CN114207225B - 液压控制系统 - Google Patents
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Abstract
问题:在配备液压动力源为第一、第二液压泵的液压致动器的液压控制系统中,为了提高操作性和工作效率,同时实现减少部件数量和简化电路结构。解决方案:液压控制系统配有斗杆换向阀(25);连接液压泵(B、A)和斗杆换向阀(25)的主侧、副侧供油通道(22、18);以及斗杆流量控制阀(28),其设置在副侧供油通道中,当向斗杆油缸(8)的供给流量需要来自两个液压泵(A、B)的供给流量时,控制来自液压泵(A)的供给流量,其中,斗杆换向阀(25)配置成在阀芯行程的整个区域中进行排放流量控制,并且在阀芯行程的前半部分的第一区域(S1)进行供给流量控制,但在阀芯行程的后半部分的第二区域(S2)不进行供给流量控制。
Description
技术领域
本发明涉及液压挖掘机等作业机械中的液压控制系统的技术领域。
背景技术
一般而言,例如在液压挖掘机等作业机械中使用的液压控制系统中,以往公知的液压控制系统被配置成包括第一液压泵、第二液压泵;由第一液压泵、第二液压泵供给加压油的液压致动器,由第一液压泵、第二液压泵中的任一个液压泵供给加压油的液压致动器,以及被配置成使得,由两个液压泵供给加压油的大流量液压致动器还设置有两个换向阀:控制来自第一液压泵的供给流量的第一换向阀和控制来自第二液压泵的供给流量的第二换向阀。这两个换向阀的总流量被供给至液压致动器(例如,参照专利文献1)。然而,在这样的液压控制系统中,由两个液压泵供给加压油的液压致动器需要两个换向阀:第一换向阀和第二换向阀,并且还需要额外的致动器来在这两个换向阀之间进行切换,导致部件数量的增加和电路结构的复杂化。另外,这种液压控制系统配置成使用通过位于中立位置的各换向阀的中央旁通管路来进行排出流量控制,以及通过使用中央旁通管路提供称为串联回路的优先回路,以确保在同时操作多个液压致动器的组合操作时的可操作性。但是,如上所述,中央旁通管路是用于排出流量控制的管路,因此作为优先回路的设计自由度变低。
另一方面,在包括第一液压泵和第二液压泵;由第一泵、第二泵供给的加压油的第一液压致动器、第二液压致动器;控制向第一液压致动器的供给流量的第一换向阀以及控制向第二液压致动器的供给流量的第二换向阀的液压控制系统中,已知有如下技术:设置有用于将第一液压泵、第二液压泵分别连接到第一换向阀的泵端口的第一供给管路、第二供给管路,以及用于将第一液压泵、第二液压泵连接到第二换向阀的泵端口的第三、第四供给管路,以及各自具有可变阻力功能的第一至第四辅助阀分别布置在这些第一至第四供给管路中(例如,参考专利文献2)。在该液压控制系统中,即使是由第一液压泵、第二液压泵的加压油供给的大流量液压致动器,也只需要一个换向阀,能够实现回路结构的简化以及根据第二换向阀的操作量减少或关闭第一辅助阀、第二辅助阀的可变阻力功能,已经根据第一换向阀的操作量,减小或关闭第三辅助阀和第四辅助阀的可变阻力功能调节由第一液压泵、第二液压泵到第一液压致动器、第二液压致动器的供给流量的优先级。
而且,如专利文献1、2所公开的那样的换向阀,由滑阀构成,该滑阀用于切换进出液压致动器的油的供给方向和排出方向以及进行供给流量控制和排放流量控制。供给流量和排放流量的控制根据设置在滑阀上的供给阀通道、排放阀通道的开口面积的增加或减少来进行。然而,在这种情况下,供给阀通道和排放阀通道的开口面积相对于阀芯的移动位置的关系是唯一确定的,因此,例如,单独驱动一个液压致动器的单一操作,不能进行同时驱动多个液压致动器的组合操作,或者根据工作量或其他因素不能单独控制供给流量和排放流量。但是,如专利文献2所公开的那样,在由第一液压泵、第二液压泵供给加压油的大流量液压致动器仅设置一个换向阀的情况下,如果不能根据工作量或其他因素单独控制供给流量和排放流量,则特别是在需要大流量的流量范围内,操作性可能会变差并且工作效率可能会降低。因此,在配备有第一液压泵、第二液压泵和由第一液压泵、第二液压泵供给加压油的液压致动器的液压控制系统中,有一些系统配置成设置用于控制来自第一液压泵的供给流量的电子控制型第一流量控制阀,以及用于控制来自第二液压泵的供给流量的电子控制型第二流量控制阀,当控制流向液压致动器的供给流量时,来自这些第一流量控制阀、第二流量控制阀的总流量经由形成有流向液压致动器的供给阀通道的换向阀供给至液压致动器(例如,专利文献3)。在这样的液压控制系统中,与专利文献2同样,即使是由第一液压泵、第二液压泵供给加压油的大流量液压致动器也仅需要一个换向阀,因此能够实现回路结构的简化,还能够分别控制来自第一液压泵的供给流量和来自第二液压泵的供给流量,因此能够高精度地进行与其他液压致动器的组合动作时的泵流量分配控制。另外,在这样的液压控制系统中,通过第一流量控制阀、第二流量控制阀进行对液压致动器的供给流量控制,换向阀控制油的供给和排出方向以及进出液压致动器的排放流量,可以通过单独的阀对进出液压致动器进行供给流量控制和排放流量控制,并且,可以根据独立操作或组合操作、工作量等各种作业内容来改变供给流量和排放流量的关系,有助于提高作业效率和操作性。
【现有技术文献】
【专利文献】
【专利文献1】日本专利申请公开号No.2010-236607
【专利文献2】日本专利申请公开号No.9-79212
【专利文献3】日本专利申请公开号No.2017-20604
发明内容
【本发明要解决的问题】
但是,专利文献3所公开的液压控制系统,对于从第一液压泵、第二液压泵供给油的液压致动器,仅需要一个换向阀,但需要两个流量控制阀:用于控制来自第一液压泵的供给流量的第一流量控制阀和用于控制来自第二液压泵的供给流量的第二流量控制阀,此外还有用于分别启动这些第一流量控制阀、第二流量控制阀的两个电磁比例阀。这增加了成本,因此需要进一步减少部件数量和简化回路结构,下面有本发明要解决的问题。
【解决问题的方法】
鉴于上述情况,本发明的目的在于解决这些问题。本发明的第一方面提供一种液压控制系统,其配备有:第一液压泵、第二液压泵;第一液压致动器,其液压供给源为第一液压泵、第二液压泵;以及其他液压致动器,液压供给源是第一液压泵、第二液压泵中的至少一个。该液压控制系统还包括:第一液压致动器换向阀,其具有进出所述第一液压泵的供给阀通道和排放阀通道并在供给和排放方向之间切换;主侧供油通道、副侧供油通道,该副侧供油通道将第一液压泵、第二液压泵分别连接到第一液压致动器换向阀的泵端口;第一液压致动器流量控制阀,其设置在副侧供油通道,控制从第二液压泵向第一液压致动器换向阀的供给流量;以及控制装置,其用于电子控制第一液压致动器换向阀和第一液压致动器流量控制阀,其中,所述第一液压致动器流量控制阀被配置成使得在第一液压致动器流量控制阀处于关闭副侧供油通道的状态下,仅来自第一液压泵的供给流量经由主侧供油通道被供给至第一液压致动器换向阀,并且在第一液压致动器流量控制阀打开副侧供油通道的状态下,来自由第一液压致动器流量控制阀控制流量的第二液压泵的控制流量和来自第一液压泵的供给流量被供给至第一液压致动器换向阀;另一方面,第一液压致动器换向阀是具有与第一液压致动器操作杆的操作量成比例地移动的阀芯的滑阀,并且,被配置为在阀芯行程的前半部分的第一区域中,根据阀芯行程量增加或减少的供给阀通道的开口面积进行供给流量控制,并且在阀芯行程的后半部分的第二区域,因为供给阀通道的开口面积设定得比进行供给流量控制时的大,所以将输入到泵端口的流量直接供给至第一液压致动器,而不进行供给流量控制。另一方面,根据在第一区域和第二区域中的阀芯行程量而增加或减少的排放阀通道的开口面积,进行排放流量控制。以及,其中,控制装置被配置成,在仅来自所述第一液压泵的供给流量足以向所述第一液压致动器供给流量的情况下,通过第一液压致动器流量控制阀关闭所述副侧供油通道,以及使第一液压致动器换向阀的阀芯位于第一区域,以根据第一液压致动器换向阀的供给阀通道的开口面积进行从第一液压泵到第一液压致动器的供给流量控制;另一方面,在向第一液压致动器的供给流量需要来自第一液压泵和第二液压泵的流量的情况下,则控制第一液压致动器流量控制阀,使得从第二液压泵到第一液压致动器换向阀的供给流量响应于第一液压致动器操作杆的操作量而增加,并使第一液压致动器换向阀的阀芯位于第二区域,以允许由第一液压致动器流量控制阀控制的来自第二液压泵的控制流量和来自第一液压泵的供给流量的总流量经由第一液压致动器换向阀的供给阀通道供给至第一液压致动器。
本发明的第二示例性方面提供根据第一方面的液压控制系统,其中,设置有用于根据液压致动器操作杆的量来控制第一液压泵、第二液压泵的排放流量的泵控制装置,以及泵控制装置,在仅操作第一液压致动器操作杆而不操作其他液压致动器操作杆的情况下,当第一液压致动器操作杆的操作量小于设定值时,与操作杆的操作量成比例地增加第一液压泵的排放流量;另一方面,当第二液压泵的排放流量保持在最小流量并且第一液压致动器操作杆的操作量大于或等于设定值时,与操作杆的操作量成比例地进一步增加第一液压泵的排放流量;另一方面,与操作杆的操作量成比例地增加第二液压泵的排放流量。
本发明的第三示例性方面提供根据第一方面或第二方面的液压控制系统,还包括分别从第一液压泵和第二液压泵延伸到油箱的排出管路,以及由控制装置电子控制并分别控制排出管路的流量的排出阀,其中,控制装置根据每个液压致动器操作杆的操作量进行对应于每个液压致动器的排出流量控制。
本发明的第四示例性方面提供根据第三方面的液压控制系统,其中,其他液压致动器包括第二液压致动器,其液压供给源仅为第一液压泵,其中,液压控制系统还包括:第二液压致动器换向阀,其由所述控制装置进行电子控制,根据第二液压致动器操作杆的操作,对所述第二液压致动器进行供给流量控制,以及切换供油和排油方向;第二液压致动器供油通道,其与第一液压致动器主侧供油通道并联设置,将第一液压泵与第二液压致动器换向阀的泵端口连接;旁通进油通道,其从第二液压致动器供油通道分支形成,并将第一液压泵连接到形成在第二液压致动器换向阀上的旁通入口;旁通出油通道,其从形成在第二液压致动器换向阀上的旁通出口延伸到第一液压致动器换向阀的泵端口;以及,其中,该第二液压致动器换向阀具有从旁通入口端口延伸到旁通出口端口的旁通阀通道,旁通阀通道的开口面积设定为,在不操作第二液压致动器操作杆时达到最大,以随着操作杆的操作量的增加而减小,并在操作杆的操作量最大时关闭阀路;另一方面,在第一液压致动器主侧供油通道中设置有用于对从第一液压泵向第一液压致动器换向阀的供给流量进行节流的节流阀。
本发明的第五示例性方面提供根据第四方面的液压控制系统,液压控制系统是一种用于液压挖掘机的液压控制系统,其包括多个液压致动器,多个液压致动器包括斗杆油缸、回转马达,其中,第一液压致动器作为斗杆油缸,第二液压致动器作为回转马达。
【本发明的有益效果】
根据本发明的第一方面,可以在需要来自两个液压泵的供给流量的大流量范围内分别进行供给流量控制和排放流量控制,同时减少部件数量并简化回路结构,从而能够提高可操作性和工作效率。
根据本发明的第二方面,第一液压泵、第二液压泵的排放流量可以无过量或不足地供给至第一液压致动器换向阀和第一液压致动器流量控制阀。
根据本发明的第三方面,排放流量控制可以与供给流量控制、排放流量控制分开进行。
根据本发明的第四方面,形成在第二液压致动器换向阀中的用于使第二液压致动器优先的旁通阀通道可以专门用于优先控制,从而能够提高设计的自由度,并以高精度进行优先控制。
根据本发明的第五方面,在液压挖掘机中,在斗杆油缸和回转马达同时操作的情况下,能够高精度地进行回转优先控制。
附图说明
图1是示出第一实施例的液压回路示意图。
图2是示出斗杆换向阀的开度特性的示意图。
图3是示出控制器的输入和输出的框图。
图4是示出斗杆操作杆独立操作时的操作杆的操作量与液压泵的排放流量、斗杆流量控制阀的开口面积、斗杆换向阀的开口面积的关系的示意图。
图5是示出斗杆换向阀和斗杆流量控制阀的组合状态的视图。
图6是示出第二实施例的液压回路图。
图7是第二实施例的回转换向阀的开度特性图。
图8是示出第三实施例的液压回路图。
图9是示出第四实施例的液压回路图。
具体实施方式
在下文中,将参照附图说明本发明的实施例。
首先,图1是示出实现本发明的液压挖掘机的液压控制装置的第一实施例的液压回路图。在图1中,附图标记A、B是可变排量液压泵;Aa、Ba是根据来自下述的控制器10的控制信号来改变液压泵A、B的排量的排量变化装置。附图标记3是油箱;4是左行驶马达;5是右行走马达;6是动臂油缸;7是回转马达;8是斗杆油缸;9是铲斗油缸。上述的左行驶马达4、右行驶马达5、动臂油缸6、回转马达7、斗杆油缸8、铲斗油缸9作为液压供给源为液压泵A、B的液压致动器发挥作用。在这些液压致动器中,动臂油缸6和斗杆油缸8用作液压致动器,其液压供给源都是液压泵A、B。动臂油缸6、斗杆油缸8、铲斗油缸9作为液压缸发挥作用,进行伸缩动作,以使构成液压挖掘机的前部作业机具的动臂、斗杆、铲斗(均未示出)回转。左行驶马达4、右行驶马达5作为液压马达发挥作用,使液压挖掘机的左、右行驶结构分别前进和后退,回转马达7作为液压马达发挥作用,使液压挖掘机的上部回转结构左、右回转。
液压泵A在下述的第一位置X通过直行阀11与泵管路C流体连接,并且与左行驶换向阀13流体连接。另一方面,液压泵B与泵管路D流体连接,并且在第一位置X处还通过直行阀11与右行换向阀14流体连接。
直行阀11是响应于从控制器10输出的控制信号在第一位置X和第二位置Y之间切换的双位置切换阀。在直行阀11定位在第一位置X的状态下,液压泵A的排放油被供给至泵管路C和左行驶换向阀13,液压泵B的排放油被供给至泵管路D和右行驶换向阀14。在直通阀11位于第一位置Y的状态下,液压泵A的排放油被供给至左行驶换向阀13、右行驶换向阀14,液压泵B的排放油被供给至泵管路C和泵管路D。然后,仅操作左、右行驶操作杆(未图示)或仅操作行驶操作杆以外的其他液压致动器操作杆(动臂用操作杆,回转用操作杆、斗杆用操作杆、铲斗用操作杆等,均未示出)的情况下,控制器10控制直行阀11,使其位于第一位置X。另一方面,在操作左、右行驶操作杆以进行直行的情况下,同时操作其他液压致动器操作杆,控制器10输出控制信号使直通阀11切换到第二位置Y。因此,当仅操作左、右行驶操作杆时,液压泵A、B的排放油通过位于第一位置X的直行阀11分别经由左、右行驶换向阀13、14供给至左、右行驶马达4、5,从而能够使到两个行驶马达4、5的供给流量均等化。另一方面,当操作左、右行驶操作杆以及同时操作其他液压致动器操作杆时,液压泵A的排放流量可以仅在左、右行驶马达4、5之间共享,因此可以使到两个行走马达4、5的供给流量均等化。在以下的描述中,以直行阀11位于第一位置X的情况即液压泵A的排放油供给至泵管路C和左行驶换向阀13、液压泵B的排放油供给至泵管路D和右行驶换向阀14的情况为例进行说明。
左、右行驶换向阀13、14是对进出左、右行驶马达4、5的供给和排放流量进行控制以及在供给/排放方向之间切换的中闭型滑阀,包括与行驶电磁比例阀流体连接的前进侧、后退侧先导端口13a、13b、14a、14b(尽管未示出,左行驶前进侧电磁比例阀,左行驶后退侧电磁比例阀,右行驶前进侧电磁比例阀、右行驶后退侧电磁比例阀),其响应从控制器10输出的控制信号输出先导压力。左、右行驶换向阀13、14配置为位于中立位置N,在前进侧、后退侧的先导端口13a、13b、14a、14b两者均未输入先导压力的状态下,不进行进出左、右行驶马达4、5的供给排放控制,但通过向前进侧先导端口13a、14a输入先导压力来切换到前进侧动作位置X,以打开用于将液压泵A、液压泵B的排放油供给至左行驶马达4、右行驶马达5的前进侧端口4a、5a的供给阀通道13e、14e;并且打开排放阀通道13f、14f,使从后退侧端口4b、5b排出的油流入油箱3,并且通过输入到后退侧先导端口13b、14b的先导压力切换到后退侧致动位置Y,以打开用于将液压泵A、液压泵B的排放油供给至左行驶马达4、右行驶马达5的后退侧端口4b、5b的供给阀通道13e、14e;并且,打开排放阀通道13f、14f,使从前进侧端口4a、5a排出的油流入油箱3。然后,根据供给阀通道13e、14e,排放阀通道13f、14f开口面积控制位于前进侧致动位置X或后退侧致动位置Y时的进出左行驶马达4、右行驶马达5的供给流量和排放流量;并且,根据与从行驶电磁比例阀输出到前进侧或后退侧先导端口13a、13b、14a、14b的先导压力的增加或减少相关联的阀芯行程量来增加或减少开口面积。然后,当操作左、右行驶操作杆时,控制器10控制行驶电磁比例阀,以输出根据行驶操作杆的操作量而增加或减少的先导压力,由此,控制器10能够以与行驶操作杆的操作量对应的速度驱动左、右行驶马达4、5。
另一方面,从与液压泵A流体连接的泵管路C分支形成动臂主侧供油通道17、斗杆副侧供油通道18、铲斗供油通道19以相互平行。此外,从与液压泵B流体连接的泵管路D分支形成动臂副侧供油通道20、回转供油通道21和斗杆主侧供油通道22以相互平行。动臂主侧供油通道17和动臂副侧供油通道20是将液压泵A、B分别与下述的动臂换向阀23的泵端口23p液体连通的油路。斗杆主侧供油通道22和斗杆副侧供油通道18是将液压泵B、A分别与斗杆换向阀25的泵端口25p液体连通的油路。回转供油通道21是使液压泵B与回转换向阀24的泵端口24p液体连通的油路,铲斗供油通道19是将液压泵A与铲斗换向阀26的泵端口26p液体连通的油路。
在斗杆副侧供油通道18中,设置有控制从液压泵A到斗杆换向阀25的供给流量的斗杆流量控制阀28,并且,在动臂副侧供油通道20中,设置有控制从液压泵B到动臂换向阀23的供给流量的动臂流量控制阀29。斗杆流量控制阀28、动臂流量控制阀29是提升阀,其通过由响应于控制器10输出的控制信号而启动的斗杆流量控制电磁比例阀45、动臂流量控制电磁比例阀46(图3所示)进行先导操作来进行流量控制,并且具有防倒流功能,从而适于允许油从液压泵A、B流向斗杆换向阀25、动臂换向阀23,但阻止回流。
另一方面,在动臂主侧供油通道17、铲斗供油通道19、回转供油通道21、斗杆主侧供油通道22中,未像上述的斗杆流量控制阀28、动臂流量控制阀29那样设置流量控制阀,且来自液压泵A或液压泵B的经由动臂主侧供油通道17、铲斗供油通道19、回转供油通道21、斗杆主侧供油通道22的供给流量在不进行流量控制的情况下,直接供给至动臂换向阀23、铲斗换向阀26、回转换向阀24、斗杆换向阀25。在动臂主侧供油通道17、铲斗供油通道19、回转供油通道21、斗杆主侧供油通道22中分别设置有止回阀30,该止回阀30用于允许油从液压泵A、B流入动臂换向阀23、铲斗换向阀26、回转换向阀24、斗杆换向阀25,但阻止回流。
由此,能够将来自液压泵A的加压油经由动臂主侧供油通道17和来自液压泵B的加压油经由动臂副侧供油通道20供给至动臂换向阀23的泵端口23p;并且,来自液压泵B的加压油在由设置在动臂副侧供油通道20内的动臂流量控制阀29控制其流量的状态(包括切断状态)下供给至动臂换向阀23。另外,来自液压泵B的加压油经由斗杆主侧供油通道22,以及来自液压泵A的加压油经由斗杆副侧供油通道18供给至斗杆换向阀25的泵端口25p;以及来自液压泵A的加压油在由设置在斗杆副侧供油通道18中的斗杆流量控制阀28控制的状态下(包括关闭状态)供给至斗杆换向阀25。
下面将对动臂、回转、斗杆、铲斗用换向阀23至26进行说明。
首先,将说明从液压泵A、B之一供给加压油的回转和铲斗换向阀24、26。回转换向阀24是对进出回转马达7的供给和排放流量进行控制以及在供给和排放方向之间切换的中闭型滑阀,包括与左回转侧、右回转侧电磁比例阀42a、42b流体地连接(图3所示)的左回转侧和右回转侧先导端口24a、24b,右回转侧电磁比例阀42b响应于从控制器10输出的控制信号输出先导压力;与回转供油通道21流体连接的泵端口24p;与延伸至油箱3的油箱管路T流体连接的油箱端口24t;与回转马达7的左回转侧端口7a流体连接的一个致动器端口24c;与回转马达7的右回转侧端口7b流体连接的另一个致动器端口24d。然后,回转换向阀24被配置成位于中立位置N,在左回转侧先导端口24a、右回转侧先导端口24b两者均未输入先导压力的状态下,不进行进出回转马达7的供给排放控制,而是通过向左回转侧先导端口24a输入先导压力,切换到左回转侧致动位置X,以打开从泵端口24p延伸到一个致动器端口24的供给阀通道24e,以及从另一个致动器端口24d延伸到油箱端口24t的排放阀通道24f;还通过向右回转侧先导端口24b输入先导压力,也切换至右回转侧致动位置Y,以打开从泵端口24p延伸到另一个致动器端口24d的供给阀通道24e,以及从一个致动器端口24c延伸到油箱端口24t的排放阀通道24f。然后,根据供给阀通道24e、排放阀通道24f的开口面积控制位于左回转侧致动位置X或右回转侧致动位置Y时进出回转马达7的供给流量和排放流量。根据与从左回转侧、右回转侧电磁比例阀42a、42b向左回转侧、右回转侧先导端口24a、24b输出的先导压力的增加或减少相关的阀芯行程量控制开口面积的增加或减少。
铲斗换向阀26是对进出铲斗油缸9的供给排放流量进行控制并在供给和排放方向之间切换的中闭型滑阀,包括与延伸侧、收缩侧的电磁比例阀44a、44b流体连接(在图3中示出)的伸侧、收缩侧先导端口26a、26b,延伸侧、收缩侧的电磁比例阀44a、44b响应于从控制器10输出的控制信号输出先导压力;与铲斗供油通道19流体连接的泵端口26p;与油箱管路T流体连接的油箱端口26t;与铲斗油缸9的头侧端口9a流体连接的一个致动器端口26c;与铲斗油缸9的杆侧端口9b流体连接的另一个致动器端口26d。具有与上述回转换向阀24类似结构的铲斗换向阀26,当从中立位置N切换到延伸侧致动位置X和收缩侧致动位置Y时,配置成打开从泵端口26p延伸到致动器端口26c或26d的供应阀通道26e,以及从致动器端口26d或26c延伸到油箱端口26t的排放阀通道26f。根据供给阀通道26e、排放阀通道26f的开口面积控制进出铲斗油缸9的供给流量和排放流量。根据与从铲斗侧延伸侧、收缩侧电磁比例阀44a、44b输出的先导压力的增加或减少相关的阀芯行程量来控制开口面积的增加或减少。
下面,对从液压泵A、B供给加压油的斗杆、动臂换向阀25、23进行说明。斗杆换向阀25是对进出斗杆油缸8进行供给和排放流量控制(如下文所述,在滑阀后半部的第二区域S2不进行供给流量控制)和再生流量控制以及在供给和排出方向之间进行切换的闭合中心滑阀,包括与斗杆延伸侧、收缩侧电磁比例阀43a、43b(在图3中示出)流体连接的延伸侧、收缩侧先导端口25a、25b,43b响应于从控制器10输出的控制信号输出先导压力;与斗杆主侧供油通道22和斗杆副侧供油通道18流体连接的泵端口25p;与油箱管路T流体连接的油箱端口25t;与斗杆油缸8的头侧端口8a流体连接的一个致动器端口25c;与斗杆油缸8的杆侧端口8b流体连接的另一个致动器端口25d。然后,斗杆换向阀25被配置成位于中立位置N,在延伸侧、收缩侧先导端口25a、25b两者均未输入先导压力的状态下,不进行进出斗杆油缸8的供给排放控制,而是通过向延伸侧先导端口25a输入先导压力,切换到延伸侧致动位置X,以打开从泵端口25p延伸到一个致动器端口25c的供应阀通道25e,以及从另一个致动器端口25d延伸到油箱端口25t的排放阀通道25f;并且,打开再生阀通道25g,用于将从另一个致动器端口25d排出的油的一部分作为再生油供应到一个致动器端口25c,并且还通过向压缩侧先导端口25b输入先导压力,切换到压缩侧致动位置Y,以打开从泵端口25p延伸到另一个致动器端口25d的供给阀通道25e和从一个致动器端口25c延伸到油箱端口25t的排放阀通道25f。供给阀通道25e、排放阀通道25f、再生阀通道25g的开口面积根据从斗杆延伸侧、收缩侧电磁比例阀43a、43b输出的先导压力而移动的阀芯行程量而增加或减少。然而,在这种情况下,排放阀通道25f和再生阀通道25g适于根据排放阀通道25f、再生阀通道25g在阀芯行程量的整个范围(下述的第一区域S1和第二区域S2这两个区域)的开口面积进行排放流量和再生流量的流量控制。另一方面,供给阀通道25e根据供给阀通道25e在阀芯行程前半部分(这是阀芯行程量的一小部分)的第一区域S1的开口面积,控制从泵端口25p向致动器端口25c或25d的供给流量。但是,在阀芯行程的后半部分(这是阀芯行程的大部分)的第二区域S2,不进行流量控制,将从泵端口25p输入的流量供给至致动器端口25c或25d,其中供给阀通道25e的开口面积被设定为比进行供给流量控制时的开口面积更大(参见图2)。
动臂换向阀23是进行进出动臂油缸6的供给排放流量控制(与斗杆换向阀25相同,在阀芯行程后半段的第二区域S2不进行供给流量控制)和再生流量控制并在供给和排放方向之间切换的中闭式滑阀,包括与动臂延伸侧、收缩侧电磁比例阀41a、41b(在图3中示出)流体连接的伸侧、收缩侧先导端口23a、23b,收缩侧电磁比例阀41b响应于控制器10输出的控制信号输出先导压力;与动臂主侧供油通道17和动臂副侧供油通道20流体连接的泵端口23p;与储油箱管路T流体连接的储油箱端口23t;与动臂油缸6的头侧端口6a流体连接的一个致动器端口23c,以及与动臂油缸6的杆侧端口6b流体连接的另一个致动器端口23d。具有与上述斗杆换向阀25类似结构的动臂换向阀23,配置成通过从中立位置N切换到延伸侧致动位置X、收缩侧致动位置Y,打开从泵端口23p延伸到致动器端口23c或23d的供给阀通道23e和从致动器端口23d或23c延伸到油箱端口23t的排放阀通道23f,此外,在收缩侧致动位置Y打开再生阀通道23g,该再生阀通道23g将从一个致动器端口23c排出的油的一部分作为再生油供给到另一致动器端口23d。然后,类似于斗杆换向阀25,排放阀通道23f和再生阀通道23g根据排放阀通道23f、再生阀通道23g在阀芯行程量的整个范围内的开口面积进行排放流量和再生流量的流量控制;然而,供给阀通道23e根据在阀芯行程前半部的第一区域S1的供给阀通道23e的开口面积,控制从泵端口23p向致动器端口23c或23d的供给流量,并且,在阀芯行程的后半部的第二区域S2,不进行流量控制,将从泵端口23p输入的泵流量供给至致动器端口23c、23d。
此外,在图1中,E、F是从与泵管路C、D流体连接的所有换向阀13、14、23至26的上游侧位置分支形成并延伸至油油箱管路T的排出管路。排出阀31、32分别设置在排出管路E、F中。这些排出阀31、32适于由排出电磁比例阀47a、47b(图3所示)输出的先导压力驱动,以控制增加或减少从液压泵A、B经由排出管路E、F流入油箱3的油的排出流量。但是,上述排出电磁比例阀47a、47b适于响应于控制器10输出的控制信号来控制以增加或减少输出到排出阀31、32的先导压力。
另一方面,控制器10(对应于本发明的控制装置和泵控制装置),如图3的框图所示,配置成接收从动臂操作检测装置50输入的信号,用于检测动臂操作杆的操作方向和操作量;接受从回转操作检测装置51输入的信号,用于检测回转操作杆的操作方向和操作量;接受从杆操作检测装置52输入的信号,用于检测杆操作杆的操作方向和操作量;接受从铲斗操作检测装置53输入的信号,用于检测铲斗操作杆的操作方向和操作量;接受从泵A压力传感器54a输入的信号,用于检测液压泵A的排放压力;接受从泵B压力传感器54b输入的信号,用于检测液压泵B的排放压力;接受从动臂压力传感器55a、55b输入的信号分别用于检测动臂油缸6的头侧、杆侧的负载压力;接受从回转压力传感器56a、56b输入的信号分别用于检测回转马达7的左回转侧、右回转侧的负载压力;接受从斗杆压力传感器57a、57b输入的信号分别用于检测斗杆油缸8的头侧、杆侧的负载压力;接受从铲斗压力传感器58a、58b等输入的信号分别用于检测铲斗油缸9的头侧、杆侧的负载压力,将响应于这些输入信号的控制信号输出到动臂延伸侧、收缩侧电磁比例阀41a、41b;回转左回转侧、右回转侧电磁比例阀42a、42b;斗杆延伸侧、收缩侧电磁比例阀43a、43b;向动臂、回转、斗杆、铲斗换向阀23至26的先导端口23a、23b至26a、26b分别输出先导压力的铲斗延伸侧、收缩侧电磁比例阀44a、44b;斗杆流量控制电磁比例阀45,其向设置在斗杆副侧供油通道18的斗杆流量控制阀28输出先导压力;动臂流量控制电磁比例阀46,向设置在动臂副侧供油通道20的动臂流量控制阀29输出先导压力;将先导压力输出到排出阀31、32的排出电磁比例阀47a、47b;液压泵A、B的可变排量装置AA、Ba等,并进行与进出动臂油缸6、回转马达7、斗杆油缸8、铲斗油缸9的供油和排出控制,排出管路E、F的流量控制和液压泵A、B等的排放流量控制。控制器10进行上述直行阀的切换控制,以及进出左、右行驶马达4、5的供油和排放控制,但在下文中将省略对这些控制的说明。
下面,将说明由控制器10进行的控制。
控制器10接收到从动臂、回转、斗杆、铲斗动作检测装置50至53中的每一个输入的检测信号时,响应于这些检测信号,确定目标排放流量,以使液压泵A、B的排放流量随着操作杆的操作量的增大而增大,并向液压泵A、B的可变排量装置Aa、Ba输出控制信号,从而可以获得目标排放流量。在这种情况下,取决于作为要操作的液压致动器的液压供给源的液压泵A、B,液压泵A、B的排放流量被单独控制。
此外,控制器10在接收到从动臂、回转、斗杆、铲斗操作检测装置50至53中的每一个输入的检测信号时,将控制信号输出到排出电磁比例阀47a、47b以控制排出阀31、32,响应于这些检测信号,随着操作杆的操作量的增加,从液压泵A、B流向油箱3的排放流量(包括零排出流量)将减少。在这种情况下,根据作为被操作的液压致动器的液压供给源的液压泵A、B,排出管路E、F的排出流量被单独控制。
另外,控制器10接收到来自动臂、回转、斗杆、铲斗动作检测装置50至53的检测信号的输入时,根据各操作杆的操作量确定动臂油缸6、回转马达7、斗杆油缸8、铲斗油缸9的目标供给流量。控制器10将用于输出先导压力的控制信号输出至对应的液压致动器的电磁比例阀41a、41b至44a、44b、45、46,从而向动臂油缸6、回转马达7、斗杆油缸8,铲斗油缸9供给目标供给流量。在这种情况下,对于液压供给源为液压泵A、B中任一个的回转马达7、铲斗油缸9,控制信号被输出到回转左回转侧、右回转侧电磁比例阀42a、42b、铲斗延伸侧、收缩侧电磁比例阀44a、44b使得回转换向阀24的供给阀通道24e、26e、铲斗换向阀26具有与目标供给流量对应的开口面积。在这种情况下,根据用于根据供给阀通道24e、26e的开口面积进行供给流量控制的阀芯行程位置,也根据排放阀通道24f、26f的开口面积来进行排放流量控制。
对于液压供给源为液压泵A、B两者的动臂油缸6,斗杆油缸8,以及控制器10,在仅来自与动臂、斗杆主侧供给油路17、22流体连接的液压泵A或液压泵B的供给流量足以达到目标供给流量的情况下,向动臂延伸侧、收缩侧电磁比例阀41a、41b、斗杆延伸侧、收缩侧电磁比例阀43a、43b输出控制信号使得动臂换向阀23和斗杆换向阀25的阀芯位于根据供应阀通道23e、25e的开口面积控制供应流量的第一区域S1,且位于供给阀通道23e、25e的开口面积与与目标供给流量对应的开口面积相等的阀芯行程位置。在这种情况下,根据供给阀通道23e、25e的开口面积进行供给流量控制的阀芯行程位置,还进行根据排放阀通道23f、25f的开口面积的排放流量控制和根据再生阀通道23g、25g的开口面积的再生流量控制。此外,在仅来自液压泵A或液压泵B的供给流量足够目标供给流量的情况下,控制器10向动臂流量控制电磁比例阀46和斗杆流量控制电磁比例阀45输出控制信号,从而关闭设置在动臂副侧供给油路20中的动臂流量控制阀29和设置在斗杆副侧供给油路18中的斗杆流量控制阀28。因此,仅来自与动臂主侧供给油路17、斗杆主侧供给油路22液体连通的液压泵A、B的供给流量向动臂油缸6和斗杆油缸8供给,动臂油缸6和斗杆油缸8供给流量由动臂换向阀23、斗杆换向阀25控制。
另一方面,在目标供给流量需要来自液压泵A、B两者的流量的情况下,控制器10向动臂延伸侧、收缩侧电磁比例阀41a、41b以及斗杆延伸侧、收缩侧电磁比例阀43a、43b输出控制信号,使得动臂换向阀23和斗杆换向阀25的滑阀位于第二区域S2,在S2从泵端口23p、25p输入的流量被供应到动臂油缸6、斗杆油缸8,且位于与操作杆的操作量对应的阀芯行程位置。在这种情况下,由于动臂换向阀23和斗杆换向阀25位于第二范围S2,所以不进行供给流量控制,而是根据排放阀通道23f、25f和再生阀通道23g、25g的开口面积,进行排放流量控制和再生流量控制,这些开口面积根据阀芯行程量而增加或减少。此外,在目标供给流量需要来自液压泵A、B两者的流量的情况下,控制器10向动臂流量控制电磁比例阀46、斗杆流量控制电磁比例阀45输出控制信号,并且进行控制,使得从动臂流量控制阀29、斗杆流量控制阀28到动臂换向阀23、斗杆换向阀的供给流量随着目标供给流量的增加而增加(随着操作杆操作量的增加而增加)。在这种情况下,控制器10控制动臂流量控制阀29、斗杆流量控制阀28,使得从动臂主侧供给油路17、斗杆主侧供给油路22供给的液压泵A或液压泵B的供给流量与液压泵B或液压泵A的控制流量的总计流量,液压泵B或液压泵A的流量由设置在动臂副侧供给油路20中的动臂流量控制阀29、斗杆流量控制阀28控制,斗杆副侧相当于目标供给流量。因此,来自与动臂主侧供给油路17、斗杆主侧供给油路22流体连接的液压泵A或液压泵B的供给流量和液压泵B或液压泵A(液压泵B或液压泵A的流量由动臂流量控制阀29、斗杆流量控制阀28控制)的控制流量的总计流量,经由动臂换向阀23、斗杆换向阀25的供给阀通道23e、25e供给至动臂油缸6、斗杆油缸8;向动臂油缸6、斗杆油缸8供给换向阀23、斗杆换向阀25;以及对动臂油缸6、斗杆油缸8的供给流量由动臂流量控制阀29、斗杆流量控制阀28控制以增加或减少。
在本实施例中,动臂缸6、斗杆油缸8作为液压供给源为液压泵A、B两者的液压致动器发挥作用,相当于本发明的第一液压致动器。动臂换向阀23、斗杆换向阀25相当于本发明的第一液压致动器的换向阀。动臂流量控制阀29、斗杆流量控制阀28对应于本发明的第一液压泵的流量控制阀,但是,本发明的第一液压泵是连接主侧供油通道的液压泵,第二液压泵是连接副侧供油通道的液压泵。在将动臂油缸6用作本发明的第一液压致动器的情况下,液压泵A成为第一液压泵,液压泵B成为第二液压泵。在将斗杆油缸7用作本发明的第一液压致动器的情况下,液压泵B成为第一液压泵,液压泵A成为第二液压泵。
下面,将详细说明由控制器10进行的泵排放流量控制、对斗杆操作杆独立地向延伸侧(斗杆所在侧)进行操作的情况下的斗杆流量控制阀28和斗杆换向阀25的控制。
首先,当斗杆操作杆被单独操作到延伸侧时,控制器10根据操作杆的操作量来控制液压泵A、B的排放流量。在这种情况下,如果操作杆的操作量小于预先设定的设定值,则控制器10进行控制以使随着操作杆的操作量的增加,将液压泵B的排放流量从最小流量增加到最大附近流量。另一方面,将液压泵A的流量保持在最小流量。然后,当操作杆的操作量为设定值以上时,控制器10进一步增加液压泵B的排放流量,使其达到最大流量。另一方面,随着操作杆的操作量的增加,液压泵A的排放流量增加(见图4)。
此外,控制器10向斗杆流量控制电磁比例阀45输出控制信号,根据操作杆的操作量,控制设置在斗杆副侧供给油路18中的斗杆流量控制阀28的流量。在这种情况下,当操作杆的操作量小于设定值时,控制器10进行控制以关闭斗杆流量控制阀28;另一方面,在操作杆的操作量为设定值以上的情况下,控制器10进行控制,使得从斗杆流量控制阀28到换向阀25的供给流量随着操作杆的操作量的增加而增加(见图4)。因此,当操作杆的操作量小于设定值时,仅经由斗杆主侧供给油路22的液压泵B的排放流量向斗杆换向阀25的泵端口25p供给。另一方面,当操作杆的操作量大于或等于设定值时,液压泵B的排放流量和由斗杆流量控制电磁比例阀45控制的液压泵A的控制流量的总流量被供给到泵端口25p。
此外,控制器10向斗杆延伸侧电磁比例阀43a输出控制信号,以根据操作杆的操作量输出先导压力,由此,当滑阀移动时,斗杆换向阀25切换到延伸侧致动位置X,但当操作杆的操作量小于先前设置的值时,将斗杆换向阀25的阀芯行程量设定为位于根据供给阀通道25e的开口面积控制从泵端口25p到致动器端口25c的供给流量的第一区域S1处。当操作杆的操作量大于或等于设定值,斗杆换向阀25的阀芯行程量设定为位于将输入到泵端口25p的流量供给至致动器端口25c而不进行流量控制第二区域S2处。因此,当斗杆操作杆的操作量小于设定值时,对斗杆油缸8的供给流量被控制为根据供给阀通道25e的开口面积来增加或减少,该开口面积取决于与操作杆操作量的增加或减少相关的阀芯行程量。另一方面,当操作杆的操作量大于或等于设定值时,输入到斗杆换向阀25的泵端口25p的流量直接供给斗杆油缸8。当操作杆的操作量大于或等于设定值时,如上所述,输入到斗杆换向阀25的泵端口25p的流量对应于液压泵B的排放流量和由斗杆流量控制阀28控制流量的液压泵A的控制流量的总和。因此,当操作杆的操作量大于或等于设定值时,根据由斗杆流量控制电磁比例阀45控制流量的液压泵A的控制流量,能够控制向斗杆油缸8的供给流量的增加或减少。另一方面,斗杆换向阀23的排放阀通道23f和再生阀通道23g适于根据与操作杆的操作量的增加或减少相关的阀芯行程量的增加或减少来增加或减少对斗杆油缸8的供给流量,由此,进行与操作杆的操作量的增加或减少对应的再生流量控制和排放流量控制。
在如上述构成的本实施例中,液压挖掘机的液压控制系统包括液压泵A、B;液压供给源为液压泵A、B两者的动臂缸6、斗杆油缸8;回转马达7、其加压油供给源为液压泵A、B之一的铲斗油缸9等。以斗杆油缸8为例,由于对进出液压供给源为液压泵A、B两者的动臂油缸6、斗杆油缸8进行供给和排放流量控制的控制相同,液压控制系统包括斗杆换向阀25,该斗杆换向阀25具有进出斗杆油缸8的供给阀通道25e和排放阀通道25f以及在供给/排放方向之间切换;将液压泵B、A分别连接到斗杆换向阀25的泵端口25p的斗杆主侧供给油路22、斗杆副侧供给油路18;设置在斗杆副侧供给油路18中,用于控制从液压泵A向斗杆方向切换阀25的供给流量的斗杆流量控制阀28以及用于电子控制斗杆方向切换阀25和斗杆流量控制阀28的控制器10,其被配置成在斗杆流量控制阀28关闭斗杆副侧供油通道18的状态下,仅来自液压泵B的供给流量经由斗杆主侧供油通道22供给至斗杆换向阀25,在斗杆流量控制阀28打开斗杆副侧供油通道18的状态下,来自液压泵A的控制流量(其流量由斗杆流量控制阀28控制)和来自液压泵B的供给流量供给至斗杆方向切换阀25。另一方面另,斗杆换向阀25是阀芯与斗杆操作杆的操作量成比例地移动的滑阀,配置成在阀芯行程的前半部分的第一区域S1,根据随阀芯行程量而增加或减少的供给阀通道25e的开口面积进行供给流量控制,在阀芯行程后半段的第二区域S2,由于供给阀通道25e的开口面积设定得比进行供给流量控制时的宽,因此将输入到泵端口25p的流量直接供给到斗杆油缸8而不进行供给流量控制。进而,根据在第一区域S1和第二区域S2中的阀芯行程量而增加或减少的排放阀通道25f的开口面积,进行排放流量控制。然后,当仅来自液压泵B的供给流量足以供给斗杆油缸8的供给流量时,控制器10通过斗杆流量控制阀28关闭斗杆副侧供给油路18,使斗杆换向阀25的阀芯位于第一区域S1,从而根据供斗杆换向阀25的供给阀通道25e的开口面积进行从液压泵B到斗杆油缸8的供给流量控制;另一方面,当到斗杆油缸8的流量需要来自两个液压泵B、A的流量时,控制器10控制斗杆流量控制阀28,使得从液压泵A向斗杆换向阀25的供给流量与斗杆操作杆的操作量成比例地增加,并使斗杆换向阀25的阀芯位于第二区域S2,由此由斗杆流量控制阀28控制的液压泵A的控制流量和来自液压泵B的供给流量的总流量经由斗杆换向阀25的供给阀通道25e供给到斗杆油缸8。
因此,通过仅使用液压供给源均为液压泵A、B的动臂油缸6、斗杆油缸8的换向阀23、25中的一个来实现部件数量的减少和回路结构的简化,当仅来自液压泵A、B的供给流量足以向动臂油缸6、斗杆油缸8供给流量时,仅来自液压泵A、B的供给流量被供给至动臂换向阀23、斗杆换向阀25,当向动臂油缸6、斗杆油缸8供给流量需要来自液压泵A、B的供给流量时,流量由动臂流量控制阀29、斗杆流量控制阀28控制的另一液压泵B、A的受控流量和来自液压泵A、B中的一个的供给流量被供给至动臂换向阀23、斗杆换向阀25。因此,向动臂换向阀23、斗杆换向阀25供给必要且充分的流量,能够不浪费地使用液压泵A、B的排放流量。此外,在该液压控制系统中,在需要来自液压泵A、B两者的供给流量的大流量范围内,根据从动臂流量控制阀29、斗杆流量控制阀28向动臂换向阀23、斗杆换向阀25供给的流量,控制供给至动臂油缸6、斗杆油缸8的流量的增加或减少。另一方面,动臂油缸6、斗杆油缸8的排放流量根据动臂换向阀23、斗杆换向阀25的排放阀通道23f、25f的开口面积控制增加或减少,由此,能够分别进行供给流量控制和排放流量控制,进而,能够根据各种作业内容来改变供给流量与排放流量相对于操作杆的操作量的关系;或者,可根据操作杆的操作量和液压泵A、B的排放压力与动臂油缸6、斗杆油缸8的进油侧负载压力之间的压力差,控制动臂流量控制阀29、进行供给流量控制的斗杆流量控制阀28的开口面积;进而,根据操作杆的操作量和动臂油缸6、斗杆油缸8的出油侧负载压力,控制动臂换向阀23、进行排放流量控制的斗杆换向阀25的排放阀通道23f、25f的开口面积。因此,虽然能够提高操作性和作业效率,但是通过这种方式能够在这种大流量的范围内分别进行供给流量控制和排放流量控制,在来自液压泵A、B之一的供给流量充足的流量范围内,还通过动臂换向阀23、斗杆换向阀25进行供给流量控制,可以省略主侧供油通道的流量控制阀和先导操作流量控制阀的电磁比例阀,从而除了降低成本外,还有助于减少部件数量和简化电路结构。
此外,在该液压控制系统中,控制器10配置成根据液压致动器操作杆的操作量控制液压泵A、B的排放流量,但是,液压泵A、B的排放流量控制,在仅操作动臂操作杆或斗杆操作杆而没有操作其他液压致动器操作杆的情况下,也以同样的方式进行。因此,以仅操作斗杆操作杆的情况为例,当操作杆的操作量小于设定值时,控制器10与操作杆的操作量成比例地增加连接斗杆主侧供给油路22的液压泵B的排放流量;另一方面,当与斗杆副侧供油通道18流体连接的液压泵A的排放流量保持在最小流量并且斗杆操作杆的操作量大于或等于设定值时,控制器10进一步使液压泵B的排放流量与操作杆的操作量成比例地增加。另一方面,控制器10与操作杆的操作量成比例地增加液压泵A的排放流量。因此,可以将液压泵B、A的排放流量无过量或不足地供给至斗杆换向阀25和斗杆流量控制阀28。
此外,液压挖掘机的控制系统配置成包括分别从液压泵A、B延伸至油箱3的排出管路E、F、以及由控制器10进行电子控制的排出阀31、32,并根据各液压致动器操作杆的操作量,进行与各液压致动器对应的排出流量控制,因此,排出排放流量控制可以与供给流量控制或排放流量控制分开进行,可以实现操作性和工作效率的进一步提高。
接着,参照图6对本发明的第二实施方式进行说明。第二实施方式的目的在于在回转马达7与斗杆油缸8之间设置回转优先回路,回转优先回路以外的部件与第一实施例中的相同,和第一实施例中相同的组件提供有与第一实施例相关的相同附图标记,因此将省略对其的描述。
在图6中,附图标记60是第二实施例的回转换向阀,回转用换向阀60与第一实施方式的回转换向阀24同样,是进行与进出回转马达7的供给和排放流量控制、在供给和排放方向之间切换的滑阀。回转方向切换阀60包括与回转左回转侧、右回转侧电磁比例阀(未示出)流体连接的左回转侧、右回转侧先导端口60a、60b,回转左回转侧、右回转侧电磁比例阀响应于从控制器10输出的控制信号输出先导压力;与从液压泵B供给加压油的回转供给油路21流体连接的泵端口60p;与油箱管路T流体连接的油箱端口60t;与回转马达7的左回转侧端口7a流体连接的一个致动器端口60c;与回转马达7的右回转侧端口7b流体连接的另一个致动器端口60d;从泵端口60p延伸到致动器端口60c、60d的供给阀通道60e;从致动器端口60c、60d延伸到油箱端口60t的排放阀通道60f。另外,第二实施例的回转换向阀60包括与从回转供油通道21分支形成的旁通入油通道61连通的旁通入口60g;与下述的旁通出油通道62流体连接的旁通出口60h;从旁通入口60g延伸到旁通出口60h的旁通阀通道60i。而且,与第一实施例的回转换向阀24类似,在左回转侧、右回转侧先导端口60a、60b均未输入先导压力的状态下,回转换向阀60位于供给阀通道60e和排放阀通道60f关闭的中立位置N。但是,通过向左回转侧、右回转侧先导端口60a、60b输入先导压力,回转换向阀60切换到左回转侧致动位置X、右回转侧致动位置Y,以打开供给阀通道60e和排放阀通道60f;另外,回转换向阀60配置成,供给阀通道60e和排放阀通道60f的开口面积根据阀芯行程量的增加或减少而增加或减少。但是,第二实施例的回转换向阀60配置成在中立位置N将旁通阀通道60i全开,设定为使阀芯行程量越大,旁通阀通道60i的开口面积越小,当阀芯行程量最大时,在左回转侧致动位置X、右回转侧致动位置Y关闭旁通阀通道60i。在这种情况下,如图7所示,在供给阀通道60e和排放阀通道60f开始打开的时间点,旁通阀通道60i设定为几乎关闭。因此,回转换向阀60适应于在未操作回转操作杆的状态下,即回转换向阀60位于中立位置N且未向回转马达7供给加压油的状态下,液压泵B的排放油经由旁通入油通道61、中立位置N的回转换向阀60的旁通阀通道60i供给到旁通出油通道62,但是当操作回转操作杆使得液压泵B的加压油供给回转马达7时,由于旁通阀通道60i关闭,加压油不供给至旁通出口油路62。在以下的说明中,有时将旁通入油通道61、回转换向阀60的旁通阀通道60i和旁通出油通道62统称为回转优先串联油路。
另一方面,63是第二实施例的斗杆换向阀,斗杆换向阀63是对进出斗杆油缸8进行供给和排放流量控制并在供给和排出方向之间切换的滑阀,包括与斗杆延伸侧、收缩侧电磁比例阀(未示出)流体连接的延伸侧、收缩侧先导端口63a、63b,斗杆延伸侧、收缩侧电磁比例阀响应于从控制器10输出的控制信号输出先导压力;与供给来自液压泵B的加压油的回转主侧供油通道22和供给来自液压泵A的加压油的回转副侧供油通道18流体连接的泵端口63p;与油箱管路T流体连接的油箱端口63t;与斗杆油缸8的头侧端口8a流体连接的一个致动器端口63c;与斗杆油缸8的杆侧端口8b流体连接的另一个致动器端口63d;从泵端口63p延伸到致动器端口63c、63d的供给阀通道63e;从致动器端口63c、63d延伸到油箱端口63t的排放阀通道63f;以及再生阀通道63g,用于将从另一个致动器端口63d排放的油的一部分作为再生油供给到该一个致动器端口63c。然后,供给阀通道63e配置成在阀芯行程的前半段的第一区域S1进行供给流量控制,但在阀芯行程的后半段的第二区域S2不进行供给流量控制,与第一实施例类似,但上述旁通出油通道62还与第二实施例的斗杆换向阀63的泵端口63p液体连通。因此,斗杆主侧供给油路22、斗杆副侧供给油路18和旁通出油通道62与斗杆换向阀63的泵端口63p液体连通,但在斗杆主侧供给油路22中设置有对来自液压泵B的供给流量进行节流的节流阀64和与第一实施例的设置类似的止回阀30,与第一实施例类似的斗杆流量控制阀28设置在斗杆副侧供油通道18中,在斗杆副侧供油通道18中设置有本实施方式。另外,在旁通出油通道62中还设置有止回阀65,该止回阀65允许从回转换向阀60的旁通出口60h的油流到斗杆方向切换阀63的泵端口63p,但阻止回流。
在第二实施例的液压控制系统中,斗杆油缸8、斗杆换向阀63和斗杆主侧供油通道22分别对应于本发明的第一液压致动器、第一液压致动器换向阀和第一液压致动器主侧供油通道。回转马达7、回转操作杆、回转换向阀60、回转供给油路21对应于本发明的第二液压致动器、第二液压致动器操作杆、第二液压致动器换向阀和第二液压致动器分别供油通道,液压泵B对应于本发明的第一液压泵。
在以这种方式配置的第二个实施例中,在仅单独操作回转操作杆的情况下,液压泵B的排放油仅供给至回转马达7,能够向回转马达7充分供给加压油。此外,当仅独立操作斗杆操作杆时,液压泵B的排放油将仅供给至斗杆油缸8。然而,在这种情况下,液压泵B的排放油不仅经由供给油路22供给,还经由回转优先串联油路供给(旁通入油通道61、回转换向阀60的旁通阀通道60i、旁通出油通道62),因此,即使节流阀64设置在斗杆主侧供给油路22中,也能够毫不迟延地进行充分的加压油供给。此外,由斗杆流量控制阀28控制流量的液压泵A的排放油也供给至斗杆油缸8,但,斗杆流量控制阀28和斗杆换向阀63的供给流量控制与上述第一实施例相同,因此省略说明。
另一方面,当回转操作杆和斗杆操作杆组合操作时,液压泵B的排放油将在回转马达7和斗杆油缸8之间共享。但是,在这种情况下,回转换向阀60位于左回转侧或右回转侧致动位置X、Y以关闭(或几乎关闭)旁通阀通道60i,因此从液压泵B向斗杆换向阀63的加压油供给将通过设置在斗杆供给油路22中的节流阀64进行,因此,液压泵B的排放油将优先供给至回转换向阀60。因此,当组合操作回转操作杆和斗杆操作杆时,可以避免供应至回转马达7的加压油不足和回转速度下降。另一方面,根据需要,通过控制斗杆流量控制阀28以增加从液压泵A到斗杆油缸8的供给流量,可以防止斗杆油缸8的致动速度下降。
因此,在以这种方式配置的第二实施例的液压控制系统中,配置成在斗杆换向阀63和回转换向阀60之间设置回转优先串联油路(旁通入油通道61、回转换向阀60的旁通阀通道60i、旁通出油通道62),在斗杆操作杆和回转操作杆的组合操作时,优先向回转马达7供给加压油。但是,为了形成上述回转优先串联油路而在回转换向阀60中形成的旁通阀通道60i是专用的阀通道,仅用于回转优先控制的目的,不用于其他控制,例如作为排放流量控制。因此,旁通阀通道60i的设计自由度高,能够进行高精度的回转优先控制。
接下来,将参照图8说明本发明的第三实施例。在第三实施例中,在斗杆主侧供油通道22中设置有回转优先流量控制阀67,回转优先流量控制阀67以外的组件与第一实施例相同,和第一实施例中相同的组件提供有与第一实施例相关的相同附图标记,因此将省略对其的描述。
上述回转优先流量控制阀67是用于控制从液压泵B向斗杆换向阀25的供给流量的提升阀,具有与设置在斗杆副侧供油通道18中的斗杆流量控制阀28类似的结构,由回转优先电磁比例阀(未示出)先导操作,回转优先电磁比例阀响应于控制器10输出的控制信号而致动。然后,响应控制器10向回转优先电磁比例阀输出的控制信号,回转优先流量控制阀67被控制为在仅操作斗杆操作杆时使斗杆主侧供给油路22全开。另一方面,当同时操作回转操作杆和斗杆操作杆时,回转优先流量控制阀67被控制为减少从液压泵B向斗杆方向切换阀25的供给流量。因此,当回转操作杆和斗杆操作杆组合操作时,作为回转马达7和斗杆油缸8的液压供给源的液压泵B的排放油优先供给回转马达7,从而能够避免在组合操作过程中回转速度下降。另外,根据需要,通过控制斗杆流量控制阀28以增加从液压泵A向斗杆油缸8的供给流量,能够防止斗杆油缸8的致动速度下降。
在以这种方式配置的第三实施例的液压控制系统中,通过设置在斗杆主侧供给油路22中的回转优先流量控制阀67,在斗杆操作杆和回转操作杆组合时进行回转优先控制。并且,为了响应来自控制器10的控制信号,需要追加回转优先流量控制阀67和用于使回转优先流量控制阀67先导操作的回转优先电磁控制阀,这虽然不利于成本,通过组合操作,能够直接减少从液压泵B向斗杆方向切换阀25的供给流量,因此通过回转优先流量控制阀67,控制变得简单。
此外,将参照图9说明本发明的第四实施例。在根据第四实施例的液压控制系统中,对进出回转马达7、铲斗油缸9的供油和排油控制与第一实施例不同,并且与第三实施例类似的回转优先流量控制阀67也设置在斗杆主侧供给油路22中。但是其他部件与第一实施例相同,并且与第一实施例中相同的组件提供与第一实施例相关的相同附图标记,因此将省略对其的描述。
在图9中,70是回转换向阀,回转换向阀70包括与回转左回转侧、右回转侧电磁比例阀(未示出)流体连接的回转左回转侧、右回转侧先导端口70a、70b,回转左回转侧、右回转侧电磁比例阀响应于从控制器10输出的控制信号输出先导压力;与回转供给油路21流体连接的泵端口70p;与油箱管路T流体连接的油箱端口70t;与回转马达7的左回转侧端口7a流体连接的一个致动器端口70c;与回转马达7的右回转侧端口7b流体连接的另一致动器端口70d。然后,回转换向阀70被配置成通过向左回转侧先导端口70a输入先导压力而从中立位置N切换到左回转侧致动位置X,以打开从泵端口70p延伸到一个致动器端口70c的供给阀通道70e和从另一个致动器端口70d延伸到油箱端口70t的排放阀通道70f;通过向右回转侧先导端口70b输入先导压力,切换至右回转侧动作位置Y,以打开从泵端口70p延伸到另一个致动器端口70d的供给阀通道70e,以及从一个致动器端口70c延伸到油箱端口70t的排放阀通道70f。但是,位于左回转侧动作位置X或右回转侧动作位置Y的供给阀通道70e不进行供给流量控制,将其开口面积设定得较宽,从下述的回转流量控制阀71供给的流量直接地供给到回转马达7。另一方面,排放阀通道70f的开口面积被控制为根据阀芯行程量的增加或减少而增加或减少,从而,响应于来自控制器10的控制信号,对应于从回转左回转侧、右回转侧电磁比例阀输出的先导压力的增加或减少来进行排放流量控制。
附图标记72是铲斗换向阀,铲斗换向阀72具有与上述的回转换向阀70相同的结构,因此将对其简单说明。铲斗换向阀72具有延伸侧、收缩侧先导端口72a、72b;泵端口72p;一个油箱端口72t;一个致动器端口72c;和另一个致动器端口72d。然后,当铲斗换向阀72通过从铲斗延伸侧、收缩侧电磁比例阀(未图示)输出的先导压力从中立位置N切换到延伸侧致动位置X、收缩侧致动位置Y时,以打开供给阀通道72e和排放阀通道72f时;然而,在这种情况下,供给阀通道72e的开口面积被设定得较宽,使得从后述的铲斗流量控制阀73供给的流量能够不进行供给流量控制而直接供给到铲斗油缸9。另一方面,排放阀通道72f的开口面积被控制为根据阀芯行程量的增加或减少而增加或减少,由此,响应于来自控制器10的控制信号,进行与从铲斗延伸侧、收缩侧电磁比例阀输出的先导压力的增加或减少对应的排放流量控制。
另一方面,回转流量控制阀71设置在回转供油通道21内,配置为控制从液压泵B向回转换向阀70的供给流量,铲斗流量控制阀73设置在铲斗供给油路19内,控制从液压泵A向铲斗换向阀72的供给流量。回转流量控制阀71、铲斗流量控制阀73是由回转流量控制电磁比例阀先导操作来进行流量控制的提升阀,铲斗流量控制电磁比例阀(未示出)响应于来自控制器10的控制信号而致动,具有与第一实施例的斗杆流量控制阀28、动臂流量控制阀29相同的结构。
在这样配置的第四实施例的液压控制装置中,由回转流量控制阀71、铲斗流量控制阀73对回转马达7、铲斗油缸9的供给流量进行控制;另一方面,由回转换向阀70、铲斗换向阀72对来自回转马达7、铲斗油缸9的排放流量进行控制。因此,即使在回转马达7、由液压泵A、B之一供给的铲斗油缸9中,也能够分别进行供给流量控制和排放流量控制。在该液压控制系统中,由于需要追加回转流量控制阀71,铲斗流量控制阀73和回转流量控制电磁比例阀,根据来自控制器10的控制信号先导操作这些流量控制阀的铲斗流量控制电磁比例阀,虽然成本很高,但是通过将上述阀添加到第一实施例的液压回路中的小修改,对于从液压泵A、B中的任一个供给的液压致动器,也可以分别进行供给流量和排放流量的控制,从而进一步提高可操作性和工作效率。
工业适用性
本发明可以用于配备有液压致动器的作业机械的液压控制系统,该液压致动器由第一和第二液压泵供给加压油。
Claims (5)
1.一种液压控制系统,其配备有第一、第二液压泵;第一液压致动器,其液压供给源为所述第一、第二液压泵;以及其他液压致动器,其液压供给源为所述第一、第二液压泵中的至少一个,所述液压控制系统还包括:
第一液压致动器换向阀,其具有进出所述第一液压致动器的供给阀通道和排放阀通道,并在供给方向和排出方向之间切换;
主侧供油通道、副侧供油通道,所述副侧供油通道将所述第一、第二液压泵分别连接到所述第一液压致动器换向阀的泵端口;
第一液压致动器流量控制阀,其设置在所述副侧供油通道,控制从所述第二液压泵向所述第一液压致动器换向阀的供给流量;和
控制装置,其用于电子控制所述第一液压致动器换向阀和所述第一液压致动器流量控制阀,
其中,所述第一液压致动器流量控制阀配置成,在所述第一液压致动器流量控制阀关闭所述副侧供油通道的状态下,仅来自所述第一液压泵经由所述主侧供油通道的供给流量被供给至所述第一液压致动器换向阀,并且在所述第一液压致动器流量控制阀打开所述副侧供油通道的状态下,来自由所述第一液压进行器流量控制阀控制流量的所述第二液压泵的控制流量和来自所述第一液压泵的供给流量被供给至所述第一液压进行器换向阀;另一方面,
其中,所述第一液压致动器换向阀是具有与第一液压致动器操作杆的操作量成比例地移动的阀芯的滑阀,并且被配置成在阀芯行程的前半部分的第一区域中,根据依阀芯行程量增加或减少的供给阀通道的开口面积进行供给流量控制,在阀芯行程后半部分的第二区域,由于供给阀通道的开口面积比进行供给流量控制时设置得更宽,将输入到泵端口的流量直接供给至所述第一液压致动器,而不进行供给流量控制;另一方面,根据依所述第一和第二区域的阀芯行程量而增加或减少的排放阀通道的开口面积来进行排放流量控制;并且,
其中,所述控制装置配置成,在仅来自所述第一液压泵的供给流量足以向所述第一液压致动器供给流量的情况下,通过所述第一液压致动器流量控制阀关闭所述副侧供油通道,并且使所述第一液压致动器换向阀的阀芯位于所述第一区域,根据所述第一液压致动器换向阀的供给阀通道的开口面积,进行从所述第一液压泵到所述第一液压致动器的供给流量控制;另一方面,在向所述第一液压致动器的供给流量需要来自第一和第二液压泵的流量的情况下,控制所述第一液压致动器流量控制阀,使得从所述第二液压泵向所述第一液压致动器换向阀的供给流量与所述第一液压致动器操作杆的操作量成比例地增加,并使所述第一液压致动器换向阀的滑阀位于所述第二区域,从而允许来自由所述第一液压致动器流量控制阀控制的所述第二液压泵的控制流量和来自所述第一液压泵的供给流量的总流量经由所述第一个液压进行器换向阀的供给阀通道供给至所述第一液压致动器。
2.根据权利要求1所述的液压控制系统,其中,设置有根据液压致动器操作杆的量来控制所述第一、第二液压泵的排放流量的泵控制装置,所述泵控制装置配置成,在仅操作所述第一液压致动器操作杆而不操作其他液压致动器操作杆的情况下,当所述第一液压致动器操作杆的操作量小于设定值时,与操作杆的操作量成比例地增加所述第一液压泵的排放流量;另一方面,当所述第二液压泵的排放流量保持在最小流量,并且所述第一液压致动器操作杆的操作量大于或等于设定值时,与操作杆的操作量成比例地进一步增加所述第一液压泵的排放流量;另一方面,与操作杆的操作量成比例地增加所述第二液压泵的排放流量。
3.根据权利要求1或2所述的液压控制系统,还包括分别从所述第一、第二液压泵延伸到油箱的排出管路,以及由所述控制装置电子控制的分别控制排出管路的流量的排出阀,其中,所述控制装置根据各液压致动器操作杆的操作量,进行与各液压致动器相对应的排出流量控制。
4.根据权利要求3所述的液压控制系统,其中,其他液压致动器包括液压供给源仅为所述第一液压泵的第二液压致动器,其中所述液压控制系统还包括:
第二液压致动器换向阀,其由所述控制装置进行电子控制,根据所述第二液压致动器操作杆的操作,对所述第二液压致动器进行供给流量控制,以及供油和排油方向的切换;
第二液压致动器供油通道,其与第一液压致动器主侧供油通道并联设置,将所述第一液压泵连接至所述第二液压致动器换向阀的泵端口;
旁通入油通道,其从所述第二液压致动器供油通道分支形成,并将所述第一液压泵连接到形成在所述第二液压致动器换向阀上的旁通入口;和
旁通出油通道,其从形成在所述第二液压致动器换向阀上的旁通出口延伸到所述第一液压致动器换向阀的泵端口;以及,
其中,所述第二液压致动器换向阀具有从所述旁通入口向所述旁通出口延伸的旁通阀通道,所述旁通阀通道的开口面积被设定为第二液压进行器操作杆未操作时达到最大值,随着操作杆操作量的增加而减小,当操作杆操作量最大时关闭阀通道;另一方面,在第一液压致动器主侧供油通道中设置有用于对从第一液压泵向第一液压致动器换向阀的供给流量进行节流的节流阀。
5.根据权利要求4所述的液压控制系统,其中所述液压控制系统是一种液压挖掘机的液压控制系统,其包括多个液压致动器,所述多个液压致动器包括斗杆油缸和回转马达,并且其中,所述第一液压致动器用作所述斗杆油缸,并且所述第二液压致动器用作回转马达。
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