下面,用附图说明本发明的几个实施例。
首先用图1和图2说明本发明的第1实施例。
图1中,1是原动机,用该原动机1驱动变量型主液压泵(以 下称为主泵)2和定量型辅助泵3。
从液压泵2排出的压力油经过排出管路4、供给管路5、流量控 制阀6供给促动器、例如
液压缸7,来自液压缸7的回油经过流量控 制阀6、排出管路8返回油箱9。
流量控制阀6是中心旁路管路10贯通的中心旁路式阀,中心旁 路管路10的上流端与排出管路4相连,下流端与油箱9相连。
当流量控制阀6位于图示的中立位置时,流量控制阀6的中心旁 路
节流阀全开,流量控制阀6的入口节流及出口节流的可变节流全 闭,从液压泵2排出的压力油全量通过中心旁路管路10,返回油箱 9。当流量控制阀6从图示位置移动到例如图示左侧位置时,根据其 操作量,流量控制阀6的中心旁路节流的开口面积减小,并且入口节 流和出口节流的可变节流打开,通过中心旁路管路10的压力油流量 减少,同时,用中心旁路节流的作用使液压泵2的排出压力增高,压 力油被供给到液压缸7的底侧。这样,液压缸7以与流量控制阀6的 操作量相应的速度向伸长方向动作。当流量控制阀6移动到图示的右 侧位置时,同样地,压力油被供给到液压缸7的
活塞杆侧,液压缸7 以与流量控制阀6的操作量相应的速度向收缩方向动作。这样,通过 使流量控制阀6动作,可控制液压缸7的动作速度和动作方向。
还有,流量控制阀6是控制操作阀,以来自操作杆装置11的控 制压力作为指令信号被驱动操作。操作杆装置11具有操作杆11a、 一对先导阀11b、11c,先导阀11b、11c的初始侧孔口通过 控制管路12与辅助泵3的排出口连接,二次侧孔口分别通过控制管 路13a、13b与流量控制阀6的操作部6a、6b连接。在控制管 路12上连接着控制减压阀14,决定辅助泵3的排出压力即初始控 制压力。
将操作杆11a倒向图示左侧时,导阀11b动作,以来自辅助泵 3的初始控制压力为基准,生成与操作杆11a的操作量相应的控制 二次压力,将其作为指令控制压力送到流量控制阀6的操作部6a, 将流量控制阀6切换到图示左侧位置。反之,当将操作杆11a倒向 图示右侧时,则先导阀11c动作,同样地,把与操作杆11a的操作 量相应的指令控制压力送到流量控制阀6的操作部6b,将流量控制 阀6切换到图示右侧位置。
液压泵2是可以调整的
斜盘泵,它通过改变斜盘2a的倾转
角(排 出体积)调节每旋转一次的排出流量(体积),斜板2a的倾转角由 倾转控制装置即调节器20控制。
调节器20是具有输入力矩限制功能的调节器,由伺服活塞21 和倾转控制阀22构成。
伺服活塞21具有由受面积差驱动的差动活塞21a,该差动活 塞21a的大直径侧受压室21b通过倾转控制阀22与控制管路1 2及油箱9连接,小直径侧受压室21c直接与控制管路12连接, 当大直径受压室21b与控制管路12连通时,差动活塞21a因受压 面积差而被驱动到图示左方,当大直径侧受压室21b与油箱9连通 时,差动活塞21a被驱动到图示右方。当差动活塞21a移动到图示 左方时,斜盘2a的倾转角即泵倾转增大,液压泵2的排出流量增大, 当差动活塞21a移动到图示右方时,泵的倾转减少,液压泵2的排 出流量减少。
倾转控制阀22是输入力矩限制用的阀,由
滑阀22a、
弹簧2 2b、操作驱动部22c构成。操作驱动部22c具有控制活塞22d、 第1受压室22e和第2受压室22f,第1受压室22e通过控制管 路23与排出管路4连接,导入来自排出管路4的压力(液压泵2的 排出压力),第2受压室22f通过控制管路24与保险阀30连接, 有选择地导入来自辅助泵3的初始控制压力(后述)。
当未通过保险阀30将来自辅助泵3的初始控制压力导入倾转控 制阀22的第2受压室22f内时,倾转控制阀22根据排出管路4 的压力(液压泵2的排出压力)控制伺服活塞21的大直径受压室2 1b与控制管线12及油箱9的连通,当液压泵2的排出压力增高时 进行输入力矩限制控制,使泵的倾转减小。
即,如果液压泵的排出压力低于用弹簧22b设定的
水平PO时, 滑阀22a移动到图示右方,使伺服活塞21的大直径受压室21b 与控制管路12连通,增大泵的倾转。如果液压泵的排出压力高于用 弹簧22b设定的水平PO时,滑阀22a移动到图示的左方,使伺服 活塞21的大直径侧受压室21b与油箱9连通,使泵的倾转减少。 其结果,如图2所示,当液压泵2的排出压力低于设定值PO时,泵 的倾转成为液压泵2的能取得的最大倾转qmax,当液压泵2的排出压 力高于设定值PO时,随着泵的排出压力的增高,泵的倾转渐渐降低 至液压泵2的能取得的最小倾转qmin。
这里,液压泵2的能取得的最大倾转qmax和最小倾转qmin,是指 作为液压泵的规格在构造上预先决定的斜盘2a的最大倾转及最小倾 转,液压泵2的斜盘2a在构造上不能倾转到最大倾转qmax以上或最 小倾转qmin以下。另外,液压泵2的最小倾转qmin是指在液压泵2中 立时,由于自身润滑等的目的而用于排出的微小流量,可设定为0倾 转以上的微小倾转。
这样,通过控制泵的倾转,当泵的排出压力增高时,液压泵2的 排出流量减少,使得泵的吸收力矩不超过驱动液压泵的原动机的输出 力矩,即使泵的排出压力增高,原动机也不会
失速(停止)。
当来自辅助泵3的初始控制压通过保险阀30被导入倾转控制阀 22的第2受压室22f时,则倾转控制阀22的滑阀22a强制地移 动到图示左方,与导入第1受压室22e内的泵的排出压力的高低无 关,使伺服活塞21的大直径侧受压室21b与油箱9连通,使泵的 倾转降低到最小倾转qmin。
保险阀30设在控制管路12上,具有第1位置30a和第2位 置30b。第1位置30a是将辅助泵3与操作杆装置11的先导阀1 1b、11c的初始侧孔口连通,阻断辅助泵3与倾转控制阀22的第 2受压室22f的连通;第2位置30b是将先导阀11b、11c 的初始侧孔口与油箱9连通,将辅助泵3与倾转控制阀22的第2受 压室22f连通。保险阀30由阀门锁定杆31进行切换操作。
阀门锁定杆31的作用是,在操作者下车时等不打算作业时,即 使不小心碰到操作杆也能使机械不动作。在操作者打算作业的运转 时,阀门锁定杆31不被操作,保险阀30位于图示的第1位置30 a,在操作者不打算作业时,操作阀门锁定杆31,将保险阀30切换 到第2位置30b。
在上面,调节器20的伺服活塞21及倾转控制阀22的滑阀2 2a、弹簧22b、控制活塞22d、第1受压室22e构成控制液压 泵2的排量的第1倾转控制机构。辅助泵3、操作杆装置11、控制 管路12、13a、13b构成由指令信号驱动操作流量控制阀6的操 作控制机构。保险阀30及阀门锁定杆31设在该操作控制机构上, 构成可阻断指令信号发生传递路线的安全控制机构。
还有,调节器20的伺服活塞21及倾转控制阀22的滑阀22 a、控制活塞22d、第2受压室22f、控制管路24构成与上述安 全控制机构的操作连动并控制液压泵2的排量的第2倾转控制机构。
下面,说明按上述构成的本实施例的动作。
首先,在操作者打算作业时,阀门锁定杆31不被操作,保险阀 30位于第1位置30a。在该状态,当操作者操作杆11a时,产生 控制压力,用操作杆11a可进行通常的作业。
当操作者下车时等不打算作业时,操作者操作阀门锁定杆31, 把保险阀30切换到第2位置30b。这样,当保险阀30从图示第 1位置30a被切换到第2位置30b时,向先导阀11c、11d 传递的初始控制压力被阻断,由此,即使操作操作杆11a,控制压 力也不从先导阀11b、11c输出,即使不小心碰到操作杆,流量控 制阀6也不被操作,机械不动作。
还有,当像这样操作阀门锁定杆31,将保险阀30切换到第2 位置30b时,由于流量控制阀6不被操作,位于图示的中立位置, 中心旁路节流全开,液压泵2的排出压力成为约近于油箱压力的低 压。现有技术中,当这样操作阀门锁定杆31时,其低压的泵排出压 力只被导入倾转控制阀22的第1受压室22e,液压泵的倾转增大。 因此,尽管是操作者不打算作业的场合,液压泵仍排出大流量,能量 损失大。
在本实施例中,如上所述,当操作阀门锁定杆31,将保险阀3 0切换到第2位置30b时,来自辅助泵3的初始控制压力被导入倾 转控制阀22的第2受压室22f。因此,倾转控制阀22的滑阀2 2a被强制地移动到图示的左方,使伺服活塞21的大直径受压室2 1b与油箱9连通,使泵倾转降低到最小倾转qmin。因此,在操作者 不打算作业的非作业时,可使液压泵的排出流量最少,减少能量损失。
下面,参照图3至图6说明本发明的第2实施例。在图3中,与 图1所示相同的部件注以相同的标号。在第1实施例中,本发明适用 于具有调节器20的液压回路装置,该调节器20具有输入力矩限制 功能。在本实施例中,本发明适用于具有负控式调节器的液压回路装 置。
在图3中,节流15设在中心旁路管路10的流量控制阀6的下 流侧,在中心旁路管路10中流动的压力油的流量(中心旁路流量) 被该节流15变换为压力。
图4表示通过节流15得到的中心旁路流量与节流15的上流侧 的压力(信号压力)的关系。信号压力随着中心旁路流量的减少而降 低。
调节器20A是负控式调节器,它把由节流15变换的压力作为 外部指令输入,由该压力控制泵倾转。倾转控制阀22A的第1受压 室22Ae通过信号管路16与节流15的上流侧连接,被节流15 变换的压力作为信号压力被导入第1受压室22Ae。倾转控制阀22 A的第2受压室22Af与第1实施例同样地,通过控制管路24与保 险阀30连接,来自辅助泵3的初始控制压力被选择地导入第2受压 室22Af。
在来自辅助泵3的初始控制压力未被通过保险阀30导入倾转控 制阀22A的第2受压室22Af的状态下,当被导入第1受压室22 Ae的信号压力高于由弹簧22Ab设定的压力时,滑阀22Aa移动到 图示的左方,使伺服活塞21的大直径侧受压室21b与油箱9连通, 使泵的倾转减少,当信号压力低于由弹簧22Ab设定的压力时,滑阀 22Aa移动到图示的右方,使伺服活塞21的大直径侧受压室21b与 控制管路12连通,使泵倾转增大。其结果是,如图5所示,泵的倾 转可控制成随着信号压力的降低而增大。
此处,如图4所示,节流15的上流侧压力(信号压力)随着中 心旁路流量的减少而降低。其结果如图6所示,泵的倾转随着中心旁 路流量的减少而增大。
如上所述,调节器20A,当中心旁路流量多、压力高时,减小 泵的倾转,使液压泵2的排出流量减少;当中心旁路流量少、压力变 低时,加大泵的倾转,使液压泵2的排出流量增多。由此,排出与流 量控制阀6的要求流量相应的泵流量,减少能量损失。
还有,在图5和图6中,Ps及Qs分别为流量控制阀6在中立位 置、中心旁路节流全开时的信号压力和中心旁路流量。倾转控制阀2 2A的弹簧22Ab及控制活塞22Ad的受压面积要这样设定,即, 在信号压力为Ps时,能得到比液压泵2能得到的最小倾转qmin稍大 的备用倾转Qs。这样,当操作杆11a不被操作、流量控制阀6位于 中立位置时,确保最小流量以上的某种程度的流量作为备用流量,促 动器操作时的应答性良好。
下面,说明按上述构成的本实施例的动作。
首先,在操作者打算进行作业时,阀门锁定杆31不被操作,保 险阀30位于第1位置30a。在该状态,当操作者操作杆11a时, 产生控制压力,可用操作杆11a进行通常的作业。
当操作者下车时等不打算作业时,操作者操作阀门锁定杆31, 将保险阀30切换到第2位置30b。这样,当保险阀30被切换后, 向先导阀11c、11d传递的初始控制压力被阻断,由此,即使操 作操作杆11a,控制压力也不从先导阀11b、11c输出,即使不 小心碰到操作杆,流量控制阀6也不被操作,机械不动作。
还有,当操作阀门锁定杆31,将保险阀30切换到第2位置30b 时,由于流量控制阀6不被操作,所以在图示的中立位置,中心旁路 节流全开,在节流15的上流侧有Ps信号压力。在现有技术中,在这 样操作阀门锁定杆时,由于该信号压力被导入倾转控制阀22的第1 受压室22Ae,液压泵的倾转被控制成为备用倾转qs。因此,尽管 操作者不打算作业,液压泵仍排出多余的流量,能量损失大。
在本实施例中,如上所述,当操作阀门锁定杆31,将保险阀3 0切换到第2位置30b时,为了将来自辅助泵3的初始控制压被导 入倾转控制阀22的第2受压室22Af内,使倾转控制阀22A的 滑阀22Aa强制地移动到图示的左方,使伺服活塞21的大直径侧 受压室21b与油箱9连通,使泵的倾转降低到最小倾转qmin。因此, 在操作者不打算作业的非作业时,可使液压泵的排出流量最小,减少 能量损失。
下面,参照图7至图9说明本发明的第3实施例。在图7中,与 图1及图3所示相同的部件注以相同标号。在本实施例中,本发明适 用于采用正控式调节器的液压回路装置代替真控式调节器。
在图7中,在中心旁路管路10的流量控制阀6的下流侧,与第 2实施例同样地设有将中心旁路流量变换为压力的节流15。还设有 流量反向检测装置40,该流量反向检测装置40作为检测变换为其 压力的中心旁路流量的机构。流量反向检测装置40由控制管路4 1、与该控制管路41连接的可变减压阀42、使该可变减压阀42 动作的滑阀装置43和在可变减压阀42的上流侧配置在控制管路4 1上的节流44构成,上述控制管路41在保险阀30b的出口侧与 控制管路12连接,被导入初始控制压力。可变减压阀42与节流4 4之间的压力由信号管路45作为信号压力检测出。
滑阀装置43具有在壳体43a内形成受压室43b、43c的活 塞式滑阀43d,受压室43b、43c分别在节流15的前后与中心 旁路管路10连接,根据中心旁路流量将产生的压差作用于滑阀43d 的活塞两端面。另外,与被导入受压室43b的节流15的上流侧压 力相向的形式,使弹簧43e推压滑阀43d的一方轴端部,使滑阀4 3d的另一方轴端部与可变减压阀42的调节弹簧42a接合。
当中心旁路流量多、在节流15处产生的前后压差大时,由于滑 阀43d移动到图示的右方,减弱可变减压阀42的调节弹簧42a 的力,故在可变减压阀42处产生的压力变低。当中心旁路流量减少、 节流15的前后压差变低时,滑阀移动到图示左方,由于增强可变减 压阀42的调节弹簧42a的力,故在可变减压阀42处产生的压力 上升。
图8表示用流量反向检测装置42检测出的中心旁路流量与信号 压力的关系。信号压力随着中心旁路流量的减少而增高。
保险阀30B与已往的一样,通过阀门锁定杆31的操作在第1 位置30Ba与第2位置30Bb之间切换。第1位置30Ba是使辅 助泵3与操作杆装置11的先导阀11b、11c的初始侧孔口连通的 位置,第2位置30Bb是使先导阀11b、11c的初始侧孔口与油 箱9连通的位置。
由于控制管路41在保险阀30B的出口侧与控制管路12连 接,所以,进入流量反向检测装置40的初始压力与保险阀30B的 切换连动,当保险阀30B从图示第1位置30Ba切换到第2位置 30Bb时,进入流量反向检测装置40的初始压成为油箱压力。
调节器20B是将来自流量反向检测装置40的信号压力作为外 部指令输入、由该压力控制泵倾转的正控式调节器,倾转控制阀22 B由滑阀22Ba、弹簧22Bb和操作驱动部22Bc构成。操作驱 动部22Bc与信号管路45连接,导入来自流量反向检测装置40 的信号压力。
倾转控制阀22B,在导入操作驱动部22Bc的信号压力低于 由弹簧22Bb设定的压力时,滑阀22Ba移动到图示右方,使伺服 活塞21的大直径受压室21b与油箱9连通,减少泵的倾转;当信 号压力高于由弹簧22Bb设定的压力时,使伺服活塞21的大直径 受压室21b与控制管路12连通,增大泵的倾转。其结果,如图9 所示,泵的倾转控制成随着信号压力的增高而增大。
还有,在图9中,Ps是流量控制阀6在中立位置、中心旁路节 流全开时的来自流量反向检测装置40的信号压力,倾转控制阀22 B的弹簧22Bb及操作驱动部22Bc的受压面积这样设定,即,在 信号压力为Ps时,能得到比液压泵2得到的最小倾转qmin稍大的备 用倾转qs。这样,当操作杆11a未被操作、流量控制阀6位于中立 位置时,确保最小流量以上的某种程度的流量作为备用流量,促动器 操作时的应答性良好。
在按上述构成的本实施例中也在阀门锁定杆31未被操作、保险 阀30B位于图示第1位置30Ba时,可用操作杆11a进行通常的 作业,而当阀门锁定杆31被操作、保险阀30B切换到第2位置3 0Bb时,即使不小心碰到操作杆11a,流量控制阀6也不被操作, 而且来自流量反向检测装置40的信号压力成为油箱压力,倾转控制 阀22B的滑阀22Ba被弹簧22Bb强制地移动到图示右方的端 部位置,如图9所示,使泵的倾转降低到最小倾转qmin。
因此,根据本实施例,在采用正控式调节器的液压回路装置中, 也能得到与第1及第2实施例同样的效果。
下面,参照图10至图14说明本发明的第4实施例。在图10 中,与图1、图3及图7所示相同的部件注以相同标号。在本实施例 中,本发明适用于用电气生成
对流量控制阀及调节器的指令压力的液 压回路装置。
在图10中,11C是电气杆方式的操作杆装置,操作杆装置1 1C具有操作杆11a和一对电位计11d、11e,当操作杆11a 倒向图示左侧时,从电位计11d输出与其操作量相应的电气信号X a;反之,当操作杆11a倒向图示右侧时,从电位计11e输出与其 操作量相应的电气信号Xb。
阀门锁定杆31与锁定信号发生器30C连接,在阀门锁定杆3 1未被操作时,锁定信号发生器30C不动作;当阀门锁定杆31被 操作时,锁定信号发生器30C动作,输出锁定信号(电气信号)Y。
来自电位计11d、11e的电气信号Xa、Xb和来自锁定信号 发生器30C的锁定信号Y被输入控制器50,控制器50用这些信 号进行预定的计算处理,向
比例电磁阀51、52、53
输出信号。
比例电磁阀51、52、53是比例减压阀,它将来自辅助泵3 的初始控制压力减压,并输出与
输入信号相应的指令压力。来自比例 电磁阀51、52的指令压力分别供给流量控制阀6的操作部分6a、 6b。来自比例电磁阀53的指令压力作为外部信号送给调节器22 C。
调节器22C的构造与第3实施例的基本相同,来自比例电磁阀 53的指令压力被输入到倾转控制阀22C的操作驱动部22Cc。
图11是表示控制器50的处理内容的功能框图。
控制器50具有操作量-目标比例电磁阀输出压力变换图表10 2a、102b、最大值选择部103、操作量-目标泵倾转变换图表 104、目标最小倾转设定部105、目标泵倾转-目标比例电磁阀 输出压力变换图表106、锁定
开关107a、107b、108的各 功能。
在操作量-目标比例电磁阀输出压力变换图表102a、102b 中,输入电气信号Xa、Xb,根据图12所示的特性,计算与操作杆 11a的操作量相应的比例电磁阀51、52的目标输出压力。
在图12中,目标比例电磁阀的输出压力设定成随着杆操作量的 增大而增高。
在最大值选择部103中,选择电气信号Xa、Xb中大的一方, 在操作量-目标泵倾转变换图表104中,将该选择的电气信号输 入,根据图13所示的特性,计算与操作杆11a的操作量相应的目 标泵倾转。
在图13中,目标泵倾转设定成随着杆操作量的增大而增大。还 有,操作杆11a位于中立位置时的与杆操作量对应的目标泵倾转, 设定为比液压泵2取得的最小倾转qmin大的备用倾转qs。
在目标最小倾转设定部105中,作为目标泵倾转,设定最小倾 转qmin。
锁定开关107a、107b、108是当锁定信号Y为ON时切 断的开关。当锁定信号Y为OFF时,用图表102a、102b计算 的与目标输出压力相当的电气信号被输出到比例电磁阀51、52, 用图表104计算的目标泵倾转输入到目标泵倾转-目标比例电磁阀 输出压力变换图表106。
在目标泵倾转-目标比例电磁阀输出压力变换图表106中,根 据图14所示调节器20C的特性的逆特性,把用图表104计算的 目标泵倾转变换为比例电磁阀53的目标输出压力,将与该目标输出 压力相当的电气信号输出到比例电磁阀53。
在图14中,调节器20C的特性与第3实施例同样,也控制成 随着指令压力的增高而使泵的倾转增大。
另一方面,当锁定信号Y为ON时,锁定开关107a、107b、 108切断,把供给比例电磁阀51、51的输出信号成为0,同时 图表106的输入被切换为来自目标最小倾转设定部105的目标泵 倾转(最小倾转qmin),在图表106中,将该目标泵倾转变换为比 例电磁阀53的目标输出压力,相当的电气信号输出到比例电磁阀5 3。
如上述构成的本实施例中,也在阀门锁定杆31未被操作时,锁 定开关107a、107b、108仍为ON,用操作杆11a可进行 通常的作业。当阀门锁定杆31被操作时,锁定开关107a、10 7b、108为OFF,即使不小心碰到操作杆11a,流量控制阀6也 不被操作,而且,图表106的输入被切换为设定部105的目标 泵倾转(最小倾转qmin),从比例电磁阀53向倾转控制阀22C的 操作驱动部22Cc输出使泵倾转成为最小倾转qmin的指令压力,这 样,倾转控制阀22C的滑阀22Ca被弹簧22Cb强制地移动到图 示右方端部位置,使泵的倾转降低到最小倾转qmin。
因此,根据本实施例,在用电气产生流量控制阀及调节器的指令 压力的液压回路装置中,也能得到与第1及第2实施例同样的效果。
在上述实施例中,对液压泵的调节器分别单独地具有输入力矩限 制功能、负控功能、正控功能的情形作了说明,但通常调节器兼有输 入力矩限制控制功能和负控功能、或者兼有输入力矩限制控制功能和 正控功能的情形较多,本发明也同样地适用于具有这种调节器的液压 回路装置。
图15表示本发明用于具有调节器的液压回路装置的一个实施 例,该调节器兼有输入力矩限制控制功能和负控功能。图中,与图1 及图3所示相同的部件注以相同标号。在本实施例中,调节器20D 具有输入力矩限制控制用的倾转控制阀22和负控用的倾转控制阀2 2D,与第1实施例相同,输入力矩限制控制用的倾转控制阀22与 保险阀30连动,负控用的倾转控制阀22D采用通常的控制阀。
图16表示将倾转控制阀的关系反转的实施例。与第2实施例相 同,负控用倾转控制阀22A与保险阀30连动,输入力矩限制控制 用的倾转控制阀22E采用通常的控制阀。
与第1和第2实施例相同,本发明也适用于上述采用兼有输入力 矩限制控制功能和负控功能的调节器的液压回路装置,并能得到同样 的效果。
还有,在上述实施例中,保险阀或锁定开关是由阀门锁定杆操作 的,但并不局限于此,也可以用开关等其它机构操作。