泵2的容量q1与倾斜角Ang_sw的增加相应地不断增大,若倾斜角Ang_sw达到最大的Angle_sw_max,则主泵2的容量q1也达到最大的q1_max。
容量q1与作为来自转速传感器56的输入的发动机1的转速N1通过乘法器51d相乘,成为流量Q1。
流量Q1通过第二表格51b转换成用于切换再生切换阀52的先导压力Pi_sr。
第二表格51b的特性如图7B所示,在主泵2的吐出流量、即泵流量Q1比接近0的预定值Q1_0小的期间,先导压力Pi_sr为0,若泵流量Q1为Q1_0以上,则先导压力Pi_sr与泵流量Q1的增加相应地不断增大,若泵流量Q1成为比最大泵流量稍微靠跟前的预定值Q1_1,则先导压力Pi_sr达到最大的Pi_sr_max,在Q1>Q1_1的范围内,先导压力Pi_sr保持为最大的Pi_sr_max。
另一方面,从压力传感器55输入的储液器40的压力即储液器压力Pacc、和从压力传感器54输入的主泵2的吐出压力即泵压P1通过差分器51e相减,成为差压ΔP(=Pacc-P1)。差压ΔP通过第三表格51c转换成增益Gain1。
第三表格51c的特性如图7C所示,在差压ΔP为接近0的预定值ΔP_0以下时,增压Gain1为1,随着差压ΔP增大,增益Gain1不断减小,若差压ΔP成为预定值ΔP_1,则Gain1达到最小值(本实施方式中为0.1),即使差压ΔP进一步增大,增益Gain1也保持为最小值。
作为第二表格51b的输出的先导压力Pi_sr和作为第三表格51c的输出的增益Gain1通过乘法器51f相乘,成为指令先导压力Pi_sr’。
指令先导压力Pi_sr’通过第四表格51g转换成针对比例电磁阀53的电流指令I53,并输出至比例电磁阀53。
以上,再生切换阀52、倾斜角传感器50、转速传感器56、压力传感器54、55、控制器51、以及比例电磁阀53作为再生限制装置发挥功能,该再生限制装置以随着主泵2的吐出流量、和储液器40的压力与主泵2的压力油供给路5的压力的差的至少一方减少而减少从储液器40向主泵2的压力油供给路5供给压力油的方式进行限制。
而且,控制器51基于倾斜角传感器50(第一传感器)、转速传感器56(第二传感器)、压力传感器54、55(第三及第四传感器)的检测值决定再生切换阀52(第二再生切换阀)的目标开口面积且生成第二再生切换阀的切换指令,比例电磁阀53基于该切换指令使第二再生切换阀52动作,以确保上述目标开口面积。
~工作~
以下,对第二实施方式的工作进行说明。
在起重臂降低动作中,关于压力油向储液器40的蓄积、可变容量型的主泵2的流量控制,与第一实施方式相同。
第二实施方式与第一实施方式不同点在于,在储液器40蓄积有压力油并同时操作起重臂提升、悬臂挖装的情况等、主泵2处于饱和状态且Pls<Pgr的状态的情况下,使蓄积于储液器40的压力油能量向主泵2的压力油供给路合流时的动作。
与第一实施方式同样地,在饱和状态下,Pls<Pgr,因此再生切换阀23被切换到图中左方向,将储液器40的压力油引导至再生油路41e。
此时,在主泵2的倾斜度小,且泵流量小于Q1_1,例如为Q1_0附近的值的情况下,通过如图7B所示的第二表格51b,用于切换再生切换阀52的指令先导压力Pi_sr成为接近0的小的值。因此,即使假设此时通过第三表格51c运算出的增益Gain1为1,用于切换再生切换阀52的最终的指令先导压力Pi_sr’也为接近0的小的值。
因此,控制再生切换阀52,以使开口面积缩小,储液器40的压力油被再生切换阀52的开口节流,并经由止回阀26向压力油供给路5合流。
另外,在主泵2的倾斜度大且发动机1的转速大的情况下,也就是在主泵2的吐出流量Q1大且泵流量为Q1_1以上的情况下,通过图7B所示的第二表格51b,用于切换再生切换阀52的指令先导压力Pi_sr成为最大值Pi_sr_max。
在此,在储液器压力Pacc与泵压P1的差压ΔP大的情况下,例如,在结束起重臂降低动作之后,在储液器40蓄积有充分高的压力而且悬臂接近最大挖装姿势且起重臂缸筒3a的负载压力低的情况等、起重臂提升、悬臂挖装同时动作下的泵压低且ΔP=Pacc-P1>ΔP_1的情况下,根据图7C所示的第三表格51c的特性,增益Gain1成为最小值0.1。
于是,用于切换再生切换阀52的最终的指令先导压力Pi_sr’成为先导压力Pi_sr乘以增益Gain1后的值,因此,该情况下的指令先导压力Pi_sr’表达为Pi_sr’=Pi_sr_max×0.1。
于是,再生切换阀52的开口面积在储液器压力Pacc与泵压P1的差压ΔP大的情况下缩小,储液器40的压力油被再生切换阀52的开口节流,并经由止回阀26向压力油供给路5合流。
进一步地,蓄积于储液器40的压力油如上所述地向压力油供给路5被放出,储液器压力Pcc不断降低,若储液器压力Pacc与泵压P1的差压ΔP的值不断缩小,则卸载阀15的增益Gain1从最小值0.1不断朝向最大值1变大,若差压ΔP成为ΔP_0以下,则增益Gain1成为最大值1。
在增益Gain1为1的情况下,用于切换再生切换阀52的指令先导压力Pi_sr’=Pi_sr_max×1=Pi_sr_max,再生切换阀52直接成为第二表格51b的输出Pi_sr_max,储液器40的压力油不会被再生切换阀52的开口节流地经由止回阀26向压力油供给路5合流。
因此,在可变容量型的主泵2的吐出流量小的情况、储液器40与压力油供给路5的差压大的情况下,再生切换阀52将其开口缩小。
~效果~
根据本发明的第二实施方式,可以得到以下的效果。
1.与第一实施方式同样地,在起重臂降低操作中,能够将升压后的压力油的一部分蓄积于储液器,并将可变容量型的主泵2的吐出流量抑制为最小,抑制消耗动力。另外,在起重臂降低以外的动作中,能够在处于饱和状态的情况下,使蓄积于储液器的压力油向主泵2的压力油供给路合流,能够进行快速的作业,在未处于饱和状态的情况下(从主泵2吐出的压力油满足流量控制阀的要求流量的情况下),再生切换阀23被切换到关闭位置,禁止从储液器40向主泵2的压力油供给路5的再生,因此防止蓄积于储液器40的压力油通过卸载阀15被浪费,有效地利用蓄积于储液器的压力油。
2.另外,在主泵2的吐出流量小的情况下、储液器40与泵压的差压大的情况下,将从储液器40向主泵2的压力油供给路5的合流的流量缩小,因此在饱和状态下,在来自主泵2地吐出油不足各驱动器的要求流量且各驱动器的速度降低的情况下,通过从储液器40流入的流量,各驱动器的速度急速增加,能够防止操作性变差。
~其它~
以上的实施方式中,对作业机械为具备前作业机、上部回转体以及下部行驶体的液压挖掘机的情况进行了说明,但是只要是具有一个以上的包含使作业装置上下运动的液压缸筒的驱动器的作业机械,也可以是轮式装载机、液压起重机、伸缩臂叉车等液压挖掘机以外的作业机械,该情况下也可以得到同样的效果。
另外,在以上的实施方式中,采用了在起重臂缸筒的底侧油路与杆侧油路间配置再生切换阀20的结构,但是不具备再生切换阀20的液压驱动装置也可以应用本发明。
符号说明
2-可变容量型的主泵(液压泵),3a-起重臂缸筒(液压缸筒),3b-悬臂缸筒(驱动器),3c-回转马达(驱动器),4-控制阀块,5-主泵2的压力油供给路,6a~6c-流量控制阀,7a~7c-压力补偿阀,8a~8c、24、25、26-止回阀,9a~9c-梭动阀,11-差压减压阀,12-调节器,13-发动机转速检测阀,14-溢流阀,15-卸载阀,20-再生切换阀,21、22、27、28-切换阀,23-再生切换阀(再生切换阀装置;第一再生切换阀),23a-受压部(切换控制装置;第一受压部),23b-受压部(切换控制装置;第二受压部),23c-油路(切换控制装置;第一油路),23d-油路(切换控制装置;第二油路),30-固定容量型的先导泵,40-储液器,41a~41f、42-油路,41e、41f-再生油路,50-倾斜角传感器(第一传感器),51-控制器,52-再生切换阀(第二再生切换阀),53-比例电磁阀,54、55-压力传感器(第三、第四传感器),56-转速传感器(第二传感器),60a~60c-多个操作装置,80、81-压力油能量回收装置,104-前作业机(作业装置),111-起重臂。
Claims (6)
1.一种作业机械的液压驱动装置,其具备:
可变容量型的液压泵;
一个以上的驱动器,其包含通过从上述液压泵吐出的压力油而被驱动并使作业装置上下运动的液压缸筒;
一个以上的流量控制阀,其控制从上述液压泵向上述一个以上的驱动器供给的压力油的流动;
调节器,其进行负载感应控制,该负载感应控制是以使上述液压泵的吐出压力比上述一个以上的驱动器的最高负载压力高出某一设定压力的方式控制上述液压泵的吐出流量;
卸载阀,其在与上述一个以上的驱动器的最高负载压力相比,上述液压泵的压力油供给路的压力高出上述负载感应控制的设定压力以上的预定值以上时,成为打开状态,将上述压力油供给路的压力油返回至油箱;以及
压力油能量回收装置,其具有与上述液压缸筒和上述液压泵的压力油供给路连接的储液器,在使上述作业装置下降的动作中,将从上述液压缸筒返回的压力油蓄积于上述储液器,在进行使上述作业装置下降的动作以外的动作的情况下,将蓄积于上述储液器的压力油的至少一部分供给至上述液压泵的压力油供给路而进行再利用,
上述作业机械的液压驱动装置的特征在于,
上述压力油能量回收装置具有再生切换阀装置,该再生切换阀装置控制从上述储液器向上述液压泵的压力油供给路供给的压力油的再生流量,
上述再生切换阀装置按以下方式控制上述储液器与上述液压泵的压力油供给路的连通:
在上述液压泵的压力油供给路的压力与上述最高负载压力的差比上述负载感应控制的设定压力大时,限制从上述储液器向上述液压泵的压力油供给路供给压力油,在上述液压泵的压力油供给路的压力与上述最高负载压力的差比上述负载感应控制的设定压力小时,允许从上述储液器向上述液压泵的压力油供给路供给压力油。
2.根据权利要求1所述的作业机械的液压驱动装置,其特征在于,
上述再生切换阀装置具有:
第一再生切换阀,其配置于从上述储液器向上述液压泵的压力油供给路供给压力油的再生油路;以及
切换控制装置,其在上述液压泵的压力油供给路的压力与上述最高负载压力的差比上述负载感应控制的设定压力大时,将上述第一再生切换阀切换到切断上述再生油路的位置,在上述液压泵的压力油供给路的压力与上述最高负载压力的差比上述负载感应控制的设定压力小时,将上述第一再生切换阀切换到连通上述再生油路的位置。
3.根据权利要求2所述的作业机械的液压驱动装置,其特征在于,
上述切换控制装置具有:
设于上述第一再生切换阀的一端的打开方向作用的第一受压部;
设于上述第一再生切换阀的另一端的关闭方向作用的第二受压部;
第一油路,其将上述负载感应控制的设定压力引导至上述第一受压部;以及
第二油路,其将上述液压泵的压力油供给路的压力与上述最高负载压力的差的压力引导至上述第二受压部。
4.根据权利要求1所述的作业机械的液压驱动装置,其特征在于,
还具备再生限制装置,该再生限制装置以随着上述液压泵的吐出流量和上述储液器的压力与上述液压泵的压力油供给路的压力的差的至少一方减少,而使从上述储液器向上述液压泵的压力油供给路的压力油的供给减少的方式进行限制。
5.根据权利要求4所述的作业机械的液压驱动装置,其特征在于,
上述再生限制装置具有:
第二再生切换阀,其配置于从上述储液器向上述液压泵的压力油供给路供给压力油的再生油路;
第一传感器,其检测上述液压泵的容量;
第二传感器,其检测上述液压泵的转速;
第三传感器,其检测上述储液器的压力;
第四传感器,其检测上述液压泵的吐出压力;
控制器(51),其基于上述第一传感器至第四传感器的检测值来决定上述第二再生切换阀的目标开口面积并生成上述第二再生切换阀的切换指令;以及
比例电磁阀,其基于上述切换指令以确保上述目标开口面积的方式使上述第二再生切换阀动作。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的作业机械的液压驱动装置,其特征在于,
上述作业机械是液压挖掘机,
上述作业装置是上述液压挖掘机的前作业机,
使上述作业装置上下运动的液压缸筒是使上述前作业机的起重臂上下运动的起重臂缸筒。
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