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CN102536936B - 工程机械的液压回路及其驱动方法 - Google Patents

工程机械的液压回路及其驱动方法 Download PDF

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CN102536936B CN201110439612.7A CN201110439612A CN102536936B CN 102536936 B CN102536936 B CN 102536936B CN 201110439612 A CN201110439612 A CN 201110439612A CN 102536936 B CN102536936 B CN 102536936B
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Abstract

本发明提供工程机械的液压回路及其驱动方法。在本发明公开了包括利用从液压泵排出的工作油而旋转驱动的一对行驶马达，且包括：配置于各行驶马达的前端的一对流量检测传感器；控制向行驶马达供给的工作油的流量的流量控制阀；以及与这些结合而对向左右一对行驶马达供给的工作油的流量进行比较后根据比较结果选择性地控制流量控制阀从而能够执行将左右流量值调节到预定的相对误差范围以内的一连串反馈程序的控制部的液压回路、以及液压回路驱动的方法，由此，在为直行行驶信号时左右一对行驶马达实质上由相同的流量旋转驱动，从而工程机械直行行驶，由此，能够自动防止工程机械的倾斜行驶。

Description

工程机械的液压回路及其驱动方法
技术领域
本发明涉及如挖掘机那样的工程机械，尤其涉及具备由工作油旋转驱动的行驶马达的工程机械的液压回路。
背景技术
如挖掘机那样的工程机械通过驱动由工作油旋转驱动的行驶马达而实现行驶，通常具备由左侧行驶马达和右侧行驶马达构成的左右一对行驶马达之后，行驶方向由向这些一对行驶马达供给的工作油的流量决定。例如，在向左右一对行驶马达供给的工作油的流量相同的情况下，挖掘机直行行驶。
图1是现有工程机械的液压回路的一例，是以与行驶相关的部分为中心简略地图示的液压回路图。
根据图1，液压回路10包括液压泵20和将从液压泵20排出的工作油分别向一对左/右侧行驶马达40a、40b供给的一对左/右侧行驶控制阀30a、30b。例如，左侧行驶控制阀30a能够以预定流量和预定方向对左侧行驶马达40a供给从液压泵20排出的工作油，右侧行驶控制阀30b能够以预定流量和预定方向对右侧行驶马达40b供给从液压泵20排出的工作油。
若直行行驶信号传递到这些左/右侧行驶控制阀30a、30b，则左/右侧行驶控制阀30a、30b分别向对应的左/右侧行驶马达40a、40b供给相同的流量的工作油，由此，工程机械直行行驶。即、左/右侧行驶马达40a、40b由以相同的流量供给的工作油而以相同的旋转速度驱动，由此，工程机械稳当地直行行驶而不会出现向左右某一侧倾斜的斜向行驶现象。
因此，为了使工程机械基于直行行驶信号直行，向左/右侧行驶马达40a、40b供给的工作油的流量控制成相同显得至关重要。
但是，由于作为构成各行驶控制阀30a、30b的重要构件的行驶滑阀的加工误差、组装误差、或各流路的加工误差等，即便在为直行行驶信号的情况下也会在向左/右一对行驶马达40a、40b供给的工作油的流量上产生差异，其结果，会出现工程机械向某一侧倾斜的斜向行驶现象。
这样的斜向行驶现象不仅使工程机械的行驶控制变得困难，而且还会成为在窄道或倾斜地带引发大事故的主要原因。
发明内容
本发明的目的是提供一种在为直行行驶信号时能够使向左/右一对行驶马达供给的工作油的流量实质上相同地进行控制的液压回路。
本发明的另一目的在于提供一种直行行驶时能够防止工程机械的斜向行驶的工程机械的液压回路及其驱动方法。
为了实现这些目的，本发明的一实施例的特征是，包括：液压泵；对从液压泵排出的工作油的流动进行控制的左/右侧行驶控制阀；分别通过一对液压管线与左/右侧行驶控制阀连接而驱动的左/右侧行驶马达；使各对液压管线流体连通地配置于其间而调节向对应的行驶马达供给的工作油的流量的左/右侧流量控制阀；形成于各左/右侧行驶马达的前端，且分别检测向左/右侧行驶马达供给的工作油的实时流量的左/右侧流量检测传感器；以及收到在左/右侧流量检测传感器检测出的值后，根据对该值所进行比较的结果选择性地控制左/右侧流量控制阀中至少一个阀，使得左/右侧行驶马达能够在预定的误差范围内由实质上相同的流量而驱动的控制部，从而在工程机械的直行行驶时能够防止斜向行驶。
另外，本发明的另一实施例是驱动前面所述的实施例的液压回路的方法，提供一种液压回路驱动方法，其特征是，包括：a)左/右侧行驶控制阀根据直行行驶信号向左/右侧行驶马达供给工作油的步骤；b)控制部对在左/右侧流量检测传感器检测出的实时流量值进行比较的步骤；c)若比较结果超出预定的误差范围，则在控制部对左/右侧流量控制阀中至少一个阀进行控制使得比较结果在预定的误差范围以内，从而调节通过控制对象流量控制阀的工作油的供给流量的步骤；以及d)在工作油的供给流量的调节实质上不可能的情况下，产生斜向行驶警告的步骤，从而在工程机械直行行驶时能够防止斜向行驶。
另外，本发明在中，其特征是，所述控制部在向所述左/右侧行驶马达供给的流量之差大于所述误差范围时，控制所述流量控制阀，使得所述左/右侧行驶马达中所供给的流量相对较大的行驶马达侧供给流量减少。
另外，本发明中，其特征是，所述供给流量调节步骤包括对所述左/右侧行驶马达中所供给的流量相对较大的行驶马达侧流量控制阀进行控制，使得向该行驶马达供给的流量减少的步骤。
另外，在本发明中，其特征是，所述d)步骤进一步包括限制工作rpm的步骤。
发明效果如下。
根据本发明，提供一种能够在为直行行驶信号时能够使向左/右一对行驶马达供给的工作油的流量实质上相同地进行控制的液压回路。
另外，根据本发明，能够提供一种直行行驶时能够防止工程机械的斜向行驶的工程机械的液压回路及其驱动方法。
附图说明
图1是图示了现有工程机械的液压回路的一例的液压回路图。
图2是图示了根据本发明的一实施例的液压回路的液压回路图。
图3是图示了根据本发明的另一实施例来驱动图2的液压回路的方法的流程图。
符号说明
100-液压回路，120-泵，130-行驶控制阀，140-行驶马达，142、144-液压管线，146-流量检测传感器，150-流量控制阀，160-控制部。
具体实施方式
下面附图参照说明本发明的较佳实施例。
图2是图示了根据本发明的一实施例的液压回路的液压回路图，该图仅图示了如挖掘机那样的工程机械中的尤其相关行驶的部分中的一部分。图2中省略了与不与行驶相关的工作件(例如，动臂、小臂、铲斗等)相关的回路。
根据图2，工程机械的液压回路100包括液压泵120和分别向一对左/右侧行驶马达140a、140b供给从液压泵120排出的工作油的一对左/右侧行驶控制阀130a、130b。例如，左侧行驶控制阀130a能够以预定流量和预定方向对左侧行驶马达140a供给从液压泵120排出的工作油，右侧行驶控制阀130b能够以预定流量和预定方向对右侧行驶马达140b供给从液压泵120排出的工作油。
这些行驶控制阀130a、130b接收由配置于工程机械的驾驶室的行驶操作单元(例如，行驶踏板，行驶杆等)的驱动而产生的行驶信号就能控制向各行驶马达140a、140b供给的工作油的流量和方向，例如在传递直行行驶信号时，这些行驶控制阀130a、130b分别以相同的流量的工作油沿着相同的方向(直行方向)能够供给给对应的行驶马达140a、140b的方式驱动行驶滑阀。
若直行行驶信号传递到这些左/右侧行驶控制阀130a、130b，则左/右侧行驶控制阀130a、130b分别向对应的左/右侧行驶马达140a、140b供给相同的流量的工作油，由此，工程机械直行行驶。即、左/右侧行驶马达140a、140b由相同的流量供给的工作油以相同的旋转速度驱动，由此，工程机械稳当地直行行驶而不会出现向左右某一侧倾斜的斜向行驶现象。
另外，这些左/右侧行驶马达140a、140b分别通过一对液压管线142a、144a和一对液压管线142b、144b与左/右侧行驶控制阀130a、130b连接，在这些各一对液压管线142a、144a和一对液压管线142b、144b上还包括配置成使这些液压管线142a、144a、142b、144b彼此流体连通从而调节向对应的行驶马达140a、140b供给的工作油的流量的左/右侧一对流量控制阀150a、150b。
例如，左侧流量控制阀150a将对应的一对液压管线142a、144a彼此流体连通地连接后可变地开通阀内流路，从而能够调节向对应的左侧行驶马达140a供给的工作油的流量。例如，与左侧流量控制阀150a开通的程度相应地、向对应的左侧行驶马达140a供给的工作油的流量与其成比例减少。即、左侧流量控制阀150a内流路开通时，向左侧行驶马达140a供给的工作油中一部分通过其开通的流路迂回而不流经左侧行驶马达140a，从而左侧行驶马达140a通过因迂回而减少的流量旋转驱动。
与此类似地、右侧流量控制阀150b将对应的一对液压管线142b、144b彼此流体连通地连接后可变地开通阀内流路，从而能够调节向对应的右侧行驶马达140b供给的工作油的流量。
另外，在液压管线上形成有左/右侧一对流量检测传感器146a、146b，该左/右侧一对流量检测传感器146a、146b形成于左/右侧行驶马达140a、140b的前端且检测向行驶马达140a、140b供给的工作油的实时流量。
这些左/右侧流量检测传感器146a、146b可选择性地形成于左/右侧行驶马达140a、140b的前端例如液压管线142a、142b或液压管线144a、144b中任意管线上，能够实时检测向对应的行驶马达140a、140b供给的工作油的实际流量。作为参考，图2中图示了这些左/右侧流量检测传感器146a、146b形成于液压管线144a、144b上的样态，但如前面所述，不言而喻亦可形成于另一侧的液压管线142a、142b上。
最后，还包括控制部160，该控制部160接收在左/右侧流量检测传感器146a、146b检测出的值，根据比较了该值的结果选择性地控制左/右侧流量控制阀150a、150b中的至少一个阀150a、150b，从而使左/右侧行驶马达140a、140b能够在预定的误差范围内以实质上相同的流量的工作油驱动。
此时，理想的是，可容许的预定的误差范围在大致3％以内。即、在比较通过左/右侧流量检测传感器146a、146b检测的向左/右侧行驶马达140a、140b供给的工作油的流量时，若相对较大的流量与相对较小的流量之间的相对误差(百分率单位)等于或小于3％则可推定为工程机械在直行行驶而未出现斜向行驶现象。
例如，两侧流量值之间的相对误差可如下表示。
相对误差＝(大流量值-小流量值)/大流量值×100。
控制部160虽然在图2中以方框简略地图示，但详细地讲，结构上可包括：接收在左/右侧流量检测传感器146a、146b检测出的流量值的接收部；将所接收的流量值互相比较而计算相对误差(百分率)，并判断该相对误差是否在预定的范围内的运算部；以及根据上述比较结果输出以选择性地使左/右侧流量控制阀150a、150b中某一个的流路开通的方式进行控制的信号的控制发送部。
另一方面，由于任意流量控制阀150a、150b开通时向对应的行驶马达140a、140b供给的工作油的流量随相应流量控制阀内流路的开通程度而减少，因而理想的是，控制所检测的流量值相对较大侧的流量控制阀而开通其流路。例如，在左侧流量检测传感器146a得到的流量值大于在右侧流量检测传感器146b得到的流量值、且其相对误差超过3％时，控制部160控制所检测的流量值较大的左侧流量控制阀150a而使向左侧行驶马达150a供给的工作油的流量减少，从而能够调节成相对误差在3％以下。
另外，控制部160与斜向行驶警示灯(未图示)一起配置在驾驶室内并与警示灯连接，且构成为在判断为通过流量控制阀150a、150b的工作油的流量调节实质上不可能时使斜向行驶警示灯亮灯，从而能够通知工程机械的驾驶员工程机械正在斜向行驶中。
此时，所谓通过流量控制阀的流量调节实质上不可能是指通过流量控制阀不能控制在一定的基准(例如，时间或次数)内向行驶马达供给的工作油的流量的情况，例如是向左右一对行驶马达供给的工作油的流量通过一定的时间或一定的次数的实时反馈也调节不到相对误差3％以内的范围的情况。
另外，在使斜向行驶警示灯亮的同时控制两侧流量控制阀150a、150b均开通以均减少向各行驶马达140a、140b供给的工作油的流量，从而能够限制各行驶马达140a、140b的工作rpm到一定限度以内。
这样，根据本发明的液压回路100，包括：排出工作油的泵120；将从泵120排出的工作油向左/右侧行驶马达140a、140b供给的左/右侧行驶控制阀130a、130b；配置于连接行驶马达和行驶控制阀的各对液压管线之间而控制向各行驶马达供给的工作油的流量的左/右侧流量控制阀150a、150b；配置于各对液压管线上而实时检测向各行驶马达供给的工作油的流量的左/右侧流量检测传感器146a、146b；以及接收并比较从这些流量检测传感器146a、146b反馈的信号后，根据比较结果选择性地控制流量控制阀150a、150b中的某一个，调节成控制后的比较结果在预定范围内的控制部160。
下面，图3是概略地图示了按照本发明的另一实施例驱动前面所述的液压回路100的方法的流程图。
根据图3，根据本发明的方法自直行行驶信号从工程机械的行驶操作单元(例如，行驶踏板、行驶杆等)传递到左/右侧行驶控制阀130a、130b而开始(步骤S110)。收到直行行驶信号的左/右侧行驶控制阀130a、130b通过对应的左侧液压管线142a、144a和右侧液压管线142b、144b向对应的左/右侧行驶马达140a、140b供给工作油(步骤S120)。此时，供给的工作油控制成左右流量相同。
接着，由配置于左/右侧行驶马达140a、140b的前端的左/右侧流量检测传感器146a、146b检测向各行驶马达140a、140b供给的工作油的实际流量(步骤S130)，所检测的左右一对流量值传递到控制部160而进行比较(步骤S140)。
在控制部160比较这些流量值而判断相对误差(百分率值)是否在预定的范围例如大致3％以内(步骤S150)，若判断为相对误差在预定的范围以内则判定流动为工程机械正常地直行行驶的状态(步骤S180)，之后，返回通过左/右侧流量检测传感器146a、146b的实际流量检测步骤(步骤S130)。
与此相反，若相对误差超出预定的范围例如若大于3％，则控制部160控制左/右流量值中具有较大的值的一侧的流量控制阀，控制成使对应的液压管线之间的流路开通。若流量控制阀即液压管线之间的流路开通，则使向相应行驶马达供给的工作油的流量对应于开通程度减少地进行调节(步骤S160)。
例如，若在左侧行驶马达140a前端的左侧流量检测传感器146a检测的值大于在右侧行驶马达140b前端的右侧流量检测传感器146b检测的值，且其相对误差超过3％，则控制部160控制左侧流量控制阀130a而调节成向检测出较大流量值的左侧行驶马达140a供给的工作油的流量变小。
如上所述，反复地执行由向行驶马达供给的工作油的实际流量检测(步骤S130)、比较所检测的流量值(步骤S140)、判断相对误差(步骤S150)、以及相应流量控制阀控制(流路开通)(步骤S160)构成的一连串的反馈程序，由此，左/右一对行驶马达以实质上相同的流量例如相对误差为3％以下的范围内的流量旋转驱动，由此，工程机械能够直行行驶。即、能够防止工程机械斜向行驶。
另一方面，尽管执行如上所述的一连串的反馈，也会有不可能进行通过流量控制阀的实质性控制的情况。例如，若在一定的时间内在一定的反馈次数内比较了流量值的结果，相对误差不能调整到预定的范围内，则这意味着仅凭利用了流量检测传感器、流量控制阀以及控制部的组合的自动控制是不能调节到正常的直行行驶状态。
因此，判断相对误差是否尽管如上所述那样执行一定的时间或次数的反馈程序也调节不到预定的范围内(步骤S170)，若相对误差调节到预定的范围内则程序依旧返回检测流量的步骤(步骤S130)。
与此相反，若尽管执行一定的时间或次数的程序，相对误差也不能通过流量控制阀的控制调节到预定的范围内，则判定为不能进行根据本发明的自动控制，此后，程序进入发出斜向行驶警告指令的步骤(步骤S190)以及限制工作rpm的步骤(步骤S200)。
如在前面所说明，发出斜向行驶警告指令的步骤(步骤S190)，能够通过使形成于驾驶室内的斜向行驶警示灯(未图示)亮灯而执行，限制工作rpm的步骤(步骤S200)通过控制部160以均开通两侧流量控制阀150a、150b的方式进行控制而使向各行驶马达140a、140b供给的工作油的流量均减少，使得各行驶马达140a、140b的工作rpm限制到一定限度以内而执行。
如上所述，根据本发明的工程机械的液压回路的特征是，包括：形成于连接到各行驶马达的液压管线上而控制所供给的流量的一对流量控制阀；实时检测向各行驶马达供给的工作油的实际流量的一对流量检测传感器；以及利用这些流量检测传感器的检测结果选择性地控制任意的流量控制阀从而调节工作油的供给流量的控制部，左/右侧行驶马达通过利用了这些流量检测传感器、流量控制阀以及控制部的组合的一连串的反馈程序而接受相对误差在预定的范围内的实质上相同的流量供给，从而以实质上相同的旋转速度驱动。
另外，以驱动这种液压回路的方法为特征。
通过使用这种液压回路和方法，可消除因各构成要件的加工误差、组装误差等而有可能产生的工作油的供给不均衡，由此，能够使工程机械按照直行行驶信号稳当地直行行驶。即、利用前面所述的一连串的反馈程序能够自动防止工程机械的斜向行驶。

Claims (4)

1.一种工程机械用液压回路，其特征在于，包括：
液压泵(120)；
对从所述液压泵(120)排出的工作油的流动进行控制的左侧行驶控制阀(130a)；
对从上述液压泵(120)排出的工作油的流动进行控制的右侧行驶控制阀(130b)；
通过一对液压管线(142a、144a)与所述左侧行驶控制阀(130a)连接而驱动的左侧行驶马达(140a)；
通过一对液压管线(142b、144b)与所述右侧行驶控制阀(130b)连接而驱动的右侧行驶马达(140b)；
使其中一对液压管线(142a、144a)流体连通地配置于其间而调节向对应的行驶马达供给的工作油的流量的左侧流量控制阀(150a)；
使另外一对液压管线(142b、144b)流体连通地配置于其间而调节向对应的行驶马达供给的工作油的流量的右侧流量控制阀(150b)；
形成于所述左侧行驶马达(140a)的前端，且检测向所述左侧 行驶马达供给的工作油的实时流量的左侧流量检测传感器(146a)；
形成于所述右侧行驶马达(140b)的前端，且检测向所述右侧行驶马达供给的工作油的实时流量的右侧流量检测传感器(146b)；以及
收到在所述左/右侧流量检测传感器(146a、146b)检测出的左侧的流量值和右侧的流量值后，根据对所述左侧的流量值和所述右侧的流量值进行比较而得的结果选择性地控制所述左/右侧流量控制阀(150a、150b)中的至少一个流量控制阀，使得所述左侧行驶马达(140a) 和所述右侧行驶马达(140b)能够在预定的误差范围内由实质上相同的流量而驱动，并且在向所述左/右侧行驶马达(140a，140b)供给的流量之差大于所述误差范围时，控制所述流量控制阀，使得所述左/右侧行驶马达(140a，140b)中所供给的流量相对较大的行驶马达侧供给流量减少的控制部(160)，
从而在工程机械直行行驶时能够防止斜向行驶。
2.一种液压回路驱动方法，其是驱动权利要求1所述的工程机械的液压回路的方法，其特征在于，包括：
a)所述左/右侧行驶控制阀(130a、130b)根据直行行驶信号向所述左/右侧行驶马达(140a、140b)供给工作油的步骤；
b)所述控制部(160)对在所述左/右侧流量检测传感器(146a、146b)检测出的实时流量值进行比较的步骤；
c)比较结果若相对误差超出预定的误差范围，则在所述控制部(160)对所述左/右侧流量控制阀(150a、150b)中至少一个阀进行控制使得所述相对误差在预定的误差范围以内，从而调节通过所述控制对象流量控制阀的工作油的供给流量的步骤；以及
d)在所述工作油的供给流量的调节实质上不可能的情况下，产生斜向行驶警告的步骤，
从而在工程机械直行行驶时能够防止斜向行驶。
3.根据权利要求2所述的液压回路驱动方法，其特征在于，
所述供给流量调节步骤包括对所述左/右侧行驶马达中所供给的流量相对较大的行驶马达侧流量控制阀进行控制，使得向该行驶马达供给的流量减少的步骤。
4.根据权利要求2所述的液压回路驱动方法，其特征在于，
所述d)步骤进一步包括限制工作rpm的步骤。
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