工程机械的液压驱动装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及液压挖掘机等工程机械的液压驱动装置，尤其涉及至少具备两个可变容量型的液压栗，其中一方的液压栗具有至少进行转矩控制的栗控制装置(调节器)，另一方具有进行负载传感控制与转矩控制的栗控制装置(调节器)的工程机械的液压驱动装置。
【背景技术】
[0002]在液压挖掘机等工程机械的液压驱动装置中，广泛利用具备以液压栗的排出压力比多个驱动器的最高负荷压力高目标压力差的方式控制液压栗的容量(流量)的调节器的装置，该控制被称为负载传感控制。专利文献I记载了在具备进行这种负载传感控制的调节器的工程机械的液压驱动装置中，设置两个液压栗，利用两个液压栗的各个进行负载传感控制的双栗负载传感系统。
[0003]另外，在工程机械的液压驱动装置的调节器中，通常以通过伴随液压栗的排出压力变高而减少液压栗的容量，从而液压栗的吸收转矩不会超过原动机的额定输出转矩的方式进行转矩控制，防止原动机成为过剩转矩而停止(发动机失速)。在液压驱动装置具备两个液压栗的情况下，一方的液压栗的调节器不仅以自身的排出压力，还取入与另一方的液压栗的吸收转矩相关的参数来进行转矩控制(全转矩控制)，实现原动机的停止防止与原动机的额定输出转矩的有效利用。
[0004]例如在专利文献2中，将一方的液压栗的排出压力通过减压阀导向另一方的液压栗的调节器，进行全转矩控制。减压阀的设定压力是恒定的，并且该设定压力设定为模拟了另一方的液压栗的调节器的转矩控制的最大转矩的值。由此，在只驱动与一方的液压栗相关的驱动器的作业中，一方的液压栗能有效地使用原动机的额定输出转矩的大致全部，并且在同时驱动与另一方的液压栗相关的驱动器的复合操作的作业中，栗整体的吸收转矩不会超过原动机的额定输出转矩，能防止原动机停止。
[0005]在专利文献3中，为了相对于两个可变容量型的液压栗进行全转矩控制，将另一方的液压栗的倾转角作为减压阀的输出压力检测，将该输出压力导向一方的液压栗的调节器。在专利文献4中，通过将另一方的液压栗的倾转角置换为摆动臂的腕长度并检测，提高全转矩控制的控制精度。
[0006]现有技术文献
[0007]专利文献
[0008]专利文献1:日本特开2011-196438号公报
[0009]专利文献2:日本特许第3865590号公报
[0010]专利文献3:日本特公平3-7030号公报
[0011]专利文献4:日本特开平7-189916号公报
【发明内容】
[0012]发明所要解决的课题
[0013]通过在专利文献I记载的双栗负载传感系统中组装专利文献2记载的全转矩控制的技术，即使在专利文献I记载的双栗负载传感系统中，也能进行全转矩控制。但是，在专利文献2的全转矩控制中，如上所述，减压阀的设定压力设定为模拟了另一方的液压栗的转矩控制的最大转矩的恒定的值。因此，在同时驱动与两个液压栗相关的驱动器的复合操作的作业中，另一方的液压栗受到转矩控制的限制，成为以转矩控制的最大转矩进行动作的运转状态时，能够实现原动机的额定输出转矩的有效利用。但是，在另一方的液压栗未受到转矩控制的限制，成为利用负载传感控制进行容量控制的运转状态时，不论另一方的液压栗的吸收转矩比转矩控制的最大转矩是否小，模拟了最大转矩的减压阀的输出压力均导向一方的液压栗的调节器，以将一方的液压栗的吸收转矩减少为必要以上的方式进行控制。因此，无法高精度地进行全转矩控制。
[0014]在专利文献3中，通过将另一方的液压栗的倾转角作为减压阀的输出压力检测，将该输出压力导向一方的液压栗的调节器，从而提高全转矩控制的精度。但是，一般地，栗的转矩用排出压力与容量的积、即(排出压力X栗容量)/2π求出，相对于此，在专利文献3中，将一方的液压栗的排出压力导向带台阶活塞的两个引导室的一方，将减压阀的输出压力(另一方的液压栗的排出量比例压力)导向带台阶活塞的另一方的引导室，将排出压力与排出量比例压力的和作为输出转矩的参数控制一方的液压栗的熔炉，因此，具有在与实际所使用的转矩之间产生相当的误差的问题。
[0015]在专利文献4中，通过将另一方的液压栗的倾转角置换为摆动臂的腕长度并检测，提高全转矩控制的控制精度。但是，专利文献4的调节器为摆动臂与设于调节器活塞内的活塞一边传递力一边相对滑动的非常复杂的结构，当具备具有充分的耐久性的结构时，不得不使摆动臂与调节器活塞等部件结实，存在调节器难以小型化之类的问题。特别地，在小型的液压挖掘机且后端半径小的所谓的后方小旋转型的情况下，收纳液压栗的空间小，存在难以搭载的情况。
[0016]本发明的目的在于提供一种液压驱动装置，该液压驱动装置的一方的液压栗具有至少进行转矩控制的栗控制装置，另一方的液压栗至少具有负载传感控制与转矩控制的两个可变容量型的液压栗，通过以纯液压的结构高精度地检测另一方的液压栗的吸收转矩并反馈至一方的液压栗侧，从而高精度地进行全转矩控制，能有效利用原动机的额定输出。
[0017]用于解决课题的方法
[0018](I)为了实现上述目的，本发明的工程机械的液压驱动装置具备:原动机；由上述原动机驱动的可变容量型的第一液压栗；由上述原动机驱动的可变容量型的第二液压栗；由从上述第一液压栗及第二液压栗排出的压力油驱动的多个驱动器;控制从上述第一液压栗及第二液压栗向上述多个驱动器供给的压力油的流量的多个流量控制阀；分别控制上述多个流量控制阀的前后压力差的多个压力补偿阀;控制上述第一液压栗的排出流量的第一栗控制装置;控制上述第二液压栗的排出流量的第二栗控制装置，上述第一栗控制装置具有第一转矩控制部，在上述第一液压栗的排出压力与容量的至少一方增大，上述第一液压栗的吸收转矩增大时，上述第一转矩控制部以上述第一液压栗的吸收转矩不会超过第一最大转矩的方式控制上述第一液压栗的容量，上述第二栗控制装置具有:第二转矩控制部，在上述第二液压栗的排出压力与容量的至少一方增大，上述第二液压栗的吸收转矩增大时，上述第二转矩控制部以上述第二液压栗的吸收转矩不会超过第二最大转矩的方式控制上述第二液压栗的容量；以及负载传感控制部，在上述第二液压栗的吸收转矩比上述第二最大转矩小时，上述负载传感控制部以上述第二液压栗的排出压力比由从上述第二液压栗排出的压力油驱动的驱动器的最高负荷压力高目标压力差的方式控制上述第二液压栗的容量，上述第一转矩控制部具有:第一转矩控制驱动器，其引导上述第一液压栗的排出压力，以随着上述排出压力上升而减少上述第一液压栗的吸收转矩的方式控制上述第一液压栗的容量；以及设定上述第一最大转矩的第一加力机构，上述第二转矩控制部具有:第二转矩控制驱动器，其引导上述第二液压栗的排出压力，以随着上述排出压力上升而减少上述第二液压栗的吸收转矩的方式控制上述第二液压栗的容量;设定上述第二最大转矩的第二加力机构，上述负载传感控制部具有:控制阀，其以随着上述第二液压栗的排出压力与上述最高负荷压力的压力差比上述目标压力差小而变低的方式使负载传感驱动压力变化；以及负载传感控制驱动器，其以随着上述负载传感驱动压力变低而增加排出流量的方式控制上述第二液压栗的容量，上述第一栗控制装置还具有:转矩反馈回路，其引导上述第二液压栗的排出压力与上述负载传感驱动压力，基于上述第二液压栗的排出压力与上述负载传感驱动压力修改上述第二液压栗的排出压力并输出，从而在上述第二液压栗通过上述第二转矩控制部的控制而以上述第二最大转矩进行动作时和上述第二液压栗的吸收转矩比上述第二最大转矩小且上述负载传感控制部控制上述第二液压栗的容量时的任一个情况下，均成为模拟了上述第二液压栗的吸收转矩；以及第三转矩控制驱动器，其引导上述转矩反馈回路的输出压力，以随着上述转矩反馈回路的输出压力变高而减少上述第一液压栗的容量，上述第一最大转矩减少的方式，控制上述第一液压栗的容量，上述转矩反馈回路具有:第一减压阀，其引导上述第二液压栗的排出压力，在该第二液压栗的排出压力是第一设定压力以下时，将上述第二液压栗的排出压力原样输出，在上述第二液压栗的排出压力比上述第一设定压力高时，将上述第一液压栗的排出压力减压为上述第一设定压力并输出；以及第二可变减压阀，其引导上述负载传感驱动压力与上述第二液压栗的排出压力，在上述负载传感驱动压力是第二设定压力以下时，将上述负载传感驱动压力原样输出，在上述负载传感驱动压力比上述第二设定压力高时，将上述负载传感驱动压力减压为上述第二设定压力并输出，并且，以随着上述第二液压栗的排出压力变高而变小的方式使上述第二设定压力变化，上述第一可变减压阀具有受压部，其引导上述第二可变减压阀的输出压力，以随着上述第二可变减压阀的输出压力变高而变小的方式使上述第一设定压力变化。
[0019]在液压栗通过负载传感控制进行容量控制时，液压栗的容量改变部件(斜板)的位置、即容量(倾转角)由负载传感驱动压力进行作用的负载传感控制驱动器(LS控制活塞)和液压栗的排出压力进行作用的转矩控制驱动器(转矩控制活塞)的各个按压容量改变部件的力的合力与设定最大转矩的加力机构(弹簧)向相反方向按压容量改变部件的力的平衡决定。因此，负载传感控制时的液压栗的容量不仅利用负载传感驱动压力变化，也受到液压栗的排出压力的影响而变化，液压栗的排出压力上升时的液压栗的吸收转矩的最大值随着负载传感驱动压力变高而变小(参照图6A及图6B)。
[0020]在本发明中，由于在转矩反馈回路设置第一可变减压阀，并且使第一可变减压阀的设定压力随着负载传感驱动压力变高而变低，因此，第二液压栗的排出压力上升时的转矩反馈回路的输出压力的最大值以随着负载传感驱动压力变高而变小的方式变化(图5及图9)。该转矩反馈回路的输出压力的变化与上述液压栗的排出压力上升时的液压栗的吸收转矩的最大值的、负载传感驱动压力上升时的变化对应(图6B)，由此，转矩反馈回路的输出压力能够模拟负载传感驱动压力变化时的第二液压栗的吸收转矩的最大值的变化。
[0021]因此，在本发明中，在第二液压栗(另一方的液压栗)受到转矩控制的限制，处于以转矩控制的第二最大转矩进行动作的运转状态时理所当然，即使第二液压栗不受到转矩控制的限制，处于利用负载传感控制进行容量控制的运转状态的情况下，也利用转矩反馈回路以第二液压栗的排出压力成为模拟了第二液压栗的吸收转矩的特性的方式进行修正，以利用第三转矩控制驱动器，第一最大转矩减少该修正后的排出压力量的方式进行修正。由此，通过由纯液压的结构(转矩反馈回路)高精度地检测第二液压栗的吸收转矩，将该吸收转矩反馈至第一液压栗(一方的液压栗)侧，能高精度地进行全转矩控制，有效利用原动机的额定输出转矩。
[0022]另外，在液压栗中具有由结构决定的最小容量，液压栗处于最小容量时的液压栗的排出压力上升时的液压栗的吸收转矩以某斜率(增加比例)增加(图5及图9)。
[0023]在本发明中，还设置第二可变减压阀，构成为随着第二液压栗的排出压力变高，第二可变减压阀的第二设定压力变小，并且，将该第二可变减压阀的输出压力导向第一可变减压阀，随着第二可变减压阀的输出压力变高，第一可变减压阀的第一设定压力变小，因此，在第二液压栗为最小容量时，将由第二可变减压阀减压的压力导向第一可变减压阀，第一可变减压阀的输出压力随着第二液压栗的排出压力上升，以预定的增加比例成比例地增加(图5及图9的直线Z)。该第一可变减压阀的输出压力的变化与上述第二液压栗为最小容量时的第二液压栗的吸收转矩的变化对应(图6B)，由此，转矩反馈回路的输出压力成为模拟了第二液压栗为最小容量时的第二液压栗的吸收转矩的变化的特性。
[0024]由此，在利用与第一液压栗相关的驱动器和与第二液压栗相关的驱动器的复合操作，与第二液压栗相关的驱动器的负荷压力变高，要求流量极少的操作(例如在提重作业中，动臂微提操作与旋转或臂的复合动作)中，第一液压栗与第二液压栗的总计的消耗转矩不会过大，能防止原动机停止。
[0025](2)在上述(I)的液压驱动装置中，优选上述转矩反馈回路还具有节流件，该节流件设于将上述负载传感驱动压力导向上述第二可变减压阀的油路，在上述负载传感驱动压力振动的情况下，吸收该振动并使压力稳定。
[0026]由此，转矩反馈回路的输出压力稳定，能更高精度地进行全转矩控制。
[0027]发明效果
[0028]根据本发明，在第二液压栗(另一方的液压栗)受到转矩控制的限制，处于以转矩控制的第二最大转矩进行动作的运转状态时理所当然，即使第二液压栗不受到转矩控制的限制，处于利用负载传感控制进行容量控制的运转状态的情况下，也利用转矩反馈回路以第二液压栗的排出压力成为模拟了第二液压栗的吸收转矩的特性的方式进行修正，以利用第三转矩控制驱动器，第一最大转矩减少该修正后的排出压力量的方式进行修正。由此，通过由纯液压的结构(转矩反馈回路)高精度地检测第二液压栗的吸收转矩，将该吸收转矩反馈至第一液压栗(一方的液压栗)侧，能高精度地进行全转矩控制，有效利用原动机的额定输出转矩。
【附图说明】
[0029]图1是表示本发明的实施方式的液压挖掘机(工程机械)的液压驱动装置的图。
[0030]图2A是表示动臂缸及臂缸以外的驱动器的流量控制阀的各自的入口通路的开口面积特性的图。
[0031]图2B是表示动臂缸的主流量控制阀及辅助流量控制阀及臂缸的主流量控制阀及辅助流量控制阀的各自的入口通路的开口面积特性(上侧)、动臂缸的主流量控制阀及辅助流量控制阀以及臂缸的主流量控制阀及辅助流量控制阀的入口通路的合成开口面积特性(下侧)的图。
[0032]图3A是表示由第一转矩控制部得到的转矩控制特性与本实施方式的效果的图。
[0033]图3B是表示由第二转矩控制部得到的转矩控制特性与本实施方式的效果的图。
[0034]图4是表示转矩反馈回路的第二可变减压阀的输出特性的图。
[0035]图5是表示转矩反馈回路的第一可变减压阀的输出特性的图。
[0036]图6A是表示主栗(第二液压栗)的调节器(第二栗控制装置)中的转矩控制与负载传感控制的关系的图。
[0037]图6B是将图6A的纵轴置换为主栗的吸收转矩而表示转矩控制与负载传感控制的关系的图。
[0038]图7是表示搭载液压驱动装置的液压挖掘机的外观的图。
[0039]图8是在图4所示的第二可变减压阀的输出特性标记第二可变减压阀的动作点(黑圆)的动作说明图。
[0040]图9是在图5所示的第一可变减压阀的输出特性标记第一可变减压阀的动作点(黑圆)的动作说明图。
[0041 ]图10是用于说明本实施方式的效果的比较例的图。
【具体实施方式】
[0042]下面，根据【附图说明】本发明的实施方式。
[0043]-结构-
[0044]图1是表示本发明的第一实施方式的液压挖掘机(工程机械)的液压驱动装置的图。
[0045]在图1中，本实施方式的液压驱动装置具备:原动机(例如柴油发动机)1;分流类型的可变容量型主栗102(第一液压栗)，其由该原动机I驱动，具有向第一及第二压力油供给路径105、205排出压力油的第一及第二排出口 102a、102b;单一流类型的可变容量型主栗202(第二液压栗)，其由原动机I驱动，具有向第三压力油供给路径305排出压力油的第三排出口202&;多个驱动器3&、313、3(:、3(1、36、3€、38、311，其由从主栗102的第一及第二排出口102a、102b及主栗202的第三排出口 202a排出的压力油驱动;控制阀单元4，其与第一?第三压力油供给路径105、205、305连接，控制从主栗102的第一及第二排出口 102a、102b及主栗202的第三排出口 202a供给至多个驱动器3a?3h的压力油的流动；用于控制主栗102的第一及第二排出口 102a、102b的排出流量的调节器112(第一栗控制装置)；以及用于控制主栗202的第三排出口 202a的排出流量的调节器212(第二栗控制装置)。
[0046]控制阀单元4具备:多个流量控制阀6&、613、6(3、6(1、66、6匕68、611、6丨、6」，其与第一?第三压力油供给路径105、205、305连接，控制从主栗102的第一及第二排出口 102a、102b、主栗202的第三排出口 202a供给至多个驱动器3a?3h的压力油的流量;多个压力补偿阀7a、7以7(3、7(1、76、7178、711、717」，其以多个流量控制阀6&?6」的前后压力差与目标压力差相等的方式分别控制多个流量控制阀6&?6」的前后压力差；多个操作检测阀813、8(3、8(1、8匕8g、81、8 j，其与多个流量