液压挖掘机的制作方法

专利名称：液压挖掘机的制作方法
技术领域：
本发明涉及液压挖掘机。
背景技术：
液压挖掘机具备使铲斗、悬臂及起重臂等分别工作的铲斗工作缸、悬 臂工作缸及起重臂工作缸等。这些工作缸通过液压回路被驱动(例如，参 照专利文献l)。液压回路具备存积工作油的工作油箱；从工作油箱向 各工作缸供应工作油的工作油泵；被来自工作油泵的工作油液压驱动的各 工作缸；切换向这些各个工作缸供应工作油的控制阀。工作油箱的工作油， 由工作油泵经过控制阀供应给各工作缸，使各工作缸工作。在这样的液压挖掘机中，特别是在小型液压挖掘机中，为了加大驾驶 室、提高舒适性，有时将通常配置于驾驶室旁边的工作油箱配置于地板下 方(例如参照专利文献2)。专利文献l:日本特开2002 — 39117号公报(图1) 专利文献2:日本特开2003—278185号公报(图2) 在如专利文献2的液压挖掘机中，将工作油箱配置在地板下方的结果， 可能会导致工作油泵位于工作油箱的上方。在此情况下，在维护时等更换 工作油箱内的工作油时，以及由于长时间的使用使工作油箱内的工作油减 少，工作油箱内的工作油面低于工作油泵而在其下方时，由于工作油泵位 于工作油箱的上方，所以工作油泵与工作油箱之间会混入空气。为了除掉此空气，必须启动液压回路使工作油在液压回路中循环，作 业花费时间。另外，在此期间，由于工作油中混有空气，不能确保执行元 件工作时的必要液压，不能使执行元件工作。进而，液压挖掘机的初期响 应性变差
发明内容
本发明的主要目的在于，提供一种能够以简单的结构除掉空气，可以 使执行元件的启动性良好的液压挖掘机。本发明的液压挖掘机，其特征在于，具有存积工作油的工作油箱； 送出来自工作油箱的工作油的液压泵；在液压的作用下工作的执行元件； 以及设置于液压泵与执行元件之间的、对工作油的供给进行切换的中立关 闭型的控制阀，在液压泵的排出侧管路上，设有连通所述排出侧管路与工 作油箱之间的带节流阀管路。根据本发明，因为设有连通液压泵的排出侧管路与工作油箱的带节流 阀管路，所以在空气混入液压泵与工作油箱之间时，如果使液压泵工作， 则空气移动并通过液压泵。此时，带节流阀管路因为与工作油箱连通，所 以流路阻力比排出侧管路小，因此，空气通过带节流阀管路而被排出到工 作油箱。之后，除去空气的工作油流入带节流阀管路，在节流阔的作用下 使该带节流阀管路内的压力升高，因此工作油流通在液压泵的排出侧管 路。由此，向执行元件供给除去了空气的工作油。因为设有带节流阀管路，所以混入液压泵与工作油箱之间的空气被迅 速排出，向执行元件供给除去了空气的工作油，因此执行元件的启动性变 好，液压挖掘机的响应性变好。另外，因为带节流阀管路构成为具备节流 阀，所以排出了空气后的工作油因节流阀的阻力增加，而自动向液压泵的 排出侧管路流通，不再需要切换机构，能够以简单的结构除去空气。另外，因为设有带节流阀管路，混入液压泵与工作油箱之间的空气能 够被迅速除去，所以可以使液压泵相对于工作油箱位于上方。由此，液压 挖掘机内的液压回路的构成零件的设计自由度变高。本发明的液压挖掘机，其特征在于，具有存积工作油的工作油箱； 送出来自工作油箱的工作油的液压泵；在液压的作用下工作的执行元件； 以及设置于液压泵与执行元件之间的、对工作油的供给进行切换的中立关 闭型的控制阀，在液压泵的排出侧管路上，设有连通排出侧管路与工作油 箱的、并且可以对流路进行开闭的带切换阀管路。根据本发明，设有连通液压泵的排出侧管路与工作油箱的带切换阀管 路，此带切换阀管路构成为可以切换该流路的开闭。因此，在空气混入液
压泵与工作油箱之间时，如果通过液压泵输送工作油，并且将带切换阀管 路的流路切换为打幵一侧，则混入的空气通过流路阻力小于排出侧管路的 带切换阀管路而被排出到工作油箱。若在除去了空气后，将带切换阀管路 的流路切换为关闭一侧，则工作油在液压泵的排出侧管路流通。因为设有带切换阀管路，所以混入液压泵与工作油箱之间的空气被迅 速排出，向执行元件供给除去了空气的工作油，因此执行元件的启动性变 好，液压挖掘机的响应性变好。另外，因为带切换阀管路构成为可以开闭 流路，所以在想排出空气时打开带切换阀管路的流路，在排出空气后关闭 带切换阀管路的流路，则可以容易使工作油向排出侧管路流通。并且，因为带切换阀管路构成为可以开闭流路，所以除去了空气后的 工作油全部向排出侧管路流通，所以容易确保工作油的流量及液压，有益 于工作油的有效利用。另外，因为设有带切换阀管路，所以混入液压泵与工作油箱之间的空 气能够被迅速除去，所以可以使液压泵相对于工作油箱位于上方。由此， 液压挖掘机内的液压回路构成零件的设计自由度变高。在本发明的液压挖掘机中，液压泵包括如下部分而构成向执行元件 供给工作油的主泵、和供给用于使控制阀工作的工作油的辅助泵，带节流 阀管路或带切换阀管路被设置为连通在辅助泵的排出侧管路和工作油箱 之间。根据本发明，因为带节流阀管路或带切换阀管路设置为连通辅助泵的 排出侧管路和动作油箱，所以混入工作油内的空气，通过流路阻力更小的 辅助泵，从辅助泵的排出侧管路通过带节流阀管路或带切换阀管路而被排 出。之后除去了空气的工作油，通过辅助泵的排出侧管路产生用于使控制 阀工作的液压，同时从主泵向控制阀供给。因此，向主泵供给最初除去了 空气之后的工作油，因此能够可靠确保执行元件的良好动作。特别是在设置带节流阀管路的情况下，虽然流量被节流阀减小，但是 带节流阀管路经常会有微量工作油流动，此工作油流回工作油箱。此时， 由于带节流阀管路设置在辅助泵的排出侧管路，所以为驱动执行元件需要 较大的工作油流量的主泵侧，能够确保充足的工作油流量，容易确保工作 油压力。
在本发明的液压挖掘机中，液压泵包括如下部分而构成向执行元件 供给工作油的主泵、和供给用于使控制阀工作的工作油的辅助泵，带节流 阀管路或带切换阀管路被设置为连通在主泵的排出侧管路和工作油箱之 间。根据本发明，因为带节流阔管路或带切换阀管路设置为连通主泵的排 出侧管路和工作油箱，所以混入工作油内的空气，通过流路阻力更小的主 泵，从主泵的排出侧管路通过带节流阀管路或带切换阀管路被排出。此处， 由于主泵的流量通常大于辅助泵的流量，所以能够迅速排出空气。因此， 在除去空气的作业时间变短的同时，能够迅速确保液压，因此执行元件的 初期响应性变好。


图1是本发明第一实施方式的液压挖掘机的整体图；图2是表示本发明第一实施方式的液压挖掘机的液压回路的图；图3是本发明第一实施方式的液压挖掘机的俯视图；图4是本发明第一实施方式的液压挖掘机的侧视图；图5是表示本发明第二实施方式的液压挖掘机的液压回路的图；图6是表示本发明第三实施方式的液压挖掘机的液压回路的图；图7是表示本发明第四实施方式的液压挖掘机的液压回路的图。图中，l一液压挖掘机；5 —液压回路；7 —带节流阀管路；8 —带切换阀管路； 44、 45、 46 —液压工作缸(执行元件)；51—工作油箱；52 —液压泵；54 一控制阀；71、 81 —管路；72 —节流阀；82 —切换阀；91、 93 —管路(排 出侧管路)；521 —主泵；522 —辅助泵(pilotpump)。
具体实施方式
以下，基于附图来说明本发明的实施方式。并且，在后述的第二实施 方式以后，对于与以下说明的第一实施方式的构成零件相同的零件以及具 有同样功能的零件，用同一符号表示，简单进行说明或省略说明。
第一实施方式图1表示了本发明第一实施方式的液压挖掘机1的整体图。在此图1 中，液压挖掘机l具备行驶体2;配置于行驶体2上方的可以旋转的旋 转体3;以及安装于旋转体3前方的作业机4。虽然行驶体2在本实施方式中采用了具备履带的履带式，但不限于此， 也可以例如采用具备轮胎的轮式行驶体或其他适当形式的行驶体。行驶体2的前方设有推土机21。旋转体3上方设有驾驶席32，通过作业机控制杆33、行驶控制杆34 等可以操作作业机4的动作、旋转体3的旋转动作以及行驶体2的左右行 驶动作。另外，在旋转体3的驾驶席32的下部，收纳有对作业机4、旋转 体3以及行驶体2的动作进行控制的液压回路5 (参照图2)。作业机4具备起重臂41;悬臂42;铲斗43;对这些起重臂41、悬臂42、铲斗43分别进行驱动的液压工作缸(执行元件)44、 45、 46而构 成。另外，旋转体3的旋转动作以及行驶体2的行驶动作，通过以液压驱 动的图中没有表示的液压马达(执行元件)来实现。图2是表示第一实施方式的液压挖掘机1的液压回路5的图。液压回 路5具备积存工作油的工作油箱51;从工作油箱51送出工作油的液压 泵52;驱动液压泵52的发动机53;对来自液压泵52的工作油的供应进 行切换的控制阀54;在由工作油产生的液压的作用下而工作的液压工作缸 44;用于利用液压进行控制阀54的切换的辅助回路6。并且，在实际的液压回路中，液压工作缸44、 45、 46，实现旋转体3 的旋转动作的液压马达，以及实现行驶体2的行驶动作的液压马达，分别 连接于不同的控制阀，这些控制阀并列连接在共同的液压泵52上，在图2 中为了简化说明，只图示其中一个(液压工作缸44)，对此进行说明。液压泵52具备向控制阀54供给工作油的主泵521;和构成辅助回路 6的辅助泵522。主泵521，采用斜板式可变容量型活塞泵。并且，作为主泵521，除 了采用斜板式可变容量型活塞泵之外，也可以采用例如斜轴式的可变容量 型泵，泵的形式是任意的。在主泵521上设有控制泵的流量的泵容量控制 装置56。此泵容量控制装置56，监视主泵521的排出压和液压工作缸44 的负荷压之间的压差，控制主泵521的流量使此压力差保持一定。
在主泵521的排出口与控制阀54之间的管路(排出侧管路)91上， 设有与工作油箱51连通的旁路管路92，在此旁路管路92上设有卸载阀 55。当主泵521的排出压和液压工作缸44的负荷压之间的压差达到规定 值以上时，卸载阀55打开流路，使工作油流回工作油箱51。辅助泵522，为容量固定型的齿轮泵，与主泵521构成一体。 控制阀54为中立关闭型切换阀，在中立操作时，切断向液压工作缸 44供应工作油。辅助回路6具备所述的辅助泵522;供给来自此辅助泵522的压油 的控制阀54的切换操作部54A、 54B;设置于辅助泵522与切换操作部 54A、 54B之间的，切换压油的供给的PPC(Proportional Pressure Control) 阀61。PPC阀61构成为，通过操作者操作作业机控制杆33，可以切换向切 换操作部54A或切换操作部54B的压油的供给。通过PPC阀61的切换， 由液压切换控制阀54。在辅助泵522与PPC阀61之间的管路(排出侧管路)93的途中，设 有与工作油箱51连通的旁路管路94，此旁路管路94上设有安全阀62。 当辅助泵522的排出压超过规定值(安全压力)时，安全阀打幵，使来自 辅助泵522的工作油通过旁路管路94流回工作油箱51 。在管路93中，在位于安全阀62下游的PPC阀61附近(即，安全阀 62与PPC阀61之间)，设有连通管路93与工作油箱51的管路71。此管 路71的途中设有节流阀72。具备管路71以及节流阀72，构成本发明的 带节流阀管路7。图3表示第一实施方式的液压挖掘机1的俯视图，图4表示第一实施 方式的液压挖掘机1的侧视图。在此，这些图3及图4，是示意地表示液 压回路5等主要零件的配置的透视图。在这些图3及图4中，向发动机53供给燃料的燃料箱531被配置在 旋转体3的最后方。发动机53被配置在燃料箱531的前方、驾驶席32的 下方。液压泵52与发动机53邻接配置，也位于驾驶席32的下方。还有， 工作油箱51，被配置于液压泵52的前方、驾驶席32前方的地板31的下 方。此处，由于工作油箱51被配置于地板31的下部，如图4所示，工作
油箱51的设置位置，为液压泵52的垂直方向的下方。 此液压挖掘机l，进行如下动作。在欲使起重臂41上升时，操作作业机控制杆33切换PPC阀61，通 过液压将控制阀54切换为"上升"状态(图2中控制阀54的左侧)。在此 状态下，向液压工作缸44供给来自主泵521的工作油，在工作油的液压 的作用下，液压工作缸44的活塞移动。由此起重臂41上升。另一方面，在欲使起重臂41下降时，将控制阀54切换为"下降"状态 (图2中控制阀54的右侧)。在此状态下，通过将来自主泵521的工作 油供给到在液压工作缸44中与"上升"状态时相反的一侧，液压工作缸44 的活塞向"上升"状态时的相反一侧移动。由此起重臂41下降。在控制阀54处于中立状态(图2中控制阀54的中央)时，由于切断 了向液压工作缸44的液压的供应，液压工作缸44的液压被固定，起重臂 41保持现在的位置。作业中，在负荷变高时，工作油从卸载阀55流回工 作油箱51。长时间使用液压回路5，有时工作油箱51内的工作油减少时要添加工 作油，或为了维修等更换工作油箱51内的工作油。在此，由于工作油箱 51被配置在液压泵52下方，所以因工作油的减少，工作油箱51内的工作 油面低于液压泵52而位于其下方，或者在添加新的工作油的时候，在将 工作油箱51内的工作油除掉之后再加入新工作油，则有时工作油箱51与 液压泵52之间的工作油被除去，此部分混入空气。在此情况下，如果先使液压泵52工作，混入的空气会慢慢进入液压 泵52内。此时，因为在辅助泵522侧设有带节流阀管路7，所以管路71 处于向工作油箱51开放了的状态。另一方面，由于在从主泵521到控制 阀54的管路91中填充有工作油，所以辅助泵522侧的管路93、 71，相比 于主泵521侧的管路91阻力小。因此，空气通过辅助泵522被导入带节 流阀管路7，通过管路71以及节流阀72被排出至工作油箱51。像这样， 由于只设置带节流阀管路7就能够容易地除掉空气，所以可以使液压回路 5的结构及控制简化。另外，由于通过带节流阀管路7在工作油循环于辅 助回路6前除去空气，所以可以防止由空气混入引起的充气或气蚀，可以 防止液压回路5的动作不良的产生。通过设置带节流阀管路7，即使在工作油箱51与液压泵52之间混入 有空气，也能够较好排出空气，所以即使将工作油箱51相对于液压泵52 配置在下方，也不会影响作业机4的初期响应性。由于在现有的液压挖掘 机1中，为了避免空气混入不得不将工作油箱51配置在液压泵52的上方， 所以如图1的双点划线所示，在驾驶席32的旁边配置现有的工作油箱的 部分形成突出部51A而突出。由于该突出部51A,会引起使驾驶席32变 窄，以及驾驶席32不能配置在旋转体3的中央等问题。相对于此，本实 施方式的液压挖掘机1，由于可以将工作油箱51设置在地板31的下部， 所以能够使驾驶席32变宽、提高舒适度，并且由于可以从旋转体3的两 侧上下车，所以可以提高操作性。接着，若混入的空气通过带节流阔管路7被除去，则工作油在带节流 阀管路7内流通。于是，由于在带节流阀管路7的节流阀72的作用下对 流量进行节流，所以通过阻力使工作油变得不易流动，工作油从辅助泵522 通过管路93供给到PPC阀61。同时，工作油也从主泵521通过管路91 供给到控制阀54。由此，液压工作缸44产生必要的液压，液压工作缸44 可以工作。在通过节流阀72除去工作油内部的空气之后，将工作油供给到PPC 阀61及控制阀54，因此能够迅速确保液压工作缸44工作的必要的液压， 由于液压工作缸44以及切换操作部54A、 54B能够迅速工作，所以可以 实现液压挖掘机l良好的响应性。另外，通过设置节流阀72，除掉了空气 的工作油由于阻力增加而自动被供给到PPC阀61及控制阀54，所以不再 需要切断带节流阀管路7等结构或控制。因此，可以使液压回路5的结构 及控制变得简单。并且，在液压回路5工作时，虽然带节流阀管路7中经常会有少量的 工作油流动，来自辅助泵522的一部分工作油流回工作油箱51，但是由于 在本实施方式中带节流阀管路7设置于辅助回路6中，所以在需要比辅助 回路6大的流量的主泵521侧，能够确保工作油的流量。因此，能够可靠 确保辅助泵522的最大流量，可容易确保液压工作缸44需要的液压。第二实施方式下面，就本发明的第二实施方式进行说明。第二实施方式与第一实施
方式，除了带节流阀管路7的安装位置不同以外，结构与第一实施方式都 一样。图5是表示本发明第二实施方式的液压挖掘机1的液压回路5的图。 在此图5中，带节流阀管路7在管路91上，被设置在卸载阀55下游的控 制阀54附近(即，卸载阀55与控制阀54之间)。在这样的第二实施方式中，当空气混入工作油箱51与液压泵52之间 时，若液压泵52工作，则空气从主泵521通过带节流阀管路7被排出到 工作油箱51 。由于带节流阀管路7设置于流量大于辅助泵522的主泵521 侧，所以混入的空气能够迅速排出，因此可以实现液压挖掘机l良好的启 动性。若空气被排出，带节流阀管路7内有工作油流动，则由于节流阀72 内的阻力变大，所以工作油自动从主泵521供给向控制阀54。与此同时， 工作油从辅助泵522供给到PPC阀61 。由此，液压工作缸44以及切换操 作部54A、 54B工作所需要的液压上升，液压工作缸44可以启动。第三实施方式下面，就本发明的第三实施方式进行说明。第三实施方式与第一实施 方式，除了代替带节流阀管路7而设置了带切换阀管路8这一点不同以外， 结构与第一实施方式都一样。图6是表示本发明第三实施方式的液压挖掘机1的液压回路5的图。 在此图6中，在管路93中，在安全阀62下游的PPC阀61附近(即，安 全阀62与PPC阀61之间)，设有连通管路93与工作油箱51的管路81， 和在管路81的途中设置的、并且可以开闭管路81流路的切换阀82。切换 阀82可以由操作者在驾驶席32以手动切换。而且具备这些管路81以及 切换阀82，构成本发明的带切换阀管路8。在这样的第三实施方式中，当空气混入工作油箱51与液压泵52之间 时，先手动将切换阀82切换为打开。然后在这种状态下，若使液压泵52 工作，则空气从辅助泵522通过带切换阀管路8被排出到工作油箱51。由 于若液压回路5内的空气被排出，从管路81排出工作油，因此在此状态 下，操作者手动将切换阀82切换为关闭。于是，由于管路81被隔断，所 以工作油从辅助泵522供给到PPC阀61，并且还从主泵521供给到控制
阀54。由此，确保液压工作缸44工作用的液压，液压工作缸44能够工作。 由于设有带切换阀管路8，可以切换管路81的开闭，所以在工作油内 的空气被除去后，通过关闭切换阀82，可以从辅助泵以及主泵521向PPC 阀61以及控制阀54分别供给工作油。此时与第一实施方式不同，通过将 切换阀82切换为关闭，可以将由液压泵52输送的工作油全部供给到PPC 阀61以及控制阀54，因此使工作油没有浪费地形成液压。由此，可以容 易并且迅速确保液压工作缸44以及切换操作部54A、 54B的工作所需要 的液压。第四实施方式下面，就本发明的第四实施方式进行说明。第四实施方式与第三实施 方式，除了带切换阀管路8的安装位置不同，结构与第三实施方式都一样。图7是表示第四实施方式的液压挖掘机1的液压回路5的图。在此图 7中，带切换阀管路8在管路91上，被设置在卸载阀55下游的控制阀54 附近(即，卸载阀55与控制阀54之间)，连通管路91和工作油箱51。根据这样的第四实施方式，当空气混入工作油箱51与液压泵52之间 时，将切换阀82切换为打开，使液压泵52工作。于是，空气从主泵521 通过带切换阀管路8被排出到工作油箱51。在排出空气结束后，将切换阀 82切换为关闭，通过液压泵52输送工作油，工作油从主泵521供给到控 制阀54，并且还从辅助泵522供给到PPC阀61。另外，本发明并不限于所述的实施方式，在能够实现本发明目的范围 内的变形、改良等也包含在本发明之中。控制阀并不限于在辅助回路中通过液压进行切换，例如也可以不设置 辅助回路而构成为通过手动或电动来进行切换。在不设置辅助回路的情况 下，带节流阀管路或者带切换阀可以设置于液压泵(主泵)的排出侧管路， 以连通排出侧管路和工作油箱。控制阀的种类，只要是中立关闭型的切换阀，可以根据液压回路的用 途及规格而任意选择。设置在带切换阀管路上的切换阀，不限于可以手动切换的结构，例如 也可以通过液压或电动进行切换。工作油箱没有必要一定配置在液压泵的下方，根据液压挖掘机的大小 及规格等，可以自由设定其布局。用于实施本发明的最优构造、方法等，虽然在以上记载中公开，但是 本发明并不限于此。即，本发明主要对特定的实施方式特别进行图示和说 明。不脱离本发明的技术思想以及目的范围，对于以上所述的实施方式， 在形状、材质、数量以及其他详细集群构中，本领域普通技术人员可以加 以多种变形。因此，对上述公开的形状、材质等进行限定的记载，是为了使本发明 容易理解的举例性记载，并不限定本发明，所以除它们的形状、材质等的 一部分或全部的限定以外的构件名称的记载，也包含于本发明。工业实用性本发明可以用于具备锄、铲、吊车等附件的各种液压挖掘机，特别是 重视空间效率的小型液压挖掘机。
权利要求
1. 一种液压挖掘机，其特征在于，具有 存积工作油的工作油箱；送出来自所述工作油箱的所述工作油的液压泵； 在所述液压的作用下工作的执行元件；以及设置于所述液压泵与所述执行元件之间的、对所述工作油的供给进行 切换的中立关闭型的控制阀，在所述液压泵的排出侧管路上，设有连通所述排出侧管路与所述工作 油箱的带节流阀管路。
2. —种液压挖掘机，其特征在于，具有 存积工作油的工作油箱；送出来自所述工作油箱的所述工作油的液压泵； 在所述液压的作用下工作的执行元件；以及设置于所述液压泵与所述执行元件之间的、对所述工作油的供给进行 切换的中立关闭型的控制阀，在所述液压泵的排出侧管路上，设有连通所述排出侧管路与所述工作 油箱并且带有可以对流路进行开闭的切换阀的管路。
3. 如权利要求1或2所述的液压挖掘机，其特征在于， 所述液压泵包括如下部分而构成向所述执行元件供给所述工作油的主泵、和供给用于使所述控制阀工作的所述工作油的辅助泵，所述带节流阀管路或所述带切换阀管路被设置为连通在所述辅助泵 的排出侧管路和所述工作油箱之间。
4. 如权利要求1或2所述的液压挖掘机，其特征在于， 所述液压泵包括如下部分而构成向所述执行元件供给所述工作油的主泵、和供给用于使所述控制阀工作的所述工作油的辅助泵，所述带节流阀管路或所述带切换阀管路被设置为连通在所述主泵的 排出侧管路和所述工作油箱之间。
全文摘要
管路(93)中设有连通管路(93)和工作油箱(51)的管路(71)。在此管路(71)上设置节流阀(72)，构成带节流阀管路(7)。工作油箱(51)与液压泵(52)之间混入空气时，驱动液压泵(52)，从带节流阀管路(7)向工作油箱(51)排出空气，除去液压回路(5)内的空气。空气被除去后，由于节流阀(72)的阻力变大，工作油从辅助泵(522)流向PPC阀(61)。由于通过带节流阀管路(7)能够以简单的结构除去空气，所以从最初就向液压工作缸(44)供给除去了空气的工作油，从而液压工作缸能实现良好的响应性。
文档编号E02F9/00GK101124411SQ20068000439
公开日2008年2月13日 申请日期2006年2月7日 优先权日2005年2月8日
发明者伊东进一 申请人:株式会社小松制作所;小松优特力株式会社