CN1172912A - 可变优先装置 - Google Patents

Abstract

本发明的可变优先装置备有逻辑阀,该逻辑阀设在由一个泵驱动多个作业装置的油压线中的低压侧控制阀的泵通路中,与预定信号成正比地阻断该泵通路。其特征是,备有顺序动作阀,该顺序动作阀识别能使位于上述油压线中的高负荷作业装置动作的控制压,反馈接受来自泵的动作油压,供给控制上述逻辑阀节流孔面积的输出信号。

Description

可变优先装置

本发明涉及可变优先装置，该可变优先装置用于由一个泵驱动多个作业装置的挖掘机等重型机械的油压***。特别涉及备有顺序动作阀的可变优先装置，该顺序动作阀识别能使高负荷作业装置动作的控制压，反馈接受来自泵的动作油，控制逻辑阀的节流孔面积，使在低负荷作业装置动作后高负荷作业装置动作的时间延迟最小，使低压侧作业装置和高压侧作业装置同时动作地供给预定信号。

通常，适用于重型机械的所谓“优先”，是指由一个泵的排出油使至少二个以上的动作器复合动作时，对要求高负荷的动作器相对地供给更多油流量的控制方式。例如挖掘机，对于臂言而是旋回优先，对于铲斗而言是吊杆优先等。之所以要采用这种优先，是因为旋回时所需的流量比臂动作时所需的流量多，吊杆动作时所需的流量比铲斗动作时所需的流量多。这样等差地供给流量，使高负荷作业装置与低负荷作业装置的移动速度成正比地动作，使整个机械的动作灵活。

在驱动挖掘机的吊杆和铲斗的油压***中采用这种优先装置的方法，可以在要求低负荷的铲斗油压供给线上使用固定用节流孔，但是，使用固定用节流孔时，在铲斗单独动作时产生压力损失，结果，泵排出的动作压不能被低负荷作业装置充分利用。

为了改善这一状况，现有技术中开发出一种顺序可变控制装置，该装置是借助分别作用在高负荷作业装置和低负荷作业装置上的负荷压力，自动地决定低负荷侧的供给流量。

即，这种挖掘机的可变优先装置如图1所示。为了从一个泵1通过油路1A驱动多个动作器即吊杆汽缸3和铲斗汽缸6，在从油路1A分支出的并列油路2A、5A上分别设置着吊杆驱动用控制阀(以下简称为吊杆)2和铲斗驱动用控制阀(以下简称为“BKT”)5。在BKT5的动作油供给通路9A内备有可上下移动的活塞7、负荷单向阀(load check)9以及逻辑阀，该逻辑阀具有形成在活塞7上部的活塞压力室8。形成在负荷单向阀9的下部与供给通路9A之间的节流孔10的开口面积随着活塞压力室的压力变化而变。顺序动作阀4与活塞压力室8连接，以便通过输出侧油路12向活塞压力室8供给压力油。

如图2所示，该顺序动作阀4的输出口12A与输出侧油路12连接，该输出侧油路12与活塞压力室8连通，排出口18A与返回油路18连接。同样地，泵孔口11A与从油路1A分支出的输入侧油路11连接。在阀壳40的内部***着套筒，先导活塞17借助控制油路23的控制压可左右移动地***，该控制油路23是从向吊杆控制阀2供给控制压Pi的油路中分支出来的。与先导活塞17的一端相接的阀塞13的另一端被复位弹簧15支承着地***套筒14，在阀塞13上形成内部通路30。借助阀塞13的移动，泵孔口11A与输出口12A连通，在该阀塞13的中央形成与内部通路30连通的圆筒形内室32，该圆筒形内室32的端部与在阀壳40的另一端突起的突出部16连动。

在该构造的状态下，挖掘时，进行吊杆UP和铲斗IN的复合动作时，驱动吊杆2用的控制压Pi通过油路23作用于顺序动作阀4的先导活塞17，使先导活塞17在图2的图面上向右侧移动。这样，与先导活塞17连动的阀塞13克服复位弹簧15的弹力向右侧推压，借助内部通路30使泵孔口11A与输出口12A连通。因此，动作油被供给到输出口12A，活塞压力室8的压力上升，活塞7和负荷单向阀9朝下方移动。从而节流孔10的开口面积变小，通过油压泵1流入铲斗5的动作油流量减少。结果，用于驱动吊杆的动作油流量增加。图6的X轴表示供给顺序动作阀4的控制压力Pi，Y轴表示作用于顺序动作阀4的输出侧孔口12A的压力、即活塞压力室8的油压力。如图所示，最初的控制压力Pi上升时，由于阀塞13向右方移动，与输出口12A连通的内部通路30成为与泵孔口11A连通的状态，输出侧油路12的压力呈线性增加。另外，由于内部通路30与圆筒形内室32连通着，所以，在圆筒形内室32内形成泵孔口11A的动作压。在该状态下，设先导活塞17的断面积为A₁，圆筒形内室32的断面积为A₂，控制压为Pi，圆筒形内室32的压力为P₁，复位弹簧15的弹力为F_s1，则顺序动作阀4内的力的平衡状态是下式。

           PiA₁＝P₁A₂+F_s1……(1)

式中，等号左侧式是表示将阀塞13向右侧推的力，等号右侧式是表示将阀塞13向左侧推的力。因为F_s1是常数，所以设P₁为一定、使Pi增加时，成正比地阀塞13移动到右侧，泵孔口11A的开放面积呈线性增加。结果，输出口12A的动作压为图6中的A线状态，这时，A线的Pi₁表示铲斗初始动作的控制压力，Pi₂表示吊杆初始动作的控制压力。

但是，在吊杆和铲斗复合动作时，因动作压力差(使吊杆动作的动作压力Pi₂比使铲斗动作的动作压力Pi₁相对大)吊杆的UP动作不进行，只在铲斗进行IN动作的控制压区间(Pi₁～Pi₂)发生。结果，作业装置被该区间的控制压顺次地驱动。因此，不能按操作者的意图发挥作业功能，而且运转感觉不好，作业效率低。

本发明的目的在于提供一种向逻辑阀供给控制压的优先可变装置，该装置在向要求高负荷作业装置供给动作油的高压侧控制阀识别能使高负荷作业装置动作的设定压即控制压，在到达该设定压之前，不使低负荷作业装置驱动。

本发明的另一目的是提供一种优先可变装置，该装置反馈接受来自泵的动作油压，控制节流孔的面积，使在低负荷作业装置的动作后高负荷作业装置动作的时间的延迟最小，使低压侧作业装置与高压侧作业装置同时动作，提高机械的作业效率。

为了实现上述目的，本发明的可变优先装置备有逻辑阀，该逻辑阀设在低压侧控制阀的泵通路中，该低压侧控制阀位于由一个泵驱动多个作业装置的油压线上，该逻辑阀与预定信号成正比地阻断上述泵通路；其特征在于，备有顺序动作阀，该顺序动作阀识别能使位于油压线上的高负荷作业装置动作的控制压，反馈接受来自泵的动作油压，供给控制逻辑阀节流孔面积的输出信号。

本发明的较好特征之一是，上述顺序动作阀备有阀壳、先导活塞、活塞、限位部件、识别机构、套筒、阀塞、内部通路、柱塞、反馈机构。阀壳上形成有供给泵排出之动作油的泵通路、与逻辑阀连接的输出侧通路、多个排出通路，在中央形成有通孔。先导活塞可滑动地***上述通孔的一侧，一侧与高压侧控制阀的控制油路连通，以便作用使高压侧控制阀驱动的控制压，先导活塞本身内部形成中空部。活塞可滑动地***上述中空部的一端，具有固定在本身一端上的杆。限位部件可滑动地***上述中空部的另一端，另一端在活塞的外侧突起。识别机构位于上述中空部的内部，用于识别使高负荷作业装置驱动的控制压。套筒固定地***在上述通孔的另一侧，形成有与上述泵通路、输出侧通路及排出通路分别连通的泵孔口、输出口和排出口。阀塞可滑动地***上述套筒内部，一端与先导活塞的限位部件连接，另一端由复位弹簧弹性地支承着。内部通路形成在上述阀塞的一端部，与阀塞的从上述套筒的泵孔口与排出口连通的初始状态的移动成正比地，阻断上述泵孔口与排出口的连通，使与输出口连通的面积增加。柱塞固定在上述阀壳通孔的另一端，支承上述复位弹簧的另一端。反馈机构抵抗上述控制压，使阀塞转换为初始状态。

本发明的较好特征之二是，上述识别机构备有弹性部件，该弹性部件把活塞保持在一侧行程末端状态地设在活塞与限位部件之间，把限位部件保持在另一侧行程末端状态地弹性偏置着，并使上述负荷的另一端与限位部件的一端之间保持一定间隔。

本发明的较好特征之三是，上述反馈机构备有与上述内部通路连通的、形成在上述阀塞内部的圆筒形内室以及从上述柱塞突起、一端***圆筒形内室的突出部。

本发明的较好特征之四是，为了限制上述低压侧泵通路的开口面积，使低负荷作业装置与高负荷作业装置同时动作，上述弹性部件的弹力设定成与顺序控制压作用于先导活塞断面积上的力相同，该顺序控制压是在驱动逻辑阀的上述顺序阀输出口处形成压力时的控制压。

如上所述，根据本发明的可变优先装置，在高压侧控制阀识别能使高负荷作业装置动作的设定压即控制压，在未达到该设定压之前，不使低压侧作业装置驱动地向逻辑阀供给控制压，反馈接受来自泵的动作油压，控制逻辑阀的节流孔面积，使低压侧作业装置动作后高压侧作业装置动作的时间延迟最小化，使低压侧作业装置与高压侧作业装置同时地动作，能提高机械的作业效率。

图1是现有可变优先装置的构造图。

图2是图1中的顺序动作阀的放大图。

图3是本发明一实施例的可变优先装置概略构造图。

图4是图3中的顺序动作阀的放大图。

图5(a)(b)(c)(d)是图4的顺序阀动作状态图。

图6是表示作用于顺序动作阀的控制压上升而引起的顺序动作阀输出侧油压力变化的曲线图。

下面说明本发明的实施例。

图3是本发明一实施例的可变优先装置概略构造图。图4是图3中的顺序动作阀的放大图。图5(a)(b)(c)(d)是图4的顺序阀动作状态图。图6是表示作用于顺序动作阀的控制压上升而引起的顺序动作阀输出侧油压力变化的曲线图。

本实施例的可变优先装置如图3所示，在由一个油压泵1驱动多个作业装置3、6的油压线中，区分成低负荷作业装置6和高负荷作业装置3。本实施例的优先可变装置适用于备有逻辑阀LV的挖掘机等重型机械，上述逻辑阀设置在低压侧控制阀6的泵通路9A中，以便与预定信号成正比地阻断泵通路9A。

被油压泵1驱动的低负荷动作器6和高负荷动作器3、根据控制信号Pi切换供给这些动作器的动作油的低压侧及高压侧控制阀5、2、设置在低压侧泵通路9A中的逻辑阀LV以及与图1、图2中说明的现有技术基本相同的部件，在本实施例中注以与图1、图2中相同的标号，其详细说明从略。

本实施例的可变优先装置含有顺序动作阀25，该顺序动作阀25识别在高压侧控制阀2能使高压侧作业装置3动作的控制压(图6中B线的Pi₁)，反馈接受来自泵的动作油压P1，供给控制逻辑阀的节流孔10面积的输出信号。

顺序动作阀25如图4所示，备有阀壳40、先导活塞19、活塞22、导引件20、识别机构、套筒14、阀塞13、内部通路30、柱塞28、反馈机构。阀壳40上形成有供给泵1排出之动作油的泵通路11、与逻辑阀LV的活塞压力室8连接的输出侧通路12、多个排出通路18，在中央形成有通孔24。先导活塞19可滑动地***上述通孔24的一侧，一侧与从高压侧控制阀的控制油路分支出的控制油路23连通，以便在作用使高压侧控制阀2驱动的控制压Pi，先导活塞19本身内部形成中空部26。活塞22可滑动地***上述中空部的另一端26的端部，具有固定在本身一端上的杆27。限位部件20可滑动地***上述中空部的另一端，另一端在活塞的外侧突起。识别机构位于上述中空部26的内部，用于识别使高负荷作业装置驱动的控制压。套筒14固定地***在通孔24的另一侧，形成有与泵通路11、输出侧通路12及排出通路18分别连通的泵孔口11A、输出口12A和排出口18A。阀塞13可滑动地***上述套筒14内部，一端与先导活塞19的限位部件20连接，另一端由复位弹簧15弹性地支承着。内部通路30形成在阀塞13的一端部，与阀塞13的从套筒14的泵孔口11A与排出孔口18A连通的初始状态的移动成正比地阻断泵孔口11A与排出口18A的连通，使与输出口12A连通的面积增加。柱塞28固定在阀壳40的通孔24的另一端，支承复位弹簧15的另一端。反馈机构抵抗上述控制压Pi，使阀塞13转换为初始状态。

上述活塞22能在最大移动行程S1的范围内在通孔24内部移动，限位部件20能在最大移动行程S2的范围内在中空部26内移动。

上述识别机构备有使杆27的另一端与限位部件20的一端之间保持一定间隔的弹性部件21，该弹性部件21设在活塞22与限位部件20之间，以便在一侧把活塞22保持在冲程末端的状态，在另一侧使限位部件20保持在冲程末端的状态。

为了限制油压泵1排出的动作油所供给到的低压侧控制阀5的供给通路9A的开口面积，使低负荷作业装置6与高压侧作业装置5同时动作，上述弹性部件21的弹力设定成与驱动力F1相同，该驱动力F1是在驱动逻辑阀LV的顺序动作阀25的输出口12A的压力形成时，由作用于先导活塞断面的控制压Pi产生的。

如果上述弹性部件21的弹力设定成大于复位弹簧15的弹力，控制压Pi通过控制油路23作用时，复位弹簧15先压缩，阀塞13被移动。

为了与内部通路30连通，上述反馈机构备有形成在阀塞13内部的圆筒形内室32以及从柱塞28突起的、一端***圆筒形内室32的突出部16。

下面说明上述构造的本实施例的动作。

为了更明确本实施例的动作，随着作用于顺序动作阀25的控制压Pi上升，输出口12A的压力变化状态分成下面三个阶段。第1阶段是先导活塞19的弹性部件21的弹力FS2与作用在阀塞13的圆筒形内室32的压力P1和复位弹簧15的弹力FS1的合力(以下简称为反斥力Fr)成平衡状态。第2阶段是作用在先导活塞19的活塞22上的控制压Pi产生的驱动力F2与反斥力Fr成平衡状态。第3阶段是如果驱动力F2大于反斥力Fr，再求平衡状态。该各阶段顺次进行。

先说明从初始状态进行的第1阶段。如图5(a)所示，初始状态是阀塞13在复位弹簧15的作用下处于左侧行程末端的状态，阀塞13的一端向左侧推压限位部件20，先导活塞19处于左侧行程末端的状态。这时，阀塞13切换为使套筒14的泵孔口11A与排出口18A连通的状态。

在该状态下，油压、即驱动高压侧控制阀2的控制压Pi供给到控制油路23，如果先导活塞19的断面积A1与控制压Pi相乘得到的驱动力F1大于反斥力Fr即复位弹簧15的弹力FS1，则先导活塞19和阀塞13在行程S1的范围内向右侧移动(见图5(b))。这时，由于弹性部件21的弹力FS1大于复位弹簧15的弹力FS2，所以弹性部件21不收缩。由于阀塞13的移动，泵孔口11A闭锁排出口18A的开放状态，如果与内部通路30连通(该内部通路30与阀塞13的输出口12A连通)，则泵孔口11A的泵压P1作用到与内部通路30连通的圆筒形内室32。这时，作用于阀塞13的反斥力Fr，是圆筒形内室32的断面积A2与泵压P1相乘得到的力F2和复位弹簧的弹力FS2的合力。该反斥力Fr如果大于弹性部件21的弹力FS1，则阀塞13推压限位部件20，限位部件20在与杆27接触的移动距离S2内再往左侧移动(见图5(c))。该状态是以假设控制压Pi上升，驱动力F1大于弹性部件21的弹力FS1作为前提，如果驱动力F1小于弹力FS1，则先导活塞19往左侧移。

结果，弹性部件21收缩，阀塞13向左时，力的平衡状态为下式

FS1＝FS2+P1A2……(2)前提条件是FS1＜PiA1。因此，式(2)中变数是P1，P1与泵的排出动作压、泵孔口11A和内部通路30的开口面积成正比，所以当泵排出压为一定时，具有内部通路30开口面积的阀塞13的移动位置设定成使式(2)的左式和右式为同一值。

在该状态下，泵1的排出压越大，FS2+P1A2)》FS1，为了使开口面积最小，阀塞往左侧移。另外，限位部件20在图5(a)状态省略了图5(b)状态切换到图5(c)状态，结果，在低压侧作业装置动作后高压侧作业装置动作的时间延迟最小化，低压侧作业装置与高压侧作业装置同时动作。这时，弹性部件21的弹性力FS1如果设定为与初始驱动高负荷作业装置的控制压相同，则如图6的B线所示，在Pi1处，输出口12A的压力线在图中与Y轴平行地上升到弹性部件21的设定弹力FS1。

下面说明从第1阶段进行第2阶段的状态。控制压继续上升，驱动力F1成为与弹性部件21的弹力相同的状态下，控制压Pi作用于活塞22的面积A3上的驱动力F2与反斥力Fr同一值的状态即图6的B线上Pi₁，具有Pi₂区间。

即，具有

PiA3＝(P1A2+FS2)……(3)的控制压力是Pi₂。在该状态，阀塞13不移动，为停止状态。

最后，说明从第2阶段进行第3阶段。控制压Pi继续增加，克服了式(3)中等号右侧式即反斥力Fr。这时，活塞22在先导活塞19内部的中空部26内壁滑动，移动到右侧，这样，与杆27相接的限位部件20在移动行程S2的范围内移动，使阀塞13移动。结果，泵孔口11A与输出口12A的连通面积增加，输出口12A的压力上升。另外，输出口12A的压力如果上升，则反斥力Fr上升，该反斥力Fr克服驱动力F2时，阀塞13重新移动到左侧。因此，阀塞13跟踪着驱动力F2与反斥力Fr成为相同值的点持续移动，结果，在图5(c)状态到图5(d)状态(即，限位部件20具有行程S2的状态)，反馈接受在该状态的变数值即控制压Pi和输出口12A的泵排出压P1，自动地变换阀13的移动位置。

Claims (5)

1.一种可变优先装置，备有逻辑阀，该逻辑阀设在由一个泵驱动多个作业装置的油压线中的低压侧控制阀的泵通路中，与预定信号成正比地阻断上述泵通路；其特征在于，备有顺序动作阀，该顺序动作阀识别能使位于上述油压线中的高负荷作业装置动作的控制压，反馈接受来自泵的动作油压，供给控制上述逻辑阀节流孔面积的输出信号。

2.如权利要求1所述的可变优先装置，其特征在于，上述顺序动作阀备有阀壳、先导活塞、活塞、限位部件、识别机构、套筒、阀塞、内部通路、柱塞以及反馈机构；

阀壳上形成有供给泵排出之动作油的泵通路、与逻辑阀连接的输出侧通路、多个排出通路，在中央形成有通孔；

先导活塞可滑动地***上述通孔的一侧，一侧与从高压侧控制阀的控制油路连通，以便作用使高压侧控制阀驱动的控制压，先导活塞本身内部形成中空部；。

活塞可滑动地***上述中空部的另一端，具有固定在本身一端上的杆；

限位部件可滑动地***上述中空部的另一端，另一端在活塞的外侧突起；

识别机构位于上述中空部内部，用于识别使高负荷作业装置驱动的控制压；

套筒固定地***在上述通孔的另一侧，形成有与泵通路、输出侧通路及排出通路分别连通的泵孔口、输出口和排出口；

阀塞可滑动地***上述套筒内部，一端与先导活塞的限位部件连接，另一端由复位弹簧弹性地支承着；

内部通路形成在上述阀塞的一端部，与阀塞的从套筒的泵孔口与排出口连通的初始状态的移动成正比地阻断泵孔口与排出口的连通，使与输出口连通的面积增加；

柱塞固定在阀壳通孔的另一端，支承复位弹簧的另一端；

反馈机构抵抗上述控制压，使阀塞转换为初始状态。

3.如权利要求2所述的可变优先装置，其特征在于，上述识别机构备有弹性部件，该弹性部件把活塞保持在一侧行程末端状态地设在活塞与限位部件之间，把限位部件保持在另一侧行程末端状态地弹性偏置着，并使上述杆的另一端与限位部件的一端之间保持一定间隔。

4.如权利要求2所述的可变优先装置，其特征在于，上述反馈机构备有与上述内部通路连通的、形成在上述阀塞内部的圆筒形内室以及从上述柱塞突起、一端***圆筒形内室的突出部。

5.如权利要求3所述的可变优先装置，其特征在于，为了限制上述低压侧泵通路的开口面积，使低负荷作业装置与高负荷作业装置同时动作，上述弹性部件的弹力设定成与顺序控制压作用于先导活塞断面积上的力相同，该顺序控制压驱动逻辑阀的上述顺序阀输出口处形成压力时的控制压。

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