CN117858994A - 先导压力控制装置 - Google Patents

Abstract

问题：提供一种能够以廉价的配置确保先导压力的先导压力控制装置。解决方案：配备有控制器(26)，该控制器(26)被配置成在由于流体压力致动器(4)的驱动而导致泵压力下降到预定压力或更低时进行控制，以对作为泵压力下降的原因的阀芯(8)的开度进行节流。在不增加用于蓄压的蓄压器(22)的尺寸的情况下，能够以廉价的配置维持泵压力，并且先导压力能够通过先导回路(17)从该泵压力得到保证。

Description

先导压力控制装置

技术领域

本发明涉及一种被配置成控制流体压力回路的先导压力的先导压力控制装置。

背景技术

传统上，存在一种液压回路，该液压回路被配置成通过由减压阀将从主泵排出的油的一部分减小到设定压力来生成先导压力而不需要先导泵。

在这种配置中，如果从主泵排出的油的压力下降，则存在无法维持所需先导压力的问题。

因此，已知这样一种装置，即，通过设置蓄压器，即使主泵的压力已经下降到低于所需的先导压力，也能够通过储存在蓄压器中的压力仅在短时间内维持所需的先导压力(参见例如专利文献1)。

现有技术文献

[专利文献]

专利文献1：日本专利申请公开第2001-20903号

发明内容

[本发明所要解决的问题]

然而，在上述配置的情况下，为了延长先导压力的保持时间，需要增大蓄压器的尺寸。增加蓄压器的尺寸导致系统的尺寸和成本的增加。

本发明是鉴于上述情况而完成的。本发明的目的在于提供一种能够以廉价的配置确保先导压力的先导压力控制装置。

[解决该问题的手段]

权利要求1中描述的发明是一种先导压力控制装置，其被配置成控制流体压力回路的先导压力，该流体压力回路包括：主回路，该主回路被配置成控制通过控制阀从泵排出的工作流体以驱动流体压力致动器；以及先导回路，该先导回路被配置成供应被控制以使从作为先导压力源的泵排出的工作流体的一部分减压的压力，该先导压力控制装置包括控制器，该控制器被配置成在由于流体压力致动器的驱动而引起的泵压力下降到预定压力或更低时进行控制以对引起泵压力降低的阀芯的开度进行节流。

权利要求2中描述的发明是根据权利要求1所述的先导压力控制装置，其中当由于流体压力致动器的驱动而使泵压力保持在预定压力或更低的状态持续了预定时间长度或更长时间时，该控制器进行控制，以对引起泵压力降低的阀芯的开度进行节流。

权利要求3中描述的发明是根据权利要求1或2所述的先导压力控制装置，还包括压力传感器，该压力传感器被配置成检测流体压力致动器的流体压力，其中该控制器被配置成基于由压力传感器检测到的压力来指定引起泵压力下降的阀芯。

[本发明的有益效果]

根据权利要求1的发明，在不增加用于蓄压的蓄压器的尺寸的情况下，能够以廉价的配置维持泵压力，并且先导压力能够通过先导回路从该泵压力得到保证。

根据权利要求2的发明，可以防止控制器响应于泵压力的瞬时变化而频繁地节流阀芯的开度。

根据权利要求3的发明，可以精确地控制泵压力和先导压力。

附图说明

图1是图示了根据本发明的先导压力控制装置的实施例的电路图。

图2是与上述相同的先导压力控制装置的控制框图。

图3是图示了通过与上述相同的先导压力控制装置的控制方法的流程图。

图4(a)是图示了包括与上述相同的先导压力控制装置的流体压力回路的泵压力和致动器的流体压力的变化的实例的曲线图。图4(b)是图示了引起图4(a)的压力变化的杠杆操作的实例的曲线图。

具体实施方式

以下，基于图1至图3所图示的实施例详细说明本发明。

在图1中，附图标记1表示流体压力回路。流体压力回路1包括泵2。泵2是由诸如发动机或马达的原动机3操作的主泵，并且向流体压力回路1供应工作流体。也就是说，泵2将机械动力转换成流体压力动力。由泵2转换的流体压力动力由流体压力致动器4转换成机械动力。可以使用任意数量的任意类型的流体压力致动器4。在图1中，以流体压力马达4a和流体压力缸4b为例，图示了流体压力致动器4。此外，由泵2供应到流体压力回路1中的工作流体储存在罐(未示出)中。该罐接收流体压力回路1的回流流体。

然后，流体压力回路1包括主回路6，主回路6被配置成根据操作者对诸如杠杆或踏板的操作体的操作，通过控制阀5控制从由原动机3操作的泵2排出并供应到流体压力致动器4的工作流体的流速和方向来操作流体压力致动器4以获得动力。

控制阀5包括泵管线7，泵管线7是泵2的排出管线。泵2经由泵管线7连接到罐。对应于流体压力致动器4的数量的多个阀芯8设置在泵管线7中。阀芯8和流体压力致动器4通过成对的连接通道9、10连接，并且供应到流体压力致动器4的工作流体的方向和流速根据阀芯8的位移方向和位移量来控制。

操作阀芯8以使其位移方向和位移量，即开度量(阀开度)对应于响应于操作者对操作体的操作而供应的先导压力。该先导压力由先导回路17供应。先导回路17从泵管线7分支，并且在受到减压控制之后供应从由原动机3操作的泵2排出的工作流体的一部分。作为实例，先导回路17包括：减压阀20，其降低从泵2排出的工作油的压力以生成先导主压力；止回阀21，其用于保持先导主压力；蓄压器22，其用于使先导主压力平滑；以及电磁阀(电磁比例阀)23，其用于控制作用在阀芯8上的先导压力(先导副压力)。减压阀20、止回阀21和蓄压器22依次设置在从泵管线7分支的先导管线24上，并且先导管线24分支到分别设置在每个阀芯8的一端侧和另一端侧的电磁阀23。也就是说，它被配置成使得从泵2排出的工作油通过减压阀20减压，并被分配和供应到控制阀芯8中的每一个的行程的电磁阀23中的每一个。

由先导回路17设定的先导压力经由控制器(ECM)26设定。控制器26电连接到电磁阀23的螺线管。作为电信号的控制信号响应于操作者的操作等从控制器26输出到电磁阀23的螺线管，并且阀芯8的位移量被控制为根据该控制信号根据电磁阀23的螺线管的通电量(电流)的增大或减小而增大或减小。

如图1和图2所示，控制器26分别电连接到用于检测泵压力的泵压力传感器28和用于检测流体压力致动器4的流体压力的压力传感器29。

压力传感器29检测流体压力马达4a在一个方向和另一个方向上旋转时(在正向和反向上旋转时)的相应负载压力，以及流体压力缸4b的杆压力和头压力。

然后，当由于流体压力致动器4的驱动而导致泵压力下降到预定压力或更低时，控制器26控制电磁阀23，以对作为泵压力下降的原因的阀芯8的开度进行节流。先导压力控制装置30由控制器26、泵压力传感器28、压力传感器29和电磁阀23构成。

在本实施例中，流体压力回路1是用于诸如液压挖掘机的作业机械的液压回路。在这种情况下，流体压力致动器4包括用于作业机械的行进、旋转的流体压力马达4a和用于操作由吊杆、臂(斗杆)、铲斗等构成的作业器具的流体压力缸4b。

接下来，将参考图2所示的控制框图和图3所示的流程图详细描述根据所示实施例的先导压力的控制。

作为示意图，控制器26被配置成分别通过泵压力传感器28和压力传感器29监测泵压力和致动器压力，并且当泵压力由于流体压力致动器4的驱动而下降到所需先导压力或更低时，指定阀芯8，该阀芯8控制作为泵压力降低的原因或主要原因的工作流体到流体压力致动器4的方向和流速，以生成用于对阀芯8的开度进行节流的控制信号，并向与阀芯8对应的电磁阀23的螺线管输出该控制信号，从而抑制泵压力的降低并确保先导压力。

更准确地说，首先，如图2所示，控制器26基于泵压力传感器28的输出确认泵压力并确定泵压力状态。

具体地，在图3所示的步骤S1中，控制器26确定泵压力是否等于或低于预设的预定压力。预定压力是预设的所需先导压力，例如4MPa等。在步骤S1中，如果确定泵压力等于或低于预设的预定压力(流程图中的是)，则在步骤S2中，控制器26确定预设的预定时间长度是否已经过去。预定时间长度是基于蓄压器22的放电时间长度预设的。在步骤S2中，如果确定预定时间长度已经过去(流程图中的是)，也就是说，如果确定泵压力等于或低于预定压力的状态已经持续预定时间长度或更长时间，则过程进行到步骤S3。另一方面，在步骤S1中，如果确定泵压力不等于或低于预定压力(流程图中的否)，并且在步骤S2中，如果确定预定时间长度没有过去(流程图中的否)，则过程分别返回到步骤S1。

接下来，如图2所示，控制器26基于压力传感器29的输出确认流体压力(负载压力)，即流体压力致动器4的致动器压力，并确定致动器压力状态。具体地，在图3所示的步骤S3中，控制器26从压力传感器29的输出分别检测各个流体压力致动器4的流体压力(负载压力)，并确定各个流体压力是否等于或低于相对于各个流体压力预设的预定阈值压力。

然后，如图2所示，控制器26基于泵压力状态和致动器压力状态执行致动器控制。

具体地，基于在图3所示的步骤S3中确认的致动器压力，在步骤S4中，控制器26指定目标阀芯，该目标阀芯控制工作流体到流体压力致动器4的方向和流速，该方向和流速是泵压力下降的原因或主要原因。

随后，在步骤S5中，控制器26通过改变命令值(即，在步骤S4中已经指定的到目标阀芯8的电磁阀23的螺线管的控制信号)对目标阀芯8的开度进行节流，以增加流体压力致动器4的致动器压力。此时，为了使致动平滑，阀芯8应该被平滑地节流。例如，控制器26向电磁阀23的螺线管设定命令值，以在不引起压力突然变化的预定时间长度对阀芯8进行节流，使得目标流体压力致动器4的致动不会突然变化。目前，尽管阀芯8的节流操作对目标流体压力致动器4造成轻微的速度损失，但控制器26保持在速度降低到不会给操作者带来很大的陌生感或压力的程度。

此后，控制器26基于泵压力传感器28的输出确认泵压力并确定泵压力状态。

具体地，在步骤S6中，控制器26确定泵压力是否等于或低于预设的预定压力。预定压力是预设的所需先导压力，例如4MPa。该预定压力可以与在步骤S1中确定时使用的预定压力相同或不同。在步骤S6中，如果确定泵压力等于或高于预设的预定压力(流程图中的是)，则在步骤S7中，控制器26确定预设的预定时间长度是否已经过去。根据直到蓄压器22被再次蓄压为止的时间长度来设定预定时间长度，并且该预定时间长度可以与在步骤S2中的确定时使用的预定时间长度相同或不同。在步骤S7中，如果确定预定时间长度已经过去(流程图中的是)，也就是说，如果确定泵压力等于或高于预定压力的状态已经持续预定时间长度或更长时间，则终止控制。另一方面，在步骤S6中，如果确定泵压力不等于或高于预定压力(流程图中的否)，并且在步骤S7中，如果确定预定时间长度没有过去(流程图中的否)，则过程分别返回到步骤S6。

例如，参考图4(a)和4(b)的曲线图，在作业机械中，机械主体根据左右行进踏板的操作输入OP1和OP2(当图4(b)中的操作输入不为0时)行进。当用于作业器具的推出(推杆)的操作输入OP3被完全输入时，流体压力致动器4的杆压力PA和泵压力PP突然且极大地降低并达到预定压力PTH或更低。在本实施例中，当这种状态的持续时间T变成预定时间长度或更长时间时，通过节流作为其原因的阀芯8的开度，在该实例中，阀芯8控制要供应到流体压力致动器4以操作臂的工作流体的方向和流速，流体压力致动器4的杆压力PA和泵压力PP返回到预定压力PTH或更高。

也就是说，根据一个实施例，当由于流体压力致动器4的驱动而导致泵压力下降到预定压力或更低时，控制器26进行控制，以便对引起泵压力下降的阀芯8的开度进行节流，从而使得能够维持泵压力，并通过先导回路17从该泵压力确保先导压力，而无需增加用于蓄压的蓄压器22的尺寸，即采用廉价的配置。

此时，当由于流体压力致动器4的驱动而使泵压力保持在预定压力或低于预定压力的状态持续了预定时间长度或更长时间时，控制器26进行控制，以对作为泵压力下降的原因的阀芯8的开度进行节流，结果，可以防止控制器26响应于泵压力的瞬时变化而频繁地节流滑阀8的开度。

此外，当阀芯8的开度被节流时，流体压力致动器4的致动可以通过平滑地节流而变得平滑，从而使得不可能给操作者带来对流体压力致动器4的致动的陌生感。

由于控制器26基于由压力传感器29检测到的流体压力致动器4的流体压力来指定作为泵压力下降的原因的阀芯8，因此可以精确地控制泵压力和先导压力，并且通过保持待监测的泵压力和流体压力致动器4的流体压力来容易地检测待控制的阀芯8，从而可以简化控制参数的调整。

此外，即使泵压力达到预定压力或更高，控制仍会持续一定的时间长度，直到压力再次积聚在蓄压器22中，从而可以防止泵压力在泵压力达到预定压力或更高之后立即下降到预定压力或更低。

在上述实施例中，控制器26进行控制，使得在泵压力下降到预定压力或更低时对作为主要原因的阀芯8的开度进行节流，但是在多个流体压力致动器4的驱动是泵压力降低的原因的情况下，不仅对作为主要原因的一个阀芯8的开度进行控制以进行节流，而且还可以控制多个阀芯8中的至少任何一个的开度以便节流。

另外，采用了如下配置，即，通过设置用于控制阀芯8的开度量的电磁阀23并通过允许控制器26生成电磁阀23的控制信号，能够调整阀芯8的开度量，但并不限定于此，也可以采用如下配置，即，通过将阀芯8自身作为电磁比例阀并允许控制器26生成阀芯8的控制信号，能够直接调整阀芯8的开度量。

工业实用性

本发明对于从事流体压力回路和设置有这些回路的作业机械的制造业、销售业等的商业经营者具有工业实用性。

Claims (3)

1.一种先导压力控制装置，其被配置成控制流体压力回路的先导压力，所述流体压力回路包括：主回路，所述主回路被配置成控制通过控制阀从泵排出的工作流体以驱动流体压力致动器；以及先导回路，所述先导回路被配置成供应被控制以使从作为先导压力源的所述泵排出的所述工作流体的一部分减压的压力，所述先导压力控制装置包括控制器，所述控制器被配置成在由于所述流体压力致动器的驱动而引起的泵压力下降到预定压力或更低时进行控制以对引起所述泵压力降低的阀芯的开度进行节流。

2.根据权利要求1所述的先导压力控制装置，其中当由于所述流体压力致动器的所述驱动而使所述泵压力保持在所述预定压力或更低的状态持续了预定时间长度或更长时间时，所述控制器进行控制，以对引起所述泵压力降低的所述阀芯的所述开度进行节流。

3.根据权利要求1或2所述的先导压力控制装置，还包括压力传感器，所述压力传感器被配置成检测所述流体压力致动器的流体压力，

其中所述控制器被配置成基于由所述压力传感器检测到的压力来指定引起所述泵压力下降的所述阀芯。