专利名称：用于施工设备的变量型液压泵的流量控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于包括挖掘机在内的施工设备的变量液压泵的流量控制装置。更特别地，本发明涉及一种用于施工机械的变量液压泵的改进流量控制装置，其中，液压泵的打开面积主要由在用于施工机械的多个工作装置的结合操作过程中预先确定多个致动器要求流量的控制器来控制，使得可减小液压泵的压力损失并可提高燃料效率，并且其中，在结合操作过程中，与各工作装置的操纵量相比液压泵排放相对较小量的液压流体，以使操纵装置的操纵周期范围变宽。
背景技术：
包括挖掘机或液压铲的施工机械设置有液压回路，所述液压回路构造为使得包括动臂、斗杆、铲斗以及回转马达等工作装置由从液压泵排放的液压流体的压力驱动。参见图1，液压挖掘机I包括履带型下部行进结构2、能回转地支撑在下部行进结构2上的上部回转结构3、以及安装在上部回转结构3上的工作装置。工作装置通常包括:动臂5，动臂5构造为使得其基部能升降地支撑在上部回转结构3上；斗杆6，其设置在动臂5的一端部处；铲斗7，其安装在动臂5的前端部处；以及回转马达(未示出)，其构造为在上部回转结构3的回转操作过程中提供动力。根据设备的说明书，一个变量液压泵经常用于给工作装置供应液压，在由包括操纵杆或控制杆的操纵装置控制多个致动器14的结合操作过程中，用于多个工作装置的多个致动器所耗费的要求流量被控制为液压泵的排放流量。也即，在结合操作过程中，变量液压泵的排放流量由用于多个工作装置的各致动器所要求的流量确定，排放流量由下式控制:“液压泵排放流量=第一致动器的要求流量+第二致动器的要求流量+第三致动器的要求流量”。在上式中，可以理解，第一致动器是动臂致动器14a，第二致动器是铲斗致动器14c，第三致动器是回转马达(未示出)。当然可以注意到，工作装置也可附加地设置到液压施工机械。利用上式的传统液压泵的排放流量的控制方法带来以下问题，即相对较大量的液压流体从泵流动路径的打开区域排放，导致压力损失增加较大，这影响了燃料效率并因此增加了燃料消耗。另外，在结合操作过程中，快速地达到液压泵的最大排放流量，因此使根据操纵装置的先导压力的液压泵的排放流量的控制范围变窄，导致可操纵性劣化。同时，韩国专利申请公开文献N0.2001-0033699公开一种流量控制装置，鉴于因在结合操作过程中可操纵性劣化而在用于液压铲的流量控制装置中引发的问题，上述流量控制装置用于容许液压泵的输出流量被控制成为在各液压致动器中预设的分配流量。在结合操作过程中，流量控制装置计算多个液压致动器的要求流量的绝对值总和以获得所述多个液压致动器的要求流量，并在控制泵要求流量的控制方法中利用该计算得到的绝对值总和。因此，可以在结合操作过程中，防止多个液压致动器的要求流量总和超过液压泵的最大排放流量，并且控制多个液压致动器的要求流量总和成为根据用于工作装置的致动器的分配流量。这种利用液压致动器的要求流量绝对值总和的流量控制方法也可避免如下缺点，即分配流量比通过诸如操纵杆或控制杆等操纵装置的操纵而所需的要求流量大。然而，这种流量控制方法仍未给出针对如下问题的解决方案，即在结合操作过程中发生压カ损失，以及在结合操作过程中，快速地达到液压泵的最大排放流量，并因此使操纵装置对液压泵的排放流量的控制范围变窄，导致可操纵性劣化。
发明内容
抟术问是页因此，本发明致カ于解决现有技术中存在的上述问题，本发明的目的是提供ー种用于施工机械的变量液压泵的流量控制装置，其中，液压泵的排放流量受控，从而显示根据用于工作装置的致动器的匹配条件使液压泵的打开面积变宽的效果，由此减少压カ损失并提高燃料效率。技术方案为了实现上述目的，根据本发明，提供一种用于施工机械的变量液压泵的流量控制装置，其包括:发动机；至少ー个变量液压泵，所述至少一个变量液压泵具有用于控制所述至少一个变量液压泵的打开面积的斜盘控制装置，并构造为由所述发动机泵抽以提供液压；多个用于工作装置的致动器，所述用于工作装置的致动器包括动臂致动器或斗杆致动器、铲斗致动器以及回转马达；工作装置控制阀，所述工作装置控制阀连接并安装在所述液压泵和所述用于工作装置的致动器之间，并构造为在阀芯移动过程中控制从所述液压泵排放的液压压カ以执行用于工作装置和回转马达的致动器的起动、停机以及回转操作；操纵量检测装置，所述操纵量检测装置构造为检测操纵装置的操纵量以驱动所述用于工作装置的致动器；以及流量控制器，所述流量控制器连接到所述操纵量检测装置和所述斜盘控制装置，并构造为接收由所述操纵量检测装置检测到的所述操纵装置的工作装置操纵信号，并控制所述液压泵的排放流量，其中，在结合操作过程中，所述流量控制器通过所述工作装置操纵信号预先确定各个用于工作装置的致动器的要求流量，然后通过计算各个要求流量的平方和的平方根以确定所述液压泵的排放流量，来控制所述斜盘控制装置。
_9] 有益.效果根据本发明的用于施工机械的变量液压泵的流量控制装置具有如下优点，即它基于计算得到的为驱动各个用于工作装置的致动器而要求的流量的平方和的平方根，来控制液压泵的打开面积，使得可同时操纵多个用于工作装置的致动器，或者在结合操作过程中可确保较现有技术而言相对较大的液压泵的打开面积(这意味着液压泵的排放流量相对较小)，由此减小液压泵的压カ损失并提高操作效率和燃料效率。另外，根据本发明的用于施工机械的变量液压泵的流量控制装置具有另ー优点，即在操纵装置的操纵和在根据操纵装置的操纵的液压泵的排放流量的控制方面，与现有技术相比，液压泵在相同周期范围内排放相对较少量的液压流体以执行结合操作，且操纵装置的操纵周期范围变得相对较宽，使得可改善可操纵性。
图1是示出现有技术的用于施工机械的挖掘机的示意性立体图；图2是现有技术的用于控制液压泵的排放流量的流程图；图3是示意性示出根据本发明一实施方式的流量控制装置的构造的简图；图4是根据本发明的用于控制液压泵的排放流量的流程图；图5是示出根据本发明的液压泵的流量特性的曲线图。
具体实施例方式现将参照附图详述本发明的优选实施方式。在本发明描述中限定的对象，例如详细构造和元件，仅是提供用来辅助本领域技术人员全面理解本发明的具体细节，本发明并不局限于下文公开的实施方式。下文，将参照附图更详细描述本发明的优选实施方式。参见图3和4，根据本发明的用于施工机械的变量液压泵的流量控制装置包括:发动机10 ；至少一个变量液压泵12，其具有用于控制变量液压泵12的打开面积的斜盘控制装置11，并构造为由发动机10泵抽以提供液压；多个用于工作装置的致动器14，其包括动臂致动器或斗杆致动器、铲斗致动器以及回转马达；工作装置控制阀15，其连接并安装在液压泵12和用于工作装置的致动器14之间，并构造为在阀芯移动过程中控制从液压泵排放的液压压力以执行用于工作装置和回转马达的致动器的起动、停机以及回转操作；操纵量检测装置17，其构造为检测操纵装置16的操纵量以驱动用于工作装置的致动器14 ；以及流量控制器18，其连接到操纵量检测装置17和斜盘控制装置11，并构造为接收由操纵量检测装置17检测到的操纵装置16的工作装置操纵信号，并控制液压泵12的排放流量。在结合操作过程中，流量控制器18通过工作装置操纵信号预先确定各个用于工作装置的致动器14的要求流量，然后通过计算各个要求流量的平方和的平方根以确定液压泵12的排放流量，来控制斜盘控制装置11。另外，操纵量检测装置17构造为先导压力检测传感器，斜盘控制装置11构造为电比例减压阀。发明的方式将参照图3至5进一步描述根据本发明一实施方式的用于施工机械的变量液压泵的流量控制装置的操作原理。在本发明的一实施方式中，液压挖掘机I包括履带型下部行进结构2、能回转地支撑在下部行进结构2上的上部回转结构3、以及安装在上部回转结构3上的工作装置。如现有技术中一祥，工作装置一般包括:动臂5，动臂5构造为使得其基部能升降地支撑在上部回转结构3上；斗杆6，其设置在动臂5的一端部处；铲斗7，其安装在动臂5的前端部处；以及回转马达(未示出)，其构造为在上部回转结构3的回转操作过程中提供动力。另外，动臂5、斗杆6以及铲斗7由相应的致动器14操作，致动器14因液压而膨胀和收缩。特别地，在根据本发明ー实施方式的用于施工机械的变量液压泵的流量控制装置中，当操作者操纵诸如操纵杆或控制杆等操纵装置16以驱动用于工作装置的致动器14吋，由操纵量检测装置17检测包括先导压カ或电信号的工作装置操纵信号的操纵量。流量控制器18连接到操纵量检测装置17和斜盘控制装置11，并接收由操纵量检测装置17检测的操纵装置16的工作装置操纵信号，以及控制液压泵12的排放流量。
优选地，在结合操作过程中，流量控制器18通过工作装置操纵信号预先确定各个用于工作装置的致动器14的要求流量，然后通过计算各个要求流量的平方和的平方根以确定液压泵12的排放流量，来控制斜盘控制装置11。操纵装置16安装在先导泵13处，操纵装置16的操纵量由操纵量检测装置17的先导压カ检测传感器检測。根据本发明ー实施方式，通过执行检测操纵装置16的操纵量以计算相应致动器14的要求流量的步骤S100，计算在步骤SlOO中计算得到的相应致动器14的要求流量的平方和的平方根的步骤S200，以及输出与在步骤S200中确定的结果对应的控制信号以控制斜盘控制装置11的步骤S300，来确定液压泵12的排放流量。更具体地，与传统流量控制方法不同，当液压泵排放流量设定吋，根据本发明的流量控制器18不计算各个用于工作装置的致动器14的要求流量之总和。而是，流量控制器18根据由操纵量检测装置17检测到的操纵装置16的工作装置操纵信号，计算多个用于エ作装置的致动器14的相应要求流量的平放和的平方根，并且将该计算得到的平方根值确定为液压泵12的排放流量。換言之，由流量控制器18确定的液压泵的排放流量可由下式限定:用于工作装置的致动器的要求流量的平方和=(第一致动器的要求流量)2+ (第二致动器的要求流量)2+ (第三致动器的要求流量)2....
在此，流量控制器18通过计算如上述限定的用于工作装置的致动器的要求流量的平方和的平方根并利用与该计算结果对应的斜盘控制装置11的输出信号，控制液压泵的排放流量。液压泵的排放流量可由下式限定:液压泵排放流量=((第一致动器的要求流量)2+(第二致动器的要求流量)2+ (第三致动器的要求流量)2… )1/2为了在诸如动臂致动器和铲斗致动器等两个用于工作装置的致动器的结合操作过程中、比较根据本发明的由流量控制器18控制的液压泵的排放流量的特性，对传统的对多个致动器的要求流量简单加和的流量控制方法与本发明的发明性流量控制方法进行流量特性比较。比较结果显示，与传统流量控制方法相比，本发明的发明性流量控制方法在相对延迟的周期内控制液压泵的最大流量。
亦即，如图5所示，当液压泵12的最大排放流量性能设定为恒定时，与现有技术的液压泵12的排放流量控制特性线A相比，根据本发明的液压泵12的排放流量控制特性线B具有相对较小坡度，并显示相对较长延迟周期以达到最大流量。这就表示当单独操纵一个致动器14时，在本发明的发明性流量控制方法与传统流量控制方法之间，控制特性无差异。另外，根据本发明的用于施工机械的变量液压泵的流量控制装置具有如下特性，即当同时操纵两个或更多致动器14或执行结合操作时，以如下方法控制液压泵的打开面积，即液压泵排放较现有技术的而言相对较少量的液压流体。附加地，相对于液压泵12的相同排放流量而言，可确保相对较大的打开面积，因此压力损失可极大地减少，且液压泵12的操作效率和燃料效率可提高。同时，根据本发明的用于施工机械的变量液压泵的流量控制装置具有如下特性，即当在结合过程中恒定地保持操纵装置16的操纵量时，与现有技术比较，液压泵12排放相对少量的液压流体，在控制操纵装置16方面，与现有技术相比而言需要相对较大的操纵量以排放与现有技术中的相同量的液压流体。由于这种特性，在包括操纵杆或控制杆的操纵装置16的操纵方面，根据本发明的用于施工机械的变量液压泵的流量控制装置给操作者提供较现有技术而言相对较宽的操纵周期范围，使得可顺利和稳定地保持可操纵性。产业应用件如上所述，本发明在用于施工机械的变量液压泵的流量控制装置中非常有用，在所述流量控制装置中，在操纵装置的操纵和在根据操纵装置的操纵的液压泵的排放流量的控制方面，与现有技术相比，液压泵在相同周期范围内排放相对较少量的液压流体以执行结合操作，且操纵装置的操纵周期范围变得相对较宽，使得可改善可操纵性并且可减小液压泵的压力损失。
权利要求
1.一种用于施工机械的变量液压泵的流量控制装置，包括: 发动机； 至少一个变量液压泵，所述至少一个变量液压泵具有用于控制所述至少一个变量液压泵的打开面积的斜盘控制装置，并构造为由所述发动机泵抽以提供液压； 多个用于工作装置的致动器，所述用于工作装置的致动器包括动臂致动器或斗杆致动器、铲斗致动器以及回转马达； 工作装置控制阀，所述工作装置控制阀连接并安装在所述液压泵和所述用于工作装置的致动器之间，并构造为在阀芯移动过程中控制从所述液压泵排放的液压压力以执行用于工作装置和回转马达的致动器的起动、停机以及回转操作； 操纵量检测装置，所述操纵量检测装置构造为检测操纵装置的操纵量以驱动所述用于工作装置的致动器；以及 流量控制器，所述流量控制器连接到所述操纵量检测装置和所述斜盘控制装置，并构造为接收由所述操纵量检测装置检测到的所述操纵装置的工作装置操纵信号，并控制所述液压泵的排放流量， 其中，在结合操作过程中，所述流量控制器通过所述工作装置操纵信号预先确定各个用于工作装置的致动器的要求流量，然后通过计算各个要求流量的平方和的平方根以确定所述液压泵的排放流量，来控制所述斜盘控制装置。
2.按权利要求1所述的用于施工机械的变量液压泵的流量控制装置，其中，所述操纵量检测装置构造为先导压力检测传感器。
3.按权利要求1所述的用于施工机械的变量液压泵的流量控制装置，其中，所述斜盘控制装置构造为电比例减压阀。
全文摘要
本发明涉及一种用于施工设备的变量型液压泵的液压控制装置，其中，操作系统的可操作部分以较宽方式形成，同时液压泵较复杂操作情况下各操作系统的操作量而言排放相对较少量的流量，以改善液压泵的压力损失和燃料效率。所述装置包括流量控制器，其优选地连接到操作量检测装置和斜盘控制装置，并从由操作量检测装置检测的控制装置的操作系统接收操作信号，以控制液压泵的排放流量。在复杂操作情况下，流量控制器经由操作系统的操作信号预先确定用于各操作系统的致动器的要求流量，并后续操作相应要求流量的平方和的平方根，以确定液压泵的排放流量，由此控制斜盘控制装置。
文档编号E02F9/22GK103097743SQ201080069025
公开日2013年5月8日 申请日期2010年9月9日 优先权日2010年9月9日
发明者李相熙, 郑海均, 辛兴周 申请人:沃尔沃建造设备有限公司