作业机械的泵控制系统的制作方法

文档序号:14647029发布日期:2018-06-08 21:08阅读:99来源:国知局
作业机械的泵控制系统的制作方法

本发明涉及液压挖掘机等作业机械的泵控制系统,尤其涉及进行斜轴式液压泵的流量控制(容量控制)的作业机械的泵控制系统。



背景技术:

在液压挖掘机等作业机械中,存在如下作业机械:采用了泵流量控制装置,其通过根据操作装置的操作来控制调节器(泵流量控制阀),而正向(positive)控制泵流量。在这种泵流量控制装置中,除了通过先导操作式的操作装置的操作压来直接控制泵流量控制阀的装置以外,还具有基于操作压由控制器决定目标泵流量来控制泵流量控制阀的装置(参照专利文献1等)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2014-190516号公报



技术实现要素:

在通过操作压直接控制泵流量控制阀的情况下,在泵流量的控制特性中强烈反映出操作装置的液压特性,但在使用控制器来控制泵流量控制阀的情况下,具有会得到与操作装置的特性不同的流量控制特性的优点。另外,在用控制器运算目标泵流量时,只要在基础信息中加入泵压就能够运算出以目标马力限制后的目标泵流量。该情况下,能够明确地控制相对于泵压的泵流量,也会提高马力控制的精度。

此外,可变容量型的液压泵之一为斜轴式液压泵,与斜盘式等其他方式的可变容量型的液压泵相比效率高。另一方面,与相同程度容量的其他方式的液压泵相比包含缸体在内的可变容量机构重,具有容量变化相对于操作量变化的响应延迟的倾向。因此,在以斜轴式液压泵为对象由控制器控制泵流量控制阀的情况下,由于响应动作相对于控制器的指令延迟,因情形不同而容易产生压力波动。若产生压力波动,则可能产生因执行机构动作的加速度变动导致的操作性的降低、因液压泵和/或发动机的过大转矩导致的燃料效率的降低。

本发明的目的在于,提供能够提高泵流量控制相对于控制器的指令的响应性、并抑制斜轴式液压泵的压力波动的作业机械的泵控制系统。

为了实现上述目的,本发明为一种作业机械的泵控制系统,该作业机械具有:对被驱动部件进行驱动的一个以上的执行机构;排出对上述执行机构进行驱动的液压油的可变容量型且斜轴式的液压泵;对从上述液压泵向对应的执行机构供给的液压油进行控制的一个以上的控制阀;生成与操作相应的操作压并输出到对应的控制阀的一个以上的先导操作式的操作装置;生成上述操作压的初始压的先导泵;对对应的操作装置的操作压进行检测的一个以上的操作压传感器;以及将连接上述液压泵和上述执行机构的管路的压力作为负荷压检测的一个以上的负荷压传感器,该作业机械的泵控制系统的特征在于,具有:泵马力控制阀,其使规定上述液压泵的限制马力的第1施加力和基于上述液压泵的排出压产生的第2施加力相对地作用于阀柱,以泵吸收马力不会超过上述限制马力的方式控制上述液压泵的容量;目标泵流量运算部,其基于由一个以上的上述操作压传感器检测到的操作压及由上述负荷压传感器检测到的负荷压来对上述液压泵的目标泵流量进行运算;目标马力运算部,其根据与对应的操作装置的操作压建立了对应得到的关系来对与上述检测到的操作压对应的要求马力进行运算,并基于上述要求马力对目标马力进行运算;以及泵马力控制部,其基于由上述目标泵流量运算部运算出的目标泵流量及由上述目标马力运算部运算出的目标马力对上述泵马力控制阀进行控制,使得在由上述泵马力控制阀规定的上述限制马力下排出上述目标泵流量。

发明效果

根据本发明,能够提高泵流量控制相对于控制器的指令的响应性,并抑制斜轴式液压泵的压力波动。

附图说明

图1是表示作为适用本发明的泵控制系统的作业机械的一例的液压挖掘机的外观结构的立体图。

图2是表示包含本发明的第1实施方式的泵控制系统在内的液压系统的主要部分的回路图。

图3是将本发明的第1实施方式的泵控制系统所具备的调节器的结构与相关要素一同示出的液压回路图。

图4是由本发明的第1实施方式的泵控制系统所具备的泵马力控制阀规定的限制马力的说明图。

图5是由本发明的第1实施方式的泵控制系统所具备的泵流量控制阀规定的限制泵流量的说明图。

图6是包含本发明的第1实施方式的泵控制系统所具备的泵控制器在内的机身控制器的示意图。

图7是本发明的第1实施方式的泵控制系统所具备的泵流量控制部及泵马力控制部的功能框图。

图8是例示在本发明的第1实施方式的泵控制系统所具备的目标马力运算部中读入的控制表的图。

图9是例示在本发明的第1实施方式的泵控制系统所具备的限制流量运算部中读入的控制表的图。

图10是例示在本发明的第1实施方式的泵控制系统所具备的基准泵压运算部中读入的控制表的图。

图11是由本发明的第1实施方式的泵控制系统控制的泵动作的说明图。

图12是表示基于有无限制马力控制而导致执行机构起动时的泵压的举动不同的图。

图13是例示限制马力的修正值与马力控制压的关系的图。

图14是表示包含本发明的第2实施方式的泵控制系统在内的液压系统的主要部分的回路图。

图15是表示包含本发明的第2实施方式的泵控制系统所具备的泵控制器在内的机身控制器的示意图。

图16是本发明的第2实施方式的泵控制系统所具备的泵流量控制部的功能框图。

图17是例示在本发明的第2实施方式的泵控制系统所具备的第1目标马力运算部中读入的控制表的图。

图18是分别例示在本发明的第2实施方式的泵控制系统所具备的第1限制流量运算部中读入的控制表的图。

图19是例示在本发明的第2实施方式的泵控制系统所具备的第2目标马力运算部中读入的控制表的图。

图20是分别例示在本发明的第2实施方式的泵控制系统所具备的第2限制流量运算部中读入的控制表的图。

图21是本发明的第2实施方式的泵控制系统所具备的马力分配部的功能框图。

图22是本发明的第2实施方式的泵控制系统所具备的泵马力控制部的功能框图。

图23是例示在本发明的第2实施方式的泵控制系统所具备的基准泵压运算部中读入的控制表的图。

图24是由本发明的第2实施方式的泵控制系统控制的状况A下的泵动作的说明图。

图25是由本发明的第2实施方式的泵控制系统控制的状况B下的泵动作的说明图。

图26是由本发明的第2实施方式的泵控制系统控制的状况C下的泵动作的说明图。

图27是由本发明的第2实施方式的泵控制系统控制的状况D下的泵动作的说明图。

具体实施方式

以下使用附图说明本发明的实施方式。

<第1实施方式>

(1-1)作业机械

图1是表示适用本发明的各实施方式的泵控制系统的作业机械的一例的液压挖掘机的外观结构的立体图。在以下的说明中,在没有预先写明的情况下将驾驶席的前方(该图中为左方)设为机身的前方。但是,液压挖掘机的例示并不限定本发明的泵控制系统的适用对象,也能够将各实施方式的泵控制系统适用于起重机、推土机、轮式装载机等其他种类的作业机械。

图示的液压挖掘机具有行驶体81、设在该行驶体81上的旋转体82、及安装在该旋转体82上的作业机(前作业机)83。行驶体81为通过左右的履带91而行驶的履带式。旋转体82经由旋转轮94而设在行驶体81的上部,并具有驾驶室90。在驾驶室90内,配置有供操作员落座的座椅(未图示)、以及供操作员操作的操作装置(图2的操作装置11等)。作业机83具有能够转动地安装于旋转体82的前部的动臂84、能够转动地安装于动臂84的前端的斗杆85、以及能够转动地安装于斗杆85的前端的铲斗86。

另外,液压挖掘机具有左右的行驶马达92、旋转马达93、动臂缸87、斗杆缸88及铲斗缸89来作为执行机构(液压执行机构)。左右的行驶马达92分别对行驶体81的左右履带91进行驱动。旋转马达93对旋转轮94进行驱动而使旋转体82相对于行驶体81旋转。动臂缸87沿上下驱动动臂84。斗杆缸88向放出侧(打开侧)及收回侧(扒入侧)驱动斗杆85。铲斗缸89向卸载侧及铲装侧驱动铲斗86。也就是说,除了前述的履带91和旋转轮94以外,动臂84、斗杆85、铲斗86也相当于由液压执行机构驱动的被驱动部件。

(1-2)液压系统

图2是表示包含本发明的第1实施方式的泵控制系统在内的液压系统的主要部分的回路图。在该图中抽出与特定的液压执行机构9的一个方向的动作相关的回路进行了表示,但实际上也存在与其他方向的动作(例如动臂下降动作)相关的回路(参照图3)。另外,仅图示了液压泵2和液压执行机构9的各自一个,但也存在由一个液压泵2驱动多个液压执行机构9的回路结构的情况。在本实施方式的情况下,液压执行机构9是动臂缸87、斗杆缸88、铲斗缸89、行驶马达92、旋转马达93中的至少一个(例如动臂缸87)。若液压执行机构9为动臂缸87,则前述的一个方向的动作为例如动臂抬升动作。

图2所示的液压系统具有液压泵2、先导泵3、操作装置11、控制阀4、高压选择阀5、负荷压传感器6、操作压传感器7、显示装置14、及泵控制系统。以下,逐步对各要素进行说明。

(1-2.1)液压泵

液压泵2为斜轴式液压泵,输入轴与发动机1的输出轴连结,由发动机1驱动而将蓄存于工作油箱8的工作油吸入并将其作为驱动液压执行机构9的液压油而排出。该液压泵2为可变容量型,其容量根据包含缸体在内的可变容量机构相对于输入轴的角度(倾转角)而变化。先导泵3为固定容量型,输出由先导操作式的操作装置11生成的操作压px的初始压。在本实施方式中设为先导泵3由发动机1驱动,但也存在构成为由另行设置的马达(未图示)等驱动的情况。

此外,驱动液压泵2的发动机1(例如柴油发动机)的转速由发动机控制器刻度盘(EC刻度盘)12设定。EC刻度盘12是将与设定相应的信号输出到机身控制器30(指示转速设定)的刻度盘式的操作装置。能够通过EC刻度盘12无级地指示发动机1的转速的可指示范围内的最小值、最大值及其中间值。EC刻度盘12在驾驶室90的内部设在落座于驾驶席的操作员的手可够到的位置。并且,发动机1由发动机控制装置10控制。发动机控制装置10除了基于来自机身控制器30的控制信号(EC刻度盘12的指示转速等)来控制发动机1的驱动以外,也将从发动机1得到的转速、燃料喷射量等信息输出到机身控制器30。

(1-2.2)操作装置

操作装置11是生成对液压执行机构9的动作进行指示的指令压的先导操作式的操作装置,与由同一液压泵2驱动的液压执行机构9的数量对应地至少设有一个。在图2中由于仅抽出了使液压执行机构9向一个方向动作的回路,因此仅图示出与操作杆11a向一个方向的操作对应的信号线路11b。但是,实际上操作杆11a被向两个方向操作,按每个操作方向都存在信号线路(参照图3的信号线路11b、11c)。

另外,操作装置11在驾驶室90的内部设在落座于驾驶席的操作员的手可够到的位置。在图2中将操作杆装置设为操作装置11的例子,将先导泵3的排出压p0作为初始压而生成与操作杆11a的操作(操作量)相应的操作压px,并输出到控制阀4。由此,控制阀4、进而液压执行机构9被驱动。

(1-2.3)控制阀

控制阀4是对从液压泵2向液压执行机构9供给的液压油的方向及流量进行控制的例如液压驱动式的控制阀,设在液压泵2的排出管路2a上。控制阀4与由同一液压泵2驱动的液压执行机构9的数量对应地设有一个以上。在图2中示出了液压执行机构9的一个方向的动作的回路,因此仅图示出与液压执行机构9的一方的油室连接的执行机构管路9a,但实际上也存在与液压执行机构9的另一方的油室连接的执行机构管路。执行机构管路相对于液压泵2的排出管路2a的连接关系由控制阀4根据操作装置11的操作方向进行切换,从而切换液压执行机构9的动作方向。

(1-2.4)高压选择阀

高压选择阀5是设在操作装置11的信号线路11b、11c(也同时参照图3)上的例如梭阀,选择信号线路11b、11c中的操作压px高的一方并输出。从操作装置11输出到信号线路11b的操作压px除了向控制阀4输出以外,在被高压选择阀5选择了的情况下也向信号线路13输出。在操作装置11存在多个的情况下,高压选择阀5的数量也与操作装置11的数量对应地增加。

(1-2.5)传感器

负荷压传感器6检测液压执行机构9的负荷压(执行机构压)py,操作压传感器7检测操作装置11的操作压px,并输出到机身控制器30(后述)。负荷压传感器6设在将控制阀4与液压执行机构9的一方的油室(在图2中为缸底侧油室)连接的执行机构管路9a上,但在由液压泵2驱动的液压执行机构9仅存在一个的情况下也可以设在排出管路2a上。操作压传感器7设在将操作装置11与高压选择阀5连接的信号线路11b上。在图2中仅图示出与液压执行机构9的一个方向的动作相关的负荷压传感器6和操作压传感器7的各自一个,但实际上也存在与其他方向的动作相关的负荷压传感器6及操作压传感器7。而且在由同一液压泵2驱动多个液压执行机构9的情况下,设有与液压执行机构9的数量对应的数量的负荷压传感器6及操作压传感器7。也就是说,负荷压传感器6及操作压传感器7的组数成倍于液压执行机构9的数量。

(1-2.6)显示装置

显示装置14除了显示与作业机械相关的各种信息的显示部14a以外,还具有用于进行各种操作输入的操作部14b、与输入信号相应地输出各种信息的显示信号的显示控制器(未图示)。显示控制器基于来自机身控制器30的指令,对显示部14a输出信号并显示各种仪表类和机身信息。根据显示部14a的显示信息,操作员能够确认作业机械的状况。显示部14a也可以是作为触摸面板式的液晶监视器而兼具操作部14b的结构。显示装置14与操作装置11、EC刻度盘12、机身控制器30一起设在驾驶室90的内部。

(1-3)泵控制系统

泵控制系统是控制液压泵2的泵容量的系统。若泵转速固定则液压泵2的排出流量(以下,泵流量Qp)与泵容量成正比例地变化,因此在本实施方式中将液压泵2的容量控制记为泵流量控制。本实施方式的泵控制系统具有流量控制电磁阀16、马力控制电磁阀17、调节器20及机身控制器30。通过机身控制器30对流量控制电磁阀16及马力控制电磁阀17进行控制,通过流量控制电磁阀16和/或马力控制电磁阀17、液压泵2的排出压(以下,泵排出压Pp)对调节器20进行控制。并且,通过调节器20对泵流量进行控制。以下,逐步依次说明各要素。

(1-3.1)流量控制电磁阀

流量控制电磁阀16为比例电磁阀,由作为电流指令值的流量控制信号Sq[mA]驱动,将从高压选择阀5输出的操作压px作为初始压(降压之后)生成流量控制压pq。流量控制压pq是驱动调节器20的泵流量控制阀23(图3)的液压信号。在本实施方式中将流量控制压pq的初始压作为操作压,但也可以将先导泵3的排出压p0作为流量控制压pq的初始压。在流量控制压pq最小(在本实施方式中为0MPa)时泵流量Qp成为最小,在流量控制压pq最大(在本实施方式中为4MPa)时泵流量Qp成为最大。

(1-3.2)马力控制电磁阀

马力控制电磁阀17为比例电磁阀,由作为电流指令值的马力控制信号Sf[mA]驱动,将先导泵3的排出压p0作为初始压(减压之后)生成作为液压泵2的限制马力(以下,限制马力F)的控制信号的马力控制压pf。马力控制压pf是驱动调节器20的泵马力控制阀22(图3)的液压信号。基于马力控制压pf产生的施加力与泵马力控制阀22的弹簧力合成,通过该合成力(第1施加力)的变化而由泵马力控制阀22规定的限制马力F发生变化,这将在后叙述。在马力控制压pf最小(例如0MPa)时限制马力F成为最大(最大限制马力Fmax),在马力控制压pf最大(例如4MPa)时限制马力F成为最小(最小限制马力Fmin)。

(1-3.3)调节器

图3是将调节器20的结构与相关要素一起示出的液压回路图。图3所示的调节器20具有伺服活塞装置21、泵马力控制阀22及泵流量控制阀23。关于伺服活塞装置21、泵马力控制阀22及泵流量控制阀23的结构依次逐步进行说明。

·伺服活塞装置

伺服活塞装置21具有伺服活塞21a、大径缸室21b及小径缸室21c。伺服活塞21a经由连杆(link)与液压泵2的可变容量机构连结,根据位移而使泵流量Qp(倾转角)变化。小径缸室21c与先导泵3的排出管路3a直接连接,在小径缸室21c中始终输入有先导泵3的排出压p0。大径缸室21b的受压面积大于小径缸室21c。在本实施方式中将作用于大径缸室21b的压力称为伺服压。大径缸室21b经由泵马力控制阀22和泵流量控制阀23与先导泵3的排出管路3a连接。因此,若伺服压上升则因大径缸室21b与小径缸室21c的受压面积差而伺服活塞21a向图中左侧移动,泵流量Qp减少。相反地,若伺服压降低则通过作用于小径缸室21c的施加力而伺服活塞21a向图中右侧移动,泵流量Qp增加。

·泵马力控制阀

泵马力控制阀22是以液压泵2的吸收马力不会超过限制马力F的方式控制伺服压来控制泵流量Qp的阀,位于伺服活塞装置21与泵流量控制阀23之间。该泵马力控制阀22具有压力控制阀柱22a(以下,阀柱22a)、受压室22b及弹簧22s。在阀柱22a上形成有流路,使得根据阀柱位置而伺服活塞21a的大径缸室21b的连接目标切换到先导泵3的排出管路3a和与工作油箱8连接的油箱管路8a中的某一个。受压室22b设在阀柱22a的一侧,弹簧22s设在另一侧。在受压室22b中输入有泵压Pp。弹簧22s以弹簧力规定限制马力F的最大值(最大限制马力Fmax),从另一侧与基于泵压Pp产生的施加力相对地对阀柱22a施力。通过该结构,泵吸收马力的最大值被最大限制马力Fmax所限制。也就是说,在被要求最大限制马力Fmax以上的泵吸收马力的情形下,泵流量Qp以根据泵压Pp的增减而阀柱22a被驱动、且泵吸收马力成为固定(=最大限制马力Fmax)的方式发生变化。具体地说,在被要求最大限制马力Fmax以上的泵吸收马力的情况下,若泵压Pp上升则阀柱22a左行而大径缸室21b与先导泵3连接,伺服活塞21a左行而泵流量Qp减少。相反地若泵压Pp下降则阀柱22a右行而大径缸室21b与工作油箱8连接,伺服活塞21a右行而泵流量Qp增加。

此时,在本实施方式中除了泵压Pp以外马力控制压pf也被输入到受压室22b,与基于弹簧22s产生的施加力相对地,基于马力控制压pf产生的施加力作用于阀柱22a。因此,基于马力控制压pf产生的施加力与基于弹簧22s产生的施加力合成(弹簧力的一部分被基于马力控制压pf产生的施加力抵消)。也就是说,以与泵压Pp相对而作用于阀柱22a的合成力来规定限制马力F,限制马力F根据马力控制压pf而变化。在本实施方式中,在马力控制压pf最小时限制马力F成为最大限制马力Fmax,在最大时成为最小限制马力Fmin。在本申请说明书中,将基于弹簧22s产生的施加力与基于马力控制压pf产生的施加力的合成力称为第1施加力,将基于泵压Pp产生的施加力称为第2施加力。

此外,在本实施方式中,关于由泵马力控制阀22规定的最小限制马力Fmin(图4),以与最小泵流量对应的泵压大于最小泵压的方式构成泵马力控制阀22等。这是基于马力控制压pf的最大值、受压室22d的受压面积、弹簧22s的弹簧力、阀柱22a的冲程量、流路结构等的设定而实现的。

图4是由泵马力控制阀22规定的限制马力F的说明图。该图中的最大限制马力Fmax是马力控制压pf最小(例如0MPa)时的泵流量Qp相对于泵压Pp的特性,液压泵2在该情况下能够输出最大马力。马力控制压pf最大(例如4MPa)时的泵流量Qp相对于泵压Pp的特性为最小限制马力Fmin。在该情况下液压泵2的能够输出的马力被抑制为最小。由于限制马力F(包含最大限制马力Fmax、最小限制马力Fmin)由泵马力控制阀22的第1施加力规定,所以不是压力×流量恒定的曲线,而是成为由弹簧22s赋予的直线状(折线状)的特性。限制马力F与马力控制压pf相应地在Fmax、Fmin之间沿泵压轴向(该图的横轴方向)平行移动。

此外,在本实施方式中将以最大限制马力Fmax为基准的、限制马力F在泵压轴向上的偏差量称为修正值ΔP。马力控制压pf、修正值ΔP及马力控制信号Sf根据液压泵2、调节器20、马力控制电磁阀17的特性(规格)而确定了关系性,因此能够相互换算。

·泵流量控制阀

泵流量控制阀23是由流量控制压pq驱动来控制伺服压而控制泵流量Qp的阀,具有流量控制阀柱23a(以下,阀柱23a)、受压室23b及弹簧23s。在阀柱23a上形成有流路,使得根据位置而伺服活塞21a的大径缸室21b的连接目标切换到先导泵3的排出管路3a和与工作油箱8连接的油箱管路8a中的某一个。弹簧23s设在阀柱23a的一侧,受压室23b设在另一侧。在受压室23b中输入有流量控制压pq,因基于流量控制压pq产生的施加力的增减而阀柱23a移动。通过这样的结构,若与操作装置11的操作量相应地流量控制压pq上升则阀柱23a右行而大径缸室21b与工作油箱8连接,伺服活塞21a右行而泵流量Qp增加。若流量控制压pq下降则阀柱23a左行而大径缸室21b与先导泵3连接,伺服活塞21a左行而泵流量Qp减少。由此与操作装置11的操作量相应地对泵容量进行控制。

泵流量控制阀23与泵马力控制阀22串联而连接于伺服活塞装置21,由泵马力控制阀22控制的压力和由泵流量控制阀23控制的压力中的低的一方成为伺服压。也就是说,将泵流量Qp液压性地控制为由泵马力控制阀22规定的值和由泵流量控制阀23规定的值中的小的一方。

图5是由泵流量控制阀规定的限制泵流量的说明图。该图中的最大泵流量Qmax在不应用于限制马力F的前提下,是流量控制压pq最大(4MPa)时的泵流量Qp相对于泵压Pp的特性。也就是说是基于点位控制得到的泵流量Qp的最大值。相反地,流量控制压pq最小(0MPa)时的泵流量Qp相对于泵压Pp的特性为最小泵流量Qmin(基于点位控制得到的泵流量Qp的最小值)。后述的目标泵流量Qtar根据流量控制压pq而在Qmin、Qmax之间变化。

流量控制压pq、目标泵流量Qtar及流量控制信号Sq根据液压泵2、调节器20、流量控制电磁阀16的特性(规格)而确定了关系性,因此能够相互换算。

(1-3.4)机身控制器

图6是机身控制器30的示意图。机身控制器30控制作业机械整体的动作,输入来自负荷压传感器6、操作压传感器7、EC刻度盘12等的信号,并基于这些信号对发动机控制装置10、流量控制电磁阀16、马力控制电磁阀17等输出指令信号。其中尤其作为发挥对流量控制电磁阀16、马力控制电磁阀17输出指令信号(流量控制信号Sq、马力控制信号Sf)来控制泵流量Qp的功能的要素,在机身控制器30中包含泵控制器31。

(1-4)泵控制器

泵控制器31具有输入部32、存储部33、泵流量控制部34及泵马力控制部35。输入部32是输入由一个以上的操作压传感器7检测到的操作压px、由一个以上的负荷压传感器6检测到的负荷压py的功能部。存储部33存储有为了对马力控制信号Sf及流量控制信号Sq进行运算并输出而需要的程序和控制表(后述)等信息。关于泵流量控制部34及泵马力控制部35将在以下进行说明。

(1-4.1)泵流量控制部

图7是泵流量控制部34及泵马力控制部35的功能框图。如该图所示,泵流量控制部34具有目标马力运算部41、目标泵流量运算部42及第2输出部46。泵流量控制部34确定用于在与操作压px相应地确定的作为基准的要求马力Freq下使液压执行机构9进行动作的目标泵流量Qtar。本实施方式的泵流量控制部34同时起到基于目标泵流量Qtar正向地(能动地)控制泵流量Qp的功能。由泵流量控制部34运算及控制的泵流量将液压泵2以目标马力Ftar(后述)动作的情况作为前提。在该观点上,在本申请说明书中,为了方便将泵流量控制部34的功能称为“电子马力控制”。以下,对各要素进行说明。

·目标马力运算部

目标马力运算部41是根据与对应的操作装置11的操作压px建立了对应得到的关系对与由一个以上的操作压传感器7检测到的操作压px对应的要求马力Freq进行运算、并基于一个以上的要求马力Freq对目标马力Ftar进行运算的功能部。如上所述,要求马力Freq是相对于操作压px在对应的液压执行机构9中所需的马力的基准,目标马力Ftar是要求马力Freq的合计值(在要求马力Freq为一个的情况下,Ftar=Freq)。要求马力Freq是被液压执行机构9要求的马力,与之相对目标马力Ftar是被液压泵2要求的马力。在本实施方式中,在存储部33中存储有规定了要求马力Freq相对于操作压px的关系的控制表。随着操作压px的输入,目标马力运算部41从存储部33读入对应的控制表,并使用所读入的控制表来运算与操作压px对应的要求马力Freq。

图8是例示在目标马力运算部41中读入的控制表的图。如该图所示,要求马力Freq的特性被设定成例如随着操作压px的增加而增加。在操作装置11存在多个的情况下,按各操作装置11的每个操作方向准备该图所示那样的要求马力Freq的特性。另外,作为复合操作用的特性,准备有即使是同一操作装置11的同一方向的操作也根据是哪个操作装置11被同时操作而不同的要求马力Freq的特性。在复合操作的情况下,各要求马力Freq可以说是目标马力Ftar的细项,因此即使是同一操作装置11的同一方向的操作,与单独操作用的特性相比被设定得低。并且,在进行单独操作的情况下,目标马力运算部41从存储部33读出与所输入的操作压px的种类对应的特性,以特性为基础将与操作压px相应的单一的要求马力Freq运算为目标马力Ftar。在进行复合操作的情况下,目标马力运算部41根据所输入的多个操作压px的种类及组合从存储部33读出多个特性,将以各特性为基础运算出的每个操作压px的多个要求马力Freq合算来运算出目标马力Ftar。要求马力Freq被输出到要求流量运算部44,目标马力Ftar被输出到泵马力控制部35。

·目标泵流量运算部

目标泵流量运算部42是基于由一个以上的操作压传感器7检测到的操作压px及由一个以上的负荷压传感器6检测到的负荷压py来对液压泵2的目标泵流量Qtar进行运算的功能部。该目标泵流量运算部42具有要求流量运算部44、限制流量运算部43、选择输出部45。

·要求流量运算部

要求流量运算部44是基于由目标马力运算部41运算出的一个以上的要求马力Freq和对应的负荷压py来对要求流量Qreq进行运算的功能部。在此运算的要求流量Qreq是为了使对应的液压执行机构9以要求马力Freq动作而要求的泵流量Qp。本实施方式的要求流量运算部44由乘法器和除法器构成,通过(式1)对要求流量Qreq进行运算。

Qreq=(Freq/py)×60…(式1)

关于单位,在该例中,要求流量Qreq为[L/min],要求马力Freq为[kW],负荷压py为[MPa]。

此外,严格地说以(式1)运算出的值的合计值为要求流量Qreq。因此,在通过目标马力运算部41运算出多个要求马力Freq的情况下,将根据各要求马力Freq和对应的负荷压py并通过(式1)分别求出的多个值的合计值作为要求流量Qreq而输出。在通过目标马力运算部41运算出单一的要求马力Freq的情况下,根据该要求马力Freq和对应的负荷压py并通过(式1)求出的值成为要求流量Qreq。

·限制流量运算部

限制流量运算部43是对仅与操作压px相应的液压泵2的限制流量Qlim进行运算的功能部。在此求出的限制流量Qlim是单纯仅与操作压px对应地变化的泵流量Qp的限制值。换言之,是在基于泵马力控制阀22实现的马力限制不作用的条件下,相对于操作压px而液压泵2能够排出的最大的泵流量Qp。在本实施方式中,在存储部33中存储有规定了限制流量Qlim相对于操作压px的关系的控制表。限制流量运算部43随着操作压px的输入而从存储部33读入对应的控制表,并使用所读入的控制表对与操作压px相应的限制流量Qlim进行运算。

图9是例示在限制流量运算部43中读入的控制表的图。如该图所示,限制流量Qlim的特性被设定成例如随着操作压px的增加而增加。与要求马力Freq的特性同样地,在操作装置11存在多个的情况下,按各操作装置11的每个操作方向,准备该图所示那样的限制流量Qlim的特性。另外,作为复合操作用的特性,准备有即使是同一操作装置11的同一方向的操作也按同时进行的操作种类而不同的限制流量Qlim的特性。即使是同一操作装置11的同一方向的操作,复合操作用的限制流量Qlim与单独操作用的特性相比被设定得低。并且,在进行单独操作的情况下,限制流量运算部43从存储部33读出与所输入的操作压px的种类对应的特性,并以特性为基础对与操作压px相应的单一的限制流量Qlim进行运算。在进行复合操作的情况下,限制流量运算部43根据所输入的多个操作压px的种类及组合而从存储部33读出多个特性,并对每个操作压px的限制流量Qlim进行合算(合计值为最终的限制流量Qlim)。

·选择输出部

选择输出部45是将限制流量Qlim及要求流量Qreq中的小的一方选择为目标泵流量Qtar、并对目标泵压运算部51(后述)、基准泵压运算部52(后述)及第2输出部46输出目标泵流量Qtar的值的功能部。

·第2输出部

第2输出部46是生成并输出与从选择输出部45输入的目标泵流量Qtar相应的流量控制信号Sq[mA]、并输出到流量控制电磁阀16的功能部。根据流量控制信号Sq而螺线管被励磁,由此控制流量控制电磁阀16的开度,由流量控制电磁阀16生成流量控制压pq来驱动泵流量控制阀23。由此以排出目标泵流量Qtar的方式将液压泵2的容量正向地控制。

(1-4.2)泵马力控制部

泵马力控制部35具有目标泵压运算部51、基准泵压运算部52、修正值运算部53、限制器54及第1输出部55。泵马力控制部35起到以在由泵流量控制部34决定出的目标泵流量Qp下使液压泵2的马力成为目标马力Ftar的方式来控制限制马力F的功能。换言之,起到能够通过将限制马力F控制成目标马力Ftar而将泵流量Qp控制成目标泵流量Qtar的功能。以下,对各要素进行说明。

·目标泵压运算部

目标泵压运算部51是关于目标马力Ftar对与目标泵流量Qtar对应的目标泵压Ptar进行运算的功能部。目标泵压Ptar在以目标马力Ftar排出目标泵流量Qtar的情况下施加的泵压Pp。当限制马力F被控制成目标马力Ftar时,在基于泵马力控制阀22实现的马力控制作用的状态下通过泵流量控制部34负向地控制泵流量Qp,意图以目标泵压Ptar排出目标泵流量Qtar。本实施方式的目标泵压运算部51由乘法器和除法器构成,通过(式2)对目标泵压Ptar进行运算。

Ptar=(Ftar/Qtar)×60…(式2)

关于单位,在该例中,目标泵压Ptar为[MPa],目标马力Ftar为[kW],目标泵流量Qtar为[L/min]。

·基准泵压运算部

基准泵压运算部52是关于根据泵马力控制阀22的弹簧22s的特性而由直线(折线)规定的基准限制马力(在本例中为图4所示的最大限制马力Fmax)对与目标泵流量Qtar对应的基准泵压Pref进行计算的功能部。在本实施方式中,在存储部33中存储有表示最大限制马力Fmax下的泵压Pp相对于泵流量Qp的特性的控制表。基准泵压运算部52随着目标泵流量Qtar的输入而从存储部33读入控制表,对与目标泵流量Qtar对应的基准泵压Pref进行运算。图10是例示在基准泵压运算部52中读入的控制表的图。图10所示的特性等同于针对图4的最大限制马力Fmax(马力控制压pf=0MPa)将横轴和纵轴调换。

·修正值运算部

修正值运算部53是从基准泵压Pref减去目标泵压Ptar来运算限制马力F相对于最大限制马力Fmax的修正量即修正值ΔP的功能部。修正值ΔP相当于以使液压泵2在限制马力F、目标泵压Ptar及目标泵流量Qtar的条件下动作的方式,在压力流量坐标系中将最大限制马力Fmax作为基准的限制马力F的修正量(控制线位移量)。

·限制器

限制器54是将由修正值运算部53运算出的修正值ΔP限制成0(零)以上的值的功能部。在压力流量坐标系中由直线(折线)规定的限制马力F和由曲线规定的目标马力Ftar的形状不同,因此根据条件的不同,目标泵压Ptar可能会大于基准泵压Pref而成为修正值ΔP<0。但是,由于最大限制马力Fmax不会增加,因此在本实施方式中通过限制器54将修正值ΔP的最小值限制成0。通过限制器54,在ΔP≥0的情况下输出ΔP,在ΔP<0的情况下将0作为修正值ΔP输出。

·第1输出部

第1输出部55是生成与修正值ΔP相应的马力控制信号Sf[mA]并输出到马力控制电磁阀17的功能部。根据马力控制信号Sf而螺线管被励磁,由此控制马力控制电磁阀17的开度,在马力控制电磁阀17中生成马力控制压pf并附加于泵马力控制阀22。由此作用于泵马力控制阀22的阀柱22a的第1施加力发生变化,基于泵马力控制阀22实现的限制马力F的特性(马力线)成为从最大限制马力Fmax位移了修正值ΔP后的值。在计算上,控制后的限制马力F在目标泵压Ptar下与目标马力Ftar(曲线)一致。

(1-5)动作

图11是由本实施方式的泵控制系统控制的泵动作的说明图。在此,以仅进行单一操作装置11的一个方向操作、由对应的操作压传感器7检测到的操作压px为4MPa、由对应的负荷压传感器6检测到的负荷压py为15MPa的情况为例进行说明。

·泵流量控制部的处理(电子马力控制)

由目标马力运算部41运算出的目标马力Ftar(=要求马力Freq)为40kW(参照图8),由限制流量运算部43运算出的限制流量Qlim为200L/min(参照图9),由要求流量运算部44运算出的要求流量Qreq为160L/min。因此,在选择输出部45中选择要求流量Qreq,作为目标泵流量Qtar而输出160L/min的值。在第2输出部46中,将目标泵流量Qtar=160L/min的值转换成流量控制信号Sq[mA],并输出到流量控制电磁阀16。由此在流量控制电磁阀16中生成流量控制压pq,来驱动泵流量控制阀23,其结果为,排出了泵吸收马力成为目标马力Ftar(40kW)的目标泵流量Qtar(160L/min)。

·泵马力控制部的处理(限制马力控制)

通过泵流量控制部34的运算处理,目标泵流量Qtar为160L/min,由目标泵压运算部51运算出的目标泵压Ptar为15MPa,由基准泵压运算部52运算出的基准泵压Pref为19MPa(参照图10)。因此,由修正值运算部53运算出的修正值ΔP成为4MPa。由于ΔP>0,所以从限制器54作为修正值ΔP而输出4MPa的值。在第1输出部55中,将修正值ΔP=4MPa的值转换成马力控制信号Sf[mA],并输出到马力控制电磁阀17。由此在马力控制电磁阀17中生成马力控制压pf并附加于泵马力控制阀22,其结果为,限制马力F在目标泵压Ptar下与目标马力Ftar(40kW)一致。也就是说,以在基于电子马力控制得到的泵动作点(15MPa,160L/min)正好应用于基于泵马力控制阀22实现的液压马力控制的方式对限制马力F进行控制。

(1-6)效果

·压力波动的抑制

液压泵2以通过泵流量控制部34(电子马力控制)在负荷压py下成为目标马力Ftar的方式控制目标泵流量Qtar,以在目标泵流量Qtar下正好使基于泵马力控制阀22得到的目标马力Ftar成为目标来对限制马力F进行控制。换言之,同时进行使用泵流量控制阀23的正向(能动)的泵流量控制、和负向(被动)地控制泵流量的基于泵马力控制部35的限制马力F的控制而实现的泵流量控制。操作中,液压泵2在始终作用着基于泵马力控制阀22进行的马力控制的状态下动作。

在此,以输出与操作压相应的目标泵流量的方式控制液压泵的泵流量控制阀,通常有意图地大量产生阀柱的流路和与其连接的管路、节流等上的损失。这是为了使泵流量稍微延迟地追随阀柱的位移以避免泵流量过度地增减。另一方面,将抑制发动机熄火作为原本目的并以不会超过限制马力的方式控制泵流量的泵马力控制阀,将阀柱等上的损失产生得比泵流量控制阀小,由此泵流量相对于阀柱的位移而响应良好地变化。

根据本实施方式,如上述那样液压泵2在始终应用于由泵马力控制阀22实现的液压马力控制的状态下进行动作,因此基于泵马力控制阀22的液压马力控制实现的泵流量控制始终作用。由此,能够缩短从自泵控制器31输出指令(流量控制信号Sq、马力控制信号Sf)到泵流量发生变化为止的时间偏差,与之相应地泵流量控制的响应性提高。通过泵流量控制的响应性的提高,能够抑制可变容量机构重的斜轴式液压泵2的因操作中的负荷突变而导致的过大转矩和压力波动,进而提高操作性和燃料效率。

图12是表示基于有无限制马力控制而导致执行机构起动时的泵压的举动不同的图。如该图那样,在与泵流量控制阀23的控制同时地执行基于泵马力控制部35实现的限制马力控制的情况下,与仅执行泵流量控制阀23的控制的情况相比,能够使执行机构起动时的泵压Pp的压力变动很早衰减。

此外,通常基于泵马力控制阀得到的限制马力是固定的,泵马力控制阀仅设为用于以不会超过最大限制马力的方式负向地控制泵流量的情况较多。在使限制马力以最大限制马力固定了的情况下,即使是操作量大而相应高的泵压,只要没有超过最大限制马力则泵流量仍会增加,根据情形,有时针对作业内容而泵吸收马力变得大于必要以上。针对于此,在本实施方式中,将与操作压相应的目标马力作为目标而液压泵进行动作,因此能够抑制必要以上的马力上升。在该点上也能够有助于燃料效率提高。

·基于限制马力控制实现的泵流量控制的精度确保

图13是例示修正值ΔP与马力控制压pf的关系的图。图示的特性是修正值ΔP相对于马力控制压pf的特性,也就是说确定在相同的马力控制压pf下会使限制马力F下降多少。该特性除了阀柱22a的冲程量和流路结构以外,也根据在马力控制压pf下使作用于泵马力控制阀22的阀柱22a的第1施加力下降多少等各要素而确定。因此,以使泵流量Qp从最小变化至最大的方式(以使伺服活塞21a进行全冲程动作的方式)构成阀柱22a,若构成为在马力控制压pf的变化范围内使第1施加力从0(零)变化至最大,则能够在整个压力流量区域(限于不超过最大限制马力的范围)内在作用着基于泵马力控制阀22实现的马力控制的状态下使液压泵2进行动作。

但是,对于在整个压力流量区域内在作用着基于泵马力控制阀22实现的马力控制的状态下使液压泵2动作,需要如图13中虚线所示那样增大马力控制压pf的每单位变化量的修正值ΔP的变化量。然而,由于马力控制压pf的最大值被限制为先导泵3的排出压p0(例如4MPa),所以无法使相对于修正值ΔP的变化的马力控制压pf的变化充分大。在作为机械要素的马力控制电磁阀17中生成的马力控制压pf会产生一定量的偏差,马力控制压pf的偏差会对修正值ΔP的误差带来影响。

因此,在本实施方式中,关于由泵马力控制阀22规定的最小限制马力Fmin(图4),以使与最小泵流量对应的泵压大于最小泵压的方式构成泵马力控制阀22等。该情况下,与在整个压力流量区域内在作用着基于泵马力控制阀22实现的马力控制的状态下使液压泵2动作的情况(虚线)相比,马力控制压pf的相对于修正值ΔP的特性的斜率如实线那样变大。因此,即使均是使修正值ΔP变化相同的量的情况,也能够将马力控制压pf的变化量取得较大(参照X1、X2)。由此,能够确保限制马力控制的恒定的精度。

此外,在本实施方式中,在泵压Pp及泵流量Qp比较小的低压小流量区域中,在不使限制马力F下降那么多的情况下,泵马力控制阀22的马力控制不会起到作用。但是,基于执行机构动作产生的负荷变动在速度、负荷的变化大的情况下容易发生,因此在低压小流量区域中难以引起压力波动。另外,在低压小流量区域中液压泵2进行动作时,存在操作压px小而控制阀4的阀柱开口缩小的倾向,因此也会作用着因阀柱开口缩小带来的对压力变动的衰减效果。因此,在低压小流量区域中,即使泵马力控制阀22的马力控制不产生作用也没有实际应用上的问题。

<第2实施方式>

图14是表示包含本发明的第2实施方式的泵控制系统在内的液压系统的主要部分的回路图。在图14中针对与第1实施方式相同的要素标注与既有附图相同的附图标记并省略说明。本实施方式如该图所示,是适用于以同一发动机1驱动多个液压泵2、102的液压系统的适用例。

(2-1)整体结构

在本实施方式中,具有液压泵2、102、流量控制电磁阀16、116、调节器20、120、目标马力运算部41、141及目标泵流量运算部42、142。也就是说,具有两组这些要素。在图14中,在对第1实施方式追加且与之对应的要素存在两个情况下,对一方标注第1实施方式中使用的附图标记,对另一方标注加上100的附图标记。液压泵102与液压泵2为相同结构,液压泵2、102与共同的发动机1同轴连结。流量控制电磁阀116、调节器120、目标马力运算部141及目标泵流量运算部142也与流量控制电磁阀16、调节器20、目标马力运算部41及目标泵流量运算部42为相同结构。这些要素间的连接关系等在各组中是共同的,与第1实施方式相同,因此省略详细的说明。另一方面,马力控制电磁阀17为一个,由调节器20、120(严密地说它们的泵马力控制阀22)共用。

另外,在图14中,图示出各两个的操作装置11、111、液压执行机构9、109、负荷压传感器6、106、操作压传感器7、107。关于控制阀4、高压选择阀5,汇总为多个阀的单元进行图示。各要素的结构等如第1实施方式中说明那样,省略详细的说明。

在调节器20的泵马力控制阀22中导入有液压泵2的排出压(以下,泵压Pp1),在调节器120的泵马力控制阀22中导入有液压泵102的排出压(以下,泵压Pp2)。在本实施方式中,以液压泵2、102的合计吸收马力不会超过限制的方式,通过泵压Pp1、Pp2的平均值(以下,泵平均压)限制合计泵流量的上限。在调节器20、120的泵马力控制阀22中,输入有从一个马力控制电磁阀17输出的马力控制压pf,是通过同一马力控制压pf控制两个液压泵2、102的合计马力的结构(进行所谓全马力控制)。

调节器20、120的泵流量控制阀23分别通过以操作装置11、111的操作压px1、px2为初始压而由流量控制电磁阀16、116生成的流量控制压pq1、pq2而驱动,分别正向地控制液压泵2、102的排出流量(以下,分别为泵流量Qp1、Qp2)。

(2-2)泵控制系统

图15是本实施方式中的机身控制器30A的示意图。机身控制器30A与第1实施方式的机身控制器30对应,包含泵控制器31A。泵控制器31A与第1实施方式的泵控制器31对应,具有泵流量控制部34A及泵马力控制部35A。泵流量控制部34A及泵马力控制部35A与第1实施方式的泵流量控制部34及泵马力控制部35对应。

(2-2.1)泵流量控制部

图16是泵流量控制部34A的功能框图。对于与第1实施方式相同的要素,在该图中标注与既有附图相同的附图标记并省略说明。另外,在彼此对应的要素存在两个的情况下,对一方标注第1实施方式中使用的附图标记,对另一方标注加上100的附图标记。个别结构与第1实施方式相同,因此省略详细说明。

如该图所示,泵流量控制部34A具有目标马力运算部41、141、目标泵流量运算部42、142及第2输出部46、146。在目标马力运算部41、141中随带设有马力分配部47。与第1实施方式的目标泵流量运算部42同样地,目标泵流量运算部142具有限制流量运算部143、要求流量运算部144、选择输出部145。图17是例示在目标马力运算部41中读入的控制表的图,图18是例示在限制流量运算部43中读入的控制表的图,与图8及图9对应。图19是例示在目标马力运算部141中读入的控制表的图,图20是例示在限制流量运算部143中读入的控制表的图,与图8及图9对应。在本实施方式中,也按操作装置11的每个操作种类和/或组合来准备这些控制表并存储于存储部33。以下,对马力分配部47进行说明。

·马力分配部

图21是马力分配部47的功能框图。在本实施方式中对于两个液压泵2、102执行全马力控制,因此必须基于由目标马力运算部41、141运算出的要求马力Freq1、Freq2的比率来分配液压泵2、102的目标马力Ftar1、Ftar2。马力分配部47起到分配目标马力的作用,选择要求马力Freq1、Freq2中的大的一方,将其以比率计算进行分配。具体地说,马力分配部47具有选择器47a、加法器47b、除法器47c、47d、乘法器47e、47f。若将由选择器47a选择的要求马力设为Freq(要求马力Freq1、Freq2的最大值),则目标马力Ftar1、Ftar2通过(式3)及(式4)进行运算。

Ftar1=Freq×{Freq1/(Freq1+Freq2)}…(式3)

Ftar2=Freq×{Freq2/(Freq1+Freq2)}…(式4)

运算出的目标马力Ftar1、Ftar2被输入到泵马力控制部35A。此外,在例如同时运算多个要求马力Freq的情况下,输入到马力分配部47的要求马力Freq为它们的合计值。另外,与第1实施方式同样地,向要求流量运算部44、144输出要求马力Freq。在要求流量运算部44、144中,根据各要求马力和对应的负荷压将单独运算出的要求流量的合计值分别作为目标泵流量Qtar1、Qtar2进行运算。其结果为,在目标泵流量运算部42、142中,根据由马力分配部47分配的目标马力Ftar1、Ftar2分别运算目标泵流量Qtar1、Qtar2。关于泵流量控制部34A的其他处理参照第1实施方式。

(2-2.2)泵马力控制部

图22是泵马力控制部35A的功能框图。对于与第1实施方式相同的要素,在该图中标注与既有附图相同的附图标记并省略说明。泵马力控制部35A具有选择输出部56、目标泵压运算部51A、基准泵压运算部52、修正值运算部53、限制器54及第1输出部55。泵马力控制部35与第1实施方式的泵马力控制部35的不同之处在于,追加了选择输出部56,且变更了目标泵压运算部51A的运算回路,其他要素与泵马力控制部35相同。

·选择输出部

选择输出部56选择从泵流量控制部34A输入的目标泵流量Qtar1、Qtar2中的大的一方,并输出到基准泵压运算部52。因此,在基准泵压运算部52中,对在目标泵流量Qtar1、Qtar2的最大值下成为基准限制马力(在该例中为最大限制马力Fmax)的泵压进行运算来作为基准泵压Pref。

·目标泵压运算器

在目标泵压运算部51A中,将基于多组的目标泵流量及目标马力而运算出的多个泵压的平均值作为目标泵压进行运算,并输出到修正值运算部53。具体地说,将根据目标马力Ftar1及目标泵流量Qtar1求出的泵压P1、根据目标马力Ftar2及目标泵流量Qtar2求出的泵压P2的平均值求出为目标泵压Ptar。运算式如(式5)、(式6)、(式7)所示。

P1=(Ftar1/Qtar1)×60…(式5)

P2=(Ftar2/Qtar2)×60…(式6)

Ptar=(P1+P2)/2…(式7)

汇总如下。

Ptar={(Ftar1/Qtar1)+(Ftar2/Qtar2)}×30…(式8)

目标泵压运算部51A适当使用除法器和加法器等,根据(式8)运算目标泵压Ptar。运算出的目标泵压Ptar被输出到修正值运算部53,与第1实施方式同样地从基准泵压Pref减去后运算出修正值ΔP。图23是例示在基准泵压运算部52中读入的控制表的图,与图10对应。该控制表也存储于存储部33。图23所示的特性示出最大限制马力(设为在调节器20、120中相同)时的相对于目标泵流量Qtar的平均压。

(2-3)动作

液压泵2、102的目标动作点的关系典型为下面的A、B、C、D这四种状况。

状况A:负荷压py1=py2、操作压px1=px2的情况

状况B:负荷压py1=py2、操作压px1≠px2的情况

状况C:负荷压py1≠py2、操作压px1=px2的情况

状况D:负荷压py1≠py2、操作压px1≠px2的情况

关于状况A、B、C、D各自的情况,使用具体数值来说明基于泵控制系统实现的泵动作。

·状况A的情况

设为操作压px1=4MPa、负荷压py1=15MPa、操作压px2=4MPa、负荷压py2=15MPa。该情况下,根据图17-图20,要求马力Freq1=80kW,限制流量Qlim1=200L/min,要求马力Freq2=80kW,限制流量Qlim2=200L/min。若在马力分配部47的运算中以要求马力Freq1、Freq2的比率分配作为要求马力Freq1、req2中的大的值(该情况下相等)的80kW,则目标马力Ftar1、Ftar2如下述那样求出。

目标马力Ftar1=80×{80÷(80+80)}=40kW

目标马力Ftar2=80×{80÷(80+80)}=40kW

而且,根据负荷压py1、py2、目标马力Ftar1、Ftar2,如下那样求出要求流量Qreq1、Qreq2。

要求流量Qreq1=40×60÷15=160L/min

要求流量Qreq2=40×60÷15=160L/min

由于Qreq1<Qref1、Qreq2<Qref2,所以目标泵流量Qtar1=Qtar2=160L/min,将它们转换成流量控制信号Sq,来驱动流量控制电磁阀16、116。由此,通过泵流量控制部34A的电子马力控制,液压泵2在目标马力Fta1下排出目标泵流量Qtar1,液压泵102在目标马力Fta2下排出目标泵流量Qtar2。

另一方面,在泵马力控制部35A中,运算出在目标泵流量Qtar1、Qtar2中的大的一方(由于相等因此为160L/min)下成为最大限制马力Fmax的目标泵压Ptar=19MPa。Ptar等于在以Qtar1、Qtar2中的大的一方的流量来驱动液压泵2、102双方的假设下作为全马力控制而成为最大限制马力F的泵平均压。

另外,根据Qtar1=Qtar2=160L/min、Ftar1=Ftar2=40kW,以如下方式运算目标泵压Ptar(泵平均压)。

Ptar={(40÷160)+(40÷160)}×30=15MPa

因此,成为修正值ΔP=4MPa。

将该修正值ΔP转换成马力控制信号Sf,驱动马力控制电磁阀17,关于泵目标泵流量大的一方的泵,意图在电子马力控制的动作点(15MPa,160L/min)正好应用于基于泵马力控制阀22实现的液压性的马力控制。

图24是表示状况A的情况下的泵动作的图。在状况A的情况下,根据基于泵流量控制部34A对泵流量控制阀23的控制,以负荷压py1、py2分别将泵流量控制为成为目标马力Ftar1、Ftar2的目标泵流量Qtar1、Qtar2。同时,以在这些动作点成为限制马力的方式控制泵马力控制阀22。在状况A的情况下,液压泵2、102的动作点、限制马力等在计算上一致。

·状况B的情况

设为操作压px1=2MPa、负荷压py1=20MPa、操作压px2=1.5MPa、负荷压py2=20MPa。

限制流量Qlim1=150L/min

限制流量Qlim2=100L/min

要求马力Freq1=60kW

要求马力Freq2=40kW

目标马力Ftar1=36kW

目标马力Ftar2=24kW

要求流量Qreq1=108L/min

要求流量Qreq2=72L/min

目标泵流量Qtar1=108L/min(=Qreq1)

目标泵流量Qtar2=72L/min(=Qreq2)

基准泵压Pref=29.7MPa

目标泵压Ptar=20MPa

修正值ΔP=9.7MPa

主要的值如以上所述。

图25是表示状况B的情况下的泵动作的图。状况B的情况下在液压泵2、102中目标泵流量Qtar1、Qtar2不同。在该例中,对于目标泵流量大的一方(液压泵2),意图在基于电子马力控制的动作点正好成为基于泵马力控制阀22得到的限制马力F。

·状况C的情况

设为操作压px1=2MPa、负荷压py1=25MPa、操作压px2=1.4MP、负荷压py2=15MPa。

限制流量Qlim1=150L/min

限制流量Qlim2=90L/min

要求马力Freq1=60kW

要求马力Freq2=36kW

目标马力Ftar1=37.5kW

目标马力Ftar2=22.5kW

要求流量Qreq1=90L/min

要求流量Qreq2=90L/min

目标泵流量Qtar1=90L/min(=Qreq1)

目标泵流量Qtar2=90L/min(=Qreq2=Qref2)

基准泵压Pref=33.8MPa

目标泵压Ptar=20MPa

修正值ΔP=13.8MPa

主要的值如以上所述。

图26是表示状况C的情况下的泵动作的图。状况C的情况下在液压泵2、102中基于电子马力控制得到的目标泵流量Qtar1、Qtar2相同。通过泵流量控制部34A,将液压泵2、102根据负荷压而控制为成为目标马力的目标泵流量,以流量大的一方的泵(在该例中为双方)在目标泵流量下应用于基于全马力控制实现的马力控制的方式,通过泵马力控制部35A来控制限制马力F。意图在基于液压泵2、102的电子马力控制得到的动作点(液压泵2为25MPa、90L/min,液压泵102为15MPa、90L/min)正好成为泵马力控制阀22的限制马力。

·状况D的情况

设为操作压px1=2MPa、负荷压py1=25MPa、操作压px2=1MPa、负荷压py2=15MPa。

限制流量Qlim1=150L/min

限制流量Qlim2=50L/min

要求马力Freq1=60kW

要求马力Freq2=20kW

目标马力Ftar1=45kW

目标马力Ftar2=15kW

要求流量Qreq1=108L/min

要求流量Qreq2=60L/min

目标泵流量Qtar2=108L/min(=Qreq1)

目标泵流量Qtar2=50L/min(=Qref2)

基准泵压Pref=29.7MPa

目标泵压=21.5MPa

修正值ΔP=8.2MPa

主要的值如以上所述。

图27是表示状况D的情况下的泵动作的图。在该例中液压泵2的目标泵流量大于液压泵102,因此意图使液压泵2在动作点(25MPa,108L/min)成为基于对应的泵流量限制阀22得到的限制马力。

(2-4)效果

像这样,也能够将本发明适用于由同一动力源驱动多个液压泵的液压系统。在本实施方式中为由各液压泵2、102的泵马力控制阀22共用马力控制电磁阀17的结构,并对于目标泵流量大的液压泵以限制马力进行动作,由此,关于容易引起压力波动的条件下的液压泵,能够得到与第1实施方式相同的效果。尤其是在多个液压泵中目标泵流量相同的情况下,在各液压泵中能够得到与第1实施方式相同的效果。另外,通过共用泵马力控制阀22,能够抑制零部件数量的增加,这点也为优点。在液压泵为三个以上的情况下也能够以相同的要领适用发明,能够得到相同的效果。

<变形例>

·泵流量控制阀的省略

以上,说明了使用泵流量控制阀23并根据操作压px正向地控制泵流量Qp,同时根据操作压px来控制泵马力控制阀22的限制马力F,由此借助泵压Pp负向地控制泵流量Qp的例子。通过增加基于泵马力控制阀22的控制实现的泵流量控制,具有能够缩短液压泵2、102的响应动作相对于泵控制器31、31A的指令的时间偏差的优点。

在此,操作压px原本被输出到控制阀4,由此对向液压执行机构9供给的液压油的流量进行控制。由此负荷压py发生变化,与之相应地泵压pp也发生变化。因此,即使在调节器20、120中省略了泵流量控制阀23,通过控制泵马力控制阀22来控制限制马力F,也能够利用泵压Pp的变化来使泵流量Qp变化。因此,只要能够使用泵马力控制阀22来缩短液压泵2、102的动作相对于泵控制器31、31A的指令的响应时间,则也可以是省略了泵流量控制阀23、流量控制电磁阀16、116、第2输出部46、146的结构。该情况下也能够针对泵流量控制的响应性提高而期待所期望的效果。

·负荷压传感器的变更

以上,说明了作为对泵控制器31、31A输入负荷压py的传感器,而使用了设在执行机构管路9a、109a上的负荷压传感器6、106(执行机构压传感器)的情况。该情况下,能够单独地评价液压执行机构9、109分别在根据操作压px而被分配的要求马力下进行动作所需的流量,并据此决定目标泵流量。但是,执行机构管路的压力与液压泵的排出管路的压力成为接近值的情况较多,也可以为取而代之将设在液压泵2、102的排出管路2a、102a上的负荷压传感器6、106(泵压传感器)的检测值输入到泵控制器31、31A的结构。总之,只要是对连接液压泵2、102和液压执行机构9、109的管路(排出管路2a、102a或执行机构管路9a、109a)的压力进行检测的压力传感器,就能够用作负荷压传感器6、106。例如在将检测排出管路的压力的单一传感器用作负荷压传感器6的情况下,泵流量控制中使用的传感器的数量减少,有助于零部件数量的削减。

另外,也可以不将来自负荷压传感器的负荷压py直接使用于控制,而是使用以设定比例或设定量使负荷压py的值增减得到的值来进行控制。例如通过使从负荷压传感器6输入的负荷压py放大,虽然存在目标泵流量被运算得小的倾向,但泵马力控制阀22的马力控制更容易发挥作用,能够成为重视压力波动的抑制效果的结构。在该主旨下,也能够成为对修正值ΔP进行放大修正的结构。

·控制表的设定

图8-图10、图17-图20、图23所例示的各控制表是以直线(折线)定义特性的例子,但这些特性的设定没有被限定,根据需要也可以使用曲线等改变设定。

·其他

作为变更泵马力控制阀22的第1施加力的结构,例示了从与弹簧22s的弹簧力相对的方向作用马力控制压pf的结构,但泵马力控制阀22的结构不限于该例。例如即使是在能够在阀柱22a的移动方向上移动的壁面与阀柱22a之间夹存弹簧22s、且壁面在马力控制压pf下移动的结构,也能够在马力控制压pf下使第1施加力变化。该情况下,随着马力控制压pf变小而第1施加力变小,限制马力F变小。

另外,成为用于求出对限制马力F进行控制时的修正值ΔP的基准的限制马力只要是作为基准确定的固定限制马力即可,不必一定是最大限制马力Fmax。在通过基准限制马力的设定而正负双方的修正值ΔP的值成为有效的情况下,可以省略将修正值ΔP限制为0以上的值的限制器54、154。取而代之,优选设置对相对于基准限制马力增大限制马力F的方向上的修正值的大小进行限制的限制器,使得限制马力F不会超过最大限制马力Fmax。

例示了将发动机(例如柴油发动机)1作为原动机来驱动液压泵2、102的机构,但本发明也能够适用于作为原动机而采用了马达的作业机械。

附图标记说明:

2…液压泵,3…先导泵,4…控制阀,6…负荷压传感器,7…操作压传感器,11…操作装置,16…流量控制电磁阀,17…马力控制电磁阀,22…泵马力控制阀,22a…阀柱,23…泵流量控制阀,23a…阀柱,35…泵马力控制部,42…目标泵流量运算部,41…目标马力运算部,43…限制流量运算部,44…要求流量运算部,45…选择输出部,47…马力分配部,46…第2输出部,51…目标泵压运算部,51A…目标泵压运算部,52…基准泵压运算部,53…修正值运算部,55…第1输出部,84…动臂(被驱动部件),85…斗杆(被驱动部件),86…铲斗(被驱动部件),87…动臂缸(液压执行机构),88…斗杆缸(液压执行机构),89…铲斗缸(液压执行机构),91…履带(被驱动部件),92…行驶马达(液压执行机构),93…旋转马达(液压执行机构),94…旋转轮(被驱动部件),102…液压泵,106…负荷压传感器,107…操作压传感器,116…流量控制电磁阀,141…目标马力运算部,142…目标泵流量运算部,143…限制流量运算部,144…要求流量运算部,145…选择输出部,F…限制马力,Fref…基准限制马力,Freq…要求马力,Ftar…目标马力,px…操作压,py…负荷压,Pref…基准泵压,Ptar…目标泵压,Qlim…限制流量,Qreq…要求流量,Qtar…目标泵流量,ΔP…修正值。

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