CN111373160B

CN111373160B - 油压系统

Info

Publication number: CN111373160B
Application number: CN201880077057.8A
Authority: CN
Inventors: 近藤哲弘; 村冈英泰; 畑直希
Original assignee: Kawasaki Jukogyo KK
Current assignee: Kawasaki Motors Ltd
Priority date: 2018-05-16
Filing date: 2018-05-16
Publication date: 2022-02-25
Anticipated expiration: 2038-05-16
Also published as: CN111373160A; WO2019220564A1

Abstract

油压系统具备：操作装置；在从操作装置输出的操作信号越大时越使向油压执行器供给工作油的通路的开口面积增大的控制阀；可变容量型的泵；在从操作装置输出的操作信号越大时输出越高的二次压的第一电磁比例阀及第二电磁比例阀；在从第一电磁比例阀输出的二次压越高时越使泵的倾转角增大的调节器；在导向先导端口的先导压越高时越使开口面积从全开状态向全闭状态减少的卸载阀；以及选择从第一电磁比例阀输出的二次压和从第二电磁比例阀输出的二次压之中的较高一方并导向卸载阀的先导端口的高压选择阀。

Description

油压系统

技术领域

本发明涉及电气正控制（positive control）方式的油压系统。

背景技术

以往在建筑机械、工业机械等中采用电气正控制方式的油压系统。例如专利文献1公开了如图6所示的建筑机械的油压系统100。

该油压系统100中，从可变容量型的泵110经由控制阀120向各油压执行器130供给工作油。控制阀120使向油压执行器130供给工作油的通路的开口面积在对应的操作装置140对操作部（图6中为操作杆）的操作量越大时越增大。

泵110的倾转角由调节器111调节。调节器111与第一电磁比例阀112连接。第一电磁比例阀112在操作装置140对操作部的操作量越大时输出越高的二次压。由此，操作装置140对操作部的操作量越大则泵110的吐出流量越增大。

油压系统100中设置有用于在待机时（所有操作装置140未被操作的状态）使从泵110吐出的工作油逸向储罐的卸载阀150。卸载阀150形成为具有先导端口，且在导向先导端口的先导压越高则越使开口面积从全开状态向全闭状态减少。卸载阀150的先导端口与第二电磁比例阀160连接。第二电磁比例阀160在操作装置140对操作部的操作量越大时输出越高的二次压。

现有技术文献：

专利文献：

专利文献1：日本特开平10-61604号公报。

发明内容

发明要解决的问题：

但在图6所示的油压系统100中，在第二电磁比例阀160故障的情况下，第二电磁比例阀160的二次压为零或等于一次压。在第二电磁比例阀160的二次压为零的情况下，卸载阀150为全开状态。从而，即便操作装置140的操作部被操作，泵110的吐出压也不上升，无法使油压执行器工作。另一方面，在第二电磁比例阀160的二次压等于一次压的情况下，卸载阀150为全闭状态。从而泵110的吐出压在待机时过大（等于溢流压）。

因而本发明目的在于使得即便是在卸载阀用的电磁比例阀故障从而该电磁比例阀的二次压为零的情况下也能使油压执行器工作。

解决问题的手段：

为了解决前述问题，本发明的一个方面提供一种油压系统，具备：输出与对操作部的操作量相应的操作信号的操作装置；控制阀，所述控制阀在从所述操作装置输出的操作信号越大时越使向油压执行器供给工作油的通路的开口面积增大；通过供给管路与所述控制阀连接的可变容量型的泵；在从所述操作装置输出的操作信号越大时输出越高的二次压的第一电磁比例阀；在从所述第一电磁比例阀输出的二次压越高时越使所述泵的倾转角增大的调节器；设置在从所述供给管路分岔的卸载管路上的具有先导端口的卸载阀，所述卸载阀在向所述先导端口导入的先导压越高时越使开口面积从全开状态向全闭状态减少；在从所述操作装置输出的操作信号越大时输出越高的二次压的第二电磁比例阀，所述第二电磁比例阀对于同一操作信号，该第二电磁比例阀的二次压设定为高于所述第一比例阀的二次压；以及高压选择阀，所述高压选择阀选择从所述第一电磁比例阀输出的二次压和从所述第二电磁比例阀输出的二次压之中的较高一方并导向所述卸载阀的先导端口。

根据上述结构，第二电磁比例阀正常时，为了对卸载阀的先导端口导入第二电磁比例阀的二次压，能利用第二电磁比例阀控制卸载阀的开口面积。另一方面，第二电磁比例阀故障而第二电磁比例阀的二次压为零时，对卸载阀的先导端口导入第一电磁比例阀的二次压。从而卸载阀的开口面积在操作信号越大时越减少。其结果为，泵的吐出压与操作装置对操作部的操作量相应地上升，能使油压执行器工作。

也可以是，所述卸载阀构成为在先导压从零上升至第一设定值时，开口面积从最大值以第一斜率减少至中间值，且在先导压从所述第一设定值上升至第二设定值时，开口面积从所述中间值以缓于所述第一斜率的第二斜率减少至零。或者也可以是，所述卸载阀构成为在先导压从零上升至第一设定值时，开口面积从最大值以第一斜率减少至中间值，且在先导压从所述第一设定值上升至第二设定值时，开口面积从所述中间值沿着相对于比所述第一斜率缓的第二斜率的直线向上凸的曲线减少至零。根据该结构，不牺牲卸载阀的控制所需的范围内的控制增益且不使卸载阀的阀芯的行程过长即能确保待机时的开口面积。其结果为，能在油压系统待机时降低驱动泵的发动机的动力。

又，本发明从另一方面提供一种油压系统，具备：输出与对操作部的操作量相应的操作信号的操作装置；控制阀，所述控制阀在从所述操作装置输出的操作信号越大时越使向油压执行器供给工作油的通路的开口面积增大；通过供给管路与所述控制阀连接的可变容量型的泵；在从所述操作装置输出的操作信号越大时输出越高的二次压的第一电磁比例阀；在从所述第一电磁比例阀输出的二次压越高时越使所述泵的倾转角增大的调节器；设置在从所述供给管路分岔的卸载管路上的具有先导端口的卸载阀；以及在从所述操作装置输出的操作信号越大时向所述卸载阀的先导端口输出越高的二次压的第二电磁比例阀；所述卸载阀构成为在从所述第二电磁比例阀输出的二次压于第一设定值与大于所述第一设定值的第二设定值之间变化时，开口面积在全开状态与全闭状态之间连续变化，所述二次压在小于所述第一设定值的第三设定值以下时以及在大于所述第二设定值的第四设定值以上时，开口面积为全开状态与全闭状态之间的中间值。

根据上述结构，在第二电磁比例阀故障而第二电磁比例阀的二次压为零的情况下，卸载阀的开口面积为中间值，卸载阀作为节流器发挥功能。其结果为，在操作装置未被操作时泵的吐出压也以某程度升高，且在操作装置被操作时泵的吐出压与操作量相应地上升，能使油压执行器工作。

此外，上述结构中，在第二电磁比例阀故障而第二电磁比例阀的二次压等于一次压的情况下，卸载阀的开口面积也为中间值。其结果为，待机时泵的吐出压不上升至溢流压，能防止泵的吐出压过大。

发明效果：

根据本发明，即便是在卸载阀用的电磁比例阀故障而该电磁比例阀的二次压成为零的情况下也能使油压执行器工作。

附图说明

图1是本发明第一实施形态的油压系统的概略结构图；

图2是示出操作装置对操作部的操作量与第一电磁比例阀及第二电磁比例阀的二次压的关系的图表；

图3中图3A是示出第一实施形态中卸载阀的先导压与开口面积的关系的图表，图3B是示出变形例中卸载阀的先导压与开口面积的关系的图表；

图4是本发明第二实施形态的油压系统的概略结构图；

图5是示出卸载阀的先导压与开口面积的关系的图表；

图6是以往的建筑机械的油压系统的概略结构图。

具体实施方式

（第一实施形态）

图1示出本发明第一实施形态的油压系统1A。油压系统1A例如装载在油压挖掘机、油压起重机这样的建筑机械、土木机械、农业机械或工业机械上。

具体而言，油压系统1A包括油压执行器24和经由控制阀3向油压执行器24供给工作油的主泵21。图例中，油压执行器24和控制阀3的组合为一组，但也可以是设置多组油压执行器24和控制阀3的组合。

主泵21是倾转角可变更的可变容量型的泵。主泵21可以是斜板泵，也可以是斜轴泵。主泵21的倾转角由调节器22调节。

主泵21通过供给管路11与控制阀3连接。主泵21的吐出压通过溢流阀12保持在溢流压以下。

本实施形态中，油压执行器24为复动缸，控制阀3通过一对给排管路31与油压执行器24连接。但也可以是，油压执行器24为单动缸，控制阀3通过一根给排管路31与油压执行器24连接。或者油压执行器24也可以为油压马达。

控制阀3因操作装置4被操作而从中立位置切换到第一位置（使油压执行器24向一方向工作的位置）或第二位置（使油压执行器24向反方向工作的位置）。本实施形态中，控制阀3为油压先导式，具有一对先导端口。但控制阀3也可以为电磁先导式。

操作装置4具有操作部41，输出与对操作部41的操作量相应的操作信号。即，从操作装置4输出的操作信号在操作量越大时越大。操作部41例如为操作杆，但也可以为脚踏板等。

本实施形态中，操作装置4是输出先导压作为操作信号的先导操作阀。因此，操作装置4通过一对先导管路42与控制阀3的先导端口连接。并且，从操作装置4输出的先导压（操作信号）越大则控制阀3越增大向油压执行器24供给工作油的通路的开口面积。但操作装置4也可以是输出电气信号作为操作信号的电气操纵杆。这种情况下，控制阀3的各先导端口与电磁比例阀的二次压端口连接。

上述的调节器22通过二次压管路62与第一电磁比例阀6的二次压端口连接。第一电磁比例阀6的一次压端口通过一次压管路61与副泵23连接。副泵23的吐出压通过溢流阀15维持在设定压。

第一电磁比例阀6是指令电流越大就输出越高的二次压的正比例型。调节器22在从第一电磁比例阀6输出的二次压越高时越使主泵21的倾转角增大。

第一电磁比例阀6由控制装置9控制。例如，控制装置9具有ROM（Read-OnlyMemory；只读存储器）、RAM（Random Access Memory；随机存取存储器）等存储器和CPU（central processing unit；中央处理器），储存于ROM的程序由CPU执行。

控制装置9与分别设置在上述一对先导管路42上的压力传感器91电气连接。但图1中为了简化附图仅绘出一部分信号线。

压力传感器91检测从操作装置4输出的先导压。并且控制装置9在从操作装置4输出的先导压越大时越增大向第一电磁比例阀6输送的指令电流。即，第一电磁比例阀6在从操作装置4输出的先导压越大时输出越高的二次压。由此，操作装置4对操作部41的操作量越大则主泵21的吐出流量越增大。

卸载管路13从上述供给管路11分岔。卸载管路13连向储罐。卸载管路13上设置有卸载阀5A。

卸载阀5A为先导式，具有先导端口5c。并且，卸载阀5A形成为导向先导端口5c的先导压越高则越使泵端口5a与储罐端口5b之间的开口面积从全开状态向全闭状态减少。即，卸载阀5A为中立状态时开口面积最大。

本实施形态中，卸载阀5A如图3A所示构成为在先导压从零上升至第一设定值α时，开口面积从最大值以第一斜率S1减少至中间值，且在先导压从第一设定值α上升至第二设定值β时，开口面积从所述中间值以缓于第一斜率S1的第二斜率S2减少至零。换言之，第一斜率S1的绝对值大于第二斜率S2的绝对值。例如，第一设定值α为第二设定值β的20%～80%。但卸载阀5A的开口面积在先导压处于第一设定值α与第二设定值β之间时未必需要直线减少，也可以如图3B所示，沿着相对于第二斜率S2的直线向上凸的曲线而减少。

回到图1，卸载阀5A的先导端口5c经由高压选择阀8与第二电磁比例阀7的二次压端口连接。第二电磁比例阀7的一次压端口通过一次压管路71与副泵23连接。

更详细而言，高压选择阀8具有两个输入端口和一个输出端口，卸载阀5A的先导端口5c通过输出管路83与高压选择阀8的输出端口连接，高压选择阀8的一个输入端口通过第一输入管路81与第二电磁比例阀7的二次压端口连接。此外，高压选择阀8的另一个输入端口通过第二输入管路82与从第一电磁比例阀6的二次压端口延伸的二次压管路62连接。即，高压选择阀8选择从第一电磁比例阀6输出的二次压和从第二电磁比例阀7输出的二次压之中的较高一方并引导至卸载阀5A的先导端口5c。

第二电磁比例阀7是指令电流越大则输出越高的二次压的正比例型。第二电磁比例阀7由控制装置9控制。

与第一电磁比例阀6同样地，控制装置9在从操作装置4输出的先导压越大时越增大向第二电磁比例阀7输送的指令电流。即，第二电磁比例阀7在从操作装置4输出的先导压越大时输出越高的二次压。但如图2所示，对于从操作装置4输出的同一先导压（操作信号），第二电磁比例阀7的二次压设定为高于第一电磁比例阀6的二次压。

因此，在第二电磁比例阀7正常的情况下，为了向卸载阀5的先导端口5c导入第二电磁比例阀7的二次压，能利用第二电磁比例阀7控制卸载阀5A的开口面积。另一方面，在第二电磁比例阀7故障而第二电磁比例阀7的二次压为零的情况下，向卸载阀5A的先导端口5c导入第一电磁比例阀6的二次压。从而卸载阀5A的开口面积在操作信号越大时越减少。其结果为，主泵21的吐出压力与操作装置4对操作部41的操作量相应地上升，使油压执行器24工作。

此外，本实施形态中，如图3A所示卸载阀5A的开口面积最初急剧地、从中途起和缓地减少。从而，不牺牲卸载阀5A的控制所需的范围（先导压为第一设定值α与第二设定值β之间的范围）内的控制增益且不使卸载阀5A的阀芯的行程过长即能确保待机时的开口面积。其结果为，能在油压系统1A待机时降低驱动主泵21的发动机（未图示）的动力。另，该效果也能在图3B所示的情况下得到。但主泵21也可以由电动马达驱动。

（第二实施形态）

图4示出本发明第二实施形态的油压系统1B。另，本实施形态中，对与第一实施形态相同构成要素标以同一符号，重复的说明省略。

第一实施形态中采用了作为二位阀的卸载阀5A，而在本实施形态中采用作为四位阀的卸载阀5B。又，本实施形态中，卸载阀5B的先导端口5c通过二次压管路72与第二电磁比例阀7的二次压端口连接，第二电磁比例阀7向卸载阀5B的先导端口5c输出二次压。

另，本实施形态中，对于从操作装置4输出的同一先导压（操作信号），第二电磁比例阀7的二次压可以与第一电磁比例阀6的二次压相等，也可以低于其，还可以与第一实施形态同样高于其。

卸载阀5B如图5所示构成为从第二电磁比例阀7输出的二次压（先导压）在第一设定值P1与大于第一设定值P1的第二设定值P2之间变化时，泵端口5a与储罐端口5b之间的开口面积在全开状态与全闭状态之间连续变化。本实施形态中，随着第二电磁比例阀7的二次压从第一设定值P1向第二设定值P2上升，卸载阀5B的开口面积从最大值减少至零。

此外，卸载阀5B构成为第二电磁比例阀7的二次压在小于第一设定值P1的第三设定值P3以下时以及在大于第二设定值P2的第四设定值P4以上时，开口面积为全开状态与全闭状态之间的中间值。例如，中间值为开口面积的最大值的0.5～50%。另，第二电磁比例阀7的二次压在第三设定值P3以下时的开口面积的中间值与等于第二电磁比例阀7的二次压在第四设定值P4以上时的开口面积的中间值相等，也可以不同。

若向卸载阀5B的先导端口5c导入的先导压从零上升至第三设定值P3，则在卸载阀5B的开口面积维持在中间值的状态下卸载阀5B的阀芯少许移动。若先导压从第三设定值P3上升至第一设定值P1，则卸载阀5B的阀芯以卸载阀5B的开口面积从中间值增大至最大值的形式移动。若先导压从第一设定值P1上升至第二设定值P2，则卸载阀5B的阀芯以卸载阀5B的开口面积从最大值减少至零的形式移动。若先导压从第二设定值P2上升至第四设定值P4，则在卸载阀5B的开口面积维持为零的状态下卸载阀5B的阀芯少许移动。若先导压为第四设定值P4以上，则通过卸载阀5B的阀芯的移动，储罐端口5b与泵端口5a再度连通，卸载阀5B的开口面积维持在中间值。

本实施形态的油压系统1B中，在第二电磁比例阀7故障而第二电磁比例阀7的二次压为零的情况下，卸载阀5B的开口面积为中间值，卸载阀5B作为节流器发挥功能。其结果为，在操作装置4未被操作时主泵21的吐出压也以某程度升高，且在操作装置4被操作时主泵21的吐出压与操作量相应地上升，能使油压执行器24工作。

此外，本实施形态中，在第二电磁比例阀7故障而第二电磁比例阀7的二次压等于一次压的情况下，卸载阀5B的开口面积也为中间值。其结果为，待机时主泵21的吐出压不上升至溢流压，能防止主泵21的吐出压过大。并且，在操作装置4被操作时主泵21的吐出压与操作量相应地上升，能使油压执行器24工作。

（其它实施形态）

本发明不限于上述实施形态，可在不脱离本发明主旨的范围内进行多种变形。

符号说明：

1A、1B 油压系统；

11 供给管路；

21 主泵；

22 调节器；

24 油压执行器；

3 控制阀；

4 操作装置；

41 操作部；

5A、5B 卸载阀；

5c 先导端口；

6 第一电磁比例阀；

7 第二电磁比例阀；

8 高压选择阀。

Claims

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相应的操作信号的操作装置；

控制阀，所述控制阀在从所述操作装置输出的操作信号越大时越使向油压执行器供给工作油的通路的开口面积增大；

通过供给管路与所述控制阀连接的可变容量型的泵；

在从所述操作装置输出的操作信号越大时输出越高的二次压的第一电磁比例阀；

在从所述第一电磁比例阀输出的二次压越高时越使所述泵的倾转角增大的调节器；

设置在从所述供给管路分岔的卸载管路上的具有先导端口的卸载阀，所述卸载阀在向所述先导端口导入的先导压越高时越使卸载阀的开口面积从全开状态向全闭状态减少；

在从所述操作装置输出的操作信号越大时输出越高的二次压的第二电磁比例阀，所述第二电磁比例阀对于同一操作信号，该第二电磁比例阀的二次压设定为高于所述第一电磁比例阀的二次压；以及

高压选择阀，所述高压选择阀选择从所述第一电磁比例阀输出的二次压和从所述第二电磁比例阀输出的二次压之中的较高一方作为先导压并导向所述卸载阀的先导端口。

2.根据权利要求1所述的油压系统，其特征在于，

所述卸载阀构成为在先导压从零上升至第一设定值时，卸载阀的开口面积从最大值以第一斜率减少至中间值，且在先导压从所述第一设定值上升至第二设定值时，卸载阀的开口面积从所述中间值以缓于所述第一斜率的第二斜率减少至零。

3.根据权利要求1所述的油压系统，其特征在于，

所述卸载阀构成为在先导压从零上升至第一设定值时，卸载阀的开口面积从最大值以第一斜率减少至中间值，且在先导压从所述第一设定值上升至第二设定值时，卸载阀的开口面积从所述中间值沿着相对于比所述第一斜率小的第二斜率的直线向上凸的曲线减少至零。

4.一种油压系统，其特征在于，

具备：

输出与对操作部的操作量相应的操作信号的操作装置；

通过供给管路与所述控制阀连接的可变容量型的泵；

设置在从所述供给管路分岔的卸载管路上的具有先导端口的卸载阀；以及

在从所述操作装置输出的操作信号越大时向所述卸载阀的先导端口输出越高的二次压的第二电磁比例阀；

所述卸载阀构成为在从所述第二电磁比例阀输出的二次压于第一设定值与大于所述第一设定值的第二设定值之间变化时，卸载阀的开口面积在全开状态与全闭状态之间连续变化，从所述第二电磁比例阀输出的二次压在小于所述第一设定值的第三设定值以下时以及在大于所述第二设定值的第四设定值以上时，卸载阀的开口面积为全开状态与全闭状态之间的中间值。