CN110770401A - 工程机械斗杆控制系统 - Google Patents

工程机械斗杆控制系统 Download PDF

Info

Publication number
CN110770401A
CN110770401A CN201880040239.8A CN201880040239A CN110770401A CN 110770401 A CN110770401 A CN 110770401A CN 201880040239 A CN201880040239 A CN 201880040239A CN 110770401 A CN110770401 A CN 110770401A
Authority
CN
China
Prior art keywords
arm
oil chamber
passage
control valve
oil
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201880040239.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110770401B (zh
Inventor
中岛秀树
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Caterpillar Inc
Original Assignee
Caterpillar Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Caterpillar Inc filed Critical Caterpillar Inc
Publication of CN110770401A publication Critical patent/CN110770401A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110770401B publication Critical patent/CN110770401B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02FDREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20Drives; Control devices
    • E02F9/22Hydraulic or pneumatic drives
    • E02F9/2221Control of flow rate; Load sensing arrangements
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02FDREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F3/00Dredgers; Soil-shifting machines
    • E02F3/04Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
    • E02F3/28Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets
    • E02F3/36Component parts
    • E02F3/42Drives for dippers, buckets, dipper-arms or bucket-arms
    • E02F3/43Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations
    • E02F3/435Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations for dipper-arms, backhoes or the like
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02FDREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20Drives; Control devices
    • E02F9/22Hydraulic or pneumatic drives
    • E02F9/2217Hydraulic or pneumatic drives with energy recovery arrangements, e.g. using accumulators, flywheels
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02FDREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20Drives; Control devices
    • E02F9/22Hydraulic or pneumatic drives
    • E02F9/2278Hydraulic circuits
    • E02F9/2282Systems using center bypass type changeover valves
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02FDREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20Drives; Control devices
    • E02F9/22Hydraulic or pneumatic drives
    • E02F9/2278Hydraulic circuits
    • E02F9/2292Systems with two or more pumps
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15BSYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B11/00Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor
    • F15B11/02Systems essentially incorporating special features for controlling the speed or actuating force of an output member
    • F15B11/024Systems essentially incorporating special features for controlling the speed or actuating force of an output member by means of differential connection of the servomotor lines, e.g. regenerative circuits
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15BSYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B13/00Details of servomotor systems ; Valves for servomotor systems
    • F15B13/02Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors
    • F15B13/021Valves for interconnecting the fluid chambers of an actuator
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15BSYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B13/00Details of servomotor systems ; Valves for servomotor systems
    • F15B13/02Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors
    • F15B13/04Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors for use with a single servomotor
    • F15B13/0401Valve members; Fluid interconnections therefor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15BSYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B13/00Details of servomotor systems ; Valves for servomotor systems
    • F15B13/02Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors
    • F15B13/04Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors for use with a single servomotor
    • F15B13/0401Valve members; Fluid interconnections therefor
    • F15B2013/0413Valve members; Fluid interconnections therefor with four or more positions
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15BSYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/20Fluid pressure source, e.g. accumulator or variable axial piston pump
    • F15B2211/205Systems with pumps
    • F15B2211/20576Systems with pumps with multiple pumps
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15BSYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/30Directional control
    • F15B2211/305Directional control characterised by the type of valves
    • F15B2211/3056Assemblies of multiple valves
    • F15B2211/30565Assemblies of multiple valves having multiple valves for a single output member, e.g. for creating higher valve function by use of multiple valves like two 2/2-valves replacing a 5/3-valve
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15BSYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/30Directional control
    • F15B2211/31Directional control characterised by the positions of the valve element
    • F15B2211/3105Neutral or centre positions
    • F15B2211/3116Neutral or centre positions the pump port being open in the centre position, e.g. so-called open centre
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15BSYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/30Directional control
    • F15B2211/31Directional control characterised by the positions of the valve element
    • F15B2211/3122Special positions other than the pump port being connected to working ports or the working ports being connected to the return line
    • F15B2211/3133Regenerative position connecting the working ports or connecting the working ports to the pump, e.g. for high-speed approach stroke
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15BSYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/30Directional control
    • F15B2211/315Directional control characterised by the connections of the valve or valves in the circuit
    • F15B2211/3157Directional control characterised by the connections of the valve or valves in the circuit being connected to a pressure source, an output member and a return line
    • F15B2211/31582Directional control characterised by the connections of the valve or valves in the circuit being connected to a pressure source, an output member and a return line having multiple pressure sources and a single output member
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15BSYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/40Flow control
    • F15B2211/45Control of bleed-off flow, e.g. control of bypass flow to the return line
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15BSYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/60Circuit components or control therefor
    • F15B2211/63Electronic controllers
    • F15B2211/6303Electronic controllers using input signals
    • F15B2211/6306Electronic controllers using input signals representing a pressure
    • F15B2211/6309Electronic controllers using input signals representing a pressure the pressure being a pressure source supply pressure
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15BSYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/60Circuit components or control therefor
    • F15B2211/63Electronic controllers
    • F15B2211/6303Electronic controllers using input signals
    • F15B2211/6306Electronic controllers using input signals representing a pressure
    • F15B2211/6313Electronic controllers using input signals representing a pressure the pressure being a load pressure
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15BSYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/60Circuit components or control therefor
    • F15B2211/63Electronic controllers
    • F15B2211/6303Electronic controllers using input signals
    • F15B2211/6346Electronic controllers using input signals representing a state of input means, e.g. joystick position

Abstract

[问题]在配备有斗杆的工程机械中,为了在斗杆油缸的延伸操作期间提高从杆端油室到头端油室的回收效率,并且同时防止在回收不可能时斗杆油缸的操作速度受损,以及减少部件数量。[解决方案]其被构造成使得在斗杆油缸的延伸操作期间在斗杆控制阀14的操作位置中提供第一区域Y1和第二区域Y2,在该第一区域Y1处,排出阀通路14g在被节流的同时打开,在该第二区域Y2处,排出阀通路14g比在第一区域Y1处打开更大,并且如果在斗杆油缸9的延伸操作期间从杆端油室9b到头端油室9a的回收是可能的,则使斗杆控制阀14定位在第一区域Y1处,并且如果回收不可能,则定位在区域Y2处。

Description

工程机械斗杆控制系统
技术领域
本发明涉及在配备有斗杆的工程机械中的斗杆控制系统的技术领域,该斗杆基于斗杆油缸的延伸和收缩操作而摆动。
背景技术
通常,在工程机械中,存在例如类似于液压挖掘机的一些实例,这些液压挖掘机被构造成使得安装在机器主体上的前作业机具被构造成使用动臂,该动臂具有以竖直可移动的方式由机器主体支撑的基端部分,斗杆,该斗杆被纵向地可摆动地支撑到动臂的前端部分上,以及工作附接装置,例如附接到该斗杆的前端上的铲斗,其中该斗杆的摆动是基于斗杆油缸的延伸和收缩操作来执行的。在该工程机械中,将通过使斗杆油缸延伸而使斗杆的前端部分朝向接近机器主体的方向移动的斗杆的摆动作为斗杆缩回,并且将通过使斗杆油缸收缩而使斗杆的前端部分朝向远离机器主体的方向移动的斗杆的摆动作为斗杆伸出。当执行斗杆缩回操作时,在前工作机具没有触地并且斗杆的前端部分定位(延伸)在机器主体的前方超过经过斗杆的基端部分的摆动支点的垂直线的状态下,施加到斗杆的重量用作斗杆缩回侧,即,使斗杆油缸延伸的力,因此从杆端油室排出的油变为高压,并且另一方面,待供应到头端油室的加压油可以是低压油。因此,通常采用一种提供回收油路的技术,这种回收油路可以将从斗杆油缸的杆端油室排出的油供应到头端油室。在提供这种回收油路的情况下,需要尽可能地增加回收流量以提高能量效率,但是为了增加回收流量,杆端油室需要尽可能地节流和减小从杆端油路到油箱的排出流量。
另一方面,例如当在铲斗触地的同时通过斗杆缩回操作进行挖掘时,或者当执行斗杆缩回操作以便使斗杆的前端部分越过上述垂直线接近机器主体时,斗杆油缸的头端油室的压力高于杆端油室的压力,因此不再执行从杆端油室到头端油室的回收。如果不再以这种方式执行回收,则当来自杆端油室的排出流量被节流时,出现杆端油室变为高压并且斗杆油缸的操作速度变慢的问题。换言之,在斗杆缩回操作期间(在斗杆油缸的延伸操作期间)执行从杆端油室到头端油室的回收的情况下,需要减小到油箱的排出流量以增加回收流量。另一方面,在不执行回收的情况下,需要增加从杆端油室到油箱的排出流量,从而不损害斗杆油缸的操作速度。
因此,通常已知一种技术,其中,在斗杆油缸的延伸操作期间,在提供控制从杆端油室到油箱的排出流量的排出阀通路时,在控制油进出斗杆油缸的供应和排出的斗杆控制阀上,排出阀通路被节流以增加回收流量。另一方面,提供了一种卸载阀,当头端油室的压力超过一定值时,该卸载阀将杆端油室中的油释放到油箱,并且当不再通过卸载阀执行回收时,可以增加排出流量(例如,参见专利文献1)。
现有技术文件
专利文献
[专利文献1]日本专利申请公开第1998-311305号
发明内容
本发明要解决的问题
然而,专利文献1的工程机械除了执行对供应到斗杆油缸的油和从斗杆油缸排出的油控制的控制阀外,还需要用于将杆端油室中的油释放到油箱的卸载阀,以及从卸载阀延伸到油箱的油路,且因此具有零件数量增加的问题,这妨碍降低成本和节省空间,并且在此存在有待通过本发明解决的问题。
用于解决问题的装置
本发明的目的是鉴于如上所述的实际情况来解决这些问题。权利要求1的发明是一种工程机械中的斗杆控制系统,该工程机械被构造成包括以竖直可移动的方式支撑在机器主体上的动臂,以及斗杆,其可摆动地支撑在动臂的前端部分上,并且基于斗杆油缸的延伸和收缩操作进行斗杆的摆动,其中提供回收油路、供油通路和排油通路,回收油路在斗杆油缸延伸操作过程中将从杆端油室排出的油供应到头端油室,供油通路向头端油室供应液压泵的排出油,以及排油通路允许从杆端油室排出的油流入油箱,以及提供在用于控制该供油通路的流量、或者供油通路和回收油路的流量的斗杆控制阀上提供控制排出阀通路的流量的排出阀通路,用于分别检测斗杆油缸的杆端油室、头端油室中压力的压力检测装置,用于基于来自压力检测装置的输入信号来控制斗杆控制阀操作的控制器,当斗杆油缸延伸在操作位置时,斗杆控制阀具有第一区域和第二区域,在第一区域中通过节流打开排出阀通路并且在第二区域中排出阀通路比第一区域中打开得更大,另一方面,控制器基于在斗杆油缸延伸期间杆端油室和头端油室的压力确定从杆端油室到头端油室的回收是否可能,并且如果确定回收是可能的,斗杆控制阀被定位在第一区域,如果确定回收是不可能的,斗杆控制阀被定位在第二区域。
权利要求2的发明是根据权利要求1所述的工程机械中的斗杆控制系统,其中提供了用于检测液压泵的排出压力的泵压力检测装置,另一方面,如果液压泵的排出压力是等于或高于超过斗杆油缸的头端油室压力的预定设定压力的高压,控制器能使斗杆控制阀被定位在第一区域处,即使确定回收是不可能的。
权利要求3的发明是一种工程机械中的斗杆控制系统,该工程机械被构造成包括以竖直可移动的方式支撑在机器主体上的动臂,以及斗杆,其可摆动地支撑到动臂的前端部分,并且基于斗杆油缸的延伸和收缩操作以允许进行斗杆的摆动,其中在斗杆油缸的延伸操作过程中,提供了回收油路、供油通路和排油通路,回收油路允许从杆端油室排出的油被供应到头端油室,供油通路允许从液压泵的排出油供应到头端油室,以及排油通路允许从杆端油室排出的油流入油箱,以及提供在用于控制供油通路的流量、或者供油通路和回收油路的流量的第一和第二斗杆控制阀上提供控制排油通路的流量的排出阀通路,用于分别检测斗杆油缸的杆端油室和头端油室中压力的压力检测装置,以及用于基于来自压力检测装置的输入信号控制第一和第二斗杆控制阀操作的控制器,并且在斗杆油缸的延伸操作期间,第一和第二斗杆控制阀中的一个斗杆控制阀允许在操作位置处节流的同时打开排出阀通路,另一方面,在斗杆油缸的延伸操作期间在操作位置处,另一斗杆控制阀具有第一区域和第二区域,在第一区域中排出阀通路关闭并且在第二区域中排出阀通路比一个斗杆控制阀的排出阀通路打开得更大,其中,控制器基于在斗杆油缸延伸操作期间杆端油室和头端油室的压力确定从杆端油室到头端油室的回收是否可能,并且如果确定回收是可能的,另一斗杆控制阀被定位在第一区域,如果确定回收是不可能的,另一斗杆控制阀被定位在第二区域。
权利要求4的发明是根据权利要求3所述的工程机械中的斗杆控制系统,其中泵压力检测装置用于检测液压泵的排出压力,该液压泵通过该另一个斗杆控制油缸向斗杆油缸供应加压油,另一方面,如果液压泵的排出压力是等于或高于超过斗杆油缸的头端油室压力的预定设定压力的高压,控制器能使另一抖杆控制阀被定位在第一区域,即使确定回收是不可能的。
本发明的有利效果
根据本发明的权利要求1和3,如果在斗杆油缸的延伸操作期间能够回收,则斗杆控制系统能够通过节流来自杆端油室的排出流量来增加回收流量,由此能够有助于提高能量效率,并且如果不能回收,则通过增加来自杆端油室的排出流量,可以避免损害斗杆油缸的操作速度,以及通过在斗杆控制阀中设置第一区域和第二区域,能够执行节流的情况和增加前述排出流量的情况之间的切换,该斗杆控制阀在斗杆油缸的延伸操作期间控制供油通路的流量,或供油通路和回收油路的流量,由此消除了对用于执行上述切换的专用阀和油路的需要,使得能够有助于减少部件的数量,并且有助于节约成本和节省空间。
根据本发明的权利要求2和4,由于杆端油室的压力在液压缸的延伸操作期间液压泵的排出油远远高于头端油室的状态下快速下降,斗杆控制系统可以避免斗杆油缸的快速加速。
附图说明
图1是液压挖掘机的侧视图。
图2是第一实施例中的斗杆油缸的液压控制回路图。
图3A和3B是示出第一实施例的图,其中图3A是解释斗杆控制阀的延伸侧操作位置的第一区域的图,图3B是解释斗杆控制阀的延伸侧操作位置的第二区域的图。
图4是示出第一实施例的图,并且是解释斗杆控制阀的延伸侧操作位置中第一和第二区域的打开特性的图。
图5是第二实施例中的斗杆油缸的液压控制回路图。
图6A至6C是示出第二实施例的图,其中图6A是解释第一斗杆控制阀的延伸侧操作位置的图,图6B是解释第二斗杆控制阀的延伸侧操作位置的第一区域的图,并且图6C是解释第二斗杆控制阀的延伸侧操作位置的第二区域的图。
图7A和7B是示出第二实施例的图,其中,图7A是解释第一斗杆控制阀的延伸侧操作位置的打开特性的图,并且图7B是解释第二斗杆控制阀的延伸侧操作位置的第一和第二区域的打开特性的图。
具体实施方式
在下文中,将参照附图讨论本发明的实施例。
首先,将参照图1至图4讨论本发明的第一实施例。图1是示出作为本发明的工程机械的实例的液压挖掘机1的视图,液压挖掘机1包括各种部件,诸如履带式下行进主体2;可旋转地支撑在下部行进构件2上方的上部旋转主体3,安装在上部旋转主体3上的前部作业机具4。另外,前作业机具4包括动臂5,其具有可竖直摆动地支撑在上旋转主体3上的基端部分;斗杆6,其可纵向摆动地支撑到动臂5的前端部分;以及附接在斗杆6的前端部分的铲斗7。液压挖掘机1设有各种类型的液压致动器,如动臂缸8;斗杆油缸9;以及用于引起动臂5、斗杆6、铲斗7分别摆动的铲斗缸10;用于使下行进主体2行驶的左右行进马达(未示出);用于旋转上旋转主体3的旋转马达(未示出)。在图1中,L表示经过斗杆的基端部分的摆动支撑轴的垂直线。以下讨论的第二和第三实施例中的液压挖掘机1的构造类似于第一实施例中的构造,并且图1也与第二实施例共用。将通过使斗杆油缸延伸而使斗杆的前端部分朝向接近机器主体的方向移动的斗杆6的摆动作为斗杆缩回(摆动至斗杆缩回侧),并且将通过使斗杆油缸收缩而使斗杆的前端部分朝向远离机器主体的方向移动的斗杆6的摆动作为斗杆缩回(摆动至斗杆伸出侧)。
斗杆油缸9被构造成通过向头端油室9a供应加压油并从杆端油室9b排出油来延伸,从而使斗杆6摆动到内侧,并且另一方面,通过向杆端油室9b供应加压油并从头端油室9a排出油而缩回,从而使斗杆6摆动到外侧。将基于如图2所示的液压控制回路图来讨论将加压油供应到斗杆油缸9和从斗杆油缸9排出加压油的控制。在图2中,附图标记11表示用作斗杆油缸9的加压供油源的液压泵;12表示液压泵11的排出油供应的泵油路;13表示油箱;14表示用于执行对将油供应至斗杆油缸9和从斗杆油缸9排出的控制的斗杆控制阀。
在上述图2中,附图标记15至19表示用于左行进、右行进、旋转、动臂、铲斗的控制阀,每个控制阀连接到泵油路12。这些控制阀15至19响应于相应的操作机具的操作而从空档位置切换到操作位置,并且执行向相应的液压致动器(左行进马达和右行进马达、旋转马达、动臂缸8和铲斗缸10)供应油和从相应的液压致动器(左行进马达和右行进马达,旋转马达,动臂缸8和铲斗缸10)排出油的控制,但是将省略对这些控制阀15至19的详细描述。附图标记20表示中心旁通控制阀,并且中心旁通控制阀20执行从液压泵11延伸到油箱13的中心旁通油路21的流量控制,该中心旁通油路21顺序地穿过形成在相应控制阀15至18、14和19中的中心旁通阀通路15a至18a、14a、19a。还将省略中心旁通控制阀20的详细描述。
斗杆控制阀14是包括延伸侧和收缩侧先导孔14b和14c的四位置切换滑阀,斗杆控制阀14在先导压力没有输入到先导孔14b和14c两者的状态下构造成第一动臂控制阀16,其被定位在空档位置N处,在该空档位置处不执行将加压油供应到斗杆油缸9和从斗杆油缸9排出加压油,而是通过输入到收缩侧先导孔14c中的先导压力切换到定位在收缩侧操作位置X,以便允许液压泵11的排出油供应到斗杆油缸9的杆端油室9b,并且允许从头端油室9a排出的油流入油箱13。此外,当先导压力输入到延伸侧先导孔14b时,斗杆控制阀14切换到定位在延伸侧操作位置Y,但是第一区域Y1和第二区域Y2设置在延伸侧操作位置Y中。在这种情况下,第二区域Y2设置在从空档位置N的位移量大于第一区域Y1的位移量的位置。在斗杆控制阀14定位在第一区域Y1的状态下,允许从斗杆油缸9的杆端油室9b排出的油通过止回阀14d供应到头端油室9a的回收阀通路14e,以及允许液压泵11的排出油供应到头端油室9a的供应阀通路14f打开,并且允许从杆端油室9b排出的油流入油箱13的排出阀通路14g打开,但是第一区域Y1处的排出阀通路14g通过节流阀14h处于节流状态(见图3A)。在斗杆控制阀14定位在第二区域Y2的状态下,允许从斗杆油缸9的杆端油室9b排出的油通过止回阀14d供应到头端油室9a的回收阀通路14e,以及允许液压泵11的排出油供应到头端油室9a的供应阀通路14f打开,并且允许从杆端油室9b排出的油流入油箱13的排出阀通路14g打开,但是第二区域Y2处的排出阀通路14g构造成比第一区域Y1处的打开得更大(见图3B)。
在图3A和3B中,将省略连接到斗杆控制阀14的中心旁通阀通路14a的油路。
在此,图4中示出了定位在斗杆控制阀14的延伸侧操作位置Y的第一区域Y1和第二区域Y2处回收阀通路14e、供应阀通路14f、排出阀通路14g的打开特性。如图4所示,在第一区域Y1中,阀芯位移量越大,回收阀通路14e和供应阀通路14f的打开面积设定得越大。然而,在这种情况下,回收阀通路14e被设定为在阀芯位移量在第一区域Y1处基本上最大的时间点处具有最大打开面积。此外,即使当阀芯位移量增加时,排出阀通路14g在第一区域Y1处的打开面积也被设定为在节流状态下略微增加。另一方面,当阀芯进一步移动超过第一区域Y1以到达第二区域Y2时,供应阀通路14f的打开面积增加得更多,并且回收阀通路14e的打开面积保持最大打开面积,但是排出阀通路14g的打开面积被设定为比定位在第一区域Y1处时打开得更大。根据与这些阀芯位移相关联的回收阀通路14e、供应阀通路14f和排出阀通路14g的打开面积的增大或减小,控制从杆端油室9b到头端油室9a的回收流量,从液压泵11到头端油室9a的供应流量,以及从杆端油室9b到油箱13的排出流量的以增大或减小。
另一方面,在上述图2中,附图标记22表示用于将先导压力输出到斗杆控制阀14的延伸侧先导孔14b的延伸侧电磁阀;23表示用于向缩回侧先导孔14c输出先导压力的缩回侧电磁阀。这些抽出侧和缩回侧电磁阀22、23基于来自下述控制器24的控制信号而操作,以输出与控制信号相对应的压力的先导压力。斗杆控制阀14的阀芯通过先导压力而移位,该先导压力从这些延伸侧和缩回侧电磁阀22、23输出到延伸侧和缩回侧先导孔14b、14c,并且斗杆控制阀14切换成定位在前述延伸侧操作位置X和缩回侧操作位置Y处。在这种情况下,根据先导压力的增大或减小来控制阀芯的位移量增大或减小,并且如果从延伸侧电磁阀22输出的先导压力小于预定先导压力Pp,斗杆控制阀14被设定为定位在第一区域Y1处,并且如果先导压力大于或等于预定先导压力Pp,则将其设定为定位在第二区域Y2处。
附图标记25表示用于检测斗杆油缸9的头端油室9a的压力的头端压力传感器,26表示用于检测斗杆油缸9的杆端油室9b的压力的杆端压力传感器(这些头端和杆端压力传感器25和26对应于本发明的压力检测装置);27表示用于检测液压泵11的排出压力的泵压力传感器(对应于本发明的泵压力检测装置);28表示用于检测斗杆操纵杆的操作检测装置(未示出)。这些压力传感器25、26和27以及操作检测装置28的检测信号被输入到控制器24。控制器24基于这些输入信号向延伸侧和缩回侧电磁阀22、23输出控制信号,从而控制斗杆控制阀14的前述切换操作。
操作检测装置连接到控制器24,该操作检测装置用于分别检测除斗杆油缸9之外的液压致动器(左行进马达和右行进马达、旋转马达、动臂缸8、铲斗缸10)的操作机具的操作,以及将先导压力输出到相应控制阀的电磁阀的操作,控制阀用于响应于根据这些操作检测装置等的检测信号从控制器24输出的控制信号的液压致动器(用于左行进、右行进、旋转、动臂、铲斗的相应控制阀15至19),这些在附图中未示出,并且将省略其描述。
接下来,将讨论由控制器24执行的斗杆控制阀14的控制。当从操作检测装置28输入斗杆伸出的操作信号时,控制器24输出先导压力向收缩侧电磁阀23输出的控制信号。在这种情况下,控制器24输出控制信号,使得先导根据斗杆操纵杆的操作量的增加或减少而增加或减少。因此,先导压力被输入到斗杆控制阀14的缩回侧先导孔14c,并且斗杆控制阀14切换到定位在缩回侧操作位置X处。如上所述,在缩回侧操作位置X处的斗杆控制阀14允许液压泵11的排出油被供应至斗杆油缸9的杆端油室9b,并且允许从头端油室9a排出的油流入油箱13。因此,如果执行斗杆伸出操作,则液压泵11的排出油通过缩回侧操作位置X处的斗杆控制阀14供应至斗杆油缸9的杆端油室9b,另一方面,允许来自头端油室9a的油流入油箱13。
另一方面,当从操作检测装置28输入操作信号时,控制器24基于从杆端压力传感器25和26输入的斗杆油缸9的头端油室9a、杆端油室9b的压力,确定从杆端油室9b到头端油室9a的回收是否可能。在这种情况下,如果杆端油室9b的压力Pr大于头端油室9a的压力Ph(Pr>Ph),则判定回收是可能的。并且如果杆端油室9b的压力Pr等于或小于头端油室9a的压力Ph(Pr≤Ph),则确定回收是不可能的。
此外,当从操作检测装置28输入斗杆缩回操作信号时,控制器24基于从头端压力传感器25输入的斗杆油缸9的头端油室9a的压力以及从泵压力传感器27输入的液压泵11的排出压力来确定是否可能发生斗杆缩回的快速加速。在这种情况下,如果液压泵11的排出压力P是大于或等于超过头端油室9a的压力Ph的预定设定压力Ps的高压(P-Ph≥Ps),则判定可能发生斗杆缩回的突然加速。如果排出压力P不是大于或等于设定压力Ps(P-Ph<Ps)的更高的压力,则确定可能不会发生斗杆缩回的突然加速。换言之,如果杆端油室9b的压力在液压泵11的排出压力P远高于头端油室9a的压力Ph的状态下突然下降,则在斗杆缩回操作期间,可能发生抵抗操作者意图的快速加速(斗杆缩回弹出),因此,进行上述确定以防止这种快速加速。
然后,当从操作检测装置28输入斗杆缩回操作信号时,控制器24输出向延伸侧电磁阀22输出的先导压力的控制信号,由此先导压力被输入到斗杆控制阀14的延伸侧先导孔14b,并且斗杆控制阀14切换到定位在延伸侧操作位置Y。然而,在这种情况下,如果确定从杆端油室9b到头端油室9a的回收是可能的(杆端油室9b的压力Pr大于头端油室9a的压力Ph(Pr>Ph)),则控制器24向延伸侧电磁阀22输出控制信号以输出小于预定先导压力Pp的先导压力,即,用于使斗杆控制阀14定位在第一区域Y1的压力的先导压力(允许阀芯位移量到达第一区域Y1的先导压力)。在这种情况下,控制器24控制来自延伸侧电磁阀22的输出先导压力,使得在小于预定先导压力Pp的范围内(在斗杆控制阀14定位在第一区域Y1处的范围内),阀芯位移量根据斗杆操纵杆的操作量的增大或减小而增大或减小。因此,斗杆控制阀14定位在第一区域Y1,并且允许从斗杆油缸9的杆端油室9b排出的油被供应到头端油室9a的回收阀通路14e,以及允许液压泵11的排出油供应到头端油室9a的供应阀通路14f打开,并且允许从杆端油室9b排出的油在节流状态下流入油箱13的排出阀通路14g打开。
与此相反,如果确定从杆端油室9b到头端油室9a的回收不可能,则当从操作检测装置28输入斗杆缩回的操作信号时(杆端油室9b的压力Pr小于或等于头端油室9a的压力Ph(Pr≤Ph)),则控制器24输出控制信号以向延伸侧电磁阀22输出大于或等于预定先导压力Pp的先导压力,即用于使斗杆控制阀14定位在第二区域Y2处的压力的先导压力(允许阀芯位移量到达第二区域Y2的先导压力)。在这种情况下,控制器24控制来自延伸侧电磁阀22的输出先导压力,使得在大于或等于预定先导压力Pp的范围内(在允许斗杆控制阀14定位在第二区域Y2处的压力范围内),阀芯位移量根据斗杆操纵杆的操作量的增大或减小而增大或减小。因此,斗杆控制阀14定位在第二区域Y2处,并且允许液压泵11的排出油被供应至斗杆油缸9的头端油室9a的供应阀通路14f进一步打开,并且允许从斗杆油缸9的杆端油室9b排出的油供应到头端油室9a的回收阀通路14e保持在最大打开面积,并且允许从杆端油室9b排出的油流入油箱13的排出阀通路14g比定位在第一区域Y1处时打开得更大。当斗杆控制阀14定位在第二区域Y2处时,允许从杆端油室9b排出的油供应到头端油室9a的回收阀通路14e打开。但是,由于杆端油室9b的压力Pr小于或等于头端油室9a的压力Ph,所以不进行回收,并且止回阀14d防止回流。
此外,如果液压泵11的排出压力P大于或等于超过头端油室9a的压力Ph的预定设定压力Ps(P-Ph≥Ps),则当从操作检测装置28输入斗杆缩回的操作信号时,即,如果判定可能发生斗杆缩回的突然加速,即使判定为不可能回收,控制器24也控制斗杆控制阀14以使其定位在第一区域Y1处。因此,如果可能发生斗杆缩回的突然加速,则从杆端油室9b排出的油以节流状态通过排出阀通路14g流入油箱13。
因此,当执行斗杆缩回操作时,如果从斗杆油缸9的杆端油室9b到头端油室9a的回收可能,则执行从杆端油室9b到头端油室9a的回收,通过定位在延伸侧操作位置Y的第一区域Y1处的斗杆控制阀14,并且从杆端油室9b排出的油的一部分流入油箱13。然而,在这种情况下,由于第一区域Y处的排出阀通路14g处于节流状态,因此可以增加回收流量,从而能够有助于提高能量效率。
另一方面,如果从斗杆油缸9的杆端油室9b至头端油室9a的回收不可能,则当执行斗杆缩回操作时,从杆端油室9b排出的油通过定位在延伸侧操作位置Y的第二区域Y2处的斗杆控制阀14流入油箱13。然而,由于第二区域Y2处的排出阀通路14g打开得更大,所以杆端油室9b的压力迅速降低,从而可以可靠地避免由于杆端油室9b的高压而导致的斗杆油缸9的操作速度降低的问题。此外,即使不可能回收,当液压泵11的排出压力P大于或等于超过头端油室9a的压力Ph的预定设定压力Ps时(P-Ph≥Ps),斗杆控制阀14被控制成定位在第一区域Y1处,因此,可以避免发生与操作者意图相反的斗杆缩回的突然加速。
在第一实施例中,从斗杆油缸9的杆端油室9b延伸至头端油室9a的油路,穿过斗杆控制阀14的回收阀通路14e用作本发明的回收油路,从液压泵11延伸至斗杆油缸9的头端油室9a的油路,穿过斗杆控制阀14的供应阀通路14f用作本发明的供油通路,并且从斗杆油缸9的杆端油室9b延伸到油箱13的油路,穿过斗杆控制阀14的排出阀通路14g用作本发明的排油通路。
在如上构造的第一实施例中,基于斗杆油缸9的延伸和收缩操作来执行斗杆8的摆动,并且在斗杆油缸9的延伸操作期间,斗杆油缸9的液压回路设置有允许从杆端油室9b排出的油被供应到头端油室9a的回收油路,允许液压泵11的排出油被供应到头端油室9a的供油通路,以及允许从杆端油室9b排出的油流入油箱13的排油通路。在液压回路中,在提供控制排油通路的流量的排出阀通路14g时,在用于控制供油通路和回收油路的流量的斗杆控制阀14中,提供了分别用于检测斗杆油缸9的头端油室9a、杆端油室9b的压力的头端、杆端压力传感器25和26,以及用于控制提供基于来自这些压力传感器25和26的输入信号的斗杆控制阀14的操作的控制器24,并且斗杆控制阀14设置有第一区域Y1和第二区域Y2,在第一区域Y1中,排出阀通路14g在节流状态下打开,在第二区域Y2中,排出阀通路14g比在斗杆油缸的延伸操作期间处于操作位置Y第一区域Y1处打开得更大。然后,控制器24基于杆端油室9b和头端油室9a在斗杆油缸的延伸操作期间的压力确定从杆端油室9b到头端油室9a的回收是否可能。如果确定回收是可能的,则控制器24使得斗杆控制阀14定位在第一区域Y1处,并且如果确定回收是不可能的,则定位在第二区域Y2处。
结果,如果在斗杆油缸9的延伸操作期间从杆端油室9b到头端油室9a的回收是可能的,则斗杆控制阀14定位在第一区域Y1处,允许从杆端油室9b排出的油以节流状态流入油箱13。因此,可以增加回收流量,从而能够有助于提高能量效率。另一方面,如果在斗杆油缸9的延伸操作期间从杆端油室9b到头端油室9a的回收不可能,则斗杆控制阀14定位在第二区域Y2处,并且排出阀通路14g比第一区域Y1处打开得更大。因此,杆端油室9b的压力迅速减小,从而能够可靠地避免损害斗杆油缸9的操作速度。
此外,在该液压控制回路中,在节流的情况和在斗杆油缸9的延伸操作期间与是否能够回收相对应地增加从头端油室9b到油箱13的排出流量的情况之间切换时,构造成在斗杆油缸9的延伸操作期间,使得第一区域Y1和第二区域Y2设置在斗杆控制阀14的延伸侧操作位置Y用于控制回收油路和供油通路的流量,并且在第一区域Y1处,排出阀通路14g在节流状态下打开,在第二区域Y2处,排出阀通路14g比在第一区域Y1处打开得更大。通过利用在斗杆油缸9的延伸操作期间,执行回收流量和供应流量的控制所需的斗杆控制阀14,在节流的情况和与在斗杆油缸9的延伸操作期间是否能够回收相对应地增加从杆端油室9b到油箱13的排出流量的情况之间切换已经成为可能。这将有助于减少部件的数量,而不需要单独的专用阀和油路,并且有助于节约成本和节省空间。
此外,在该液压控制回路中,当液压泵11的排出压力是高于或等于超过斗杆油缸9的头端油室9a的压力的预定设定压力Ps的高压时,控制器24构造成在斗杆油缸9的延伸操作期间,使得斗杆控制阀14定位在第一区域Y1处,即使确定从杆端油室9b到头端油室9a的回收是不可能的。因此,可以避免在液压泵11的排出油处于比头端油室9a高得多的压力的状态下,由于杆端油室9b的压力已经突然下降而导致的斗杆缩回的突然加速。
接下来,将参照图5至图7讨论本发明的第二实施例。图5示出了第二实施例的斗杆油缸9的液压控制回路图。在图5中,附图标记30和31表示用作斗杆油缸9的加压油源的第一、第二液压泵;32和33表示分别向其供应第一液压泵30和第二液压泵31的排出油的第一泵油路和第二泵油路;34和35表示第一和第二斗杆控制阀,其执行对供应至斗杆油缸9的油和从斗杆油缸9排出的油的控制,并且分别第一斗杆控制阀34连接到第一泵油路32,并且第二斗杆控制阀35连接到第二泵油路33。
在图5中,附图标记36至41表示用于左行进、用于第一动臂、用于铲斗、用于右行进、用于旋转、用于第二动臂的控制阀,其分别执行向左和右行进马达、旋转马达、动臂缸8和铲斗缸10供应油和从左和右行进马达、旋转马达、动臂缸8和铲斗缸10排出油的控制。42和43表示对第一、第二中央旁通油路44、45进行流量控制的中心旁通控制阀,但省略其说明。另外,在第二实施例中,对与第一实施例相同的部件标注相同的标号,省略其说明。
第二实施例的第一斗杆控制阀34是三位置切换滑阀,其包括延伸侧、收缩侧先导孔34b和34c。第一斗杆控制阀34构造成在先导压力未输入到先导孔34b和34c两者的状态下定位在不执行加压油向斗杆油缸9的供应和排出的空档位置N处,而是切换到当先导压力输入到缩回侧先导孔34b时定位在缩回侧操作位置X处,并构造成将第一液压泵30的排出油供应到斗杆油缸9的杆端油室9b,并且允许从头端油室9a排出的油流入油箱13。第一斗杆控制阀34构造成当先导压力输入到延伸侧先导孔34b时切换成定位在延伸侧操作位置Y,但处于定位在延伸侧操作位置Y的状态,则构造成打开回收阀通路34e,其允许从斗杆油缸9的杆端油室9b排出的油通过止回阀34d供应到头端油室9a,和打开供应阀通路34f,其允许第一液压泵30排出的油被供应到头端油室9a,以及打开排出阀通路34g,其允许从杆端油室9b排出的油被排出到油箱13中的,但是排出阀通路34g通过节流阀34h处于节流状态(见图6A)。
第二实施例的第二斗杆控制阀35是四位置切换滑阀,其包括延伸侧、缩回侧先导孔35b和35c。第二斗杆控制阀35构造成在先导压力未输入到先导孔35b和35c两者的状态下定位在不执行加压油向斗杆油缸9的供应和排出的空档位置N处,而是当先导压力被输入到缩回侧先导孔35c时切换成定位在缩回侧操作位置X,并构造成将第二液压泵31排出的油供应到斗杆油缸9的杆端油室9b,并且允许从头端油室9a排出的油流入油箱13。此外,当先导压力输入到延伸侧先导孔35c时,第二斗杆控制阀35切换到定位在延伸侧操作位置Y,但是第一区域Y1和第二区域Y2设置在延伸侧操作位置Y中。在这种情况下,第二区域Y2设置在从空档位置N的位移量大于第一区域Y1的位移量的位置。然后,在定位在第一区域Y1的状态下,打开允许第二液压泵31排出的油被供应到头端油室9a的供应阀通路35d,并且另一方面,关闭允许从杆端油室9b排出的油排出到油箱13中的排出阀通路35e(见图6B)。此外,第二斗杆控制阀35被构造成在定位在第二区域Y2处的状态下打开允许第二液压泵31排出的油被供应到头端油室9a的供应阀通路35d和允许从杆端油室9b排出的油被排出到油箱13中的排出阀通路35e,但是排出阀通路35e的打开面积被设定为与在延伸侧操作位置Y处第一斗杆控制阀34的排出阀通路35e的打开面积相比使得其打开面积变得更大。(见图6C)。
在第二实施例中,第一斗杆控制阀34对应于根据权利要求3和4所述的一个斗杆控制阀,第二斗杆控制阀35对应于根据权利要求3和4所述的另一个斗杆控制阀。在上述图5和图6中,附图标记34a和35a分别表示形成在第一和第二斗杆控制阀34和35中的中心旁通阀通路。在图6中,将省略连接到这些中心旁通阀通路34a和35a的油路。
在此,图7A中示出了在第一斗杆控制阀34的延伸侧操作位置Y处的回收阀通路34e、供应阀通路34f和排出阀通路34g的打开特性。阀芯位移量越大,回收阀通路34e和供应阀通路34f的打开面积设定得越大,但是在这种情况下,回收阀通路34e设定为在阀芯位移量变为与预定先导压力Pp对应的位置附近具有最大打开面积。另外,排出阀通路34g的打开面积被设定为在节流状态下仅略微增大,即使阀芯位移量增大。根据回收阀通路34e、供应阀通路34f和排出阀通路34g的打开面积的增大或减小,控制从杆端油室9b到头端油室9a的回收流量,从第一液压泵30到头端油室9a的供应流量,以及从杆端油室9b到油箱13的排出流量的以增大或减小。
另外,图7B中示出了在第二斗杆控制阀35的延伸侧操作位置Y的第一区域Y1和第二区域Y2处的供应阀通路35d和排出阀通路35e的打开特性。如图7B所示,在第一区域Y1中,仅供应阀通路35d被打开,并且阀芯位移量越大,打开面积设定得越大。此外,当阀芯进一步移动超过第一区域Y1以到达第二区域Y2时,供应阀通路35d的打开面积变得更大并且排出阀通路35e打开,但是排出阀通路35e的打开面积被设定为比在延伸侧操作位置Y处第一斗杆控制阀的排出阀通路34g打开得更大。然后,根据与这些阀芯位移相关联的供应阀通路35d和排出阀通路35e的打开面积的增大或减小,控制从第二液压泵31到头端油室9a的供应流量和从杆端油室9b到油箱13的排出流量增大或减小。
另一方面,在图5中,与第一实施例类似,附图标记22和23表示延伸侧电磁阀、缩回侧电磁阀,但是第二实施例的延伸侧电磁阀22构造成向第一和第二斗杆控制阀34和35的延伸侧先导孔34b和35b输出先导压力以及缩回侧电磁阀23构造成向第一和第二斗杆控制阀34和35的缩回侧先导孔34c和35c输出先导压力。此外,如果从延伸侧电磁阀22输出的先导压力小于预定先导压力Pp,第二斗杆控制阀35被设定为定位在第一区域Y1处,并且如果先导压力大于或等于预定先导压力Pp,则将其设定为定位在第二区域Y2处。此外,在第二实施例中,泵压力传感器27连接到第二泵油路33,以便检测第二液压泵31的排出压力。
与第一实施例类似,基于从控制器24输出的控制信号来控制第一和第二斗杆控制阀34和35,但是如果从操作检测装置28输入了斗杆伸出的操作信号,则控制器24向缩回侧电磁阀23输出先导压力的控制信号。因此,第一和第二斗杆控制阀34和35都切换到定位在缩回侧操作位置X,并且第一和第二液压泵30和31两者的排出油都被供应到杆端油室9b。
另一方面,与第一实施例类似,如果从操作检测装置28输入了斗杆缩回操作信号,则控制器24确定从杆端油室9b到头端油室9a的回收是否可能。然后,如果确定回收可能,则控制器24输出控制信号以将小于预定先导压力Pp的先导压力输出至延伸侧电磁阀22,该先导压力即用于允许第二斗杆控制阀35定位在第一区域Y1处的压力的先导压力(允许阀芯位移量到达第一区域Y1的先导压力)。因此,第二斗杆控制阀35定位在延伸侧操作位置Y的第一区域Y1处,并且允许将第二液压泵31的排出油供应至斗杆油缸9的头端油室9a的供应阀通路35d打开。另外,第一斗杆控制阀34定位在延伸侧操作位置Y,并且允许从斗杆油缸9的头端油室9b的排出油供应到头端油室9a的回收阀通路34e打开,并且允许第一液压泵30的排出油供应到头端油室9a的供应阀通路34f打开,并且允许从杆端油室9b排出的油在节流状态下流入油箱13的排出阀通路34g也打开。
与此相反,如果当从操作检测装置28输入斗杆缩回的操作信号时确定不能回收,则控制器24输出控制信号以将大于或等于预定先导的先导压力压力Pp输出至延伸侧电磁阀22,该先导压力即用于使第二斗杆控制阀35定位在第二区域Y2处的压力的先导压力(允许阀芯位移量到达第二区域Y2的先导压力)。因此,第二斗杆控制阀35定位在延伸侧操作位置的第二区域Y2处,并且允许第二液压泵31的排出油被供应至斗杆油缸9的头端油室9a的供应阀通路35d进一步打开,并且允许从杆端油室9b排出的油排出到油箱13中的排出阀通路34d在延伸侧操作位置Y处比第一斗杆控制阀34的排出阀通路34g打开得更大。此外,第一杆控制阀34允许将第一液压泵30的排出油供应到头端油室9a的供应阀通路34f进一步打开,并且允许油从斗杆油缸9的杆端油路9b排出到头端油室9a的回收阀通路34e和允许从杆端油室9b排出的油以节流状态流入油箱13的排出阀通路34g也打开。
因此,当已经执行斗杆缩回操作时,如果从斗杆油缸9的杆端油室9b到头端油室9a的回收是可能的,则从斗杆油缸9的杆端油室9b排出的油作为回收的油通过延伸侧操作位置Y处的第一斗杆控制阀34供应到头端油室9a,和第一液压泵30和第二液压泵31的排出油分别通过延伸侧操作位置Y处的第一斗杆控制阀34和延伸侧操作位置Y的第一区域Y1处的第二斗杆控制阀35供应到头端油室9a。此外,从杆端油室9b排出的油通过延伸侧操作位置Y处的第一斗杆控制阀34以节流状态排出到油箱13中。另一方面,当已经执行斗杆缩回操作时,如果从斗杆油缸9的杆端油室9b至头端油室9a的回收不可能,第一液压泵30和第二液压泵31的排出油通过分别定位在延伸侧操作位置Y处的第一斗杆控制阀34和延伸侧工作位置Y的第一区域Y2处的第二斗杆控制阀35供应到头端油室9a,并且从杆端油室9b排出的油以节流状态通过定位在延伸侧工作位置Y处的第一斗杆控制阀34排出到油箱13中,并且也通过在延伸侧操作位置Y的第二区域Y2处的第一斗杆控制阀34排出到油箱中。
此外,当已经执行斗杆缩回操作时,如果可能发生斗杆缩回的快速加速,即使不可能回收,即如果第二液压泵31的排出压力P大于超过头端油室9a的压力Ph的预定设定压力Ps(P-Ph≥Ps),控制器24在第二实施例中也类似于第一实施例进行控制,使得第二斗杆控制阀35定位在关闭排出阀通路35e的第一区域Y1处。因此,如果可能发生斗杆缩回的突然加速,则从杆端油室9b排出的油以第一斗杆控制阀34的节流状态通过排出阀通路34g流入油箱13,由此可以避免发生与操作者的意图相反的斗杆缩回的突然加速。
在第二实施例中,从杆端油室9b通过第一斗杆控制阀34的回收阀通路34e延伸至斗杆油缸9的头油室9a的油路用作本发明的回收油路以及从第一和第二液压泵30和31通过第一和第二斗杆控制阀34和35的供应阀通路34f和35d延伸至斗杆油缸9的头端油室9a的通路用作本发明的供油通路。此外,从斗杆油缸9的杆端油室9b穿过第一和第二斗杆控制阀34和35的排出阀通路34g和35e延伸到油箱13的油路用作本发明的排油通路。
此外,在如上所述构造的第二实施例的液压控制回路中,类似于如上所述的第一实施例,设置有回收油路,该回收油路允许从杆端油室9b排出的油在斗杆油缸9的延伸操作期间供应到头端油室9a,供油通路,其允许第一液压泵30和第二液压泵31的排出油供应到头端油室9a,以及排油通路,其允许从杆端油室9b排出的油流入油箱13。然而,在第二实施例中,供油通路或第一斗杆控制阀34和第二斗杆控制阀35设置为斗杆控制阀,其控制前述供油通路或供油通路和回收油路的流量。另外,第一斗杆控制阀34允许排出阀通路34g在斗杆油缸的延伸操作期间在操作位置Y处节流的同时打开,并且另一方面,第二斗杆控制阀35设置有排出阀通路35e关闭的第一区域Y1,和在斗杆油缸的延伸操作期间的操作位置Y中排出阀通路35e比第一斗杆控制阀34的排出阀通路34g打开得更大的第二区域Y2。类似于第一实施例,控制器24基于杆端油室9b和头端油室9a在斗杆油缸的延伸操作期间的压力来确定从杆端油室9b到头端油室9a的回收是否可能。如果确定回收是可能的,则第二斗杆控制阀35将定位在第一区域Y2处,并且如果确定回收是不可能的,则第二斗杆控制阀35将定位在第二区域Y2处。
因此,在第二实施例的液压控制回路中,如果从杆端油室9b到头端油室9a的回收是可能的,则第二斗杆控制阀35在斗杆油缸9的延伸操作期间定位在第一区域Y1处,并且排出阀通路35e关闭。因此,从杆端油室9b排出的油从延伸侧工作位置Y处的第一斗杆控制阀34的排出阀通路34g流向油箱13,但是排出阀通路34g处于节流状态。因此,可以增加回收流量,从而能够有助于提高能量效率。另一方面,如果在斗杆油缸9的延伸操作期间从杆端油室9b回收到头端油室9a,则第二斗杆控制阀35定位在第二区域Y2处,并且排出阀通路35e比第一斗杆控制阀34的排出阀通路34g打开得更大。因此,可以可靠地避免杆端油室9b的压力快速降低,并且可以避免损害斗杆油缸9的操作速度。因此,第二实施例的液压控制回路将具有类似于第一实施例的操作效果。
此外,在第二实施例的液压控制回路中,通过使用在斗杆油缸9的延伸操作期间执行回收流量和供应流量的控制所需的第一和第二斗杆控制阀34和35,可以在节流的情况以及与是否能够回收相对应地增大从杆端油室9b到油箱13的流量的情况之间切换,由此能够有助于减少部件的数量而不需要专用阀或油路,并且能够有助于节约成本和节省空间。
此外,同样在第二实施例中,当允许加压油通过第二斗杆控制阀35供应至斗杆油缸9的第二液压泵31的排出压力是高于或等于超过斗杆油缸9的杆端油室9b的压力的预定设定压力Ps的高压时,液压控制回路构造成使得第二斗杆控制阀35定位在第一区域Y1处,即使确定从杆端油室9b到头端油室9a的回收不可能。因此,可以避免在第二液压泵31的排出油处于比头端油室9a高得多的压力的状态下,由于杆端油室9b的压力已经突然下降而导致的斗杆缩回的快速加速。
不言而喻,本发明不限于第一和第二实施例。例如,设置在第一和第二实施例中的斗杆控制阀14、第一斗杆控制阀34、第二斗杆控制阀35都是根据先导压力切换的先导控制滑阀,但是这些控制阀也可以通过使用允许从控制器直接输入控制信号的电磁比例类型的滑阀来构造。此外,在第二实施例中,第一斗杆控制阀34和第二斗杆控制阀35设置为用于执行对向斗杆油缸9供应的油和从斗杆油缸9排出的油的控制的控制阀,并且其构造成使得先导压力从共用的延伸侧、缩回侧电磁阀22和23输出到这些第一和第二斗杆控制阀34和35的延伸侧、缩回侧先导孔34b、34c、35b、35c。然而,在以这种方式设置多个斗杆控制阀的情况下,其可以构造成对于每个控制阀单独地设置延伸侧、缩回侧电磁阀。
此外,在第一和第二实施例中,斗杆控制阀14和第一斗杆控制阀34构造成在斗杆油缸9的延伸操作期间控制供油通路和回收油路的流量以及排油通路的流量。作为控制供油通路和排油通路的流量的构造,也可以使用与斗杆控制阀14和第一斗杆控制阀34分开地设置用于控制回收油路的流量的回收阀的构造。此外,在第二实施例中,可以使用第二斗杆控制阀35的构造,该构造允许排出阀通路打开,同时在斗杆油缸的延伸操作期间在操作位置被节流。另一方面,在第一斗杆控制阀34的斗杆油缸的延伸操作期间的操作位置中可以使用设置第一区域和第二区域的构造,在第一区域中排出阀通路关闭以及在第二区域中排出阀通路比第二斗杆控制阀35的排出阀通路打开更大。
工业实用性
本发明可以应用于诸如液压挖掘机的工程机械的斗杆控制系统,该液压挖掘机装备有可摆动地支撑到动臂的前端部分的斗杆。
附图标记列表
8 斗杆
9 斗杆油缸
9a 头端油室
9b 杆端油室
11 液压泵
13 油箱
14 斗杆控制阀
14e 回收阀通路
14f 供应阀通路
14g 排出阀通路
24 控制器
25 头端压力传感器
26 杆端压力传感器
27 泵压力传感器
28 操作检测装置
30 第一液压泵
31 第二液压泵
34 第一斗杆控制阀
34e 回收阀通路
34f 供应阀通路
34g 排出阀通路
35 第二斗杆控制阀
35d 供应阀通路
35e 排出阀通路
Y1 第一区域
Y2 第二区域

Claims (4)

1.工程机械的斗杆控制系统,所述工程机械被构造成包括以竖直可移动的方式支撑在机器主体上的动臂,以及斗杆,其可摆动地支撑到所述动臂的前端部分,并且基于斗杆油缸的延伸和收缩操作以允许进行所述斗杆的摆动,其中在所述斗杆油缸的延伸操作期间,提供了回收油路、供油通路和排油通路,所述回收油路允许从杆端油室排出的油供应到头端油室,所述供油通路允许从液压泵的排出油供应到所述头端油室,以及所述排油通路允许从所述杆端油室排出的油流入油箱,以及提供在用于控制所述供油通路的流量、或者所述供油通路和所述回收油路的流量的斗杆控制阀上提供控制所述排油通路的流量的排出阀通路,用于分别检测所述斗杆油缸的所述杆端油室和所述头端油室中的压力的压力检测装置,用于基于来自所述压力检测装置的输入信号来控制所述斗杆控制阀操作的控制器,并且在所述斗杆油缸的延伸操作期间的操作位置时,所述斗杆控制阀具有第一区域和第二区域,在所述第一区域中节流的同时打开所述排出阀通路,并且在所述第二区域中所述排出阀通路比所述第一区域中打开得更大,另一方面,所述控制器基于所述杆端油室和所述头端油室在所述斗杆油缸的延伸操作期间的压力确定从所述杆端油室到所述头端油室的回收是否可能,并且如果确定所述回收是可能的,所述斗杆控制阀被定位在所述第一区域,并且如果确定所述回收是不可能的,所述斗杆控制阀被定位在所述第二区域。
2.根据权利要求1所述的工程机械中的所述斗杆控制系统,其中提供了用于检测所述液压泵的排出压力的泵压力检测装置,另一方面,如果所述液压泵的所述排出压力是等于或高于超过所述斗杆油缸的所述头端油室压力的预定设定压力的高压,则所述控制器能使所述斗杆控制阀被定位在所述第一区域处,即使确定所述回收是不可能的。
3.工程机械的斗杆控制系统,所述工程机械被构造成包括以竖直可移动的方式支撑在机器主体上的动臂,以及斗杆,其可摆动地支撑到所述动臂的前端部分,并且基于斗杆油缸的延伸和收缩操作以允许进行所述斗杆的摆动,其中在所述斗杆油缸的延伸操作期间中,提供了回收油路、供油通路和排油通路,所述回收油路允许从杆端油室排出的油供应到头端油室,所述供油通路允许从液压泵的排出油供应到所述头端油室,以及所述排油通路允许从所述杆端油室排出的油流入油箱,以及提供在用于控制供油通路的流量、或者供油通路和回收油路的流量的第一斗杆控制阀和第二斗杆控制阀上提供控制排油通路的流量的排出阀通路,用于分别检测所述斗杆油缸的所述杆端油室和所述头端油室中压力的压力检测装置,以及用于基于来自所述压力检测装置的输入信号控制所述第一斗杆控制阀和所述第二斗杆控制阀操作的控制器,并且在所述斗杆油缸的延伸操作期间在操作位置处,所述第一斗杆控制阀和所述第二斗杆控制阀中的一个斗杆控制阀允许节流的同时打开所述排出阀通路,另一方面,在所述斗杆油缸的延伸操作期间在所述操作位置处,另一斗杆控制阀具有第一区域和第二区域,在所述第一区域中所述排出阀通路关闭并且在所述第二区域中所述排出阀通路比所述一个斗杆控制阀的所述排出阀通路打开得更大,其中,所述控制器基于在所述斗杆油缸延伸操作期间,所述杆端油室和所述头端油室的压力确定从所述杆端油室到所述头端油室的回收是否可能,并且如果确定所述回收是可能的,所述另一斗杆控制阀被定位在所述第一区域,如果确定所述回收是不可能的,所述另一斗杆控制阀被定位在所述第二区域。
4.根据权利要求3所述的工程机械中的所述斗杆控制系统,其中,提供用于检测所述液压泵的排出压力的泵压力检测装置,所述液压泵通过所述另一斗杆控制油缸向所述斗杆油缸供应加压油,另一方面,如果所述液压泵的排出压力是等于或高于超过所述斗杆油缸的所述头端油室压力的预定设定压力的高压,则所述控制器能使所述另一斗杆控制阀被定位在所述第一区域处,即使确定所述回收是不可能的。
CN201880040239.8A 2017-06-19 2018-06-19 工程机械斗杆控制系统 Active CN110770401B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017-119562 2017-06-19
JP2017119562A JP6867740B2 (ja) 2017-06-19 2017-06-19 建設機械におけるスティック制御システム
PCT/EP2018/066314 WO2018234340A1 (en) 2017-06-19 2018-06-19 ARROW CONTROL SYSTEM IN A CONSTRUCTION MACHINE

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110770401A true CN110770401A (zh) 2020-02-07
CN110770401B CN110770401B (zh) 2022-07-22

Family

ID=62684821

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201880040239.8A Active CN110770401B (zh) 2017-06-19 2018-06-19 工程机械斗杆控制系统

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11162245B2 (zh)
JP (1) JP6867740B2 (zh)
CN (1) CN110770401B (zh)
DE (1) DE112018002614T5 (zh)
WO (1) WO2018234340A1 (zh)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6924161B2 (ja) * 2018-02-28 2021-08-25 川崎重工業株式会社 建設機械の油圧システム
CN112334621B (zh) * 2018-10-03 2022-11-15 住友重机械工业株式会社 挖土机
JP7198072B2 (ja) * 2018-12-13 2022-12-28 キャタピラー エス エー アール エル 建設機械の油圧制御回路
JP7222595B2 (ja) * 2019-08-09 2023-02-15 キャタピラー エス エー アール エル 油圧制御システム
JP7379226B2 (ja) 2020-03-17 2023-11-14 株式会社小松製作所 油圧システム
JP7372726B2 (ja) * 2020-05-11 2023-11-01 キャタピラー エス エー アール エル 建設機械におけるブーム制御装置
JP7387574B2 (ja) 2020-10-13 2023-11-28 株式会社クボタ 作業機の油圧システム

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10311305A (ja) * 1997-05-12 1998-11-24 Shin Caterpillar Mitsubishi Ltd 再生回路の制御方法およびその制御装置
KR20010061822A (ko) * 1999-12-29 2001-07-07 양재신 굴삭기의 암실린더 재생유압회로 제어장치
US6467264B1 (en) * 2001-05-02 2002-10-22 Husco International, Inc. Hydraulic circuit with a return line metering valve and method of operation
WO2009084853A2 (en) * 2007-12-27 2009-07-09 Doosan Infracore Co., Ltd. Electric oil pressure system of construction equipment
JP2010230060A (ja) * 2009-03-26 2010-10-14 Sumitomo (Shi) Construction Machinery Co Ltd 建設機械用油圧制御回路
US8096227B2 (en) * 2008-07-29 2012-01-17 Caterpillar Inc. Hydraulic system having regeneration modulation
CN103711173A (zh) * 2013-12-31 2014-04-09 山东宏康机械制造有限公司 一种挖掘机液压系统
US20150197915A1 (en) * 2014-01-15 2015-07-16 Caterpillar, Inc. Boom Cylinder Dig Flow Regeneration

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0660644B2 (ja) * 1988-09-20 1994-08-10 油谷重工株式会社 油圧ショベルの油圧回路
US7451685B2 (en) * 2005-03-14 2008-11-18 Husco International, Inc. Hydraulic control system with cross function regeneration
WO2015111775A1 (ko) * 2014-01-27 2015-07-30 볼보 컨스트럭션 이큅먼트 에이비 건설기계용 재생유량 제어장치 및 그 제어방법
JP6621130B2 (ja) * 2015-02-06 2019-12-18 キャタピラー エス エー アール エル 油圧アクチュエータ制御回路
EP3276184A4 (en) * 2015-03-27 2018-04-25 Sumitomo Heavy Industries, Ltd. Shovel and method for driving shovel

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10311305A (ja) * 1997-05-12 1998-11-24 Shin Caterpillar Mitsubishi Ltd 再生回路の制御方法およびその制御装置
KR20010061822A (ko) * 1999-12-29 2001-07-07 양재신 굴삭기의 암실린더 재생유압회로 제어장치
US6467264B1 (en) * 2001-05-02 2002-10-22 Husco International, Inc. Hydraulic circuit with a return line metering valve and method of operation
WO2009084853A2 (en) * 2007-12-27 2009-07-09 Doosan Infracore Co., Ltd. Electric oil pressure system of construction equipment
US8096227B2 (en) * 2008-07-29 2012-01-17 Caterpillar Inc. Hydraulic system having regeneration modulation
JP2010230060A (ja) * 2009-03-26 2010-10-14 Sumitomo (Shi) Construction Machinery Co Ltd 建設機械用油圧制御回路
CN103711173A (zh) * 2013-12-31 2014-04-09 山东宏康机械制造有限公司 一种挖掘机液压系统
US20150197915A1 (en) * 2014-01-15 2015-07-16 Caterpillar, Inc. Boom Cylinder Dig Flow Regeneration

Also Published As

Publication number Publication date
DE112018002614T5 (de) 2020-05-07
CN110770401B (zh) 2022-07-22
US11162245B2 (en) 2021-11-02
JP2019002531A (ja) 2019-01-10
WO2018234340A1 (en) 2018-12-27
US20200190770A1 (en) 2020-06-18
JP6867740B2 (ja) 2021-05-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110770401B (zh) 工程机械斗杆控制系统
KR101755424B1 (ko) 유압 셔블의 유압 구동장치
EP2863065B1 (en) Construction-machinery hydraulic circuit, and control device therefor
EP3301229B1 (en) Hydraulic driving device of work machine
CN110799710B (zh) 用于工程机械的动臂控制系统
EP1630303B1 (en) Hydraulic drive device
JP4384977B2 (ja) 油圧駆動装置
CN109563695B (zh) 挖土机、挖土机用控制阀门
CN115190929B (zh) 工程机械
EP3940152B1 (en) Work machine
JP2018135704A (ja) 油圧ショベル
JP6071821B2 (ja) 液圧駆動装置
JP7208701B2 (ja) 建設機械の油圧制御回路
JP7455285B2 (ja) 建設機械
US11885105B2 (en) Hydraulic control device for work machine
US11629479B2 (en) Hydraulic control circuit for a construction machine
JP7365101B2 (ja) 建設機械の油圧制御回路
JP6763326B2 (ja) 油圧回路
JP2023053814A (ja) 建設機械の油圧回路
KR20230105387A (ko) 건설기계의 플로팅 제어 시스템
JP2023142310A (ja) 作業機械

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant