CN116806282A - 液压控制系统 - Google Patents

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CN116806282A
CN116806282A CN202280013689.4A CN202280013689A CN116806282A CN 116806282 A CN116806282 A CN 116806282A CN 202280013689 A CN202280013689 A CN 202280013689A CN 116806282 A CN116806282 A CN 116806282A
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hydraulic
flow rate
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喜安浩一
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Caterpillar SARL
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Abstract

待解决的问题：当在方向转换阀的上游侧设置流量控制阀以改变液压致动器的供应流速和排放流速之间的关系时，为避免方向转换阀的大尺寸并使得能够精确地控制供应流量。解决方案：该配置是基于操纵杆的方向转换阀(25)和操纵杆的流量控制阀(28)的开口面积来控制到操纵杆油缸(8)的供应流速；基于从液压泵A、B到操纵杆油缸(8)的目标供应流速、操纵杆的方向转换阀(25)的开口面积、以及液压泵A与操纵杆油缸(8)的负荷压力之间的目标差压来计算操纵杆的流量控制阀(28)的目标开口面积；控制操纵杆的流量控制阀(28)以保持计算的目标开口面积。

Description

液压控制系统
技术领域
本发明涉及一种在具有诸如液压挖掘机的液压致动器的作业机械中使用的液压控制系统的技术领域。
背景技术
通常，诸如液压挖掘机的作业机械设置有各种类型的液压致动器；作为用于控制这些液压致动器的供油/排油的液压控制系统，例如，传统上已知一种配置，其具有用于同时执行方向转换控制以转换用于液压致动器的液压油的供应/排放方向的单个滑阀、用于控制从液压泵到液压致动器的供应流速的供应流量控制、以及用于控制从液压致动器到油箱的排放流速的排放流量控制。然而，当单滑阀控制供应/排放流速时，由于供应侧的开口面积和排放侧的开口面积相对于阀芯的移动位置的关系经唯一地确定，出现了作业效率和可操作性降低的问题，该问题不能根据操作状态改变供应流速和排放流速之间的关系，例如，诸如单独致动单个液压致动器的单独操作和同时致动多个液压致动器的组合操作，或者诸如轻负荷作业和重负荷作业等各种作业。
为了解决这个问题，存在一种用于彼此独立地控制到液压致动器的供应流速和从液压致动器的排放流速的传统技术，该技术设置有用于控制从液压泵到液压致动器的供应流速的流量控制阀；布置在流量控制阀的下游侧的方向转换阀，该方向转换阀用于转换液压油相对于液压致动器的供应/排放方向，并控制从液压致动器的排放流速；以及用于控制这些流量控制阀和方向转换阀的控制装置(例如，参见专利文献1)。对于该技术，方向转换阀经配置通过设置形成在方向转换阀上的供应阀通道的大开口面积来不控制供应流速，使得供应流原样流入液压致动器中，并且这使得每个单独的阀能够彼此独立地控制到/从液压致动器的供应/排放流速，并且与使用三个不同的阀来控制方向转换、供应流速和排放流速的配置相比，通过为方向转换阀提供供应/排放转换控制和排放流量控制的两个功能来减少零件的数量。
另外，在上述专利文献1中，将第一液压泵和第二液压泵作为液压供应源的大流速液压致动器配置为设有两个流量控制阀，第一流量控制阀控制来自第一液压泵的供应流速，第二流量控制阀控制来自第二液压泵的供应流速，以及来自两个流量控制阀泵通过形成在方向转换阀上的供应阀通道向液压致动器供应总流速，用于方向转换和排放流量控制。因此，即使在从两个液压泵供应加压油以单独控制供应/排放流速的大流速液压致动器中，这也能够仅需要单个方向转换阀，从而能够简化其回路，能够单独控制来自第一和第二液压泵的供应流速，并且能够在组合操作期间以高精度控制泵流速分配。
现有技术文献
[专利文献]
专利文献1：日本未经审查专利申请公开第2017-20604号。
发明内容
[本发明所要解决的问题]
在专利文献1中，如上所述，方向转换阀经配置原样由流量控制阀控制而向液压致动器供应流量而运行；即方向转换阀经配置不控制供应流速。这里，通过使通向方向转换阀的供应阀通道的开口面积大到在阀之前和之后没有压力差，可以仅利用流量控制阀的开口面积控制来控制到液压致动器的供应流速。然而，为了形成具有这种大开口的阀通道，方向转换阀的尺寸必须设定得大，特别是，对于使用两个液压泵作为液压供应源的大流量液压致动器的方向转换阀，需要具有大开口的供应阀通道，用于使来自两个液压泵的供应流在方向转换阀之前和之后没有任何压力差的情况下通过，因此出现方向转换阀变得相当大的问题。因此，已经提出在方向转换阀的上游侧设置流量控制阀，而不使供应阀通道到方向转换阀的开口面积大到在阀之前和之后没有压力差。但是，不仅流量控制阀的开口面积，而且供应阀通道到方向转换阀的开口面积都可能影响流量控制，并且可能使对液压致动器的供应流量控制变得困难，因此这是本发明要解决的问题。
[解决该问题的手段]
本发明的目的是解决考虑到上述当前情况的问题；本发明的权利要求1是一种液压控制系统，其包括液压泵和使用液压泵作为液压供应源的液压致动器，其中该系统设置有方向转换阀，其具有用于液压致动器的供应/排放阀通道并转换供应/排放方向；流量控制阀，其布置在方向转换阀的上游侧，用于控制从液压泵到方向转换阀的供应流速；以及控制装置，其用于控制方向转换阀和流量控制阀的操作；用于液压致动器的排放流速经配置基于从方向转换阀的排放阀通道的开口面积来控制，并且供应流速经配置基于到方向转换阀的供应阀通道的开口面积和流量控制阀的开口面积来控制；其中控制装置包括：目标供应流速设定装置，其根据液压致动器的操纵器的操作量来设定从液压泵到液压致动器的目标供应流速；方向转换阀的开口面积设定装置，其根据液压致动器的操纵器的操作量来设定用于方向转换阀的供应/排放阀通道的开口面积；目标差压设定装置，其设定液压泵压力与液压致动器的负荷压力之间的目标差压；以及计算装置，其基于上述预先设定的目标供应流速、到方向切换阀的供应阀通道的开口面积以及目标差压，计算向液压致动器供应目标供应流速的流量控制阀的目标开口面积；并且其中控制装置控制流量控制阀的操作，以保持由计算装置计算的目标开口面积。
本发明的权利要求2是根据权利要求1所述的液压控制系统，其中当计算流量控制阀的目标开口面积时，计算装置基于目标供应流速和供应阀通道到方向转换阀的开口面积来计算在供应阀通道到方向转换阀之前和之后的差压，进一步基于供应阀通道至方向转换阀之前和之后的差压和目标差压计算流量控制阀之前和之后的差压，并基于流量控制阀之前和之后的差压和目标供应流速计算流量控制阀的目标开口面积。
本发明的权利要求3是根据权利要求1所述的液压控制系统，其中液压控制系统包括：第一和第二液压泵；大流量液压致动器，其使用第一和第二液压泵两者作为液压供应源；方向转换阀，其具有用于大流量液压致动器的供应/排放阀通道并转换供应/排放方向；主侧/副侧供油通道，其分别将第一和第二液压泵连接到方向转换阀的泵端口；其中该系统布置用于控制从第二液压泵到位于副侧供油通道处的方向转换阀的供应流速的流量控制阀；当大流量液压致动器的操纵器的操作量小于设定值时，通过关闭流量控制阀，仅将经过主侧供油通道的供应流量配置为从第一液压泵供应到方向转换阀；当大流量液压致动器的操纵器的操作量不小于设定值时，通过打开流量控制阀，将来自第二液压泵的经过副侧供油通道的供应流量和来自第一液压泵的经过主侧供油通道的供应流量配置为连接在一起以供应到方向转换阀；其中大流量液压致动器的排放流速经配置为基于来自方向转换阀的排放阀通道的开口面积来控制；如果流量控制阀关闭，则供应流速经配置基于供应阀通道到方向转换阀的开口面积来控制；并且如果流量控制阀打开，则供应流速经配置基于流量控制阀的开口面积和供应阀通道到方向转换阀的开口面积来控制；其中提供控制装置的目标供应流速设定装置根据大流量液压致动器的操纵器的操作量为每个液压泵设定分别从第一和第二液压泵供应到大流量液压致动器的目标供应流速；方向转换阀的开口面积设定装置根据大流量液压致动器的操纵器的操作量设定用于方向转换阀的供应/排放阀通道的开口面积；目标差压设定装置设定第二液压泵压力与大流量液压致动器的负荷压力之间的目标差压；以及计算装置基于以上预设的目标供应流速、供应阀通道到方向转换阀的开口面积和目标差压，计算用于将目标供应流速从第二液压泵供应到大流量液压致动器的流量控制阀的目标开口面积。
本发明的权利要求4是根据权利要求3所述的液压控制系统，其中当计算流量控制阀的目标开口面积时，计算装置基于从第一和第二液压泵到液压致动器的目标供应流速和供应阀通道到方向转换阀的开口面积来计算供应阀通道到方向转换阀之前和之后的差压，进一步基于供应阀通道到方向转换阀之前和之后的差压以及目标差压来计算流量控制阀之前和之后的差压，并且基于流量控制阀之前和之后的差压以及从第二液压泵到液压致动器的目标供应流速来计算流量控制阀的目标开口面积。
[本发明的有益效果]
根据权利要求1所述的发明，尽管可以改变供应到液压致动器的供应流速和从液压致动器的排放流速之间的关系，但是可以避免方向转换阀变得更大并提供高度精确的供应流量控制。
根据权利要求2所述的发明，可以精确地计算流量控制阀的目标开口面积，有助于提高供应流量控制的精度。
根据权利要求3所述的发明，同样在使用第一和第二液压泵作为液压供应源的大流量液压致动器中，可以避免方向转换阀变大并提供高度精确的供应流量控制，尽管在从两个液压泵供应加压油的供应流速的大范围内，可以改变供应到大流量液压致动器的供应流速和从大流量液压致动器的排放流速之间的关系。
根据权利要求4所述的发明，可以精确地计算用于大流量液压致动器的流量控制阀的目标开口面积，有助于提高供应流量控制的精度。
附图说明
图1是示出第一实施例的液压回路示意图。
图2是示出控制器的输入/输出的框图示意图。
图3是当操纵杆操纵器单独操作时，示出操纵器的操作量、第一和第二液压泵的目标供应流速、操纵杆的流量控制阀的开口面积和操纵杆的方向转换阀的开口面积之间的关系的示意图。
图4是示出操纵杆的方向转换阀和操纵杆的流量控制阀的结合状态的示意图。
图5是示出第二实施例的液压回路示意图。
具体实施方式
下面基于附图对本发明的实施例进行说明。
首先，图1是示出实施了本发明的液压挖掘机的液压控制系统的第一实施例的液压回路示意图；在图1中，符号A、B指示可变容量液压泵；符号Aa、Ba指示可变容量装置，其基于从后面提到的控制器10发送的控制信号转变液压泵A、B的容量；符号3指示油箱；符号4指示左行驶马达；符号5指示右行驶马达；符号6指示动臂油缸；符号7指示回转马达；符号8指示操纵杆油缸；符号9指示铲斗油缸。上述左/右行驶马达4、5；动臂油缸6；回转马达7；操纵杆油缸8和铲斗油缸9是使用液压泵A、B作为液压供应源的液压致动器；在这些液压致动器中，动臂/操纵杆油缸6、8是使用两个液压泵A、B作为液压供应源的液压致动器，并且对应于本发明的大流量液压致动器。注意，动臂油缸6、操纵杆油缸8和铲斗油缸9是延伸和收缩以摆动分别构成液压挖掘机的前作业设备的动臂、操纵杆和铲斗(均未示出)的液压缸；左/右行驶马达4、5是分别用于前后驱动液压挖掘机的左右行驶本体的液压马达；回转马达7是用于使液压挖掘机的上回转本体左右回转的液压马达。
液压泵A在后面提到的第一位置X处经由直线行驶阀11以及左行驶方向转换阀13连接到泵管线C。此外，液压泵B在第一位置X处经由直线行驶阀11连接到泵管线D以及右行驶方向转换阀14。
直线行驶阀11是基于从控制器10输出的控制信号在第一位置X和第二位置Y上转换的双向转换阀；其中在直线行驶阀11位于第一位置X处的条件下，液压泵A的输送油被供应到泵管线C和左行驶方向转换阀13，并且液压泵B的输送油被供应到泵管线D和右行驶方向转换阀14；并且，在直线行驶阀11位于第二位置Y处的条件下，液压泵A的输送油被供应到左右行驶方向转换阀13、14，液压泵B的输送油被供应到泵管线C、D。控制器10通过根据左和右行驶操纵器(未示出)或其它液压致动器的操纵器(用于动臂、回转、操纵杆和铲斗，均未示出)的操作将直线行驶阀11转换到第一位置X和第二位置Y，来将向左/右行驶马达4、5的供应流速设定为在直线行驶期间相同的流速。注意，下面提供关于直线行驶阀11位于第一位置X处的情况的说明，即来自液压泵A的输送油被供应到泵管线C和左行驶方向转换阀13并且来自液压泵B的输送油被供应到泵管线D和右行驶方向转换阀14。
左和右行驶方向转换阀13、14是控制左/右行驶马达4、5的供应/排放流速以及转变供应/排放方向的闭合中心滑阀，并且包括连接到行驶比例电磁阀(左行驶前方侧/左行驶后方侧/右行驶前方侧/右行驶后方侧比例电磁阀，均未示出)的前方侧/后方侧先导端口13a、13b、14a和14b，用于基于从控制器10输出的控制信号输出先导压力。当先导压力没有被输入到前方侧/后方侧先导端口13a、13b、14a和14b中时，左和右行驶方向转换阀13、14定位在空档位置N，在该位置油既不供应到左/右行驶马达4、5也不从左/右行驶马达4、5排放；当先导压力被输入到前方侧先导端口13a、14a时，左和右行驶方向转换阀13、14经配置转换到前方操作位置X，以打开供应阀通道13e、14e，从而将来自液压泵A、B的输送油供应到左/右行驶马达4、5上的前方侧端口4a、5a，以及打开排放阀通道13f、14f，从而从后方侧端口4b、5b排放油到油箱3；此外，当先导压力被输入到后方侧先导端口13b、14b时，阀13、14经配置转换到后方操作位置Y，以打开供应阀通道13e、14e，从而将来自液压泵A、B的输送油供应到左/右行驶马达4、5上的后方侧端口4b、5b，以及打开排放阀通道13f、14f，从而从前方侧端口4a、5a排放油到油箱3。当阀13、14位于前方或后方操作位置X或Y时，左/右行驶马达4、5的供应和排放流速将由供应阀通道13e、14e和排放阀通道13f、14f的开口面积控制，并且根据与从行驶比例电磁阀输出到前方侧/后方侧先导端口13a、13b、14a和14b的先导压力的增大或减小相关联的阀芯移动位置控制开口面积增大或减小。此外，当操作左和右行驶操纵器时，控制器10控制行驶比例电磁阀以输出先导压力，该先导压力根据行驶操纵器的操作量而增大或减小，从而能够以对应于行驶操纵器的操作量的速率驱动左和右行驶马达4、5。
此外，动臂主侧供油通道17、操纵杆的副侧供油通道18和铲斗的供油通道19从连接到液压泵A的泵管线C彼此平行地分支；此外，动臂副侧供油通道20、回转供油通道21和操纵杆的主侧供油通道22从连接到液压泵B的泵管线D彼此平行地分支。动臂的主侧供油通道17和动臂的副侧供油通道20是将液压泵A、B分别连接到后述的动臂的方向转换阀23上的泵端口23p的油通道；此外，操纵杆的主侧供油通道22和操纵杆的副侧供油通道18是将液压泵B、A分别连接到操纵杆的方向转换阀25上的泵端口25p的油通道；回转供油通道21是将液压泵B连接到回转方向转换阀24上的泵端口24p的油通道；并且铲斗的供油通道19是将液压泵A连接到铲斗的方向转换阀26上的泵端口26p的油通道。
操纵杆的流量控制阀28设置在操纵杆的副侧供油通道18上，用于控制从液压泵A到操纵杆的方向转换阀25的供应流速；此外，动臂的流量控制阀29设置在动臂的副侧供油通道20上，用于控制从液压泵B到动臂的方向转换阀23的供应流速。这些操纵杆/动臂的流量控制阀28、29是由操纵杆/动臂的流量控制比例电磁阀45、46(图2中示出)操作的提升阀先导，比例电磁阀45、46基于从控制器10输出的用于流量控制的控制信号而作业，并具有回流防止功能，用于允许油从液压泵A、B流向操纵杆/动臂的方向转换阀25、23并防止回流。
此外，诸如操纵杆/动臂的流量控制阀28、29的流量控制阀不设置在动臂/操纵杆的主侧供油通道17、22和铲斗/回转的供油通道19、21上；从液压泵A或B经过这些动臂/操纵杆的主侧供油通道17、22和铲斗/回转的供油通道19、21的供应流将被原样供应到用于动臂、铲斗、回转和操纵杆的方向转换阀23、26、24、25，而不控制流速。止回阀30设置在动臂/操纵杆的主侧供油通道17、22和铲斗/回转的供油通道19、21中的每一个上，并允许油从液压泵A、B流向用于动臂、铲斗、回转和操纵杆的方向转换阀23、26、24、25，并防止回流。
因此，加压油将从液压泵A、B分别通过动臂的主侧/副侧供油通道17、20供应到动臂的方向转换阀23上的泵端口23p；并且来自液压泵B的加压油的流速将由设置在动臂的副侧供油通道20上的动臂的流量控制阀29控制(或中断)，以供应到动臂的方向转换阀23。此外，来自液压泵B、A的加压油分别通过操纵杆的主侧和副侧供油通道22、18供应到操纵杆的方向转换阀25上的泵端口25p；并且来自液压泵A的加压油的流速将由设置在操纵杆的副侧供油通道18上的操纵杆的流量控制阀28控制(或中断)，以供应到操纵杆的方向转换阀25。
接下来，提供关于用于动臂、回转、操纵杆和铲斗的方向转换阀23至26的说明。
提供关于回转/铲斗的方向转换阀24、26的说明，其中从液压泵A、B中的任一个供应加压油。回转方向转换阀24是用于控制回转马达7的供应/排放流速以及改变其供应/排放方向的闭合中心滑阀；阀24具有左/右转向先导端口24a、24b，其分别连接到用于基于从控制器10输出的控制信号输出先导压力的回转的左/右转向比例电磁阀42a、42b(图2中示出)；泵端口24p，其连接到回转的供油通道21；箱端口24t，其连接到油箱3的箱管线T；第一致动器端口24c，其连接到回转马达7上的左转向端口7a；以及第二致动器端口24d，其连接到回转马达7上的右转向端口7b。此外，当没有先导压力被输入到左/右转向先导端口24a、24b时，回转方向转换阀24位于空挡位置N，其中回转马达7的供应/排放不受控制；当先导压力被输入到左转向先导端口24a时，阀24经配置转换到左转向操作位置X，以打开从泵端口24p到第一致动器端口24c的供应阀通道24e和从第二致动器端口24d到箱端口24t的排放阀通道24f；此外，当先导压力被输入到右转向先导端口24b时，阀24经配置转换到右转向操作位置Y，以打开从泵端口24p到第二致动器端口24d的供应阀通道24e和从第一致动器端口24c到箱端口24t的排放阀通道24f。当阀24位于左/右转向操作位置X或Y时，用于回转马达7的供应/排放流速将由供应/排放阀通道24e、24f的开口面积控制，并且根据与从回转的左/右转向比例电磁阀42a、42b输出到左/右转向先导端口24a、24b的先导压力的增大或减小相关联的阀芯移动位置，将开口面积控制为增大或减小。
铲斗的方向转换阀26是用于控制铲斗油缸9的供应/排放流速以及改变供应/排放方向的闭合中心滑阀；阀26具有延伸侧/收缩侧先导端口26a、26b，其分别连接到铲斗的延伸侧/收缩侧比例电磁阀44a、44b(图2中示出)，用于基于从控制器10输出的控制信号输出先导压力；泵端口26p，其连接到铲斗供应油通道19；箱端口26t，其连接到箱管线T；第一致动器端口26c，其连接到铲斗油缸9上的头侧端口9a；以及第二致动器端口26d，其连接到铲斗油缸9上的杆侧端口9b。铲斗的方向转换阀26具有与上述回转方向转换阀24相同的结构；当阀26从空挡位置N转换到延伸/收缩操作位置X、Y时，阀26经配置打开从泵端口26p到致动器端口26c或26d的供应阀通道26e和从致动器端口26d或26c到箱端口26t的排放阀通道26f，并根据供应/排放阀通道26e、26f到/从铲斗油缸9的开口面积控制供应/排放流速；并且根据从铲斗的延伸侧/收缩侧比例电磁阀44a、44b输出的先导压力的增大或减小，根据阀芯移动位置控制开口面积增大或减小。
接下来，提供关于从两个液压泵A、B供应加压油的操纵杆/动臂的方向转换阀25、23的说明。操纵杆的方向转换阀25是用于控制操纵杆油缸8的供应/排放/再循环流速以及转换供应/排放方向的闭合中心滑阀；阀25具有延伸侧/收缩侧先导端口25a、25b，其分别连接到操纵杆的延伸侧/收缩侧比例电磁阀43a、43b(图2中示出)，用于基于从控制器10输出的控制信号输出先导压力；泵端口25p，其连接到操纵杆的主侧/副侧供油通道22、18；箱端口25t，其连接到箱管线T；第一致动器端口25c，其连接到操纵杆油缸8上的头侧端口8a；以及第二致动器端口25d，其连接到操纵杆油缸8上的杆侧端口8b。此外，当没有先导压力被输入到延伸侧/收缩侧先导端口25a、25b时，操纵杆的方向转换阀25位于空挡位置N，其中操纵杆油缸8的供应/排放不受控制；当先导压力被输入到延伸侧先导端口25a时，阀25经配置转换到延伸侧操作位置X，以打开从泵端口25p到第一致动器端口25c的供应阀通道25e，从第二致动器端口25d到箱端口25t的排放阀通道25f，以及将一部分排放油作为再生油从第二致动器端口25d供应到第一致动器端口25c的再循环阀通道25g；此外，当先导压力被输入到收缩侧先导端口25b中时，阀25经配置转换到收缩侧操作位置Y，以打开从泵端口25p到第二致动器端口25d的供应阀通道25e和从第一致动器端口25c到箱端口25t的排放阀通道25f。供应/排放/再循环阀通道25e、25f、25g的开口面积经控制根据由从操纵杆的延伸侧/收缩侧比例电磁阀43a、43b输出的先导压力移动的阀芯位置而增大或减小，并且来自操纵杆油缸8的排放/再循环流速由排放/再循环阀通道25f、25g的开口面积控制。当操纵杆的流量控制阀28关闭操纵杆的副侧供油通道18时，到操纵杆油缸8的供应流速将由操纵杆的方向转换阀25上的供应阀通道25e的开口面积控制；当操纵杆的流量控制阀28打开操纵杆的副侧供油通道18时，供应流速将由操纵杆的流量控制阀28的开口面积和操纵杆的方向转换阀25上的供应阀通道25e的开口面积控制。
此外，动臂的方向转换阀23是用于控制动臂油缸6的供应/排放/再循环流速以及转换供应/排放方向的闭合中心滑阀；阀23具有延伸侧/收缩侧先导端口23a、23b，其分别连接到动臂的延伸侧/收缩侧比例电磁阀41a、41b(图2中示出)，用于基于从控制器10输出的控制信号输出先导压力；泵端口23p，其连接到动臂的主侧/副侧供油通道17、20；箱端口23t，其连接到箱管线T；第一致动器端口23c，其连接到动臂油缸6上的头侧端口6a；第二致动器端口23d连接到动臂油缸6上的杆侧端口6b。动臂的方向转换阀23具有与上述操纵杆的方向转换阀25相同的结构；当阀23从空挡位置N转换到延伸/收缩操作位置X、Y时，阀23经配置打开从泵端口23p到致动器端口23c或23d的供应阀通道23e和从致动器端口23d或23c到箱端口23t的排放阀通道24f；并且当阀23处于收缩侧操作位置Y时，阀23经配置打开再循环阀通道23g，其将一部分排放油作为再生油从第一致动器端口23c供应到第二致动器端口23d。供应/排放/再循环阀通道23e、23f和23g的开口面积经控制根据由从动臂的延伸侧/收缩侧比例电磁阀41a、41b输出的先导压力移动的阀芯位置而增大或减小，并且来自动臂油缸6的排放/再循环流速由排放/再循环阀通道23f、23g的开口面积控制。当动臂的流量控制阀29关闭动臂副侧供油通道20时，到动臂油缸6的供应流速将由供应阀通道23e到动臂的方向转换阀23的开口面积控制；当动臂的流量控制阀29打开动臂副侧供油通道20时，到动臂油缸6的供应流速将由动臂的流量控制阀29的开口面积和到动臂的方向转换阀23的供应阀通道23e的开口面积控制。
进一步地，在图1中，符号E、F指示从连接到泵管线C、D到箱管线T的所有方向转换阀13、14、23至26的上游位置分支的排出管线，并且排出阀31、32设置在排出管线E、F上。这些排出阀31、32由从排出比例电磁阀47a、47b(图2中示出)输出的先导压力操作，用于控制从液压泵A、B通过排出管线E、F流向油箱3的排出流速的增大或减小；并且排出比例电磁阀47a、47b基于从控制器10输出的控制信号来控制输出到排出阀31、32的先导压力的增大或减小。
如图2的框图示意图所示，控制器10(对应于本发明中的控制装置)经配置输入来自用于检测动臂操纵器的操作方向和量的动臂的操作检测装置50；用于检测回转操纵器的操作方向和量的回转的操作检测装置51；用于检测操纵杆操纵器的操作方向和量的操纵杆的操作检测装置52；用于检测铲斗操纵器的操作方向和量的铲斗的操作检测装置53；用于检测液压泵A/B的压力的泵A/B的压力传感器54a、54b；用于检测动臂油缸6的头侧/杆侧负荷压力的动臂压力传感器55a、55b；用于检测回转马达7的左转向/右转向负荷压力的回转压力传感器56a、56b；用于检测操纵杆油缸8的头侧/杆侧负荷压力的操纵杆压力传感器57a、57b；以及用于检测铲斗油缸9的头侧/杆侧负荷压力的铲斗压力传感器58a、58b的信号。并基于这些输入信号，将控制信号输出到动臂的延伸侧/收缩侧比例电磁阀41a、41b，回转的左/右转向比例电磁阀42a、42b，操纵杆的延伸侧/收缩侧比例电磁阀43a、43b和铲斗的延伸侧/收缩侧比例电磁阀44a、44b，以分别将先导压力输出到动臂、回转、操纵杆和铲斗的方向转换阀23至26上的先导端口23a、23b至26a、26b；操纵杆流量控制比例电磁阀45将先导压力输出到设置在操纵杆的副侧供油通道18上的操纵杆的流量控制阀28；动臂流量控制比例电磁阀46将先导压力输出到设置在动臂副侧供油通道20上的动臂的流量控制阀29；排出比例电磁阀47a、47b将先导压力输出到排出阀31、32，以及液压泵A、B的可变容量装置Aa、Ba等，以控制动臂油缸6、回转马达7、操纵杆油缸8和铲斗油缸9的供油/排油，控制排出管线E、F的流速和液压泵A、B的输送流速。注意，控制器10还控制直线行驶阀11的转换和左/右行驶马达4、5的供油/排油，但是这里省略了关于这些控制的说明。
接下来，提供关于控制器10执行的控制的说明。
当从用于动臂、回转、操纵杆和铲斗的各自操作检测装置50至53输入检测信号时，控制器10根据基于检测信号的操纵器的操作量的增加来计算目标输送流速，以便增加液压泵A、B的输送流速，并将控制信号输出到液压泵A、B的可变容量装置Aa、Ba，以便可以获得目标输送流速。这里，液压泵A、B的输送流速根据作为待操作的液压致动器的液压供应源的液压泵A、B单独控制。
而且，当从用于动臂、回转、操纵杆和铲斗的各自操作检测装置50至53输入检测信号时，控制器10将控制信号输出到排出比例电磁阀47a、47b以控制排出阀31、32，以便根据基于检测信号的操纵器的操作量的增加来减小从液压泵A、B运行到油箱3的排出流速(包括将其减小到零)。这里，排出管线E、F的排出流速根据作为液压致动器操作的液压供应源的液压泵A、B单独控制。
当从用于动臂、回转、操纵杆和铲斗的各自操作检测装置50至53输入检测信号时，控制器10根据每个操纵器的操作量计算用于动臂油缸6、回转马达7、操纵杆油缸8和铲斗油缸9的目标供应流速Qs。这里，由于每个液压致动器的目标作业速度是根据操纵器的操作量预设的，因此对应于操纵器的操作量的目标供应流速Qs是基于目标作业速度设定的；对于使用液压泵A、B作为液压供应源的动臂油缸6和操纵杆油缸8的每个目标作业速度，为每个液压泵设定目标供应流速Qa、Qb(Qa+Qb＝Qs)。当设定动臂/操纵杆油缸6、8的目标供应流速Qa、Qb时，如果操纵器的操作量小于预设值L(其针对动臂/操纵杆操纵器的每个操作量单独设定)，则控制器10设定为使得从连接到动臂/操纵杆的主侧供油通道17、22的液压泵A或B供应到动臂/操纵杆油缸6、8的总目标供应流速Qs，即，动臂油缸6的总流速Qs仅由液压泵A供应，没有流速由液压泵B供应(Qs＝Qa，Qb＝0)，操纵杆油缸8的总流速Qs仅由液压泵B供应，没有流速由液压泵A供应(Qs＝Qb，Qa＝0)；如果操纵器的操作量不小于值L，则从两个液压泵A、B供应加压油(Qs＝Qa+Qb，Qa≠0，Qb≠0)。
注意，控制器10包括目标供应流速设定部60(对应于本发明的目标供应流速设定装置)，其根据操纵器的操作量设定目标供应流速Qs、Qa和Qb；例如，目标供应流速设定部60具有指示操纵器的操作量与目标供应流速Qs、Qa和Qb的关系的映射等数据，利用该数据设定这些目标供应流速Qs、Qa和Qb；该数据将作为控制参数被结合到目标供应流速设定部60中，使得例如能够根据液压挖掘机的作业细节来改变对应于操纵器的操作量的目标供应流速。
控制器10将用于输出先导压力的控制信号输出到相应的液压致动器的比例电磁阀41a、41b至44a、44b、45和46，从而将目标供应流速Qs供应到动臂油缸6、回转马达7、操纵杆油缸8和铲斗油缸9，以控制方向转换阀23至26和流量控制阀28、29。这里，对于使用液压泵A、B中的任一个作为液压供应源的回转马达7和铲斗油缸9，控制信号被输出到回转的左/右转向比例电磁阀42a、42b和铲斗的延伸侧/收缩侧比例电磁阀44a、46b，使得到回转的/铲斗的方向转换阀24、26的供应阀通道24e、26e具有与它们的操纵器的操作量相对应的开口面积。此外，用于回转马达7和铲斗油缸9的供应流速由供应阀通道24e、26e到回转/铲斗的方向转换阀24、26的开口面积控制；并且它们的排放流速由它们的排放阀通道24f、26f在对应于供应阀通道24e、26e的开口面积的阀芯移动位置处的开口面积控制。
这里，对于使用两个液压泵A、B作为液压供应源的动臂/操纵杆油缸6、8，控制信号被输出到动臂/操纵杆的延伸侧/收缩侧比例电磁阀41a、41b和43a、43b，使得通向动臂/操纵杆的方向转换阀23、25的供应阀通道23e、25e具有与其操纵器的操作量相对应的开口面积。进一步地，当操纵器的操作量小于设定值L时，控制器10将控制信号输出到动臂/操纵杆流量控制比例电磁阀46、45，以关闭设置在它们的副侧供油通道20、18上的动臂/操纵杆的流量控制阀29、28；并且当操纵器的操作量不小于设定值L时，控制器10向动臂/操纵杆的流量控制比例电磁阀46、45输出控制信号以打开它们的流量控制阀29、28。
因此，当操纵器的操作量小于设定值L时，仅来自连接到动臂/操纵杆的主侧供油通道17、22的液压泵A或B的供应流速被供应到动臂/操纵杆油缸6、8；到动臂/操纵杆油缸6、8的供应流速由供应阀通道23e、25e到动臂/操纵杆的方向转换阀23、25(供应阀通道23e、25e到动臂/操纵杆的方向转换阀)的开口面积控制。排放/再循环流速由排放/再循环阀通道23f、25f、23g和25g在与供应阀通道23e、25e到动臂/操纵杆的方向转换阀23、25的开口面积相对应的阀芯移动位置处的开口面积控制。
当操纵器的操作量不小于设定值L时，总流速从两个液压泵A、B供应到动臂/操纵杆油缸6、8，并且到动臂/操纵杆油缸6、8的供应流速由供应阀通道23e、25e到动臂/操纵杆的方向转换阀的开口面积及其流量控制阀29、28的开口面积控制。这里，排放/再循环流速也由排放/再循环阀通道23f、25f、23g和25g在与供应阀通道23e、25e到动臂/操纵杆的方向转换阀23、25的开口面积相对应的阀芯移动位置处的开口面积控制。
注意，控制器10包括方向转换阀开口面积设定部61(对应于本发明的方向转换阀的开口面积设定装置)，其根据操纵器的操作量设定用于方向转换阀23至26的供应/排放阀通道23e至26e、23f至26f的开口面积；例如，方向转换阀开口面积设定部61具有指示操纵器的操作量与用于方向转换阀23至26的供应/排放阀通道23e至26e、23f至26f的开口面积(或阀芯移动位置)之间的关系的映射等数据，并使用该数据来设定开口面积；该数据将作为控制参数被结合到方向转换阀开口面积设定部61中，使得例如用于方向转换阀23至26的供应/排放阀通道23e至26e、23f至26f的开口面积可以根据液压挖掘机的作业细节根据它们的操纵器的操作量而改变。顺便说一下，用于方向转换阀23至26的供应和排放阀通道23e至26e和23f至26f的开口面积的关系由阀芯移动位置唯一地确定，因此其不能被改变。
在本实施例中，动臂油缸6和操纵杆油缸8是与上述本发明的大流量液压致动器相对应的液压致动器，并且使用本发明的第一和第二液压泵两者作为液压供应源；本发明的第一液压泵连接到主侧供油通道，第二液压泵连接到副侧供油通道；当动臂油缸6用作本发明的大流量液压致动器时，液压泵A和B分别成为第一和第二液压泵，而当操纵杆油缸8用作大流量液压致动器时，液压泵B和A分别成为第一和第二液压泵。
如上所述，当操纵器的操作量不小于设定值L时，通过供应阀通道23e、25e到动臂/操纵杆的方向转换阀的开口面积和动臂/操纵杆的流量控制阀29、28的开口面积来控制到动臂/操纵杆油缸6、8的供应流速；控制供应阀通道23e、25e到动臂/操纵杆的方向转换阀的开口面积，以使开口面积对应于其操纵器的操作量；控制动臂/操纵杆的流量控制阀29、28的开口面积，以由设置在控制器10上的计算部62(对应于本发明的计算装置)计算的目标开口面积At。这里，计算部62用于计算目标开口面积Af，使得通过动臂/操纵杆的流量控制阀29、28的流速变成连接到布置有动臂/操纵杆的流量控制阀29、28的动臂/操纵杆的副侧供油通道20、18的液压泵B、A的目标供应流速Qb、Qa；下面提供了关于计算过程的说明，并且在动臂和操纵杆的流量控制阀29、28中如何计算目标开口面积Af是相同的，因此操纵杆的流量控制阀28作为计算的示例。
首先，计算部62使用下面的公式(1)，基于从两个液压泵A、B到操纵杆油缸8的目标供应流速Qs以及供应阀通道25e到操纵杆的方向转换阀的开口面积As，以目标供应流速Qs(Qs＝Qa+Qb)计算在流动通过供应阀通道25e到操纵杆的方向转换阀之前和之后的差压ΔPs。进一步地，计算部62使用下面的公式(2)，基于在供应阀通道25e到操纵杆的方向转换阀之前和之后计算的差压ΔPs以及预设为液压泵A的压力和操纵杆油缸8的负荷压力之间的目标的目标差压ΔPc，计算在操纵杆的流量控制阀28之前和之后计算的差压ΔPf。使用下面的公式(3)，基于在操纵杆的流量控制阀28之前和之后计算的差压ΔPf和来自连接操纵杆的副侧供油通道18的液压泵A的目标供应流速Qa，当流量以来自液压泵A的目标供应流速Qa通过操纵杆的流量控制阀28时，计算操纵杆的流量控制阀28的目标开口面积Af：
ΔPs＝{Qs/(C·As)}2…(1)
ΔPf＝ΔPc-ΔPs…(2)
Af＝Qa/(C·√ΔPf)…(3)
其中，在公式(1)、(2)和(3)中，Qs是来自第一和第二液压泵A、B的目标供应流速；Qa是来自液压泵A的目标供应流速；As是供应阀通道25e到操纵杆的方向转换阀的开口面积；Af是操纵杆的流量控制阀28的目标开口面积；ΔPc是液压泵A的压力和操纵杆油缸8的负荷压力之间的目标差压；ΔPs是供应阀通道25e到操纵杆的方向转换阀之前和之后的差压；ΔPf是操纵杆的流量控制阀28之前和之后的差压；C是因子。
此外，公式(1)、(3)由如下所示的孔口流量公式(4)导出：
Q＝C·A·√ΔP…(4)
其中，在公式(4)中，Q是孔口流速、A是孔口开口面积、ΔP是孔口差压、C是因子。
进一步地，如上所述，目标差压ΔPc是作为操纵杆油缸8的液压泵A的压力与负荷压力之间的差压的预设值；泵的流速相对于操纵器的操作量和供应阀通道25e相对于操纵杆的方向转换阀的开口面积之间的关系经设计和协调，使得可以保持目标差压ΔPc。注意，目标差压ΔPc可以是固定值或相对于操纵器的操作量的映射中的值，并且在设置在控制器10上的目标差压设定部63(相当于本发明的目标差分值设定装置)中设定。
通过控制操纵杆的流量控制阀28的开口面积以保持如此计算的目标开口面积Af，控制通过操纵杆的流量控制阀28的流量以保持从液压泵A到操纵杆油缸8的目标供应流速Qa，并且控制通过供应阀通道25e到操纵杆的方向转换阀的流量以保持来自第一和第二液压泵A、B两者到操纵杆油缸8的目标供应流速Qs。通过增大或减小操纵杆的流量控制阀28的开口面积，即使供应阀通道25e到操纵杆的方向转换阀的开口面积As根据操纵器的操作量设定，也可以控制到操纵杆油缸8的供应流速增大或减小；由于通过来自操纵杆的方向转换阀25的排放/再循环阀通道25f、25g的开口面积来控制来自操纵杆油缸8的排放/再循环流速，所以可以通过增大或减小操纵杆的流量控制阀28的开口面积来改变操纵杆油缸8的供应、排放和再循环流速之间的关系。
接下来，具体提供关于当操纵杆操纵器经单独操作到延伸侧(操纵杆一侧)时操纵杆的方向转换阀25和操纵杆的流量控制阀28通过控制器10的控制的说明。
当操纵杆操纵器经单独操作到延伸侧时，控制器10设定从液压泵A、B到操纵杆油缸8的目标供应流速Qa、Qb；这里，当操纵器的操作量小于预设值L时，连接到操纵杆的主侧供油通道22的液压泵B的目标供应流速Qb被设定为根据操纵器的操作量而增加，并且连接到操纵杆的副侧供油通道18的液压泵A的目标供应流速Qa被设定为“零”。当操纵器的操作量不小于设定值L时，液压泵B的目标供应流速Qb增加到最大值，并且液压泵A的目标供应流速Qa被设定为根据操纵器的操作量的增加而增加(参见图3)。
进一步地，当操纵杆操纵器经单独操作到延伸侧时，控制器10根据操纵器的操作量设定供应阀通道25e到操纵杆的方向转换阀25的开口面积As。这里，排放/再循环阀通道25f、25g的开口面积也由对应于供应阀通道25e的开口面积As的阀芯移动位置设定。进一步地，当操纵器的操作量不小于设定值L时，如上所述，控制器10使用公式(1)、(2)和(3)计算目标开口面积Af，以便将通过设置在操纵杆的副侧供油通道18上的操纵杆的流量控制阀28的流速设定为液压泵A的目标供应流速Qa。
控制器10将控制信号输出到操纵杆的延伸侧比例电磁阀43a，以将操纵杆的方向转换阀25转换到延伸侧操作位置X，并进行控制，使得供应阀通道25e的开口面积将预设开口面积As保持在延伸侧操作位置X。进一步地，控制器10将控制信号输出到操纵杆的流量控制比例电磁阀45，以便控制从操纵杆的流量控制阀28到操纵杆的方向转换阀25的供应流速；这里，当操纵器的操作量小于设定值L时，控制器10控制关闭操纵杆的流量控制阀28，并且当操纵器的操作量不小于值L时，控制器10控制操纵杆的流量控制阀28以将目标开口面积Af保持在计算的上方。
因此，当操纵器的操作量小于设定值L时，加压油仅从液压泵B供应到操纵杆油缸8，并且其供应流速由供应阀通道25e到操纵杆的方向转换阀25的开口面积As控制；当操纵器的操作量不小于设定值L时，从两个液压泵A、B供应加压油，并且其供应流速由供应阀通道25e到操纵杆的方向转换阀25的开口面积As和操纵杆的流量控制阀28的开口面积Af控制。此外，通过分别来自操纵杆的方向转换阀25的排放/再循环阀通道25f、25g的开口面积来控制操纵杆油缸8的排放/再循环流速。
在以上配置的该实施例中，液压挖掘机的液压控制系统包括：液压泵A、B；使用这些液压泵A、B作为液压供应源的动臂/操纵杆油缸6、8；使用液压泵A、B中的任一个作为液压供应源的回转马达7和铲斗油缸9等；当控制到/从使用两个液压泵A、B作为液压供应源的动臂/操纵杆油缸6、8的供应/排放流速时，操纵杆油缸8的类似控制将作为示例来提供说明；该系统设置有操纵杆的方向转换阀25，其具有到操纵杆油缸8的供应阀通道25e和来自操纵杆油缸8的排放阀通道25f并转换供应/排放方向，操纵杆主侧/副侧供油通道22、18分别将液压泵B、A连接到操纵杆的方向转换阀25的泵端口25p，布置在操纵杆的副侧供油通道18处的操纵杆的流量控制阀28，用于控制从液压泵A到操纵杆的方向转换阀25的供应流速，控制器10控制操纵杆的方向转换阀25和操纵杆的流量控制阀28的操作；当操纵杆操纵器的操作量小于设定值L时，通过关闭操纵杆的流量控制阀28，仅从液压泵B通过操纵杆的主侧供油通道22向操纵杆的方向转换阀25供应流速；当操纵杆操纵器的操作量不小于值L时，通过打开操纵杆的流量控制阀28，来自液压泵A的通过操纵杆的副侧供油通道18的供应流速和来自液压泵B的通过操纵杆的主侧供油通道22的供应流速经配置为连接在一起以供应操纵杆的方向转换阀25；基于来自操纵杆的方向转换阀25的排放阀通道25f的开口面积来控制来自操纵杆油缸8的排放流速；并且当操纵杆的流量控制阀28关闭时，基于供应阀通道25e到操纵杆的方向转换阀25的开口面积来控制供应流速；当操纵杆的流量控制阀28打开时，基于操纵杆的流量控制阀28的开口面积和供应阀通道25e到操纵杆的方向转换阀25的开口面积来控制供应流速。控制器10包括目标供应流速设定部60，其用于根据操纵杆的液压操纵器的操作量来设定分别从液压泵A、B到操纵杆油缸8的目标供应流速Qa、Qb；方向转换阀开口面积设定部61，其用于根据操纵杆操纵器的操作量来设定供应/排放阀通道25e、25f到/从操纵杆的方向转换阀25的开口面积；目标差压设定部63，其用于设定操纵杆油缸8的液压泵A的压力和负荷压力之间的目标差压ΔPc；以及计算部62，其用于基于以上预设的目标供应流速Qa、Qb，供应阀通道25e的开口面积As，以及目标差压ΔPc，计算操纵杆的流量控制阀28的目标开口面积Af，其用于以目标供应流速Qa从液压泵A向油缸8供应流量；控制器10控制操纵杆的流量控制阀28的操作，以便保持在计算部62处计算的目标开口面积Af。
因此，当操纵器的操作量小于设定值L时，液压油从液压泵A、B中的第一个供应到动臂/操纵杆油缸6、8，其使用泵A、B两者作为液压供应源；当操纵器的操作量不小于值L时，从两个液压泵A、B供应液压油；当从两个液压泵A、B供应液压油时，基于设置在连接到液压泵A、B中的第二个的动臂/操纵杆的副侧供油通道20、18上的动臂/操纵杆的流量控制阀29、28的开口面积和供应阀通道23e、25e到动臂/操纵杆的方向转换阀23、25的开口面积来控制供应流速；并且基于来自动臂/操纵杆的方向转换阀23、25的排放阀通道23f、25f的开口面积来控制排放流速；这使得能够通过增大或减小动臂/操纵杆的流量控制阀29、28的开口面积来改变动臂/操纵杆油缸6、8的供应和排放流速之间的关系，即使供应阀通道23e、25e和排放阀通道23f、25f到/从动臂/操纵杆的方向转换阀23、25的开口面积之间的关系是唯一的。在从两个液压泵A、B供应更多液压油的区域(操纵器的操作量不小于设定值L)中，通过改变供应和排放流速之间的关系可以提高可操作性和作业效率；并且在从液压泵A、B中的第一个供应较少的液压油的区域(操纵器的操作量小于设定值L)中，仅利用动臂/操纵杆的方向转换阀23、25控制供应流速也可以省略通向连接液压泵A、B中的第一个的主侧供油通道的流量控制阀和用于先导操作流量控制阀的比例电磁阀，从而有助于减少零件数量、简化电路、并降低成本。
因此，通过将动臂/操纵杆的流量控制阀29、28设置在动臂/操纵杆的副侧供油通道20、18上，本实施例能够改变在从两个液压泵A、B供应更多液压油的区域中供应流量和排放流速之间的关系；这里，由于从两个液压泵A、B到动臂/操纵杆油缸6、8的供应流速将由动臂/操纵杆的流量控制阀29、28的开口面积和供应阀通道23e、25e到动臂/操纵杆的方向转换阀23、25的开口面积控制，由于在供应阀通道23e、25e之前和之后不产生差压，因此不需要将供应阀通道23e、25e到动臂/操纵杆的方向转换阀23、25的开口面积设计得太大，从而避免了大尺寸的动臂/操纵杆的方向转换阀23、25。
此外，当通过动臂/操纵杆的流量控制阀29、28的开口面积和供应阀通道23e、25e到动臂/操纵杆的方向转换阀23、25的开口面积来控制到动臂/操纵杆油缸6、8的供应流速时，控制器10经配置基于从液压泵A、B到动臂/操纵杆油缸6、8的目标供应流速Qa、Qb；供应阀通道23e、25e到动臂/操纵杆的方向转换阀23、25的开口面积As；将液压油供应到动臂/操纵杆的流量控制阀29、28的液压泵B、A的泵压力与动臂/操纵杆油缸6、8的负荷压力之间的目标差压ΔPc，来计算动臂/操纵杆的流量控制阀29、28的目标开口面积Af，因此动臂/操纵杆的流量控制阀29、28的开口面积可以经控制为根据目标供应流速Qa、Qb；供应阀通道23e、25e到动臂/操纵杆的方向转换阀的开口面积As；以及液压泵B、A的泵压力与动臂/操纵杆油缸6、8的负荷压力之间的目标差压ΔPc，使得能够高度精确地控制供应流量。
进一步地，当计算动臂/操纵杆的流量控制阀29、28的目标开口面积Af时，计算部62经配置基于从液压泵A、B到动臂/操纵杆油缸6、8的目标供应流速Qa、Qb和供应阀通道23e、25e到动臂/操纵杆的方向转换阀的开口面积As来计算供应阀通道23e、25e到动臂/操纵杆的方向转换阀之前和之后的差压ΔPs；进一步基于在供应阀通道23e、25e到动臂/操纵杆的方向转换阀之前和之后计算的差压ΔPs和目标差压ΔPc来计算动臂/操纵杆的流量控制阀29、28之前和之后的差压ΔPf；并且基于在动臂/操纵杆的流量控制阀29、28之前和之后计算的差压ΔPf以及向动臂/操纵杆的流量控制阀29、28供应液压油的液压泵B、A的目标供应流速Qb、Qa，来计算动臂/操纵杆的流量控制阀29、28的目标开口面积Af，这能够计算动臂/操纵杆的流量控制阀29、28的目标开口面积Af，用于以目标供应流速Qa、Qb向动臂/操纵杆液压缸6、8供应流量，有助于提高供应流量控制的精度。
现在，下面基于图5提供关于本发明的第二实施例的说明。第二实施例与第一实施例的不同之处在于到/从铲斗油缸9的供油/排油控制，并且其它部分与第一实施例相同并且具有相同的符号，因此省略关于它的说明。在第一实施例中，本发明应用于使用第一液压泵和第二液压泵两者作为液压供应源的大流量液压致动器(动臂/操纵杆油缸6、8)的供油/排油控制；在第二实施例中，本发明应用于使用单个液压泵作为液压供应源的液压致动器(铲斗油缸9)的供油/排油控制。而且，图2在第一和第二实施例之间共享。
在第二实施例中，用于控制从液压泵A到铲斗的方向转换阀26的供应流速的铲斗的流量控制阀65设置在铲斗的方向转换阀26上的从液压泵A到泵端口26p的铲斗的供油通道19上。铲斗的流量控制阀65是由基于从控制器10输出的控制信号作业的铲斗的流量控制比例电磁阀(未示出)操作的提升阀先导，并具有与第一实施例中的操纵杆/动臂的流量控制阀28、29相同的结构。
铲斗的方向转换阀26类似于第一实施例中的方向转换阀，包括延伸侧/收缩侧先导端口26a、26b；泵端口26p；箱端口26t；第一和第二致动器端口26c、26d，并且经配置通过从铲斗的延伸侧/收缩侧比例电磁阀44a、44b输出的先导压力从空挡位置N转变到延伸侧/收缩侧操作位置X或Y，以打开从泵端口26p到致动器端口26c或26d的供应阀通道26e和从致动器端口26d或26c到箱端口26t的排放阀通道26f。这些供应/排放油通道26e、26f的开口面积经控制根据由从铲斗的延伸侧/收缩侧比例电磁阀44a、44b输出的先导压力移动的阀芯移动位置而增大或减小，来自铲斗油缸9的排放流速由排放阀通道26f的开口面积控制，并且到铲斗油缸9的供应流速由供应阀通道26e到铲斗的方向转换阀26的开口面积和位于铲斗的方向转换阀26上游侧的铲斗的流量控制阀65的开口面积控制。
当从铲斗的操作检测装置53输入检测信号时，在目标供应流速设定部60中，控制器10根据操纵器的操作量设定铲斗油缸9的目标供应流速Qs。进一步地，在方向转换阀开口面积设定部61中，控制器10根据操纵器的操作量将供应阀通道26e的开口面积As设定为铲斗的方向转换阀26，并控制铲斗的方向转换阀26以保持所配置的开口面积As。这里，排放阀通道26f的开口面积也由对应于供应阀通道26e的开口面积As的阀芯移动位置设定。进一步地，在计算部62中，控制器10计算目标开口面积Af以便以目标供应流速Qs通过铲斗的流量控制阀65，并控制铲斗的流量控制阀65以便保持计算的目标开口面积Af。
当计算铲斗的流量控制阀65的目标开口面积Af时，计算部62使用下面的公式(5)，基于到铲斗油缸9的目标供应流速Qs和供应阀通道26e到铲斗的方向转换阀的开口面积As，计算当流量以目标供应流速Qs经过供应阀通道26e到铲斗的方向转换阀之前和之后时的差压ΔPs。进一步地，使用下面的公式(6)，基于在供应阀通道26e到铲斗的方向转换阀之前和之后计算的差压ΔPs和预设为液压泵A的压力和铲斗油缸9的负荷压力之间的目标差压的目标差压ΔPc，在铲斗的流量控制阀65之前和之后计算差压ΔPf。进一步地，使用下面的公式(7)，基于计算的铲斗的流量控制阀65之前和之后的差压ΔPf和到铲斗油缸9的目标供应流速Qs，当流量以目标供应流速Qs通过铲斗的流量控制阀65时，计算铲斗的流量控制阀65的目标开口面积Af：
ΔPs＝{Qs/(C·As)}2…(5)
ΔPf＝ΔPc-ΔPs…(6)
Af＝Qs/(C·√ΔPf)…(7)
其中，在公式(5)、(6)和(7)中，Qs是到铲斗油缸9的目标供应流速；As是供应阀通道26e到铲斗的方向转换阀的开口面积；Af是铲斗的流量控制阀65的目标开口面积；ΔPc是液压泵A的压力和铲斗油缸9的负荷压力之间的目标差压；ΔPs是供应阀通道26e到铲斗的方向转换阀之前和之后的差压；ΔPf是铲斗的流量控制阀65之前和之后的差压；C是因子。
通过控制铲斗的流量控制阀65的开口面积以保持计算的目标开口面积Af，控制通过铲斗的流量控制阀65和供应阀通道26e到铲斗的方向转换阀的流量以保持到铲斗油缸9的目标供应流速Qs。通过增大或减小铲斗的流量控制阀65的开口面积，即使供应阀通道26e到铲斗的方向转换阀的开口面积As根据操纵器的操作量设定，也可以控制到铲斗油缸9的供应流速增大或减小；由于来自铲斗油缸9的排放流速由来自铲斗的方向转换阀26的排放阀通道26f的开口面积控制，所以铲斗油缸9的供应和排放流速之间的关系可以通过增加或减小铲斗的流量控制阀65的开口面积而改变。
上述第二实施例具有到/从铲斗油缸9的供应/排放阀通道26e、26f，并且铲斗的流量控制阀65设置在铲斗的方向转换阀26的上游侧，用于控制从液压泵A到铲斗的方向转换阀26的供应流速，以转换供应/排放方向。到铲斗油缸9的供应流速经配置基于来自铲斗的方向转换阀26的排放阀通道26f的开口面积来控制；其供应流速经配置基于供应阀通道26e到铲斗的方向转换阀26的开口面积和铲斗的流量控制阀65的开口面积来控制；控制器10包括目标供应流速设定部60，用于根据铲斗操纵器的操作量来设定从液压泵A到铲斗油缸9的目标供应流速Qs；方向转换阀开口面积设定部61，用于根据铲斗操纵器的操作量来设定到/从铲斗的方向转换阀26的供应/排放阀通道26e、26f的开口面积；目标差压设定部63，用于设定铲斗油缸9的液压泵A的压力和负荷压力之间的目标差压ΔPc；以及计算部62，用于基于这些目标供应流速Qs、供应阀通道26e到铲斗的方向转换阀的开口面积As来计算铲斗的流量控制阀65的目标开口面积Af，以便将目标供应流速Qs供应到铲斗油缸9；以及目标差压ΔPc，控制阀65的操作以保持在部62处计算的目标开口面积Af。
因此，基于供应阀通道26e到铲斗的方向转换阀26的开口面积和铲斗的流量控制阀65的开口面积来控制到铲斗油缸9的供应流速；即使供应/排放阀通道26e和26f的到/从铲斗的方向转换阀26的开口面积之间的关系经唯一地确定，增加或减小铲斗的流量控制阀65的开口面积也可以改变铲斗油缸9的供应/排放流速之间的关系。
因此，在第二实施例中，用于铲斗油缸9的供应/排放流速之间的关系可以通过将铲斗的流量控制阀65布置在铲斗的方向转换阀26的上游侧来改变；这里，到铲斗油缸9的供应流速由供应阀通道26e到铲斗的方向转换阀26的开口面积和铲斗的流量控制阀65的开口面积控制，由于在供应阀通道26e之前和之后不产生差压，因此不需要将供应阀通道26e到铲斗的方向转换阀26的开口面积设计得太大，从而避免了大尺寸的铲斗的方向转换阀26。
当通过供应阀通道26e到铲斗的方向转换阀26的开口面积和铲斗的流量控制阀65的开口面积控制到铲斗油缸9的供应流速时，控制器10经配置基于从液压泵A到铲斗油缸9的目标供应流速Qs、供应阀通道26e到铲斗的方向转换阀26的开口面积As、以及液压泵A的压力和铲斗油缸9的负荷压力之间的目标差压ΔPc来计算铲斗的流量控制阀65的目标开口面积Af，因此铲斗的流量控制阀65的开口面积可以经控制为根据目标供应流速Qs、供应阀通道26e到铲斗的方向转换阀的开口面积As、以及铲斗油缸9的泵压力和负荷压力之间的目标差压ΔPc，使得能够高度精确地控制供应流量。
进一步地，当计算铲斗的流量控制阀65的目标开口面积Af时，计算部62经配置基于从液压泵A到铲斗油缸9的目标供应流速Qs和供应阀通道26e到铲斗的方向转换阀的开口面积As来计算供应阀通道26e到铲斗的方向转换阀之前和之后的差压ΔPs；进一步基于在供应阀通道26e到铲斗的方向转换阀之前和之后计算的差压ΔPs和目标差压ΔPc来计算铲斗的流量控制阀65之前和之后的差压ΔPf；并且基于在铲斗的流量控制阀65之前和之后计算的差压ΔPf和目标供应流速Qs来计算铲斗的流量控制阀65的目标开口面积Af；这使得能够精确地计算用于向铲斗油缸9供应目标供应流速Qs的铲斗的流量控制阀65的目标开口面积Af，有助于提高供应流量控制的精度。
注意，本发明显然不限于第一和第二实施例；例如，具有与布置在副侧供油通道处的流量控制阀相同结构的流量控制阀可以布置在将第一液压泵连接到大流量液压致动器的方向转换阀的主侧供油通道(在第一实施例中，动臂/操纵杆的主侧供油通道17、22)处。这里，通过将布置在主侧供油通道处的流量控制阀设定在操纵器的整个操作范围内打开，并以与设置在副侧供油通道上的流量控制阀相同的方式控制其开口面积，可以在整个操作范围内改变大流量液压致动器的供应和排放流速之间的关系。
此外，当实施本发明时，由计算装置计算的流量控制阀的开口面积可以经配置基于来自测量液压泵压力和液压致动器的负荷压力的压力传感器的检测值进行补偿，从而使得能够更精确地控制供应流量。
进一步地，本发明显然可以实施于具有液压致动器的各种作业机械，而不限于液压挖掘机。
工业实用性
本发明可以用于诸如液压挖掘机的作业机械的液压控制系统。

Claims (4)

1.一种液压控制系统，包括液压泵和使用所述液压泵作为液压供应源的液压致动器，
其中所述系统设有方向转换阀，其具有用于所述液压致动器的供应/排放阀通道并且转换供应/排放方向；流量控制阀，其布置在所述方向转换阀的上游侧，用于控制从所述液压泵到所述方向转换阀的供应流速；以及控制装置，其用于控制所述方向转换阀和所述流量控制阀的操作；
用于所述液压致动器的排放流速经配置基于从所述方向转换阀的所述排放阀通道的开口面积来控制，并且供应流速经配置基于到所述方向转换阀的所述供应阀通道的开口面积和所述流量控制阀的开口面积来控制；
其中所述控制装置包括：目标供应流速设定装置，其根据液压致动器的操纵器的操作量来设定从所述液压泵到所述液压致动器的目标供应流速；方向转换阀的开口面积设定装置，其根据液压致动器的操纵器的所述操作量来设定用于所述方向转换阀的所述供应/排放阀通道的所述开口面积；目标差压设定装置，其设定液压泵压力与液压致动器的负荷压力的目标差压；以及计算装置，其基于上述预先设定的所述目标供应流速，到所述方向转换阀的所述供应阀通道的所述开口面积以及所述目标差压，计算向所述液压致动器供应所述目标所述供应流速的所述流量控制阀的目标开口面积；并且其中所述控制装置控制所述流量控制阀的操作，以保持由所述计算装置计算的所述目标开口面积。
2.根据权利要求1所述的液压控制系统，其中当计算所述流量控制阀的所述目标开口面积时，所述计算装置基于所述目标供应流量和所述供应阀通道到所述方向转换阀的所述开口面积来计算所述供应阀通道到所述方向转换阀之前和之后的差压；还基于所述供应阀通道到所述方向转换阀之前和之后的所述差压和目标差压来计算所述流量控制阀之前和之后的差压；并且基于所述流量控制阀之前和之后的所述差压和所述目标供应流速来计算所述流量控制阀的目标开口面积。
3.根据权利要求1所述的液压控制系统，其中所述液压控制系统包括：第一液压泵和第二液压泵；使用所述第一液压泵和所述第二液压泵两者作为所述液压供应源的大流量液压致动器；所述方向转换阀，其具有用于所述大流量液压致动器的供应/排放阀通道并且转换供应/排放方向；主侧/副侧供油通道，其分别将所述第一液压泵和所述第二液压泵连接到所述方向转换阀的泵端口；其中所述系统布置用于控制从所述第二液压泵到所述方向转换阀的所述供应流速的所述流量控制阀，所述方向转换阀位于所述副侧供油通道处；
当所述大流量液压致动器的操纵器的操作量小于设定值时，通过关闭所述流量控制阀，仅将经过所述主侧供油通道的所述供应流量配置为从所述第一液压泵供应到所述方向转换阀；当所述大流量液压致动器的操纵器的所述操作量不小于所述设定值时，通过打开所述流量控制阀，将从所述第二液压泵经过所述副侧供油通道的所述供应流量和从所述第一液压泵经过所述主侧油通道的供应流量配置为连接在一起以供应到所述方向转换阀；
其中所述大流量液压致动器的所述排放流速经配置基于来自所述方向转换阀的所述排放阀通道的所述开口面积来控制；如果所述流量控制阀关闭，则所述供应流速经配置基于所述供应阀通道到所述方向转换阀的所述开口面积来控制；并且如果所述流量控制阀打开，则所述供应流速经配置基于所述流量控制阀的所述开口面积和所述供应阀通道到所述方向转换阀的所述开口面积来控制；
其中提供到所述控制装置的所述目标供应流速设定装置根据所述大流量液压致动器的操纵器的所述操作量为每个所述液压泵设定分别从所述第一液压泵和所述第二液压泵供应到所述大流量液压致动器的所述目标供应流速；所述方向转换阀的开口面积设定装置根据所述大流量液压致动器的操纵器的所述操作量设定用于所述方向转换阀的所述供应/排放阀通道的所述开口面积；所述目标差压设定装置设定所述第二液压泵压力与所述大流量液压致动器的所述负荷压力之间的所述目标差压；以及所述计算装置基于以上预设的所述目标供应流速、所述供应阀通道到所述方向转换阀的所述开口面积和所述目标差压，计算用于将所述目标供应流速从所述第二液压泵供应到所述大流量液压致动器的所述流量控制阀的所述目标开口面积。
4.根据权利要求3所述的液压控制系统，其中当计算所述流量控制阀的所述目标开口面积时，所述计算装置基于从所述第一液压泵和所述第二液压泵到所述液压致动器的所述目标供应流速和所述供应阀通道到所述方向转换阀的所述开口面积来计算所述供应阀通道到所述方向转换阀之前和之后的所述差压；还基于所述供应阀通道到所述方向转换阀之前和之后的所述差压以及所述目标差压来计算所述流量控制阀之前和之后的所述差压；并且基于所述流量控制阀之前和之后的所述差压以及从所述第二液压泵到所述液压致动器的所述目标供应流速来计算所述流量控制阀的所述目标开口面积。
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