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CN111868393A - 流体压回路 - Google Patents

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CN111868393A
CN111868393A CN201980019517.6A CN201980019517A CN111868393A CN 111868393 A CN111868393 A CN 111868393A CN 201980019517 A CN201980019517 A CN 201980019517A CN 111868393 A CN111868393 A CN 111868393A
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CN
China
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fluid pressure
accumulator
fluid
pump
control valve
Prior art date
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Application number
CN201980019517.6A
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English (en)
Inventor
岛田佳幸
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Eagle Industry Co Ltd
Original Assignee
Eagle Industry Co Ltd
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Publication date
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Abstract

本发明提供一种廉价的流体压回路，能够一边利用固定容量泵，一边根据操作指令顺畅地控制流体压致动器，且能够有效活用能量。流体回路(130)具备：箱(11)，其贮存流体；固定容量泵(2)，其对所述箱内的流体进行加压；流体压致动器(5)，其利用从所述固定容量泵排出的加压流体来进行动作；方向切换阀(4)，其配置在所述固定容量泵与所述流体压致动器之间，切换所述加压流体的流路；蓄压器(27)，其设置于从连接所述流体压致动器和所述方向切换阀的连接流路(23)分叉的分叉流路(29，30)；蓄压器流量控制阀(26)，其配置在所述连接流路与所述蓄压器之间；以及泵流量控制阀(40)，其配置在所述流体压致动器与所述固定容量泵之间，将从该固定容量泵排出的加压流体改变流量并分叉到所述箱侧的系统和所述流体压致动器侧的系统这2个系统。

Description

流体压回路
技术领域
本发明涉及根据操作指令来控制流体压致动器的流体压回路。
背景技术
一般地，在作业机械、建设机械、装卸搬运车辆或汽车等中，利用根据操作指令驱动流体压泵来控制缸装置等的流体压致动器的流体压回路。作为在流体压回路中利用的流体供给源，固定容量流体压泵因为构造单纯且维护性优良，所以多被用于流体压回路。另外，有的是将从缸装置排出的流体蓄压在蓄压器中来有效地活用能量。
例如，专利文献1所记载的液压回路当操作阀的操作杆被向拉升方向操作时，方向切换阀被切换到拉升位置，从固定容量液压泵排出的压油被导入缸装置的底室，连杆向外部伸出，另一方面，当操作杆被向收缩方向操作时，方向切换阀被切换到收缩位置，从固定容量液压泵排出的压油被导入连杆室，使得连杆退缩到缸装置内部。
另外，分叉油路与将方向切换阀和箱连接的油路分叉连接，当连杆退缩时，将切换阀作为蓄压位置，以便能够在蓄压器中蓄压通过分叉油路从底室排出的回油的一部分，将在该蓄压器中蓄压的压油供给再生泵电机，进行发电，以便能够有效地活用能量。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2008-95788号公报(0014-0015段，图2)。
在此，在前述的液压回路中内在的问题是，尽管将从缸装置的底室排出的油的一部分蓄压到蓄压器来加以利用，由此能量利用效率较高，但是固定容量液压泵的排出量是一定的，因此方向切换阀切换时易于产生冲击。
发明内容
本发明是为了解决上述课题而完成的，其目的在于提供一种廉价的流体压回路，能够根据操作指令顺畅地控制流体压致动器，并且能够有效活用能量。
为了解决所述课题，本发明的流体压回路具备：箱，其贮存流体；固定容量泵，其对所述箱内的流体进行加压；流体压致动器，其利用从所述固定容量泵排出的加压流体来进行动作；以及方向切换阀，其配置在所述固定容量泵与所述流体压致动器之间，对所述加压流体的流路进行切换，所述流体压回路根据操作指令来控制所述流体压致动器，其特征在于，具备：
蓄压器，其设置于从将所述流体压致动器和所述方向切换阀连接的连接流路分叉的分叉流路；
蓄压器流量控制阀，其配置在所述连接流路与所述蓄压器之间；以及
泵流量控制阀，其配置在所述流体压致动器与所述固定容量泵之间，将从该固定容量泵排出的加压流体改变流量并分叉到所述箱侧的系统与所述流体压致动器侧的系统这2个系统。
根据该特征，泵流量控制阀将输入的加压流体改变流量并输出到2个系统，因此能够利用构造简单的固定容量泵，并能够根据操作指令顺畅地控制流体压致动器，且能够利用蓄压器的蓄压流体来使流体压致动器动作，能够有效地活用能量。另外，流体压回路主要由固定容量泵、方向切换阀、蓄压器流量控制阀以及泵流量切换阀构成，因此能够变得廉价。
优选，泵流量控制阀是滑阀。
据此，能够通过滑阀的行程控制来调整流量，因此构造简单。
优选，具有控制部，在通过所述蓄压器来使所述流体压致动器动作时，关联控制所述泵流量控制阀。
据此，能够顺畅控制流体压致动器，并且能够减小再生动作时固定容量泵的负载。
优选，所述蓄压器流量控制阀是改变切换流量的比例阀，所述控制部对所述蓄压器流量控制阀和所述泵流量控制阀输出互补的操作指令。
据此，能够使针对操作指令的流体压致动器的动作特性与通常控制时和再生控制时相吻合。
优选，配置有检测所述蓄压器的压力的压力传感器。
据此，因为能够反映在蓄压器中蓄压的流体的实际压力，所以能够进一步顺畅地控制。
优选，所述泵流量控制阀被配置在所述方向切换阀与所述固定容量泵之间。
据此，泵流量控制阀与方向切换阀分体，因此方向切换阀的构造不会变得复杂。
附图说明
图1是表示组装了本发明的实施例1的液压回路的斗式链轮装货机的图。
图2是表示实施例1的液压回路的图。
图3是表示杆操作量与二次先导压的关系的线图。
图4是表示杆操作量与连杆速度的关系的线图。
图5是表示泵流量控制阀的电信号与滑阀开度的关系的线图。
图6是说明蓄压状态的图。
图7是说明再生状态的图。
图8是说明与蓄压器的压力Pz对应的控制参数的图表。
具体实施方式
基于实施例，在下面说明用于实施本发明所涉及的流体压回路的方式。
实施例1
针对作为实施例1所涉及的流体压回路的液压回路130，参照图1至图8来进行说明。作为实施例1所涉及的流体压回路的液压回路，是在作业机械、建设机械、装卸搬运车辆或汽车等中根据操作指令来控制缸装置的行程的液压回路，组装到例如图1所示的斗式链轮装货机100的动力传动系统。斗式链轮装货机100主要由车体101、行驶用的车轮102、作业用臂103、液压缸104、装入砂砾等的铲斗105构成。车体101中，设有发动机等机构110、行驶用流体回路120、液压缸104、对作为缸装置的液压缸5等进行驱动的作业用液压回路130。
如图2所示，液压回路130主要由被发动机或电动电机之类的驱动机构1驱动的固定容量型的作为固定容量泵的主液压泵2、先导液压泵3、方向切换阀4、作为流体压致动器的液压缸5、箱11、蓄压器27用的作为蓄压器流量控制阀的电磁比例流量控制阀26、蓄压器27、控制器28、压力传感器33、主液压泵2用的作为泵流量控制阀的电磁比例流量控制阀40构成。
主液压泵2与内燃机构等驱动机构1连结，被来自驱动机构1的动力驱动而转动，由此通过油路12向下游侧供给压油。
从主液压泵2排出的压油通过油路12、13流入方向切换阀4。方向切换阀4是6端口3位置类型的中位开启(open center)型切换阀，在滑阀位于中立位置的状态下，从主液压泵2排出的压油其全部量都通过油路14流入箱11。
另外，在具备主液压泵2的主回路，设置安全阀7，防止当液压缸5的连杆5a到达延伸终端或收缩终端之时或对液压缸5急剧施加负载，导致回路内变成异常高压，从而回路内的油机发生破损，从安全阀7排出的高压油通过油路17排出到箱11。
先导液压泵3与主液压泵2同样，与驱动机构1连结，被驱动机构1的动力驱动而转动，由此通过油路18对下游侧的遥控阀6供给压油。
另外，在具备先导液压泵3的先导回路中，设置安全阀8，在操作杆6-1未被操作的遥控阀6中立时，压油通过油路19、20和安全阀8，向箱11排出。
遥控阀6是可变型减压阀，在前后操作杆6-1操作，由此将与如图3所示的杆操作量成比例地变高的二次压的压油通过信号油路21、22供给方向切换阀4的信号端口4A、4B。这样，方向切换阀4切换到液压缸5的“延伸”、“收缩”的位置。
电磁比例流量控制阀26是2端口3位置类型的常闭型电磁比例流量控制阀，内置在输入位置26a仅允许对蓄压器27侧流动的逆止阀，内置在输出位置26b仅允许对液压缸5侧流动的逆止阀。
电磁比例流量控制阀40是3端口2位置类型的常开型电磁比例控制阀，是将从主液压泵2排出到油路12的压油改变分叉到油路13与油路42这2个系统的滑阀，具有图5所示的开口特性，在中立位置40a使油路12与油路13连通，并且闭合油路42。当来自控制器28的电信号经由电信号线41输入螺线管部40-1时，根据该电信号的变化量例如根据电量，可变地慢慢切换到切换位置40b侧。当变化量为规定量以上时，完全切换到切换位置40b，油路12和油路13闭合，且油路12经由油路42与箱11连通。
(1)针对通常延伸动作进行说明。
当沿延伸方向A操作操作杆6-1时的杆操作量与液压缸5的连杆的拉升速度的关系为如图4所示的特性曲线。方向切换阀4构成为，滑阀与遥控阀6的二次先导压大致成比例地产生行程，具有其开口量根据滑阀行程而增加的开口特性，因此伴随着开口量的增加，压油对液压缸5的供给油量增加，液压缸5的连杆5a的动作速度变快。即，能够根据操作杆6-1的操作量，来控制连杆速度。
当操作杆6-1被向延伸方向A操作而方向切换阀4切换到延伸位置时，来自主液压泵2的压油通过油路12、13、15、23，流入液压缸5的底室5A，连杆室5B内的油通过油路24，进一步地经由方向切换阀4，通过油路25，排出到箱11。由此，液压缸5的连杆5a沿延伸方向移动。
(2)针对通常收缩动作进行说明。
另一方面，当操作杆6-1向收缩方向B操作而方向切换阀4切换到收缩位置时，来自主液压泵2的压油通过油路12、13、15、24，流入液压缸5的连杆室5B，底室5A内的油通过作为连接流路的油路23，进一步地经由方向切换阀4，通过油路25排出到箱11。由此，液压缸5的连杆5a在收缩方向移动。
(3)针对伴随蓄压的收缩动作进行说明。
当遥控阀6的操作杆6-1被向收缩方向B操作时，如果蓄压器27的压力小于高规定值PH，则控制器28判断为能够对蓄压器27进行蓄压，并进行以下动作。此外，当蓄压器27的压力在高规定值PH以上时，判断为不需要蓄压，不进行蓄压。
参照图6，当遥控阀6的操作杆6-1在收缩方向B操作时，方向切换阀4切换到收缩位置，来自主液压泵2的压油通过油路12、13和方向切换阀4的油路、油路24，而流入液压缸的连杆室5B，底室5A内的油通过油路23，经由方向切换阀4的节流流路，通过油路25排出到箱11。
此时，来自在先导信号油路22上设置的压力传感器10的压力Py所对应的电信号被输入控制器28，由此通过预先在控制器28中安装的运算电路，与压力Py对应的电信号Sy通过电信号线31被输入电磁比例流量控制阀26，与电信号Sy的变化量对应地慢慢地向输入位置26a侧切换，来自底室5A的排出油的一部分通过作为分叉流路的油路29、电磁比例流量控制阀26的逆止阀、作为分叉流路的油路30而在蓄压器27中蓄压。当连杆5a的收缩操作结束时，控制器28停止对电信号线31输出电信号，电磁比例流量控制阀26位于图2所示的中立位置。
(4)针对基于再生的延伸动作进行说明。
当遥控阀6的操作杆6-1被在延伸方向A操作时，如果蓄压器27的压力在低规定值PL以上，则控制器28判断能够再生在蓄压器27中蓄压的压油，进行以下动作。此外，如果蓄压器27的压力小于低规定值PL，则不进行再生。另外，高规定值PH是比低规定值PL高的压力。
参照图7，当遥控阀6的操作杆6-1在延伸方向A操作时，方向切换阀4向延伸位置切换，来自主液压泵2的压油通过油路12、13、15、方向切换阀4的油路、油路23，流入液压缸的底室5A，连杆室5B内的油通过油路24，经由方向切换阀4的油路，通过油路25排出到箱11。
此时，与来自压力传感器9的压力Px对应的电信号以及与来自压力传感器33的压力Pz对应的电信号被输入控制器28，由此通过预先在控制器28中安装的运算电路，与压力Px、Pz对应的电信号Pxz通过电信号线32被输入电磁比例流量控制阀26，与电信号Pxz的变化量对应地慢慢切换到输出位置26b侧，蓄压器27内的蓄压油可变地通过油路30、电磁比例流量控制阀26的逆止阀、油路29，与油路23合流，供给液压缸的底室5A。这样在蓄压器27中蓄压的压油被再生。
同时，通过控制器28，电信号Pxz通过电信号线41，输入电磁比例流量控制阀40的螺线管部40-1，与该电信号Pxz的变化量对应地慢慢地往切换位置40b切换，油路12与油路13之间的开度可变地慢慢变小，另外，油路12与油路42之间的开度可变地慢慢变大，电信号Pxz的变化量变大，当完全切换到切换位置40b时，油路12和油路13被切断，另外，油路12经由油路42与箱11完全连通。
在此，主液压泵2的油路12被电磁比例流量控制阀40分叉成油路13与油路42这2个系统，油路12的排出油量Q12可变地分为并输出到油路13的油量Q13和油路42的油量Q42(Q12＝Q13+Q42)。另外，流入液压缸5的底室5A的油量Q5A是从蓄压器27经由电磁比例流量控制阀26供给油路23的油量Q29和从主液压泵2经由电磁比例流量控制阀40、方向切换阀4供给油路23的油量Q23之和(Q5A＝Q29+Q23)。这样，从蓄压器27再生油量Q29的压油。此外，油量Q5A与通常延伸动作时流入底室5A的油量相同，油量Q29与油量Q42互补。即，电磁比例流量控制阀26和电磁比例流量控制阀40成为相对于电信号Pxz的变化量互补的特性。例如，当从蓄压器27供给底室5A的油量Q29和方向切换阀4全开时，经由电磁比例流量控制阀40从油路12排出到油路42的油量Q42相同(Q29＝Q42)。即，如果考虑与操作杆6-1的操作量对应的压力Px所对应的方向切换阀4的移动量，则成为Q29＝Q42×f(Px)即可。但是，f(Px)是与操作杆6-1的操作量对应的压力函数，与操作量大致成比例，操作量超过规定值时，为1。结果，再生动作时的杆操作量和连杆速度的关系特性曲线成为与通常动作时的图4相同特性。
另外，参照图8，输出到电磁比例流量控制阀26的电信号Pxz的变化量在压力Pz为高规定值PH以上的情况下，与收缩时同样成为仅与压力Px对应的量ΔPx，在压力Pz为低规定值PL以上且小于高规定值PH的情况下，成为仅与压力Pz对应的量ΔPz，在压力Pz小于低规定值PL的情况下，成为零量。即，在蓄压器27中蓄压的压力如果高，则进行再生动作，如果低则不进行再生动作，在适度的压力即压力Pz在低规定值PL以上且小于高规定值PH的情况下，与压力Pz在高规定值PH以上的情况相比，使从蓄压器27供给的再生油量Q29的比例较低。这样，在蓄压器27中蓄压的压力比较低的情况下，也能够进行再生，能量效率优良。
此外，也可以仅在蓄压器27的压力在高规定值PH以上时再生。这样，电磁比例流量控制阀26、40的控制单纯。
油路12与油路13之间设置通过来自控制器的电信号控制的电磁比例流量控制阀40，能够利用固定容量型的主液压泵2，并且使蓄压器27的蓄压油经由电磁比例流量控制阀26向液压缸5的底室5A再生，同时使主液压泵2的排出油通过电磁比例流量控制阀40与低压的箱11连通，来降低主液压泵2的排出压。此外，泵的输出E与泵排出压P排出流量Q的关系特性如以下式，
E∝P×Q
因此，降低了主液压泵2的输出(负载)，能够实现系统的能量节省。
另外，在之前大量使用的、利用了固定容量型的主液压泵的液压回路中，如果添加蓄压器27、电磁比例流量控制阀26、40等，则能够附加廉价且简单的再生功能。
以上，通过附图对本发明的实施例进行了说明，但是具体结构不限于这些实施例，不脱离本发明主旨范围的变更或追加也包括在本发明中。
例如，以在连杆5a收缩时将来自底室5A的回油的一部分蓄压在蓄压器27中，将该蓄压油在连杆5a延伸时再生到底室5A的情况为进行了说明，但是也可以在连杆5a延伸时来自连杆室5B的回油的一部分蓄压在蓄压器27中，并且，也可以在连杆5a收缩时和延伸时这双方将来自底室5A、连杆室5B的回油的一部分蓄压在蓄压器27中。
另外，流体压致动器也可以在液压缸以外，能够适用于任何回路，例如将液压电机制动时的回油的一部分蓄压在蓄压器，在液压电机加速时再生该蓄压油，该情形下，通过利用了固定容量型主液压泵的液压回路，将其蓄压在蓄压器中，使其再生。
另外，以利用油作为流体的情况为例进行了说明，但是例如能够适用于水或空气之类的任何流体。
另外，电磁比例流量控制阀26、40不限于通过电进行切换动作的结构，也可以是进行液压动作的阀。
另外，也可以将电磁比例流量控制阀40的功能组装到方向切换阀4。该情况下，优选方向切换阀4被先导液压以及电信号这二者控制。
符号说明
2主液压泵(固定容量泵)；4方向切换阀；5液压缸(流体压致动器)；5A底室；5B连杆室；5a连杆；6遥控阀；6-1操作杆；11箱；23油路(连接流路)；26电磁比例流量控制阀(蓄压器流量控制阀)；27蓄压器；28控制器；29、30油路(分叉流路)；33压力传感器；40电磁比例流量控制阀(泵流量控制阀)；130液压回路(流体压回路)。

Claims (6)

1.一种流体压回路，具备：箱，其贮存流体；固定容量泵，其对所述箱内的流体进行加压；流体压致动器，其利用从所述固定容量泵排出的加压流体进行动作；以及方向切换阀，其配置在所述固定容量泵和所述流体压致动器之间，切换所述加压流体的流路，所述流体压回路根据操作指令来控制所述流体压致动器，其特征在于，具备：
蓄压器，其设置于从连接所述流体压致动器和所述方向切换阀的连接流路分叉的分叉流路；
蓄压器流量控制阀，其配置在所述连接流路和所述蓄压器之间；以及
泵流量控制阀，其配置在所述流体压致动器和所述固定容量泵之间，将从该固定容量泵排出的加压流体改变流量并分叉到所述箱侧的系统和所述流体压致动器侧的系统这2个系统。
2.根据权利要求1所述的流体压回路，其中，
所述泵流量控制阀是滑阀。
3.根据权利要求1或2所述的流体压回路，其中，
具有控制部，在通过所述蓄压器使所述流体压致动器动作时，所述控制部关联控制所述泵流量控制阀。
4.根据权利要求3所述的流体压回路，其中，
所述蓄压器流量控制阀是改变切换流量的比例阀，所述控制部对所述蓄压器流量控制阀和所述泵流量控制阀输出互补的操作指令。
5.根据权利要求1至4任一项所述的流体压回路，其中，
配置有检测所述蓄压器的压力的传感器。
6.根据权利要求1至5任一项所述的流体压回路，其中，
所述泵流量控制阀被配置在所述方向切换阀与所述固定容量泵之间。
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