工作機(jī)械的液壓系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及工作機(jī)械的液壓系統(tǒng)，尤其涉及使用了利用液壓泵直接驅(qū)動液壓致動器的液壓閉式回路的工作機(jī)械的液壓系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，在液壓挖掘機(jī)或輪式裝載機(jī)等建筑機(jī)械中，節(jié)能成為重要的開發(fā)項(xiàng)目。在建筑機(jī)械的節(jié)能方面液壓系統(tǒng)自身的節(jié)能是必不可少的，正在研宄液壓閉式回路的應(yīng)用，該液壓閉式回路將具有能夠雙向排出的兩個排出端口的液壓泵(以下稱為雙向排出型的液壓泵)與液壓致動器進(jìn)行閉式回路連接而直接驅(qū)動液壓致動器。在液壓閉式回路中，沒有由控制閥引起的壓力損失，由于從液壓泵僅排出必要的流量，因此也沒有流量損失。而且，還能夠再生致動器的位置能量和減速時的能量。因此，通過應(yīng)用液壓閉式回路，能夠?qū)崿F(xiàn)液壓系統(tǒng)的節(jié)能。
[0003]通常，在建筑機(jī)械中作為液壓缸使用單桿式的液壓缸。要對該單桿式的液壓缸與液壓泵進(jìn)行閉式回路連接，需要吸收伴隨著液壓缸的缸蓋側(cè)室與活塞桿側(cè)室的受壓面積差而產(chǎn)生的流量差。以往，一般而言，為了吸收該流量差，使用灌注泵或低壓選擇閥(沖洗閥)(例如，專利文獻(xiàn)I的圖2)。另外，作為公開了不使用灌注泵或低壓選擇閥而吸收流量差的液壓系統(tǒng)的技術(shù)文獻(xiàn)，有專利文獻(xiàn)I的圖1及圖3、專利文獻(xiàn)2、3。
[0004]在專利文獻(xiàn)I中，其圖1及圖3中公開了如下液壓系統(tǒng):設(shè)有相互連接驅(qū)動軸的兩個雙向排出型的液壓泵，將一個液壓泵的兩個排出端口分別與液壓缸的缸蓋側(cè)室和活塞桿側(cè)室連接，將另一個液壓泵的一個排出端口與缸蓋側(cè)室連接，將另一個排出端口與油箱連接。
[0005]在專利文獻(xiàn)2中公開了如下液壓系統(tǒng):將對液壓缸與液壓泵進(jìn)行了閉式回路連接的液壓閉式回路與開式回路連接，在液壓缸伸長時從開式回路側(cè)的液壓泵向缸蓋側(cè)室補(bǔ)充油，在液壓缸拉入時如以往那樣經(jīng)由低壓選擇閥從液壓缸的低壓側(cè)油路使剩余油返回到油箱。
[0006]在專利文獻(xiàn)3(圖2、圖7)中公開了如下液壓系統(tǒng):將對動臂缸與液壓泵進(jìn)行了閉式回路連接的液壓閉式回路與開式回路連接，在動臂上升時(液壓缸伸長時)從開式回路側(cè)的液壓泵向缸蓋側(cè)室(高壓側(cè))補(bǔ)充油，并且將液壓閉式回路的活塞桿側(cè)(低壓側(cè))油路經(jīng)由開閉閥和保險閥與油箱連接，在動臂下降時(液壓缸拉入時)經(jīng)由這些開閉閥和保險閥使剩余油返回到油箱。
[0007]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0008]專利文獻(xiàn)
[0009]專利文獻(xiàn)1:日本特開2002 - 54602號公報(bào)
[0010]專利文獻(xiàn)2:日本特開2005 - 76781號公報(bào)
[0011]專利文獻(xiàn)3:日本特開2004 - 190845號公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]發(fā)明要解決的問題
[0013]在如專利文獻(xiàn)I的圖2所示的以往的一般的液壓系統(tǒng)中，在液壓缸伸長時將缸蓋側(cè)室與活塞桿側(cè)室的受壓面積差分的流量從灌注泵向液壓閉式回路進(jìn)行加油。例如在使用了缸蓋側(cè)室與活塞桿側(cè)室的受壓面積比為2:1的工作缸的情況下，加油輸送到缸蓋側(cè)室的流量的50%的流量。但是，如果考慮液壓挖掘機(jī)，則從灌注泵供給作為主要部件的液壓泵的最大流量的50%的大流量，在節(jié)能性、搭載性方面存在較大問題。
[0014]另外，由于構(gòu)成為從經(jīng)由低壓選擇閥與液壓缸的低壓側(cè)連接的油路使剩余油返回到油箱，因此液壓缸的負(fù)載方向反向，液壓缸的低壓側(cè)與高壓側(cè)被替換，則朝向活塞桿側(cè)室的流入流量及來自缸蓋側(cè)室的流出流量根據(jù)活塞桿側(cè)室及缸蓋側(cè)室的受壓面積比產(chǎn)生變化。其結(jié)果，液壓缸的速度較大變動，從而產(chǎn)生沖擊和振動，有可能導(dǎo)致操作性的惡化。尤其在建筑機(jī)械中，驅(qū)動工作機(jī)的工作缸的負(fù)載方向頻繁產(chǎn)生變化。例如在驅(qū)動液壓挖掘機(jī)的斗桿的斗桿缸的情況下，在使斗桿伸長的狀態(tài)下斗桿重量向伸長工作缸的方向起作用，因此活塞桿側(cè)室成為高壓，在使斗桿折疊的狀態(tài)下反而向拉入工作缸的方向起作用，因此缸蓋側(cè)室成為高壓，由于在該情況而負(fù)載方向產(chǎn)生變化。從而，從操作性方面考慮，優(yōu)選工作缸速度在負(fù)載方向反向時不產(chǎn)生較大變動。
[0015]在專利文獻(xiàn)I的圖1及圖3所示的液壓系統(tǒng)中，利用雙向排出型的液壓泵在液壓缸的缸蓋側(cè)室與油箱之間對剩余流量和不足流量進(jìn)行吸排，吸收伴隨著缸蓋側(cè)室與活塞桿側(cè)室的受壓面積差而產(chǎn)生的流量差。其結(jié)果，抑制了灌注泵的必要流量，能夠?qū)崿F(xiàn)灌注泵的小容量化，并且，不需要沖洗閥，從而工作缸能夠順利工作。但是，雙向排出型的液壓泵的兩個端口還均作為排出端口發(fā)揮功能，因此與開式回路泵的吸入端口相比端口面積較小，自吸性能較差。從而，在構(gòu)成為使用如此端口面積較小且自吸性能較差的液壓泵從油箱吸入油的情況下，尤其在使液壓缸以高速伸長時，在液壓泵中產(chǎn)生氣蝕，存在液壓缸無法順利進(jìn)行動作、或者速度無法提高之類的問題。另外，如要解決該問題，則需要另外的大容量的灌注泵，因此作為其結(jié)果產(chǎn)生無法使灌注泵小型化的問題。
[0016]專利文獻(xiàn)2所示的液壓系統(tǒng)，由于構(gòu)成為在液壓缸拉入時從經(jīng)由低壓選擇閥與液壓缸的低壓側(cè)連接的油路使剩余油返回到油箱，因此與如專利文獻(xiàn)I的圖2所示的以往的一般的液壓系統(tǒng)同樣，若在液壓缸拉入時負(fù)載方向反向，貝lJ產(chǎn)生沖擊和振動，有可能導(dǎo)致操作性的惡化。
[0017]專利文獻(xiàn)3 (圖2、圖7)所示的液壓系統(tǒng)的液壓閉式回路，構(gòu)成為對負(fù)載方向不產(chǎn)生變化(活塞桿側(cè)室始終處于低壓側(cè))的動臂缸進(jìn)行驅(qū)動，在動臂缸拉入時使液壓泵的排出流量之中超過朝向活塞桿側(cè)室(低壓側(cè))的流入流量的部分的流量經(jīng)由開閉閥和保險閥返回到油箱，因此在動臂缸拉入時液壓泵的排出壓力被抑制成保險閥的設(shè)定壓力。但是，在將這種結(jié)構(gòu)的液壓閉式回路應(yīng)用于負(fù)載方向產(chǎn)生變化的斗桿缸的情況下，若在斗桿缸拉入時負(fù)載方向反向而活塞桿側(cè)室被切換成高壓側(cè)，則有可能無法獲得斗桿缸的驅(qū)動所需的排出壓力，從而無法驅(qū)動斗桿缸。另外，假設(shè)為了獲得超過安全壓力的排出壓力而想要在關(guān)閉開閉閥的狀態(tài)下驅(qū)動斗桿缸，則產(chǎn)生無法使來自缸蓋側(cè)室的流出流量之中無法由液壓泵吸收的剩余流量返回到油箱的問題。
[0018]本發(fā)明的目的是提供一種工作機(jī)械的液壓系統(tǒng)，其在利用雙向排出型的液壓泵驅(qū)動單桿式的液壓缸的液壓閉式回路中，通過抑制灌注泵的必要流量而使加油系統(tǒng)小型化并提高節(jié)能性和搭載性，抑制工作缸高速驅(qū)動時的氣蝕的產(chǎn)生和負(fù)載方向反向時的工作缸動作速度的變動而減少沖擊和振動，從而能夠提高操作性。
[0019]用于解決問題的技術(shù)方案
[0020](I)為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的工作機(jī)械的液壓系統(tǒng)，具備具有能夠雙向排出的兩個排出端口的至少一個閉式回路用液壓泵、和至少一個單桿式液壓缸，將上述閉式回路用液壓泵的兩個排出端口分別與上述液壓缸的缸蓋側(cè)室及活塞桿側(cè)室連接，上述工作機(jī)械的液壓系統(tǒng)的特征在于，具備:至少一個開式回路用液壓泵，其具有從油箱吸入工作油的吸入端口和排出工作油的排出端口 ；第一開閉閥，其配置在上述液壓缸的缸蓋側(cè)室與上述開式回路用液壓泵的排出端口之間；比例控制閥，其配置在上述液壓缸的缸蓋側(cè)室與上述油箱之間；以及控制裝置，在上述液壓缸伸長時，上述控制裝置以使上述閉式回路用液壓泵和上述開式回路用液壓泵這兩方的排出流量送入上述液壓缸的缸蓋側(cè)室的方式對上述閉式回路用液壓泵、上述開式回路用液壓泵和上述第一開閉閥進(jìn)行控制，在上述液壓缸拉入時，上述控制裝置以使來自上述液壓缸的缸蓋側(cè)室的流出流量的一部分返回到上述閉式回路用液壓泵、且來自上述液壓缸的缸蓋側(cè)室的流出流量的另一部分返回到上述油箱的方式，對上述閉式回路用液壓泵和上述比例控制閥進(jìn)行控制。
[0021 ] 在如此構(gòu)成的本發(fā)明中，通過在液壓缸伸長時在液壓閉式回路中抑制灌注泵的必要流量，從而能夠使包括灌注泵的加油系統(tǒng)小型化并提高節(jié)能性和搭載性。
[0022]另外，通過抑制工作缸的高速驅(qū)動時的氣蝕產(chǎn)生和負(fù)載方向反向時的工作缸動作速度的變動，并減少沖擊和振動，從而能夠提高操作性。
[0023](2)在上述(I)中，優(yōu)選的是，上述比例控制閥配置在將上述開式回路用液壓泵的排出端口連接在上述油箱的油路上，在上述液壓缸伸長時，上述控制裝置將上述第一開閉閥切換到打開位置且將上述比例控制閥控制在關(guān)閉位置，在上述液壓缸拉入時，上述控制裝置將上述第一開閉閥切換到打開位置且將上述比例控制閥控制在打開位置。
[0024]由此，在液壓缸拉入時，能夠提高工作缸速度。
[0025]另外，在液壓缸拉入時，通過最低限度抑制負(fù)載方向反向時的速度變動并減少沖擊和振動，從而能夠提尚操作性。
[0026](3)在上述(2)中，優(yōu)選的是，在上述液壓缸伸長時，上述控制裝置以使從上述開式回路用液壓泵送入上述液壓缸的缸蓋側(cè)室的流量基于由上述液壓缸的缸蓋側(cè)室與活塞桿側(cè)室的受壓面積差引起的缸蓋側(cè)室流量與活塞桿側(cè)室流量的差分而確定的方式，控制上述開式回路用液壓泵的排出流量。
[0027]由此，在液壓缸伸長時將液壓閉式回路中的灌注泵的必要流量在額定速度時實(shí)際抑制為零，能使包括灌注泵的加油系統(tǒng)小型化并提高節(jié)能性和搭載性。
[0028]另外，通過最低限度抑制液壓缸伸長時的負(fù)載方向反向時的速度變動并減少沖擊和振動，從而能夠提尚操作性。
[0029](4)在上述(2)中，優(yōu)選的是，在上述液壓缸拉入時，上述控制裝置以使返回到上述油箱中的來自上述液壓缸的缸蓋側(cè)室的流出流量的另一部分基于由上述液壓缸的缸蓋側(cè)室與活塞桿側(cè)室的受壓面積差引起的缸蓋側(cè)室流量與活塞桿側(cè)室流量的差分而確定的方式，控制上述比例控制閥。
[0030]由此，在液壓缸拉入時，能夠提高工作缸速度。
[0031 ] 另外，在液壓缸拉入時，通過最低限度抑制負(fù)載方向反向時的速度變動并減少沖擊和振動，從而能夠提尚操作性。
[0032](5)在上述(2)中，優(yōu)選的是，在上述液壓缸拉入時且上述液壓缸進(jìn)行再生動作時，在通過使來自上述液壓缸的缸蓋側(cè)室的流出流量的一部分返回到上述閉式回路用液壓泵而經(jīng)由上述閉式回路用液壓泵再生的能量超過上述工作機(jī)械的容許再生量的情況下，上述控制裝置以使返回到上述閉式回路用液壓泵的流量的一部分返回到上述油箱的方式，控制上述比例控制閥。
[0033]由此，即使在無法完全吸收再生能量的情況下，也能夠確保必要的工作缸速度。
[0034](6)在上述(2)中，優(yōu)選的是，上述比例控制閥是具備壓力補(bǔ)償功能的流量控制閥。
[0035]由此，即使在液壓缸拉入時缸蓋側(cè)壓力產(chǎn)生變動，能夠容易控制成比例控制閥的排出流量成為目標(biāo)流量，因此獲得良好的操作性。
[0036](7)在上述(I)或(2)中，上述工作機(jī)械是具有回轉(zhuǎn)液壓馬達(dá)和動臂缸的液壓挖掘機(jī)，上述單桿式液壓缸是上述動臂缸，設(shè)有與上述開式回路用液壓泵不同的另一個開式回路用液壓泵，將該另一個開式回路用液壓泵經(jīng)由控制閥與上述回轉(zhuǎn)液壓馬達(dá)連接。
[0037]由此，回轉(zhuǎn)液壓馬達(dá)由另外設(shè)置的液壓開式回路用液壓泵進(jìn)行驅(qū)動，因此即使在多用于液壓挖掘機(jī)的回轉(zhuǎn)和動臂上升的復(fù)合動作中，能夠抑制驅(qū)動動臂缸的液壓閉式回路中的灌注泵的必要流量，能夠使包括灌注泵的加油系統(tǒng)小型化并提高節(jié)能性和搭載性。
[0038]另外，利用不同的液壓泵驅(qū)動回轉(zhuǎn)馬達(dá)和動臂缸，因此回轉(zhuǎn)動作與動臂上升動作的匹配變得容易。
[0039](8)在上述(I)或(2)中，上述工作機(jī)械的液壓系統(tǒng)具備:包