工程机械、液压控制回路及阀组单元的制作方法

本发明涉及液压控制系统，具体地涉及一种液压控制回路。在此基础上，本发明还涉及具有该液压控制回路的工程机械。此外，本发明还涉及一种阀组单元。

背景技术：

液压控制系统以其传递动力大、运动平稳等优点，被广泛应用于各种工程机械类设备中。以汽车起重机为例，为了便于扩大作业范围、提高工作效率并改善作业机动性，通常包括上车和下车两部分，上车能够在一定范围内相对下车回转，而回转机构则可以由液压控制系统控制。

然而，汽车起重机等工程机械的作业工况较为多变，吊臂伸缩长度、变幅角度及起吊负载等均会对转动惯量产生较大影响，导致液压控制回路承受的负载发生波动。通常地，中小吨位汽车起重机中回转机构的回转控制阀(即换向控制阀)采用进口节流加分流设计，不能实现与负载压力无关的流量分配控制，导致进入回转马达的液压油流量随负载变化而变化，操控性能较差。

另外，上车的回转运动要求能够快速启动、快速停止，并避免压力冲击和抖动。图1所示为中国发明专利申请cn1350126a公开的一种液压控制回路，用于控制汽车起重机的回转机构。该液压控制回路包括设有换向控制阀1(即操纵阀)的回转缓冲阀，该回转缓冲阀具有进油口p、回油口t、第一工作油口a和第二工作油口b，且设置有从换向控制阀1延伸至相应油口的进油油路l1、回油油路l2、第一工作油路l3和第二工作油路l4，由此能够通过操控换向控制阀1的换向位置而使得进油油路l1连通至第一工作油路l3和第二工作油路l4中的一者，回油油路l2连通至另一者，从而驱动回转马达8在不同方向转动。

其中，第一工作油路l3与第二工作油路l4之间连接有缓冲补油油路l81，该缓冲补油油路l81上设置有缓冲阀9，该缓冲阀9由设有梭阀10和溢流阀11的溢流油路l82上的油压控制通断，以避免制动时产生剧烈的压力冲击。具体地，以图示换向控制阀1的左换向位为例，进油油路l1连通至第一工作油路l3，以能够向回转马达8泵送压力油；回油油路l3连通至第二工作油路l4，以能够使得回转马达8回油。在制动过程中，换向控制阀1回到中位，第一工作油路l3和第二工作油路l4不再连通至进油油路l1和回油油路l2。由于回转惯性，回转马达8继续转动并在第二工作油路l4中建立高压，并通过梭阀10作用于溢流阀11，直至达到该溢流阀11的设定压力而打开该溢流阀11产生溢流。其中，溢流油路l82中的油压还使得缓冲阀9打开，由此第二工作油路l4中的液压油可以通过缓冲补油油路l81进入第一工作油路l3中，实现缓冲制动。

在上述制动过程中，由于溢流阀11的高压打开、低压关闭特性，溢流油路l82中的油压波动变化，导致缓冲阀9时开时闭；同时，由于第一工作油路l3与第二工作油路l4在连通和隔断状态之间交替变化，进一步导致了溢流油路l82中的油压波动。在此情形下，回转机构的缓冲制动过程存在抖动现象，难以较好地满足用户需求。

技术实现要素：

本发明的目的是为了克服现有技术存在的不同工况下回转操控性能较差的问题，提供一种液压控制回路，该液压控制回路在换向控制阀的不同操控位置具有相应的流量分配比例，改善了不同负载下的操控性能，便于实施精细作业。

为了实现上述目的，本发明一方面提供一种液压控制回路，包括换向控制阀和液压执行元件，所述换向控制阀能够在第一工位、第二工位和中位之间切换并在进油口连接有进油油路、回油口连接有回油油路、第一工作油口连接有第一工作油路、第二工作油口连接有第二工作油路，所述第一工作油路和所述第二工作油路分别对应连通于所述液压执行元件的两个工作腔。所述液压控制回路还包括负载反馈油路和旁通回流油路，该旁通回流油路上设置有负载反馈阀，所述负载反馈油路连接至该负载反馈阀的反馈控制腔，该反馈控制腔内的油压具有使得所述负载反馈阀的阀口开度减小的趋势；其中，在所述换向控制阀处于所述中位状态下，所述进油油路连通至所述旁通回流油路；在所述换向控制阀处于所述第一工位状态下，所述进油口连通至所述第一工作油口，且所述负载反馈油路连通至所述第一工作油路；在所述换向控制阀处于所述第二工位状态下，所述进油口连通至所述第二工作油口，且所述负载反馈油路连通至所述第二工作油路。

优选地，所述换向控制阀具有反馈油口，所述负载反馈油路连接至该反馈油口，在所述换向控制阀处于所述第一工位状态下，所述反馈油口连通于所述第一工作油口；在所述换向控制阀处于所述第二工位状态下，所述反馈油口连通于所述第二工作油口。

优选地，所述反馈油口包括第一反馈油口和第二反馈油口，所述负载反馈油路连接至该第一反馈油口和第二反馈油口，在所述换向控制阀处于所述第一工位状态下，所述第一反馈油口连通于所述第一工作油口；在所述换向控制阀处于所述第二工位状态下，所述第二反馈油口连通于所述第二工作油口。

优选地，所述换向控制阀具有旁通回流油口，所述旁通回流油路连接至该旁通回流油口，在所述换向控制阀处于所述中位的状态下，所述进油口连通于所述旁通回流油口。

优选地，所述进油口与所述旁通回流油口之间的连通油路上设置有增压阻尼。

优选地，所述负载反馈油路和所述旁通回流油路分别连接至所述换向控制阀，该换向控制阀为三位八通换向阀。

优选地，所述第一工作油路和所述第二工作油路之间连接有自由对中油路，该自由对中油路上设置有通断控制阀。

优选地，所述第一工作油路和所述第二工作油路上分别连接有缓冲溢流油路和补油油路，所述缓冲溢流油路上对应设置有缓冲溢流阀，所述补油油路上对应设置有补油单向阀，该补油单向阀的正向油口连通至油箱和/或所述回油油路，反向油口对应连通至所述第一工作油路或所述第二工作油路。

优选地，所述缓冲溢流油路的位于所述缓冲溢流阀的出油口一侧的油路部分上设置有缓冲阻尼。

本发明第二方面提供一种工程机械，包括上车、下车以及本发明提供的上述液压控制回路，其中，所述液压执行元件为驱动所述上车回转运动的回转马达。

此外，本发明还提供一种阀组单元，该阀组单元具有进油口、回油口、第一工作油口和第二工作油口，所述阀组单元内设置有换向控制阀和对应连接于该换向控制阀与所述进油口、回油口、第一工作油口、第二工作油口之间的进油油路、回油油路、第一工作油路、第二工作油路，所述换向控制阀能够在第一工位、第二工位和中位之间切换。所述阀组单元内还设置有负载反馈油路和连接至所述回油口的旁通回流油路，该旁通回流油路上设置有负载反馈阀，所述负载反馈油路连接至该负载反馈阀的反馈控制腔，该反馈控制腔内的油压具有使得所述负载反馈阀的阀口开度减小的趋势；其中，在所述换向控制阀处于所述中位状态下，所述进油油路连通至所述旁通回流油路；在所述换向控制阀处于所述第一工位状态下，所述进油口连通至所述第一工作油口，且所述负载反馈油路连通至所述第一工作油路；在所述换向控制阀处于所述第二工位状态下，所述进油口连通至所述第二工作油口，且所述负载反馈油路连通至所述第二工作油路。

优选地，所述旁通回流油路从所述换向控制阀延伸，在所述换向控制阀处于所述中位的状态下，所述进油油路通过该换向控制阀连通至所述旁通回流油路。

优选地，所述第一工作油路和所述第二工作油路之间连接有自由对中油路，该自由对中油路上设置有通断控制阀。

优选地，所述第一工作油路和所述第二工作油路上分别连接有缓冲溢流油路和补油油路，所述缓冲溢流油路上对应设置有缓冲溢流阀，所述补油油路上对应设置有补油单向阀，所述缓冲溢流阀的出油口一侧和所述补油单向阀的正向油口分别连通至所述回油口。

优选地，所述缓冲溢流油路的位于所述缓冲溢流阀与所述回油口之间的油路部分上设置有缓冲阻尼。

通过上述技术方案，本发明在换向控制阀的不同操控位置使得负载反馈油路连通至第一工作油路或第二工作油路，由此液压执行元件承受的负载能够被反馈至负载反馈阀，将其开度控制为适应于负载大小，通过进油油路输送的液压油能够对应于换向操控阀的操控位置而稳定地分配至液压执行元件，不受负载大小影响，从而在不同的操控位置和不同负载工况下均能够保持良好的操控性。

例如，在利用换向控制阀的不同油口达到上述连通目的的优选方案中，可以在换向控制阀的任意操控位置提供相应于油口开度的流量分配比例，避免负载变化导致的流量分配不合理，从而可以通过操纵手柄精确控制回转机构的运动速度，提升了精确作业中的可控性。

本发明还可以通过将缓冲溢流油路和补油油路相互分离而使得启动和制动过程中的溢流与补油彼此相对独立，减小甚至消除回转机构在启动和缓冲制动过程中的抖动现象，便于平稳操作。

附图说明

图1是现有技术中一种起重机的液压控制回路的原理图；

图2是根据本发明一种优选实施方式的液压控制回路的原理图；

图3是图2中液压控制回路采用的阀组单元的原理图；

图4是根据本发明另一种优选实施方式的液压控制回路的原理图。

附图标记说明

1-换向控制阀；2-负载反馈阀；3-增压阻尼；4-通断控制阀；5-缓冲溢流阀；6-补油单向阀；7-缓冲阻尼；8-回转马达；9-缓冲阀；10-梭阀；11-溢流阀。

p-进油口；t-回油口；a-第一工作油口；b-第二工作油口；c-反馈油口；d-旁通回流油口；l1-进油油路；l2-回油油路；l3-第一工作油路；l4-第二工作油路；l5-负载反馈油路；l6-旁通回流油路；l7-自由对中油路；l8-缓冲溢流油路；l9-补油油路。

具体实施方式

在本发明中，使用的术语“第一”、“第二”等仅为了便于区别表述，并不表示其在结构、功能等方面的实质性差异。本发明所述的各种油路，可以设置为管路结构，也可以包括或形成为位于阀块中的通流油道等。在此情形下，为了在不影响清楚说明的前提下，本发明提供的阀组单元中的各个油口(如进油口p)使用了与其中换向控制阀1的相应油口相同的标记。

参照图2所示，根据本发明一种优选实施方式的液压控制回路，包括换向控制阀1和作为液压执行元件的回转马达8，以能够驱动如汽车起重机的上车回转。为了便于在不同方向回转，换向控制阀1具有第一工位(图示左位)、第二工位(图示右位)和中位等多个换向位置，该换向控制阀1的进油口p连接有进油油路l1，以能够通过液压泵(未示出)进油；出油口t连接有回油油路l2，以能够将液压油回流至油箱(未示出)；第一工作油口a连接有第一工作油路l3，第二工作油口b连接有第二工作油路l4，该第一工作油路l3和第二工作油路l4分别对应连通至回转马达8的两个工作腔，以驱动回转马达8转动。可以理解的是，尽管在该优选实施方式中，换向控制阀1仅图示为具有三个换向位置，但其实际可以具有更多个换向位置，如四位阀等，并且，该换向控制阀1在工作过程中可以被操纵为位于如第一工位与中位之间的某个位置，从而油路和/或油口之间同时地具有该第一工位和中位的连通状态，这将在随后详细说明。另外，上述及以下说明中将主要以汽车起重机使用的回转马达8作为液压执行元件，在其他实施方式中，该液压执行元件还可以是液压缸等。

本发明的液压控制回路还包括负载反馈油路l5和旁通回流油路l6。该旁通回流油路l6上设置有负载反馈阀2，且负载反馈油路l5连接至该负载反馈阀2的反馈控制腔，该反馈控制腔内的油压具有使得负载反馈阀2的阀口开度减小的趋势，即当负载反馈油路l5上的油压增大时，液压油流经负载反馈阀2的压力损失和阻力越大。在图示实施方式中，负载反馈阀2为常闭阀，通过其进油口压力克服弹簧弹力而打开，反馈控制腔位于弹簧所在一侧(如安装于弹簧腔中)，由此，负载反馈油路l5上油压越高，该负载反馈阀2开度越小，通过旁通回流油路l6回流的液压油流量越小。

为了能够在换向控制阀1的不同换向位置保持有效的负载反馈，在该换向控制阀1处于中位状态下，进油油路l1连通至旁通回流油路l6；在所述换向控制阀1处于第一工位状态下，其进油口p连通至第一工作油口a，且负载反馈油路l5连通至第一工作油路l3，由此进油油路l1、第一工作油路l3、负载反馈油路l5相互连通，且该负载反馈油路l5的油压等于第一工作油路l3的油压，即负载压力；在换向控制阀1处于第二工位状态下，其进油口p连通至第二工作油口b，且负载反馈油路l5连通至第二工作油路l4，由此进油油路l1、第二工作油路l4、负载反馈油路l5相互连通，且该负载反馈油路l5的油压等于第二工作油路l4的油压，即负载压力。

通过上述设置，本发明可以在换向控制阀1的不同操控位置使得负载反馈油路l5连通至第一工作油路l3或第二工作油路l4，由此液压执行元件承受的负载能够被反馈至负载反馈阀2，将其开度控制为适应于负载大小，通过进油油路l1泵送的液压油能够根据换向控制阀1的操控位置稳定地分配至液压执行元件而不受负载大小的影响，从而在不同的操控位置和不同负载工况下均能够保持良好的操控性和较高的稳定性。具体地，以换向控制阀1从中位换向至图示左位(第一工位)过程中的某个操控位置为例，进油油路l1与旁通回流油路l6之间的连通尚未完全断开，并已使得进油油路l1部分地连通于第一工作油路l3，该第一工作油路l3连通于负载反馈油路l5，由此，由进油油路l1泵送的液压油一部分通过第一工作油路l3输送至回转马达8，其余部分通过旁通回流油路l6回流，且由于负载反馈阀2接收来自负载反馈油路l5反馈的负载大小，其开度匹配于该负载大小，从而分配至该旁通回流油路l6的液压油流量与分配至第一工作油路l3的液压油流量呈相对稳定的比例，仅由换向控制阀1所处的操控位置决定，而不受负载变化影响。在其他操控位置时的流量分配原理与此相同，在此不再赘述。另外，当换向控制阀1处于图示第一工位、第二工位时，进油油路l1与旁通回流油路l6之间完全断开，液压泵输送的液压油全部进入回转马达8，以满足较大负载的压力需求，实质上可以看作是其他中间操控位置的特殊情形。

由此可以理解，本发明所述换向控制阀1处于不同特定操控位置(中位、第一工位及第二工位)时油路之间的连通关系，表示这种连通关系在其他特定操控位置基本被断开，更重要地表示这种连通关系在操控换向控制阀1过程中相应流通截面随操控位置移动的渐变特性。通过这种设置，旁通回流油路l6上的液压油流量与输送至回转马达8的液压油流量仅取决于不同操控位置时对应油口的开度，而不受负载大小的影响，具有良好的操控性。

为此，本发明的液压控制回路不仅可以将旁通回流油路l6如图示地(将在随后详述)连接至换向控制阀1的一个油口(即旁通回流油口d)上，还可以在传统的阀前分流油路上增设开度关联于换向控制阀1的操控位置的阀门，由此作为本发明中的旁通回流油路l6，在不同负载工况下，既能利用负载反馈阀2匹配负载的大小，也能够利用该阀门匹配相应操控位置时换向控制阀1中连通进油油路l1与第一工作油路l3或第二工作油路l4的通流面积，从而提升操控性。

继续参照图1所示，该优选实施方式利用三位八通换向阀作为换向控制阀1实现上述不同特定操控位置下的油路连通关系。具体地，换向控制阀1具有反馈油口c和旁通回流油口d，负载反馈油路l5连接至反馈油口c，旁通回流油路l6连接至旁通回流油口d。其中，为了便于设置为在第一工位和第二工位时使得负载反馈油路l5对应连通于第一工作油路l3和第二工作油路l4，反馈油口c可以包括第一反馈油口c1和第二反馈油口c2，负载反馈油路l5通过两条分支油路分别连接至其上。

在换向控制阀1中，其处于第一工位状态下时，第一反馈油口c1连通于第一工作油口a，由此第一工作油路l3连通于负载反馈油路l5；其处于第二工位状态下时，第二反馈油口c2连通于第二工作油口b，由此第二工作油路l4连通于负载反馈油路l5。

通过反馈油口c实现负载反馈油路l5与第一工作油路l3和第二工作油路l4的连通关系可以简化系统结构。为了在相应操控位置达到上述连通目的，还可以在第一工作油路l3和第二工作油路l4之间连接梭阀，并在该梭阀的出油口连接负载反馈油路15，同样能够将负载压力反馈至负载反馈阀2。

在图示优选实施方式中，由于换向控制阀1设置有连接旁通回流油路l6的旁通回流油口d，且该旁通回流油口d在换向控制阀1处于中位状态下连通于进油口p。由此，在其任意操控位置，换向控制阀1能够提供相应于油口开度的流量分配比例，避免负载变化导致的流量分配不合理，从而可以通过操纵手柄精确控制回转机构的运动速度，提升了精确作业中的可控性。

图4所示为另一种优选实施方式的液压控制回路，其与图2所示实施方式的主要区别在于进油口p与旁通回流油口d之间的连通油路上设置有增压阻尼3，该增压阻尼3可以集成在换向控制阀1中。通过设置该增压阻尼3，可以提高进油口p的中位压力值，在将换向控制阀1由中位切换至第一工位或第二工位时，能够快速建压，提高回转马达8的响应速率。该实施方式的其他结构与前述优选实施方式相同，在此不再赘述。

在上述两种优选实施方式中，还可以在第一工作油路l3和第二工作油路l4之间连接自由对中油路l7，该自由对中油路l7上设置有通断控制阀4。当起吊重物时，可能由于操作人员的视线误差而导致吊钩与重物重心不在同意竖直直线上，由此存在安全隐患。通过设置自由对中油路l7，可以在起吊时控制为使得通断控制阀4处于连通第一工作油路l3的状态，由此能够自动调整回转马达8的位置，将重物重心与起吊重心基本重合(由于伸缩等因素限制而难以保证完全重合)，显著提高了起吊安全性。

继续参照图2或图4所示，在本发明一种较为优选的实施方式中，第一工作油路l3和第二工作油路l4上还分别连接有缓冲溢流油路l8和补油油路l9。缓冲溢流油路l8上对应设置有缓冲溢流阀5，补油油路l9上对应设置有补油单向阀6，该补油单向阀6的正向油口连通至油箱和/或回油油路l2，反向油口对应连通至第一工作油路l3或第二工作油路l4。此处所述补油单向阀6的正向油口和反向油口是指在其连通状态下的进油口和回油口，即当从正向油口进油时，补油单向阀6可以通流；当从反向油口进油时，补油单向阀6截止。

由此，本发明将缓冲溢流油路l8与补油油路l9相互分离，在启动和制动过程中第一工作油路l3和第二工作油路l4的溢流和补油彼此相对独立，能够减小甚至消除回转机构在启动和缓冲制动过程中的抖动现象，便于平稳操作。

具体地，起重机回转启动过程，液压油经进油口p进油，换向控制阀1切换至图示左位，通过第一工作油路l3向回转马达8提供压力油；回转马达8另一油腔的液压油经第二工作油路l4和回油油路l2流回油箱。此时，第一工作油路l3为高压侧，第二工作油路l4为低压侧。当第一工作油路l3上的油压高于图示左侧的缓冲溢流阀5的设定压力时，该缓冲溢流阀5将被打开，液压油经流回油箱，这样能够缓冲因进油引起的压力冲击。

同时，如果第二工作油路l4形成负压真空，则从反向油口一侧打开图示右侧的补油单向阀6，可以将油箱或由第一工作油路l3溢流的液压油补入第二工作油路l4中，从而补充因回转马达8启动时回油腔液压油补给不足导致的负压油量需求。通过以上缓冲溢流和补油过程可以有效的实现消减压力峰值和吸收启动压力冲击的作用，使回转动作启动平稳。

类似地，在起重机回转制动过程，延续上述启动过程进行说明。当换向控制阀1回中位时，其第一工作油口a被关闭，回转马达8不再由液压进行驱动，而是由于回转机构的转动惯量而继续转动。在此情形下，回转马达8相当于液压泵而被带动继续转动，由于第一工作油路l3不再能够输入来自进油油路l1的液压油，该第一工作油路l3由工作状态的高压变成了低压，而第二工作油路l4无法回油则形成了高压。当第二工作油路l4上的油压升高至图示右侧的缓冲溢流阀5的设定压力时，其中的压力油经缓冲溢流油路l8回油箱，从而缓冲因制动引起的压力冲击。

同时，第一工作油路l3由于液压油补给不足形成负压真空，图示左侧的补油单向阀6被打开，从而补入来自油箱或由第二工作油路l4溢流的液压油。通过以上缓冲溢流和补油过程可以有效的实现消减压力峰值和吸收制动压力冲击的作用，使回转动作平稳制动。

在图示实施方式中，缓冲溢流油路l8和补油油路l9具有共用的油路部分，因而在缓冲溢流和补油过程中使得第一工作油路l3和第二工作油路l4相互连通。这种设置尽管便于简化油路结构，但会对减小抖动具有一定的不利影响。对此，可以在缓冲溢流油路l8的位于缓冲溢流阀5的出油口一侧的油路部分上设置有缓冲阻尼7，从而保持缓冲溢流油路l8与补油油路l9之间的相对独立性。

以上详细说明了本发明提供的液压控制油路，该液压控制回路可以用于工程机械中，该工程机械包括上车和下车。本发明提供的工程机械可以为如汽车起重机等，其液压执行元件为驱动上车回转运动的回转马达。

此外，结合图3所示，本发明还提供一种阀组单元，该阀组单元取自图2所示的液压控制回路，可以集成在阀块中或由多个阀件和管路连接而成。根据上述对液压控制回路的相关说明，结合图3能够清楚地理解并实施本发明的阀组单元，因此不再重复说明其具体结构和工作原理。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。