CN110651123A - 油压系统 - Google Patents

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Abstract

油压系统具备调节泵的倾转角的调节器和以泵的吐出流量成为操作要求流量和马力控制流量中较小的一方的形式控制调节器的控制装置；控制装置中储存有第一马力控制线和比其低的第二马力控制线；控制装置在从操作装置输出的操作信号增加且操作要求流量大于马力控制流量的情况下，当工作点越过第一马力控制线时使泵的倾转角减少，当工作点低于第二马力控制线时使泵的倾转角增加，当越过第一马力控制线或低于第二马力控制线的工作点移动到第一马力控制线与第二马力控制线之间时维持泵的倾转角。

Description

油压系统
技术领域
本发明涉及电气正控制方式的油压系统。
背景技术
一直以来，在建筑机械、工业机械等中采用电气正控制方式的油压系统（例如参照专利文献1）。一般而言，油压系统中，油压执行器通过控制阀从可变容量型的泵供给有工作油，该泵的倾转角由调节器调节。电气正控制方式的油压系统中，控制装置以用于使油压执行器动作的操作装置的操作量越大则使泵的吐出流量越大的形式控制调节器。
又，电气正控制方式的油压系统中，为了防止驱动泵的发动机熄火经常会进行马力控制。这种情况下，控制装置以泵的吐出流量成为与操作装置的操作量对应的操作要求流量和与泵的吐出压对应的马力控制流量中较小的一方的形式控制调节器。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2013-2541号公报。
发明内容
发明要解决的问题：
然而，在快速大幅操作操作装置进行马力控制时，有时会如图5所示般泵的吐出流量反复增减，油压执行器的举动发生振荡（hunting）。具体而言，在由泵的吐出压与吐出流量确定的工作点高于规定泵的吐出压与马力控制流量的关系的马力控制线时（图中的a点），泵的倾转角减少。伴随于此，泵的吐出流量减少，泵的吐出压降低。如此一来，工作点低于马力控制线（图中的b点），因此泵的倾转角增加。伴随于此，泵的吐出流量增加，泵的吐出压升高，工作点再次高于马力控制线（图中的c点）。这种泵的吐出流量的反复增减引起的油压执行器的举动的振荡除了工作油的温度低至某种程度时（外气温度较低且未完成机械的暖机（warm up）运行等时）以外通常很容易发生。
又，一般为了防止油压执行器的举动的振荡多采用在调节器的油压管路上添加节流器等手法，但是已知那样的结构会在工作油的温度较低时响应延迟而出现问题。
因此，本发明的目的在于提供一种能不带来工作油的温度较低时的弊病地抑制油压执行器的举动的振荡的油压系统。
解决问题的手段：
为了解决上述问题，本发明的油压系统的特征在于，具备：输出与对操作部的操作量对应的操作信号的操作装置；可变容量型的泵；调节所述泵的倾转角的调节器；检测所述泵的吐出压的压力传感器；以及控制装置，所述控制装置以所述泵的吐出流量成为与从所述操作装置输出的操作信号对应的操作要求流量和与所述压力传感器检测到的所述泵的吐出压对应的马力控制流量中较小的一方的形式控制所述调节器；所述控制装置中储存有规定所述泵的吐出压与所述马力控制流量的关系的第一马力控制线和比该第一马力控制线低的第二马力控制线；所述控制装置在从所述操作装置输出的操作信号增加且与从所述操作装置输出的操作信号对应的操作要求流量大于与所述压力传感器检测到的所述泵的吐出压对应的马力控制流量的情况下，将所述泵的倾转角设为与所述操作要求流量对应的倾转角直至由所述压力传感器检测到的泵的吐出压和所述泵的吐出流量确定的工作点超过所述第一马力控制线为止，当所述工作点越过所述第一马力控制线时使所述泵的倾转角减少直至成为由所述第一马力控制线确定的倾转角，当所述工作点低于所述第二马力控制线时使所述泵的倾转角增加直至成为由所述第二马力控制线确定的倾转角，当越过所述第一马力控制线的所述工作点转移到所述第一马力控制线与所述第二马力控制线之间时或者低于所述第二马力控制线的所述工作点转移到所述第一马力控制线与所述第二马力控制线之间时，维持所述泵的倾转角。
根据上述结构，在进行马力控制时的作为应使泵的倾转角减少时的判断标准的第一马力控制线与作为应使泵的倾转角增加时的判断标准的第二马力控制线之间设有滞后（hysteresis）。因此，当变更泵的倾转角从而工作点转移到第一马力控制线与第二马力控制线之间时，泵的倾转角无法进一步变更。因此，能以不需要附加部件的简单的结构来抑制泵的吐出流量的增减的反复，能抑制油压执行器的举动的振荡。而且，由于该振荡的抑制不使用特性会根据温度（尤其是低温时）而大幅变化的节流器等部件，而是通过控制装置的电子方式的控制来进行，因此不会带来工作油的温度较低时的弊病。因此，能实现相对于工作油的温度从较低的温度至通常作业温度（暖机运行结束后）稳定性优异的油压系统。
也可以是所述控制装置即使在从所述操作装置输出的操作信号增加且与从所述操作装置输出的操作信号对应的操作要求流量大于与所述压力传感器检测到的所述泵的吐出压对应的马力控制流量的情况下，当工作油的温度低于规定值时，不使用所述第二马力控制线而使用所述第一马力控制线来减少或增加所述泵的倾转角。根据该结构，能在除工作油的温度较高从而油压执行器的举动容易发生振荡时以外时，进行使用第一马力控制线的简单的控制，能更多地使用发动机等的动力。
发明效果：
根据本发明，能不带来工作油的温度较低时的弊病地抑制油压执行器的举动的振荡。
附图说明
图1是本发明一实施形态的油压系统的概略结构图；
图2是示出操作要求流量的图表；
图3是示出相对于第一马力控制线及第二马力控制线的工作点的动作的图表；
图4中4A示出了操作装置的操作量的随时间的变化，图4中4B示出了泵的吐出流量的随时间的变化；
图5是示出以往的油压系统中相对于马力控制线的工作点的动作的图表。
具体实施方式
图1示出了本发明一实施形态的油压系统1。油压系统1装载于例如油压挖掘机、油压起重机等那样的建筑机械、土木机械、农业机械或工业机械。
具体地，油压系统1包括油压执行器5和通过控制阀4向油压执行器5供给工作油的泵2。图示例子中，油压执行器5与控制阀4的组合为一组，但也可以是设置多组油压执行器5与控制阀4。
泵2由发动机21驱动。不过，泵2也可以由电动马达驱动。泵2是可变更倾转角的可变容量型的泵（斜板泵或斜轴泵）。泵2的倾转角由调节器3调节。
泵2通过供给管路11与控制阀4连接。泵2的吐出压由省略图示的溢流阀保持在溢流压以下。
本实施形态中，油压执行器5为复动缸，控制阀4通过一对给排管路12与油压执行器5连接。不过，也可以是油压执行器5为单动缸，控制阀4通过一根给排管路12与油压执行器5连接。或者，还可以是油压执行器5为油压马达。
控制阀4藉由操作装置6被操作而从中立位置切换至第一位置（使油压执行器5朝一方向动作的位置）或第二位置（使油压执行器5朝相反方向动作的位置）。本实施形态中，控制阀4为油压先导式，具有一对先导端口。不过，控制阀4也可以是电磁先导式。
操作装置6具有操作部61，输出与对操作部61的操作量对应的操作信号。即，从操作装置6输出的操作信号随着操作量增大而增大。操作部61例如是操作杆，但也可以是脚踏板等。
本实施形态中，操作装置6是将先导压作为操作信号输出的先导操作阀。因此，操作装置6通过一对先导管路13与控制阀4的先导端口连接。并且，从操作装置6输出的先导压（操作信号）越大，控制阀4越增大向油压执行器5供给工作油的通路的开口面积。
上述调节器3根据电气信号进行动作。例如，调节器3在泵2为斜板泵时，可以是以电气方式变更作用在与泵2的斜板连结的伺服活塞上的油压，也可以是与泵2的斜板连结的电动执行器。
调节器3由控制装置7控制。例如，控制装置7具有ROM、RAM等存储器和CPU，由CPU执行ROM中储存的程序。
控制装置7与设置在上述一对先导管路13各者上的压力传感器8电气连接。不过，图1中为了图面简洁仅画出了一部分的信号线。
压力传感器8检测从操作装置6输出的先导压。并且，控制装置7如图2所示决定与压力传感器8检测到的先导压（操作信号）对应的操作要求流量Qa。即，操作要求流量Qa随着先导压增大而增大。本实施形态中，操作要求流量Qa与先导压成比例。不过，操作要求流量Qa与操作信号的关系线并非必须是直线，也可以如图2中虚线所示为向上或向下凸的曲线。
又，控制装置7还与供给管路11上设置的压力传感器9电气连接。压力传感器9检测泵2的吐出压。并且，控制装置7决定与压力传感器9检测到的泵2的吐出压对应的马力控制流量Qb。
具体地，控制装置7中如图3所示储存有规定泵2的吐出压与马力控制流量Qb的关系的第一马力控制线L1。控制装置7基于第一马力控制线L1决定马力控制流量Qb。
本实施形态中，操作要求流量Qa的最大值与马力控制流量Qb的最大值大致相等，但也可以是彼此不同。该关系在设有多组油压执行器5、控制阀4及操作装置6的组合的情况下各操作装置6单独被操作时也是同样。
在操作要求流量Qa及马力控制流量Qb决定之后，控制装置7以泵2的吐出流量成为操作要求流量Qa与马力控制流量Qb中较小的一方的形式控制调节器3。
此外，本实施形态中如图3所示，控制装置7中储存有比第一马力控制线L1低的第二马力控制线L2。换言之，第二马力控制线L2规定了低于上述马力控制流量Qb的第二类马力控制流量。
本实施形态中，第二马力控制线L2为与第一马力控制线L1相似形状。例如，第二马力控制线L2规定了第一马力控制线L1的70～98％的吐出流量。不过，第二马力控制线L2并非必须是与第一马力控制线L1相似形状。例如，也可以是第一马力控制线L1与第二马力控制线L2的间隔在吐出压力较低侧较小，在吐出压力较高侧较大。
本实施形态中，第二马力控制线L2在满足特殊加速条件的情况下且工作油的温度高于规定值（例如40～50℃）时使用。满足特殊加速条件的情况是指从操作装置6输出的操作信号增加的情况（为了使油压执行器5加速而操作装置6的操作量增大的情况）且与从操作装置6输出的操作信号对应的操作要求流量Qa大于与压力传感器9检测到的泵2的吐出压对应的马力控制流量Qb的情况。
即，即使在满足特殊加速条件的情况下，在工作油的温度低于规定值时仅使用第一马力控制线L1。又，在不满足特殊加速条件的情况、即从操作装置6输出的操作信号为一定或减少的情况下，也仅使用第一马力控制线L1。不过，也可以是在满足特殊加速条件的情况下，无论工作油的温度如何总是使用第二马力控制线L2。
控制装置7在仅使用第一马力控制线L1的情况下，操作要求流量Qa大于马力控制流量Qb时，以由压力传感器9检测到的泵2的吐出压和泵2的吐出流量确定的工作点维持在第一马力控制线L1上的形式，减少或增加泵2的倾转角。泵2的吐出流量通过由泵2的倾转角求出的每转的泵吐出容量与发动机21的转速相乘而获得。
工作油的温度可以由设于积存工作油的油箱的温度传感器检测。或者，也可以采用检测大气温度的温度传感器，并将该温度传感器检测到的温度高于阈值的情况视为工作油的温度高于规定值的情况。此外，还可以将发动机21的冷却水的温度当作工作油的温度。
在满足特殊加速条件的情况下且工作油的温度高于规定值时，控制装置7将泵2的倾转角设为与操作要求流量Qa对应的倾转角直至由压力传感器9检测到的泵2的吐出压和泵2的吐出流量确定的工作点超过第一马力控制线L1为止。
另一方面，在工作点越过第一马力控制线L1时（图3中的A点），控制装置7使泵2的倾转角减少直至成为由第一马力控制线L1确定的倾转角（当前的吐出压力下与第一马力控制线L1上的点对应的倾转角）。其结果是，当越过第一马力控制线L1的工作点转移到第一马力控制线L1与第二马力控制线L2之间时，控制装置7维持泵2的倾转角。
或者，在因泵2的倾转角减少而使工作点低于第二马力控制线L2时（图3中的B点），控制装置7使泵2的倾转角增加直至成为由第二马力控制线L2确定的倾转角（当前的吐出压力下与第二马力控制线L2上的点对应的倾转角）。其结果是，当低于第二马力控制线L2的工作点转移到第一马力控制线L1与第二马力控制线L2之间时，控制装置7维持泵2的倾转角。
如上所述，本实施形态的油压系统1中，在进行马力控制时的作为应使泵2的倾转角减少时的判断标准的第一马力控制线L1与作为应使泵2的倾转角增加时的判断标准的第二马力控制线L2之间设有滞后。因此，当变更泵2的倾转角从而工作点转移到第一马力控制线L1与第二马力控制线L2之间时，泵2的倾转角不会进一步变更。因此，能以不需要附加部件的简单的结构来抑制泵2的吐出流量的反复增减，从而能抑制油压执行器5的举动的振荡。而且，由于该振荡的抑制不使用特性会根据温度（尤其是低温时）而大幅变化的节流器等部件，而是通过控制装置的电子方式的控制来进行，因此不会带来工作油的温度较低时的弊病。因此，能实现即使在突然操作操作装置6时也不会牺牲响应性，相对于工作油的温度从较低的温度至通常作业温度（暖机运行结束后）稳定性优异的油压系统1。
例如，如现有技术那样仅使用第一马力控制线L1的情况下，在大气温度较低的情况下暖机运行结束之后，若如图4中4A所示快速大幅地操作操作装置，则如图4的4B中虚线所示泵2的吐出流量会反复增减，油压执行器的举动发生振荡。相对于此，在如本实施形态般除了第一马力控制线L1还使用第二马力控制线L2的情况下，能如图4的4B中实线所示那样抑制泵2的吐出流量的反复增减，从而能抑制油压执行器5的举动的振荡。
又，本实施形态中，即使满足特殊加速条件的情况下在工作油的温度低于规定值时也不使用第二马力控制线L2，因此除工作油的温度较高从而油压执行器5的举动容易发生振荡时以外，能进行使用第一马力控制线L1的简单的控制，能更多地使用发动机21等的动力。
（变形例）
本发明不限于上述实施形态，在不偏离本发明的要旨的范围内可进行多种变形。
例如，操作装置6也可以是将电气信号作为操作信号向控制装置7输出的电气操纵杆。此时，不需要压力传感器8，控制阀4的各先导端口与电磁比例阀的二次压端口连接。
符号说明：
1　 油压系统；
2 　泵；
3 　调节器；
4　 控制阀；
5　 油压执行器；
6　 操作装置；
61　 操作部；
7　 控制装置；
8、9　压力传感器。

Claims (2)

1.一种油压系统，其特征在于，
具备：
输出与对操作部的操作量对应的操作信号的操作装置；
可变容量型的泵；
调节所述泵的倾转角的调节器；
检测所述泵的吐出压的压力传感器；以及
控制装置，所述控制装置以所述泵的吐出流量成为与从所述操作装置输出的操作信号对应的操作要求流量和与所述压力传感器检测到的所述泵的吐出压对应的马力控制流量中较小的一方的形式控制所述调节器；
所述控制装置中储存有规定所述泵的吐出压与所述马力控制流量的关系的第一马力控制线和比该第一马力控制线低的第二马力控制线；
所述控制装置在从所述操作装置输出的操作信号增加且与从所述操作装置输出的操作信号对应的操作要求流量大于与所述压力传感器检测到的所述泵的吐出压对应的马力控制流量的情况下，将所述泵的倾转角设为与所述操作要求流量对应的倾转角直至由所述压力传感器检测到的泵的吐出压和所述泵的吐出流量确定的工作点超过所述第一马力控制线为止，当所述工作点越过所述第一马力控制线时使所述泵的倾转角减少直至成为由所述第一马力控制线确定的倾转角，当所述工作点低于所述第二马力控制线时使所述泵的倾转角增加直至成为由所述第二马力控制线确定的倾转角，当越过所述第一马力控制线的所述工作点转移到所述第一马力控制线与所述第二马力控制线之间时或者低于所述第二马力控制线的所述工作点转移到所述第一马力控制线与所述第二马力控制线之间时，维持所述泵的倾转角。
2.根据权利要求1所述的油压系统，其特征在于，
所述控制装置即使在从所述操作装置输出的操作信号增加且与从所述操作装置输出的操作信号对应的操作要求流量大于与所述压力传感器检测到的所述泵的吐出压对应的马力控制流量的情况下，当工作油的温度低于规定值时，不使用所述第二马力控制线而使用所述第一马力控制线来减少或增加所述泵的倾转角。
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