CN104822952A - 工程机械的液压回路 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够将回路状态在再生作用活动状态和再生作用停止状态之间进行切换的液压回路。该回路包括液压泵(10、11)、多个液压致动器(7、8)、针对各液压致动器而设置的多个控制阀(12～14)、用于将从其中之一的指定液压致动器(7)返回箱体的返回油送至再生目的地的再生通路(26)、再生阀(30)、出口节流阀(32)、以及在将返回油送到所述再生通路而产生再生作用的第1流路和将所述返回油送到所述指定液压致动器所涉及的控制阀而让所述再生作用停止的第2流路之间切换所述返回油的流路的流路切换装置(28、29、33)。

Description

工程机械的液压回路

技术领域

本发明涉及一种在例如液压挖掘机的降动臂时能够将来自动臂液压缸的返回油作为其它的液压致动器的驱动力而再生的工程机械的液压回路。

背景技术

以图3所示的液压挖掘机为例对本发明的背景技术进行说明。该液压挖掘机具备履带式的下部行走体1、在其之上绕与地面垂直的轴X回转自如地被搭载的上部回转体2、安装于该上部回转体2进行工作以执行挖掘等作业的前部附属装置3。前部附属装置3具有起伏自如地安装于上部回转体2的动臂4、安装于该动臂4的前端的斗杆5、安装于该斗杆5的前端的铲斗6，用于分别使动臂4、斗杆5及铲斗6动作的多个液压缸，即动臂液压缸7、斗杆液压缸8及铲斗液压缸9。此外，在该液压挖掘机上还搭载有作为使所述下部行走体1行走的液压马达的行走马达、作为使所述上部回转体2回转的液压马达的回转马达。

在该液压挖掘机中，因为例如动臂4下降时，与动臂4的高度相应的位能(potentialenergy)在动臂液压缸7中起作用，所以从该动臂液压缸7排出的工作油即返回油变成高压。因此，已知有一种用于将这种液压致动器所具备的能量作为其它的液压致动器的驱动力而再生的技术。

例如，专利文献1公开了一种技术，即，在用于使动臂下降的操作即降动臂操作和用于使斗杆向伸方向动作的操作即伸斗杆操作同时进行的复合操作时，将来自动臂液压缸的头侧室的返回油经由再生通路送到斗杆液压缸的杆侧的回路，由此使斗杆的伸出方向的动作加速。在包含该技术的带有再生功能的液压回路中，设置有作为设于再生通路的再生阀，能够进行开闭该再生通路的动作或调整其打开度的再生阀、以及控制从再生源(在所述例子中为动臂液压缸头侧)向箱体的返回油的流量的出口节流阀。该再生阀和出口节流阀的动作都通过作为控制单元的控制器的电信号的输入而被控制。

然而，在包含所述专利文献1所记载的技术在内的公知的带有再生功能的液压回路中，由于再生源和再生目的地的各致动回路只能在始终被再生通路连结的一种状态下使用，因此，有时会发生不良情况。例如，在所述降动臂操作和所述伸斗杆操作同时进行的复合操作时，从控制器向再生阀或出口节流阀的信号输入发生异常而导致该再生阀或出口节流阀不能被控制的情况下，作为再生源的动臂的下降动作不能正确地进行。

以往技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利公开公报特开2010-190261号

发明内容

如果在发生了上述的异常时，能够切换到使再生源及再生目的地的两液压致动器像通常那样独立工作的状态，即无再生功能的状态，则再生源的液压致动器的正常的动作能够继续。本发明从这样的观点考虑，其目的在于提供设置于工程机械的液压回路，该液压回路具有再生功能且能够将回路状态至少在再生功能起作用的状态和再生功能停止的状态之间进行切换。本发明提供的液压回路包括：喷出工作油的至少一个液压泵；通过来自所述至少一个液压泵的工作油的供应而工作的多个液压致动器；针对各液压致动器而设置、对从所述液压泵向对应的液压致动器的工作油的供应进行控制，以分别控制各液压致动器的动作的多个控制阀；用于将返回油作为再生油送到再生目的地的再生通路，其中，所述返回油是从所述各液压致动器的其中之一的指定液压致动器返回箱体的工作油；设置于所述再生通路的再生阀；对所述返回油中返回箱体的返回油的流量即返回流量进行控制的出口节流阀；在第1流路和第2流路之间切换所述返回油的流路的流路切换装置，其中，所述第1流路将所述返回油送到所述再生通路而让再生作用产生，所述第2流路将所述返回油送到针对所述液压致动器而设置的控制阀而让所述再生作用停止。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式所涉及的液压回路的图。

图2是用于说明所述实施方式所涉及的控制器的控制内容的流程图。

图3是作为应用本发明的工程机械的例子的液压挖掘机的概略侧视图。

具体实施方式

参照图1对本发明的优选实施方式进行说明。图1示出该实施方式所涉及的液压回路，该液压回路被搭载于图3所示的液压挖掘机。

在所述液压挖掘机中，所有的液压致动器被分成图1的左侧所示的第1组和图1右侧所示的第2组。所述动臂液压缸7属于第1组，所述斗杆液压缸8属于第2组，其它的液压致动器的图示被省略。

该液压回路包含喷出供应给属于所述第1组的液压致动器的工作油的第1液压泵10、喷出供应给属于所述第2组的液压致动器的工作油的第2液压泵11、针对各液压致动器而设置的多个控制阀、针对各控制阀而设的多个遥控阀、纵贯针对属于第1组的液压致动器而设置的控制阀的第1中央迂回通路23、纵贯针对属于第2组的液压致动器而设置的控制阀的第2中央迂回通路24、与第1中央迂回通路23平行设置的第1工作油供应管路17、与第2中央迂回通路24平行设置的第2工作油供应管路18、用于将来自属于第1组的液压致动器的返回油引导至箱体T的第1返回管路19、用于将来自属于第2组的液压致动器的返回油引导至箱体T的第2返回管路20、连接两返回管路19、20和箱体T的箱体通路21、设置于该箱体通路21的背压阀22。

作为所述多个控制阀，包括针对动臂液压缸7而设置的动臂用控制阀12、针对斗杆液压缸8而设置的斗杆用控制阀13、针对动臂液压缸7和斗杆液压缸8以外的未被图示的多个液压致动器而分别设置的多个控制阀14。该控制阀12～14分别由3位置的液压先导切换阀所构成。

所述动臂用控制阀12具有中立位置12a、降动臂位置12b及升动臂位置12c。动臂用控制阀12，在所述中立位置12a形成使第1中央迂回通路23通过的流路，在所述降动臂位置12b，闭锁第1中央迂回通路23并形成将在第1工作油供应管路17中流动的工作油引导至动臂液压缸7的杆侧室的油路和用于将动臂液压缸7的头侧室的工作油引导至第1返回管路19的油路，由此，让所述动臂液压缸7向动臂4下降的方向动作，在所述升动臂位置12c，闭锁第1中央迂回通路23并形成将在第1工作油供应管路17中流动的工作油引导至动臂液压缸7的头侧室的油路和用于将动臂液压缸7的杆侧室的工作油引导至第1返回管路19的油路，由此，让所述动臂液压缸7向动臂4上升的方向动作。

所述斗杆用控制阀13具有中立位置13a、伸斗杆位置13b及收斗杆位置13c。斗杆用控制阀13，在所述中立位置13a形成使第2中央迂回通路24通过的流路，在所述伸斗杆位置13b，闭锁第2中央迂回通路24并形成将在第2工作油供应管路18中流动的工作油引导至斗杆液压缸8的杆侧室的油路和用于将斗杆液压缸8的头侧室的工作油引导至第2返回管路20的油路，由此，让所述斗杆液压缸8工作以使斗杆5向伸出方向动作，在所述收斗杆位置12c，闭锁第2中央迂回通路24并形成将在第2工作油供应管路18中流动的工作油引导至斗杆液压缸8的头侧室的油路、和用于将斗杆液压缸8的杆侧室的工作油引导至第2返回管路20的油路，由此，让所述斗杆液压缸8工作以使斗杆5向收方向动作。

其它的控制阀14也与所述动臂用控制阀12和所述斗杆用控制阀13相同，具有形成使对应的中央迂回通路通过的流路的中立位置、用于针对所对应的液压致动器供应排出工作油的2个驱动位置。

即，各控制阀12至14具有泵口和箱体口，属于第1及第2组的控制阀的泵口分别与第1及第2工作油供应管路17、18连接，属于第1及第2组的控制阀的箱体口分别与第1及第2返回管路19、20连接。

作为所述多个遥控阀，包括针对动臂用控制阀12而设的动臂用遥控阀15、针对斗杆用控制阀13而设的斗杆用遥控阀16、以及针对其它的控制阀分别所设的省略图示的遥控阀。各遥控阀具有承受用于使对应的控制阀动作的操作的操作杆，并输出与施加于该操作杆的操作相应的先导压力(pilot pressure)。该先导压力被输入对应的控制阀的先导端口，从而使该控制阀动作。

该实施方式所涉及的液压回路具有再生功能，即，在用于降动臂的操作和用于伸斗杆的操作同时进行的复合操作时，将从本发明所涉及的指定液压致动器且为再生源的动臂液压缸7的头侧室流出的高压的返回油作为再生油送到再生目的地的斗杆液压缸8的杆侧室。并且，该液压致动器还包含将所述指定液压致动器的动臂液压缸7的返回油的流路在产生再生作用的第1流路和不产生再生作用的第2流路之间进行切换的流路切换装置。

具体而言，该液压回路还包括头侧管路25、再生通路26、第1先导止回阀(pilot checkvalve)28、第2先导止回阀29、再生阀30、分支管路31、出口节流阀(meter-out valve)32以及控制器33。

所述头侧管路25连接所述动臂液压缸7的头侧室和所述动臂用控制阀12。所述再生通路26从所述头侧管路25分支到达第2工作油供应管路18，在该再生通路26的中途设有阻止工作油从所述第2工作油供应管路18向所述动臂液压缸7的头侧室的逆流的止回阀27。

所述第1和第2先导止回阀28、29与控制器33一起构成所述流路切换装置。所述第1先导止回阀28设置于所述头侧管路25，具有阻止油从动臂液压缸7的头侧室向动臂用控制阀12流动的功能。所述第2先导止回阀29设置于所述再生通路26，具有阻止油从动臂液压缸7的头侧室向再生通路26流动的功能。

所述再生阀30被设置在所述再生通路26上比所述第2先导止回阀29位于下游侧(来自动臂液压缸头侧室的返回油的流动的下游侧)的位置。所述分支管路31在所述第2先导止回阀29和所述再生阀30之间的位置从所述再生通路26分支而到达第2返回管路20。所述出口节流阀32设置于所述分支管路31，进行工作以调整来自动臂液压缸7的头侧室的返回油量。所述再生阀30和出口节流阀32均由电磁阀构成，分别具有关闭位置30a、32a和全开位置30b、32b。所述控制器33通过向再生阀30和出口节流阀32输入电信号，对这些阀30、32的位置进行切换。所述再生阀30可以在两位置30a、30b之间择一地切换，也可以在两位置30a、30b之间进行行程动作使其打开度变化。出口节流阀32在两位置32a、32b之间进行行程动作使其打开度变化。

所述第1和第2先导止回阀28、29均由电磁先导止回阀构成，根据从所述控制器33输入的电信号而进行开闭动作。即，在阻止逆流的状态和允许向两方向的流动的状态之间进行切换。控制器33基本上在降动臂操作和伸斗杆操作同时进行的复合操作时，让第1先导止回阀28切换成关闭状态(阻止逆流的状态)、让第2先导止回阀29切换成打开状态(允许两方向流动的状态)，形成能够产生再生作用的第1流路。另一方面，在因控制器33和再生阀30或出口节流阀32之间的信号***的异常而导致再生阀30或出口节流阀32陷于不能被控制的情况下(以下称为异常发生时)，使第1先导止回阀28处于打开状态，第2先导止回阀29处于关闭状态。所述信号***的异常是指，例如在从控制器33应该向两阀30、32输出切换信号时而输不出来，或者相反，没有输出切换信号却成为输出状态等，该异常可以由控制器33自身来检测。或者，可以利用电流计测量信号输出线路的电流，来进行异常判断。

该实施方式所涉及的液压回路具备降动臂传感器34和伸斗杆传感器35作为检测应该进行所述再生的降动臂及伸斗杆的复合操作的单元，降动臂传感器34通过将动臂用遥控阀15输出的先导压力变换成电信号来检测降动臂操作，伸斗杆传感器35通过将斗杆用遥控阀16输出的先导压力变换成电信号来检测伸斗杆操作。这些传感器34、35生成的电信号被输入所述控制器33。

控制器33当检测出降动臂及伸斗杆的复合操作时，让第1先导止回阀28仍旧处于关闭状态即逆流阻止状态而仅让第2先导止回阀29打开。由此，形成来自动臂液压缸7的头侧室的返回油仅流入再生通路26的第1流路。该返回油依次通过再生阀30、止回阀27、第2工作油供应管路18及斗杆用控制阀13被供应至斗杆液压缸8的杆侧室，由此使斗杆5向伸出方向的动作增速。这样，通过将作为指定液压致动器的动臂液压缸7的头侧室的返回油送到斗杆液压缸8的杆侧室，能够将动臂4的位能作为斗杆5的伸出方向的动力来利用的再生作用产生。此时，再生通路26中的剩余流量通过出口节流阀32返回箱体T。

在该再生作用中，可以并行执行各种控制。例如，可以进行包含以下的控制动作，即，基于由作为动臂用遥控阀15的操纵杆的操作量的降动臂操作量而确定的降动臂目标速度、以及由作为斗杆用遥控阀16的操纵杆的操作量的伸斗杆操作量而确定的伸斗杆目标速度，求出能够用于再生的最大再生流量和目标流量；从这些流量的差决定用于再生的再生流量；根据该再生流量增减与斗杆液压缸8连接的第2液压泵11的喷出量。

另一方面，在异常发生时，控制器33通过让第1先导止回阀28打开、让第2先导止回阀29关闭，为来自形成动臂液压缸7的头侧室的返回油形成第2流路。即，该返回油不流到再生通路26，而像通常那样通过动臂用控制阀12、返回管路19而返回箱体T。通过向该第2流路的切换，可以避免例如动臂液压缸7的下降动作不能正常进行的动作异常，即使失去斗杆增速功能也能够继续降动臂及伸斗杆的复合操作。

图2表示用于说明该控制器33的流路切换控制的流程图。控制器33在步骤S1判断降动臂及伸斗杆的复合操作是否在进行，如果在步骤S1为是，则在步骤S2判断是否有异常。如果在步骤S2为否即没有异常，控制器33在步骤S3选择第1流路以起到再生作用。而如果在步骤S2为是即判断有异常发生，则控制器33在步骤S4选择第2流路。另一方面，当在步骤S1为否、即没有进行降动臂及伸斗杆的复合操作时，由于不需要再生，所以控制器33在步骤S4选择第2流路。

如上所述，在该液压回路中，关于来自动臂液压缸7的头侧室的返回油的流路，能够选择将该返回油经由再生通路26送到斗杆液压缸8起到再生作用的第1流路、和将返回油送到动臂用控制阀12使再生作用停止的第2流路。因此，在正常时，选择第1流路以将动臂4的位能作为用于增速斗杆5的伸动作的再生动力加以利用，另一方面，在例如与再生阀30或出口节流阀32有关的异常发生而导致其不能控制时，通过选择形成没有再生功能的通常的回路状态的第2流路，尽管发生所述异常，也能确保正常的动臂动作。具体而言，虽然失去斗杆增速功能，却能够继续通常的降动臂及伸斗杆的复合操作。

并且，在该实施方式中，作为起到防止泄漏作用的止回阀的第1和第2先导止回阀28、29兼作用于切换所述流路的流路切换装置，因此，与具备专门用于该流路切换装置的阀的情况相比可以简化回路结构，抑制设备成本。

本发明并不限于以上说明的实施方式，也包含例如以下的方式。

(1)在所述实施方式中，可选择用于起到再生作用的第1流路和使再生作用停止的第2流路，但作为其它的可选择的流路，也可以追加通过让两个先导止回阀28、29都打开而形成的第3流路。通过该第3流路，可以将来自动臂液压缸7的头侧室的返回油送到再生通路26和动臂用控制阀12双方。

(2)成为选择第2流路的诱因的异常并不限于如上所述的来自控制器33的输出的异常。例如，再生阀30及出口节流阀32不从其中之一的位置移到另一位置的“粘着”也可以作为所述异常被加以检测。

(3)在所述实施方式中，当降动臂及伸斗杆的复合操作时，切换为第1流路进行从动臂液压缸7向斗杆液压缸8的再生，但再生源和再生目的地的组合可以有各种变更。例如，在混合工程机械或电动式的工程机械中，也可以将作为再生马达的液压马达设定为再生目的地，由该再生马达使发电机运转以对蓄电器充电，或者辅助发动机。

如上所述，根据本发明，设置于工程机械的液压回路被提供，该液压回路具有再生功能且能够将回路状态至少在再生功能起作用的状态和再生功能停止的状态之间进行切换。该液压回路包括：喷出工作油的液压泵；通过来自所述液压泵的工作油的供应而工作的多个液压致动器；针对各液压致动器而设置、对从所述液压泵向对应的液压致动器的工作油的供应进行控制，以分别控制各液压致动器的动作的多个控制阀；用于将返回油作为再生油送到再生目的地的再生通路，其中，所述返回油是从所述各液压致动器的其中之一的指定液压致动器返回箱体的工作油；设置于所述再生通路的再生阀；对所述返回油中返回箱体的返回油的流量即返回流量进行控制的出口节流阀；在第1流路和第2流路之间切换所述返回油的流路的流路切换装置，其中，所述第1流路将所述返回油送到所述再生通路而让再生作用产生，所述第2流路将所述返回油送到针对所述液压致动器而设置的控制阀而让所述再生作用停止。

在该液压回路中，通过流路切换装置，可以将来自作为再生源的指定液压致动器的返回油的流路在将返回油送到再生通路而再生作用产生的第1流路和将所述返回油送到指定液压致动器用的控制阀而让再生作用停止的第2流路之间切换，因此，在例如与再生阀或出口节流阀有关的异常发生而导致这些阀不能控制的情况下，通过选择形成不进行再生的通常的回路状态的第2流路，可以确保液压致动器的适当的动作而继续作业。

较为理想的是，所述流路切换装置包含：例如，能够在阻止油从所述指定液压致动器向所述控制阀流动的状态和允许油从所述指定液压致动器向所述控制阀流动的状态之间切换的第1先导止回阀；在所述再生通路的所述再生阀的上游侧能够在阻止油向该再生阀流动的状态和允许油向该再生阀流动的状态之间切换的第2先导止回阀；以及向所述第1和第2先导止回阀输入用于切换该先导止回阀的状态的信号的控制器。这种具有防止泄漏功能的第1和第2先导止回阀在流路切换装置中的利用与所述泄漏防止和所述流路切换装置分别利用各自的阀的情况相比，能够简化回路结构，降低设备成本。

此外，本发明还提供工程机械，该工程机械包括下部行走体；回转自如地搭载于所述下部行走体上的上部回转体；起伏自如地安装于所述上部回转体的动臂；以及上述的液压回路，所述指定液压致动器为具有头侧室和杆侧室，通过对该头侧室和杆侧室的工作油的供应而伸缩以使所述动臂上升下降的动臂液压缸，所述液压回路包将所述动臂液压缸的头侧室和针对所述动臂液压缸而设置的控制阀连结的头侧管路，所述再生通路从所述头侧管路分支。

在该工程机械中，通过选择第1流路使来自动臂液压缸的返回油在其它的液压致动器再生，可以将动臂的位能作为其它的液压致动器的动力加以利用，另一方面，在不需要或不能利用基于该再生的动力时，可以选择第2流路确保没有再生的通常的动作。

例如，较为理想的是，该工程机械还包括可转动地连结在所述动臂的前端的斗杆，所述液压回路包含斗杆液压缸作为所述其它的液压致动器，该斗杆液压缸具有头侧室和杆侧室，通过对该头侧室和杆侧室的工作油的供应而伸缩，以使所述斗杆向伸动作的方向和收动作的方向转动，所述再生通路被连接于作为所述再生目的地的所述斗杆液压缸的杆侧室。在此情况下，例如，在用于使动臂下降的操作和用于对所述斗杆进行伸动作的操作同时被进行的复合操作时，通过选择所述第1流路，可以将来自动臂液压缸的头侧室的返回油送到斗杆液压缸的杆侧室而使斗杆向伸出方向的动作增速，另一方面，在不能控制再生阀或出口节流阀时，通过选择所述第2流路，虽然失去斗杆增速功能，却能够让降动臂及伸斗杆的复合操作继续。

Claims (5)

1.一种工程机械的液压回路，设置于工程机械，该液压回路的特征在于包括：

至少一个液压泵，喷出工作油；

多个液压致动器，通过来自所述至少一个液压泵的工作油的供应而工作；

多个控制阀，针对各液压致动器而设置，对从所述液压泵向对应的液压致动器的工作油的供应进行操作，以分别控制各液压致动器的动作；

再生通路，用于将返回油作为再生油送到再生目的地，所述返回油是从所述各液压致动器的其中之一的指定液压致动器返回箱体的工作油；

再生阀，设置于所述再生通路；

出口节流阀，对所述返回油中返回箱体的返回油的流量即返回流量进行控制；以及

流路切换装置，在第1流路和第2流路之间切换所述返回油的流路，所述第1流路将所述返回油送到所述再生通路而产生再生作用，所述第2流路将所述返回油送到针对所述液压致动器而设置的控制阀而使所述再生作用停止。

2.根据权利要求1所述的工程机械的液压回路，其特征在于，

所述流路切换装置包含：

第1先导止回阀，能够在阻止油从所述指定液压致动器向所述控制阀流动的状态和允许油从所述指定液压致动器向所述控制阀流动的状态之间切换；

第2先导止回阀，在所述再生通路的所述再生阀的上游侧，能够在阻止油向该再生阀流动的状态和允许油向该再生阀流动的状态之间切换；以及

控制器，向所述第1和第2先导止回阀输入用于切换该先导止回阀的状态的信号。

3.根据权利要求2所述的工程机械的液压回路，其特征在于：

所述再生阀和出口节流阀由基于从所述控制器输入的信号而工作的电磁阀构成，

所述控制器检测关于所述再生阀和出口节流阀的异常发生，当检测出该异常发生时，将所述返回油的流路切换为所述第2流路。

4.一种工程机械，其特征在于包括：

下部行走体；

回转自如地搭载于所述下部行走体上的上部回转体；

起伏自如地安装于所述上部回转体的动臂；以及

如权利要求1至3中任一项所述的液压回路，其中，

所述指定液压致动器为动臂液压缸，该动臂液压缸具有头侧室和杆侧室，通过对该头侧室和杆侧室的工作油的供应而伸缩，以使所述动臂上升下降，

所述液压回路包含头侧管路，所述头侧管路将所述动臂液压缸的头侧室和针对所述动臂液压缸而设置的控制阀连结，

所述再生通路从所述头侧管路分支。

5.根据权利要求4所述的工程机械，其特征在于还包括：

可转动地连结在所述动臂的前端的斗杆，其中，

所述液压回路包含斗杆液压缸作为所述其它的液压致动器，该斗杆液压缸具有头侧室和杆侧室，通过对该头侧室和杆侧室的工作油的供应而伸缩，以使所述斗杆向伸动作的方向和收动作的方向转动，

所述再生通路被连接于作为所述再生目的地的所述斗杆液压缸的杆侧室。