CN114555957A - 再生装置、具备该再生装置的液压驱动***及其控制装置 - Google Patents

Abstract

再生装置具备：控制从缸的一方的端口排出的工作液的流量的再生阀；允许从再生阀向缸的另一方的端口再生工作液的流动，且阻止其反方向的流动的逆流防止阀；和能控制从再生阀输出的工作液排出至罐的流量的排出阀，所述再生阀与所述排出阀独立地控制流量。

Description

再生装置、具备该再生装置的液压驱动***及其控制装置

技术领域

本发明涉及从缸的一方的端口向另一方的端口再生工作液的再生装置、具备该再生装置的液压驱动***及其控制装置。

背景技术

建筑机械等的工作机械的液压驱动***具有再利用附件（attachment）、例如铲斗（bucket）的自重能量的功能，作为这样的液压驱动***，例如已知有如专利文献1的油压控制装置。油压控制装置为使斗杆（arm）和动臂（boom）等的前部零件（front parts）运动而能从缸的一方的端口向另一方的端口再生工作油，由此再利用自重能量。

现有技术文献：

专利文献：

专利文献1 : 日本特开2011－220356号公报。

发明内容

发明要解决的问题：

在工作机械中，自重能量根据铲斗的砂土装载量及前部零件的姿势变化，且再生的再生流量变化。由此，向另一方的端口的再生流量变过剩或不足。

因此，本发明的目的在于提供一种能抑制再生流量变过剩或不足的再生装置、具备该再生装置的液压驱动***及其控制装置。

解决问题的技术手段：

本发明的再生装置，具备：控制从缸的一方的端口排出的工作液的流量的再生阀；允许从所述再生阀向所述缸的另一方的端口再生工作液的流动，且阻止其反方向的流动的逆流防止阀；和控制从所述再生阀输出的工作液排出至罐（tank）的流量的排出阀，所述再生阀与所述排出阀独立地控制流量。

根据本发明，能通过再生阀控制缸的工作速度，且能通过排出阀调整从再生阀流向另一方的端口的工作液的流量，即再生流量。由此，能抑制缸的工作速度变快再生流量过度不足，或缸的工作速度变慢再生流量过度变多。

本发明的液压驱动***具备：上述的再生装置；吐出供给至所述缸的工作液的液压泵；和切换从所述液压泵供给至所述缸的工作液的方向的方向控制阀，所述再生装置连接与所述方向控制阀和所述缸的通路连接。

根据本发明，由于未通过方向控制阀再生工作液，因此可以再生更多的工作液。

本发明的液压驱动***还具备：上述的再生装置；吐出供给至所述缸的工作液的液压泵；和根据输入的流量指令控制所述液压泵的吐出流量的控制装置，所述控制装置根据至少两个所述端口的各端口压力和所述再生阀的开度算出所述逆流防止阀的前后压力差且基于算出的前后压力差推定在所述另一方的端口再生的再生流量，基于再生流量补正吐出流量。

根据本发明，由于根据再生流量补正液压泵的吐出流量，因此能降低在再生时从液压泵供给至缸的工作液的流量，能够改善油耗性能。又，由于能够抑制在再生时从液压泵供给至缸的工作液的流量不足，因此能够使缸稳定地工作。

本发明的液压驱动***的控制装置是对吐出供给至缸的工作液的液压泵的吐出流量进行改变的液压驱动***的控制装置，在从所述缸的一方的端口向另一方的端口再生工作液的再生装置中推定在所述另一方的端口再生的再生流量，基于再生流量补正吐出流量。

根据本发明，由于根据再生流量补正液压泵的吐出流量，因此能降低在再生时从液压泵供给至缸的工作液的流量，能够改善油耗性能。又，由于能够抑制在再生时从液压泵供给至缸的工作液的流量不足，因此能够使缸稳定地工作。

发明效果：

根据本发明，能抑制再生流量变过剩或不足。

本发明的上述目的、其他目的、特征和优点在参照附图下对以下优选实施方式的详细描述中阐明。

附图说明

图1是示出第一实施形态的液压驱动***的电路图；

图2是示出图1的液压驱动***的控制装置实行的控制的框图；

图3是示出图1的液压驱动***的控制装置实行的运算的框图。

具体实施方式

以下，参照上述附图对第一及第二实施形态的再生装置1、具备该再生装置1的液压驱动***2及其控制装置13进行说明。此外，以下说明中使用的方向的概念，是为了便于说明而使用，并不是将发明的结构方向等限定于该方向。又，以下说明的再生装置1、液压驱动***2及控制装置13只是本发明的一个实施形态。因此，本发明并不局限于实施形态，可在不偏离本发明的主旨的范围内进行增加、删除、变更。

建筑机械等的工作机械，例如油压挖掘机，其梢端具有附件，例如铲斗或破碎机，能通过由斗杆及动臂等构成的前部零件使其运动来进行各种各样的作业。又，油压挖掘机具有使斗杆工作的图1所示的斗杆缸3。斗杆缸3在工作液被供给至头侧端口3a时，使工作液（例如，油）从杆侧端口3b排出来使杆3c前进，斗杆下降。另一方面，在工作液被供给至杆侧端口3b时，斗杆缸3使工作液从头侧端口3a排出来使杆3c后退，斗杆上升。又，油压挖掘机中具备为斗杆缸3供给工作液的液压驱动***2。

＜液压驱动***＞

液压驱动***2如图1所示，具备：液压泵11；控制阀12；再生装置1；控制装置13；和操作装置14。液压泵11为可変容量型的斜板泵，具有斜板11a。斜板11a上设有倾转机构16，倾转机构16能通过使斜板11a倾转至对应输入其中的倾转信号的倾转角，改变液压泵11的吐出流量。具有这样功能的液压泵11通过发动机或电动机等的驱动源（未图示）回转驱动，将对应斜板11a的倾转角的吐出流量的工作液吐出至方向控制阀12。方向控制阀12与液压泵11、罐15、头侧端口3a及杆侧端口3b连接，根据输入至方向控制阀12的指令信号来移动阀芯12a控制从液压泵11供给至斗杆缸3的工作液的流动。

即，在方向控制阀12中，当阀芯12a移动至第一偏移（offset）位置A1时，液压泵11与杆侧端口3b连接且头侧端口3a与罐15连接。又，当阀芯12a移动至第二偏移位置A2时，液压泵11与头侧端口3a连接，工作液供给至头侧端口3a。另一方面，杆侧端口3b在方向控制阀12处与液压泵11及罐15的任一个均切断，通过后面详述的再生装置1与头侧端口3a及罐15连接。因此，在斗杆下降时将从杆侧端口（即，一方的端口）3b排出的工作液通过再生装置返回至头侧端口（即，另一方的端口）3a，即能够再生。此外，方向控制阀12并不必须限定为上述那样的结构，即，也可以是在三位置以上切换，又具有五个以上的端口。上述这样的液压驱动***2，能够再利用斗杆通过附件等的自重下降时的自重能量。以下，对再生装置1的结构进行说明。

＜再生装置＞

再生装置1以使连接方向控制阀12和斗杆缸3的各通路17、18相连的形式与它们连接，即配置于方向控制阀12的下游侧。更详细说明，再生装置1具备再生阀21；止回阀22；和排出阀23。再生阀21为用于在阀芯12a移动至第二偏移位置A2时控制杆3c的速度的阀。再生阀21例如为先导（pilot）式的流量控制阀，以从连接杆侧端口3b和控制阀12的杆侧通路17分支的形式连接。因此，在再生阀21中，在阀芯12a移动至第二偏移位置A2时，引导从杆侧端口3b排出的工作液。在本实施形态中，引导从杆侧端口3b排出的工作液的大致全部流量。再生阀21能根据其开度调整从杆侧端口3b排出的工作液的流量，即能控制杆3c的前进速度。又，再生阀21上连接有止回阀22。

为逆流防止阀的止回阀22，其出口侧与连接头侧端口3a和控制阀12的头侧通路18连接。又，止回阀22允许从再生阀21向头侧端口3a（更详细为头侧通路18）的工作液的流动，阻止其反方向的流动，即从头侧端口3a向再生阀21的工作液的流动。即，能将从杆侧端口3b排出的工作液在头侧端口3a再生。又，再生装置1中，为调整在头侧端口3a再生的工作液的流量而使排出阀23以在再生阀21和止回阀22之间分支的形式连接。

排出阀23，例如为先导式的流量控制阀，输出侧与罐15连接。即，排出阀23将从再生阀21输出的工作液的一部分排出至罐15，且控制其流量。由此，能控制通过止回阀22引导至头侧端口3a的再生流量，且能抑制过剩的流量的工作液在头侧端口3a再生。又，能抑制斗杆缸3的工作速度变快再生流量不足，或斗杆缸3的工作速度变慢再生流量过剩。进一步地，排出阀23能在掘土的情况下和难以利用自重能量的情况下等，将工作液排出至罐15降低杆侧端口3b的背压，改善油耗效率和挖掘效率。具有这样的功能的再生装置1，还能互相独立地调整再生阀21及排出阀23的开度，即能与排出阀23独立地控制再生阀21的流量。为进行这样的控制的再生装置1，具备两个电磁比例阀24、25。

第一电磁比例阀24输出对应输入其的第一指令的压力的第一先导压p1至再生阀21，根据第一指令调整再生阀21的开度即第一开度。又，第二电磁比例阀25也输出对应输入其的第二指令的压力的第二先导压p2至排出阀23，根据第二指令调整排出阀23的开度即第二开度。这样构成的两个电磁比例阀24、25与控制装置13电气连接。

＜控制装置＞

控制装置13除电磁比例阀24、25之外，还与倾转机构16及方向控制阀12电气连接，向它们输出指令来控制动作。又，控制装置13中连接有电动操纵杆(Joy stick)和操作阀等的操作装置14，操作装置14具备操作杆（未图示）。即，控制装置13根据操作杆的操作方向及操作量来控制方向控制阀12、倾转机构16及电磁比例阀24、25的动作。又，控制装置13中电气连接有两个压力传感器31、32，通过第一压力传感器31取得头侧端口3a的端口压力（即，头压ph），通过第二压力传感器32取得杆侧端口3b的端口压力（即，杆压pr）。此外，各端口压力ph、pr也可以是与各端口3a、3b相连的通路等的配管压那样的相当于各端口压力ph、pr的压力。

这样构成的控制装置13，根据操作杆的操作量来使方向控制阀12运动从而供给工作液至端口3a、3b使斗杆上下，又使杆3c以与操作杆的操作量对应的速度运动。而且，在斗杆下降时，控制装置13为再利用附件的自重能量，而通过再生装置1将从杆侧端口3b排出的工作液在头侧端口3a再生。又，控制装置13为根据再生至头侧端口3a的再生流量来调整液压泵11的吐出流量而实行如下的控制。

控制装置13如图2所示，取得操作杆的操作量（即，速度指令）后，运算对应该速度指令的流量指令（应当流动至头侧端口3a的流量）。例如，控制装置13基于规定的泵特性和速度指令运算指令流量（参照图2的指令流量运算框41）。又，控制装置13基于分支点压力pb和头压ph运算止回阀22的前后压力的差即前后压力差（以下，简称为“压力差”）（参照图2的压力差运算框42）。此处分支点压力pb是指在再生阀21的出力侧从止回阀22和排出阀23分支的分支点26的压力。并且，分支点压力pb基于如图3所示的运算由控制装置13算出。

即，控制装置13通过两个压力传感器31、32取得头压ph及杆压pr。又，控制装置13基于输出至各电磁比例阀24、25的第一指令及第二指令和电磁比例阀24、25的输出特性取得先导压p1、p2。取得后，控制装置13基于先导压p1、p2运算第一开度及第二开度（参见图3的开度运算框51、52参照），之后基于头压ph、杆压pr、回阀22的开口面积、第一开度及第二开度的五个输入值算出分支点压力pb。此外，止回阀22的开口面积为预先设定。

对分支点压力pb的算出方法进一步详细说明，控制装置13首先分别使用第一至第三运算式算出分支点压力pb（参照图3的分支点压力运算框53）。第一至第三运算式是基于关于再生装置1作成的互相不同的运算模型算出分支点压力pb的式，根据对应的运算模型对五个输入值分别进行取舍选择。又，控制装置13与分支点压力pb的运算并行地从第一开度及第二开度算出它们的比率即开口比（图3的开口比运算框54）。其次，控制装置13基于算出的开口比对三个运算式的算出结果决定加权，根据所决定的加权将算出结果相加（参照图3的分支点压力推定框55）。然后，控制装置13将合计后的值作为分支点压力pb的推定值，将该推定值用于算出如上述的止回阀22的压力差。

即，控制装置13如图2所示从分支点压力pb的推定值减去头压ph算出止回阀22中的压力差（参照图2的压力差运算框42）。之后，控制装置13基于该压力差和预先设定的止回阀22的开口面积推定流过止回阀22的再生流量（参照图2的再生流量推定框43）。对推定的再生流量乘以调整增益（gain）进行调整（参照图2的比例增益44参照）。然后，从算出的指令流量减去调整后的再生流量（参照图2的减算器45），该减去值用作泵流量指令。控制装置13运算与该泵流量指令对应的倾转角，并输出对应倾转角的倾转角指令至倾转机构16。

在这样液压驱动***2中，由于根据再生流量补正液压泵11的吐出流量，因此能从液压泵11吐出对应再生流量的流量的工作液。由此，能够降低在再生时从液压泵11供给至斗杆缸3的工作液的流量，能够改善发动机等的耗油性能。又，由于能够抑制在再生时从液压泵11供给到斗杆缸3的工作液的流量过剩或不足，因此能够使斗杆缸3稳定地工作。

又，在液压驱动***2中，根据开口比从再生阀21流至罐15的工作液和流至止回阀22的工作液的流量比率不同，通过根据开口比改变算出止回阀22的压力差的运算（更详细地是为推定分支点压力pb的加权）能够更高精度地推定止回阀22的压力差。由此，能更适当地调整液压泵11的吐出容量，能够改善油耗性能并且使斗杆缸3稳定地工作。又，控制装置13通过基于互相不同的运算模型作成的三个运算式运算分支点压力pb，但根据各运算式使用的输入值不同，即对五个值分别进行取舍选择地使用。因此，能更高精度地推定分支点压力pb，能够进一步改善油耗性能且使斗杆缸稳定地工作。又，再生装置1配置于方向控制阀12的下游侧，因此工作液未通过方向控制阀12再生，因此能再生更多的工作液。又，因配置于下游侧，所以在运算再生流量时能减小方向控制阀12的压损影响等，能更高精度地推定再生流量。

［关于其他的实施形态］

在本实施形态的液压驱动***2中，再生装置1主要适用于斗杆缸3，但不限于此。例如，再生装置1也可以适用于动臂缸。在适用于动臂缸的情况下，再生装置1将从动臂缸的头侧端口排出的工作液在杆侧端口再生。另外，在缸的杆受重力的影响伸缩的形态下，也可以设置用于再利用该自重能量的再生装置1。

又，在本实施方式的液压驱动***2中，排出阀23由流量控制阀构成，但节流（meter out）用的方向控制阀也可以兼并排出阀23的功能。

又，在本实施形态，为推定分支点压力pb使用了三个运算式，对它们的运算结果进行加权并相加作为推定值，但是不一定需要用这样的方法来推定。即，使用的运算式也可以是多个。例如，使用运算式也可以是两个或四个以上。又，也可以根据开口比切换使用的运算式。进一步地，不一定需要进行运算式的加权或运算式的切换，也可以仅使用一个运算式将其运算结果作为分支点压力pb的推定值。又，逆流防止阀不限于止回阀22。例如，逆流防止阀也可以是锁止阀等，只要是能够允许从一方的端口向另一方的端口再生的工作液的流动，阻止其反方向的流动的阀即可。

又，在本实施形态的液压驱动***2中，基于向各电磁比例阀24、25输出的第一指令及第二指令算出先导压p1、p2，但也可在各电磁比例阀24、25的输出侧设置先导压传感器等通过控制装置13取得先导压p1、p2。又，控制装置13不一定需要由一个控制器构成。例如，控制装置13也可以由各自为个体的进行液压泵11的流量控制的控制器和推定再生流量的控制器构成。

从上述说明中，本领域的技术人员可以清楚本发明的许多改进和其他实施例。因此，以上说明仅应被解释为示例，提供的目的是向本领域的技术人员教示执行本发明的最佳形态。在不脱离本发明精神的情况下，可以实质上改变其结构和/或功能的细节。

符号说明：

1 再生装置 ；

2 液压驱动*** ；

3 斗杆缸 ；

3a 头侧端口 ；

3b 杆侧端口；

3c 杆 ；

11 液压泵 ；

13 控制装置 ；

21 再生阀 ；

22 止回阀 ；

23 排出阀 ；

31 第一压力传感器 ；

32 第二压力传感器。

Claims (8)

1.一种再生装置，其特征在于，具备：

控制从缸的一方的端口排出的工作液的流量的再生阀；

允许从所述再生阀向所述缸的另一方的端口再生工作液的流动，且阻止其反方向的流动的逆流防止阀；和

控制从所述再生阀输出的工作液排出至罐的流量的排出阀，

所述再生阀与所述排出阀独立地控制流量。

2.一种液压驱动***，其特征在于，具备：

权利要求1所述的再生装置；

吐出供给至所述缸的工作液的液压泵；和

切换从所述液压泵供给至所述缸的工作液的方向的方向控制阀，

所述再生装置与连接所述方向控制阀和所述缸的通路连接。

3.一种液压驱动***，其特征在于，还具备：

权利要求1所述的再生装置；

吐出供给至所述缸的工作液的液压泵；和

根据输入的流量指令控制所述液压泵的吐出流量的控制装置，

所述控制装置根据至少两个所述端口的各端口压力和所述再生阀的开度算出所述逆流防止阀的前后压力差、且基于算出的前后压力差推定在所述另一方的端口再生的再生流量，基于再生流量补正吐出流量。

4.根据权利要求3所述的液压驱动***，其特征在于，

所述控制装置根据所述再生阀的开度和所述排出阀的开度的比即开口比来改变算出所述逆流防止阀的前后压力差的运算。

5.根据权利要求4所述的液压驱动***，其特征在于，

所述控制装置通过对所述两个端口的各端口压力、所述再生阀的开度、所述排出阀的开度及所述逆流防止阀的开口面积的五个值分别进行取舍选择来切换运算。

6.一种液压驱动***的控制装置，其特征在于，

是对吐出供给至缸的工作液的液压泵的吐出流量进行改变的液压驱动***的控制装置，

在从所述缸的一方的端口向另一方的端口再生工作液的再生装置中，推定在所述另一方的端口再生的再生流量，基于再生流量补正吐出流量。

7.根据权利要求6所述的液压驱动***的控制装置，其特征在于，

关于具有再生阀和逆流防止阀的所述再生装置，根据至少两个端口的各端口压力和所述再生阀的开度推定所述逆流防止阀的前后压的压力差，基于压力差推定再生流量，其中，所述再生阀控制从所述一方的端口排出的工作液的流量，所述逆流防止阀为从所述再生阀向所述另一方的端口供给工作液而允许该流动且阻止其反方向的流动。

8.一种液压驱动***，其特征在于，还具备：

吐出供给至缸的工作液的液压泵；

从所述缸的一方的端口向另一方的端口再生工作液的再生装置；和

根据输入的流量指令改变所述液压泵的吐出流量的控制装置，

所述控制装置推定从所述一方的端口通过所述再生装置向所述另一方的端口再生的再生流量，基于推定的再生流量补正吐出流量。

Images