液压系统的制作方法

本发明涉及单杆的液压缸和泵以形成闭合回路的形式连接的液压系统。

背景技术：

以往已知单杆的液压缸和泵以形成闭合回路的形式连接的液压系统。例如在专利文献1中公开了如图5的5a及5b所示的液压系统100。

该液压系统100中，单杆的液压缸120和泵110以通过杆侧供给管路131及头侧供给管路132形成闭合回路的形式连接。第一储罐管路141从杆侧供给管路131分岔，第二储罐管路151从头侧供给管路132分岔。第一储罐管路141及第二储罐管路151上分别设置有先导止回阀（pilotcheckvalve）142、152。

设置于第一储罐管路141的先导止回阀142在头侧供给管路132的压力变高时解除逆流防止功能，设置于第二储罐管路151的先导止回阀152在杆侧供给管路131的压力变高时解除逆流防止功能。

现有技术文献：

专利文献：

专利文献1:日本特开2004-257448号公报。

技术实现要素：

发明要解决的问题：

专利文献1公开的液压系统100中，在液压缸120的伸长动作时如图5的5a所示作用于缸的负荷的方向为缩短方向的情况下，与负荷对抗地，头侧供给管路132的压力变高，液压缸120的速度用泵110的吐出流量来控制。此时，所述液压缸120的头侧室与杆侧室的受压面积差的程度的流量的工作液经由第一储罐管路141的先导止回阀142从储罐160被吸引。

但若如图5的5b所示那样作用于缸的负荷的方向向伸长方向反转，则与负荷对抗地，杆侧供给管路131的压力变高，液压缸120的速度用泵110的吸入流量来控制。此时，所述液压缸120的头侧室与杆侧室的受压面积差的程度的流量的工作液经由第二储罐管路151的先导止回阀152从储罐160被吸引。当像这样在液压缸120的伸长动作时负荷的方向从缩短方向向伸长方向反转时，不仅因头侧室及杆侧室的压力骤变而产生机械性冲击，液压缸120的速度也发生变化。更详细而言，在负荷的方向刚刚从缩短方向向伸长方向反转后，相对于从杆排出的流量，泵吸入流量（理论流量）不足，因而不产生对抗负荷的力，液压缸120的速度因负荷而增速。若在该增速的结果下，流入泵110的流量与泵110的理论吐出流量（理论吸入流量）一致，则在杆侧产生压力，液压缸120的速度成为一定。在对抗作用于缸的负荷（外力）的力消失的瞬间，以及流入泵110的流量与泵吸入流量一致的瞬间产生冲击。这样的负荷的方向的反转带来的液压缸的速度的变化也在负荷的方向从伸长方向向缩短方向反转时产生。

又，在液压缸120的缩短动作时负荷的方向如图6的6a所示为伸长方向的情况下，与负荷对抗地，杆侧供给管路131的压力变高，液压缸120的速度用泵110的吐出流量来控制。此时，第二储罐管路151的先导止回阀152打开，液压缸120的头侧室与杆侧室的受压面积差的程度的流量的工作液通过第二储罐管路151向储罐160流入。

但若负荷的方向如图6的6b所示向缩短方向反转，则与负荷对抗地，头侧供给管路132的压力变高，液压缸120的速度用泵110的吸入流量来控制。此时，第二储罐管路151的先导止回阀152关闭，来自头侧的流量全部流入泵110的吸入侧。又，第一储罐管路141的先导止回阀142因头侧供给管路132的压力而打开，液压缸120的头侧室与杆侧室的受压面积差的程度的流量的工作液通过第一储罐管路141向储罐160流入。即，当液压缸120的缩短动作时负荷的方向从伸长方向向缩短方向反转时，不仅产生机械性冲击，液压缸120的速度也发生变化。更详细而言，向泵110流入的流量急剧增加，与超过泵110的理论吐出（吸入）流量的部分相应地，吸入侧压力骤然上升，同时液压缸120的速度骤然减速。从而，当液压缸120的缩短动作时负荷的方向从伸长方向向缩短方向反转时，会产生液压缸的速度的骤变及冲击。这样的负荷的方向的反转带来的液压缸的速度的变化也在负荷的方向从缩短方向向伸长方向反转时产生。

为了对如上所述的液压缸的伸长动作时及缩短动作时负荷的方向反转的情况下的液压缸120的速度的变化进行抑制，考虑瞬间改变驱动泵110的旋转机械的转速。但例如在旋转机械为发动机的情况下，这样的控制是困难的。又，在旋转机械为伺服马达的情况下，也需要检测缸的冲程速度的装置和检测所述泵的两端口的压力的传感器，液压系统的结构变复杂。

因而本发明目的在于提供一种即便液压缸的伸长动作时及缩短动作时负荷的方向反转，也能不瞬间改变旋转机械的转速即抑制液压缸的速度的变化的液压系统。

解决问题的手段：

为了解决前述问题，本发明的液压系统特征在于，具备：包括杆侧室及头侧室的单杆的液压缸；由旋转机械驱动的具有第一端口及第二端口的可变容量型的泵；使所述泵的每一转的吐出容量在第一设定值与小于所述第一设定值的第二设定值之间切换的流量调节装置；使所述第一端口与所述杆侧室连接的杆侧供给管路；以与所述泵、所述杆侧供给管路及所述液压缸一同形成闭合回路的形式，使所述第二端口与所述头侧室连接的头侧供给管路；从所述杆侧供给管路分岔并连向储罐的第一储罐管路；设置在所述第一储罐管路上，允许从所述储罐向所述杆侧供给管路的流动但禁止其逆向的流动，且在所述头侧供给管路的压力高于第一设定压时解除逆流防止功能的第一先导止回阀；从所述头侧供给管路分岔并连向储罐的第二储罐管路；以及设置在所述第二储罐管路上，允许从所述储罐向所述头侧供给管路的流动但禁止其逆向的流动，且在所述杆侧供给管路的压力高于第二设定压时解除逆流防止功能的第二先导止回阀；向所述流量调节装置导入所述杆侧供给管路的压力及所述头侧供给管路的压力；所述流量调节装置形成为如下结构：在所述头侧供给管路的压力高于所述杆侧供给管路的压力时将所述泵的吐出容量切换为所述第一设定值，在所述杆侧供给管路的压力高于所述头侧供给管路的压力时将所述泵的吐出容量切换为所述第二设定值。

根据上述结构，在液压缸的伸长动作时负荷的方向从缩短方向向伸长方向反转的情况下，与负荷对抗地，杆侧供给管路的压力变高，缸的速度从通过头侧供给流量进行控制的状态变为通过杆侧排出流量进行控制的状态。此时，泵的吐出（吸入）容量减少从而泵的吐出（吸入）流量减少，由此能使泵吸入流量与来自杆侧的排出流量一致。又，此时，从储罐吸引的工作液的通路从第一储罐管路切换为第二储罐管路。如此，能不瞬间改变旋转机械的转速即抑制液压缸的速度的变化（增速）。

相反，在液压缸的伸长动作时负荷的方向从伸长方向向缩短方向反转的情况下，与负荷对抗地，头侧供给管路的压力变高，缸的速度从根据杆侧排出流量的控制变为根据头侧供给流量的控制。此时，泵的吐出（吸入）容量增加，从而吐出（吸入）流量增加，由此能使泵吐出流量与向头侧的供给流量一致。又，此时，从储罐吸引的工作液的通路从第二储罐管路切换为第一储罐管路。如此，能不瞬间改变旋转机械的转速即抑制液压缸的速度的变化（减速）。

另一方面，在液压缸的缩短动作时负荷的方向从伸长方向向缩短方向反转的情况下，与负荷对抗地，头侧供给管路的压力变高，泵的吐出（吸入）容量增加，吐出（吸入）流量增加。此时，向储罐流入的工作液的通路从第二储罐管路切换为第一储罐管路。如此，能不瞬间改变旋转机械的转速即抑制液压缸的速度的变化（减速）。

相反，在液压缸的缩短动作时负荷的方向从缩短方向向伸长方向反转的情况下，与负荷对抗地，杆侧供给管路的压力变高，因而泵的吐出容量减少，泵吐出（吸入）流量减少。此时，向储罐流入的工作液的通路从第一储罐管路切换为第二储罐管路。如此，能不瞬间改变旋转机械的转速即抑制液压缸的速度的变化（增速）。

而且，向流量调节装置导入杆侧供给管路的压力及头侧供给管路的压力，通过这些压力来控制流量调节装置，因而无需对流量调节装置进行电气控制。

也可以是，所述第一设定值与所述第二设定值之比等于所述液压缸的头侧室与杆侧室的受压面积比。根据该结构，能显著抑制液压缸的速度的变化。

例如也可以是，所述旋转机械为伺服马达；所述泵的第一端口及第二端口根据所述旋转机械的旋转方向来切换吐出侧和吸入侧。或者也可以是，所述泵的第一端口及第二端口通过所述泵的斜板或斜轴超过基准线向两方向倾倒来切换吐出侧和吸入侧。

发明效果：

根据本发明，即便液压缸的伸长动作时及缩短动作时负荷的方向反转，也能不瞬间改变旋转机械的转速即抑制液压缸的速度的变化。

附图说明

图1是本发明的一实施形态的液压系统的概略结构图；

图2的2a及2b是示出液压缸的伸长动作时的工作液的流动的图，图2的2a示出负荷的方向为缩短方向的情况，图2的2b示出负荷的方向为伸长方向的情况；

图3的3a及3b是示出液压缸的缩短动作时的工作液的流动的图，图3的3a示出负荷的方向为伸长方向的情况，图3的3b示出负荷的方向为缩短方向的情况；

图4是变形例的液压系统的概略结构图；

图5的5a及5b是以往的液压系统的概略结构图，示出液压缸的伸长动作时的工作液的流动；

图6的6a及6b是以往的液压系统的概略结构图，示出液压缸的缩短动作时的工作液的流动。

具体实施方式

图1示出本发明的一实施形态的液压系统1。该液压系统1包括单杆的液压缸4、以形成闭合回路的形式与液压缸4连接的泵2和驱动泵2的旋转机械3。流于闭合回路的工作液，典型地为油，但也可以为油以外的液体。

液压缸4包括被活塞互相隔开的杆侧室41及头侧室42。杆以贯通杆侧室41的形式从活塞延伸。

泵2具有第一端口21和第二端口22。第一端口21通过杆侧供给管路51与液压缸4的杆侧室41连接，第二端口22通过头侧供给管路52与液压缸4的头侧室42连接。藉由该杆侧供给管路51及头侧供给管路52形成泵2与液压缸4之间的上述闭合回路。

本实施形态中，泵2是具有斜板23的可变容量型的斜板泵，旋转机械3为伺服马达。而且泵2的第一端口21及第二端口22根据旋转机械3的旋转方向来切换吐出侧和吸入侧。又，通过控制伺服马达的旋转速度及旋转角度来控制液压缸4的速度及位置。

但泵2也可以为斜轴泵。或者泵2也可以是如下双倾转泵：即便旋转方向保持在一方向，也可通过斜板或斜轴超过基准线（斜板泵时为与泵的中心线正交的线，斜轴泵时为泵2的中心线）向两方向倾倒来切换第一端口21及第二端口22的吐出侧和吸入侧。这种情况下，旋转机械3也可以为发动机。

又，本实施形态中，排出管路24从泵2延伸至储罐11。泵2驱动时，通过排出管路24从泵2向储罐11流有少量的工作液。

泵2的每一转的吐出容量由流量调节装置8调节。另，流量调节装置8在后述中详细说明。

第一储罐管路6从杆侧供给管路51分岔，第二储罐管路7从头侧供给管路52分岔。第一储罐管路6及第二储罐管路7连向储罐11。

第一储罐管路6上设置有第一先导止回阀61。第一先导止回阀61允许从储罐11向杆侧供给管路51的流动但禁止其逆向的流动。又，头侧供给管路52的压力通过先导管路62向第一先导止回阀61导入，第一先导止回阀61在头侧供给管路52的压力高于第一设定压p1时解除逆流防止功能。

第二储罐管路7上设置有第二先导止回阀71。第二先导止回阀71允许从储罐11向头侧供给管路52的流动但禁止其逆向的流动。又，杆侧供给管路51的压力通过先导管路72向第二先导止回阀71导入，第二先导止回阀71在杆侧供给管路51的压力高于第二设定压p2时解除逆流防止功能。另，第二先导止回阀71的第二设定压p2可以等于第一先导止回阀61的第一设定压p1也可以不同。

上述的流量调节装置8使泵2的吐出容量在第一设定值q1与小于第一设定值q1的第二设定值q2之间切换。例如，第一设定值q1与第二设定值q2之比等于液压缸4的头侧室42与杆侧室41的受压面积比。

杆侧供给管路51的压力及头侧供给管路52的压力通过先导管路8e、8f向流量调节装置8导入。而且流量调节装置8形成为如下结构：在头侧供给管路52的压力高于杆侧供给管路51的压力时将泵2的吐出容量切换为第一设定值q1，在杆侧供给管路51的压力高于头侧供给管路52的压力时将泵2的吐出容量切换为第二设定值q2。

更详细而言，流量调节装置8包括与泵2的斜板23连结的可在轴向滑动的伺服活塞81。流量调节装置8中形成有露出有伺服活塞81的小径端部的第一受压室82和露出有伺服活塞81的大径端部的第二受压室83。

第一受压室82通过输出管路8c与高压选择阀84的输出端口连接。高压选择阀84的两个输入端口通过输入管路8a、8b而分别与杆侧供给管路51及头侧供给管路52连接。即，高压选择阀84选择并输出杆侧供给管路51的压力和头侧供给管路52的压力的较高方。

第二受压室83通过中转管路8g与切换阀85连接。切换阀85通过输出管路8d与高压选择阀84的输出端口连接，并通过储罐管路8h与储罐11连接。切换阀85具有一对先导端口，这些先导端口通过上述的先导管路8e、8f而分别与杆侧供给管路51及头侧供给管路52连接。

切换阀85在通过先导管路8f导入的头侧供给管路52的压力高于通过先导管路8e导入的杆侧供给管路51的压力时，位于使第二受压室83与储罐11连通的第一位置（图1的左侧位置）。由此，伺服活塞81移动到最靠第二受压室83侧，泵2的倾转角变为最大，泵2的吐出容量变为第一设定值q1。

相反，在通过先导管路8e导入的杆侧供给管路51的压力高于通过先导管路8f导入的头侧供给管路52的压力时，切换阀85位于使第二受压室83与高压选择阀84的输出端口连通的第二位置（图1的右侧位置）。由此，伺服活塞81移动到最靠第一受压室82侧，泵2的倾转角变为最小，泵2的吐出容量变为第二设定值q2。

另，图例中，切换阀85的弹簧（spring）配置于先导管路8f侧，但弹簧也可以配置于先导管路8e侧。

接着，分为液压缸4的伸长动作时和缩短动作时地来说明液压系统1的动作。

（1）液压缸4的伸长动作时

如图2的2a所示，在液压缸4的伸长动作时负荷的方向为缩短方向的情况下，与负荷对抗地，头侧供给管路52的压力变高，液压缸4的速度用泵2的吐出流量来控制。泵2的吐出容量因头侧供给管路52的压力高于杆侧供给管路51的压力而通过流量调节装置8被选择为第一设定值q1。此时，止回阀61因头侧供给管路52的压力而打开，液压缸4的头侧室42与杆侧室41的受压面积差的程度的流量的工作液经由第一储罐管路6的第一先导止回阀61从储罐11被吸引。

另，以从储罐11吸引的流量为qi，以向头侧室42的流入量为qh，以杆侧室41的流出量为qr，以来自泵2的排放（drain）量为α时，qi＝qh+α-qr。

相反，如图2的2b所示，在液压缸4的伸长动作时负荷的方向为伸长方向的情况下，与负荷对抗地，杆侧室41的压力变高，液压缸4的速度用泵2的吸入流量来控制。泵2的吐出容量因杆侧供给管路51的压力高于头侧供给管路52的压力而通过流量调节装置8切换为第二设定值q2。此时，止回阀71因杆侧供给管路51的压力而打开，液压缸4的头侧室42与杆侧室41的受压面积差的程度的流量的工作液经由第二储罐管路7的第二先导止回阀71从储罐11被吸引。另，此时qi＝qh+α-qr也成立。

根据以上，在液压缸4的伸长动作时负荷的方向从缩短方向向伸长方向反转的情况下，对抗负荷的力的方向发生变化，为了使杆侧供给管路51的压力变高而选择泵2的较小方的吐出容量，泵2的吐出流量减少。即，此时，缸速度从根据头侧供给流量的控制切换为根据杆侧排出流量的控制，同时泵吐出流量也减少，结果使得能不瞬间改变旋转机械3的转速即抑制液压缸4的速度的变化（增速）。此外，此时液压缸4的头侧室42与杆侧室41的受压面积差的程度的流量的工作液通过使从储罐11吸引的工作液的通路从第一储罐管路6切换为第二储罐管路7，来填补泵2的吐出流量的不足的部分。

相反，在液压缸4的伸长动作时负荷从伸长方向向缩短方向反转的情况下，为了使头侧供给管路52的压力变高而选择泵2的较大方的吐出容量，泵2的吐出流量增加。即，此时，缸速度从根据杆侧排出流量的控制切换为根据头侧供给流量的控制，同时泵吐出流量增加，结果使得能不瞬间改变旋转机械3的转速即抑制液压缸4的速度的变化（减速）。此外，此时液压缸4的头侧室42与杆侧室41的受压面积差的程度的流量的工作液通过使从储罐11吸引的工作液的通路从第二储罐管路7切换为第一储罐管路6，来填补泵2的吸入流量的不足的部分。

（2）液压缸4的缩短动作时

如图3的3a所示，在液压缸4的缩短动作时负荷的方向为伸长方向的情况下，与负荷对抗地，杆侧供给管路51的压力变高，液压缸4的速度用泵2的吐出流量来控制。泵2的吐出容量因杆侧供给管路51的压力高于头侧供给管路52的压力而通过流量调节装置8被选择为第二设定值q2。此时，第二储罐管路7的第二先导止回阀71因杆侧供给管路51的压力而打开，液压缸4的头侧室42与杆侧室41的受压面积差的程度的流量的工作液通过第二储罐管路7向储罐11流入。

另，以向储罐11流入的流量为qo时，qo＝qh-qr-α。

相反，如图3的3b所示，在液压缸4的缩短动作时负荷的方向为缩短方向的情况下，与负荷对抗地，头侧室42的压力变高，液压缸4的速度用泵2的吸入流量来控制。泵2的吐出容量因头侧供给管路52的压力高于杆侧供给管路51的压力而通过流量调节装置8被选择为第一设定值q1。此时，第一储罐管路6的第一先导止回阀61因头侧供给管路52的压力而打开，液压缸4的头侧室42与杆侧室41的受压面积差的程度的流量的工作液通过第一储罐管路6向储罐11流入。另，此时qo＝qh-qr-α也成立。

根据以上，在液压缸的缩短动作时负荷的方向从伸长方向向缩短方向反转的情况下，对抗负荷的力的方向发生变化，为了使头侧供给管路52的压力变高而选择泵2的较大方的吐出容量，泵2的吐出流量增加。即，此时，缸速度从根据杆侧流入流量的控制切换为根据头侧流出流量的控制，同时泵吐出流量也增加，结果使得能不瞬间改变旋转机械3的转速即抑制液压缸4的速度的变化（减速）。此外，此时，液压缸4的头侧室42与杆侧室41的受压面积差的程度的流量的工作液藉由向储罐11流入的工作液的通路从第二储罐管路7切换为第一储罐管路6而向储罐11流入。

相反，在液压缸4的缩短动作时负荷从缩短方向向伸长方向反转的情况下，为了使杆侧供给管路51的压力变高而选择泵2的吐出容量较小方，泵2的吐出流量减少。即，此时，缸速度从根据头侧排出流量的控制切换为根据杆侧供给流量的控制，同时泵吐出流量也增加，因而使得能不瞬间改变旋转机械3的转速即抑制液压缸4的速度的变化（减速）。此外，此时头侧室42与杆侧室41的受压面积差的程度的流量的工作液藉由向储罐11流入的工作液的通路从第一储罐管路6切换为第二储罐管路7而向储罐11流入。

如以上说明，在本实施形态的液压系统1中，即便在液压缸4的伸长动作时及缩短动作时负荷的方向反转，也能不瞬间改变旋转机械3的转速即抑制液压缸4的速度的变化。而且由于向流量调节装置8导入杆侧供给管路51的压力及头侧供给管路52的压力，利用这些压力控制流量调节装置8的动作，所以无需电气控制流量调节装置8。

此外，本实施形态中，由于第一设定值q1与第二设定值q2之比等于液压缸4的头侧室42与杆侧室41的受压面积比，所以能显著抑制液压缸4的速度的变化。

（变形例）

本发明不限于上述实施形态，可在不脱离本发明主旨的范围内进行种种变形。

例如，流量调节装置8不限于图1所示的结构，也可以具有图4所示的结构。具体而言，在图4所示的结构中，未采用高压选择阀84（参照图1），第一受压室82通过第一导压管路8j与头侧供给管路52连接，切换阀85通过第二导压管路8k与杆侧供给管路51连接。即，切换阀85对使第二受压室83与储罐11连通还是与杆侧供给管路51连通进行切换。

符号说明：

1　　液压缸；

11　储罐；

2　　泵；

21　第一端口；

22　第二端口；

3　　旋转机械;

4　　液压缸；

41　杆侧室；

42　头侧室；

51　杆侧供给管路；

52　头侧供给管路；

6　　第一储罐管路；

61　第一先导止回阀;

7　　第二储罐管路；

71　第二先导止回阀；

8　　流量调节装置。