专利名称：泵容量控制装置和阀装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及液压驱动装置的泵容量控制装置，该泵容量控制装置包括负载传感系统，该系统按照下述方式对液压泵的容量进行控制，该方式为将液压泵的排出压力与多个促动器的最高负载压力之间的压差保持在设定压差，本发明特别是涉及泵容量控制装置和该泵容量控制装置所采用的阀装置，该泵容量控制装置按照与发动机的旋转速度有关的方式，对液压泵的容量进行控制。
在对液压挖掘机中的各促动器进行控制的液压系统中的一种中，包括有称为负载传感系统的系统，该系统包括泵容量控制装置，该泵容量控制装置检测各个促动器的负载压力，按照该负载压力中的最高压力与某个设定压差之和的压力等于液压泵的排出压力的方式，对液压泵的排出量进行控制。在该系统中，通常，上述设定压差(下面称为“适合LS设定压差”)通过偏置机构，比如，弹簧，设定在某个一定值(比如，15bar)。
另外，在这样的普通的负载传感系统中，作为使促动器的速度按照与发动机的旋转速度相关的方式变化的类型，包括有在JP实开平2-149881号文献或JP特开平5-99126号文献中所描述的泵容量控制装置。
在JP实开平2-149881号文献所描述的泵容量控制装置中，在固定容量泵的排出通路上设置节流阀，该排出通路是作为对液压摇控阀纽等的机构进行操作的液控回路的液压源设置的，将该节流阀的上游压力作为信号压力Pc检测，通过信号油路，将该信号压力Pc，传递到与负载传感阀的负载压力Pls中的受压部相同的一侧的受压部。由于节流阀的上游压力对应于固定容量泵的旋转速度而变化，故所检测的信号压力Pc包括旋转速度的信息。
JP特开平5-99126号文献中所描述的泵容量控制装置包括伺服活塞，以及倾斜旋转控制器，该伺服活塞使可变容量型液压泵的斜板倾斜旋转，该倾斜旋转器通过液压泵的排出压力Ps，与由该液压泵驱动的促动器的负载压力PLs之间的压差ΔPLS，将泵排出压力供向伺服活塞，将上述压差ΔPLS保持在设定值ΔPLSref，从而实现容量控制。另外，上述泵容量控制装置包括固定容量液压泵，该固定容量液压泵通过发动机，与可变容量型液压泵一起驱动；节流阀，该节流阀设置于该固定容量液压泵的排出通路上；通过该节流阀的前后压差ΔPp，改变倾斜旋转控制器的设定值ΔPLSref的机构，通过设置于固定容量液压泵的排出通路上的节流阀的前后压差变化，检测发动机的旋转速度，从而可改变倾斜旋转控制器的设定值ΔPLSref。
在具有通过弹簧提供负载传感阀的设定压差的已有的普通的负载传感系统的液压驱动器中，由于即使在降低发动机的旋转速度的情况下，液压泵的容量仍不发生变化，故向促动器供给的流量不改变，不能够按照与发动机的旋转速度相关的方式，减小促动器的速度。可通过流量控制阀中的节流孔的打开程度的调整，调整作业速度，但是为此，必须将调整流量控制阀的节流孔的打开程度的操作杆的操作位置保持在中间区域。为了提高精细操作性，最好即使在将操作杆保持全打开位置的情况下，当降低发动机的旋转速度时，与该情况相对应，促动器的最大速度(促动器的最大供给流量)减少，可调整最大作业速度。
在JP实开平2-149881号文献所描述的泵容量控制装置中，负载传感阀的设定压差是通过将设置于固定泵的排出通路上的节流阀的上游压力作为信号压力Pc检测，通过该信号压力Pc而提供的。其结果是，如果降低发动机的旋转速度，由于信号压力(节流阀的上游压力)Pc降低，负载传感阀的设定压差也降低，液压泵的容量减少，促动器的作业速度变慢。由此，按照与发动机的旋转速度相关方式，对液压泵的容量进行控制，可调整作业速度。
在这里，液控回路用于产生对液压摇控阀组等的机构进行操作的信号压力，发动机的旋转速度检测用的节流阀的下游侧的压力通过液控单次压力设定用的溢流阀设定。如果该设定压力由Pa表示，发动机的旋转速度检测用的节流阀的压力损失由Pb表示，则该节流阀的上游压力(信号压力)Pc为Pc=Pa+Pb。
在比如，液控单次压力设定用的溢流阀的设定压力Pa为45bar，发动机的旋转速度为2000rpm时，如果固定泵的排出油量为35l/min(假定即使在流量消耗的情况下，设定压力Pa仍保持在45bar)，发动机的旋转速度检测用的节流阀中的压力损失Pb为15bar，则该节流阀的上游压力Pc为60bar。此时，通过弹簧提供负载传感阀的设定压差的已有的一般的负载传感系统的弹簧的等效压力比如，为15bar，如果在JP实开平2-149881号文献所描述的类型中，也打算获得与上述值相等的15bar的设定压差，则必须在负载传感阀中的受压部，将上游压力Pc的60bar调整到该压力的1/4，即为15bar，为了保持该调整性能，负载传感阀的结构复杂。
在JP特开平5-99126号文献中所描述的泵容量控制装置中，不通过发动机的旋转速度检测用的节流阀的上游压力Pc，而通过节流阀的前后压差ΔPp，改变倾斜转动控制器的设定值ΔPLSref。该节流阀的前后压差ΔPp与节流阀的压力损失Pb保持一致，在上述实例中，该前后压差为15bar。这与普通的负载传感系统中的弹簧的等效压力15bar相等。于是，在采用节流阀的前后压差ΔPp代替节流阀的上游压力Pc的场合，可使上述前后压差ΔPp直接作用于负载传感阀中的受压部，可避免负载传感阀的结构复杂化。但是，该已有技术具有下述的问题。
当发动机的额定旋转速度为上述的2000rpm，空转的旋转速度为1000rpm时，发动机的旋转速度的变化范围在1000～2000rpm的范围内。当发动机的旋转速度为2000rpm时，如果按照上述方式，使发动机的旋转速度检测用的节流阀的前后压差为15bar，则发动机的旋转速度为1000rpm时的节流阀的前后压差为7.5bar。相对发动机的旋转速度的变化范围在1000～2000rpm，节流阀的前后压差在7.5～15bar的范围内变化。这意味着相对发动机的旋转速度的变化范围在1000～2000rpm，设定压差在7.5～15bar的范围内变化，设定压差不能够小于7.5bar。于是，在作业量很少的空转区域，不能够将液压泵的容量减小而超过一定值，精细操作性的提高具有界限，并且不能够减小燃料消耗量。
本发明的目的在于提供一种泵容量控制装置和该泵容量控制装置所采用的阀装置，该泵容量控制装置可将与发动机的旋转速度相关的压力，照原样用作负载传感阀的设定压差，可避免负载传感阀的结构的复杂，在作业量很少的空转区域，可减小液压泵的容量，提高精细操作性，同时减小燃料消耗量。
(1)为了实现上述目的，本发明涉及一种泵容量控制装置，其设置于液压驱动器中，该液压驱动器包括发动机，以及可变容量型液压泵，该液压泵通过该发动机旋转驱动，通过相应的流量控制阀，将压力油供向多个促动器，该泵容量控制装置包括负载传感阀，该负载传感阀按照下述方式，对上述液压泵的容量进行控制，该方式为将上述液压泵的排出压力与上述多个促动器的最高负载压力之间的压差保持在目标压差；固定容量型液压泵，该固定容量型液压泵通过上述发动机，与上述可变容量型液压泵一起旋转驱动；节流阀，该节流阀设置于该固定容量型液压泵的排出通路上，通过上述节流阀的前后压差的变化，检测上述发动机的旋转速度的变化，改变上述目标压差，对上述可变容量型液压泵的容量进行控制，该泵容量控制装置包括压差检测机构，该压差检测机构检测上述节流阀的前后压差，将比该前后压差小规定值的压力作为信号压力输出，根据该信号压力，设定上述负载传感阀的目标压差。
按照上述方式，设置压差检测机构，将比节流阀的前后压差小规定值的压力，作为信号压力输出，根据该信号压力，设定负载传感阀的目标压差，由此便按照下述方式，将上述课题解决。
1)由于比作为压差输出机构的节流阀的前后压差，小规定值的压力(信号压力)包括发动机的旋转速度的信息，故可按照与发动机的旋转速度相关的方式，对液压泵的容量进行控制，另外，由于不将节流阀的上游压力，而将前后压差作为与发动机的旋转速度相关的信号压力检测，故可不在负载传感阀侧、调整该信号压力的情况下，设定目标压差，可使负载传感阀的结构简化。
2)如果按照下述方式设定节流阀的开口面积，该方式为比发动机的额定旋转速度下的作为压差检测机构的输出的节流阀的前后压差，小规定值的压力等于照原样采用节流阀的前后压差的已有的节流阀的前后压差，则由于相对发动机的旋转速度的节流阀的前后压差的降低比例大于过去的场合，故空转区域中的压差检测机构的输出小于已有的节流阀的前后压差，在作业量很少的空转区域，可减小液压泵的容量，可提高精细操作性，可降低燃料消耗量。
(2)在上述第(1)方案中，最好上述压差检测机构为下述压差检测阀，该压差检测阀包括第1受压部，该第1受压部上传递有上述节流阀的上游侧的压力，按照将本身的输出侧与上述节流阀的上游侧连接的方式动作；第2受压部，该第2受压部上传递有上述节流阀的下游侧的压力，按照将本身的输出侧与油箱连接的方式动作；第3受压部，该第3受压部上传递有本身的输出侧的压力，按照将本身的输出侧与油箱连接的方式动作；弹簧，该弹簧按照将本身的输出侧与油箱连接的方式动作，设定上述规定值。
由此，压差检测机构按照下述方式动作，该方式为相对节流阀的前后压差，按照作为弹簧的设定值的上述规定值，降低输出，该机构输出比节流阀的前后压差小规定值的压力。
(3)在上述第(1)方案中，最好上述压力检测机构由与上述节流阀形成整体的阀装置形成，该阀装置包括泵入口，其与上述固定容量型液压泵的排出通路连接；与油箱连接的油箱入口；回路入口，其与通过上述固定容量型液压泵的排出油动作的液控回路连接；负载传感入口，其与上述负载传感阀连接；阀柱，其形成第1槽口和第2槽口，该第1槽口对节流通路、上述泵入口和上述负载传感入口的连通进行控制，该节流通路在平时将上述泵入口与上述回路入口连通，用作上述节流阀，上述第2槽口对上述负载传感入口与上述油箱入口的连通进行控制；阀柱偏置机构，其有选择地使上述第1槽口和第2槽口开口，在上述负载传感入口中，产生比上述节流阀的前后压差小规定值的压力。
按照上述方式，由于压差检测机构由与节流阀形成整体的阀装置形成，故可通过简化的结构，形成节流阀与上述压差检测阀的复合体。
(4)在上述第(3)方案中，最好形成于上述阀柱的节流通路包括沿阀柱的径向开口的节流孔。
由此，由于在节流通路中，不产生流体力，故可避免相对阀柱位移的流体力的影响，可产生与发动机的旋转速度相关的正确的信号压力。
(5)另外，在上述第(3)方案中，最好上述阀柱偏置机构包括第1受压部，该第1受压部上传递有上述泵入口的压力，按照将上述阀柱朝向上述第1槽口的开口方向偏置的方式形成；第2受压部，该第2受压部上传递有上述回路入口的压力，按照将上述阀柱朝向第2槽口的开口方向偏置的方式形成；第3受压部，该第3受压部上传递上述负载传感入口的压力，按照将上述阀柱朝向上述第2槽口的开口方向偏置；弹簧，该弹簧按照朝向上述第2槽口的开口方向偏置的方式设定上述规定值，对上述阀柱作用。
由此，阀柱偏置机构有选择地使第1槽口和第2槽口开口，这样便在负载传感入口中，产生比节流阀的前后压差，小规定值的压力。
(6)此外，为了实现上述目的，本发明涉及一种阀装置，其设置于固定容量型液压泵的排出通路上，该液压泵通过发动机与可变容量型液压泵一起旋转驱动，该阀装置输出与上述发动机的旋转速度相对应的信号压力，设定设置于上述可变容量型液压泵上的负载传感阀的目标压差，该阀装置包括泵入口，其与所述固定容量型液压泵的排出通路连接；与油箱连接的油箱入口；回路入口，其与通过上述固定容量型液压泵的排出油动作的液控回路连接；负载传感入口，其输出上述压力信号；阀柱，其形成第1槽口和第2槽口，该第1槽口对节流通路、上述泵入口和上述负载传感入口的连通进行控制，该节流通路在平时将上述泵入口与上述回路入口连通，用作上述节流阀，上述第2槽口对上述负载传感入口与上述油箱入口的连通进行控制；阀柱偏置机构，其有选择地使上述第1槽口和第2槽口开口，在上述负载传感入口中，产生比上述节流阀的前后压差小规定值的压力。
按照上述方式，由于生产比节流阀的前后压差，小规定值的压力，将该压力作为信号压力输出，设定负载传感阀的目标压差，如上述第1)和第2)点所描述的那样，可避免负载传感阀的结构的复杂，并且在作业量很少的空转区域，可减小液压泵的容量，可提高精细操作性，可降低燃料消耗量。
另外，如上述第(3)方案所述的那样，可通过简化的结构，形成节流阀与压差检测机构的复合体。
(7)在上述第(6)方案中，最好形成于上述阀柱上的节流通路包括沿阀柱的径向开口的节流孔。
由此，与上述第(4)方案相同，可避免节流通路的流体力的影响，可产生与发动机的旋转速度相关的正确信号压力。
(8)还有，在上述第(6)方案中，最好上述阀柱偏置机构包括第1受压部，该第1受压部上传递有上述泵入口的压力，按照将上述阀柱朝向上述第1槽口的开口方向偏置的方式形成；第2受压部，该第2受压部上传递有上述回路入口的压力，按照将上述阀柱朝向第2槽口的开口方向偏置的方式形成；第3受压部，该第3受压部上传递上述负载传感入口的压力，按照将上述阀柱朝向上述第2槽口的开口方向偏置；按照朝向上述第2槽口的开口方向偏置的方式设定上述规定值，对上述阀柱作用。
由此，与上述第(5)方案相同，阀柱偏置机构有选择地使第1槽口和第2槽口开口，在负载传感入口中，产生比节流阀的前后压差小规定值的压力。
图1为表示本发明的一个实施例的泵容量控制装置的回路图；图2为表示图1所示的泵容量控制装置中的压差检测阀的输出特性的图；图3为将图1所示的固定节流阀与差压检测阀形成一体的阀装置的回路图；图4A为表示图3所示的阀装置的结构的剖视图，图4B为表示压差检测阀的各受压部的图。
下面通过附图，对本发明的实施例进行描述。
在图1中，标号1表示变容型液压泵，液压泵1包括容量调整部件2，其通过发动机9旋转驱动。该液压泵1的排出通路1a与方向控制阀6、6连接，液压泵的排出油供向该方向控制阀6、6。方向控制阀6、6包括油箱的流量控制节流阀6a、6a，通过流量控制节流阀6a、6a的压力油通过按照流量控制节流阀6a、6a前后压差相同的方式进行控制的压力补偿阀7、7，借助止回阀20、20，流入促动器21、21。
从压力补偿阀7、7与止回阀20、20之间，通过高压选择阀8，检测最高负载压力Pls，将该最高负载压力Pls传递于压力补偿阀7、7的闭阀侧受压部，按照上述方式，对流量控制节流阀6a、6a的前后压差进行控制。
卸载阀22与液压泵1的排出通路1a连接，也将通过高压选择阀8检测出的最高负载压力Pls传递于该卸载阀22，规定液压泵1的排出压力与最高负载压力Pls之间的压差的最大值。
此外，在图1中，标号25表示本实施例的泵容量控制装置，该泵容量控制装置25包括较大直径活塞3，该较大直径活塞3使液压泵1的容量调整部件2沿较小容量方向动作；较小直径活塞4，该较小直径活塞4使容量调整部件2沿较大容量方向动作；负载传感阀5，上述较大直径活塞3中的受压室3a按照通过负载传感5，与油箱T或液压泵1的排出通路1a连接的方式控制，较小直径活塞4中的受压室4a与排出通路1a连接。
负载传感阀5在按照将排出通路1a与较大直径活塞3中的受压部3a连接的方式动作的一侧，具有受压部5a，在按照将油箱T与受压部3a连接的方式动作的一侧，具有受压部5b、5c，排出通路1a的压力Pi(泵排出压力)传递给受压部5a，通过上述高压选择阀8检测的最高负载压力Pls通过信号通路26，传递给受压部5b，信号压力Pc(后面所述)传递给受压部5c。另外，在按照负载传感阀5的排出通路1a与较大直径活塞3中的受压部3a连接的方式动作的一侧，还设置排放部5d。
由此，负载传感阀5按照排出通路1a的压力Pi、最高负载压力Pls与信号压力Pc的力平衡的方式动作，在压差(Pi-Pls)大于信号压力Pc时，使负载传感阀5朝向图中向右方向移动，将排出通路1a的压力油送向受压室3a，使液压泵1的容量(倾斜转角)减小，直至排出通路1a的压力Pi与最高负载压力Pls之间的压差，等于信号Pc，在相反的场合，负载传感阀5位于图示的位置，将受压室3a的压力向油箱T排出，在较小直径活塞4的力作用下，使液压泵1的容量(倾斜转角)增加。在通过这样的负载传感阀5的操作，使流量控制节流阀6a、6a的前后压差保持一定的同时，通过压力补偿阀7、7的操作，即使在各促动器21、21的负载压力具有差别的情况下，流量控制节流阀6a、6a的前后压差在全部的促动器中为相同值，对应于流量控制节流阀6a、6a的开口面积比，对通过流量进行控制，可实现具有负加压差的促动器21、21的复合操作。
另外，泵容量控制装置25包括固定节流阀12，该固定节流阀12设置于通过与液压泵1相同的发动机9旋转驱动的固定容量型液压泵(下面简称为“固定泵”)11的排出通路11a上；压差检测阀31，该压差检测阀31对固定节流阀12的前后压差进行检测，输出比该前后压差小规定值的压力；信号油路14，该信号油路14将该压差检测阀31的输出作为信号压力，将该压力传递到负载传感阀5中的受压部5c上。
固定泵11本身用作对液压遥控阀组40等的机构进行操作的液控回路41的液压源，其具有比如，在发动机9的旋转速度为2000rpm时，获得35l/min的排出油量的容量。在液控回路41中，设置有溢流阀13，由该溢流阀13使液控回路41的固定节流阀12的下游侧的压力设定为比如，45bar的一定的压力。
固定节流阀12的开口面积按照下述方式设定，该方式为在发动机9的旋转速度为2000rpm，固定泵11的排出油量q为35l/min时，获得比如大于过去的15bar的25bar的前后压差(阻力)。
压差检测阀31在按照将压差一定的节流阀30的上游侧与本身的输出侧连接的方式动作的一侧，具有受压部31a，在按照将油箱T与本身的输出侧连接的方式动作的一侧具有受压部31b、31c，固定节流阀12的下游侧的压力P1通过油路32传递到受压部31a上，固定节流阀12的下游侧的压力P2通过油路32传递到受压部31b上，降低压力P1而获得的本身的输出压力，即信号压力Pc通过油路34传递到受压部31c上。压差检测阀31在按照将油箱T与本身的输出侧连接的方式动作的一侧，具有弹簧31d。在油路34中，设置抑制有作用于受压部1上的液压力的急剧变化的节流阀35。
按照上述方式构成的压差检测阀31按照固定节流阀12的上游侧的压力P1，固定节流阀12的下游侧的压力P2，本身的输出压力Pc，有机弹簧31d的偏置力的液压换算值Pk的力保持平衡的方式动作，P1=P2+Pc+Pk …(1)Pc=P1-P2-Pk …(2)在根据上述式(1)的关系，满足上述式(2)的Pc作用于压差检测阀31的输出侧时，满足平衡的条件。即，压差检测阀31输出比固定节流阀12的前后压差P1-P2小Pk的压力Pc。
在这里，当按照上述那样，固定节流阀12按照发动机的旋转速度为2000rpm，获得25bar的前后压差(阻力)的方式设定时，弹簧31d按照上述Pk为比如，10bar的方式设定。
下面，对按照上述方式构成的泵容量控制装置25的动作进行描述。
首先，对压差检测阀31的输出压力Pc与液压泵1的容量(流量控制节流阀6a的通过流量)之间的关系进行描述。
如果固定节流阀12的前后压差P1-P2由Pc’表示，通过固定节流阀12的流量由q表示，固定泵11的每次旋转的排出量由Dq表示，则流量q，压差Pc’和发动机的旋转速度N之间，具有下述关系。
q=Dp·N…(3)q=c·a(2g/r)·Pc′=α·Pc′-----…(4)]]>根据上述式，Pc’与N的关系如下。
Pc’=(Dp·N/α)2…(5)在过去，液压泵1的倾斜转角(容量)按照下述方式控制，该方式为固定节流阀12的前后压差Pc’作为在负载传感阀5中直接设定的目标压差而提供，流量控制节流阀6a的前后压差等于压差Pc’。通过此场合的流量控制节流阀6a的流量Q与压差Pc’的关系为Q=c·A·(2g/r)·Pc′=β·Pc′-------…(6)]]>，如果以压差Pc’代入(5)式的关系，则Q=β·(Dp·N/α)=(β·Dp/α)·N…(7)
通过流量控制节流阀6a的流量Q按照与发动机的旋转速度N成比例关系的方式进行控制，液压泵1的容量按照与发动机的旋转速度N成比例的方式控制。
在本发明中，由于压差一定节流阀30的输出压力Pc为上述(2)式的Pc=P1-P2-Pk，故流过控制节流阀6a的流量Q与信号压力Pc之间的关系为Q=c·A·(2g/r)·Pc=β·Pc]]>=β·(P1-P2-Pk)---------…(8)]]>由于Pc’=P1-P2，故Q=β·(Pc′-Pk)]]>如果以压差Pc’代入(5)式的关系，则Q=β·[(Dp·N/α)2-Pk--------…(9)]]>由此，同样在本发明中，通过流量控制节流阀6a的流量Q按照与发动机的旋转速度N有关的方式控制，液压泵1的容量按照与发动机的旋转速度N有关的方式控制。
下面对压差检测阀31的作用进行描述。
在压差检测阀31中，按照上述方式，设置有弹簧31d，输出下述压力Pc，该压力Pc比固定节流阀12的前后压差(P1-P2)小弹簧31的设定值Pk。这样的压差检测阀31的输出特性是按照与过去进行比较的方式，在图2中示出。在图中，实线A表示本发明的压差检测阀31的特性，点划线B表示固定节流阀12的特性，虚线C表示已有的压差检测阀和固定节流阀的特性。
在过去，固定节流阀的开口面积是按照下述方式设定的，该方式为当发动机的旋转速度为额定的2000rpm时，固定泵11的排出油量q为35l/min，产生15bar的前后压差(P1-P2)，随着发动机的旋转速度的降低，固定节流阀的前后压差按照虚线C所示的方式降低，在空转区域中的比如，1000rpm附近，为2000rpm时的一半值，即为7.5bar。
此外，在过去，由于固定节流阀的前后压差(P1-P2)按照原样作为信号压力Pc，故当发动机的旋转速度为额定的2000rpm时，Pc=15bar，在1000rpm附近，Pc=7.5bar。
与此相对，在本发明中，固定节流阀12的开口面积按照下述方式设定，该方式为当发动机的旋转速度为额定的2000rpm时，固定泵11的排出油量q为35l/min，产生25bar的前后压差(P1-P2)，随着发动机的旋转速度的降低，固定节流阀的前后压差按照点划线B所示的方式降低，在空转区域中的比如，1000rpm附近，为2000rpm时的一半的值，即12.5bar。
还有，压差检测阀31包括弹簧31d，由于输出压力Pc为上述(2)式的Pc=P1-P2-Pk，故输出压力Pc比固定节流阀12的前后压差(P1-P2)小弹簧31d的设定值Pk。在这里，由于Pk按照上述方式，设定为10bar，故如实线A所示，压差检测阀31的输出压力Pc为比固定节流阀12的前后压差，下降10bar的特性，当发动机的旋转速度为额定的2000rpm时，则Pc=15bar，但是在1000rpm附近，远比过去的7.5bar小的Pc=2.5bar。
在这里，压差检测阀31的输出压力Pc，流量控制节流阀6a的通过流量Q，与液压泵1的容量之间的关系为上面描述的情况，如果信号压力Pc减小，则可将液压泵1的容量控制得较小，可在提高精细操作性的同时，减小燃料消耗量。
如果按照上述方式采用本实施例，由于借助压差检测阀31，以固定节流阀12的前后压差小规定值Pk的压力作为信号压力，将其传递到负载传感阀5，设定目标压差，故获得下述的效果。
1)比作为压差检测阀31的输出压力的固定节流阀12的前后压差小规定值Pk的压力(信号压力)Pc具有发动机的旋转速度的信息，故可在与发动机的旋转速度有关的情况下，控制液压液压泵1的容量，另外由于不是将固定节流阀12的上游压力，而是将前后压差用作与发动机旋转速度有关的信号压力Pc，故在不调整该信号压力Pc的情况下，通过负载传感阀5使用，可简化负载传感阀5的结构。
2)固定节流阀12的开口面积按照下述方式设定，该方式为比作为发动机9的额定旋转速度下的压差检测阀31的输出压力的固定节流阀12的前后压差小规定值Pk的压力等于按照原样使用固定节流阀12的前后压差的已有的节流阀的前后压差相同，由于相对发动机的旋转速度的固定节流阀12的前后压差的下降比例(图2的实线A和点划线B的特性的倾斜度)大于过去的相应比例(图2的虚线C的倾斜)大，故空转区域的压差检测阀31的输出压力Pc小于过去的节流阀的前后压力，在作业量较少的空转区域中，液压泵1的容量减小，提高精细操作性，并且可减小燃料消耗量。
下面通过图3、图4A、图4B，对将压差检测阀31与固定节流阀12一体装配的阀装置的实施例进行描述。
图3为本实施例的阀装置50的回路图，压差检测阀31处在固定泵11处于位于停止时的中间位置的状态。图4A为阀装置50的结构图，图4B表示压差检测阀31中的受压部31a,31b,1c。
在图4A中，阀装置50具有阀体51，在该阀体51上，按照从图中的左侧，入口54,52,55,53的顺序，形成有与固定泵11的排出通路11a连接的泵入口52，与油箱T连接的油箱入口53，与液控回路41连接的回路入口54，与信号油路14连接的负载传感入口55这4个入口。另外，在阀体51上形成有阀柱孔56，在该阀柱孔56中，以可滑动的方式插入有阀柱57。该阀柱57包括较大直径部57a、较小直径部57b、以及位于这两者之间的轴部57c，对应于阀柱57中的较小直径部57a和较大直径部57b，在阀柱孔56中，也形成较小直径部56a和较大直径部56b。此外，在阀柱孔56中的较小直径部56a中，形成与泵入口52连通的内部入口61，以及位于该内部入口61外侧，与促动器入口54连通的内部入口62，在较大直径部56b中，形成与负载传感入口55连通的内部入口63，位于该内部入口63外侧，与油箱入口53连通的内部入口64，两个外侧的内部入口61、64构成朝向阀体51的外面开口的开口部65、66的一部分，这些开口部65、66分别通过塞封闭。
在阀柱57中的较小直径部57a的内部，形成在从内部入口61附近沿轴向延伸的较小直径侧端部开口的中空部70，该前端开口部通过弹簧导向件71封闭，并且在较小直径部57a，形成径向的节流孔72，以及开口孔73，该径向的节流孔72构成将内部入口61与中空部70连通的上述固定节流阀12，该开口孔73将中空部70与内部入口62连通。在较小直径部57a中的与轴部57c相邻接的肩部，形成第1槽口74，该第1槽口74用作对泵入口52与负载传感入口55的连通进行控制的升压用的可变节流阀，在较大直径部57b中的与轴部相邻接的肩部，形成第2槽口75，该第2槽口75用作对负载传感入口55与油箱入口53的连通进行控制的减压用的可变节流阀。还有，在阀柱57中的较大直径部57b内部，形成在较大直径侧端部开口的活塞腔81，该活塞腔81通过径向通路82a和轴向通路82b，与内部入口61连通。再有，在活塞腔81中，以可滑动的方式插入有活塞83，该活塞83的背部与塞68接触。在轴向通路82b中，设置有塞85，该塞85形成构成上述节流阀35的节流孔84。
再有，通过以上的结构，如图4B所示，在阀柱57上，形成上述的受压部31a、31b、31c。即，在活塞腔81内部的与活塞83对合的端面，形成受压部31a，泵入口52的压力传递给该受压部31a，将阈柱57朝向图中左方(第1槽口74的开口方向)偏置，在阀柱57中的较小直径部57a的端部，形成受压部31b，回路入口54的压力传递给该受压部31b，将阀柱57朝向图中右方(第2槽口75的开口方向)偏置，在与阀柱57的中间轴部57c相邻接的较大直径部57b的端面，由于与较小直径部57a的端面具有面积差，形成受压部31c，负载传感入口55的压力传递给该受压部31c，将阀柱57朝向图中右方(第2槽口75的开口方向)偏置。上述受压部31a,31b,31c的受压面积均相等。
在形成内部入口62的开口部65中的塞67侧部分，上述弹簧31d夹持于塞67与弹簧导向件71之间，将阀柱57朝向图中右方偏置。
受压部31a～31c和弹簧31d构成下述阀柱偏置机构，该机构有选择地使第1槽口74和第2槽口75开口，在负载传感入口55中产生比节流孔72(固定节流阀12)的前后压差，小规定值的压力Pc。
在按照上述方式构成的阀装置50中，阀柱57的力的平衡由下述式表示。
P2·Aa+Pc·Als+k(x+xs)=P1·Asd…(10)
Aa受压部31b的受压面积Asd受压部31a的受压面积Als受压部31c的受压面积(Aa=Asd=Als)x弹簧31d的位移量xs弹簧31d的设定挠度(初始挠度)k弹簧31d的弹性系数在这里，如果满足Aa=Asd=Als=Ao，则P2+Pc+k(x+xs)/Ao=P1…(11)如果固定泵11开始排出，压力油从泵入口52流入，则该压力油通过节流孔72(固定节流阀12)，从促动器入口54流出，并且通过节流孔84(节流阀35)，流入活塞腔81。在固定泵11停止时，x=0,Pls=0，上述平衡式(10)可按照下述方式表达。
P2+Pc+kxs/Ao=P1 …(12)由于促动器入口54的压力P2是一定的，如果固定泵11启动，并且泵排出压力增加，则压力P1增加，上述(12)式的右边较大，力的平衡破坏，阀柱57朝向图示左方移出。如果阀柱57朝向图中左方移动，则第1槽口74打开，压力油流入负载传感入口55流入，同时，第2槽口75关闭，压力Pc作用于负载传感入口55。如果压力Pc增加，则上述(11)式的左边增加，阀柱57朝向图中右方移出，如果阀柱57朝向图示右方移动，则第1槽口74关闭，压力油不流入负载传感入口55，同时第2槽口74打开，负载传感入口55的压力油从油箱入口53，朝向油箱T排出，使压力Pc降低。如果压力Pc降低，则上述(11)式的左边变小，阀柱57朝向图中左方移出。如果阀柱57朝向图中左方移动，则第1槽口74打开，压力油流入负载传感入口55，同时第2槽口75关闭，负载传感入口55的压力油不排出，压力Pc恢复原始值。
反复进行上述的过程，压力Pc限制在根据上述(12)式获得的，由下述式Pc=P1-P2-kxs…(13)
表达的一定值。在(13)式中，“kxs”相当于上述弹簧31d的偏置力的液压换算值Pk，(13)式与上述(12)式保持一致。
如果按照上述方式，采用本实施例的阀装置，由于形成下述压力Pc，该压力比节流孔72(固定节流阀12)的前后压差P1-P2小规定值Pk，将该压力传递给负载传感阀，设定目标压差，故如上述实施例中所描述的那样，可避免负载传感阀5的结构的复杂，并且可在作业量很少的空转区域中，减小液压泵1的容量，提高精细作业性，同时减小燃料消耗量。
另外，由于固定节流阀12和压差检测阀31由采用共用的阀柱57的整体阀装置构成，故可通过简化的结构，形成固定节流阀12和压差检测阀31的复合体。
此外，由于通过径向节流孔72形成固定节流阀12，故在此处，在节流孔72中，不产生流体力，即使在由发动机的旋转速度的变化，节流孔72的通过流量发生变化的情况下，阀柱57的行程仍不受到流体力的影响，产生与发动机的旋转速度有关的正确的信号压力，使控制精度提高。
还有，在以上的实施例中，将压差检测阀31的输出作为信号压力，其直接传递给负载传感阀5中的受压部5c，但是上述力也可以间接的方式传递。比如，通过压力传感器检测该信号压力，将其输入控制器，通过控制器进行适合的处理，之后，将信号输出给电磁比例阀，可将电磁比例阀的输出压力，传递给负载传感阀5中的受压部5c。作为控制器所进行的处理，包括有比如，避免负载变化造成的发动机的旋转次数的变化的影响的低频滤波器处理(不灵敏区处理)。即使在按照上述方式，设置控制器的情况下，由于信号压力已通过压差检测阀31适当地进行了处理，故控制器中的运算很少，不会对控制器造成过大的负担，获得与上述相同的效果。
按照本发明，与发动机的旋转速度有关的压力可照原样用作负载传感阀的设定压差，可使负载传感的结构简化，在作业量很少的空转区域，使液压泵的容量减小，可提高精细操作性，同时减少燃料消耗量。
再有，按照本发明，由于压差检测阀由与节流阀形成一体的阀装置构成，故可通过简化的结构，形成节流阀与压差检测机构的复合体。
另外，由于按照径向的小孔的方式形成节流阀，故可避免相对阀柱位移的流体力的影响，可形成与发动机的旋转速度有关的正确的信号压力。
权利要求
1．一种泵容量控制装置(25)，其设置于液压驱动装置中，该液压驱动装置包括发动机(9)，以及可变容量型液压泵(1)，该液压泵(1)通过该发动机旋转驱动，通过相应的流量控制阀(6,6)，将压力油供向多个促动器(21,21)；该泵容量控制装置(25)包括负载传感阀(5)，该负载传感阀(5)按照下述方式，对上述液压泵的容量进行控制，该方式为将上述液压泵的排出压力与上述多个促动器的最高负载压力之间的压差保持在目标压差；固定容量型液压泵(11)，该固定容量型液压泵(11)通过上述发动机，与上述可变容量型液压泵一起旋转驱动；节流阀(12)，该节流阀(12)设置于该固定容量型液压泵的排出通路上，通过上述节流阀的前后压差的变化，检测上述发动机的旋转速度的变化，改变上述目标压差，对上述可变容量型液压泵的容量进行控制；其特征在于该泵容量控制装置包括压差检测机构(31；50)，该压差检测机构检测上述节流阀(12)的前后压差，将比该前后压差小规定值的压力作为信号压力输出，根据该信号压力，设定上述负载传感阀(5)的目标压差。
2．根据权利要求1所述的泵容量控制装置，其特征在于上述压差检测机构为下述压差检测阀(31)，该压差检测阀包括第1受压部(31a)，该第1受压部上传递有上述节流阀(12)的上游侧的压力，按照将本身的输出侧与上述节流阀的上游侧连接的方式动作；第2受压部(31b)，该第2受压部上传递有上述节流阀的下游侧的压力，按照将本身的输出侧与油箱连接的方式动作；第3受压部(31c)，该第3受压部(31c)上传递有本身的输出侧的压力，按照将本身的输出侧与油箱连接的方式动作；弹簧(31d)，该弹簧按照将本身的输出侧与油箱连接的方式动作，设定上述规定值。
3．根据权利要求1所述的泵容量控制装置，其特征在于上述压力检测机构由与上述节流阀(12)形成整体的阀装置(50)形成，该阀装置包括泵入口(52)，其与上述固定容量型液压泵(11)的排出通路(11a)连接；与油箱连接的油箱入口(53)；回路入口(54)，其与通过上述固定容量型液压泵的排出油动作的液控回路(41)连接；负载传感入口(55)，其与上述负载传感阀(5)连接；阀柱(57)，其形成第1槽口(74)和第2槽口(75)，该第1槽口对节流通路(72)、上述泵入口(52)和上述负载传感入口(55)的连通进行控制，该节流通路(72)在平时将上述泵入口(52)与上述回路入口(54)连通，用作上述节流阀(12)，上述第2槽口(75)对上述负载传感入口(55)与上述油箱入口(53)的连通进行控制；阀柱偏置机构(31a,31b,31c,31d)，其有选择地使上述第1槽口和第2槽口开口，在上述负载传感入口(55)中，产生比上述节流阀(12)的前后压差低规定值的压力。
4．根据权利要求3所述的泵容量控制装置，其特征在于形成于上述阀柱(57)的节流通路包括沿阀柱的径向开口的节流孔(72)。
5．根据权利要求3所述的泵容量控制装置，其特征在于上述阀柱偏置机构包括第1受压部(31a)，该第1受压部上传递有上述泵入口(52)的压力，按照将上述阀柱(57)朝向上述第1槽口(74)的开口方向偏置的方式形成；第2受压部(31b)，该第2受压部上传递有上述回路入口(54)的压力，按照将上述阀柱朝向第2槽口(75)的开口方向偏置的方式形成；第3受压部(31c)，该第3受压部(31c)上传递上述负载传感入口(55)的压力，按照将上述阀柱朝向上述第2槽口的开口方向偏置；弹簧(31d)，该弹簧按照朝向上述第2槽口的开口方向偏置的方式设定上述规定值，对上述阀柱作用。
6．一种阀装置(50)，其设置于固定容量型液压泵(11)的排出通路上，该液压泵通过发动机(9)与可变容量型液压泵(1)一起旋转驱动，该阀装置输出与上述发动机的旋转速度相对应的信号压力，设定设置于上述可变容量型液压泵上的负载传感阀(5)的目标压差；其特征在于该阀装置包括泵入口(52)，其与上述固定容量型液压泵(11)的排出通路(11a)连接；与油箱连接的油箱入口(53)；回路入口(54)，其与通过上述固定容量型液压泵的排出油动作的液控回路(41)连接；负载传感入口(55)，其输出上述信号压力；阀柱(57)，其形成第1槽口(74)和第2槽口(75)，该第1槽口对节流通路(72)、上述泵入口(52)和上述负载传感入口(55)的连通进行控制，该节流通路在平时将上述泵入口(52)与上述回路入口(54)连通，用作上述节流阀(12)，上述第2槽口(75)对上述负载传感入口(55)与上述油箱入口(53)的连通进行控制；阀柱偏置机构(31a,31b,31c,31d)，其有选择地使上述第1槽口和第2槽口开口，在上述负载传感入口(55)中，产生比上述节流阀(12)的前后压差低规定值的压力。
7．根据权利要求6所述的阀装置，其特征在于形成于上述阀柱(57)上的节流通路包括沿阀柱的径向开口的节流孔(72)。
8．根据权利要求6所述的阀装置，其特征在于上述阀柱偏置机构包括第1受压部(31a)，该第1受压部上传递有上述泵入口(52)的压力，按照将上述阀柱(57)朝向上述第1槽口(74)的开口方向偏置的方式形成；第2受压部(31b)，该第2受压部上传递有上述回路入口(54)的压力，按照将上述阀柱朝向第2槽口(75)的开口方向偏置的方式形成；第3受压部(31c)，该第3受压部(31c)上传递上述负载传感入口(55)的压力，按照将上述阀柱朝向上述第2槽口的开口方向偏置；弹簧(31d)，该弹簧按照朝向上述第2槽口的开口方向偏置的方式设定上述规定值，对上述阀柱作用。
全文摘要
在通过液压泵(1)相同的发动机(9)旋转驱动的固定泵(11)的排出通路(11a)上,设置固定节流阀(12),检测该固定节流阀(12)的前后压差,设置输出比上述压差小规定值的压力的压差检测阀(31),将该压差检测阀(31)的输出作为信号压力,将其传递到负载传感阀(5)中的受压部(5c),设定目标压差。由此,可将与发动机的旋转速度有关的压力照原样,作为负载传感阀的设定压差,可避免负载传感阀的结构的复杂,在作业量很少的空转区域,减小液压泵的容量,可提高精细操作性,降低燃料消耗量。
文档编号E02F9/22GK1306606SQ00800925
公开日2001年8月1日 申请日期2000年5月26日 优先权日1999年5月28日
发明者野沢勇作, 东崎光久, 西村良纯, 高桥欣也 申请人:日立建机株式会社