CN1984807A - 作业车辆的液压驱动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明与线路传感线路相比，能够以简单的结构、便宜的价格实现以下目的：减少泵损失、确保作业机速度、以及确保操纵容量优先。具有：对可变容量型液压泵所输出的液压油进行分流的操纵优先的优先阀；通过该优先阀所流出的液压油来驱动的多个作业机驱动器以及操纵驱动器；分别控制流经各作业机驱动器的液压油的流动的多个作业机用控制阀；控制流经操纵驱动器中的液压油的流动的操纵用控制阀；检测作业机用控制阀的切换操作量的切换操作量检测单元；根据该切换操作量检测单元的检测输出来控制可变容量型液压泵的输出流量的泵流量控制单元。

Description

作业车辆的液压驱动装置
技术领域
本发明涉及一种轮式装载机等作业车辆(装载作业车辆)的液压驱动装置，特别涉及一种结构中含有操纵优先的优先阀的液压驱动装置相关技术。
背景技术
在轮式装载机等作业车辆的液压驱动装置中，一般采用这样的结构：将发动机(原动机)作为驱动力源，在该发动机上连接固定容量型作业机用液压泵和固定容量型操纵用液压泵。
图3表示现有轮式装载机的液压驱动装置的液压回路图。在图3中，51是发动机、52是通过液力变矩器53连接在发动机51上的变速器(变速机)、54是连接在发动机51上的固定容量型作业机用液压泵、55是连接在发动机51上的固定容量型操纵用液压泵、56是连接在作业机用液压泵54输出侧的卸荷阀、57是连接在卸荷阀56下流侧的中间位置旁通(center by-pass)式的多个作业机用控制阀(方向切换阀)、58是由各作业机用控制阀57分别控制驱动的多个作业机驱动器、59是连接在操纵用液压泵55的输出侧的操纵优先的优先阀(操纵优先阀)、60是连接在阀59的优先输出端口上的操纵用控制阀、61是由操纵用控制阀60驱动控制的操纵驱动器，优先阀59的非优先输出端口被连接在多个作业机用控制阀57的上流侧。
在图3所示的结构中，为了在挖掘时从作业机侧向移动侧传输力来提高作业性能、并且在轻型作业时确保作业速度，在作业机用液压回路中设置有卸荷阀56。来自作业机用液压泵54的液压油，经过卸荷阀56流向作业机用控制阀57、作业驱动器58。另一方面，来自操纵用液压泵55的液压油，通过优先阀59，将操纵所需流量经过操纵用控制阀60流向操纵驱动器61，操纵所需流量以外流向作业机侧，以确保作业机侧的流量。即，作业机用液压泵54流量与操纵所需流量以外的操纵用液压泵55流量的合计值，对应于最大作业机速度。
这里，轮式装载机是移动非常多的作业车辆。因此，在移动的作业机不进行操作时，作业机用液压泵54以及操纵用液压泵55的泵流量全部流向油罐(tank)、造成损失。即，即使在作业机不操作移动时发动机51也会消耗泵54、55的负载、造成功率损失。
因此，已知有如下的技术：通过在高速移动时将作业机用液压泵进行卸荷，减少功率损失(参照专利文献1)。
另外，作为减少作业机不操作移动时的泵负载的系统，已知的有使用了可变容量型泵的线路传感(road sensing)系统(参照专利文献2)。线路传感系统控制可变容量型泵的排量，以使操纵用控制阀以及作业机用控制阀的前后压力、即控制阀入口压力(泵压)与控制阀出口压力(线路传感压)的差分固定，保持上述泵压比线路传感压高出规定的目标值。这里，线路传感压是操纵用控制阀以及作业机用控制阀的负载压力中通过梭阀所选择的高压侧的压力。
这样，在进行线路传感控制的系统中，控制泵偏转角，以使泵输出量为操纵及作业机要求流量，不输出剩余部分的流量，因此可降低燃料费用。另外，在线路传感控制中，在作业机不操作时的移动中，作业机负载压力为低压，因此泵流量被控制在最低流量。
专利文献1：特开2000-190858号公报
专利文献2：特开2002-106504号公报
如专利文献1记载的现有技术那样，只对作业机用液压泵进行卸荷，泵容量和卸荷阀压损会造成泵损失。
另外，还考虑减少操纵用液压泵的泵容量来实现减少泵损失，但这样做会使操纵控制上的流量不足、发生操纵操作滞后的现象，故此在实用性这一点上产生问题。因此，操纵用液压泵的泵容量，必需在操纵要求容量以上。
另外存在如下问题：为了通过线路传感控制来减少泵流量，需要各作业机驱动器的压力补偿阀、梭阀等阀门，除了会导致成本上升外，还有结构变得复杂的问题。
本发明是鉴于上述的问题而形成的，其目的在于，在兼用于作业机驱动和操纵装置驱动的、具有可变容量型液压泵的液压驱动装置中，通过在作业机不操作移动时减少泵流量、减少泵损失，并且在作业机操作时增加泵流量，就能够确保作业机速度并优先确保操纵容量，这样一来，与线路传感系统相比，结构简单，且可以价格便宜地实现。
发明内容
为了实现上述目的，在本申请的代表的发明中，提供一种作业车辆的液压驱动装置，其具有：由原动机驱动的、兼用于作业机驱动和操纵装置驱动的可变容量型液压泵；使该可变容量型液压泵所输出的液压油分流的操纵优先的优先阀；由该优先阀流出的液压油来驱动的多个作业机驱动器以及操纵驱动器；分别对各作业机驱动器中流经的液压油的流动进行控制的多个作业机用控制阀；对所述操纵驱动器中流经的液压油的流动进行控制的操纵用控制阀；其特征在于，至少具有：对所述作业机用控制阀的切换操作量进行检测的切换操作量检测单元、以及根据该切换操作量检测单元的检测输出来控制所述可变容量型液压泵的输出流量的泵流量控制单元。
根据本发明，根据作业机用控制阀的切换操作量(操作行程量)来控制可变容量型液压泵的输出流量，即像作业机不操作移动那样、在作业机用控制阀的切换操作量为零时，通过使可变容量型液压泵的泵流量最小，可以减少泵损失，另外，在作业机操作时，增大作业机用控制阀的切换流量，与此相应增加可变容量型液压泵的泵流量，由此，可确保作业机速度。另外，在操纵操作时，可以通过优先阀来优先确保操纵所需的流量。进而，可以用以下的简单结构实现，例如通过在中间位置旁通型的多个作业机用控制阀的中间位置旁通线路下流配置的节流阀，来检测作业机用控制阀的切换量(操作行程量)，通过该节流阀对泵流量控制单元供给反比例控制用的控制压力的结构等，故此可以价格便宜的实现。
附图说明
图1表示本发明第一实施方式的轮式装载机的液压驱动装置的液压回路图。
图2表示本发明第二实施方式的轮式装载机的液压驱动装置的液压回路图。
图3表示现有技术的轮式装载机的液压驱动装置的液压回路图。
符号说明
1发动机
2变速器
3液力变矩器
4可变容量型液压泵
5泵流量控制单元
6操纵优先的优先阀(操纵优先阀)
7溢流阀
8操纵用控制阀
9操纵驱动器
10中间位置旁通型的作业机用控制阀
11作业机驱动器
12节流阀
13溢流阀
21作业机控制器操作装置
22梭阀
23传感器
24操纵控制操作装置
25传感器
26控制器
27电磁阀
28液压泵
29溢流阀
具体实施方式
下面使用附图说明本发明的实施方式。
<第一实施方式>
图1表示本发明的第一实施方式的轮式装载机的液压驱动装置的液压回路图。
图1中，1是发动机(原动机)、2是通过液力变距器3连接在发动机1上的变速器(变速机)、4是连接在发动机1上兼用于作业机的驱动和操纵装置的驱动的可变容量型液压泵、5是使可变容量型液压泵4的排量变化来控制可变容量型液压泵4的输出流量的泵流量控制单元(泵流量控制活塞)、6是连接在可变容量型液压泵的输出侧的操纵优先的优先阀(操纵优先阀)、7是使可变容量型液压泵4的输出压力不超出规定压力那样地进行控制的溢流阀(relief)、8是连接在优先阀6的优先输出端口的操纵用控制阀(控制控制切换方式的流量·方向的方向切换阀)、9是通过操纵用控制阀8驱动控制的操纵驱动器、10是连接在优先阀6的非优先输出端口的中间位置旁通型的多个作业机用控制阀(控制控制切换方式的流量·方向的方向切换阀)、11是通过各作业机用控制阀9分别驱动控制的多个作业机驱动器、12是配置在多个作业机用控制阀10的中间位置旁通线路的下流、对泵流量控制单元5供给反比例控制用的控制压力的负控制压力(negative control压力)的节流阀、13是与节流阀12并联连接、限制节流阀中产生的负控制压力不超出规定压力的溢流阀。
在图1所示的结构中，从由发动机1驱动的可变容量型液压泵4输出的液压油流向优先阀6。操纵优先的优先阀6，众所周知，是在操纵用液压电路和作业机用液压电路中，优先操纵用液压电路来将液压油进行分流的阀门，当进行操纵操作时，向操纵用液压电路流入其所需的流量，将此外的液压油流向作业机用液压回路。另外，在不进行操纵操作时，优先阀6将液压油的总量流向作业机用液压回路。
中间位置旁通型的各作业机用控制阀(各方向切换阀)10，是控制切换方式的阀门，各作业机用控制阀10位于中立位置时(作业机不操作时)，流过中间位置旁通线路的流量成为最大，并且负控制压力成为最大，通过由该负控制压力控制的泵流量控制单元5进行控制，以使可变容量型液压泵4的泵流量(输出流量)最小。另外，随着作业机控制阀10的切换操作量(操作行程量)的增加，负控制压力下降，由此，通过泵流量控制单元5来进行控制，以使可变容量型液压泵4的泵流量持续增加。并且，当作业机用控制阀10的切换操作量最大(全程)时，中间位置旁通线路断开，不发生负控制压力(由于分控制压力为零)，通过泵流量控制单元5进行控制，以使可变容量液压泵4的泵流量为最大。
即，在作业机动作时(操作时)，根据作业机用控制阀10的切换操作量来确保向作业机用液压回路的供给流量，在作业机不操作时(例如在作业机不操作移动时)，可以将可变容量液压泵4的泵流量抑制在最小限度，实现燃料费用的降低。
另外，当在可变容量型液压泵4的泵流量最小时(作业机不操作)进行操纵操作时，为了通过优先阀6来确保操纵所需流量，由此减少流经所述中间位置旁通线路的流量，由泵流量控制单元5控制可变容量型液压泵4的泵流量，以达到操纵操作所需的流量。
如上所述，在第一实施方式中，根据作业机用控制阀10的切换操作量(操作行程量)控制可变容量型液压泵4的输出流量，即，像作业机不操作移动是那样，作业机用控制阀10的切换操作量为零时，可以通过使可变容量型液压泵4的泵流量最小来减少泵损失。另外，在作业机操作时增大作业机用控制阀10的切换操作量，与此对应、增大可变容量型液压泵4的泵流量，由此来确保作业机速度。另外，在操纵操作时，可以通过优先阀6优先确保操纵所需的流量。进而，形成这样的结构：通过配置在中间位置旁通型的多个作业机用控制阀10的中间位置旁通线路的下流的节流阀12，检测作业机用控制阀10的切换操作量(操作行程量)，通过该节流阀12对泵流量控制单元5供给反比例控制用控制压力，因此，只要外加简单结构的节流阀12和溢流阀13即可，与背景技术中所述的路线传感系统相比，可以通过非常简单的结构来实现、从而可价格便宜地实现。
<第二实施方式>
图2表示本发明第二实施方式的轮式装载机的液压驱动装置的液压回路图，在图2中，对与图1所示的第一实施方式相同的结构元件标记相同的符号，为了避免重复省略其说明。
在图2中，21是对使切换方式的所述各作业机用控制阀(切换控制阀)10动作的控制压力进行输出的作业机控制操作装置；22是选择并输出使各作业机控制阀10动作的控制压力中为最高压的控制压力的梭阀；23是检测梭阀22的输出压力并变换为电信号进行输出的传感器；24是将使控制切换方式的所述操纵用控制阀8动作的控制压进行输出的操纵控制操作装置；25是对使操纵用控制阀8动作的控制压力进行传感检测并变换为电信号输出的传感器；26是将传感器23的输出以及传感器25的输出进行输入的、负责轮式装载机整体的统一控制的控制器；27是通过来自控制器26的指令信号进行动作、对所述泵流量控制单元5进行驱动控制的电磁阀；28是向电磁阀27供给液压油的液压泵；29是使液压泵28的输出压力不超出规定压力这样地进行控制的溢流阀。
使作业机用控制阀10动作的控制压力(操作控制压力)，与作业机用控制阀10的切换操作量(操作行程量)对应，在作业机不操作时(例如作业机不操作移动时)不产生控制压力(控制压力为零)，通过来自传感器22的输出信号对此进行确认的控制器26，通过电磁阀27控制泵流量控制单元5，控制成可变容量型液压泵4的泵流量(输出流量)最小。另外，随着增大作业机用控制阀10的切换操作量(操作行程量)，使作业机用控制阀10动作的控制压力持续上升，因此通过来自传感器22的输出信号对此进行确认的控制器26，控制成使可变容量型液压泵4的泵流量持续增加。并且，当作业机用控制阀10的切换操作量最大(全程)时，使作业机用控制阀10动作的控制压力成为最大值，通过来自传感器22的输出信号对此进行确认的控制器26，进行控制，以使可变容量型液压泵4的泵流量成为最大。即，与所述的第一实施方式相同，在作业机动作时(操作时)，对应于作业机用控制阀10的切换操作量，确保向作业机用液压回路的供给流量，作业机不操作时(例如作业机不操作移动时)可以将可变容量型液压泵4的泵流量抑制在最小限度，以期实现降低燃料费用。
另外，使操纵用控制阀8动作的控制压力(操作控制压力)与操纵用控制阀8的切换操作量(操作行程量)对应，在操纵不操作时，不发生控制压力(控制压力为零)，通过来自传感器25的输出信号对此进行认证的控制器26通过电磁阀27控制泵流量控制单元5，进行控制以使可变容量型液压泵4的泵容量(输出容量)最小。在进行操纵操作时，由于对应于该操作量使操纵用控制阀8动作的控制压力上升，因此通过来自传感器25的输出信号对此进行确认的控制器26，进行控制，以使确保操纵所需流量、增加可变容量型液压泵4的泵流量。
在采用上述结构、进行上述控制动作的本第二实施方式中，也与所述第一实施方式相同，可以降低作业机不操作时的泵损失、且始终可确保操纵所需流量。并且，在不进行操纵操作时，也使泵流量(输出流量)最小，因此可以做成效率良好的系统。另外，与背景技术所述的线路传感系统相比，可以由比较简单的结构来实现。
此外，在所述第二实施方式中，通过电磁阀27控制泵流量控制单元5，但也可以使泵流量控制单元5为电磁阀，通过控制器26直接进行控制。另外，所述第二实施方式中，通过梭阀22检测使各作业机用控制阀10动作的控制压力中的最大压力，但也可以设置多个传感器，该传感器对使各作业机用控制阀10动作的控制压力单独地进行传感检测，也可以通过控制器26来识别使各作业机用控制阀10动作的控制压力中的最大压力。

Claims (3)

1.一种液压驱动装置，其具备：由原动机驱动、兼用于作业机驱动和操纵装置驱动的可变容量型液压泵；使该可变容量型液压泵所输出的液压油分流的操纵优先的优先阀；由该优先阀流出的液压油来驱动的多个作业机驱动器以及操纵驱动器；分别对各作业机驱动器中流经的液压油的流动进行控制的多个作业机用控制阀；对所述操纵驱动器中流经的液压油的流动进行控制的操纵用控制阀；其特征在于，至少具有：
对所述作业机用控制阀的切换操作量进行检测的切换操作量检测单元；和
根据该切换操作量检测单元的检测输出，来控制所述可变容量型液压泵的输出流量的泵流量控制单元。
2.根据权利要求1记载的作业车辆的液压驱动装置，其特征在于，
将所述多个作业机用控制阀作为中间位置旁通型控制阀，所述切换操作量检测单元，由位于多个作业机用控制阀的中间位置旁通线路的下流、对所述泵流量控制单元供给反比例控制用的控制压力的节流阀所构成。
3.根据权利要求1记载的作业车辆的液压驱动装置，其特征在于，
所述切换操作量检测单元，由在所述各作业机用控制阀的切换操作量中检测最高切换操作量的第一检测单元，和检测所述操纵用控制阀的切换操作量的第二检测单元构成，并具有根据所述第一检测单元的输出以及所述第二检测单元的输出、来控制所述泵流量控制单元的控制器。
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