CN1896385B - 用于液压挖掘机的液压控制设备 - Google Patents

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Abstract

第一组通过来自于第一液压泵的液压动力供应。在第一组中，斗杆控制阀布置在最为下游的位置上。节流装置设置在斗杆控制阀的入口处。因此，回路构造成对动臂升高或铲斗挖掘给予优先权。在组合操作过程中，按照动臂拉动或铲斗挖掘的操作量，控制器减小由斗杆拉动的操作量确定的第一液压泵的排放量的上限，并且增加油到斗杆缸的膨胀侧的循环速度。

Description

用于液压挖掘机的液压控制设备
技术领域
本发明涉及一种用于具有两个作为液压致动器的液压动力源的液压泵的双泵液压挖掘机的液压控制设备。
背景技术
图6表示包括动臂缸4、斗杆缸5和铲斗缸6的液压挖掘机的液压回路。
在此回路中，第一和第二液压泵7和8通过发动机(未示出)驱动。第一液压泵7驱动动臂缸4、斗杆缸5和铲斗缸6。第二液压泵8驱动动臂缸4、斗杆缸5和旋转马达9。
用于控制液压致动器的控制阀分成两组。第一组G1包括第一动臂控制阀10、铲斗控制阀11和第二斗杆控制阀12，这些阀通过来自于第一液压泵7的液压动力供应。第二组G2包括第二动臂控制阀13、旋转控制阀14以及第一斗杆控制阀15，这些阀通过来自于第二液压泵8的液压动力供应。
该组G1和G2的控制阀的中央旁通通道分别通过串联回路16和17串联连接到液压泵7和8上。该组G1和G2的控制阀的泵孔口分别通过并联回路18和19并联连接到液压泵7和8上。
在斗杆拉动和动臂升高或铲斗挖掘(此后简单称为“斗杆拉动和动臂升高的组合操作)期间，为了防止从泵排出的油只供应到具有相对高负载的斗杆缸5内，
(i)在该组G1和G2中斗杆控制阀12和15相对于泵7和8布置在最为下游的位置上；以及
(ii)在第一组G1的并联回路18中节流装置20设置在第二斗杆控制阀12的入口处。
因此，在组合操作过程中，从第一液压泵7排放的油最好供应到动臂缸4或铲斗缸6，并且确保缸4和6的操作。
此时，从第二液压泵8的油经由并联回路19和第二组G2的第一斗杆控制阀15发送到斗杆缸5。因此，确保斗杆缸5所需的流量。控制阀10、13、11、12和15通过动臂远程控制阀21、铲斗远程控制阀22和斗杆远程控制阀23控制。
这里，关键问题主要集中在其操作压力相对低的斗杆拉动组合操作以及其操作压力高于此的致动器操作(在图6的回路中的动臂升高或铲斗挖掘)。因此，为了简化附图，省略与该关键问题不相关的用于旋转的远程控制阀。另外，在连接远程控制阀21-23和控制阀10、13、11、12和15的导引管线24中，只表示动臂升高导引管线24、铲斗挖掘导引管线25以及斗杆拉动导引管线26。
参考标号27和28表示检测泵7和8的排放压力(泵压力)的泵压力传感器。传感器27和28发送泵压力信号到控制器29。控制器29发送用于控制泵排放量控制信号到用作泵调节器的比例阀30和31。也就是说，为了防止发动机停转，按照泵压力(马力控制)控制泵排放量。在图6中，参考标号T表示罐。
在此构造中，在包括斗杆拉动的组合操作过程中(将描述斗杆拉动和动臂升高的情况)，从液压泵7和8排放的油经由动臂控制阀10和13供应到动臂缸4的膨胀侧，并经由斗杆控制阀12和15到斗杆缸5的膨胀侧。
此时，从第一液压泵7排放的油在第一组G1的串联回路16的上游侧上通过动臂控制阀10的中央旁通通道节流。因此，在此部分内产生过多热量。
另外，由于在此旁通通道内节流，泵压力增加。因此，马力控制不仅在导引液压泵7上而且在第二液压泵8上进行，并且整个回路的流量降低。
因此，供应到斗杆缸5上的油量减小。因此，斗杆2的操作速度降低。
为此，为了消除动臂控制阀10的中央旁通通道内的节流，此旁通通道的开口可以增大。
但是，在这种情况下，在组合操作过程中，油大多数供应到具有较轻负载的斗杆缸5上，并且动臂缸4不操作。也就是说，毫无意义的是将动臂控制阀10布置在串联回路16的上游侧以及将斗杆控制阀12布置在串联回路16内的最为下游位置处。
在公知的技术中，除了并联回路18中的节流装置20之外，设置流量控制阀以便在组合操作过程中增加经由并联回路18发送到斗杆缸5的油量(见日本未审察专利申请公报NO.9-177139)。
如果采用这种技术，由于在组合操作过程中经由并联回路18发送到斗杆缸5的油量增加，斗杆缸5的操作速度可以增加。另外，由于通过串联回路16的油量减小，可以控制过多热量的产生。
但是，流量控制阀比节流装置20更加昂贵。另外，需要其控制系统。因此，成本显著增加。
此外，由于流量控制阀需要全新地结合到回路中，需要将这种技术应用于现有机器。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于液压挖掘机的液压控制设备，该控制设备可以低成本地控制串联回路中的过多热量产生，并且在进行经由斗杆控制阀的斗杆拉动操作和相同组中另一控制阀的操作的组合操作过程中减小斗杆速度，并且可以应用于现有机器中。
按照本发明用于液压挖掘机的液压控制设备具有以下基本构造。
也就是说，本发明的液压控制设备包括控制多个液压致动器操作的多个控制阀。多个控制阀包括由公共操作装置操作的第一和第二斗杆控制阀。多个控制阀分成包括第一和第二斗杆控制阀之一的第一组和包括另一斗杆控制阀的第二组。第一和第二组分别连接到第一和第二液压泵上。每个斗杆控制阀在该组中布置在最为下游的位置上。每组的控制阀通过串联回路串联连接，并通过并联回路并联连接。串联回路连接控制阀的中央旁通通道。并联回路连接控制阀的泵孔口。该设备还包括在第一组的并联回路中设置在斗杆控制阀的入口处的节流装置，以便最好将从第一液压泵排放的油供应到第一组的另一控制阀上。该设备还包括按照斗杆控制阀的操作量来控制泵排放量的控制装置。在此设备中，在同时进行第一组内的斗杆控制阀的斗杆拉动操作和第一组内另一控制阀的操作的组合操作过程中，按照另一控制阀的操作量中的增加，控制装置减小由斗杆拉动操作的操作量确定的第一液压泵的排放量的上限。
按照本发明，在同时操作第一组内的斗杆控制阀和第一组内的另一控制阀的组合操作过程中，由斗杆拉动操作量确定的泵排放量的上限按照另一控制阀的操作量减小。因此，第一组中串联回路的上游侧上的中央旁通通道内的流量可以减小，并且可以控制由于旁通通道的节流而造成的热量产生。
在这种情况下，由于按照另一控制阀的操作量中的增加(按照中央旁通通道开口尺寸的减小)来减小流量，可以更加有效地防止热量产生。
附图说明
图1表示按照本发明实施例的液压控制设备的回路构造；
图2表示斗杆拉动导引压力和该设备中第一液压泵的排放量之间的关系；
图3表示动臂升高或铲斗挖掘导引压力和该设备中第一液压泵的排放量的上限之间的关系；
图4表示动臂升高或铲斗挖掘导引压力和该设备中斗杆缸内的油循环速度之间的关系；
图5是液压挖掘机的操作连接装置的侧视图；以及
图6表示现有技术的回路构造。
具体实施方式
采用本发明的液压控制设备的液压挖掘机具有操作连接装置。如图5所示，操作连接装置包括动臂1、斗杆2、铲斗3和驱动它们的动臂、斗杆和铲斗缸4、5和6。通过升高和降低动臂1，推动(向上摆动)和拉动(向下摆动)斗杆2以及通过铲斗3挖掘(挖铲)并倒空铲斗3，进行例如挖掘和装载的多种操作。
本发明的实施例将参考图1-4来描述。
图1表示按照此实施例用于液压挖掘机的液压控制设备的回路构造。在此实施例的回路中，相同的参考标号用来表示与图6所示现有技术相同的部件，从而省略其描述。
对于现有技术的回路来说，此回路包括第一和第二液压泵7和8。第一液压泵7通过串联回路16和并联回路18连接到包括第一动臂控制阀10、铲斗控制阀11和第二斗杆控制阀12的第一组G1上。第二液压泵8通过串联回路17和并联回路19连接到包括第二动臂控制阀13、旋转控制阀14和第一斗杆控制阀15的第二组G2上。
如同图6的回路，在该组G1和G2中，斗杆控制阀12和15在串联回路16和17内布置在最为下游的位置上，并且节流装置20在第一组G1的并联回路18内设置在第二斗杆控制阀12的入口处。
在此实施例的回路中，动臂升高导引管线24、铲斗挖掘导引管线25和斗杆拉动导引管线26分别设置有导引压力传感器32、33和34。导引压力，也就是说动臂升高、铲斗挖掘以及斗杆拉动的操作量分别通过导引压力传感器32、33和34检测，并且发送到用作控制装置的控制器35。
控制器35根据图2和3的预先设定和预先存储的特性图表并按照所检测的操作量经由比例阀30、31控制液压泵7和8的排放量。
图2表示斗杆拉动导引压力(操作量)和随着此导引压力变化的第一液压缸7的排放量Q1之间的关系。与斗杆拉动导引压力成比例，泵排放量Q1增加到上限Q1A。图2中的参考标号表示其中泵排放量Q1不变化的操作最初阶段中的导引压力区段。
图3表示在斗杆拉动和动臂升高或铲斗挖掘的组合操作过程中动臂升高或铲斗挖掘导引压力(操作量，此后尖端称为“动臂升高导引压力”)和图2的泵排放量的上限Q1A之间的关系。
如图所示，除了其中动臂升高导引压力从零到预定值b的区段c之外，上限Q1A设定成与动臂升高导引压力成比例地增加。
根据这种设定，在斗杆拉动和动臂升高或铲斗挖掘的组合操作过程中，控制器35按照动臂升高导引压力中的增加来减小由斗杆拉动操作量确定的第一液压泵7的排放量的上限Q1A。
这种控制的特征在于控制器35按照另一控制阀的操作量的增加来减小由斗杆拉动操作量确定的第一液压泵7的排放量的上限Q1A。
由于这种控制，在第一组G1内的串联回路16的上游侧上的中央旁通通道内(在第一动臂控制阀10或铲斗控制阀11的中央旁通通道内)的流量减小。因此，可以控制由于通道节流而造成的热量产生。
在这种情况下，按照动臂升高或铲斗挖掘的操作量的增加(按照中央旁通通道的开口尺寸的减小)，减小上限Q1A，并且减小第一组G1中的流量。因此，可以更加有效地防止热量产生。
在斗杆拉动和动臂升高或铲斗挖掘的组合操作过程中，如上所述，通常斗杆快速拉动，并且动臂或铲斗缓慢操作。因此，如果不进行所述控制，第一液压泵7的排放量按照大量的斗杆拉动操作增加，并且在旁通通道内趋于出现热量产生。考虑到这种情况，在斗杆拉动和动臂升高或铲斗挖掘的组合操作过程中进行所述控制特别有效地防止热量产生。
另一方面，由于所述控制所造成泵排放量的减小控制第一液压泵7的泵压力的增加。因此，可以控制由于马力控制所造成第二液压泵8的排放量增加，也就是说，可以控制从泵8供应到泵缸5的油量的减小。因此，可以控制组合操作过程中斗杆速度的减小。
另外，由于所述操作可只通过控制第一液压泵7来获得，不同于日本未审察专利申请公报NO.9-177139披露的现有技术，不需要添加额外的阀(作为节流装置20的选择的流量控制阀)。因此，可以低成本地获得控制热产生和斗杆速度减小的所需目的。另外，此实施例可容易适用于现有的机器。
但是，不可避免的是从第一液压泵7供应到斗杆缸5的油量通过如上所述减小泵7的排放量的上限来减小。因此，斗杆速度的减小不可避免。随着动臂升高或铲斗挖掘的操作量的增加，这种趋势更大，并且从第二液压泵8供应到斗杆缸的油量同样减小。因此，如果不采取任何措施，斗杆速度的减小不可避免。
为了解决这种问题，在此实施例中，设置循环回路36和循环阀37。循环回路36从斗杆缸5的收缩侧重新供应油到膨胀侧。循环阀37控制循环回路36中的循环流量。
循环阀37是电磁流量控制阀。在组合操作过程种，如图4所示，循环阀37通过控制器35控制，使得循环速度按照动臂升高或铲斗挖掘的导引压力(操作量)增加而增加。
通过这种控制，可以增加循环油量，而不管第一液压泵7的排放量的上限减小。因此，可以确保斗杆缸5所需的流量，并且斗杆拉动的速度可足够高。
虽然未示出，为了简化说明，在图6所示的现有技术回路中，用于斗杆缸的循环阀已经用于液压挖掘机的液压回路中。对于该实施例的回路来说，不需要如上所述调整控制器35的循环阀控制程序。也就是说，与现有技术的回路相比，几乎不用担心采用循环阀37将增加成本。
虽然在附图中参考优选实施例描述了本发明，应该注意到可以采用等同形式并进行替代，而不偏离权利要求中提出的本发明的范围。

Claims (4)

1. 一种用于液压挖掘机的液压控制设备，包括：
控制液压致动器操作的多个控制阀，多个控制阀包括由公共操作装置操作的第一和第二斗杆控制阀，多个控制阀分成包括第一和第二斗杆控制阀之一的第一组和包括另一斗杆控制阀的第二组；
第一和第二组分别连接其上的第一和第二液压泵，每个斗杆控制阀在该组中布置在最为下游的位置上，每组的控制阀通过串联回路串联连接，并通过并联回路并联连接，串联回路连接控制阀的中央旁通通道，并联回路连接控制阀的泵孔口；
在第一组的并联回路中设置在斗杆控制阀的入口处的节流装置，以便最好将从第一液压泵排放的油供应到第一组的另一控制阀上；以及
按照斗杆控制阀的操作量来控制泵排放量的控制装置；
其中，在同时进行第一组内的斗杆控制阀的斗杆拉动操作和第一组内另一控制阀的操作的组合操作过程中，按照另一控制阀的操作量中的增加，控制装置减小由斗杆拉动操作的操作量确定的第一液压泵的排放量的上限。
2. 如权利要求1所述的用于液压挖掘机的液压控制设备，其特征在于，液压致动器包括分别驱动动臂、斗杆和铲斗的动臂缸、斗杆缸和铲斗缸，并且动臂、斗杆和铲斗构成操作连接装置。
3. 如权利要求1所述的用于液压挖掘机的液压控制设备，其特征在于，还包括：
将斗杆缸的收缩侧上的油的一部分返回到膨胀侧的循环回路；以及
控制循环回路中循环流量的循环阀，
其中在组合操作过程中，控制装置控制循环阀，使得循环速度按照另一控制阀的操作量的增加而增加。
4. 如权利要求1所述的用于液压挖掘机的液压控制设备，其特征在于，第一组内的控制阀包括动臂控制阀和铲斗控制阀，并且在斗杆拉动和动臂升高或铲斗挖掘的组合操作中，控制装置按照动臂拉动或铲斗挖掘的操作量减小第一液压泵的排放量的上限。
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