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JP2016011633A - Hydraulic drive system with fail-safe - Google Patents

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JP2016011633A
JP2016011633A JP2014133548A JP2014133548A JP2016011633A JP 2016011633 A JP2016011633 A JP 2016011633A JP 2014133548 A JP2014133548 A JP 2014133548A JP 2014133548 A JP2014133548 A JP 2014133548A JP 2016011633 A JP2016011633 A JP 2016011633A
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JP
Japan
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pressure
control piston
flow rate
valve
receiving chamber
Prior art date
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Application number
JP2014133548A
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Japanese (ja)
Inventor
哲弘 近藤
Tetsuhiro Kondo
哲弘 近藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kawasaki Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Kawasaki Heavy Industries Ltd
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Publication date
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Priority to CN201510352194.6A priority patent/CN105221399B/en
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Abstract

【課題】簡易な構成のフェールセーフ付油圧駆動システムを提供する。【解決手段】フェールセーフ付油圧駆動システム1は、油圧ポンプ2からの吐出流量を電磁比例弁4を用いて電気的に制御する。油圧ポンプ2の傾転角を調整するレギュレータ3は、サーボシリンダ31、スプール32、馬力制御ピストン36および流量制御ピストン35を含む。電磁比例弁4へは一次圧ライン41により一次圧が導かれ、電磁比例弁4から流量制御ピストン35用の受圧室37へは二次圧が導かれる。電磁比例弁4は、指令電流が高くなるほど二次圧を低下させる。馬力制御ピストン36用の受圧室39へは分岐ライン5により一次圧が導かれ、分岐ライン5は切換弁6により受圧室39と遮断または連通される。切換弁6は、遮断位置から連通位置へ移動させるためのパイロットポートを有し、このパイロットポートには電磁比例弁4からの二次圧が導かれる。【選択図】図1A fail-safe hydraulic drive system having a simple configuration is provided. A fail-safe hydraulic drive system (1) electrically controls a discharge flow rate from a hydraulic pump (2) using an electromagnetic proportional valve (4). A regulator 3 that adjusts the tilt angle of the hydraulic pump 2 includes a servo cylinder 31 , a spool 32 , a horsepower control piston 36 and a flow rate control piston 35 . A primary pressure is led to the proportional solenoid valve 4 through a primary pressure line 41 , and a secondary pressure is led from the proportional solenoid valve 4 to the pressure receiving chamber 37 for the flow control piston 35 . The proportional solenoid valve 4 reduces the secondary pressure as the command current increases. A branch line 5 supplies primary pressure to a pressure receiving chamber 39 for a horsepower control piston 36 , and the branch line 5 is blocked or communicated with the pressure receiving chamber 39 by a switching valve 6 . The switching valve 6 has a pilot port for moving from the blocking position to the communicating position, and the secondary pressure from the electromagnetic proportional valve 4 is introduced to this pilot port. [Selection drawing] Fig. 1

Description

本発明は、油圧ポンプから吐出される作動油の流量を電気的に制御する油圧駆動システムであって、電気系統の寸断等のフェール時に安全に機能し得るフェールセーフ付油圧駆動システムに関する。   The present invention relates to a hydraulic drive system that electrically controls the flow rate of hydraulic oil discharged from a hydraulic pump, and relates to a fail-safe hydraulic drive system that can function safely in the event of a failure such as a breakage of an electrical system.

従来から、油圧ポンプから吐出される作動油の流量を電磁比例弁を用いて電気的に制御する油圧駆動システムが知られている。油圧駆動システムは、一般に、図4(a)に示すように、電磁比例弁への指令電流と吐出流量とが正の相関を示すポジティブ型である。このような油圧駆動システムでは、フェール時に電磁比例弁が作動しなくなった場合の対策が施されている。例えば、特許文献1には、図3に示すようなフェールセーフ付油圧駆動システム100が開示されている。   2. Description of the Related Art Conventionally, a hydraulic drive system that electrically controls the flow rate of hydraulic oil discharged from a hydraulic pump using an electromagnetic proportional valve is known. As shown in FIG. 4A, the hydraulic drive system is generally a positive type in which the command current to the electromagnetic proportional valve and the discharge flow rate have a positive correlation. In such a hydraulic drive system, measures are taken when the electromagnetic proportional valve stops operating during a failure. For example, Patent Document 1 discloses a hydraulic drive system 100 with fail-safe as shown in FIG.

具体的に、油圧駆動システム100は、可変容量型の油圧ポンプ110と、油圧ポンプ110の傾転角を調整するレギュレータ120と、電磁比例弁130と、切換弁140を備える。レギュレータ120は、油圧ポンプ110の斜板と連結されたサーボシリンダ121と、サーボシリンダ121を駆動するスプール122と、スプール122を操作する馬力制御ピストン124および流量制御ピストン123を含む。また、レギュレータ120は、馬力制御ピストン124用の2つの受圧室126,127と、流量制御ピストン123用の受圧室125を含む。   Specifically, the hydraulic drive system 100 includes a variable displacement hydraulic pump 110, a regulator 120 that adjusts the tilt angle of the hydraulic pump 110, an electromagnetic proportional valve 130, and a switching valve 140. The regulator 120 includes a servo cylinder 121 coupled to the swash plate of the hydraulic pump 110, a spool 122 that drives the servo cylinder 121, a horsepower control piston 124 that operates the spool 122, and a flow rate control piston 123. Further, the regulator 120 includes two pressure receiving chambers 126 and 127 for the horsepower control piston 124 and a pressure receiving chamber 125 for the flow rate control piston 123.

馬力制御ピストン124用の一方の受圧室126には油圧ポンプ110の吐出圧Pdが導かれ、馬力制御ピストン124は、吐出圧Pdが上昇したときにスプール122を流量低減方向に移動させる。他方の受圧室127は、通常時はタンクと連通している。   The discharge pressure Pd of the hydraulic pump 110 is guided to one pressure receiving chamber 126 for the horsepower control piston 124, and the horsepower control piston 124 moves the spool 122 in the flow rate reduction direction when the discharge pressure Pd increases. The other pressure receiving chamber 127 communicates with the tank in normal times.

流量制御ピストン123用の受圧室125には流量制御圧が導かれ、流量制御ピストン123は、流量制御圧が上昇したときにスプール122を流量増加方向に移動させる。電磁比例弁130は、一次圧Psvを受け、前記流量制御圧として二次圧を出力する。なお、馬力制御ピストン124と流量制御ピストン123は、そのうちの吐出流量を小さく制御する方が優先してスプール122を移動させるように構成される。   A flow rate control pressure is guided to the pressure receiving chamber 125 for the flow rate control piston 123, and the flow rate control piston 123 moves the spool 122 in the direction of increasing the flow rate when the flow rate control pressure increases. The electromagnetic proportional valve 130 receives the primary pressure Psv and outputs a secondary pressure as the flow control pressure. The horsepower control piston 124 and the flow rate control piston 123 are configured to move the spool 122 with priority given to control of the discharge flow rate to be small.

通常時は、電磁比例弁130からある程度大きな二次圧が出力されるため、切換弁140が図3中の左側の状態に維持され、電磁比例弁130からの二次圧が流量制御ピストン123用の受圧室125に導かれる。一方、フェール時には、電磁比例弁130からの二次圧がほぼゼロになるため、切換弁140が図3中の右側の状態に切り換えられる。これにより、パイロット圧Ppが流量制御ピストン123用の受圧室125に導かれるとともに、一次圧Psvが馬力制御ピストン124用の受圧室127に導かれる。一次圧Psvが受圧室127に導かれると、図4(b)に示すように馬力制御特性がラインAからラインBにシフトし、各々の吐出圧力Pdにおける吐出流量Qの上限が低く抑えられる。   At normal times, a relatively large secondary pressure is output from the electromagnetic proportional valve 130, so that the switching valve 140 is maintained at the left side in FIG. 3, and the secondary pressure from the electromagnetic proportional valve 130 is used for the flow control piston 123. The pressure receiving chamber 125 is guided. On the other hand, at the time of a failure, the secondary pressure from the electromagnetic proportional valve 130 becomes substantially zero, so that the switching valve 140 is switched to the state on the right side in FIG. As a result, the pilot pressure Pp is guided to the pressure receiving chamber 125 for the flow control piston 123 and the primary pressure Psv is guided to the pressure receiving chamber 127 for the horsepower control piston 124. When the primary pressure Psv is guided to the pressure receiving chamber 127, the horsepower control characteristic is shifted from the line A to the line B as shown in FIG. 4B, and the upper limit of the discharge flow rate Q at each discharge pressure Pd is kept low.

特開2005−146969号公報JP 2005-146969 A

しかしながら、図3に示すフェールセーフ付油圧駆動システム100では、切換弁140として6ポート弁を用いる必要がある。それ故に、さらに簡易な構成でスティックし難く確実に動作するフェールセーフ付油圧駆動システムが望まれる。   However, in the hydraulic drive system with failsafe 100 shown in FIG. 3, it is necessary to use a 6-port valve as the switching valve 140. Therefore, there is a demand for a fail-safe hydraulic drive system that operates with a simpler structure and is more difficult to stick and operates reliably.

また、切換弁140はフェール時に低い圧力で切り換えられるので、コンタミ等によってスティックし易いという問題があった。それ故に、スティックし難いフェールセーフ付油圧駆動システムが望まれる。   Further, since the switching valve 140 is switched at a low pressure at the time of failure, there is a problem that it is easy to stick due to contamination or the like. Therefore, a fail-safe hydraulic drive system that is difficult to stick is desired.

そこで、本発明は、簡易な構成であって、スティックによる作動不良が発生し難いフェールセーフ付油圧駆動システムを提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a fail-safe hydraulic drive system that has a simple configuration and is less likely to cause malfunction due to a stick.

前記課題を解決するために、本発明の発明者らは、従来用いられていた電磁比例弁は指令電流が高くなるほど二次圧を上昇させるいわゆるノーマルクローズ型の比例弁であり、これに代えて指令電流が高くなるほど二次圧を低下させるいわゆるノーマルオープン型の比例弁を用いれば、構成をより簡易化できることを思い付いた。本発明は、このような観点からなされたものである。   In order to solve the above-mentioned problem, the inventors of the present invention are so-called normally closed proportional valves that increase the secondary pressure as the command current increases. The inventors have come up with the idea that the configuration can be simplified by using a so-called normally open proportional valve that lowers the secondary pressure as the command current increases. The present invention has been made from such a viewpoint.

すなわち、本発明のフェールセーフ付油圧駆動システムは、傾転角に応じた流量の作動油を吐出する油圧ポンプと、前記油圧ポンプの傾転角を変更するサーボシリンダと、前記傾転角が小さくなるように前記サーボシリンダを駆動する流量低減方向および前記傾転角が大きくなるように前記サーボシリンダを駆動する流量増加方向に移動するスプールと、前記油圧ポンプの吐出圧が上昇したときに前記スプールを前記流量低減方向に移動させる馬力制御ピストンと、流量制御圧が上昇したときに前記スプールを前記流量増加方向に移動させる流量制御ピストンと、前記流量制御圧として二次圧を出力する電磁比例弁であって、指令電流が高くなるほど前記二次圧を低下させる電磁比例弁と、前記電磁比例弁から前記流量制御ピストン用の受圧室へ前記二次圧を直接導く二次圧ラインと、前記電磁比例弁へ一次圧を導く一次圧ラインと、前記一次圧ラインから分岐して前記一次圧を前記馬力制御ピストン用の受圧室へ導く分岐ラインと、前記分岐ラインを前記馬力制御ピストン用の受圧室と遮断する遮断位置と前記分岐ラインを前記馬力制御ピストン用の受圧室と連通する連通位置との間で切り換えられる切換弁であって、当該切換弁を前記遮断位置に維持するためのスプリング、および当該切換弁を前記スプリングの付勢力に抗して前記遮断位置から前記連通位置へ移動させるためのパイロットポートを有する切換弁と、前記二次圧ラインと前記切換弁のパイロットポートとを接続するパイロットラインと、を備える、ことを特徴とする。   That is, the fail-safe hydraulic drive system of the present invention includes a hydraulic pump that discharges hydraulic oil at a flow rate corresponding to a tilt angle, a servo cylinder that changes the tilt angle of the hydraulic pump, and a small tilt angle. A spool that moves in a flow rate decreasing direction that drives the servo cylinder and a flow rate increasing direction that drives the servo cylinder so that the tilt angle increases, and the spool when the discharge pressure of the hydraulic pump increases A horsepower control piston that moves the spool in the flow rate reduction direction, a flow rate control piston that moves the spool in the flow rate increase direction when the flow control pressure increases, and an electromagnetic proportional valve that outputs a secondary pressure as the flow control pressure An electromagnetic proportional valve that decreases the secondary pressure as the command current increases, and a pressure receiving pressure for the flow rate control piston from the electromagnetic proportional valve A secondary pressure line that directly leads the secondary pressure to the primary pressure line, a primary pressure line that leads the primary pressure to the electromagnetic proportional valve, and a branch from the primary pressure line that leads the primary pressure to the pressure receiving chamber for the horsepower control piston. A switching valve capable of switching between a branch line, a shut-off position that blocks the branch line from the pressure receiving chamber for the horsepower control piston, and a communication position that communicates the branch line with the pressure receiving chamber for the horsepower control piston; A switching valve having a pilot port for moving the switching valve from the blocking position to the communication position against a biasing force of the spring, and a spring for maintaining the switching valve in the blocking position; And a pilot line connecting the secondary pressure line and the pilot port of the switching valve.

上記の構成によれば、通常時は電磁比例弁からある程度小さな二次圧が出力されるため、切換弁のスプリングの付勢力により切換弁が遮断位置に維持される。これにより、馬力制御ピストン用の受圧室には一次圧は導かれない。そして、流量制御ピストン用の受圧室には電磁比例弁からの二次圧が導かれるので、電磁比例弁への指令電流に応じた電気的な流量制御を行うことができる。一方、フェール時には、電磁比例弁から出力される二次圧は一次圧とほぼ等しくなるので、切換弁が連通位置に切り換えられる。これにより、馬力制御ピストン用の受圧室に一次圧が導かれる。流量制御ピストン用の受圧室にも一次圧とほぼ等しい二次圧が導かれるが、馬力制御ピストンには一次圧と吐出圧が印加され、馬力制御ピストンの方が流量制御ピストンよりも傾転角を小さくしようとするので、馬力制御だけが行われる。これにより、フェール時にもある程度の馬力で油圧アクチュエータを駆動することができる。さらに、切換弁としてポート数の少ない弁を用いることができるため、簡易な構成を実現できる。しかも、電磁弁はフェール時に高い圧力で遮断位置から連通位置に切り換えられるため、スティックによる作動不良が発生し難い。   According to the above configuration, since the secondary pressure that is somewhat small is normally output from the electromagnetic proportional valve, the switching valve is maintained at the shut-off position by the biasing force of the switching valve spring. Thereby, the primary pressure is not led to the pressure receiving chamber for the horsepower control piston. Since the secondary pressure from the electromagnetic proportional valve is guided to the pressure receiving chamber for the flow control piston, it is possible to perform electrical flow control according to the command current to the electromagnetic proportional valve. On the other hand, at the time of failure, since the secondary pressure output from the electromagnetic proportional valve becomes substantially equal to the primary pressure, the switching valve is switched to the communication position. As a result, the primary pressure is guided to the pressure receiving chamber for the horsepower control piston. A secondary pressure almost equal to the primary pressure is also introduced to the pressure-receiving chamber for the flow control piston, but the primary pressure and the discharge pressure are applied to the horsepower control piston, and the horsepower control piston has a tilt angle that is greater than that of the flow control piston. Only the horsepower control is performed. Thus, the hydraulic actuator can be driven with a certain amount of horsepower even during a failure. Furthermore, since a valve with a small number of ports can be used as the switching valve, a simple configuration can be realized. In addition, since the solenoid valve is switched from the shut-off position to the communication position with a high pressure at the time of failure, malfunction due to the stick is unlikely to occur.

例えば、上記のフェールセーフ付油圧駆動システムは、油圧アクチュエータを作動させるためのパイロット式の操作弁が操作されたときに、前記操作弁から出力されるパイロット圧が高いほど小さな前記指令電流を前記電磁比例弁へ送給する制御装置をさらに備えてもよい。   For example, in the above-described fail-safe hydraulic drive system, when a pilot-type operation valve for operating a hydraulic actuator is operated, the higher the pilot pressure output from the operation valve, the smaller the command current becomes. A control device for feeding to the proportional valve may be further provided.

本発明によれば、簡易な構成で確実に作動するフェールセーフ付油圧駆動システムを提供できる。   According to the present invention, it is possible to provide a fail-safe hydraulic drive system that operates reliably with a simple configuration.

本発明の一実施形態に係るフェールセーフ付油圧駆動システムの油圧回路図である。1 is a hydraulic circuit diagram of a fail-safe hydraulic drive system according to an embodiment of the present invention. (a)は図1に示す油圧駆動システムにおける操作弁から出力されるパイロット圧Ppと電磁比例弁への指令電流Iとの関係を示すグラフ、(b)は指令電流Iと電磁比例弁からの二次圧P2の関係を示すグラフ、(c)は二次圧P2と吐出流量Qの関係を示すグラフ、(d)は指令電流Iと吐出流量Qの関係(入出力特性)を示すグラフである。(A) is a graph showing the relationship between the pilot pressure Pp output from the operation valve and the command current I to the electromagnetic proportional valve in the hydraulic drive system shown in FIG. 1, and (b) is a graph showing the relationship between the command current I and the electromagnetic proportional valve. A graph showing the relationship between the secondary pressure P2, (c) a graph showing the relationship between the secondary pressure P2 and the discharge flow rate Q, and (d) a graph showing the relationship (input / output characteristics) between the command current I and the discharge flow rate Q. is there. 従来のフェールセーフ付油圧駆動システムの油圧回路図である。It is a hydraulic-circuit figure of the conventional hydraulic drive system with a fail safe. (a)は一般的な従来の油圧駆動システムの入出力特性を示すグラフ、(b)は図3に示す油圧駆動システムの馬力特性を示すグラフである。(A) is a graph which shows the input-output characteristic of a general conventional hydraulic drive system, (b) is a graph which shows the horsepower characteristic of the hydraulic drive system shown in FIG.

図1に、本発明の一実施形態に係るフェールセーフ付油圧駆動システム1を示す。この油圧駆動システム1は、例えば、油圧ショベルや油圧クレーンなどの建設機械に搭載され、種々の油圧アクチュエータ(図示せず)へ作動油を供給する。   FIG. 1 shows a hydraulic drive system 1 with a fail safe according to an embodiment of the present invention. The hydraulic drive system 1 is mounted on a construction machine such as a hydraulic excavator or a hydraulic crane, and supplies hydraulic oil to various hydraulic actuators (not shown).

具体的に、油圧駆動システム1は、可変容量型の油圧ポンプ2と、油圧ポンプ2の傾転角を調整するレギュレータ3と、電磁比例弁4と、切換弁6を備える。また、油圧駆動システム1は、電磁比例弁4へ指令電流Iを送給する制御装置7を備える。   Specifically, the hydraulic drive system 1 includes a variable displacement hydraulic pump 2, a regulator 3 that adjusts the tilt angle of the hydraulic pump 2, an electromagnetic proportional valve 4, and a switching valve 6. The hydraulic drive system 1 also includes a control device 7 that supplies a command current I to the electromagnetic proportional valve 4.

油圧ポンプ2は、傾転角に応じた流量の作動油を吐出する。本実施形態では、油圧ポンプ2として、斜板21の角度により傾転角が規定される斜板ポンプが採用されている。ただし、油圧ポンプ2は、斜軸の角度により傾転角が規定される斜軸ポンプであってもよい。   The hydraulic pump 2 discharges hydraulic oil at a flow rate corresponding to the tilt angle. In this embodiment, a swash plate pump whose tilt angle is defined by the angle of the swash plate 21 is employed as the hydraulic pump 2. However, the hydraulic pump 2 may be an oblique pump whose tilt angle is defined by the angle of the oblique axis.

レギュレータ3は、油圧ポンプ2の傾転角を変更するサーボシリンダ31と、サーボシリンダ31を駆動するための制御圧力を調整するスプール32と、スプール32を収容するスリーブ33を含む。サーボシリンダ31は、油圧ポンプ2の斜板21と連結されている。スプール32およびスリーブ33は、サーボシリンダ31用の圧力調整弁34を構成する。   The regulator 3 includes a servo cylinder 31 that changes the tilt angle of the hydraulic pump 2, a spool 32 that adjusts a control pressure for driving the servo cylinder 31, and a sleeve 33 that houses the spool 32. The servo cylinder 31 is connected to the swash plate 21 of the hydraulic pump 2. The spool 32 and the sleeve 33 constitute a pressure adjusting valve 34 for the servo cylinder 31.

より詳しくは、スプール32は、流量低減方向(図1の右向き)に移動したとき(左側位置に切り換ったとき)に油圧ポンプ2の傾転角が小さくなるようにサーボシリンダ31を駆動するとともに、流量増加方向(図1の左向き)に移動したとき(右側位置に切り換ったとき)に油圧ポンプ2の傾転角が大きくなるようにサーボシリンダ31を駆動する。スリーブ33は、第1レバー3aによりサーボシリンダ31と連結されており、サーボシリンダ31の小径側にはポンプ吐出圧Pdが作用するとともに、サーボシリンダ31の大径側には圧力調整弁34で調圧された制御圧が作用する。サーボシリンダ31の両側から作用する力(圧力×サーボシリンダ受圧面積)が釣り合うように、圧力調整弁34から出力される制御圧は調整される。このように圧力調整弁34はスプール32とスリーブ33との相対位置(メータリング特性)が一定となるように作動する。このようにして、スリーブ33は、スプール32の移動に追従して移動する。   More specifically, the spool 32 drives the servo cylinder 31 so that the tilt angle of the hydraulic pump 2 decreases when the spool 32 moves in the flow rate reduction direction (rightward in FIG. 1) (when switched to the left position). At the same time, the servo cylinder 31 is driven so that the tilt angle of the hydraulic pump 2 is increased when it moves in the flow rate increasing direction (leftward in FIG. 1) (when switched to the right position). The sleeve 33 is connected to the servo cylinder 31 by the first lever 3a. The pump discharge pressure Pd acts on the small diameter side of the servo cylinder 31, and the pressure adjustment valve 34 adjusts the large diameter side of the servo cylinder 31. Pressed control pressure acts. The control pressure output from the pressure adjustment valve 34 is adjusted so that the force (pressure × servo cylinder pressure receiving area) acting from both sides of the servo cylinder 31 is balanced. In this way, the pressure adjustment valve 34 operates so that the relative position (metering characteristic) between the spool 32 and the sleeve 33 is constant. In this way, the sleeve 33 moves following the movement of the spool 32.

また、レギュレータ3は、スプール32を操作する流量制御ピストン35および馬力制御ピストン36を含む。流量制御ピストン35および馬力制御ピストン36は、それぞれ第2レバー3bおよび第3レバー3cを介してスプール32と連結されている。さらに、レギュレータ3は、馬力制御ピストン36用の2つの受圧室38,39と、流量制御ピストン35用の受圧室37を含む。   The regulator 3 includes a flow rate control piston 35 and a horsepower control piston 36 that operate the spool 32. The flow rate control piston 35 and the horsepower control piston 36 are connected to the spool 32 via the second lever 3b and the third lever 3c, respectively. Further, the regulator 3 includes two pressure receiving chambers 38 and 39 for the horsepower control piston 36 and a pressure receiving chamber 37 for the flow rate control piston 35.

馬力制御ピストン36用の一方の受圧室38には、油圧ポンプ2の吐出圧Pdが導かれる。馬力制御ピストン36は、吐出圧Pdが上昇したときにスプール32を流量低減方向に移動させ、吐出圧Pdが低下したときにスプール32を流量増加方向に移動させる。他方の受圧室39は、下流ライン52により切換弁6と接続されている。   The discharge pressure Pd of the hydraulic pump 2 is guided to one pressure receiving chamber 38 for the horsepower control piston 36. The horsepower control piston 36 moves the spool 32 in the flow rate decreasing direction when the discharge pressure Pd increases, and moves the spool 32 in the flow rate increasing direction when the discharge pressure Pd decreases. The other pressure receiving chamber 39 is connected to the switching valve 6 by a downstream line 52.

流量制御ピストン35用の受圧室37には、流量制御圧が導かれる。流量制御ピストン35は、流量制御圧が上昇したときにスプール32を流量増加方向に移動させ、流量制御圧が低下したときにスプール32を流量低減方向に移動させる。なお、馬力制御ピストン36と流量制御ピストン35は、そのうちの吐出流量Qを制限する方(すなわち、少ない流量を指令する方)が優先してスプール32を移動させるように構成される。   A flow control pressure is guided to the pressure receiving chamber 37 for the flow control piston 35. The flow rate control piston 35 moves the spool 32 in the flow rate increasing direction when the flow rate control pressure increases, and moves the spool 32 in the flow rate decreasing direction when the flow rate control pressure decreases. The horsepower control piston 36 and the flow rate control piston 35 are configured to move the spool 32 with priority given to the one that restricts the discharge flow rate Q (that is, the direction that commands a small flow rate).

流量制御ピストン35用の受圧室37は、二次圧ライン42により電磁比例弁4と接続されており、電磁比例弁4は、一次圧ライン41により補助ポンプ25と接続されている。すなわち、電磁比例弁4へは、一次圧ライン41により補助ポンプ25からの一次圧P1が導かれる。   The pressure receiving chamber 37 for the flow rate control piston 35 is connected to the electromagnetic proportional valve 4 by a secondary pressure line 42, and the electromagnetic proportional valve 4 is connected to the auxiliary pump 25 by a primary pressure line 41. That is, the primary pressure P <b> 1 from the auxiliary pump 25 is guided to the electromagnetic proportional valve 4 by the primary pressure line 41.

電磁比例弁4は、前記流量制御圧として二次圧P2を出力する。この二次圧P2は、二次圧ライン42により電磁比例弁4から受圧室37へ直接且つ常時導かれる。電磁比例弁4は、図2(b)に示すように、指令電流Iが高くなるほど二次圧P2を低下させる。二次圧P2が低下すると、流量制御ピストン35がスプール32を流量低減方向に移動させる。このため、二次圧P2と吐出流量Qとの関係は図2(c)に示す通りであり、指令電流Iと吐出流量Qの関係は図2(d)に示す通りである。   The electromagnetic proportional valve 4 outputs a secondary pressure P2 as the flow rate control pressure. The secondary pressure P2 is directly and constantly guided from the electromagnetic proportional valve 4 to the pressure receiving chamber 37 by the secondary pressure line 42. As shown in FIG. 2B, the electromagnetic proportional valve 4 decreases the secondary pressure P2 as the command current I increases. When the secondary pressure P2 decreases, the flow control piston 35 moves the spool 32 in the flow rate reduction direction. For this reason, the relationship between the secondary pressure P2 and the discharge flow rate Q is as shown in FIG. 2C, and the relationship between the command current I and the discharge flow rate Q is as shown in FIG.

図2(d)に示すように、油圧駆動システム1は、電磁比例弁4への指令電流Iと吐出流量Qとが負の相関を示すネガティブ型である。このため、制御装置7は、図略の油圧アクチュエータを作動させるためのパイロット式の操作弁が操作されたときに、図2(a)に示すように、操作弁から出力されるパイロット圧Ppが高いほど小さな指令電流Iを電磁比例弁4へ送給する。   As shown in FIG. 2D, the hydraulic drive system 1 is a negative type in which the command current I to the electromagnetic proportional valve 4 and the discharge flow rate Q have a negative correlation. For this reason, when the pilot type operation valve for operating the hydraulic actuator (not shown) is operated, the control device 7 generates the pilot pressure Pp output from the operation valve as shown in FIG. The higher the value, the smaller the command current I is sent to the electromagnetic proportional valve 4.

図1に戻って、一次圧ライン41は、上流ライン51により切換弁6と接続されている。すなわち、上流ライン51および上述した下流ライン52は、一次圧ライン41から分岐して一次圧P1を馬力制御ピストン36用の受圧室39へ導く分岐ライン5を構成する。   Returning to FIG. 1, the primary pressure line 41 is connected to the switching valve 6 by the upstream line 51. That is, the upstream line 51 and the downstream line 52 described above constitute the branch line 5 that branches from the primary pressure line 41 and guides the primary pressure P1 to the pressure receiving chamber 39 for the horsepower control piston 36.

切換弁6は、分岐ライン5を馬力制御ピストン36用の受圧室39と遮断する遮断位置と、分岐ライン5を馬力制御ピストン36用の受圧室39と連通する連通位置との間で切り換えられる。本実施形態では、切換弁6にタンクライン55も接続されており、切換弁6が遮断位置に位置するときには、下流ライン52がタンクライン55と連通させられる。   The switching valve 6 is switched between a blocking position where the branch line 5 is blocked from the pressure receiving chamber 39 for the horsepower control piston 36 and a communication position where the branch line 5 is communicated with the pressure receiving chamber 39 for the horsepower control piston 36. In the present embodiment, the tank line 55 is also connected to the switching valve 6, and the downstream line 52 is communicated with the tank line 55 when the switching valve 6 is located at the shut-off position.

より詳しくは、切換弁6は、当該切換弁6を遮断位置に維持するためのスプリング62と、当該切換弁6をスプリング62の付勢力に抗して遮断位置から連通位置へ移動させるためのパイロットポート61を有している。パイロットポート61は、パイロットライン43により二次圧ライン42と接続されている。すなわち、パイロットポート61へは、電磁比例弁4からの二次圧P2が導かれる。   More specifically, the switching valve 6 includes a spring 62 for maintaining the switching valve 6 in the cutoff position, and a pilot for moving the switching valve 6 from the cutoff position to the communication position against the urging force of the spring 62. A port 61 is provided. The pilot port 61 is connected to the secondary pressure line 42 by a pilot line 43. That is, the secondary pressure P <b> 2 from the electromagnetic proportional valve 4 is guided to the pilot port 61.

スプリング62は、図2(b)に示すように、電磁比例弁4からの二次圧P2に基づいてフェール時を判定する(切換弁6を切り換える)ための閾値を決定するものである。例えば、図2(c)に示すように、二次圧P2には、吐出流量Qに影響しない低圧側不感帯と高圧側不感帯がある。閾値は、高圧側不感帯の最小値以上であり、二次圧P2の最大値未満であることが望ましい。言うまでもないが、二次圧P2の最大値は一次圧P1とほぼ等しい。切換弁6を切り換えるための閾値は、一次圧P1に近い高圧値を用いているため、スプリング62の付勢力を十分に大きく設定できる。このため、フェール時において、切換弁62がコンタミ等の原因でスティックして作動不良となることを確実に防止することができる。   As shown in FIG. 2B, the spring 62 determines a threshold value for determining a failure time (switching the switching valve 6) based on the secondary pressure P <b> 2 from the electromagnetic proportional valve 4. For example, as shown in FIG. 2C, the secondary pressure P2 includes a low pressure side dead zone and a high pressure side dead zone that do not affect the discharge flow rate Q. The threshold is preferably equal to or greater than the minimum value of the high-pressure side dead zone and less than the maximum value of the secondary pressure P2. Needless to say, the maximum value of the secondary pressure P2 is substantially equal to the primary pressure P1. As the threshold value for switching the switching valve 6, a high pressure value close to the primary pressure P1 is used, so that the urging force of the spring 62 can be set sufficiently large. For this reason, at the time of failure, it is possible to reliably prevent the switching valve 62 from sticking and causing a malfunction due to contamination or the like.

次に、油圧駆動システム1の動作について説明する。   Next, the operation of the hydraulic drive system 1 will be described.

通常時は、電磁比例弁4からある程度小さな二次圧P2が出力されるため、切換弁6はスプリング62の付勢力によって遮断位置に維持される。これにより、馬力制御ピストン36用の受圧室39には一次圧が導かれず、受圧室39の圧力はほぼゼロになる。これにより、馬力制御ピストン36には受圧室38に導かれる吐出圧Pdのみが作用し、吐出圧Pdのみに基づく馬力制御が行われる。この馬力制御ピストン36による馬力制御は、図4(b)中のラインAと同様に、非常に高い馬力、例えばエンジン馬力より大きい馬力に設定してあるため、通常時は吐出流量Qを制限しない。つまり、通常時は、流量制御ピストン35のみの働きによって吐出流量Qが制御される。そして、流量制御ピストン35用の受圧室37には電磁比例弁4からの二次圧P2が導かれるので、電磁比例弁4への指令電流Iに応じた電気的な流量制御を行うことができる。   Since the secondary pressure P <b> 2 that is somewhat small is output from the electromagnetic proportional valve 4 in normal times, the switching valve 6 is maintained in the cutoff position by the urging force of the spring 62. As a result, the primary pressure is not guided to the pressure receiving chamber 39 for the horsepower control piston 36, and the pressure in the pressure receiving chamber 39 becomes substantially zero. Accordingly, only the discharge pressure Pd guided to the pressure receiving chamber 38 acts on the horsepower control piston 36, and the horsepower control based on only the discharge pressure Pd is performed. Since the horsepower control by the horsepower control piston 36 is set to a very high horsepower, for example, a horsepower larger than the engine horsepower, as in the line A in FIG. 4B, the discharge flow rate Q is not normally limited. . That is, at the normal time, the discharge flow rate Q is controlled only by the flow control piston 35. Since the secondary pressure P2 from the electromagnetic proportional valve 4 is guided to the pressure receiving chamber 37 for the flow control piston 35, an electric flow control according to the command current I to the electromagnetic proportional valve 4 can be performed. .

一方、フェール時には、電磁比例弁4から出力される二次圧は一次圧とほぼ等しくなるので、切換弁6が連通位置に切り換えられる。これにより、馬力制御ピストン36用の受圧室39に一次圧P1が導かれる。また、流量制御ピストン35用の受圧室37にも一次圧とほぼ等しい二次圧P2が導かれる。馬力制御ピストン36に一次圧P1と吐出圧Pdが印加されることにより、馬力制御ピストン36が作動し、馬力制御が行われるようになる。つまり、馬力制御ピストン36の方が流量制御ピストン35よりも傾転角を小さくしようとするので、馬力制御だけが行われる。これにより、フェール時には、ある程度の馬力、例えばエンジン馬力よりも小さい馬力で油圧アクチュエータ(図示せず)を駆動することができる。   On the other hand, at the time of failure, the secondary pressure output from the electromagnetic proportional valve 4 becomes substantially equal to the primary pressure, so that the switching valve 6 is switched to the communication position. As a result, the primary pressure P <b> 1 is guided to the pressure receiving chamber 39 for the horsepower control piston 36. Further, the secondary pressure P <b> 2 that is substantially equal to the primary pressure is also introduced into the pressure receiving chamber 37 for the flow rate control piston 35. By applying the primary pressure P1 and the discharge pressure Pd to the horsepower control piston 36, the horsepower control piston 36 is operated, and the horsepower control is performed. That is, since the horsepower control piston 36 tries to make the tilt angle smaller than that of the flow rate control piston 35, only the horsepower control is performed. Thereby, at the time of a failure, a hydraulic actuator (not shown) can be driven with a certain amount of horsepower, for example, a horsepower smaller than the engine horsepower.

また、本実施形態では、切換弁6としてポート数の少ない弁を用いることができるため、簡易な構成を実現できる。   Moreover, in this embodiment, since a valve with few ports can be used as the switching valve 6, a simple structure is realizable.

また、スプリング62の付勢力を十分に大きく設定でき、フェール時には電磁弁6が高い圧力で遮断位置から連通位置に切り換えられるため、切換弁62がコンタミ等の原因でスティックして作動不良となることを確実に防止することができる。   Further, the biasing force of the spring 62 can be set sufficiently large, and the solenoid valve 6 is switched from the shut-off position to the communication position at a high pressure at the time of failure, so that the switching valve 62 sticks due to contamination or the like and malfunctions. Can be reliably prevented.

(変形例)
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。
(Modification)
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.

例えば、図示は省略するが、油圧駆動システム1は、ダブルポンプ方式の2つの油圧供給ラインの一方に組み込まれていてもよい。この場合、レギュレータ3が馬力制御ピストン36用にもう1つの受圧室を含み、この受圧室に相手方の油圧ポンプの吐出圧が導かれてもよい。   For example, although not shown, the hydraulic drive system 1 may be incorporated into one of two hydraulic supply lines of a double pump system. In this case, the regulator 3 may include another pressure receiving chamber for the horsepower control piston 36, and the discharge pressure of the counterpart hydraulic pump may be guided to the pressure receiving chamber.

本発明の油圧駆動システムは、種々の油圧回路に適用可能である。   The hydraulic drive system of the present invention can be applied to various hydraulic circuits.

1 フェールセーフ付油圧駆動システム
2 油圧ポンプ
31 サーボシリンダ
32 スプール
35 流量制御ピストン
36 馬力制御ピストン
37〜39 受圧室
4 電磁比例弁
41 一次圧ライン
42 二次圧ライン
43 パイロットライン
5 分岐ライン
6 切換弁
61 パイロットポート
7 制御装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Hydraulic drive system with fail safe 2 Hydraulic pump 31 Servo cylinder 32 Spool 35 Flow control piston 36 Horsepower control piston 37-39 Pressure receiving chamber 4 Electromagnetic proportional valve 41 Primary pressure line 42 Secondary pressure line 43 Pilot line 5 Branch line 6 Switching valve 61 Pilot port 7 Control device

Claims (2)

傾転角に応じた流量の作動油を吐出する油圧ポンプと、
前記油圧ポンプの傾転角を変更するサーボシリンダと、
前記傾転角が小さくなるように前記サーボシリンダを駆動する流量低減方向および前記傾転角が大きくなるように前記サーボシリンダを駆動する流量増加方向に移動するスプールと、
前記油圧ポンプの吐出圧が上昇したときに前記スプールを前記流量低減方向に移動させる馬力制御ピストンと、
流量制御圧が上昇したときに前記スプールを前記流量増加方向に移動させる流量制御ピストンと、
前記流量制御圧として二次圧を出力する電磁比例弁であって、指令電流が高くなるほど前記二次圧を低下させる電磁比例弁と、
前記電磁比例弁から前記流量制御ピストン用の受圧室へ前記二次圧を直接導く二次圧ラインと、
前記電磁比例弁へ一次圧を導く一次圧ラインと、
前記一次圧ラインから分岐して前記一次圧を前記馬力制御ピストン用の受圧室へ導く分岐ラインと、
前記分岐ラインを前記馬力制御ピストン用の受圧室と遮断する遮断位置と前記分岐ラインを前記馬力制御ピストン用の受圧室と連通する連通位置との間で切り換えられる切換弁であって、当該切換弁を前記遮断位置に維持するためのスプリング、および当該切換弁を前記スプリングの付勢力に抗して前記遮断位置から前記連通位置へ移動させるためのパイロットポートを有する切換弁と、
前記二次圧ラインと前記切換弁のパイロットポートとを接続するパイロットラインと、
を備える、フェールセーフ付油圧駆動システム。
A hydraulic pump that discharges hydraulic oil at a flow rate corresponding to the tilt angle;
A servo cylinder for changing the tilt angle of the hydraulic pump;
A spool that moves in a flow rate decreasing direction that drives the servo cylinder so that the tilt angle decreases and a flow rate increasing direction that drives the servo cylinder so that the tilt angle increases;
A horsepower control piston that moves the spool in the flow rate reduction direction when the discharge pressure of the hydraulic pump rises;
A flow control piston that moves the spool in the flow rate increasing direction when the flow control pressure rises;
An electromagnetic proportional valve that outputs a secondary pressure as the flow control pressure, and an electromagnetic proportional valve that decreases the secondary pressure as the command current increases;
A secondary pressure line that directly leads the secondary pressure from the electromagnetic proportional valve to the pressure receiving chamber for the flow control piston;
A primary pressure line for guiding the primary pressure to the electromagnetic proportional valve;
A branch line that branches from the primary pressure line and guides the primary pressure to a pressure receiving chamber for the horsepower control piston;
A switching valve capable of switching between a blocking position for blocking the branch line from the pressure receiving chamber for the horsepower control piston and a communication position for connecting the branch line to the pressure receiving chamber for the horsepower control piston. And a switching valve having a pilot port for moving the switching valve from the blocking position to the communication position against the urging force of the spring;
A pilot line connecting the secondary pressure line and the pilot port of the switching valve;
A hydraulic drive system with fail-safe.
油圧アクチュエータを作動させるためのパイロット式の操作弁が操作されたときに、前記操作弁から出力されるパイロット圧が高いほど小さな前記指令電流を前記電磁比例弁へ送給する制御装置をさらに備える、請求項1に記載のフェールセーフ付油圧駆動システム。   When a pilot-type operation valve for operating a hydraulic actuator is operated, the control device further supplies a smaller command current to the electromagnetic proportional valve as the pilot pressure output from the operation valve is higher. The hydraulic drive system with a fail safe according to claim 1.
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