工程机械的液压系统及液压系统的控制方法

工程机械的液压系统及液压系统的控制方法
【专利摘要】本发明涉及一种工程机械的液压系统及液压系统的控制方法。根据本发明的工程机械的液压系统及液压系统的控制方法，向各工作赋予加权值，通过各工作扭矩加权值以预备方式分配可由发动机提供的[能够使用的可用扭矩]值，应对于要求扭矩，比较预分配扭矩值，从而计算多余扭矩和不足扭矩。多余扭矩提供到可判断为不足扭矩的工作。由此，根据本发明的工程机械的液压系统及液压系统的控制方法，能够充分应用能够使用的可用扭矩，还可以实现工作人员所需的工作性能。
【专利说明】
工程机械的液压系统及液压系统的控制方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种工程机械的液压系统及液压系统的控制方法，更具体地涉及一种 作为由栗直接控制促动器的栗直接控制方式的挖掘机液压系统，通过向各工作反映加权 值，可分配并控制多个栗的扭矩的工程机械的液压系统及液压系统的控制方法。
【背景技术】
[0002] 通常，工程机械的液压系统包括:发动机，生成动力;主液压栗，获得发动机的动力 而被驱动，并吐出液压油；多个促动器，执行工作;操作部，使所需作业机械的促动器工作； 以及主控制阀，借助操作部的操作，向相应的促动器分配所要求的液压油。
[0003] 操作部按照由作业人员操作的操作变位来形成要求指令，由要求指令来控制从液 压栗中吐出的液压油的流量。操作部例如有控制杆、踏板等。
[0004] 并且，如需在主液压栗中吐出液压油，需改变栗的旋转扭矩。这种扭矩称为栗扭 矩。栗扭矩(T)为栗容积和形成于液压油的压力(P)的乘积。上述的栗容积为栗轴的每次旋 转所吐出的液压油的流量。
[0005] 根据如上所述的现有的液压系统，由液压栗借助主控制阀的控制，向各促动器分 配从一个或两个主栗中吐出的液压油。即，由主控制阀吐出的液压油的压力在经由主控制 阀和各种阀的过程中，只能产生压力损失，从而导致能源效率低下的问题。
[0006] 另一方面，下述专利文献的图1中记载有液压系统。更具体地，记载于专利文献的 液压系统设有多个促动器和多个栗。并且，各促动器上配置有专用的各个栗。并且，各促动 器的液压线上设有各控制阀。各控制阀进行控制，以确定向相应促动器提供的液压油的流 量和液压油的流向。
[0007] 但是，由上述专利文献中所记载的液压系统在使相应促动器工作的过程中，随着 调节控制阀，而产生液压油的压力损失。这种压力损失对挖掘机的燃料效率造成不良影响。
[0008] 并且，在多个促动器中的某个特定促动器，根据挖掘机的各工作状态处于闲置状 态，在闲置状态下，相应栗也会持续被驱动，从而导致能源浪费的问题。
[0009] [现有技术文献]
[0010] [专利文献]
[0011] 日本公开专利公报 P2002-242904A(2002 · 8 · 28)

【发明内容】

[0012] 本发明所要解决的技术问题是挖掘机液压系统，其目的在于提供一种工程机械的 液压系统及液压系统的控制方法，由栗直接控制促动器，从而能够减少压力损失和提高燃 料效率。
[0013] 本发明的再一目的在于提供一种工程机械的液压系统及液压系统的控制方法，在 挖掘机液压系统中，若在多个促动器中存在闲置促动器，则使得提供给闲置促动器的扭矩 分配到其他促动器，从而可以有效地利用能源，由此提高燃料效率。
[0014] 本发明所要解决的技术问题不局限于上述提及的技术问题，未提及的其他技术问 题，可由本发明所属领域的普通技术人员通过下述的记载而得到明确理解。
[0015] 为了解决上述技术问题，根据本发明的实施例的工程机械的液压系统，包括:发动 机，输出动力并呈现扭矩;多个栗，由上述发动机进行驱动并吐出液压油；多个促动器，与上 述多个栗中的一个或两个以上相连接;控制阀，分别设置于上述多个栗与上述多个促动器 相连接的各液压线上并进行开闭工作;动力分配单元，分配从上述发动机向上述多个栗传 递的动力；以及控制部，按照上述各促动器的各工作加权值以级差方式确定扭矩分配比例， 并按照上述扭矩分配比例控制上述各栗的斜盘角度。
[0016] 并且，根据本发明的实施例的工程机械的液压系统，可在进行两种以上工作的情 况下，上述控制部使具有较多高加权值动作的工作得到相对高的扭矩比例的分配，从而设 定预分配扭矩比例。
[0017] 并且，根据本发明的实施例的工程机械的液压系统，可在上述控制部中，通过减去 适用有加权值的各工作预备扭矩和各工作要求扭矩来计算各工作的多余扭矩和不足扭矩， 通过加算各工作的多余扭矩来计算多余扭矩总和，通过加算各工作的不足扭矩来计算不足 扭矩总和，通过在各工作不足扭矩中除以不足扭矩总和来计算各工作不足扭矩比例，通过 各工作不足扭矩比例乘以多余扭矩总和来计算补充扭矩;在存在多余扭矩的情况下，将各 工作要求扭矩作为校正扭矩来进行设定，在存在不足扭矩的情况下，将加算预备扭矩和补 充扭矩的值作为校正扭矩来进行设定，并按照上述校正扭矩来控制上述各栗的斜盘角度。
[0018] 并且，根据本发明的实施例的工程机械的液压系统，上述各促动器的工作可区分 为吊杆上升为第一工作、吊杆下降为第二工作、臂推压为第三工作、臂倾卸为第四工作、铲 斗推压为第五工作、铲斗倾卸为第六工作，上述各工作加权值为上述各工作的扭矩分配赋 予加权值，从而可向负荷大的工作，分配更多的扭矩。
[0019] 并且，根据本发明的实施例的工程机械的液压系统，在上述各促动器的工作中，还 可包括:行驶为第七工作、补充装置工作为第八工作、上体摆动为第九工作。
[0020] 并且，根据本发明的实施例的工程机械的液压系统，上述多个栗可为双向吐出液 压油的液压马达或液压栗。
[0021] 并且，根据本发明的实施例的工程机械的液压系统，上述控制部可包括预备扭矩 分配计算部，在上述预备扭矩分配计算部中，通过各工作加权值除以上述各工作加权值的 总和来计算预分配比例，通过上述预分配比例乘以可用扭矩来计算各工作预备扭矩分配比 例。
[0022] 并且，根据本发明的实施例的工程机械的液压系统，上述控制部可包括要求扭矩 计算部和可用扭矩计算部，上述要求扭矩计算部以由各栗提供的栗压力值和由控制杆或踏 板的操作所生成的要求流量值来计算要求扭矩值，上述可用扭矩计算部通过在借助实际发 动机旋转数值而呈现的总扭矩中减去上述要求扭矩值来计算可用扭矩值。
[0023] 并且，根据本发明的实施例的工程机械的液压系统，上述控制部可包括要求扭矩 计算部和可用扭矩计算部，上述要求扭矩计算部以由各栗提供的栗压力值和借助控制杆或 踏板的操作所生成的要求流量值来计算要求扭矩值，上述可用扭矩计算部通过在借助目标 发动机旋转数值而呈现的总扭矩中减去上述要求扭矩值来计算要求扭矩值。
[0024] 并且，根据本发明的实施例的工程机械的液压系统，上述控制部可包括校正扭矩 分配计算部，在上述校正扭矩分配计算部中，通过减去各工作预备扭矩和各工作要求扭矩 来计算各工作的多余扭矩和不足扭矩，通过加算上述各工作的多余扭矩来计算多余扭矩总 和，通过加算上述各工作的不足扭矩来计算不足扭矩总和，通过各工作不足扭矩除以上述 不足扭矩总和来计算各工作不足扭矩比例，通过上述各工作不足扭矩比例乘以上述多余扭 矩总和来计算各工作补充扭矩，任意特定的栗为多余扭矩工作的情况下，呈现各工作要求 扭矩，另外的特定的栗为不足扭矩工作的情况下，加算上述预分配扭矩和上述各工作补充 扭矩并进行校正后，完成各工作最终扭矩分配。
[0025] 为了解决上述技术问题，根据本发明的实施例的工程机械的液压系统的控制方 法，从发动机获得动力并被驱动，设有分别以独立或多个的方式连接到多个促动器的多个 栗，为了分别独立地调节上述多个栗的扭矩，控制上述多个栗的斜盘角度，上述工程机械的 液压系统的控制方法，可包括:按照上述各促动器的各工作加权值以级差方式确定扭矩分 配比例的步骤；以及按照上述扭矩分配比例进行控制，使得上述各栗的栗扭矩可变的步骤。
[0026] 并且，根据本发明的实施例的工程机械的液压系统的控制方法，上述各促动器的 工作区分为吊杆上升为第一工作、吊杆下降为第二工作、臂推压为第三工作、臂倾卸为第四 工作、铲斗推压为第五工作、铲斗倾卸为第六工作，上述各工作加权值为上述各工作的扭矩 分配赋予加权值，从而可向负荷大的工作，分配更多的扭矩。
[0027] 并且，根据本发明的实施例的工程机械的液压系统的控制方法，在上述各促动器 的工作中，还可包括:行驶为第七工作、补充装置工作为第八工作、上体摆动为第九工作。
[0028] 并且，根据本发明的实施例的工程机械的液压系统的控制方法，还可包括预备扭 矩分配计算步骤，在上述预备扭矩分配计算步骤中，通过各工作加权值除以上述加权值的 总和来计算预分配比例，通过上述预分配比例乘以可用扭矩来计算各工作预备扭矩分配比 例。
[0029] 并且，根据本发明的实施例的工程机械的液压系统的控制方法，还可包括:要求扭 矩计算步骤和可用扭矩计算步骤，在上述要求扭矩计算步骤中，以由各栗提供的栗压力值 和借助控制杆或踏板的操作所生成的要求流量值来计算要求扭矩值，在上述可用扭矩计算 步骤中，通过在借助实际发动机旋转数值而呈现的总扭矩中减去上述要求扭矩值来计算可 用扭矩值。
[0030] 并且，根据本发明的实施例的工程机械的液压系统的控制方法，还可包括:要求扭 矩计算步骤和可用扭矩计算步骤，在上述要求扭矩计算步骤中，以由各栗提供的栗压力值 和借助控制杆或踏板的操作所生成的要求流量值来计算要求扭矩值，在上述可用扭矩计算 步骤中，通过在借助目标发动机旋转数值而呈现的总扭矩中减去上述要求扭矩值来计算可 用扭矩值。
[0031] 并且，根据本发明的实施例的工程机械的液压系统的控制方法，还可包括校正扭 矩分配计算步骤，在上述校正扭矩分配计算步骤中，通过减去各工作预备扭矩和各工作要 求扭矩来计算各工作的多余扭矩和不足扭矩，通过加算上述各工作的多余扭矩来计算多余 扭矩总和，通过加算上述各工作的不足扭矩来计算不足扭矩总和，通过各工作不足扭矩除 以上述不足扭矩总和来计算各工作不足扭矩比例，通过上述各工作不足扭矩比例乘以上述 多余扭矩总和来计算各工作补充扭矩，在各栗中为多余扭矩工作的情况下，呈现各工作要 求扭矩，在各栗中为不足扭矩工作的情况下，加算上述预分配扭矩和上述各工作补充扭矩 并进行校正后，完成各工作最终扭矩分配。
[0032] 其他实施例的具体事项包含在详细说明及附图中。
[0033] 如上所述，根据本发明的实施例的工程机械的液压系统及液压系统的控制方法， 可由栗直接控制促动器，从而减少压力损失，并提高燃料效率。
[0034] 根据本发明的实施例的工程机械的液压系统及液压系统的控制方法，考虑各工作 的要求扭矩和从发动机输出的可用扭矩以及在各栗中呈现的各栗扭矩，进行控制使得具有 扭矩余量的栗的栗扭矩减少，并使得栗扭矩不足的栗的栗扭矩增加，从而可以无浪费地积 极应用由发动机输出的发动机扭矩。由此防止浪费的扭矩，从而可期待提升燃料效率的效 果。
【附图说明】
[0035] 图1为用于说明根据比较例的工程机械的液压系统的图。
[0036] 图2为用于说明根据图1中记载的比较例的工程机械的液压系统中的扭矩分配比 例的图。
[0037] 图3为用于说明根据本发明的实施例的工程机械的液压系统的图。
[0038] 图4为用于说明根据本发明的实施例的工程机械的液压系统的控制方法的图。
[0039] 图5为用于说明根据本发明的实施例的工程机械的液压系统的控制方法中的预备 扭矩分配的图。
[0040] 图6为用于说明根据本发明的实施例的工程机械的液压系统的控制方法中的最终 扭矩分配的图。
[0041] 图7为用于说明根据本发明的其他实施例的工程机械的液压系统及液压系统的控 制方法的图。
[0042]附图标记说明
[0043] 11~13:第一~第三栗
[0044] 21~23:第一~第三促动器
[0045] 41~45:第一~第五控制阀
[0046] m~115:第一~第五栗
[0047] 121~127:第一~第七促动器
[0048] 141~152:第一~第十二控制阀
[0049] 200:控制部
[0050] 210:预备扭矩分配计算部
[0051 ] 220:要求扭矩计算部
[0052] 230:可用扭矩计算部
[0053] 240:校正扭矩分配计算部
[0054] 301、401:发动机
[0055] 302、402:动力分配单元
[0056] LP-1、LP-2:液压油装料液压回路
【具体实施方式】
[0057] 本发明的优点、特征及其实现方法将参照附图和后述的详细实施例得以明确。
[0058] 下面，将参照附图对本发明的实施例进行详细说明。下面，所述的实施例为示例性 的，用于帮助理解本发明，应理解的是，本发明可变形实施为不同于在此所述的实施例。但 是，在对本发明进行说明的过程中，若判断为相关公知功能或结构要素有关具体说明不必 要地混淆本发明的要旨，则省略其详细说明及具体图示。并且，为了帮助理解本发明，附图 并未以实际尺寸比例示出，部分结构要素的大小有可能被夸大示出。
[0059] 另一方面，下述的术语均为考虑到在本发明中的功能而设定的术语，可随着生产 人员的意图或惯例而发生变化，因此，其定义应基于说明书全文内容。
[0060] 在说明书全文中，相同的附图标记表示相同的结构要素。
[0061] 〈比较例〉
[0062] 在本申请书中记载的比较例仅仅用于说明本发明的特征，并非公知的技术。
[0063] 下面，参照图1及图2,对根据比较例的工程机械的液压系统及液压系统的控制方 法进行说明。
[0064] 附图的图1为用于说明根据比较例的工程机械的液压系统的图。图2为用于说明根 据图1中记载的比较例的工程机械的液压系统中扭矩分配比例的图。
[0065]根据比较例的液压系统，从发动机301输出的动力借助动力分配单元302而提供到 各栗11、12、13，各栗11、12、13吐出液压油，在各栗上连接有各促动器21、22、23。
[0066] 更具体地，各栗11、12、13双向吐出液压油，并且斜盘角度可变，采用兼具马达作用 的形式。并且，各栗11、12、13和各促动器21、22、23形成封闭回路。
[0067] 第一栗11的两端和第一促动器21的两侧端口与各液压线相连接，在各液压线上设 有仅单纯地控制开闭的第一控制阀41。并且，第一栗11的两端和第二促动器22的两侧端口 可与各液压线相连接，在各液压线上设有仅单纯地控制开闭的第四控制阀44。
[0068]同样地，第二栗12的两端和第一促动器21的两侧端口与各液压线相连接，在各液 压线上设有仅单纯地控制开闭的第二控制阀42。并且，第二栗12的两端和第二促动器22的 两侧端口可与各液压线相连接，在各液压线上设有仅单纯地控制开闭的第三控制阀43。 [0069]另一方面，第三栗13的两端和第三促动器23的两侧端口与各液压线相连接，在各 液压线上设有仅单纯地控制开闭的第五控制阀45。
[0070] 上述的第一促动器21可以是使臂工作的臂气缸，第二促动器22可以是使吊杆工作 的吊杆气缸，第三促动器可以是使铲斗工作的铲斗气缸。
[0071] 即，第一促动器21可从第一栗11或第二栗12获得液压油。同样地，第二促动器22可 从第一栗11或第二栗12获得液压油。
[0072] 另一方面，各栗11、12、13的高压液压线与液压油装料液压回路1^_1相连接。液压 油装料液压回路包括装料栗、蓄电池和装料安全阀。
[0073]装料栗借助发动机动力来吐出液压油，并将吐出的液压油提供给蓄电池。蓄电池 用于存储液压油，作用于液压油并存储压力能。当装入的液压油的压力大于设定压力时，装 料安全阀开放，并保持液压油装料液压回路内的设定压力。
[0074] -方面，当运行挖掘机时，控制杆或踏板开始工作时，生成相应促动器工作所需要 的要求扭矩。根据比较例的要求扭矩的比例如图2的(a)所示。并且，反映要求扭矩比例而实 质上分配扭矩的比例如图2的(b)所示。即，要求扭矩比例和实际扭矩分配比例相同。
[0075]例如，根据比较例的液压系统，各栗指定扭矩的分配比例。由此，在总可用扭矩中， 按比例确定可在各栗中呈现的栗扭矩。例如，第一栗11可以定为125Nm、第二栗12可以定为 166.7Nm、第三栗13可以定为208.3Nm。另外，第一栗11分配成可实现125Nm，实际上，可要求 大于该扭矩的扭矩，或者呈现更低的扭矩。
[0076]补充地，当运行挖掘机时，会要求任意特定工作。例如，当执行吊杆上升、臂推压等 工作时，要求相对大的扭矩。相反地，当执行吊杆下降、上体摆动等工作时，要求相对低的扭 矩。即，根据挖掘机执行哪些工作，作用于相应栗的栗扭矩可变。
[0077] 但是，由发动机输出的可用扭矩是有限的，将其可用扭矩分配到各栗11、12、13，有 些栗的栗扭矩会存在余量，而有些栗会产生过负荷，导致栗扭矩的工作不稳定。
[0078] 根据比较例的工程机械液压系统，扭矩分配方法是一种一定是要求扭矩大的工作 被分配到更多实际扭矩的分配方法。
[0079] 由此，在特定情况下，特定工作需要100%使用相应的要求扭矩，而根据比较例的 液压系统的控制方法，相比于要求扭矩的总和，发动机扭矩更小的情况下，由于按要求扭矩 比例获取，因此，存在实际扭矩值减少的问题。
[0080] 例如，在挖掘作业过程中，当使臂和铲斗同时工作时，为了确保正常工作，需要提 供全部的臂的要求扭矩，但有可能因无法获得足量扭矩，而使得无法正常工作。
[0081] 因此，相比于现有的借助主控制阀来控制的液压系统，在燃料效率方面虽然可以 得到改善，但仍然存在扭矩的分配不合理的问题。
[0082]〈第一实施例〉
[0083]下面，参照附图3对根据本发明的实施例的工程机械的液压系统进行说明。附图3 是用于说明根据本发明的实施例的工程机械的液压系统的图。
[0084]根据实施例的液压系统，从发动机401输出的动力，借助动力分配单元402而提供 到各栗111、112、113，各栗111、112、113吐出液压油，各栗与各促动器121、122、123相连接。 [0085] 更具体地，各栗111、112、113双向吐出液压油，并且斜盘角度可变，采用兼具马达 作用的形式。并且，各栗111、112、113和各促动器121、122、123形成封闭回路。
[0086]第一栗111的两端和第一促动器121的两侧端口与各液压线相连接，在各液压线上 设有仅单纯地控制开闭的第一控制阀141。并且，第一栗111的两端和第二促动器122的两侧 端口可与各液压线相连接，在各液压线上设有仅单纯地控制开闭的第四控制阀144。
[0087]同样地，第二栗112的两端和第一促动器121的两侧端口与各液压线相连接，在各 液压线上设有仅单纯地控制开闭的第二控制阀142。并且，第二栗112的两端和第二促动器 122的两侧端口可与各液压线相连接，在各液压线上设有仅单纯地控制开闭的第三控制阀 143〇
[0088]另一方面，第三栗113的两端和第三促动器123的两侧端口与各液压线相连接，在 各液压线上设有仅单纯地控制开闭的第五控制阀145。
[0089]上述的第一促动器121可以是使臂工作的臂气缸，第二促动器122可以是使吊杆工 作的吊杆气缸，第三促动器123可以是使铲斗工作的铲斗气缸。
[0090] g卩，第一促动器121可从第一栗111或第二栗112获得液压油。同样地，第二促动器 122可从第一栗111或第二栗112获得液压油。
[0091 ]〈第二实施例〉
[0092] 并且，如图7所示，根据本发明的其他实施例的液压系统，可包括第四栗114、第五 栗115,还可包括第四促动器124、第五促动器125、第六促动器126、第七促动器127。
[0093] 第二栗112的两端和第四促动器124的两侧端口可与各液压线相连接，在各液压线 上设有仅单纯地控制开闭的第六控制阀146。
[0094]并且，第三栗113的两端和第四促动器124的两侧端口可与各液压线相连接，在各 液压线上设有仅单纯地控制开闭的第七控制阀147。
[0095]并且，第三栗113的两端和第五促动器125的两侧端口可与各液压线相连接，在各 液压线上设有仅单纯地控制开闭的第八控制阀148。
[0096] 并且，第四栗114的两端和第五促动器125的两侧端口可与各液压线相连接，在各 液压线上设有仅单纯地控制开闭的第九控制阀149。
[0097]并且，第四栗114的两端和第七促动器127的两侧端口可与各液压线相连接，在各 液压线上设有仅单纯地控制开闭的第十一控制阀151。
[0098]并且，第五栗115的两端和第六促动器126的两侧端口可与各液压线相连接，在各 液压线上设有仅单纯地控制开闭的第十控制阀150。
[0099]并且，第五栗115的两端和第七促动器127的两侧端口可与各液压线相连接，在各 液压线上设有仅单纯地控制开闭的第十二控制阀152。
[0100]上述的第四促动器124可以是使上体摆动工作的摆动马达，第五促动器125可以是 负责左侧行驶的左行驶马达，第六促动器126可以是负责右侧行驶的右行驶马达，第七促动 器127可以是使补充选项装置工作的补充装置。
[0101]即，第四促动器124可从第二栗112或第三栗113获得液压油。同样地，第五促动器 125可从第三栗113或第四栗114获得液压油。第六促动器126可从第五栗115获得液压油。第 七促动器127可从第四栗114或第五栗115获得液压油。
[0102] 各栗111、112、113、114、115上设有各个液压油压力传感器和斜盘角度传感器。
[0103] 液压油压力传感器周期性地检测由各栗111、112、113、114、115吐出的液压油的压 力并提供给控制部200。由此，在控制部200中检测的每个瞬间，计算各栗/马达的出入口压 力之差，对于由各栗111、112、113、114、115吐出的液压油压力的变化进行监控和管理。
[0104] 斜盘角度传感器周期性地检测各栗111、112、113、114、115的斜盘角度并提供给控 制部200。斜盘角度用作计算各栗111、112、113、114、115的容积的信息。即，控制部200在每 个检测瞬间计算各栗111、112、113、114、115的容积，对于由各栗111、112、113、114、115吐出 的液压油吐出流量进行监控和管理。
[0105] 另一方面，各栗111、112、113、114、115的高压液压线与液压油装料液压回路LP-2 相连接。液压油装料液压回路已在比较例中说明，将省略重复说明。
[0106] -方面，控制部200从发动机控制装置ECU获得发动机旋转数(rpm)值。发动机旋转 数(r pm)是计算液压油上形成的扭矩时的信息。
[0107] 一方面，各栗111、112、113、114、115的斜盘角度由控制部200的控制指令来进行控 制。控制指令可使斜盘角度可变，并使栗扭矩发生变化。
[0108] 如需各栗吐出液压油，就需要使栗的旋转扭矩可变。这种扭矩为栗扭矩。栗扭矩T 为栗容积和液压油上形成的压力P的乘积。上述的栗容积为栗的轴每旋转一次吐出的液压 油的流量。
[0109] 液压栗的容积可借助斜盘的倾斜角度和发动机旋转数(rpm)发生变化。斜盘的倾 斜角度越小，容积则越小，斜盘的倾斜角度越变大，容积则越大。斜盘的倾斜角度由控制部 予以控制。并且，发动机旋转数(rpm)越快，流量增加，发动机旋转数(rpm)越慢，流量减少。
[0110] 下面，参照图4至图6,对根据本发明的实施例的工程机械的液压系统的控制方法 进行说明。图4为用于说明根据本发明的实施例的工程机械的液压系统的控制方法的图，图 5为用于说明根据本发明的实施例的工程机械的液压系统的控制方法中的预备扭矩分配的 图，图6为用于说明根据本发明的实施例的工程机械的液压系统的控制方法中的最终扭矩 分配的图。
[0111] 控制部200计算出要求扭矩值和可用扭矩值，计算出反映各促动器121、122、123、 124、125、126、127的各工作加权值的预备扭矩分配比例，按照各栗111、112、113、114、115， 多余扭矩进行减法，不足扭矩进行加法，来计算出校正扭矩分配比例。根据校正扭矩比例， 控制各栗111、112、113、114、115的斜盘角度。
[0112] 一方面，如图3所示，根据各促动器121、122、123的工作，第一工作为吊杆上升、第 二工作为吊杆下降、第三工作为臂推压、第四工作为臂倾卸、第五工作为铲斗推压、第六工 作为铲斗倾卸。
[0113] 并且，如图7所示，根据本发明的实施例的液压系统可包括第四栗114、第五栗115， 还可包括第四促动器124、第五促动器125、第六促动器126、第七促动器127。
[0114] 因此，在工作区分中，还可包括以行驶为第七工作、补充装置工作为第八工作、上 体摆动为第九工作的各促动器的工作。
[0115] 向各工作的扭矩分配赋予加权值，在负荷大的工作的情况下，则会分配更多的扭 矩，下面将参照表1进行说明。
[0116] 【表1】
[0117] 各工作加权值示例
[0118]
[0119] 在表1中记载的加权值是为了帮助理解发明而揭示的示例值。同样地，加权值基本 设定值是为了帮助理解发明而揭示的示例值。上述的加权值及加权值基本设定值可由制造 商作为默认值内置，也可以根据工作人员的喜好来进行更新。
[0120] 工作人员的喜好依照工作种类。例如，挖掘可以是主要工作，平坦化工作也可以是 主要工作，破碎机或切割机等利用选项装置也可以是主要工作。按照各个作业，可具有需要 更多扭矩的促动器，在此情况下，可以重新赋予特定的促动器工作所需加权值和加权值基 本设定值。
[0121] 在下面的说明中，将参照表1中提出的示例值，对扭矩分配进行说明。
[0122] 根据本发明的实施例的工程机械液压系统的控制方法，通过各工作扭矩加权值以 预备的方式分配可由发动机提供的【能够使用的可用扭矩】值，应对于要求扭矩，比较预分 配扭矩值，计算多余扭矩和不足扭矩。
[0123] 即，根据本发明的实施例的工程机械液压系统的控制方法，将多余扭矩提供到可 判断为不足扭矩的工作，充分应用能够使用的可用扭矩，使得工作人员能够实现所需的工 作性能。
[0124] 根据本发明的实施例的工程机械液压系统的控制方法，所需要的数据为各工作相 关栗压力、各工作相关要求流量、在发动机中实际呈现的实际发动机旋转数及为了对应于 要求扭矩而修改的目标发动机旋转数。
[0125] 控制部200包括预备扭矩分配计算部210、要求扭矩计算部220、可用扭矩计算部 230和校正扭矩分配计算部240。
[0126] 参照图4及图5,对预备扭矩分配计算部210进行说明。预备扭矩分配计算部210被 赋予各工作加权值211，并计算各加权值的总和，各工作加权值除以上述加权值的总和来计 算预分配比例212,上述预分配比例和可用扭矩相乘来计算各工作预备扭矩分配比例213。
[0127] 上述的加权值可利用表1中所示的值，也可利用更新的加权值。当需要呈现任意特 定工作时，使得更大扭矩分配到相应促动器上，从而确保作业机械的工作顺畅。
[0128] 要求扭矩计算部220和可用扭矩计算部230参照图4进行说明。要求扭矩计算部220 通过由各栗111、112、113、114、115提供的栗压力值和借助控制杆或踏板的操作所生成的要 求流量值来计算要求扭矩值。更具体地，栗压力乘以要求流量可求出要求扭矩。即，计算出 所要求的扭矩为何种水平，各工作所需要的扭矩为何种水平。
[0129] 可用扭矩计算部230通过在借助实际发动机旋转数值而呈现的总扭矩中减去上述 的要求扭矩值来计算出可用扭矩值。由此，算出当前时点可应用为扭矩的当前时点的扭矩 的大小。
[0130] -方面，可用扭矩值可以是在借助目标发动机旋转数值而呈现的总扭矩中减去上 述的要求扭矩值而算出的值。由此，算出当发动机旋转数达到目标发动机旋转数时所呈现 的扭矩的大小。
[0131] 进一步地，比较工作人员作为目标的可由发动机旋转数呈现的扭矩和实际由发动 机呈现的扭矩，从而可以算出实际上发动机401可供给的扭矩。
[0132] 在校正扭矩分配计算部240中，通过减去各工作预备扭矩和各工作要求扭矩来算 出各工作的多余扭矩和不足扭矩241，通过加算各工作的多余扭矩来算出多余扭矩总和，且 通过加算各工作的不足扭矩来算出不足扭矩总和242,通过各工作不足扭矩除以不足扭矩 总和来算出各工作不足扭矩比例243,通过各工作不足扭矩比例乘以多余扭矩总和来算出 各工作补充扭矩244。
[0133] 在任意特定的栗111、112、113、114、115中存在多余扭矩工作的情况下，呈现各工 作要求扭矩，而在任意特定的栗111、112、113、114、115中存在不足扭矩工作的情况下，上述 预分配扭矩和上述各工作补充扭矩进行加算并校正，从而完成各工作的最终扭矩分配。
[0134] 对于按工作考虑加权值并分配扭矩的方式，补充说明如下。给需要高扭矩分配值 的工作设定高加权值，从而与该工作一并进行其他工作的情况下，以高加权值动作可以获 得更多扭矩的方式设定预分配扭矩比例。
[0135] 并且，对于相应加权值，可设定适用时点。适用时点例如可设定为要求流量产生 后。由此，即便操作控制杆，截止到执行实际促动器所要求的工作，不可避免地发生物理时 间差。因此，为了确保相应促动器的工作顺畅，适用时点越快越好。
[0136] 下面，将举出作业机械的工作案例，对于在根据本发明的实施例的液压系统的控 制方法中，考虑各工作加权值来分配校正扭矩的例子进行说明。
[0137] 【案例1】
[0138] 要求吊杆下降（Boom Down)、臂推压(Arm Crowd)及f产斗推压(Bucket Crowd)的复 合工作，所有加权值开始时点均超过1值的情况。
[0139] 根据表1，吊杆下降为第二工作（1值），臂推压为第三工作（1.3值），铲斗推压为第 五工作（1值）。加算的加权值是1+1.3+1 = 3.3。
[0140] 计算第二工作相关扭矩分配率，1除以3.3并以百分比表示时为30%。
[0141]计算第三工作相关扭矩分配率，1.3除以3.3并以百分比表示时为40%。
[0142] 计算第五工作相关扭矩分配率，1除以3.3并以百分比表示时为30%。
[0143] 因此，在上述的案例1中，吊杆促动器的预备扭矩分配被设定为30%、臂促动器的 预备扭矩分配被设定为40%、铲斗促动器的预备扭矩分配被设定为30%。
[0144] 【案例2】
[0145] 要求吊杆下降（Boom Down)、臂推压(Arm Crowd)及f产斗推压(Bucket Crowd)的复 合工作，除了臂推压以外，剩余工作为超过加权值开始时点的情况。
[0146] 根据表1，吊杆下降为第二工作（1值），臂推压为第三工作（1.3值），铲斗推压为第 五工作（1值）。此时，在未满足加权值开始时点的情况下，适用1值作为默认值。由此，臂推压 的第三工作适用1值。因此，加算的加权值是1+1+1 = 3。
[0147] 计算第二工作相关扭矩分配率，1除以3.3并以百分比表示时为33.3%。
[0148] 计算第三工作相关扭矩分配率，1除以3.3并以百分比表示时为33.3%。
[0149] 计算第五工作相关扭矩分配率，1除以3.3并以百分比表示时为33.3%。
[0150] 因此，在上述的案例2中，吊杆促动器的预备扭矩分配被设定为33.3%、臂促动器 的预备扭矩分配被设定为33.3%、铲斗促动器的预备扭矩分配被设定为33.3%。
[0151] 下面，将举出作业机械的工作案例，对于在根据本发明的实施例的液压系统的控 制方法中，考虑多余扭矩和不足扭矩来分配校正扭矩的例子进行说明。
[0152] 【案例3】
[0153] 要求吊杆下降(Boom Down)、臂推压(Arm Crowd)及f产斗推压(Bucket Crowd)的复 合工作，均超过加权值开始时点的情况。
[0154] 一方面，由发动机可提供的可用扭矩假定为500Nm，吊杆下降（Boom Down)要求扭 矩假定为200Nm，臂推压(Arm Crowd)要求扭矩假定为150Nm，f产斗推压(Bucket Crowd)要求 扭矩假定为250Nm。
[0155] 1)预备扭矩分配值计算
[0156] 第二工作（Boom Down)扭矩分配值：30% X500 = 150
[0157] 第三工作(Arm Crowd)扭矩分配值:40% X500 = 200
[0158] 第五工作（Bucket Crowd)扭矩分配值：30% X500 = 150
[0159] 2)多余扭矩和不足扭矩计算
[0160] 第二工作（Boom Down) :150-200 = -50
[0161] 在第二工作中，预备扭矩值达不到要求扭矩，判断为不足扭矩。
[0162] 第三工作（Arm Crowd) :200-150 = 50
[0163] 在第三工作中，预备扭矩值对于要求扭矩存在余量，判断为多余扭矩。
[0164] 第五工作（Bucket Crowd): 150-250 = -100
[0165] 在第五工作中，预备扭矩值达不到要求扭矩，判断为不足扭矩。
[0166] 3)各工作不足扭矩比例计算
[0167] 第二工作（Boom Down):50/(50+100) =33%
[0168] 第五工作（Bucket Crowd): 100/(50+100) =67%
[0169] 4)各工作补充扭矩计算
[0170]以使第三工作的多余扭矩补充于第二工作和第五工作的方式进行计算。
[0171] 第二工作（Boom Down):33% X 50 = 16· 5
[0172] 第五工作（Bucket Crowd) :67% X 50 = 33.5
[0173] 5)各工作最终分配扭矩
[0174] 第二工作（吊杆下降）的最终扭矩分配值:150+16.5 = 166.5Nm
[0175] 第三工作(臂推压)的最终扭矩分配值:150Nm
[0176] 第五工作(铲斗推压)的最终扭矩分配值:150+33.5 = 183.5Nm
[0177] 另一方面，单纯地根据要求扭矩值来分配扭矩时，按照如下所示的方式分配扭矩。
[0178] 第二工作（Boom Down)最终扭矩分配值：33% X500 = 166.7Nm
[0179] 第三工作(Arm Crowd)最终扭矩分配值：25% X500 = 125Nm
[0180] 第五工作（Bucket Crowd)最终扭矩分配值:42% X 500 = 208.3Nm
[0181] 控制部200在最终执行扭矩分配的过程中，调节各栗111、112、113的斜盘角度。例 如，在【案例3】中为了实现第二工作，第一栗111以使得扭矩从125Nm增加到150Nm的方式得 到控制。
[0182] 同样地，在【案例3】中为了实现第三工作，第二栗112以使得扭矩从166.7Nm减少到 166.5Nm的方式得到控制。并且，在【案例3】中为了实现第五工作，第三栗113以使得扭矩从 208.3Nm减少到183.5Nm的方式得到控制。
[0183] 因此，根据本发明的实施例的液压系统控制方法，向各工作反映加权值，从而可以 重新分配扭矩，由此，可向要求高加权值的促动器分配更多扭矩。
[0184] 以上参照附图对本发明的实施例进行了说明，但本发明所属技术领域的普通技术 人员应理解，在不变更相应技术思想或必要特征的情况下，本发明还可以实施为其他具体 形态。
[0185] 因此，应理解的是，上述实施例在所有方面均为示例性的，而非限定性的，本发明 的范围由本发明的专利权利要求书来表示，从专利权利要求书的含义和范围以及等同概念 所导出的所有变更或变形形态均应解释为包含于本发明的范围。
[0186] 产业上的可应用性
[0187] 根据本发明的工程机械的液压系统及液压系统的控制方法可以为了以由各栗扭 矩反映可用扭矩的方式进行分配，从而提高燃料效率，并实现确保各促动器的工作顺畅而 进行利用。
【主权项】
1. 一种工程机械的液压系统，其中，包括： 发动机，输出动力并呈现扭矩； 多个栗，由所述发动机进行驱动并吐出液压油； 多个促动器，与所述多个栗中的一个或两个以上相连接； 控制阀，分别设置于所述多个栗与所述多个促动器相连接的各液压线上并进行开闭工 作； 动力分配单元，分配从所述发动机向所述多个栗传递的动力；以及 控制部，按照所述各促动器的各工作加权值以级差方式确定扭矩分配比例，并按照所 述扭矩分配比例控制所述各栗的斜盘角度。2. 根据权利要求1所述的工程机械的液压系统，其中，在进行两种以上工作的情况下， 所述控制部使具有较多高加权值动作的工作得到相对高的扭矩比例的分配，从而设定预分 配扭矩比例。3. 根据权利要求2所述的工程机械的液压系统，其中， 在所述控制部中，通过减去适用有加权值的各工作预备扭矩和各工作要求扭矩来计算 各工作的多余扭矩和不足扭矩， 通过加算各工作的多余扭矩来计算多余扭矩总和， 通过加算各工作的不足扭矩来计算不足扭矩总和， 通过在各工作不足扭矩中除以不足扭矩总和来计算各工作不足扭矩比例， 通过各工作不足扭矩比例乘以多余扭矩总和来计算补充扭矩； 在存在多余扭矩的情况下，将各工作要求扭矩作为校正扭矩来进行设定，在存在不足 扭矩的情况下，将加算预备扭矩和补充扭矩的值作为校正扭矩来进行设定，并按照所述校 正扭矩来控制所述各栗的斜盘角度。4. 根据权利要求1所述的工程机械的液压系统，其中， 所述各促动器的工作区分为吊杆上升为第一工作、吊杆下降为第二工作、臂推压为第 三工作、臂倾卸为第四工作、铲斗推压为第五工作、铲斗倾卸为第六工作， 所述各工作加权值为所述各工作的扭矩分配赋予加权值，从而向负荷大的工作，分配 更多的扭矩。5. 根据权利要求4所述的工程机械的液压系统，其中，在所述各促动器的工作中，还包 括:行驶为第七工作、补充装置工作为第八工作、上体摆动为第九工作。6. 根据权利要求1所述的工程机械的液压系统，其中，所述多个栗为双向吐出液压油的 液压马达或液压栗。7. 根据权利要求1所述的工程机械的液压系统，其中，所述控制部包括预备扭矩分配计 算部， 在所述预备扭矩分配计算部中，通过各工作加权值除以所述各工作加权值的总和来计 算预分配比例， 通过所述预分配比例乘以可用扭矩来计算各工作预备扭矩分配比例。8. 根据权利要求1所述的工程机械的液压系统，其中，所述控制部包括要求扭矩计算部 和可用扭矩计算部， 所述要求扭矩计算部以由各栗提供的栗压力值和由控制杆或踏板的操作所生成的要 求流量值来计算要求扭矩值， 所述可用扭矩计算部通过在借助实际发动机旋转数值而呈现的总扭矩中减去所述要 求扭矩值来计算可用扭矩值。9. 根据权利要求1所述的工程机械的液压系统，其中，所述控制部包括要求扭矩计算部 和可用扭矩计算部， 所述要求扭矩计算部以由各栗提供的栗压力值和借助控制杆或踏板的操作所生成的 要求流量值来计算要求扭矩值， 所述可用扭矩计算部通过在借助目标发动机旋转数值而呈现的总扭矩中减去所述要 求扭矩值来计算要求扭矩值。10. 根据权利要求1所述的工程机械的液压系统，其中， 所述控制部包括校正扭矩分配计算部， 在所述校正扭矩分配计算部中，通过减去各工作预备扭矩和各工作要求扭矩来计算各 工作的多余扭矩和不足扭矩， 通过加算所述各工作的多余扭矩来计算多余扭矩总和， 通过加算所述各工作的不足扭矩来计算不足扭矩总和， 通过各工作不足扭矩除以所述不足扭矩总和来计算各工作不足扭矩比例， 通过所述各工作不足扭矩比例乘以所述多余扭矩总和来计算各工作补充扭矩， 任意特定的栗为多余扭矩工作的情况下，呈现各工作要求扭矩，另外的特定的栗为不 足扭矩工作的情况下，加算所述预分配扭矩和所述各工作补充扭矩并进行校正后，完成各 工作最终扭矩分配。11. 一种工程机械的液压系统的控制方法，从发动机获得动力并被驱动，设有分别以独 立或多个的方式连接到多个促动器的多个栗，为了分别独立地调节所述多个栗的扭矩，控 制所述多个栗的斜盘角度，其中，包括： 按照所述各促动器的各工作加权值以级差方式确定扭矩分配比例的步骤；以及 按照所述扭矩分配比例进行控制，使得所述各栗的栗扭矩可变的步骤。12. 根据权利要求11所述的工程机械的液压系统的控制方法，其中， 所述各促动器的工作区分为吊杆上升为第一工作、吊杆下降为第二工作、臂推压为第 三工作、臂倾卸为第四工作、铲斗推压为第五工作、铲斗倾卸为第六工作， 所述各工作加权值为所述各工作的扭矩分配赋予加权值，从而向负荷大的工作，分配 更多的扭矩。13. 根据权利要求12所述的工程机械的液压系统的控制方法，其中，在所述各促动器的 工作中，还包括:行驶为第七工作、补充装置工作为第八工作、上体摆动为第九工作。14. 根据权利要求11所述的工程机械的液压系统的控制方法，其中，还包括预备扭矩分 配计算步骤， 在所述预备扭矩分配计算步骤中，通过各工作加权值除以所述加权值的总和来计算预 分配比例，通过所述预分配比例乘以可用扭矩来计算各工作预备扭矩分配比例。15. 根据权利要求11所述的工程机械的液压系统的控制方法，其中，还包括:要求扭矩 计算步骤和可用扭矩计算步骤， 在所述要求扭矩计算步骤中，以由各栗提供的栗压力值和借助控制杆或踏板的操作所 生成的要求流量值来计算要求扭矩值， 在所述可用扭矩计算步骤中，通过在借助实际发动机旋转数值而呈现的总扭矩中减去 所述要求扭矩值来计算可用扭矩值。16. 根据权利要求11所述的工程机械的液压系统的控制方法，其中，还包括:要求扭矩 计算步骤和可用扭矩计算步骤， 在所述要求扭矩计算步骤中，以由各栗提供的栗压力值和借助控制杆或踏板的操作所 生成的要求流量值来计算要求扭矩值， 在所述可用扭矩计算步骤中，通过在借助目标发动机旋转数值而呈现的总扭矩中减去 所述要求扭矩值来计算可用扭矩值。17. 根据权利要求11所述的工程机械的液压系统的控制方法，其中，还包括校正扭矩分 配计算步骤， 在所述校正扭矩分配计算步骤中，通过减去各工作预备扭矩和各工作要求扭矩来计算 各工作的多余扭矩和不足扭矩， 通过加算所述各工作的多余扭矩来计算多余扭矩总和， 通过加算所述各工作的不足扭矩来计算不足扭矩总和， 通过各工作不足扭矩除以所述不足扭矩总和来计算各工作不足扭矩比例， 通过所述各工作不足扭矩比例乘以所述多余扭矩总和来计算各工作补充扭矩， 在各栗中为多余扭矩工作的情况下，呈现各工作要求扭矩，在各栗中为不足扭矩工作 的情况下，加算所述预分配扭矩和所述各工作补充扭矩并进行校正后，完成各工作最终扭 矩分配。
【文档编号】E02F3/43GK105874129SQ201480070882
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2014年12月24日
【发明人】柳承范, 郑雨容
【申请人】斗山英维高株式会社