CN114245838A - 工程机械的液压驱动装置 - Google Patents

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Abstract

控制器计算出多个第一致动器的推定要求动力之和与多个第二致动器的推定要求动力之和之比,并基于该比计算出用于调整第一泵的第一容许转矩与第二泵的第二容许转矩的分配的第一及第二指令值,第一及第二调节器基于第一及第二转矩控制阀的第一及第二输出压力,调整第一及第二容许转矩以使第一及第二容许转矩成为根据上述比分配了预定的容许转矩而得的值,并分别控制第一及第二泵的排出流量以使第一及第二泵各自的消耗转矩不超过第一及第二容许转矩。由此,本发明能够在第一和第二泵(多个液压泵)之间高效地进行转矩分配,能够无浪费地有效利用原动机所具有的转矩。

Description

工程机械的液压驱动装置
技术领域
本发明涉及具备可变容量型的多个液压泵的液压挖掘机等工程机械的液压驱动装置,尤其涉及以多个液压泵的消耗转矩(吸收转矩)的合计不超过原动机的输出转矩的方式控制多个液压泵的容量的、进行所谓的总马力控制的液压驱动装置。
背景技术
作为进行总马力控制的液压挖掘机等工程机械的液压驱动装置,有专利文献1所记载的装置。在专利文献1中,将第一液压泵和第二液压泵的排出压力反馈到另一个泵的调节器,基于该反馈的压力来调整第一液压泵和第二液压泵的容许转矩,控制第一液压泵和第二液压泵的容量以使第一液压泵和第二液压泵的消耗转矩(吸收转矩)的合计不超过原动机的输出转矩,进行总马力控制。由此,在利用从第一液压泵和第二液压泵排出的液压油驱动多个致动器的情况下,能够有效地利用分配给第一液压泵和第二液压泵的马力。
另外,在专利文献1中,在上述的液压挖掘机中设置有2个以上的液压泵的情况下,具备进行一般称为总马力控制的转矩控制的泵控制装置。该总马力控制中,例如向2个液压泵(以下,称为“第一液压泵”“第二液压泵”)各自的调节器导入第一液压泵和第二液压泵双方的排出压力,当第一液压泵的吸收转矩与第二液压泵的吸收转矩之和达到所设定的最大吸收转矩时,控制各调节器,以使相对于该最大吸收转矩以上的液压泵的排出压力的上升而使第一液压泵以及第二液压泵各自的排量减少。由此,在由从第一液压泵及第二液压泵排出的液压油驱动的多个致动器被单独驱动的情况下,能够有效利用分配给第一液压泵及第二液压泵的总马力,能够有效利用原动机输出。第一液压泵及第二液压泵在未检测到行驶操作时,对不包括左右的行驶电动机而包括第一致动器及第二致动器的多个致动器进行马力控制和负荷传感控制(load sensing control)。在检测到行驶操作时,第一液压泵和第二液压泵不进行负荷传感控制,将第一液压泵和第二液压泵的液压油供给到左右的行驶电动机。第三液压泵在未检测到行驶操作时,对不包括左右的行驶电动机而包括第三致动器的多个致动器进行马力控制和负荷传感控制。在检测到行驶操作时,第三液压泵对不包括左右的行驶电动机而包括第一致动器、第二致动器以及第三致动器的多个致动器进行马力控制和负荷传感控制。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2018-96504号公报
发明内容
发明所要解决的课题
在专利文献1中,由于对第一液压泵和第二液压泵进行总马力控制,因此在利用从第一液压泵和第二液压泵排出的液压油驱动多个致动器时,能够有效地利用分配给第一液压泵和第二液压泵的马力。
但是,液压泵的消耗马力是由液压泵的排出压力与液压泵的排出流量之积表示的值。因此,即使在液压泵的排出压力较高的情况下,在液压泵的排出流量较少的情况下,也存在液压泵的消耗马力(消耗转矩)有富余的情况,仅通过液压泵的排出压力无法准确地监视液压泵的消耗马力(消耗转矩)。
在专利文献1中,仅将第一油压泵及第二油压泵的吐出压力相互反馈到另一方的泵而进行总马力控制,因此,例如即使在任一方的泵的排出流量被抑制得较少,消耗转矩有富余的情况下,也存在通过总马力控制使另一方的泵的消耗转矩减少,不能无浪费地有效利用原动机所具有的转矩的问题。
本发明的目的在于提供一种工程机械的液压驱动装置,在进行总马力控制以使多个液压泵的消耗转矩的合计不超过预定的容许转矩的工程机械的液压驱动装置中,能够在多个液压泵之间高效地进行转矩分配,能够无浪费地有效利用原动机所具有的转矩。
用于解决课题的手段
本发明为了解决上述课题,所述工程机械的液压驱动装置具备:第一泵和第二泵,其由原动机驱动;多个第一致动器,其由从所述第一泵排出的液压油驱动;多个第二致动器,其由从所述第二泵排出的液压油驱动;多个第一流量控制阀,其控制向所述多个第一致动器供给的液压油;多个第二流量控制阀,其控制向所述多个第二致动器供给的液压油;多个操作杆装置,其操作所述多个第一流量控制阀和所述多个第二流量控制阀,驱动所述多个第一致动器和所述多个第二致动器;第一调节器,其调节所述第一泵的排出流量;以及第二调节器,其调节所述第二泵的排出流量;所述第一调节器控制所述第一泵的排出流量以使所述第一泵的消耗转矩不超过第一容许转矩,并且控制所述第一泵的排出流量以使所述第一泵和所述第二泵的消耗转矩的合计不超过预定的容许转矩,所述第二调节器控制所述第二泵的排出流量以使所述第二泵的消耗转矩不超过第二容许转矩,并且控制所述第二泵的排出流量以使所述第一泵和所述第二泵的消耗转矩的合计不超过所述预定的容许转矩,其中,所述液压驱动装置还具备:多个操作量传感器,其检测出所述多个操作杆装置的操作量;第一压力传感器,其检测出所述第一泵的排出压力;第二压力传感器,其检测出所述第二泵的排出压力;控制器,其基于所述多个操作量传感器的检测值和所述第一压力传感器以及所述第二压力传感器的检测值,计算出所述多个第一致动器的推定要求动力之和与所述多个第二致动器的推定要求动力之和的比,并基于所述比输出用于调整所述第一泵的所述第一容许转矩和所述第二泵的所述第二容许转矩的分配的第一指令值以及第二指令值;以及第一转矩控制阀以及第二转矩控制阀,其基于所输出的所述第一指令值以及所述第二指令值生成第一输出压力以及第二输出压力,所述第一调节器和所述第二调节器基于所述第一输出压力和所述第二输出压力,调整所述第一容许转矩和所述第二容许转矩以便成为根据所述比分配所述预定的容许转矩而得的值。
这样,控制器基于多个第一致动器的推定要求动力之和与多个第二致动器的推定要求动力之和之比,输出第一指令值以及第二指令值,调整第一容许转矩以及第二容许转矩以便成为根据上述比分配预定的容许转矩而得到的值,由此能够将任意一方的泵的排出流量抑制得较少,在消耗转矩有富余的情况下,与此相应地调整第一容许转矩以及第二容许转矩,能够增加另一方的泵的消耗转矩。由此,能够在多个液压泵之间高效地进行转矩分配,能够无浪费地有效利用原动机所具有的转矩。
发明效果
根据本发明,在任意一方的泵的排出流量被抑制得较少,消耗转矩有富余的情况下,与此相应地调整第一容许转矩以及第二容许转矩,能够增加另一方的泵的消耗转矩,由此,能够在多个液压泵间高效地进行转矩分配,能够无浪费地有效利用原动机所具有的转矩。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施方式的工程机械的液压驱动装置的图。
图2是表示本发明的第一实施方式中的控制器的处理内容的功能框图。
图3是表示用于根据操作压力信息计算出致动器的推定要求流量的推定要求流量表的特性的图。
图4是表示用于根据操作压力信息计算出致动器的推定要求流量的推定要求流量表的特性的图。
图5是表示用于根据操作压力信息计算出致动器的推定要求流量的推定要求流量表的特性的图。
图6是表示用于根据操作压力信息计算出致动器的推定要求流量的推定要求流量表的特性的图。
图7是表示用于根据第一推定要求动力比计算出第一指令值的指令值表的特性的图。
图8是表示用于根据第二推定要求动力比计算出第二指令值的指令值表的特性的图。
图9是表示第一转矩控制阀的输出特性的图。
图10是表示第二转矩控制阀的输出特性的图。
图11是表示第一转矩控制阀的输出压力、通过导入第一转矩控制阀的输出压力的第一调节器的增转矩控制活塞及第二调节器的减转矩控制活塞控制的第一主泵的第一容许转矩及第二主泵的第二容许转矩的关系的图。
图12是表示第二转矩控制阀的输出压力、通过导入第二转矩控制阀的输出压力的第二调节器的增转矩控制活塞及第一调节器的减转矩控制活塞控制的第一主泵的第一容许转矩及第二主泵的第二容许转矩的关系的图。
图13是表示搭载有本实施方式的液压驱动装置的工程机械即液压挖掘机的外观的图。
图14是表示本发明的第二实施方式的工程机械的液压驱动装置的图。
图15是表示本发明的第二实施方式中的控制器的处理内容的功能框图。
图16是表示在第三主泵的推定消耗转矩表中使用的、用于根据转矩推定器的输出压力计算出第三主泵的推定消耗转矩的表特性的图。
图17是表示本发明的第三实施方式的工程机械的液压驱动装置的图。
图18是表示本发明的第三实施方式中的控制器的处理内容的功能框图。
图19是表示用于根据多个第一致动器的推定要求流量之和计算出第一指令值的指令值表的特性的图。
图20是表示用于根据多个第二致动器的推定要求流量之和计算出第二指令值的指令值表的特性的图。
图21是表示第一流量控制阀的输出特性的图。
图22是表示第二流量控制阀的输出特性的图。
图23是表示第一流量控制阀的输出压力与通过导入第一流量控制阀的输出压力的流量控制活塞控制的第一主泵的排出流量的关系的图。
图24是表示第二流量控制阀的输出压力与通过导入第二流量控制阀的输出压力的流量控制活塞控制的第二主泵的排出流量的关系的图。
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>
~结构~
图1是表示本发明的第一实施方式的工程机械的液压驱动装置的图。
在本实施方式中,工程机械的液压驱动装置具备:原动机1(柴油发动机);由原动机1驱动的可变容量型的第一主泵100和第二主泵200;由原动机1驱动的固定容量型的先导泵400;用于控制第一主泵100的排出流量的第一调节器120;用于控制第二主泵200的排出流量的第二调节器220;由从第一主泵100排出的液压油驱动的多个第一致动器119a、119b、…;由从第二主泵200排出的液压油驱动的多个第二致动器219c、219d、…;用于将从第一主泵100排出的液压油向多个第一致动器119a、119b、…供给的第一液压油供给路径105;用于将从第二主泵200排出的液压油向所述多个第二致动器219c、219d、…供给的第二液压油供给路径205;与第一液压油供给路径105的下游连接,用于将从第一主泵100排出的液压油向多个第一致动器119a、119b、…分配的第一控制阀块110;设置在第二液压油供给路径205的下游,将从第二主泵200排出的液压油向多个第二致动器219c、219d分配的第二控制阀块210。
第一控制阀块110具备:油路105a,其与第一液压油供给路径105连接;中位封闭型(closed center type)的多个第一流量控制阀118a、118b,其从油路105a分支,配置于将从第一主泵100供给的液压油向多个第一致动器119a、119b、…导入的多个油路106a、106b、…,控制向多个第一致动器119a、119b、…供给的液压油的流动(流量和方向);多个压力补偿阀116a、116b,其配置于多个油路106a、106b、…,控制多个第一流量控制阀118a、118b、…的前后差压;多个第一止回阀(check valve)117a、117b、…,其配置于多个油路106a、106b、…,防止液压油的逆流;主溢流阀(main relief valve)112,其与从油路105a分支的油路107a连接,控制第一液压油供给路径105的压力P1不成为设定压力以上;卸荷阀(unload valve)113,其与油路107a连接,在第一液压油供给路径105的压力P1比多个第一致动器119a、119b、…的最高负荷压力Plmax1高预定压力以上时,成为打开状态,使第一液压油供给路径105的液压油返回到油箱;多个梭阀(shuttle vavle)115a、115b、…,其与多个第一流量控制阀118a、118b、…的负荷压力检测端口连接,检测出多个第一致动器119a、119b、…的最高负荷压力Plmax1;以及差压减压阀114,其与导入由先导溢流阀420(后述)生成的先导一次压力Pi0的油路108a连接,将第一液压油供给路径105的压力P1和最高负荷压力Plmax1作为信号压力而导入,将第一液压油供给路径105的压力P1与最高负荷压力Plmax1的差压的绝对压力作为LS差压Pls1而输出。
第二控制阀块210具备:油路205a,其与第二液压油供给路径205连接;中位封闭型的多个第二流量控制阀218c、218d、…,其从油路205a分支,配置于将从第二主泵200供给的液压油向多个第二致动器219c、219d、…导入的多个油路206c、206d、…,对向多个第二致动器219c、219d、…供给的液压油的流动(流量和方向)进行控制;多个压力补偿阀216c、216d、…,其配置于多个油路206c、206d、…,对多个第二流量控制阀218c、218d、…的前后差压进行控制;第二止回阀217c、217d、…,其配置于多个油路206c、206d、…,防止液压油的逆流;主溢流阀212,其与从油路205a分支的油路207a连接,控制使第二液压油供给路径205的压力P2不成为设定压力以上;卸荷阀213,其与油路207a连接,在第二液压油供给路径205的压力P2比多个第二致动器219c、219d、…的最高负荷压力Plmax2高预定压力以上时,成为打开状态,使第二液压油供给路径205的液压油返回到油箱(tank);多个梭阀215c、215d、…,其与多个第二流量控制阀218c、218d、…的负荷压力检测端口连接,检测出多个第二致动器219c、219d、…的最高负荷压力Plmax2;以及差压减压阀214,其与导入由先导溢流阀420生成的先导一次压力Pi0(后述)的油路208a连接,将第二液压油供给路径205的压力P2和最高负荷压力Plmax2作为信号压力导入,将第二液压油供给路径205的压力P2与最高负荷压力Plmax2的差压的绝对压力作为LS差压Pls2而输出。
在固定排出流量型的先导泵400的液压油供给路径连接有原动机转速检测阀410,从先导泵400排出的液压油通过原动机转速检测阀410而流动。原动机转速检测阀410具备:根据来自先导泵400的液压油的通过流量而使开口面积变化的可变节流阀410a;以及将可变节流阀410a的前后差压作为目标LS差压Pgr而输出的差压减压阀410b。
在原动机转速检测阀410的下游形成有通过先导溢流阀420生成固定的先导压力Pi0的先导液压源421。
在先导液压源421的下游配置有:分别具备生成用于控制多个第一及第二流量控制阀118a、118b、218c、218d、…的操作压力a1、a2、b1、b2、c1、c2、d1、d2、…的1对先导阀(减压阀)的多个遥控阀50a、50b、50c、50d、…;以及切换向多个遥控阀50a、50b、50c、50d、…导入由先导溢流阀420生成的先导一次压力Pi0还是导入油箱压力的切换阀430。
如后所述,在液压挖掘机的驾驶室设置有多个操作杆装置,设置于驾驶席的左右的操作杆装置522、523(参照图13)具备遥控阀50a、50b及50c、50d。切换阀430通过门锁杆440进行上述多个压力的切换动作,门锁杆440配置在液压挖掘机的驾驶席的入口侧(参照图13)。
第一主泵100的第一调节器120具备:转矩控制活塞120a,其被导入第一主泵100的第一液压油供给路径105的压力P1,当压力P1变大时,使第一主泵100的排量(例如斜板的倾转)变小,控制第一主泵100的消耗转矩不超过第一容许转矩AT1(后述);流量控制活塞120e,其根据多个第一流量控制阀118a、118b、…的要求流量来控制第一主泵100的排出流量;LS阀120g,其在LS差压Pls1大于目标LS差压Pgr的情况下,将固定的先导压力Pi0导入至流量控制活塞120e而使第一主泵100的排出流量减少,在LS差压Pls1小于目标LS差压Pgr的情况下,将流量控制活塞120e的液压油向油箱释放而使第一主泵100的流量增加,由此控制第一主泵100的倾转使LS差压Pls1与目标LS差压Pgr相等;增转矩控制活塞120c,其导入第一转矩控制阀35a(后述)的输出压力,使第一容许转矩AT1增加;减转矩控制活塞120d,其导入第二转矩控制阀35b(后述)的输出压力,使第一容许转矩AT1减少;以及弹簧120f,其设定第一主泵100的第一容许转矩AT1的基准值即第一初始容许转矩T1i。
第二主泵200的第二调节器220具备:转矩控制活塞220a,其导入第二主泵200的第二液压油供给路径205的压力P2,当压力P2变大时,使第二主泵200的排量(例如斜板的倾转)变小,控制第二主泵200的消耗转矩不超过第二容许转矩AT2(后述);流量控制活塞220e,其根据多个第二流量控制阀218c、218d、…的要求流量来控制第二主泵200的排出流量;LS阀220g,其在LS差压Pls2大于目标LS差压Pgr的情况下,将固定的先导压力Pi0导入至流量控制活塞220e而使第二主泵200的排出流量减少,在LS差压Pls2小于目标LS差压Pgr的情况下,将流量控制活塞220e的液压油向油箱释放而使第二主泵200的流量增加,由此控制第二主泵200的倾转使LS差压Pls2与目标LS差压Pgr相等;增转矩控制活塞220c,其导入第二转矩控制阀35b的输出压力,使第二容许转矩AT2增加;减转矩控制活塞220d,其导入第一转矩控制阀35a的输出压力,使第二容许转矩AT2减少;以及弹簧220f,其设定第二主泵200的第二容许转矩AT2的基准值即第二初始容许转矩T2i。
第一容许转矩AT1由增转矩控制活塞120c、减转矩控制活塞120d和弹簧120f设定,第二容许转矩AT2由增转矩控制活塞220c、减转矩控制活塞220d和弹簧220f设定。
在导入至增转矩控制活塞120c和减转矩控制活塞120d的第一转矩控制阀35a和第二转矩控制阀35b的输出压力为0时,将第一容许转矩AT1设定为第一初始容许转矩T1i。在导入至增转矩控制活塞220c和减转矩控制活塞220d的第一转矩控制阀35a和第二转矩控制阀35a35b的输出压力为0时,将第二容许转矩AT2设定为第二初始容许转矩T2i。
第一及第二初始容许转矩的合计T1i+T2i是原动机1的总输出转矩中的分配给第一主泵100及第二主泵200的预定的容许转矩,第一主泵100及第二主泵200的合计容许转矩AT1+AT2由第一调节器120的增转矩控制活塞120c及减转矩控制活塞120d、第二调节器220的增转矩控制活塞220c及减转矩控制活塞220d控制,以使其与作为该预定的容许转矩的第一及第二初始容许转矩的合计T1i+T2i相等。
而且,第一调节器120及第二调节器220分别控制第一主泵100及第二主泵200的排出流量,以使第一主泵100及第二主泵200的消耗转矩的合计不超过分配给第一主泵100及第二主泵200的预定的容许转矩即第一及第二初始容许转矩的合计T1i+T2i。
在此,通过弹簧120f设定第一主泵100的第一初始容许转矩T1i的大小:
T1i=(原动机1的总输出转矩TEng﹣先导泵400的消耗转矩T4)/2
同样,通过弹簧220f设定第二主泵200的第二初始容许转矩T2i的大小:
T1i=(原动机1的总输出转矩TEng﹣先导泵400的消耗转矩T4)/2
其结果是,将原动机1的总输出转矩中的分配给第一主泵100及第二主泵200的预定的容许转矩即第一初始容许转矩及第二初始容许转矩的合计T1i+T2i的大小设定为:
T1i+T2i=原动机1的总输出转矩TEng﹣先导泵400的消耗转矩T4
换言之,第一主泵100及第二主泵200的第一初始容许转矩T1i及第二初始容许转矩T1i、T2i分别由弹簧120f、220f设定为分配给第一主泵100及第二主泵200的预定的容许转矩的一半。
另外,工程机械的液压驱动装置具备:用于检测第一液压油供给路径105的压力P1的第一压力传感器61;用于检测第二液压油供给路径205的压力P2的第二压力传感器62;设置于遥控阀50a、50b、50c、50d、…,检测根据操作杆装置522、523的操作量(操作杆的操作量)生成的操作压力a1、a2、b1、b2、c1、c2、d1、d2、…的压力传感器(操作量传感器)6a1、6a2、6b1、6b2、6c1、6c2、6d1、6d2、…;具有第一转矩控制阀35a及第二转矩控制阀35b的转矩控制阀块35;以及控制器70。
另外,代替压力传感器6a1、6a2、6b1、6b2、6c1、6c2、6d1、6d2、…,只要是检测操作杆的倾转角的角度传感器等能够检测与操作量相关的参数的传感器,也可以使用其他的操作量传感器。
对控制器70的处理内容进行详细说明。在以下的说明中,为了简化说明,省略多个第一致动器119a、119b、…、多个第二致动器219c、219d、…、遥控阀50a、50b、50c、50d、…、操作压力a1、a2、b1、b2、c1、c2、d1、d2、…、压力传感器6a1、6a2、6b1、6b2、6c1、6c2、6d1、6d2、…等中的“…”。
图2是表示控制器70的处理内容的功能框图。
控制器70在减法部70a1中,将由压力传感器6a1检测出的操作压力a1作为正(+)的值输入,将由压力传感器6a2检测出的操作压力a2作为负(-)的值输入,生成操作压力信息a1-a2。同样地,控制器70在减法部70a2中输入由压力传感器6b1、6b2检测出的操作压力b1、b2而生成操作压力信息b1-b2,在减法部70a3中输入由压力传感器6c1、6c2检测出的操作压力c1、c2而生成操作压力信息c1-c2,在减法部70a4中输入由压力传感器6d1、6d2检测出的操作压力d1、d2而生成操作压力信息d1-d2。
接着,控制器70在推定要求流量运算部70b1、70b2、70b3、70b4中,使用预先设定的致动器119a、119b、219c、219d的推定要求流量表79a、79b、79c、79d,计算出与操作压力信息a1-a2、b1-b2、c1-c2、d1-d2对应的致动器119a、119b、219c、219d的推定要求流量。
图3是表示用于根据操作压力信息a1-a2计算出致动器119a的推定要求流量的推定要求流量表79a的特性的图。图4是表示用于根据操作压力信息b1-b2计算出致动器119b的推定要求流量的推定要求流量表79b的特性的图。图5是表示用于根据操作压力信息c1-c2计算出致动器219c的推定要求流量的推定要求流量表79c的特性的图。图6是表示用于根据操作压力信息d1-d2计算出致动器219d的推定要求流量的推定要求流量表79d的特性的图。
在此,在推定要求流量表79a中,将针对操作压力a1的推定要求流量的特性设定为正侧,将操作压力a2的推定要求流量的特性设定为负侧。推定要求流量表79a的针对操作压力a1的推定要求流量的特性被设定为随着操作压力a1增加而推定要求流量增加,针对操作压力a2的推定要求流量的特性被设定为随着操作压力a2减少(操作压力a2的绝对值增加)而推定要求流量增加。
同样地,在推定要求流量表79b、79c、79d中也设定有针对操作压力b1、b2、操作压力c1、c2、操作压力d1、d2的推定要求流量的特性。
操作压力a1、a2及操作压力b1、b2分别是操作操作杆装置522的操作杆时选择性地生成的操作压力,操作压力c1、c2及操作压力d1、2分别是操作操作杆装置523的操作杆时选择性地生成的操作压力。因此,通过将操作压力信息a1-a2、b1-b2、c1-c2、d1-d2分别参照推定要求流量表79a、79b、79c、79d,能够计算出与操作压力a1、a2、操作压力b1、b2、操作压力c1、c2、操作压力d1、d2对应的推定要求流量。
接着,控制器70在加法部70c1中,将由运算部70b1计算出的致动器119a的推定要求流量与由运算部70b2计算出的致动器119b的推定要求流量相加来计算出多个第一致动器119a、119b的推定要求流量之和,在加法部70c2中将由运算部70b3计算出的致动器219c的推定要求流量与由运算部70b4计算出的致动器219d的推定要求流量相加来计算出多个第二致动器219c、219d的推定要求流量之和。
接着,控制器70在乘法部70d1中,对由加法部70c1计算出的多个第一致动器119a、119b的推定要求流量之和乘以由第一压力传感器61检测出的第一液压油供给路径105的压力P1来计算出多个第一致动器119a、119b的推定要求动力之和,在乘法部70d2中,对由加法部70c2计算出的多个第二致动器219c、219d的推定要求流量之和乘以由第二压力传感器62检测出的第二液压油供给路径205的压力P2来计算出多个第二致动器219c、219d的推定要求动力之和。
接着,控制器70计算出多个第一致动器119a、119b的推定要求动力之和与多个第二致动器219c、219d的推定要求动力之和之比,计算出用于调整第一主泵100的第一容许转矩AT1与第二主泵200的第二容许转矩AT2的分配的第一指令值及第二指令值,以使设定于第一调节器120及第二调节器220的第一容许转矩AT1及第二容许转矩AT2成为根据上述比分配上述的第一初始容许转矩T1i与第二初始容许转矩T2i的合计T1i+T2i的值。
其具体的处理如以下所示。
首先,控制器70在加法部70e中将由乘法部70d1计算出的多个第一致动器119a、119b的推定要求动力之和与由乘法部70d2计算出的多个第二致动器219c、219d的推定要求动力之和相加,计算出多个第一致动器119a、119b以及多个第二致动器219c、219d的推定要求动力的总和。
接着,控制器70在除法部70f1中,将由乘法部70d1计算出的多个第一致动器119a、119b的推定要求动力之和除以由加法部70e计算出的推定要求动力的总和,计算出多个第一致动器119a、119b的推定要求动力之和在推定要求动力的总和中所占的比例作为第一推定要求动力比。另外,控制器70在除法部70f2中,将由乘法部70d2计算出的多个第二致动器219c、219d的推定要求动力之和除以由加法部70e计算出的推定要求动力的总和,计算出多个第二致动器219c、219d的推定要求动力之和在推定要求动力的总和中所占的比例作为第二推定要求动力比。
这样,控制器70在加法部70e和除法部70f1、70f2中计算出多个第一致动器119a、119b的推定要求动力之和在推定要求动力的总和中所占的比(第一推定要求动力比)和多个第二致动器219c、219d的推定要求动力之和在推定要求动力的总和中所占的比(第二推定要求动力比),由此计算出多个第一致动器119a、119b的推定要求动力之和与多个第二致动器219c、219d的推定要求动力之和的比。
接着,控制器70在指令值运算部70g1、70g2中,使用预先设定的第一转矩控制阀35a和第二转矩控制阀35b的指令值表79e、79f,计算出与由除法部70f1、70f2计算出的第一推定要求动力比和第二推定要求动力比对应的第一转矩控制阀35a和第二转矩控制阀35b的第一指令值和第二指令值。
图7是表示用于根据第一推定要求动力比计算出第一指令值的指令值表79e的特性的图。图8是表示用于根据第二推定要求动力比计算出第二指令值的指令值表79f的特性的图。
在图7中,在指令值表79e中,将第一指令值相对于第一推定要求动力比的特性设定为:在第一推定要求动力比成为50%之前,第一指令值为0,当第一推定要求动力比成为50%以上时,随着第一推定要求动力比增加,第一指令值增加至最大Sigal。在图8中,在指令值表79f中也同样地,将第二指令值相对于第二推定要求动力比的特性设定为:在第二推定要求动力比成为50%之前,第二指令值为0,当第二推定要求动力比成为50%以上时,随着第二推定要求动力比增加,第二指令值增加至最大Sigbl。
接着,控制器70将由指令值运算部70g1、70g2计算出的第一指令值和第二指令值作为电信号而输出至第一转矩控制阀35a和第二转矩控制阀35b。
图9和图10是表示第一转矩控制阀35a和第二转矩控制阀35b的输出特性的图。
第一转矩控制阀35a和第二转矩控制阀35b均具有随着第一指令值和第二指令值增加而输出压力也变大的输出特性。
第一转矩控制阀35a的输出压力被导入至第一调节器120的增转矩控制活塞120c和第二调节器220的减转矩控制活塞220d,第二转矩控制阀35b的输出压力被导入至第二调节器220的增转矩控制活塞220c和第一调节器120的减转矩控制活塞120d。
图11是表示第一转矩控制阀35a的输出压力与通过被导入第一转矩控制阀35a的输出压力的第一调节器120的增转矩控制活塞120c和第二调节器220的减转矩控制活塞220d控制的第一主泵100的第一容许转矩AT1及第二主泵200的第二容许转矩AT2的关系的图。
图12是表示第二转矩控制阀35b的输出压力与通过被导入第二转矩控制阀35b的输出压力的第二调节器220的增转矩控制活塞220c和第一调节器120的减转矩控制活塞120d控制的第一主泵100的第一容许转矩AT1及第二主泵200的第二容许转矩AT2的关系的图。
如上所述,第一主泵100和第二主泵200的第一初始容许转矩T1i和第二初始容许转矩T2i分别被设定为分配给第一主泵100和第二主泵200的容许转矩的一半。第一主泵100的第一转矩控制阀35a的输出压力被导入至第一调节器120的增转矩控制活塞120c和第二调节器220的减转矩控制活塞220d。如图11所示,第一主泵100的第一转矩控制阀35a以第一初始容许转矩T1i为基准,随着第一转矩控制阀35a的输出压力增加而使分配给第一主泵100的第一容许转矩AT1增加,同时,以第二初始容许转矩T2i为基准而使分配给第二主泵200的第二容许转矩AT2减少,以使第一容许转矩AT1与第二容许转矩AT2之和保持固定(AT1+AT2=const.)。在图11中,AT11是第一最大容许转矩,AT20是第二最小容许转矩。
同样地,第二主泵200的第二转矩控制阀35b的输出压力被导入至第二调节器220的增转矩控制活塞220c和第一调节器120的减转矩控制活塞120d。如图12所示,第二主泵200的第二转矩控制阀35b以第二初始容许转矩T12为基准,根据第二转矩控制阀35b的输出压力使分配给第二主泵200的第二容许转矩AT2增加,同时,以第一初始容许转矩T1i为基准使分配给第一主泵100的第一容许转矩AT1减少,以使第一容许转矩AT1与第二容许转矩AT2之和保持固定(AT1+AT2=const.)。在图12中,AT21是第二最大容许转矩,AT10是第一最小容许转矩。
这样,根据在控制器70的指令值运算部70g1、70g2中计算出的第一指令值和第二指令值,调整对第一调节器120和第二调节器220设定的第一容许转矩AT1和第二容许转矩AT2以使成为根据多个第一致动器119a、119b的推定要求动力之和与多个第二致动器219c、219d的推定要求动力之和之比对分配给第一主泵100和第二主泵200的预定的容许转矩(T1i+T2i)进行分配而得到的值。
即,第一调节器120及第二调节器220基于第一转矩控制阀35a及第二转矩控制阀35b的输出压力,对第一容许转矩AT1及第二容许转矩AT2进行调整以便成为根据多个第一致动器119a、119b的推定要求动力之和与多个第二致动器219c、219d的推定要求动力之和之比分配了预定的容许转矩(T1i+T2i)的值。
~液压挖掘机(工程机械)~
在本实施方式中,搭载有上述液压驱动装置的工程机械是液压挖掘机。
图13是表示液压挖掘机的外观的图。
在图13中,液压挖掘机具备下部行驶体501、上部旋转体502、摆动式的前部装置504,前部装置504由动臂511、斗杆512、铲斗513构成。上部旋转体502能够通过图1所示的第二致动器219c即旋转电动机SM相对于下部行驶体501旋转。在上部旋转体502的前部安装有摇柱(swing post)503,前部装置504以能够上下移动的方式安装于该摇柱503。摇柱503能够通过摆动缸SS的伸缩而相对于上部旋转体502在水平方向上转动,前部装置504的动臂511、斗杆512、铲斗513能够通过图1所示的作为第一致动器119a的动臂缸BOS、作为第二致动器219d的斗杆缸ARS、作为第一致动器119b的铲斗缸BKS的伸缩而在上下方向上转动。在下部行驶体501的中央框架上安装有通过叶片缸BLS的伸缩而进行上下动作的叶片506。下部行驶体501通过行驶电动机LTM、RTM(在图13中仅图示了左侧)的旋转来驱动左右的履带501a、501b(在图13中仅图示了左侧),由此进行行驶。
在上部旋转体502形成有顶盖型的驾驶室508,在驾驶室508内设置有驾驶席521、操作杆装置522、523(在图13中仅图示了左侧)以及操作杆装置524a、524b(在图13中仅图示了左侧)。操作杆装置522、523用于前/旋转,设置在驾驶席521的前部左右,操作杆装置524a、524b用于行驶,设置在驾驶席521的前侧左右。在驾驶室508内还设置有上述的图1所示的门锁杆440、摆动用的操作杆装置532、叶片用的操作杆装置522。
此外,虽然在图1中未图示,但在第一控制阀块110内具备对从第一主泵100向行驶电动机LTM、RTM的一方供给的液压油的流动进行控制的流量控制阀和压力补偿阀,在第二控制阀块210内具备对从第二主泵200向行驶电动机LTM、RTM的另一方供给的液压油的流动进行控制的流量控制阀和压力补偿阀,行驶电动机LTM、RTM由来自第一主泵100及第二主泵200的排出油驱动。同样地,虽然在图1中未图示,但对于摆动缸SS及叶片缸BLS,也在第一控制阀块110及第二控制阀块210内具备流量控制阀及压力补偿阀,摆动缸SS及叶片缸BLS由来自第一主泵100及第二主泵200的排出油驱动。
~动作~
(a)在所有的操作杆中立的情况下
由于操作杆装置522、523的所有操作杆为中立,因此所有流量控制阀118a、118b、218c、218d分别通过设置于两端的弹簧保持在中立位置。
从第一主泵100排出的液压油经由第一液压油供给路径105向第一控制阀块110输送,但全部的第一流量控制阀118a、118b保持在中立位置,油路106a、106b被切断,因此液压油全部经由卸荷阀113返回到油箱。
此时,第一流量控制阀118a、118b的负荷压力检测端口与油箱连通,因此最高负荷压力Plmax1成为油箱压力。
卸荷阀113控制第一液压油供给路径105的压力P1不超过Plmax1+Pgr+弹簧力。如上所述,由于最高负荷压力Plmax1为油箱压力,因此如果假定油箱压力=0,则卸荷阀113将第一液压油供给路径105的压力P1保持为比目标LS差压Pgr稍高的压力。
差压减压阀114将第一液压油供给路径105的压力P1与最高负荷压力Plmax1的差压的绝对压力作为LS差压Pls1而输出。如上所述,由于最高负荷压力Plmax1为油箱压力,假设油箱压力=0时,成为:
Pls1=P1-Plmax1=P1>Pgr
LS差压Pls1被导入至位于第一调节器120内的LS阀120g。由于Pls1>Pgr,因此如上所述向流量控制活塞120e导入固定的先导压力Pi0,使第一主泵100的倾转减少而使排出流量减少。
将从第二主泵200排出的液压油经由第二液压油供给路径205向第二控制阀块210输送,但由于第二流量控制阀218c、218d保持在中立位置,油路206c、206d被切断,因此液压油全部经由卸荷阀213返回到油箱。
此时,第二流量控制阀218c、218d的负荷压力检测端口与油箱连通,因此最高负荷压力Plmax2成为油箱压力。
卸荷阀213控制第二液压油供给路径205的压力P2不超过Plmax2+Pgr+弹簧力,但如上所述最高负荷压力Plmax2为油箱压力,因此若假定油箱压力=0,则将第二液压油供给路径205的压力P2保持为比目标LS差压Pgr稍高的压力。
差压减压阀214将第二液压油供给路径205的压力P2与最高负荷压力Plmax2的差压的绝对压力作为LS差压Pls2而输出。如上所述,由于最高负荷压力Plmax2为油箱压力,假设油箱压力=0时,成为:
PIs2=P2-PImax2=P2>Pgr
LS差压Pls2被导入至位于第二调节器220内的LS阀220g。由于Pls2>Pgr,因此如上所述向流量控制活塞220e导入固定的先导压力Pi0,使第二主泵200的倾转减少而使排出流量减少。
即,在所有的操作杆中立的情况下,第一主泵100和第二主泵200的排出流量保持最小。
(b)仅操作第一致动器的操作杆的情况
由于第二致动器219c、219d的操作杆装置523的操作杆中立,因此如上所述第二主泵200的排出流量保持最小。
当操作第一致动器119a、119b的操作杆装置522的操作杆,例如生成了操作压力a1和操作压力b1时,流量控制阀118a、118b切换到图1的右侧。
经由第一液压油供给路径105、压力补偿阀116a、116b、止回阀117a、117b以及流量控制阀118a、118b,向第一致动器119a、119b供给从第一主泵100排出的液压油。
此时,第一致动器119a、119b的负荷压力经由流量控制阀118a、118b的负荷压力检测端口被导入至梭阀115a、115b,通过梭阀115a、115b检测出最高负荷压力Plmax1,最高负荷压力Plmax1被导入至卸荷阀113和差压减压阀114。
如上所述,卸荷阀113控制第一液压油供给路径105的压力P1不超过Plmax1+Pgr+弹簧力。
差压减压阀114将第一液压油供给路径105的压力P1与最高负荷压力Plmax1的差压的绝对压力作为LS差压Pls1而输出,LS差压Pls1被导入至压力补偿阀116a、116b和第一调节器120的LS阀120g。
压力补偿阀116a将压力补偿阀116a的下游的压力控制为流量控制阀118a的下游的压力+LS差压Pls1,压力补偿阀116b将压力补偿阀116b的下游的压力控制为流量控制阀118b的下游的压力+LS差压Pls1。
即,压力补偿阀116a、116b控制流量控制阀118a、118b的前后差压ΔP保持固定,因此通过流量控制阀118a、118b的流量被控制成与由操作杆装置522的操作杆的操作量(操作压力a1、b1)决定的开口面积成比例。
如上所述,LS阀120g进行如下的控制第一主泵100的倾转的负荷传感控制:在第一主泵100的排出流量不足且Pls1<Pgr的情况下,使第一主泵100的排出流量增加而使LS差压Pls1变大,在第一主泵100的排出流量过剩而Pls1>Pgr的情况下,使第一主泵100的排出流量减少而使LS差压Pls1变小,使LS差压Pls1与目标LS差压Pgr相等。
在此,如上所述,控制器70根据来自压力传感器6a1、6a2、6b1、6b2、6c1、6c2、6d1、6d2、61、62的输入,计算出第一致动器119a、119b的推定要求动力之和与第二致动器219c、219d的推定要求动力之和,计算出多个第一致动器119a、119b的推定要求动力之和在推定要求动力的总和中所占的比(第一推定要求动力比)与多个第二致动器219c、219d的推定要求动力之和在推定要求动力的总和中所占的比(第二推定要求动力比),基于这些比计算出用于调整第一主泵100的第一容许转矩AT1与第二主泵200的第二容许转矩AT2的分配的第一指令值和第二指令值。此时,仅操作第一致动器119a、119b,第二致动器219c、219d的推定要求动力之和为0,因此第一推定要求动力比为1.0(100%),第二推定要求动力比为0(0%),向第一转矩控制阀35a输出最大的第一指令值作为电信号。
将最大的第一指令值作为电信号输入的第一转矩控制阀35a输出与该第一指令值对应的最大的压力,该输出压力被导入至第一调节器120的增转矩控制活塞120c,第一主泵100的容许转矩AT1被设定为第一最大容许转矩AT11(参照图11),且第一转矩控制阀35a的输出压力被导入至第二调节器220的减转矩控制活塞220d,第二主泵200的容许转矩AT2被设定为第二最小容许转矩AT20(参照图11)。
此时,第一主泵100的消耗转矩T1是由排除压力P1×排出流量Q1表示的第一主泵100的消耗动力除以第一主泵100的转速而得到的值,在该消耗转矩T1不满足所设定的第一容许转矩AT1=AT11的情况下,第一主泵100通过负荷传感控制进行动作,在消耗转矩T1要超过所设定的第一容许转矩AT1=AT11的情况下,通过转矩控制活塞120a强制地降低第一主泵100的排出流量,第一主泵100通过马力控制进行动作。
即,在仅操作第一致动器119a、119b的情况下,第二主泵200的排出流量保持最小。第一主泵100的容许转矩AT1被设定为第一最大容许转矩AT11,第一主泵100的消耗转矩T1在该容许转矩AT1的范围内被负荷传感控制,在消耗转矩T1要超过容许转矩AT1的情况下被强制地进行马力控制以降低第一主泵100的排出流量。
(c)仅操作第二致动器的操作杆的情况
由于第一致动器119a、119b的操作杆装置522的操作杆中立,因此如上所述,第一主泵100的排出流量保持最小。
当操作第二致动器219c、219d的操作杆装置523的操作杆,例如生成了操作压力c1和操作压力d1时,流量控制阀218c、218d切换到图1的左侧。
经由第二液压油供给路径205、压力补偿阀216c、216d、止回阀217c、217d以及流量控制阀218c、218d向第二致动器219c、219d供给从第二主泵200排出的液压油。
此时,第二致动器219c、219d的负荷压力经由流量控制阀218c、218d的负荷压力检测端口被导入至梭阀215c、215d,通过梭阀215c、215d检测出最高负荷压力Plmax2,最高负荷压力Plmax2被导入至卸荷阀213和差压减压阀214。
如上所述,卸荷阀213控制第二液压油供给路径205的压力P2不超过Plmax2+Pgr+弹簧力。
差压减压阀214将第二液压油供给路径205的压力P2与最高负荷压力Plmax2的差压的绝对压力作为LS差压Pls2而输出,LS差压Pls2被导入至压力补偿阀216c、216d和第二调节器220的LS阀220g。
压力补偿阀216c将压力补偿阀216c的下游的压力控制为流量控制阀218c的下游的压力+LS差压Pls2,压力补偿阀216d将压力补偿阀216d的下游的压力控制为流量控制阀218d的下游的压力+LS差压Pls2。
即,压力补偿阀216c、216d控制流量控制阀218c、218d的前后差压ΔP保持固定,因此通过流量控制阀218c、218d的流量被控制成与由操作杆装置523的操作杆的操作量(操作压力c1、d1)决定的开口面积成比例。
如上所述,LS阀220g进行如下那样控制第二主泵200的倾转的负荷传感控制:在第二主泵200的排出流量不足且Pls2<Pgr的情况下,使第二主泵200的排出流量增加而使LS差压Pls2变大,在第二主泵200的排出流量过剩而Pls2>Pgr的情况下,使第二主泵200的排出流量减少而使LS差压Pls2变小,使LS差压Pls2与目标LS差压Pgr相等。
在此,如上所述,控制器70根据来自压力传感器6a1、6a2、6b1、6b2、6c1、6c2、6d1、6d2、61、62的输入,计算出第一致动器119a、119b的推定要求动力之和与第二致动器219c、219d的推定要求动力之和,计算出多个第一致动器119a、119b的推定要求动力之和在推定要求动力的总和中所占的比(第一推定要求动力比)与多个第二致动器219c、219d的推定要求动力之和在推定要求动力的总和中所占的比(第二推定要求动力比),基于这些比算出用于调整第一主泵100的第一容许转矩AT1与第二主泵200的第二容许转矩AT2的分配的第一指令值和第二指令值。此时,仅操作第二致动器219c、219d,第一致动器119a、119b的推定要求动力之和为0,因此第一推定要求动力比为0(0%),第二推定要求动力比为1.0(100%),向第二转矩控制阀35b输出最大的第二指令值作为电信号。
将最大的第二指令值作为电信号输入的第二转矩控制阀35b输出与该第二指令值对应的最大的压力,输出压力被导入至第二调节器220的增转矩控制活塞220c,第二主泵200的容许转矩AT2被设定为第二最大容许转矩AT21(参照图12),并且输出压力被导入至第一调节器120的减转矩控制活塞120d,第一主泵100的容许转矩AT1被设定为第一最小容许转矩AT10(参照图12)。
此时,第二主泵200的消耗转矩T2是由排出压力P2×排出流量Q2表示的第二主泵200的消耗动力除以第一主泵100的转速而得到的值,在该消耗转矩T2不满足所设定的第二容许转矩AT2=AT21的情况下,第二主泵200通过负荷传感控制进行动作,在消耗转矩T2要超过所设定的第二容许转矩AT1=AT21的情况下,通过转矩控制活塞220a强制地降低第二主泵200的排出流量,第二主泵200通过马力控制进行动作。
即,在仅操作了第二致动器219c、219d的情况下,第一主泵100的排出流量保持最小。第二主泵200的容许转矩AT2被设定为第二最大容许转矩AT21,第二主泵200的消耗转矩T2在该容许转矩AT2的范围内被负荷传感控制,在消耗转矩T2要超过容许转矩AT2的情况下被强制地进行马力控制以降低第二主泵200的排出流量。
(d)同时操作第一致动器和第二致动器的操作杆的情况
当同时操作第一致动器119a、119b的操作杆装置522的操作杆和第二致动器219c、219d的操作杆装置523的操作杆,生成操作压力a1、b1和操作压力c1、d1时,流量控制阀118a、118b切换到图1的右侧,流量控制阀218c、218d切换到图1的左侧。
从第一主泵100排出的液压油经由第一液压油供给路径105、压力补偿阀116a、116b、止回阀117a、117b以及流量控制阀118a、118b供给到第一致动器119a、119b,从第二主泵200排出的液压油经由第二液压油供给路径205、压力补偿阀216c、216d、止回阀217c、217d以及流量控制阀218c、218d供给到第二致动器219c、219d。
此时,第一致动器119a、119b的负荷压力经由流量控制阀118a、118b的负荷压力检测端口被导入至梭阀115a、115b,通过梭阀115a、115b检测出最高负荷压力Plmax1,最高负荷压力Plmax1被导入至卸荷阀113和差压减压阀114。另外,第二致动器219c、219d经由流量控制阀218c、218d的负荷压力检测端口被导入至梭阀215c、215d,通过梭阀215c、215d检测出最高负荷压力Plmax2,最高负荷压力Plmax2被导入至卸荷阀213和差压减压阀214。
如上所述,卸荷阀113控制成第一液压油供给路径105的压力P1不超过Plmax1+Pgr+弹簧力,卸荷阀213控制成第二液压油供给路径205的压力P2不超过Plmax2+Pgr+弹簧力。
差压减压阀114、214分别输出LS差压Pls1、Pls2,LS差压Pls1被导入至压力补偿阀116a、116b和第一调节器120的LS阀120g,LS差压Pls2被导入至压力补偿阀216c、216d和第二调节器220的LS阀220g。
压力补偿阀116a、116b、216c、216d控制流量控制阀118a、118b、218c、218d的前后差压ΔP保持固定,因此通过流量控制阀118a、118b、218c、218d的流量被控制成由操作杆装置522、253的操作杆的操作量(操作压力a1、b1及操作压力c1、d1)决定的开口面积成比例。
如上所述,LS阀120g、220g进行以LS差压Pls1、Pls2分别与目标LS差压Pgr相等的方式控制第一主泵100及第二主泵200的倾转的负荷传感控制。
在此,如上所述,控制器70根据来自压力传感器6a1、6a2、6b1、6b2、6c1、6c2、6d1、6d2、61、62的输入,计算出第一致动器119a、119b的推定要求动力之和与第二致动器219c、219d的推定要求动力之和,计算出第一推定要求动力比与第二推定要求动力比,基于这些比,计算出用于调整第一主泵100的第一容许转矩AT1与第二主泵200的第二容许转矩AT2的分配的第一指令值和第二指令值。
在第一致动器119a、119b的推定要求动力之和>第二致动器219c、219d的推定要求动力之和的情况下,例如,在第一致动器119a、119b的推定要求动力之和:第二致动器219c、219d的推定要求动力之和为70:30的情况下,计算出第一推定要求动力比为0.7(70%)、第二推定要求动力比为0.3(30%),根据这些比,控制器70按照图7所示的指令值表79e,计算出与第一推定要求动力比的0.7(70%)对应的值作为针对第一转矩控制阀35a的第一指令值,按照图8所示的指令值表79f,计算出0作为针对第二转矩控制阀35b的第二指令值。
将计算出的第一指令值和第二指令值作为电信号输出到第一转矩控制阀35a和第二转矩控制阀35b,第一转矩控制阀35a和第二转矩控制阀35b根据图9和图10所示的输出特性,输出与输入的第一指令值和第二指令值对应的压力。
第一转矩控制阀35a的输出压力被导入至第一调节器120的增转矩控制活塞120c和第二调节器220的减转矩控制活塞220d,第二转矩控制阀35b的输出压力被导入至第二调节器220的增转矩控制活塞220c和第一调节器120的减转矩控制活塞120d,第一主泵100的容许转矩AT1和第二主泵200的容许转矩AT2分别如下那样设定。
AT1=(原动机1的总输出转矩TEng﹣先导泵400的消耗转矩T4)×0.7
AT2=(原动机1的总输出转矩TEng﹣先导泵400的消耗转矩T4)×0.3
在第一致动器119a、119b的推定要求动力之和<第二致动器219c、219d的推定要求动力之和的情况下,例如,在第一致动器119a、119b的推定要求动力之和:第二致动器219c、219d的推定要求动力之和为40∶60的情况下,计算出第一推定要求动力比为0.4(40%)、第二推定要求动力比为0.6(60%),根据这些比,控制器70按照图7所示的指令值表79e,计算出0作为针对第一转矩控制阀35a的第一指令值,按照图8所示的指令值表79f,计算出与第二推定要求动力比的0.6(60%)对应的值作为针对第二转矩控制阀35b的第二指令值。
将计算出的第一指令值和第二指令值作为电信号输出到第一转矩控制阀35a和第二转矩控制阀35b,第一转矩控制阀35a和第二转矩控制阀35b根据图9和图10所示的输出特性,输出与输入的第一指令值和第二指令值对应的压力。
第二转矩控制阀35b的输出压力被导入至第二调节器220的增转矩控制活塞220c和第一调节器120的减转矩控制活塞120d,第二转矩控制阀35b的输出压力被导入至第二调节器220的增转矩控制活塞220c和第一调节器120的减转矩控制活塞120d,第一主泵100的容许转矩AT1和第二主泵200的容许转矩AT2分别如下那样设定。
AT1=(原动机1的总输出转矩TEng﹣先导泵400的消耗转矩T4)×0.4
AT2=(原动机1的总输出转矩TEng﹣先导泵400的消耗转矩T4)×0.6
此时,在第一主泵100的消耗转矩T1小于所设定的第一容许转矩AT1的情况下,第一主泵100通过负荷传感控制进行动作,在消耗转矩T1要超过所设定的第一容许转矩AT1的情况下,通过转矩控制活塞120a强制地降低第一主泵100的排出流量,第一主泵100通过马力控制进行动作。
另外,在第二主泵200的消耗转矩T2小于所设定的第二容许转矩AT2的情况下,第二主泵200通过负荷传感控制进行动作,在消耗转矩T2要超过所设定的第二容许转矩AT2的情况下,通过转矩控制活塞220a强制地降低第二主泵200的排出流量,第二主泵200通过马力控制进行动作。
即,在同时操作了第一致动器119a、119b和第二致动器219c、219d的情况下,第一主泵100和第二主泵200根据从操作杆装置522、523的操作压力a1、b1以及操作压力c1、d1和作为第一主泵100和第二主泵200的排出压力的第一液压油供给路径105和第二液压油供给路径205的压力P1、P2计算出的、第一致动器119a、119b的推定要求动力之和与第二致动器219c、219d的推定要求动力之和之比,分别设定将分配给第一主泵100、200的容许转矩(T1i+T2i)分开而计算出的容许转矩AT1、AT2。第一主泵100在第一主泵100的消耗转矩T1未超过容许转矩AT1的情况下被负荷传感控制,在消耗转矩T1要超过容许转矩AT1的情况下被强制地进行马力控制以降低第一主泵100的排出流量。第二主泵200在第二主泵200的消耗转矩T2未超过容许转矩AT2的情况下被负荷传感控制,在要超过消耗转矩T2容许转矩AT2的情况下被强制地进行马力控制以降低第二主泵200的排出流量。
~效果~
在如以上那样构成的本实施方式中,能够得到以下的效果。
1.控制器70计算出多个第一致动器119a、119b、…的推定要求动力之和与多个第二致动器219c、219d、…的推定要求动力之和之比,基于该比计算出用于调整第一主泵100的第一容许转矩AT1与第二主泵200的第二容许转矩AT2的分配的第一指令值及第二指令值。第一转矩控制阀35a及第二转矩控制阀35b基于第一指令值及第二指令值生成第一输出压力及第二输出压力。第一调节器120及第二调节器220基于第一输出压力及第二输出压力,调整第一容许转矩及第二容许转矩,以成为根据上述比分配作为预定的容许转矩的第一初始容许转矩及第二初始容许转矩的合计T1i+T2i而得的值。
这样,通过推定多个第一致动器119a、119b、…和第二致动器219c、219d、…各自的要求动力来调整第一主泵100和第二主泵200的第一容许转矩AT1和第二容许转矩AT2,能够将任意一方的泵的排出流量抑制得较少,在消耗转矩有富余的情况下,与此相应地调整第一容许转矩AT1和第二容许转矩AT2,能够增加另一方的泵的消耗转矩。由此,在执行控制第一主泵100及第二主泵200的消耗转矩的合计不超过预定的容许转矩的总马力控制的液压驱动装置中,能够在第一主泵100及第二主泵200间高效地进行转矩分配,能够无浪费地有效利用原动机1所具有的转矩。
另外,能够无浪费地有效利用原动机1所具有的转矩,因此能够抑制驱动多个第一致动器119a、119b、……、第二致动器219c、219d、……时的速度降低、驱动力的降低,能够得到优异的操作性。
2.另外,在仅以增马力方式进行第一容许转矩AT1和第二容许转矩AT2的调整的情况下,存在容许转矩的上升跟不上液压泵的消耗转矩的急剧增加,无法得到所需的驱动力的问题。在仅以减马力方式进行容许转矩的调整的情况下,存在如下问题:容许转矩的下降追不上液压泵的消耗转矩的急剧增加,原动机1因转矩过度(torque over)而失速。
在本实施方式中,作为第一容许转矩AT1及第二容许转矩AT2的初始值的第一初始容许转矩T1i及第二初始容许转矩T2i预先设定为分配给第一主泵100及第二主泵200的合计容许转矩的各一半,采用通过第一转矩控制阀35a及第二转矩控制阀35b的输出压力来增加或减少第一容许转矩AT1及第二容许转矩AT2的增马力+减马力方式。由此,能够减少处于增马力方式的、容许转矩的上升跟不上第一主泵100及第二主泵200的消耗转矩的急剧增加而无法得到所需的驱动力的问题、处于减马力方式的、容许转矩的下降追不上第一主泵100及第二主泵200的消耗转矩的急剧增加而因转矩过度导致原动机1失速的问题。
3.另外,对第一调节器120设置增转矩控制活塞120c及减转矩控制活塞120d,对第二调节器220设置增转矩控制活塞220c及减转矩控制活塞220d,在第一调节器120及第二调节器220中进行增转矩和减转矩来调整第一容许转矩AT1及第二容许转矩AT2,因此即使在作为电磁阀的第一转矩控制阀35a及第二转矩控制阀35b存在特性的偏差的情况下,也能够吸收该特性的偏差,能够进行准确的转矩分配,能够可靠地防止原动机1的失速。
4.在第一调节器120及第二调节器220中,通过弹簧120f、220f设定第一初始容许转矩T1i及第二初始容许转矩T2i,以该第一初始容许转矩T1i及第二初始容许转矩T2i为基准,通过作为电磁阀的第一转矩控制阀35a及第二转矩控制阀35b的输出压力增减第一容许转矩及第二容许转矩。由此,即使在万一控制器70发生故障而无法向第一转矩控制阀35a和第二转矩控制阀35b输出第一指令值和第二指令值的电信号的情况下,也能够利用弹簧120f、220f对第一主泵100、200设定第一初始容许转矩T1i和第二初始容许转矩T2i作为第一容许转矩AT1和第二容许转矩AT2,并设定第一初始容许转矩T1i和第二初始容许转矩T2i,从而能够进行必要的作业。另外,作为第一容许转矩AT1及第二容许转矩AT2而设定的第一初始容许转矩T1i及第二初始容许转矩T2i为相同的值,因此,即使假设驱动的致动器为左右行驶电动机LTM、RTM,通过如通常那样以相同量操作行驶用的操作杆装置524a、524b(参照图13),也能够从第一主泵100及第二主泵200供给相同的流量,能够容易地进行直行行驶。
<第二实施方式>
~结构~
图14是表示本发明的第二实施方式的工程机械的液压驱动装置的图。
在本实施方式中,工程机械也是液压挖掘机。
在本实施方式的液压驱动装置中,与第一主泵100及第二主泵200相关的部分具有与第一实施方式相同的结构。但是,在本实施方式中,由从第二主泵200排出的液压油驱动的多个第二致动器中的一个从第一实施方式的致动器219c(图13所示的旋转电动机SM)置换为致动器319e(图13所示的摆动缸SS),伴随于此,第二流量控制阀中的一个从流量控制阀218c置换为流量控制阀318e。
另外,本实施方式的液压驱动装置具备:由原动机1驱动的可变容量型的第三主泵300;用于控制第三主泵300的排出流量的第三调节器320;由从第三主泵300排出的液压油驱动的多个第三致动器219c、319f、…;用于将从第三主泵300排出的液压油向多个第三致动器219c、319f、…供给的第三液压油供给路径305;以及设置于第三液压油供给路径305的下游,用于将从第三主泵300排出的液压油向多个第三致动器219c、319f、…分配的第三控制阀块310。即,在本实施方式中,致动器219c(图13所示的旋转电动机SM)设置于第三主泵300侧。
并且,本实施方式的液压驱动装置还具备:转矩推定器330,其生成推定了第三主泵的消耗转矩的压力(转矩推定压力);以及第三压力传感器63,其检测出由转矩推定器330生成的转矩推定压力。
第三控制阀块310具有:油路305a,其与第三液压油供给路径305连接;中位封闭型的多个第三流量控制阀218c、318f、…,其从油路305a分支,配置于将从第三主泵300供给的液压油导入至多个第三致动器219c、319f、…的多个油路306e、306f、…,对供给至多个第三致动器219c、319f、…的液压油的流动(流量和方向)进行控制;多个第三压力补偿阀316e、316f、…,其配置于多个油路306e、306f、…,控制多个第三流量控制阀218c、318f、…的前后差压;多个第三止回阀317e、317f、…,其配置于多个油路306e、306f、…,防止液压油的逆流;主溢流阀312,其与从油路305a分支的油路307a连接,控制第三液压油供给路径305的压力P3不成为设定压力以上;卸荷阀313,其与油路307a连接,在第三液压油供给路径305的压力P3比多个第三致动器219c、319f、…的最高负荷压力Plmax3高预定压力以上时,成为打开状态,使第三液压油供给路径305的液压油返回到油箱;多个梭阀315e、315f、…,其与多个第三流量控制阀218c、318f、…的负荷压力检测端口连接,检测出多个第三致动器219c、319f、…的最高负荷压力Plmax3;以及差压减压阀314,其与导入由先导溢流阀420生成的先导一次压力Pi0的油路308a连接,将第三液压油供给路径305的压力P3和最高负荷压力Plmax3作为信号压力导入,将第三液压油供给路径305的压力P3与最高负荷压力Plmax3的差压的绝对压力作为LS差压Pls3输出。
在先导液压源421的下游,除了操作杆装置522、523所具备的多个遥控阀50a、50b、50c、50d之外,还配置有分别具备生成用于控制第二流量控制阀318e和第三流量控制阀318f的操作压力e1、e2、f1、f2的一对先导阀(减压阀)的多个遥控阀50e、50f,在设置于驾驶室的操作杆装置532、533上具备遥控阀50e、50f。遥控阀50e具备检测出根据操作杆装置532的操作量(操作杆的操作量)生成的操作压力e1、e2的压力传感器(操作量传感器)6e1、6e2。
第三主泵300的第三调节器320具备:转矩控制活塞320a,其被导入第三主泵300的第三液压油供给路径305的压力P3,若压力P3变大,则使第三主泵300的排量(例如斜板的倾转)变小,控制成第三主泵300的消耗转矩不超过分配给第三主泵300的第三容许转矩AT3;流量控制活塞320e,其根据多个第三流量控制阀218c、318f、…的要求流量来控制第三主泵300的排出流量;LS阀320g,其在LS差压Pls3大于目标LS差压Pgr的情况下,将固定的先导压力Pi0导入至流量控制活塞320e而使第三主泵300的排出流量减少,在LS差压Pls3小于目标LS差压Pgr的情况下,将流量控制活塞320e的液压油向油箱释放而使第三主泵300的流量增加,由此将第三主泵300的倾转控制成LS差压Pls3与目标LS差压Pgr相等;以及弹簧320f,其设定上述第三容许转矩AT3。
转矩推定器330基于被导入至流量控制活塞320e的LS阀320g的输出压力校正第三主泵300的排出压力,生成推定出第三主泵300的消耗转矩的压力(转矩推定压力)。转矩推定器330具有减压阀330a和减压阀330b这2个可变减压阀,第三主泵300的排出压力P3被导入至减压阀330a的设定压力变更输入部,被导入至流量控制活塞320e的LS阀320g的输出压力被导入至减压阀330a的输入部,减压阀330a的输出压力被导入至减压阀330b的设定压力变更输入部,第三主泵300的排出压力P3被导入至减压阀320b的输入部。
通过这样的结构,转矩推定器300在第三致动器219c、319f未被第三主泵300驱动时,生成油箱压力作为转矩推定压力,在第三致动器219c、319f被驱动时,校正第三主泵300的排出压力P3,生成随着第三主泵300的消耗转矩增加而上升的压力作为转矩推定压力。
在专利文献(日本特开2015-148236号公报)中详细叙述了转矩推定器330基于被导入至流量控制活塞320e的LS阀320g的输出压力校正第三主泵300的排出压力并生成转矩推定压力的动作原理。
第一主泵100的第一调节器120除了第一实施方式的图1所示的构成要素之外,还具备减转矩控制活塞120b,该减转矩控制活塞120b被导入转矩推定器330的输出压力(转矩推定压力),若第三主泵300的消耗转矩变大,则使分配给第一主泵100的第一容许转矩AT1相应地变小。
第二主泵200的第二调节器220除了第一实施方式的图1所示的构成要素之外,还具备减转矩控制活塞220b,该减转矩控制活塞220b被导入转矩推定器330的输出压力(转矩推定压力),若第三主泵300的消耗转矩变大,则使分配给第二主泵200的第二容许转矩AT2相应地变小。
在第一实施方式中,如上所述,由弹簧120f、220f设定的第一初始容许转矩及第二初始容许转矩的合计T1i+T2是分配给第一主泵100及第二主泵200的预定的容许转矩,将第一主泵100及第二主泵200的合计容许转矩AT1+AT2控制成与该预定的容许转矩(=T1i+T2i)相等。
在本实施方式中,第一主泵100及第二主泵200的合计容许转矩AT1+AT2被控制成因导入至减转矩控制活塞120b、220b的转矩推定器330的输出压力(转矩推定压力)而增减,第三致动器219c、319f未被驱动,在转矩推定器330的输出压力(转矩推定压力)为油箱压力时成为最大的可变值,作为该可变值的合计容许转矩AT1+AT2被用作分配给第一主泵100以及第二主泵200的预定的容许转矩。
而且,第一调节器120及第二调节器220分别控制第一主泵100及第二主泵200的排出流量,以使第一主泵100及第二主泵200的消耗转矩的合计不超过分配给第一主泵100及第二主泵200的预定的容许转矩即作为可变值的合计容许转矩AT1+AT2。
在此,在本实施方式中,通过弹簧120f将第一调节器120的第一初始容许转矩T1i的大小设定为:
T1i=(原动机1的总输出转矩TEng﹣第三主泵300的最小消耗转矩T3min﹣先导泵400的消耗转矩T4)/2
同样地,通过弹簧220f将第二调节器220的第二初始容许转矩T2i的大小设定为:
T1i=(原动机1的总输出转矩TEng﹣第三主泵300的最小消耗转矩T3min﹣先导泵400的消耗转矩T4)/2
原动机1的总输出转矩中的分配给第一主泵100及第二主泵200的预定的容许转矩即作为可变值的合计容许转矩AT1+AT2的最大值与第一及第二初始容许转矩的合计T1i+T2i相等,合计容许转矩AT1+AT2的最大值(预定的容许转矩的最大值)T1i+T2i的大小设定为:
T1i+T2i=原动机1的总输出转矩TEng﹣第三主泵300的最小消耗转矩T3min﹣先导泵400的消耗转矩T4
另外,在本实施方式中,第一主泵100及第二主泵200的合计容许转矩AT1+AT2(分配给第一主泵100及第二主泵200的预定的容许转矩)通过向减转矩控制活塞120b、220b导入转矩推定器330的输出压力(转矩推定压力)而被控制成:
AT1+AT2=T1i+T2i﹣第三主泵300的推定消耗转矩T3
即,合计容许转矩AT1+AT2控制成:
AT1+AT2=原动机1的总输出转矩TEng
﹣第三主泵300的最小消耗转矩T3min
﹣先导泵400的消耗转矩T4
﹣第三主泵300的推定消耗转矩T3
在此,第三主泵300的最小消耗转矩T3min是在未通过第三主泵300驱动第三致动器219c、319f、…时消耗的第三主泵300的转矩。
第三压力传感器63如上述那样检测出由转矩推定器330生成的转矩推定压力,压力传感器6e1、6e2检测出根据操作杆装置532的操作量(操作杆的操作量)生成的操作压力e1、e2,分别将电信号输出到控制器70A。
对控制器70A的处理内容的详细情况进行说明。以下,为了简化说明,省略多个第三致动器219c、319f、…、多个第三流量控制阀218c、318f、…等中的“…”。
图15是表示第二实施方式中的控制器70A的处理内容的功能框图。
控制器70A对于图2所示的第一实施方式中的控制器70的功能,随着多个第二致动器的一个从致动器219c置换为致动器319e,压力传感器6c1、6c2置换为压力传感器6e1、6e2。另外,控制器70A除了图2所示的控制器70的功能之外,还具有进行以下的处理的功能。
控制器70A在运算部70k中使用预先设定的第三主泵300的推定消耗转矩表79k,根据由第三压力传感器63检测出的转矩推定器330的输出压力(转矩推定压力)来计算出第三主泵300所对应的推定消耗转矩T3。
图16是表示在第三主泵300的推定消耗转矩表79k中使用的、用于根据转矩推定器330的输出压力计算出第三主泵300的推定消耗转矩T3的表特性的图。在推定消耗转矩表79k中,以随着转矩推定器330的输出压力增加而第三主泵300的推定消耗转矩T3增加的方式将转矩推定器330的输出压力与推定消耗转矩T3的关系设定为表特性。
另外,在控制器70A中,在设定部70j1、70j2、70j3分别预先设定有原动机1的总输出转矩TEng、第三主泵300的最小消耗转矩T3min、先导泵400的消耗转矩T4,控制器70A在减法部70m中,通过进行TEng﹣T3min﹣T4的运算来计算出第一主泵100、第二主泵200、第三主泵300能够使用的容许转矩(分配给第一主泵100、第二主泵200、第三主泵300的合计容许转矩),在减法部70n中,通过进行TEng﹣T3min﹣T4﹣T3的运算来计算出第一主泵100、第二主泵200能够使用的容许转矩(分配给第一主泵100、第二主泵200的最大的合计容许转矩)。如上所述,第三主泵的最小消耗动力T3min是在未通过第三主泵300驱动第三致动器219c、319f、…时消耗的第三主泵300的转矩。
接着,控制器70A在除法部70p中,通过将TEng﹣T3min﹣T4﹣T3除以TEng﹣T3min﹣T4,计算出TEng﹣T3min﹣T4﹣T3在TEng﹣T3min﹣T4中所占的比例(第一主泵100、第二主泵200能够使用的最大容许转矩在第一主泵100、第二主泵200、第三主泵300能够使用的容许转矩中所占的比例)α,在乘法部70q1、70q2中,通过对第一指令值和第二指令值分别乘以比例α,校正第一指令值和第二指令值,以使设定于第一调节器120和第二调节器220的第一容许转矩AT1、第二容许转矩AT2随着第三主泵300的推定消耗转矩T3的增加而减少。
接着,控制器70A将由乘法部70q1、70q2校正后的第一指令值及第二指令值作为电信号向第一转矩控制阀35a及第二转矩控制阀35b输出。
第二实施方式的其他结构与第一实施方式相同。
~动作~
(a)所有的操作杆中立的情况
由于操作杆装置522、523、532、533的所有操作杆均为中立,因此所有流量控制阀118a、118b、218c、218d、218e、318e、318f分别通过设置于两端的弹簧而保持中立位置。
将从第三主泵300排出的液压油经由第三液压油供给路径305输送至第三控制阀块310,但全部的第三流量控制阀218c、318f保持中立位置,油路306e、306f被切断,因此液压油全部经由卸荷阀313返回到油箱。
此时,第三流量控制阀218c、318f的负荷压力检测端口与油箱连通,因此最高负荷压力Plmax3成为油箱压力。
卸荷阀313控制第三液压油供给路径305的压力P3不超过Plmax3+Pgr+弹簧力。如上所述,由于最高负荷压力Plmax3为油箱压力,因此如果假定油箱压力=0,则卸荷阀313将第三液压油供给路径305的压力P3保持为比目标LS差压Pgr稍高的压力。
差压减压阀314将第三压力供给路径305的压力P3与最高负荷压力Plmax3的差压的绝对压力作为LS差压Pls3而输出。如上所述,由于最高负荷压力Plmax3为油箱压力,因此假设油箱压力=0时,成为:
Pls3=P3-Plmax3=P3>Pgr
LS差压Pls3被导入至位于第三调节器320内的LS阀320g。由于Pls3>Pgr,因此如上所述向流量控制活塞320e导入固定的先导压力Pi0,使第三主泵300的倾转减少而使排出流量减少。
其他的动作与第一实施方式相同,在全部的操作杆中立的情况下,第一主泵100、第二主泵200、第三主泵300的排出流量全部保持最小。
(b)仅操作第一致动器的操作杆的情况
由于第三致动器219c、319f的操作杆装置523(50c)、533的操作杆中立,所以如上所述,第三主泵300的排出流量保持最小。
转矩推定器330由于第三主泵300未驱动第三致动器219c、319f,所以输出压力(转矩推定压力)成为0,向第一调节器120的减转矩控制活塞120b和第二调节器220的减转矩控制活塞220b导入的压力成为0。因此,第一主泵100和第二主泵200的合计容许转矩AT1+AT2(分配给第一主泵100和第二主泵200的预定的容许转矩)成为最大。
其他动作与第一实施方式相同。即,在仅操作第一致动器119a、119b的情况下,第二主泵200的排出流量保持最小。第一主泵100的容许转矩AT1被设定为第一最大容许转矩AT11(参照图11),第一主泵100的消耗转矩T1在该容许转矩AT1的范围内被负荷传感控制,在消耗转矩T1要超过容许转矩AT1的情况下被强制地进行马力控制以降低第一主泵100的排出流量。
(c)仅操作第二致动器的操作杆的情况
由于第三致动器219c、319f的操作杆装置523(50c)、533的操作杆中立,所以如上所述,第三主泵300的排出流量保持最小。
转矩推定器330由于第三主泵300未驱动第三致动器219c、319f,所以输出压力(转矩推定压力)成为0,向第一调节器120的减转矩控制活塞120b和第二调节器220的减转矩控制活塞220b导入的压力为0。因此,第一主泵100和第二主泵200的合计容许转矩AT1+AT2(分配给第一主泵100和第二主泵200的预定的容许转矩)成为最大。
其他动作与第一实施方式相同。即,在仅操作了第二致动器219d、319e的情况下,第一主泵100的排出流量保持最小。第二主泵200的容许转矩AT2被设定为第二最大容许转矩AT21(参照图12),第二主泵200的消耗转矩T2在该容许转矩AT2的范围内被负荷传感控制,在消耗转矩T2要超过容许转矩AT2的情况下被强制地进行马力控制以降低第二主泵200的排出流量。
(d)仅操作第三致动器的操作杆的情况
由于第一致动器119a、119b的操作杆及第二致动器219d、319e的操作杆中立,因此如上所述,第一主泵100及第二主泵200的排出流量保持最小。
当分别操作第三致动器219c、319f的操作杆装置523(50c)、533的操作杆,例如生成了操作压力c1和操作压力f1时,流量控制阀218c、318f切换到图14的左侧。
经由第三液压油供给路径305、压力补偿阀316e、316f、止回阀317e、317f以及流量控制阀218c、318f向第三致动器219c、319f供给从主泵300排出的液压油。
此时,第三致动器219c、319f的负荷压力经由流量控制阀218c、318f的负荷压力检测端口被导入至梭阀315e、315f,通过梭阀315e、315f检测出最高负荷压力Plmax3,最高负荷压力Plmax3被导入至卸荷阀313和差压减压阀314。
卸荷阀313如上述那样控制第三液压油供给路径305的压力P3不超过Plmax3+Pgr+弹簧力。
差压减压阀314将第三液压油供给路径305的压力P3与最高负荷压力Plmax3的差压的绝对压力作为LS差压Pls3而输出,LS差压Pls3被导入至压力补偿阀316a、316b和第三调节器320的LS阀320g。
压力补偿阀316e将压力补偿阀316e的下游的压力控制为流量控制阀218c的下游的压力+LS差压Pls3,压力补偿阀316f将压力补偿阀316f的下游的压力控制为流量控制阀318f的下游的压力+LS差压Pls3。
即,压力补偿阀316e、316f控制流量控制阀218c、318f的前后差压ΔP保持固定,因此将通过流量控制阀218c、318f的流量控制成与由操作杆装置523、533的操作杆的操作量(操作压力c1、f1)决定的开口面积成比例。
如上所述,LS阀320g进行如下那样的控制第三主泵300的倾转的负荷传感控制:在第三主泵300的排出流量不足且Pls3<Pgr的情况下,使第三主泵300的排出流量增加而使LS差压Pls3变大,在第三主泵300的排出流量过剩而Pls3>Pgr的情况下,使第三主泵300的排出流量减少而使LS差压Pls3变小,使LS差压Pls3与目标LS差压Pgr相等。
此时,在第三主泵300的推定消耗转矩T3小于由弹簧320f设定的第三容许转矩AT3的情况下,第三主泵300通过负荷传感控制进行动作,在推定消耗转矩T3要超过预先设定的第三容许转矩AT3的情况下,通过转矩控制活塞320a强制地降低第三主泵300的排出流量,第三主泵300通过马力控制进行动作。
如上所述,转矩推定器330输出推定出第三主泵300的消耗转矩的压力(转矩推定压力),该输出压力被导入至第一调节器120的减转矩控制活塞120b和第二调节器220的减转矩控制活塞220b,第一容许转矩AT1和第二容许转矩AT2相等地减小,以使作为第一容许转矩AT1与第二容许转矩AT2之和的合计容许转矩AT1+AT2(分配给第一主泵100及第二主泵200的预定的容许转矩)成为:
AT1+AT2=原动机1的总输出转矩TEng
﹣第三主泵300的最小消耗转矩T3min
﹣先导泵400的消耗转矩T4
但是,此时,由于第一致动器119a、119b和第二致动器219d、319e的操作杆装置522、523(50d)、532的操作杆没有被操作,所以第一主泵100和第二主泵200的排出流量保持最小。
(e)同时操作第一致动器和第二致动器的操作杆的情况
由于第三致动器219c、319f的操作杆装置523(50c)、533的操作杆中立,所以如上所述,第三主泵300的排出流量保持最小。
转矩推定器330由于第三主泵300未驱动第三致动器219c、319f,所以输出压力(转矩推定压力)成为0,向第一调节器120的减转矩控制活塞120b和第二调节器220的减转矩控制活塞220b导入的压力成为0。因此,第一主泵100和第二主泵200的合计容许转矩AT1+AT2(分配给第一主泵100和第二主泵200的预定的容许转矩)成为最大。
当同时操作第一致动器119a、119b的操作杆装置522的操作杆和第二致动器219d、319e的操作杆装置523(50d)、532的操作杆,生成操作压力a1、b1和操作压力d1、e1时,流量控制阀118a、118b切换到图1的右侧,流量控制阀218d、319e切换到图1的左侧。
在此,如上所述,控制器70A根据来自压力传感器6a1、6a2、6b1、6b2、6d1、6d2、6e1、6e2、61、62、63的输入,计算出第一致动器119a、119b的推定要求动力之和与第二致动器219d、319e的推定要求动力之和,计算出第一推定要求动力比和第二推定要求动力比,并基于这些比,计算出用于调整第一主泵100的第一容许转矩AT1与第二主泵200的第二容许转矩AT2的分配的第一指令值及第二指令值。
在第一致动器119a、119b的推定要求动力之和>第二致动器219d、319e的推定要求动力之和的情况下,例如,在第一致动器119a、119b的推定要求动力之和:第二致动器219d、319e的推定要求动力之和为70:30的情况下,计算出第一推定要求动力比为0.7(70%),第二推定要求动力比为0.3(30%),根据这些比,控制器70A按照图7所示的指令值表79e,计算出与第一推定要求动力比的0.7(70%)对应的值作为针对第一转矩控制阀35a的第一指令值,按照图8所示的指令值表79f,计算出0作为针对第二转矩控制阀35b的第二指令值。
将计算出的第一指令值和第二指令值作为电信号输出到第一转矩控制阀35a和第二转矩控制阀35b,第一转矩控制阀35a和第二转矩控制阀35b根据图9和图10所示的输出特性,输出与输入的第一指令值和第二指令值对应的压力。
第一转矩控制阀35a的输出压力被导入至第一调节器120的增转矩控制活塞120c和第二调节器220的减转矩控制活塞220d,第二转矩控制阀35b的输出压力被导入至第二调节器220的增转矩控制活塞220c和第一调节器120的减转矩控制活塞120d,第一主泵100的容许转矩AT1和第二主泵200的容许转矩AT2分别如下那样设定。
AT1=(原动机1的总输出转矩TEng﹣第三主泵300的最小消耗转矩T3min﹣先导泵400的消耗转矩T4)×0.7
AT2=(原动机1的总输出转矩TEng﹣第三主泵300的最小消耗转矩T3min﹣先导泵400的消耗转矩T4)×0.3
在第一致动器119a、119b的推定要求动力之和<第二致动器219d、319e的推定要求动力之和的情况下,例如,在第一致动器119a、119b的推定要求动力之和:第二致动器219d、319e的推定要求动力之和为40:60的情况下,计算出第一推定要求动力比为0.4(40%)、第二推定要求动力比为0.6(60%),根据这些比,控制器70A按照图7所示的指令值表79e,计算出0作为针对第一转矩控制阀35a的第一指令值,按照图8所示的指令值表79f,计算出与第二推定要求动力比的0.6(60%)对应的值作为针对第二转矩控制阀35b的第二指令值。
将计算出的第一指令值和第二指令值作为电信号输出到第一转矩控制阀35a和第二转矩控制阀35b,第一转矩控制阀35a和第二转矩控制阀35b根据图9和图10所示的输出特性,输出与输入的第一指令值和第二指令值对应的压力。
第二转矩控制阀35b的输出压力被导入至第二调节器220的增转矩控制活塞220c和第一调节器120的减转矩控制活塞120d,第二转矩控制阀35b的输出压力被导入至第二调节器220的增转矩控制活塞220c和第一调节器120的减转矩控制活塞120d,第一主泵100的容许转矩AT1和第二主泵200的容许转矩AT2分别如下那样设定。
AT1=(原动机1的总输出转矩TEng﹣第三主泵300的最小消耗转矩T3min﹣先导泵400的消耗转矩T4)×0.4
AT2=(原动机1的总输出转矩TEng﹣第三主泵300的最小消耗转矩T3min﹣先导泵400的消耗转矩T4)×0.6
此时,在第一主泵100的消耗转矩T1小于所设定的第一容许转矩AT1的情况下,第一主泵100通过负荷传感控制进行动作,在消耗转矩T1要超过所设定的第一容许转矩AT1的情况下,通过转矩控制活塞120a强制地降低第一主泵100的排出流量,第一主泵100通过马力控制进行动作。
另外,在第二主泵200的消耗转矩T2小于所设定的第二容许转矩AT2的情况下,第二主泵200通过负荷传感控制进行动作,在消耗转矩T2要超过所设定的第二容许转矩AT2的情况下,通过转矩控制活塞220a强制地降低第二主泵200的排出流量,第二主泵200通过马力控制进行动作。
即,在同时操作了第一致动器119a、119b的操作杆装置522的操作杆和第二致动器219d、319e的操作杆装置523(50d)、532的操作杆的情况下,对于第一主泵100和第二主泵200,根据由操作杆装置522、523(50d)、532的操作压力a1、b1及操作压力e1、d1和作为第一主泵100及第二主泵200的排出压力的第一液压油供给路径105及第二液压油供给路径205的压力P1、P2计算出的第一致动器119a、119b的推定要求动力之和与第二致动器219d、319e的推定要求动力之和之比,分别设定将分配给第一主泵100及第二主泵200的容许转矩(T1i+T2i)分开而计算出的第一容许转矩AT1及第二容许转矩AT2。第一主泵100在第一主泵100的消耗转矩T1未超过容许转矩AT1的情况下被负荷传感控制,在消耗转矩T1要超过容许转矩AT1的情况下,被强制地进行马力控制以降低第一主泵100的排出流量。第二主泵200在第二主泵200的消耗转矩T2未超过容许转矩AT2的情况下被负荷传感控制,在消耗转矩T2要超过容许转矩AT2的情况下,被强制地进行马力控制以降低第二主泵200的排出流量。
(f)同时操作第一致动器、第二致动器和第三致动器的操作杆的情况
当同时操作第一致动器119a、119b的操作杆装置522的操作杆、第二致动器219d、319e的操作杆装置523(50d)、532的操作杆、第三致动器219c、319f的操作杆装置523(50c)、533的操作杆,生成操作压力a1、b1和操作压力e1、d1,例如生成操作压力c1和操作压力f1时,流量控制阀118a、118b切换到图1的右侧,流量控制阀218d、318e切换到图1的左侧。流量控制阀218c、318f切换到图14的左侧。
此时,如上所述,在第三主泵300的推定消耗转矩T3小于由弹簧320f设定的第三容许转矩AT3的情况下,第三主泵300通过负荷传感控制进行动作,在推定消耗转矩T3要超过第三容许转矩AT3的情况下,通过转矩控制活塞320a强制地降低第三主泵300的排出流量,第三主泵300通过马力控制进行动作。
如上所述,转矩推定器330输出推定出第三主泵300的消耗转矩的压力(转矩推定压力),该输出压力被导入至第一调节器120的减转矩控制活塞120b和第二调节器220的减转矩控制活塞220b,使第一容许转矩AT1和第二容许转矩AT2相等地减小以便作为第一容许转矩AT1与第二容许转矩AT2之和的合计容许转矩AT1+AT2(分配给第一主泵100及第二主泵200的预定的容许转矩)成为:
AT1+AT2=原动机1的总输出转矩TEng
﹣第三主泵300的最小消耗转矩T3min
﹣先导泵400的消耗转矩T4
﹣第三主泵300的推定消耗转矩T3
并且,此时,如上所述,控制器70A根据来自压力传感器6a1、6a2、6b1、6b2、6d1、6d2、6e1、6e2、61、62、63的输入,计算出第一致动器119a、119b的推定要求动力之和与第二致动器219d、319e的推定要求动力之和,计算出第一推定要求动力比与第二推定要求动力比,并基于这些比,计算出用于调整第一主泵100的第一容许转矩AT1与第二主泵200的第二容许转矩AT2的分配的第一指令值及第二指令值。
在第一致动器119a、119b的推定要求动力之和>第二致动器219d、319e的推定要求动力之和的情况下,例如,在第一致动器119a、119b的推定要求动力之和:第二致动器219d、319e的推定要求动力之和为70:30的情况下,计算出第一推定要求动力比为0.7(70%),第二推定要求动力比为0.3(30%),根据这些比,控制器70A按照图7所示的指令值表79e,计算出与第一推定要求动力比的0.7(70%)对应的值作为针对第一转矩控制阀35a的第一指令值,按照图8所示的指令值表79f,计算出0作为针对第二转矩控制阀35b的第二指令值。
将计算出的第一指令值和第二指令值作为电信号输出到第一转矩控制阀35a和第二转矩控制阀35b,第一转矩控制阀35a和第二转矩控制阀35b根据图9和图10所示的输出特性,输出与输入的第一指令值和第二指令值对应的压力。
第一转矩控制阀35a的输出压力被导入至第一调节器120的增转矩控制活塞120c和第二调节器220的减转矩控制活塞220d,第二转矩控制阀35b的输出压力被导入至第二调节器220的增转矩控制活塞220c和第一调节器120的减转矩控制活塞120d,第一主泵100的容许转矩AT1和第二主泵200的容许转矩AT2分别如下那样设定:
AT1=(原动机1的总输出转矩TEng﹣第三主泵300的最小消耗转矩T3min﹣先导泵400的消耗转矩T4﹣第三主泵300的推定消耗转矩T3)×0.7
AT2=(原动机1的总输出转矩TEng﹣第三主泵300的最小消耗转矩T3min﹣先导泵400的消耗转矩T4﹣第三主泵300的推定消耗转矩T3)×0.3
在第一致动器119a、119b的推定要求动力之和<第二致动器219d、319e的推定要求动力之和的情况下,例如,在第一致动器119a、119b的推定要求动力之和:第二致动器219d、319e的推定要求动力之和为40:60的情况下,计算出第一推定要求动力比为0.4(40%)、第二推定要求动力比为0.6(60%),根据这些比,控制器70A按照图7所示的指令值表79e,计算出0作为针对第一转矩控制阀35a的第一指令值,按照图8所示的指令值表79f,计算出与第二推定要求动力比的0.6(60%)对应的值作为针对第二转矩控制阀35b的第二指令值。
将计算出的第一指令值和第二指令值作为电信号输出到第一转矩控制阀35a和第二转矩控制阀35b,第一转矩控制阀35a和第二转矩控制阀35b根据图9和图10所示的输出特性,输出与输入的第一指令值和第二指令值对应的压力。
第二转矩控制阀35b的输出压力被导入至第二调节器220的增转矩控制活塞220c和第一调节器120的减转矩控制活塞120d,第二转矩控制阀35b的输出压力被导入至第二调节器220的增转矩控制活塞220c和第一调节器120的减转矩控制活塞120d,第一主泵100的容许转矩AT1和第二主泵200的容许转矩AT2分别设定为如下:
AT1=(原动机1的总输出转矩TEng﹣第三主泵300的最小消耗转矩T3min﹣先导泵400的消耗转矩T4﹣第三主泵300的推定消耗转矩T3)×0.4
AT2=(原动机1的总输出转矩TEng﹣第三主泵300的最小消耗转矩T3min﹣先导泵400的消耗转矩T4﹣第三主泵300的推定消耗转矩T3)×0.6
此时,在第一主泵100的消耗转矩T1小于所设定的第一容许转矩AT1的情况下,第一主泵100通过负荷传感控制进行动作,在消耗转矩T1要超过所设定的第一容许转矩AT1的情况下,通过转矩控制活塞120a强制地降低第一主泵100的排出流量,第一主泵100通过马力控制进行动作。
另外,在第二主泵200的消耗转矩T2小于所设定的第二容许转矩AT2的情况下,第二主泵200通过负荷传感控制进行动作,在消耗转矩T2要超过所设定的第二容许转矩AT2的情况下,通过转矩控制活塞220a强制地降低第二主泵200的排出流量,第二主泵200通过马力控制进行动作。
即,在同时操作第一致动器119a、119b的操作杆装置522的操作杆、第二致动器219d、319e的操作杆装置523(50d)、532的操作杆、第三致动器219c、319f的操作杆装置523(50c)、533的操作杆的情况下,第三主泵300在第三主泵300的推定消耗转矩T3小于由弹簧320f设定的第三容许转矩AT3的情况下通过负荷传感控制进行动作,在推定消耗转矩T3要超过第三容许转矩AT3的情况下通过马力控制进行动作,以强制地降低排出流量。
另外,对于第一主泵100和第二主泵200,将从合计容许转矩AT1+AT2的最大值减去第三主泵300的推定消耗转矩T3而得到的值设定为分配给第一主泵100和第二主泵200的预定的容许转矩,根据该预定的容许转矩分别设定根据第一致动器119a、119b的推定要求动力之和与第二致动器219d、319e的推定要求动力之和之比而分开计算出的第一容许转矩AT1和第二容许转矩AT2。第一主泵100在第一主泵100的消耗转矩T1未超过容许转矩AT1的情况下被负荷传感控制,在消耗转矩T1要超过容许转矩AT1的情况下,被强制地进行马力控制以降低第一主泵100的排出流量。第二主泵200在第二主泵200的消耗转矩T2未超过容许转矩AT2的情况下被负荷传感控制,在要超过消耗转矩T2容许转矩AT2的情况下,被强制地进行马力控制以降低第二主泵200的排出流量。
~效果~
在如以上那样构成的本实施方式中,第一调节器120及第二调节器220从转矩推定器330输入以液压方式推定第三主泵300的消耗转矩而得到的转矩推定压力,并基于该转矩推定压力,使作为预定的容许转矩的分配给第一主泵100及第二主泵200的预定的容许转矩(T1i+T2i)减少第三主泵300的推定消耗转矩的量。由此,第三主泵300的消耗转矩被准确地反映到第一调节器120及第二调节器220,能够高精度地向第一主泵和第二主泵分配预定的容许转矩。
另外,在本实施方式中,控制器70A基于第三压力传感器63的检测值计算出第三主泵300的推定消耗转矩,对第一指令值及第二指令值进行校正以便随着第三主泵300的推定消耗转矩增加而使设定于第一调节器120及第二调节器220的第一容许转矩AT1及第二容许转矩AT2减少。由此,在包含第三主泵300的3泵系统中,对于第一主泵100和第二主泵200的总马力控制,在第一主泵100和第二主泵200之间高效地进行转矩分配,能够无浪费地有效利用原动机1所具有的转矩等,能够得到与第一实施方式相同的效果。
<第三实施方式>
~结构~
图17是表示本发明的第三实施方式的工程机械的液压驱动装置的图。
与第一实施方式同样地,本实施方式中的液压驱动装置具备原动机1(柴油发动机)、可变容量型的第一主泵100、第二主泵200及固定排出流量型的先导泵400、第一调节器120、第二调节器220、多个第一致动器119a、119b、多个第二致动器219c、219d、第一液压油供给路径105、第二液压油供给路径205、第一控制阀块110B及第二控制阀块210B。
第一控制阀块110B具备:油路105b,其上游侧与第一液压油供给路径105连接,下游侧与油箱连接;全开型的多个第一流量控制阀118Ba、118Bb、…,其配置于油路105b,将从第一主泵100供给的液压油导入至多个第一致动器119a、119b、…;多个止回阀117a、117b、…,其配置于第一流量控制阀118Ba、118Bb、…各自的入口节流油路,防止液压油的逆流;以及主溢流阀112,其与油路105b连接,控制第一液压油供给路径105的压力P1不成为设定压力以上。
第二控制阀块210B具备:油路205b,其上游侧与第二液压油供给路径205连接,下游侧与油箱连接;全开型的多个第二流量控制阀218Bc、218Bd、…,其配置于油路205b,将从第二主泵200供给的液压油导入至多个第二致动器219c、219d、…;多个止回阀217c、217d、…,其配置于第二流量控制阀218Bc、218Bd、…各自的入口节流油路,防止液压油的逆流;以及主溢流阀212,其与油路205b连接,控制第二液压油供给路径205的压力P2不成为设定压力以上。
在固定排出流量型的先导泵400的液压油供给路径不具备第一实施方式的原动机转速检测阀410,而直接形成有先导液压源421。在先导液压源421的下游,与第一实施方式同样地配置有多个遥控阀50a、50b、50c、50d、…和切换阀430。
与第一实施方式同样地,第一主泵100的第一调节器120具备转矩控制活塞120a、流量控制活塞120e、增转矩控制活塞120c、减转矩控制活塞120d以及弹簧120f。
另外,第一调节器120具备第一流量控制阀120h来代替第一实施方式中的LS阀120g,该第一流量控制阀120h在从控制器70B输出的第一指令值为0的情况下,将固定的先导压力Pi0导入至流量控制活塞120e而使第一主泵100的排出流量减少,在第一指令值不为0的情况下,将流量控制活塞120e的液压油向油箱放出而使第一主泵100的容量增加,使排出流量增加。
与第一实施方式同样地,第二主泵200的第二调节器220也具备转矩控制活塞220a、流量控制活塞220e、增转矩控制活塞220c、减转矩控制活塞220d和弹簧220f。
另外,第二主泵200具备第二流量控制阀220h来代替第一实施方式中的LS阀120g,该第二流量控制阀220h在从控制器70B输出的第一指令值为0的情况下将固定的先导压力Pi0导入至流量控制活塞220e而使第二主泵200的排出流量减少,在第二指令值不为0的情况下将流量控制活塞220e的液压油向油箱释放而使第二主泵200的容量增加而使排出流量增加。
如在第一实施方式中说明的那样,第一调节器120的弹簧120f设定向增转矩控制活塞120c和减转矩控制活塞120d导入的第一转矩控制阀35及第二转矩控制阀35b的输出压力为0时的第一初始容许转矩T1i,将该第一初始容许转矩T1i的大小设定为:
T1i=(原动机1的总输出转矩TEng﹣先导泵400的消耗转矩T4)/2
同样地,第二调节器220的弹簧220f设定向增转矩控制活塞220c和减转矩控制活塞220d导入的第一转矩控制阀35a及第二转矩控制阀35b的输出压力为0时的第二初始容许转矩T2i,将该第二初始容许转矩T2i的大小设定为:
T2i=(原动机1的总输出转矩TEng﹣先导泵400的消耗转矩T4)/2
另外,与第一实施方式同样地,工程机械的液压驱动装置具备:第一压力传感器61;第二压力传感器62;压力传感器6a1、6a2、6b1、6b2、6c1、6c2、6d1、6d2、…;具有第一转矩控制阀35a及第二转矩控制阀35b的转矩控制阀块35;以及控制器70B。
对本实施方式中的控制器70B的处理内容的详细情况进行说明。在以下的说明中,为了简化说明,也省略多个第一致动器119a、119b、…、多个第二致动器219c、219d、…、遥控阀50a、50b、50c、50d、…、操作压力a1、a2、b1、b2、c1、c2、d1、d2、…、压力传感器6a1、6a2、6b1、6b2、6c1、6c2、6d1、6d2、…等中的“…”。
图18是表示控制器70B的处理内容的功能框图。
与第一实施方式同样地,控制器70B具备减法部70a1、70a2、70a3、70a4、推定要求流量运算部70b1、70b2、70b3、70b4、加法部70c1、70c2、乘法部70d1、70d2、加法部70e1、除法部70f1、70f2以及指令值运算部70g1、70g2。
另外,本实施方式中的控制器70B具备指令值运算部70s1、70s2,在指令值运算部70s1、70s2中,使用预先设定的流量控制阀120h、220h的指令值表79h1、79h2,计算出与由加法部70c1、70c2计算出的多个第一致动器119a、119b的推定要求流量之和与多个第二致动器219c、219d的推定要求流量之和所对应的第一指令值及第二指令值,并输出至第一流量控制阀120h及第二流量控制阀220h。
图19是表示用于根据多个第一致动器119a、119b的推定要求流量之和计算出第一指令值的指令值表79h1的特性的图。图20是表示用于根据多个第二致动器219c、219d的推定要求流量之和计算出第二指令值的指令值表79h2的特性的图。
在指令值表79h1中,设定推定要求流量之和与第一指令值的关系以便随着多个第一致动器119a、119b的推定要求流量之和增加而第一指令值增加,当推定要求流量之和成为Qfill1时第一指令值成为最大。
同样地,在指令值表79h2中也设定推定要求流量之和与第二指令值的关系,以便随着多个第二致动器219c、219d的推定要求流量之和增加而第二指令值增加,当推定要求流量之和成为Qfill2时第二指令值成为最大。
接着,控制器70B将由指令值运算部70s1、70s2计算出的第一指令值及第二指令值作为电信号向第一流量控制阀120h及第二流量控制阀220h输出。
图21及图22分别是表示第一流量控制阀120h及第二流量控制阀220h的输出特性的图。
第一流量控制阀120h及第二流量控制阀220h均具有随着第一指令值及第二指令值增加而输出压力变小的输出特性。
第一流量控制阀120h的输出压力被导入至第一调节器120的流量控制活塞120e,第二流量控制阀220h的输出压力被导入至第二调节器220的流量控制活塞220e。
图23是表示第一流量控制阀120h的输出压力与通过被导入第一流量控制阀120h的输出压力的流量控制活塞120e控制的第一主泵100的排出流量的关系的图。
图24是表示第二流量控制阀220h的输出压力与通过被导入第二流量控制阀220h的输出压力的流量控制活塞220e控制的第二主泵200的排出流量的关系的图。
如图23所示,随着第一流量控制阀120h的输出压力变大,第一主泵100的排出流量减少。另外,如图24所示,随着第二流量控制阀220h的输出压力变大,第二主泵200的排出流量减少。
由此,控制成随着在指令值运算部70s1、70s2中计算出的第一指令值和第二指令值变大而第一主泵100和第二主泵200的排出流量增加。
即,控制器70B的指令值运算部70s1、第一流量控制阀120h和流量控制活塞120e构成所谓的正控制部,该正控制部控制成根据由压力传感器6a1、6a2、6b1、6b2检测出的操作压力a1、a2、b1、b2(操作杆装置522的杆操作量)使第一主泵100的排出流量增加,控制器70B的指令值运算部70s2、流量控制阀220h和流量控制活塞220e构成所谓的正控制部,该正控制部控制成根据由压力传感器6c1、6c2、6d1、6d2检测出的操作压力c1、c2、d1、d2(操作杆装置523的杆操作量)使第二主泵200的排出流量增加。
其他结构与第一实施方式相同。
~动作~
(a)所有的操作杆中立的情况
由于操作杆装置522、523的所有操作杆中立,因此所有流量控制阀118Ba、118Bb、218Bc、218Bd分别通过设置于两端的弹簧保持中立位置。
由于所有的操作杆中立,因此控制器70B向流量控制阀120h、220h输出的第一指令值及第二指令值为0,向流量控制活塞120e、220e导入一定的先导压力Pi0,第一主泵100及第二主泵200的排出流量分别保持最小。
从第一主泵100排出的最小流量的液压油经由第一液压油供给路径105向第一控制阀块110B输送,但全部的第一流量控制阀118Ba、118Bb保持中立位置,液压油全部经由流量控制阀118Ba、118Bb的中央旁通油路返回到油箱。
从第二主泵200排出的最小流量的液压油经由第二液压油供给路径205向第二控制阀块210B输送,但全部的第二流量控制阀218Bc、218Bd保持中立位置,液压油全部经由流量控制阀218Bc、218Bd的中央旁通油路返回到油箱。
(b)仅操作第一致动器的操作杆的情况
由于第二致动器219c、219d的操作杆装置523的操作杆中立,因此如上所述,第二主泵200的排出流量保持最小。
当操作第一致动器119a、119b的操作杆装置522的操作杆,例如生成了操作压力a1和操作压力b1时,流量控制阀118Ba、118Bb切换到图1的右侧。
将从第一主泵100排出的液压油经由第一液压油供给路径105、流量控制阀118Ba、118Bb的中央旁通油路和止回阀117a、117b供给到第一致动器119a、119b。
如上所述,控制器70B根据第一致动器119a、119b的推定要求流量之和向第一流量控制阀120h输出第一指令值。
另外,如上所述,控制器70B根据从压力传感器6a1、6a2、6b1、6b2、6c1、6c2、6d1、6d2、61、62输入的压力信号,计算出第一致动器119a、119b的推定要求动力之和与第二致动器219c、219d的推定要求动力之和之比,并基于该比,计算出用于调整第一主泵100的第一容许转矩AT1与第二主泵200的第二容许转矩AT2的分配的第一指令值及第二指令值。此时,仅操作第一致动器119a、119b,第二致动器219c、219d的推定要求动力之和为0,因此第一推定要求动力比为1.0(100%),第二推定要求动力比为0(0%),向第一转矩控制阀35a输出最大的第一指令值作为电信号。
如上所述,将与第一致动器119a、119b的推定要求流量之和对应的第一指令值作为电信号输入的第一流量控制阀120h控制第一主泵100的容量,以成为与第一指令值对应的排出流量。
将最大的第一指令值作为电信号输入的第一转矩控制阀35a输出与该第一指令值对应的最大的压力,该输出压力被导入至第一调节器120的增转矩控制活塞120c,第一主泵100的容许转矩AT1被设定为第一最大容许转矩AT11(参照图11),且第一转矩控制阀35a的输出压力被导入至第二调节器220的减转矩控制活塞220d,第二主泵200的容许转矩AT2被设定为第二最小容许转矩AT20(参照图11)。
此时,第一主泵100的消耗转矩T1是由排出压力P1×排出流量Q1表示的第一主泵100的消耗动力除以第一主泵100的转速而得到的值,在该消耗转矩T1不满足所设定的第一容许转矩AT1=AT11的情况下,第一主泵100通过正控制进行动作,在消耗转矩T1要超过所设定的第一容许转矩AT1=AT11的情况下,通过转矩控制活塞120a强制地降低第一主泵100的排出流量,第二主泵100通过马力控制进行动作。
即,在仅操作第一致动器119a、119b的情况下,第二主泵200的排出流量保持最小。第一主泵100的容许转矩AT1被设定为第一最大容许转矩AT11,第一主泵100的消耗转矩T1在该容许转矩AT1的范围内通过正控制进行动作,在消耗转矩T1要超过容许转矩AT1的情况下被强制地进行马力控制以降低第一主泵100的排出流量。
(c)仅操作第二致动器的操作杆的情况
由于第一致动器119a、119b的操作杆装置522的操作杆中立,因此如上所述,第一主泵100的排出流量保持最小。
当操作第二致动器219c、219d的操作杆装置523的操作杆,例如生成了操作压力c1和操作压力d1时,流量控制阀218Bc、218Bd切换到图1的右侧。
将从第二主泵200排出的液压油经由第二液压油供给路径205和流量控制阀218Bc、218Bd各自的中央旁通油路和止回阀217c、217d供给到第二致动器219c、219d。
如上所述,控制器70B根据第二致动器219c、219d的推定要求流量之和向第二流量控制阀220h输出第一指令值。
另外,如上所述,控制器70B根据从压力传感器6a1、6a2、6b1、6b2、6c1、6c2、6d1、6d2、61、62输入的压力信号,计算出第一致动器119a、119b的推定要求动力之和与第二致动器219c、219d的推定要求动力之和之比,并基于该比,计算出用于调整第一主泵100的第一容许转矩AT1与第二主泵200的第二容许转矩AT2的分配的第一指令值及第二指令值。此时,仅操作第二致动器219c、219d,第一致动器119a、119b的推定要求动力之和为0,因此第一推定要求动力比为0(0%),第二推定要求动力比为1.0(100%),向第二转矩控制阀35b输出最大的第二指令值作为电信号。
如上所述,将与第二致动器219c、219d的推定要求动力之和对应的第二指令值作为电信号输入的第二流量控制阀220h控制第二主泵200的容量,以成为与第二指令值对应的排出流量。
将最大的第二指令值作为电信号输入的第二转矩控制阀35b输出与该第二指令值对应的最大的压力,该输出压力被导入至第二调节器120的增转矩控制活塞220c,第二主泵200的容许转矩AT2被设定为第二最大容许转矩AT21(参照图12),且第二转矩控制阀35b的输出压力被导入至第一调节器120的减转矩控制活塞120b,第一主泵100的容许转矩AT1被设定为第一最小容许转矩AT10(参照图12)。
此时,第二主泵200的消耗转矩T2是由排出压力P2×排出流量Q2表示的第二主泵200的消耗动力除以第二主泵200的转速而得到的值,在该消耗转矩T2不满足所设定的第二容许转矩AT2=AT21的情况下,第二主泵200通过正控制进行动作,在消耗转矩T2要超过所设定的第二容许转矩AT2=AT21的情况下,通过转矩控制活塞220a强制地降低第二主泵200的排出流量,第二主泵200通过马力控制进行动作。
即,在仅操作了第二致动器219c、219d的情况下,第一主泵100的排出流量保持最小。第二主泵200的容许转矩AT2被设定为第二最大容许转矩AT21,第二主泵200的消耗转矩T2在该容许转矩AT2的范围内通过正控制进行动作,在消耗转矩T2要超过容许转矩AT2的情况下被强制地进行马力控制以降低第二主泵200的排出流量。
(d)同时操作第一致动器和第二致动器的操作杆的情况
当同时操作第一致动器119a、119b的操作杆装置522的操作杆和第二致动器219c、219d的操作杆装置523的操作杆,生成操作压力a1、b1和操作压力c1、d1时,流量控制阀118Ba、118Bb切换到图1的右侧,流量控制阀218Bc、218Bd切换到图1的左侧。
从第一主泵100排出的液压油经由第一液压油供给路径105和流量控制阀118Ba、118Bb各自的中央旁通油路、止回阀117a、117b供给到第一致动器119a、119b,从第二主泵200排出的液压油经由第二液压油供给路径205和流量控制阀218Bc、218Bd的中央旁通油路、止回阀217c、217d供给到第二致动器219c、219d。
如上所述,控制器70B根据来自压力传感器6a1、6a2、6b1、6b2、6c1、6c2、6d1、6d2、61、62的输入,计算出第一致动器119a、119b的推定要求动力之和与第二致动器219c、219d的推定要求动力之和,计算出第一推定要求动力比与第二推定要求动力比,并基于该比,计算出用于调整第一主泵100的第一容许转矩AT1与第二主泵200的第二容许转矩AT2的分配的第一指令值及第二指令值。
在第一致动器119a、119b的推定要求动力之和>第二致动器219c、219d的推定要求动力之和的情况下,例如,在第一致动器119a、119b的推定要求动力之和:第二致动器219c、219d的推定要求动力之和为70:30的情况下,计算出第一推定要求动力比为0.7(70%)、第二推定要求动力比为0.3(30%),根据这些比,控制器70B按照图7所示的指令值表79e,计算出与第一推定要求动力比的0.7(70%)对应的值作为针对第一转矩控制阀35a的第一指令值,按照图8所示的指令值表79f,计算出0作为针对第二转矩控制阀35b的第二指令值。
将计算出的第一指令值和第二指令值作为电信号输出到第一转矩控制阀35a和第二转矩控制阀35b,第一转矩控制阀35a和第二转矩控制阀35b根据图9和图10所示的输出特性,输出与输入的第一指令值和第二指令值对应的压力。
第一转矩控制阀35a的输出压力被导入至第一调节器120的增转矩控制活塞120c和第二调节器220的减转矩控制活塞220d,第二转矩控制阀35b的输出压力被导入至第二调节器220的增转矩控制活塞220c和第一调节器120的减转矩控制活塞120d,第一主泵100的容许转矩AT1和第二主泵200的容许转矩AT2分别如下那样设定:
AT1=(原动机1的总输出转矩TEng﹣先导泵400的消耗转矩T4)×0.7
AT2=(原动机1的总输出转矩TEng﹣先导泵400的消耗转矩T4)×0.3
在第一致动器119a、119b的推定要求动力之和<第二致动器219c、219d的推定要求动力之和的情况下,例如,在第一致动器119a、119b的推定要求动力之和:第二致动器219c、219d的推定要求动力之和为40:60的情况下,计算出第一推定要求动力比为0.4(40%)、第二推定要求动力比为0.6(60%),根据这些比,控制器70B按照图7所示的指令值表79e,计算出0作为针对第一转矩控制阀35a的第一指令值,按照图8所示的指令值表79f,计算出与第二推定要求动力比的0.6(60%)对应的值作为针对第二转矩控制阀35b的第二指令值。
将计算出的第一指令值和第二指令值作为电信号输出到第一转矩控制阀35a和第二转矩控制阀35b,第一转矩控制阀35a和第二转矩控制阀35b根据图9和图10所示的输出特性,输出与输入的第一指令值和第二指令值对应的压力。
第二转矩控制阀35b的输出压力被导入至第二调节器220的增转矩控制活塞220c和第一调节器120的减转矩控制活塞120d,第二转矩控制阀35b的输出压力被导入至第二调节器220的增转矩控制活塞220c和第一调节器120的减转矩控制活塞120d,第一主泵100的容许转矩AT1和第二主泵200的容许转矩AT2分别如下那样设定:
AT1=(原动机1的总输出转矩TEng﹣先导泵400的消耗转矩T4)×0.4
AT2=(原动机1的总输出转矩TEng﹣先导泵400的消耗转矩T4)×0.6
此时,在第一主泵100的消耗转矩T1小于所设定的第一容许转矩AT1的情况下,第一主泵100通过正控制进行动作,在消耗转矩T1要超过所设定的第一容许转矩AT1的情况下,通过转矩控制活塞120a强制地降低第一主泵100的排出流量,第一主泵100通过马力控制进行动作。
另外,在第二主泵200的消耗转矩T2小于所设定的第二容许转矩AT2的情况下,第二主泵200通过正控制进行动作,在消耗转矩T2要超过所设定的第二容许转矩AT2的情况下,通过转矩控制活塞220a强制地降低第二主泵200的排出流量,第二主泵200通过马力控制进行动作。
即,在同时操作第一致动器119a、119b和第二致动器219c、219d的情况下,第一主泵100和第二主泵200根据由操作杆装置522、523的操作压力a1、b1及操作压力c1、d1和第一主泵100及第二主泵200的排出压力即第一液压油供给路径105及第二液压油供给路径205的压力P1、P2计算出的、第一致动器119a、119b的推定要求动力之和与第二致动器219c、219d的推定要求动力之和之比,分别设定将分配给第一主泵100、200的容许转矩(T1i+T2i)分开而计算出的容许转矩AT1、AT2。第一主泵100在第一主泵100的消耗转矩T1未超过容许转矩AT1的情况下被正控制,在消耗转矩T1要超过容许转矩AT1的情况下被强制地进行马力控制以降低第一主泵100的排出流量。第二主泵200在第二主泵200的消耗转矩T2未超过容许转矩AT2的情况下被正控制,在要超过消耗转矩T2容许转矩AT2的情况下被强制地进行马力控制以降低第二主泵200的排出流量。
~效果~
根据本实施方式,在对第一调节器120及第二调节器220采用了正控制的情况下,能够得到与第一实施方式相同的效果。
符号说明
1 原动机
100 第一主泵(第一泵)
200 第二主泵(第二泵)
300 第三主泵(第三泵)
400 先导泵
120 第一调节器
220 第二调节器
320 第三调节器
120a、220a、320a 转矩控制活塞
120b、220b 减转矩控制活塞
120c (第一)增转矩控制活塞
220c (第二)增转矩控制活塞
120d (第一)减转矩控制活塞
220d (第二)减转矩控制活塞
120e、220e 流量控制活塞
120f、220f、320f 弹簧
120g、220g、320g LS阀
120h、220h 流量控制阀
330 转矩推定器
110 第一控制阀块
210 第二控制阀块
310 第三控制阀块
118a、118b 第一流量控制阀
218c、218d 第二流量控制阀
318e、218d 第二流量控制阀(第二实施方式)
218c、318f 第三流量控制阀(第二实施方式)
119a、119b 第一致动器
219c、219d 第二致动器
319e、219d 第二致动器(第二实施方式)
219c、319f 第三致动器(第二实施方式)
522、523、532、533 操作杆装置
35a 第一转矩控制阀
35b 第二转矩控制阀
70、70A、70B 控制器
50a、50b、50c、50d、50e、50f 遥控阀
6a1、6a2、6b1、6b2、6c1、6c2、6d1、6d2、6e1、6e2 压力传感器(操作量传感器)
61 第一压力传感器
62 第二压力传感器
63 第三压力传感器。

Claims (5)

1.一种工程机械的液压驱动装置,具备:
第一泵和第二泵,其由原动机驱动;
多个第一致动器,其由从所述第一泵排出的液压油驱动;
多个第二致动器,其由从所述第二泵排出的液压油驱动;
多个第一流量控制阀,其控制向所述多个第一致动器供给的液压油;
多个第二流量控制阀,其控制向所述多个第二致动器供给的液压油;
多个操作杆装置,其操作所述多个第一流量控制阀和所述多个第二流量控制阀,驱动所述多个第一致动器和所述多个第二致动器;
第一调节器,其调节所述第一泵的排出流量;以及
第二调节器,其调节所述第二泵的排出流量,
所述第一调节器控制所述第一泵的排出流量以使所述第一泵的消耗转矩不超过第一容许转矩,并且控制所述第一泵的排出流量以使所述第一泵和所述第二泵的消耗转矩的合计不超过预定的容许转矩,
所述第二调节器控制所述第二泵的排出流量以使所述第二泵的消耗转矩不超过第二容许转矩,并且控制所述第二泵的排出流量以使所述第一泵和所述第二泵的消耗转矩的合计不超过所述预定的容许转矩,
其特征在于,所述液压驱动装置还具备:
多个操作量传感器,其检测出所述多个操作杆装置的操作量;
第一压力传感器,其检测出所述第一泵的排出压力;
第二压力传感器,其检测出所述第二泵的排出压力;
控制器,其基于所述多个操作量传感器的检测值和所述第一压力传感器以及所述第二压力传感器的检测值,计算出所述多个第一致动器的推定要求动力之和与所述多个第二致动器的推定要求动力之和的比,并基于所述比输出用于调整所述第一泵的所述第一容许转矩和所述第二泵的所述第二容许转矩的分配的第一指令值以及第二指令值;以及
第一转矩控制阀以及第二转矩控制阀,其基于所输出的所述第一指令值以及所述第二指令值生成第一输出压力以及第二输出压力,
所述第一调节器和所述第二调节器基于所述第一输出压力和所述第二输出压力,调整所述第一容许转矩和所述第二容许转矩以便成为根据所述比分配所述预定的容许转矩而得的值。
2.根据权利要求1所述的工程机械的液压驱动装置,其特征在于,
所述液压驱动装置还具备:
第三泵,其由所述原动机驱动;
多个第三致动器,其由从所述第三泵排出的液压油驱动;
多个第三流量控制阀,其控制向所述多个第三致动器供给的液压油;
第三调节器,其调整所述第三泵的排出流量以使所述第三泵的排出压力高于所述多个第三致动器的最高负荷压力;
转矩推定器,其推定所述第三泵的消耗转矩并生成对所述第三泵的排出压力进行校正后的转矩推定压力,输出至所述第一调节器和所述第二调节器;以及
第三压力传感器,其检测出由所述转矩推定器生成的所述转矩推定压力,
所述第一调节器和所述第二调节器基于所述转矩推定压力使所述预定的容许转矩减少所述第三泵的消耗转矩的量,
所述控制器基于所述第三压力传感器的检测值计算出所述第三泵的推定消耗转矩,并校正所述第一校正值和所述第二指令值以便随着所述第三泵的推定消耗转矩增加而对所述第一调节器和所述第二调节器设定的所述第一容许转矩和所述第二容许转矩减少。
3.根据权利要求1所述的工程机械的液压驱动装置,其特征在于,
所述第一调节器将分配给所述第一泵的第一初始容许转矩设定为所述预定的容许转矩的一半的值,
所述第二调节器将分配给所述第二泵的第二初始容许转矩设定为所述预定的容许转矩的剩余的一半的值,
所述第一调节器基于所述第一转矩控制阀的所述第一输出压力,以所述第一初始容许转矩为基准使所述第一容许转矩增加,基于所述第二转矩控制阀的所述第二输出压力,以所述第一初始容许转矩为基准使所述第一容许转矩减少,
所述第二调节器基于所述第一转矩控制阀的所述第一输出压力,以所述第二初始容许转矩为基准使所述第二容许转矩减少,基于所述第二转矩控制阀的所述第二输出压力,以所述第二初始容许转矩为基准使所述第二容许转矩增加。
4.根据权利要求1所述的工程机械的液压驱动装置,其特征在于,
所述第一调节器具有将分配给所述第一泵的第一初始容许转矩设定为所述预定的容许转矩的一半的值的第一弹簧,
所述第二调节器具有将分配给所述第二泵的第二初始容许转矩设定为所述预定的容许转矩的剩余的一半的值的第二弹簧。
5.根据权利要求1或4所述的工程机械的液压驱动装置,其特征在于,
所述第一调节器具有:第一增转矩控制活塞,其基于所述第一转矩控制阀的所述第一输出压力,使所述第一容许转矩增加;以及第一减转矩控制活塞,其基于所述第二转矩控制阀的所述第二输出压力,使所述第一容许转矩减少,
所述第二调节器具有:第二减转矩控制活塞,其基于所述第一转矩控制阀的所述第一输出压力,使所述第二容许转矩减少;以及第二增转矩控制活塞,其基于所述第二转矩控制阀的所述第二输出压力,使所述第二容许转矩增加。
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