CN115485437A - 液压控制回路 - Google Patents

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Abstract

[问题]为了实现提高可操作性和减少能量损失，在具有旁通阀的液压控制回路中，该旁通阀用于控制从液压泵流向油箱的旁通量，在控制时，通过控制旁通量的增加或减少使得排出管线的上限压力变为与操作工具操作量相对应的压力。[解决方案]通过使用表示操作工具操作量与阀芯冲程之间关系的旁通阀控制映射(25)，控制旁通阀(19)的阀芯冲程，并且设定排出管线(2)的上限压力，使得旁通阀(19)的开口面积被完全关闭的操作量大于达到排出管线(2)最大压力的操作工具操作量。

Description

液压控制回路
技术领域
本发明涉及用于诸如液压挖掘机的作业机器的液压控制回路的技术领域。
背景技术
通常，诸如液压挖掘机的作业机器的液压控制回路被配置为包括液压泵；液压致动器，压力油从液压泵供应至液压致动器；操作工具，其被操作以致动液压致动器；控制阀，其连接至液压泵的排出管线，并且被配置为根据操作工具的操作来控制向液压致动器供油和从液压致动器排油；以及主溢流阀，其被配置为设定排出管线的最大压力；等等。此外，还有一些液压控制回路设置有旁通油路(泄放油路)，该旁通油路形成为从排出管线分支并到达油箱，以便调节液压泵的排出管线的压力；以及旁通阀(排出阀)，其设置在旁通油路中，并且响应于从控制装置输出的控制信号来控制从液压泵流向油箱的旁通量(泄放量)(例如，参见专利文献1、2和3)。
控制此类旁通阀，使得开口面积减小，即，旁通量随着操作工具操作量的增大而减小。在这种情况下，专利文献1中公开的液压控制回路被配置为使得旁通阀的开口面积被控制成遵循预先设定的流速曲线，其随着控制阀(操作阀)的冲程而变化。此外，专利文献2中公开的液压控制回路被配置为通过使用表示操作工具的操作信号与旁通阀的滑柱运动冲程之间关系的表格来控制旁通阀的运动冲程。此外，专利文献3中公开的液压控制回路被配置为使得旁通阀的开口面积随着操作量的增大而成比例地减小。
现有技术文献
[专利文献]
[专利文献1]日本实用新型申请公开第2-88005号
[专利文献2]日本专利申请公开第2017-20604号
[专利文献3]日本专利申请公开第2019-94973号
发明内容
[本发明解决的问题]
同时，在如上所述的此类液压控制回路中，由主溢流阀设定液压泵的排出管线的最大压力，而通过控制对应于操作工具操作量的旁通阀的开口面积的增大和减小来调节排出管线的上限压力。因此，当控制旁通阀的开口面积时，需要考虑由主溢流阀设定的排出管线的最大压力与由旁通阀调节的排出管线的上限压力之间的关系。然而，上述专利文献1至3中公开的任何液压控制回路都没有考虑上述关系。因此，操作工具的操作区域可能变窄，在该操作区域中可以通过旁通阀来调节上限压力，从而导致损害可操作性，并且即使在排出管线达到最大压力之后，油也可能继续从旁通阀流到油箱，从而导致能量损失。
此外，对于滑柱型旁通阀，当液压泵的排出管线的压力较高时，即使当旁通阀完全关闭时，根据旁通阀的滑柱的台肩部分和壳体的滑动接触部分之间的重叠长度(台肩部分与壳体的滑动接触部分滑动接触)，油也可能从旁通阀泄漏，这些都是本发明要解决的问题。
[解决问题的方式]
鉴于上述实际情况，本发明的目的在于解决这些问题。本发明的根据权利要求1所述的用于作业机器的液压控制回路包括：液压泵；液压致动器，压力油从所述液压泵供应至所述液压致动器；操作工具，其被操作以致动所述液压致动器；控制阀，其连接至所述液压泵的排出管线，并且被配置为根据操作工具的操作来控制向所述液压致动器供油和从所述液压致动器排油；主溢流阀，其被配置为设定所述排出管线的最大压力；旁通油路，其形成为从所述排出管线分支并到达油箱；以及滑柱式旁通阀，其设置在所述旁通油路上，并且被配置为响应于从控制装置输出的控制信号来控制从所述液压泵流向所述油箱的旁通量，
其中，所述旁通阀被配置为使得开口面积随着所述滑柱的位移而增大或减小，在控制时，通过根据操作工具操作量控制旁通量的增大或减小，使得所述排出管线的上限压力变为与操作工具操作量相对应的压力；另一方面，所述控制装置设置有表示操作工具操作量和滑柱位移量之间关系的映射，并且基于所述映射控制随着所述操作工具操作量变化的所述旁通阀的所述滑柱位移量；并且所述映射被设定使得所述排出管线的所述上限压力是与所述滑柱位移量相对应的压力，所述滑柱位移量使得令所述旁通阀的所述开口面积完全关闭的操作量大于达到所述排出管线的所述最大压力时的所述操作工具操作量。
本发明的根据权利要求2所述的作业机器的液压控制回路是根据权利要求1所述的液压控制回路，所述液压控制回路被配置为即使在所述旁通阀的完全关闭状态下也通过使用所述映射来控制随着所述操作工具操作量变化的所述滑柱位移量，以便在所述旁通阀的完全关闭状态下控制所述旁通阀的所述滑柱的台肩部分和壳体的滑动接触部分之间的重叠长度，所述台肩部分与所述壳体的滑动接触部分滑动接触。
本发明的根据权利要求3所述的用于作业机器的液压控制回路是根据权利要求2所述的液压控制回路，其中，所述控制装置被配置为通过输入来自压力检测装置的信号，所述压力检测装置用于检测所述液压泵的所述排出管线的压力，并根据所述排出管线的输入压力来改变映射，根据所述排出管线的压力在所述旁通阀的完全关闭状态下改变所述滑柱的所述台肩部分和所述壳体的所述滑动接触部分之间的重叠长度。
[本发明的有益效果]
根据本发明的权利要求1，液压致动器操作工具的操作区域可被制造得尽可能宽，其中可由旁通阀控制上限压力的增大或减小，这可有助于提高可操作性和减少能量损失。
根据本发明的权利要求2，可以在完全关闭状态下控制滑柱的台肩部分和壳体的滑动接触部分之间的重叠长度，该台肩部分与壳体的滑动接触部分滑动接触。
根据本发明的权利要求3，即使当排出管线较高时，也可以通过增大重叠长度来防止油从旁通阀泄漏。
附图说明
图1是第一实施例的液压控制回路图。
图2是表示第一实施例中的滑柱冲程和旁通阀开口面积之间关系的图。
图3是示出第一实施例中的控制器的输入/输出的框图。
图4：(A)是示出第一实施例的旁通阀控制映射的图，(B)是示出操作工具操作量与上限泵压之间关系的图。
图5是示出第一实施例中的旁通阀控制映射的变化的图。
图6是第二实施例的液压控制回路图。
图7是表示第二实施例中的滑柱冲程和旁通阀开口面积之间关系的图。
图8是示出第二实施例的旁通阀控制映射的图。
图9是表示第二实施例中的旁通阀控制映射的变化的图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图描述本发明的实施例。
首先，将参照图1至图5描述本发明的第一实施例。图1是用于作为作业机器的示例的液压挖掘机的液压控制回路的示意图。在图1中，附图标记1表示由发动机E驱动的可变容量型液压泵；附图标记1a表示液压泵1的容量改变装置；附图标记2表示液压泵1的排出管线；附图标记3表示油箱；附图标记4表示液压致动器，其通过使用液压泵1作为油压供应源操作；附图标记5表示先导操作的控制阀，其控制向液压致动器4供油和从液压致动器4排油；附图标记6A、6B表示输出先导压力以操作控制阀5的第一电磁比例减压阀和第二电磁比例减压阀。
液压挖掘机设置有各种类型的液压致动器，诸如动臂油缸、斗杆油缸、铲斗油缸、行进马达和回转马达，并且设置有与各个液压致动器相关联的各个控制阀，此外还设置有电磁比例减压阀，该电磁比例减压阀输出先导压力以操作各个控制阀。然而，在图1中，代表这些液压致动器、控制阀和电磁比例减压阀，仅示出了一个液压致动器(液压缸)4和对应于液压致动器4的控制阀5、对应于控制阀5的第一电磁比例减压阀6A和第二电磁比例减压阀6B、以及分别对应于两个其它液压致动器(未示出)的两个其它控制阀5。
控制阀5为中心闭式滑阀，包括分别与第一电磁比例减压阀6A、第二电磁比例减压阀6B连接的第一先导端口5a和第二先导端口5b；连接至液压泵1的排出管线2的泵端口5c；连接至油箱3的油箱端口5d；以及分别连接至液压致动器4的相应端口4a、4b的一对致动器端口5e、5f。此外，控制阀5被配置为使得在没有先导压力输入到第一先导端口5a和第二先导端口5b的状态下，滑柱位于泵端口5c、油箱端口5d和一对致动器端口5e、5f关闭的中间位置N；然而，当先导压力从第一电磁比例减压阀6A或第二电磁比例减压阀6B输入到第一先导端口5a或第二先导端口5b时，滑柱切换到第一操作位置X或第二操作位置Y，在第一操作位置X或第二操作位置Y处，供应流动通道5g从泵端口5c延伸到一个致动器端口5e或5f，并且从另一致动器端口5f或5e延伸到油箱端口5d的排出流动通道5h打开，以执行向液压致动器4供给流动速率控制和从液压致动器4排出流动速率控制。
在本实施例中，每个控制阀5相对于液压泵1并联连接，并且止回阀9设置在每个控制阀5的泵端口5c的上游侧的油路中，以保持液压致动器4的负载压力。
此外，在图1中，附图标记10表示用于向第一电磁比例减压阀6A和第二电磁比例减压阀6B供应先导初级压力的先导初级侧油路，并且先导初级侧油路10形成为经由减压阀11从液压泵1的排出管线2分支。即，减压阀11降低作为与液压致动器4共用的油压供给源的液压泵1的压力，以产生预定的先导初级压力Pp，并且设计成经由先导初级侧油路10将先导初级压力Pp供给至第一电磁比例减压阀6A和第二电磁比例减压阀6B。然而，在先导初级侧油路10中，从上游侧(减压阀11侧)起依次设置有用于保持先导初级压力Pp的止回阀12和用于使先导初级压力平滑的蓄压器13。第一电磁比例减压阀6A和第二电磁比例减压阀6B在非操作状态下不输出先导压力，而是响应于从控制器15输出的控制信号而操作，以减小输入先导初级压力Pp并将其输出到控制阀5的第一先导端口5a和第二先导端口5b，下面将对控制器15进行描述。然后，如上所述，控制阀5被设计成通过从第一电磁比例减压阀6A和第二电磁比例减压阀6B输出的先导压力而从中间位置N切换到第一操作位置X或第二操作位置Y，并且执行向液压致动器4供给流量控制和从液压致动器4排出流量控制。在这种情况下，从第一电磁比例减压阀6A、第二电磁比例减压阀6B输出的先导压力被控制器15控制为根据液压致动器操作工具(对应于本发明的操作工具)21的操作量而增大或减小。控制阀5的滑柱位移量根据先导压力的增大或减小而增大或减小，从而控制供给流动通道5g和排出流动通道5h的开口面积的增大或减小，由此控制供给流率和排出流率的增大或减小。
液压致动器操作工具21和用于检测液压致动器操作工具21的操作(操作量和操作方向)的操作检测装置22分别与相应的液压致动器相关联地设置，但是图1仅示出了对应于一个液压致动器4的操作工具21和操作检测装置22。
此外，在图1中，附图标记16表示主溢流油路，该主溢流油路形成为从液压泵1的排出管线2分支并到达油箱3，并且主溢流油路16中设有主溢流阀17，该主溢流阀17被配置为设定排出管线2的最大压力(系统压力)。
此外，在图1中，附图标记18表示旁通油路，该旁通油路形成为从液压泵1的排出管线2分支并到达油箱3，并且在旁通油路18中布置有旁通阀(泄放阀)19，该旁通阀被配置为控制从液压泵1经由旁通油路18流向油箱3的旁通量(泄放量)。旁通阀19包括：连接至液压泵1的入口侧端口19a；连接至油箱3的出口侧端口19b；具有这些入口侧端口19a和出口侧端口19b的壳体(未示出)；插入到壳体中以便能够沿轴向方向自由移动的滑柱19c；设置在滑柱19c的一端侧并将滑柱19c推动至初始位置的弹簧19d；以及比例螺线管19e，其设置在滑柱19c的另一端侧，使滑柱19c克服弹簧19d的施力而移动；诸如此类。此外，旁通阀19被配置为使得先导初级压力Pp经由导入油路20作用于滑柱19c的另一端侧，该导入油路20形成为从先导初级侧油路10分支。然后，通过控制作为来自控制器15的控制信号施加到比例螺线管19e的电流值的增大或减小，来控制滑柱19c的冲程(从初始位置的位移量)增大或减小，并且根据对应于该冲程的旁通阀19的开口面积来控制从液压泵1经由旁通油路18流到油箱3的旁通量。
同时，将参照图2描述旁通阀19的滑柱19c的冲程和开口面积之间的关系。在没有电流施加到比例螺线管19e的状态下，滑柱19c通过弹簧19d的推力位于初始位置(冲程“0”)，但是在初始位置，旁通阀19的开口面积被设定为小于设定开口面积As的初始开口面积Af，下面将对其进行描述。然后，被施加到比例螺线管19e的电流使滑柱19c从初始位置移位，并且滑柱19c的冲程随着施加到比例螺线管19e的电流值的增大而增大。在这种情况下，开口面积保持为初始开口面积Af，直到冲程从初始位置到达第一冲程S1，并且开口面积随着冲程的增大而减小，直到从第一冲程S1到达第二冲程S2(S1<S2)，并且当到达第二冲程S2时，旁通阀19的开口面积被设定为“0”，即被完全关闭。然后，在冲程从第二冲程S2增大到第三冲程S3(S2<S3)之后，保持这种完全关闭状态(开口面积A＝0)。此外，当滑柱19c的冲程从第三冲程S3增大时，旁通阀19打开。然而，在这种情况下，当冲程达到最大冲程Sm之前冲程达到第四冲程S4(S3<S4)时，开口面积也随着冲程的增大而增大，并且开口面积达到设定开口面积As，该设定开口面积As大于初始开口面积Af并且略小于最大开口面积Am。此外，当冲程达到从第四冲程S4略微移动的第五冲程S5(S4<S5)时，开口面积达到最大开口面积Am，并且最大开口面积Am保持直到从第五冲程S5达到最大冲程Sm(S5<Sm)。在图2中，第六冲程S6是在第二冲程S2和第三冲程S3之间的冲程(S2<S6<S3),在该冲程中，开口面积保持在“0”。下面将对冲程S6进行描述。
另一方面，如图3的框图所示，控制器(其对应于本发明的控制装置)15被配置为输入来自操作检测装置22和泵压力传感器(其对应于本发明的压力检测装置)23的信号，操作检测装置22用于分别检测各个液压致动器操作工具21的操作，泵压力传感器23用于检测液压泵1的排出管线2、发动机控制器24等的压力(泵压力)，并响应于这些输入信号向第一电磁比例减压阀6A、第二电磁比例减压阀6B、旁通阀19的比例螺线管19e、液压泵1的容量改变装置1a等输出控制信号，并设置有旁通阀控制映射(其对应于本发明的映射)25，如下所述。
如上所述，根据从控制器15施加到比例螺线管19e的电流值来控制旁通阀19的滑柱19c的冲程。然而，将描述控制器15对旁通阀19的冲程的控制。首先，在发动机E启动之前，没有电流从控制器15施加到比例螺线管19e，并且旁通阀19通过弹簧19d的推动力位于初始位置。此外，旁通阀19在初始位置的开口面积被设定为如上所述的初始开口面积Af。初始开口面积Af被设定为小于如上所述设定开口面积的开口面积(Af<As)，该开口面积是在发动机启动后立即使液压泵1的排出油逃逸到油箱3中所需的最小开口面积，以防止在与发动机启动相关的液压泵1的驱动开始后泵压立即快速上升，并防止过度的负载施加到发动机E上。
另一方面，当发动机E启动并且液压泵1相应地开始启动时，电流不从控制器15施加到旁通阀19的比例螺线管19e，并且滑柱19c保持在初始位置，即，旁通阀19的开口面积保持在初始开口面积Af，直到由泵压力传感器23检测的泵压力达到所需压力Po。相比于启动发动机时旁通阀的开口面积被设定为最大开口面积的情况(例如，类似于下述第二实施例中旁通阀33的情况)，这将能够防止在发动机驱动开始之后泵压力立即快速上升，并且将能够使泵压力上升速度更快直至达到所需压力Po。所需压力Po是大于先导初级压力Pp的值，使得预定的先导初级压力Pp能够从液压泵1供应至先导初级侧油路10，并且从节能的观点来看，期望小的值，例如约4Mpa。
然后，在泵压力达到所需压力Po之后，在没有从操作检测装置22输入操作信号的状态下，即，在没有操作液压致动器操作工具21的状态下(操作工具处于中间位置)，控制器15向比例螺线管19e施加电流，使得滑柱19c的冲程达到第四冲程S4。这将使得旁通阀19的开口面积达到设定开口面积As。然而，在液压泵1的排出量为预定量量级的状态下，并且如上所述，当发动机速度E为预定速度(例如，额定速度)的量级时，设定开口面积As是排出管线2的压力保持在所需压力Po量级的开口面积，并且大于初始开口面积Af。此外，从发动机E启动直至泵压力达到所需压力Po，即使操作液压致动器操作工具21，控制器15也不会向第一电磁比例减压阀6A和第二电磁比例减压阀6B输出致动的控制信号，使得控制阀5保持在中性位置N，在该位置，压力油不供应至液压致动器4。此外，当在预定时间或更长时间内没有从操作检测装置22输入操作信号时，控制器15向比例螺线管19e施加电流，使得滑柱19c的冲程变为第五冲程S5，并将旁通阀19的开口面积设定为最大开口面积Am。这将使得在液压致动器操作工具21在预定时间或更长时间内未被操作的情况下，能够减少旁通油路18的压力损失。
同时，如上所述，先导初级压力Pp经由从先导初级侧油路10分支形成的导入油路20作用于旁通阀19的滑柱19c的另一端侧(19d的相反侧)。因此，当排出管线2的压力降低到所需压力Po以下并且变得小于先导初级压力Pp时，在不操作液压致动器操作工具21的同时，作用在旁通阀19的滑柱19c的另一端侧上的先导压力变小，并且滑柱19c沿着冲程从第四冲程S4或第五冲程S5减小的方向移动。这将使得能够进行调节，使得旁通阀19的开口面积减小，并且排出管线2的压力达到所需压力Po。
此外，如上所述，在没有电流从控制器15施加到比例螺线管19e的状态下，旁通阀19通过弹簧19d的推动力位于初始位置，并且旁通阀19在初始位置的开口面积被设定为初始开口面积Af。结果，即使假定由于从控制器15延伸到比例螺线管19e的电气系统中的某些缺陷而在旁通阀19中发生故障，旁通油路18也将被旁通阀19打开，并且可以避免在发动机启动时泵压力快速上升或者发动机不启动时的无法启动状态，并且由于初始开口面积Af(在这种情况下为旁通阀19的开口面积)是小于设定开口面积的开口面积As，该设定开口面积As是当操作工具处于中间位置时旁通阀19的开口面积，当操作工具处于中间位置时，排出管线2的压力也将上升至高于所需压力Po，并且即使旁通阀19停止操作，也可以执行作业机器的紧急排空所需的最小操作，诸如此类。
接下来，将描述在发动机E启动并且泵压力达到所需压力Po之后操作液压致动器操作工具21的情况下对旁通阀19的控制。在这种情况下，控制器15通过使用旁通阀控制映射25来控制滑柱19c的冲程，下面将对其进行描述。
如图4(A)所示，旁通阀控制映射25是表示从操作检测装置22输入的液压致动器操作工具21的操作量(操作工具操作量)和为每个液压致动器4设定的滑柱19c的冲程之间的关系的映射。例如，在液压挖掘机中，相对于相应的液压致动器单独设定相应的旁通阀控制映射25，诸如动臂缸的伸出侧和缩回侧、斗杆缸的伸出侧和缩回侧、铲斗缸的伸出侧和缩回侧、行进马达和回转马达。通过确定用于将排出管线2的上限压力设定为对应于操作工具操作量的上限压力的旁通阀19的开口面积，并且进一步通过确定达到相关开口面积的滑柱19c的冲程，该旁通阀控制映射25被创建为表示操作工具操作量和滑柱19c的冲程之间的关系的映射，使得操作工具操作量和排出管线2的上限压力(例如，由于活塞位于油缸端，当压力油未被供应至液压致动器4时，排出管线2的压力)之间的关系变成预先设定的压力特性的关系。在这种情况下，如图4(B)所示，设定预先设定的压力特性的关系，使得当操作工具操作量是第一操作量L1时，上限泵压力(排出管线2的上限压力)达到系统压力(由主溢流阀17设定的排出管线2的最大压力，例如35Mpa)；并且在旁通阀控制映射25中，如图4(A)所示，当旁通阀19的开口面积在第二操作量L2处变为“0”时，预先设定的压力特性的关系被设定为达到第三冲程S3，该第二操作量略微增大为大于第一操作量L1。在这种情况下，滑柱19c的冲程被控制，使得在上限泵压力达到系统压力之后直到旁通阀19的开口面积变为“0”的时间期间，与操作工具操作量从第一操作量l1到第二操作量L2的增大相关联，开口面积的变化平稳地进行。
在一些情况下，执行特殊控制可能更好，例如，控制上限泵压力，以便低于液压挖掘机的动臂下降时的系统压力。在这种情况下，旁通阀19的开口面积被设定为即使在操作工具操作量最大时也避免“0”。
当参照图4(A)描述控制器15使用旁通阀控制映射25对旁通阀19进行控制时，在液压致动器操作工具21未被操作的状态下(操作工具操作量为“0”，操作工具处于中间位置)，如上所述，滑柱19c被控制停留在第四冲程S4。然后，当操作液压致动器操作工具21时，滑柱19c被控制为随着操作工具操作量增大而沿冲程减小的方向移动，即，沿旁通阀19的开口面积减小的方向移动；并且当操作工具操作量被操作到第二操作量L2时，滑柱19c被控制，使得冲程达到第三冲程S3，在该第三冲程处，旁通阀19的开口面积变为“0”。此外，即使在旁通阀19的开口面积变为“0”之后，控制器15也根据操作工具操作量的增大来控制滑柱19c的冲程。
当旁通阀19的开口面积变为“0”时，期望通过校准等来校正滑柱19c的冲程，即，对应于第三冲程S3的位置施加至比例螺线管19e的电流值。
此外，在多个液压致动器4同时操作的互锁操作中，基于从操作检测装置22输入的各个液压致动器操作工具21的操作量和用于各个液压致动器的旁通阀控制映射25来计算旁通阀19的滑柱19c的冲程。
同时，将参照图5所示的旁通阀控制映射25的局部放大图描述在旁通阀19的开口面积变为“0”之后对滑柱19c冲程的控制。在旁通阀19的开口面积变为“0”之后，控制器15响应于从泵压力传感器23输入的排放管线2的当前泵压力来改变旁通阀控制映射25。在这种情况下，当从泵压力传感器23输入的泵压力高于预先设定的设定压力(例如，35MPa)时，即使在滑柱19c的冲程达到旁通阀19的开口面积变为“0”的第三冲程S3之后，如图5中的实线所示，滑柱19c的冲程被设定为随着操作工具操作量的增大而减小，即，朝向第二冲程S2方向移位。当操作工具操作量达到最大值(最大操作量Lm)时，滑柱19c被控制为停留在第六冲程S6，该第六冲程S6是第三冲程S3和第二冲程S2之间的中间冲程。第六冲程S6位于第三冲程S3和第二冲程S2之间，在第三冲程中，旁通阀19的开口面积保持在“0”，在第二冲程中，滑柱19c的台肩部分和壳体的滑动接触部分之间的重叠长度最长，该壳体的滑动接触部分与台肩部分滑动接触。即使当泵压力高时，停留在第六冲程S6的滑柱19c也能够可靠地防止油从旁通阀19泄漏。
另一方面，当从泵压力传感器23输入的泵压力变得低于设定压力时，改变旁通阀控制映射25，使得在旁通阀19的开口面积之后从第三冲程S3朝向第二冲程S2的方向上的位移19已变成“0”，随着泵压力的降低而降低，并且被设定为当泵压力足够低(例如5MPa)时，即使当操作工具操作量达到最大操作量Lm时，滑柱19c也位于第三冲程S3，如图5中虚线所示。结果，当泵压力低到足以防止滑柱19c泄漏的危险时，滑柱19c将立即沿第四冲程S4的方向移动，以随着操作工具的操作量的减少而打开旁通阀19的开口，使得旁通阀19对操作工具的操作具有良好的响应性。
在如上所述配置的本实施例中，液压挖掘机的液压控制回路被配置为包括：液压泵1；液压致动器4，压力油从液压泵1供给液压致动器4；液压致动器操作工具21，其被操作以致动液压致动器4；控制阀5，其连接至液压泵1的排出管线2，并且被配置为根据液压致动器操作工具21的操作来控制向液压致动器4供油/从液压致动器4排油；主溢流阀17，其被配置为设定排出管线2的最大压力；旁通油路18，其形成为从排出管线2分支并到达油箱3；滑柱型旁通阀19，其设置在旁通油路18上，并被配置为响应于从控制器15输出的控制信号等来控制从液压泵1流向油箱3的旁通量。在该液压控制回路中，旁通阀19被配置为使得开口面积随着滑柱19c的位移而增大或减小，在控制中，通过控制随着液压致动器操作工具21的操作量而变化的旁通量的增大或减少，使得排出管线2的上限压力变为与操作工具操作量相对应的压力；另一方面，控制器15具有旁通阀控制映射25，该旁通阀控制映射25表示操作工具操作量与滑柱冲程(滑柱19c的位移量)之间的关系，并且根据旁通阀控制映射25控制随着操作工具操作量而变化的旁通阀19的滑柱冲程；并且在旁通阀控制映射25中，将排出管线2的上限压力设定为对应于旁通阀19的开口面积被第二操作量L2完全关闭的滑柱冲程(在第一实施例中为第三冲程S3)的压力，该第二操作量L2是大于第一操作量L1的操作量，在第一操作量L1处达到排出管线2的最大压力。
因此，通过使用旁通阀控制映射25，根据操作工具操作量控制旁通阀19的滑柱19c的位移量。根据与滑柱19c的位移相关联的旁通阀19的开口面积的增大或减少，控制排出管线2的上限压力成为与液压致动器操作工具21的操作量相对应的压力；在这种情况下，然而，控制排出管线2的上限压力，使得旁通阀19的开口面积在第二操作量L2处完全关闭，第二操作量L2是大于第一操作量L1的操作量，在第一操作量L1处达到排出管线2的最大压力。结果，直到排出管线2的上限压力达到排出管线2的最大压力，通过控制旁通阀19的开口面积的增大/减小，排出管线2的上限压力能够被控制为与操作工具操作量相对应的压力，并且液压致动器操作工具21的操作区域可以做得尽可能宽，其中可以由旁通阀19控制上限压力的增大或减少，这可以极大地有助于提高可操作性。另一方面，当控制排出管线2的上限压力，使得当操作量变得大于排出管线2的最大压力时旁通阀完全关闭，从而实现减少能量损失。
此外，在该液压控制回路中，即使在旁通阀19完全关闭的状态下，滑柱19c相对于操作工具操作量的冲程也由旁通阀控制映射25控制，由此，能够控制滑柱19c的台肩部分(在旁通阀19完全关闭的状态下)和壳体的滑动接触部分之间的重叠长度，台肩部分与壳体的滑动接触部分滑动接触。在这种情况下，配置使得来自检测液压泵1的排出管线2的压力的泵压力传感器23的信号输入到控制器15，并且通过根据排出管线2的输入压力改变旁通阀控制映射25，根据排出管线2的压力改变重叠长度。即使在排出管线2具有高压力的情况下，也能够通过增加重叠长度来防止从旁通阀19漏油，从而有助于减少能量损失。
接下来，将参考图6至图9描述本发明的第二实施例。第二实施例中与第一实施例中相同的元件用相同的标号表示，因此将省略对其的描述。
图6是示出第二实施例的液压控制回路的梗概的图。在图6中，附图标记30表示由发动机E驱动的先导泵，由先导泵30产生的先导初级压力被供给第一电磁比例减压阀6A和第二电磁比例减压阀6B，第一电磁比例减压阀6A和第二电磁比例减压阀6B通过连接至先导泵30的先导初级侧油路31将先导压力输出到控制阀5。换言之，在第二实施例中，分别设置作为液压致动器4的油压供给源的液压泵以及向第一电磁比例减压阀6A和第二电磁比例减压阀6B供给先导初级压力的先导泵30。在图6中，附图标记32表示先导减压阀，该先导减压阀用于设定先导初级侧油路31的回路压力。
此外，在图6中，附图标记33表示根据第二实施例的旁通阀，旁通阀33设置在旁通油路18中，该旁通油路18形成为从液压泵1的排出管线2分支并到达油箱3，与第一实施例类似。然后，旁通阀33控制从液压泵1经由旁通油路18流向油箱3的旁通量，旁通阀33包括连接至液压泵1的入口侧端口33a、连接至油箱3的出口侧端口33b、具有这些入口侧33a和出口侧端口33b的壳体(未示出)、可沿轴向自由移动地插入到壳体中的滑柱33c、设置在滑柱33c一端侧并将滑柱33c推向初始位置的弹簧33d、设置在滑柱33c另一端侧使滑柱33c克服弹簧等的推力而移动的比例螺线管33e，诸如此类。然后，根据从控制器15施加到比例螺线管33e的电流值的增大或减少控制，控制滑柱33c的冲程(从初始位置的位移量)的增大或减少。根据与冲程对应的旁通阀33的开口面积，控制从液压泵1经由旁通油路18流向油箱3的旁通量。
同时，在第二实施例中，将参考图7描述旁通阀33的滑柱33c的冲程和开口面积之间的关系。当没有电流施加到比例螺线管33e时，滑柱33c通过弹簧的推力位于初始位置，但是在初始位置，旁通阀33的开口面积被设定为最大开口面积Am。然后，由于电流被施加到比例螺线管33e，滑柱33c从初始位置移位，并且滑柱33c的冲程随着施加到比例螺线管33e的电流值的增大而增大。然而，在这种情况下，开口面积保持在最大开口面积Am，直到冲程从初始位置到达第一冲程S1，并且开口面积被设定为随着冲程从第一冲程S1增大而减小，并且当冲程到达第二冲程S2(S1<S2)时，旁通阀33的开口面积A被设定为“0”，即完全关闭。然后，将保持该完全关闭状态(开口面积A＝0)，直到冲程从第二冲程S2进一步增大并达到最大冲程SM(S2<Sm)。
根据从控制器15施加到比例螺线管33e的电流值来控制旁通阀33的滑柱33c的冲程，但是将描述由控制器15对旁通阀33的冲程的控制。首先，在发动机E启动之前，没有电流从控制器15施加到比例螺线管33e，并且旁通阀33通过弹簧33d的推力定位在初始位置。而且，如上所述，旁通阀33在初始位置的开口面积被设定为最大开口面积Am。
此外，当不操作液压致动器操作工具21时，在发动机E启动后，没有电流从控制器15施加到比例螺线管33e，并且旁通阀33通过弹簧33d的推力保持在初始位置，即最大开口面积Am。另一方面，当操作液压致动器操作工具21时，控制器15通过使用第二实施例的旁路控制映射34来控制旁通阀33的滑柱33c的冲程。
如图8所示，旁通阀控制映射34是示出了从操作检测装置22输入的液压致动器操作工具21操作量(操作工具操作量)与滑柱33c冲程之间的关系，并且分别为每个液压致动器设置，并且以与第一实施例中相同的方式产生。然而，在这种情况下，当操作工具操作量保持在第一操作量L1时，上限泵压力(在压力油未被供应至液压致动器4的状态下的泵压力)被设定为达到系统压力(由主溢流阀17设定的排出管线2的最大压力(参见图4(B))，当操作工具操作量保持在略大于第一操作量L1的第二操作量L2时，冲程被设定为旁通阀33的开口面积变为“0”的第二冲程S2。在这种情况下，控制滑柱33c的冲程，使得在泵压力达到系统压力之后，在直到旁通阀33的开口面积变为“0”的时间期间，与从第一操作量L1到第二操作量L2的操作工具操作量的增大相关联，平稳地执行开口面积的变化，这与第一实施例类似。
将参考图8描述由控制器15使用旁通阀控制映射34对旁通阀33的控制。在不操作液压致动器操作工具21的状态下(操作工具操作量“0”，控制操作工具在中间位置)，控制滑柱33c，以使其停留在初始位置，在该初始位置开口面积变为最大开口面积Am，如上所述。然后，当操作液压致动器操作工具21时，控制滑柱33c以使其沿冲程随着操作工具操作量增大而增大的方向移位，即沿旁通阀33的开口面积减小的方向移位；并且当操作工具操作量被操作到第二操作量L2时，控制滑柱33c以达到旁通阀33的开口面积变为“0”的第二冲程S2。此外，与第一实施例类似，即使在旁通阀33的开口面积变为“0”之后，控制器15也根据操作工具操作量的增大来控制滑柱33c的冲程。
同时，在旁通阀33的开口面积变为“0”之后，控制滑柱33c的冲程；将参考图9所示旁通阀控制映射34的局部放大视图来描述。即使在第二实施例中，在旁通阀33的开口面积变为“0”之后，响应于从泵压力传感器23输入的排出管线2的泵压力，控制器15改变旁通阀控制映射34。在这种情况下，当从泵压力传感器23输入的泵压力(例如，35MPa)高于预先设定的设定压力时，即使在滑柱的冲程到达旁通阀的开口面积成为“0”的第二冲程之后，如图9中实线所示，滑柱33c的冲程随着操作工具操作量的增大而增大，即，滑柱33c被设定为沿最大冲程Sm的方向位移，并且当操作工具操作量变为最大(最大操作量Lm)时，滑柱33c被设定为达到最大冲程Sm。在最大冲程Sm，滑柱的台肩和壳体的滑动接触部分之间的重叠长度被形成为最长，台肩与壳体的滑动接触部分滑动接触，由此，即使在泵压高的情况下，也能够可靠地防止油从旁通阀泄漏。
另一方面，当从泵压力传感器23输入的泵压力变得低于设定压力时，旁通阀控制映射34被改变，使得在旁通阀33的开口面积变成“0”之后，沿从第二冲程S2到最大冲程Sm的方向的位移变成“0”，随着泵压力的降低而降低，并且被设定为当泵压力足够低(例如5MPa)时，即使当操作工具操作量达到最大操作量Lm时，滑柱33c也位于第二冲程S2，如图9中虚线所示。结果，当泵压力低到足以防止滑柱33c泄漏的危险时，滑柱33c将立即沿第一冲程S1的方向移动，以随着操作工具操作量的减少而打开旁通阀33的开口，使得旁通阀33对操作工具的操作具有良好的响应性。
因此，第二实施例的旁通阀33采用开口面积随滑柱33c的冲程增大而减小、并且旁通阀33的滑柱冲程随液压致动器操作工具21操作量增大而增大的构型。虽然滑柱冲程被配置为增大，即使在使用这样配置的旁通阀33的第二实施例中，控制排出管线2的上限压力，使得旁通阀19的开口面积完全关闭，在第二操作量L2处，该第二操作量L2比排出管线2达到最大压力时的第一操作量L1更大，其表现出与第一实施例相同的作用和效果，从而有助于提高可操作性和减少能量损失。
工业实用性
本发明可用于控制旁通阀，该旁通阀设置在诸如液压挖掘机的作业机器的液压控制回路中。

Claims (3)

1.一种用于作业机器的液压控制回路，所述液压控制回路包括：液压泵；液压致动器，压力油从所述液压泵供应至所述液压致动器；操作工具，其被操作以致动所述液压致动器；控制阀，其连接至所述液压泵的排出管线，并且被配置为根据操作工具的操作来控制向所述液压致动器供油和从所述液压致动器排油；主溢流阀，其被配置为设定所述排出管线的最大压力；旁通油路，其形成为从所述排出管线分支并到达油箱；以及滑柱式旁通阀，其设置在所述旁通油路上，并且被配置为响应于从控制装置输出的控制信号来控制从所述液压泵流向所述油箱的旁通量，
其中，所述旁通阀被配置为使得开口面积随着所述滑柱的位移而增大或减小，在控制时，通过根据操作工具操作量控制旁通量的增大或减小，使得所述排出管线的上限压力变为与操作工具操作量相对应的压力；另一方面，所述控制装置设置有表示操作工具操作量和滑柱位移量之间关系的映射，并且基于所述映射控制随着所述操作工具操作量变化的所述旁通阀的所述滑柱位移量；并且所述映射被设定使得所述排出管线的所述上限压力是与所述滑柱位移量相对应的压力，所述滑柱位移量使得令所述旁通阀的所述开口面积完全关闭的操作量大于达到所述排出管线的所述最大压力时的所述操作工具操作量。
2.根据权利要求1所述的用于作业机器的液压控制回路，其被配置为即使在所述旁通阀的完全关闭状态下也通过使用所述映射来控制随着所述操作工具操作量变化的所述滑柱位移量，以便在所述旁通阀的完全关闭状态下控制所述旁通阀的所述滑柱的台肩部分和壳体的滑动接触部分之间的重叠长度，所述台肩部分与所述壳体的滑动接触部分滑动接触。
3.根据权利要求2所述的用于作业机器的液压控制回路，其中，所述控制装置被配置为通过输入来自压力检测装置的信号，所述压力检测装置用于检测所述液压泵的所述排出管线的压力，并根据所述排出管线的输入压力来改变映射，根据所述排出管线的压力在所述旁通阀的完全关闭状态下改变所述滑柱的所述台肩部分和所述壳体的所述滑动接触部分之间的重叠长度。
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