专利名称：挖掘机上控制吊杆和臂联动操作的液压控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及挖掘机上控制吊杆和臂联动操作的液压控制装置，更具体地说，涉及一种适于控制吊杆和臂联动操作的，并且在挖掘机通过吊杆和臂联动操作进行如装载至卡车和平整土地等工作时可改善吊杆操作性能的液压控制装置。
背景技术：
液压挖掘机具有前部的工作装置，包括吊杆、臂和铲斗，这些装置可单独动作或通过从一个或多个液压泵流出的液压流进行联动，以实施各种操作如挖掘、平整土地、装载货物到卡车等。在此所用的术语“联动操作”表示两个以上吊杆液压缸、臂液压缸和转动马达同时动作。
如现有技术中所知，传统的液压挖掘机包括液压控制装置，其一个实例如图1所示。这种液压控制装置配置了具有吊杆高速、低速控制卷轴101a、101b和臂高速、低速控制卷轴103a、103b的控制阀，该阀可转动使得吊杆和臂根据所进行的操作以较高速度(“高速”)或较低速度(“低速”)移动。第一卷轴组的吊杆低速控制卷轴101b和臂高速控制卷轴103a与第一液压泵P1(下文中称“第一泵”)连通。第二卷轴组的吊杆高速控制卷轴101a和臂低速控制卷轴103b与第二液压泵P1(下文中称“第二泵”)连通。在臂液压缸107或者吊杆液压缸109以低速活动时仅采用由液压泵P1、P2之一产生的液压流。相反地，由液压泵P1产生的液压流和从第二泵P2流出的液压流汇合在一起以使得臂液压缸107或吊杆液压缸109高速运作。液压流的流动的方向受各自的控制阀101a、101b、103a和103b控制。
同时，在吊杆末端装配了有加固结构和具有重型连接件的各种附属装置，如铲斗等。这些增加了吊杆的重量，导致施加在吊杆液压缸109上的负载压力剧增。因而，在通过臂-吊杆联动操作进行工作时，泵P1、P2产生的液压流的大部分提供给负载压力低于吊杆液压缸109的臂液压缸107，从而影响该吊杆的操作且因此难以按所需方式进行联动操作。
具体地说，臂和吊杆充分延伸进行土地平整操作时，吊杆液压缸109的负载压力提高很多，并且泵P1、P2产生的液压流首先流入负载压力较低的臂液压缸107，这意味着吊杆液压缸109未得到足够量的液压流，这可能会造成该臂突然坠于地面，使得挖掘机无法顺畅地进行土地平整操作。
为克服这种缺陷，如图1所示的液压控制装置还包括压力顺序阀110，其设置在连接第二泵P2与位于吊杆高速控制卷轴101a下游的臂低速控制卷轴103b的并列并联管线105上。在臂-吊杆进行联动操作时，该压力顺序阀110用于调节或切断并列并联管线105以使泵P2的液压流可先提供给吊杆高速控制卷轴101a，从而使得吊杆的动作快于臂。
从图1中可看出，压力顺序阀110为设有固定开启范围的恒定节流孔111并通过开关112的开闭来调节位置的电磁操作阀。用这种压力顺序阀110时，若操作者希望吊杆的动作快于或慢于臂，需手动操作开关112以对应于所需的操作模式，使得操作者感到不便。
另外，当压力顺序阀110转换到恒定节流孔111的位置时，压力顺序阀110以固定的开启范围调节并联管线105，这种情况下，该臂的操作速度随吊杆液压缸109的负载压力变化而波动。这将出现该臂末端的铲斗不会在水平方向移动，而将垂直地触碰地面的问题，特别是在地面平整操作一开始时。
另一个挖掘机中用于控制臂-吊杆联动操作的液压控制装置的例子是公告号为2000-96629的日本专利公开的。该液压控制装置的设计中，当挖掘机通过臂-吊杆联动操作进行组合工作时，用于辅助提供第二泵的液压流和第一液压泵的液压流与臂控制压与吊杆控制压之间的差成比例臂吊杆。根据2000-96629号公告中所公开的液压控制装置，由于吊杆的操作速度随臂上的工作负载而变化，将会出现臂-吊杆联动操作不能顺畅地进行的情况。
发明内容
鉴于现有技术的液压控制装置固有的前述问题，因此本发明的目的是提供挖掘机上控制吊杆和臂联动操作的液压控制装置，当通过吊杆和臂联动操作进行工作时，吊杆的操作速度可根据任务的特性进行相应于吊杆操纵杆的操纵量的自动控制，而与臂操作负荷无关。
本发明的另一个目的是提供一种挖掘机上控制吊杆和臂联动操作的液压控制装置，其在通过吊杆和臂联动操作进行工作的情况下，允许操作者仅根据吊杆操纵杆的操纵量调整吊杆的操作速度而不管其它装置的操纵量。
考虑到这种目的，本发明提供一种挖掘机上的控制吊杆和臂联动操作的液压控制装置，
包括第一液压泵和第二泵；分别设置在从上游至下游串接的并列管线上的吊杆高速控制卷轴和臂低速控制卷轴，用于通过并列管线接收来自第一液压泵的液压流；分别设置在从上游至下游串接的并列管线上的吊杆低速控制卷轴和臂高速控制卷轴，用于通过并列管线接收来自第二液压泵的液压流；以及设置在并列管线上的吊杆压力顺序阀，用于连接第二泵和臂高速控制卷轴，调节并列管线以使得第二液压泵提供给吊杆低速控制卷轴的液压流优先于臂高速控制卷轴，其中，吊杆压力顺序阀具有压力接收部件，该部件通过吊杆上升控制线分出的吊杆顺序控制信号线与吊杆控制阀保持连通，以及可变节流孔部件，该部件经由吊杆顺序控制信号管线传达到压力接收部件的吊杆顺序控制信号的压力幅值成比例地减小并列管线的开启范围。
在本发明的优选实施例中，理想的吊杆压力顺序阀还具有紧接着可变节流孔部分之后设置的排放部分，用于当吊杆顺序控制信号压力高于预定的压力时保持并列管线的开启范围不变。
在本发明的优选实施例中，还希望吊杆压力顺序阀还包括设置在吊杆顺序控制信号线的选择开关和选择阀，通过打开/关闭选择开关有选择地开启或关闭该吊杆顺序控制信号线。
根据综上所述的本发明，吊杆的操作速度可被自动地控制同吊杆控制阀相关的吊杆控制杆的移动距离相一致，从而使得装载卡车和地面平整工作顺利进行而与臂的操作负荷无关。另外，本发明使挖掘机可通过操纵吊杆控制杆首先操纵吊杆进行装载卡车和地面平整工作，而不必进行其他单独的操作。
通过下面结合附图的优选实施例的描述，本发明的上述或其他目的、特性和优点将更为明显，附图中图1为现有技术的挖掘机中进行吊杆和臂联动操作的液压控制装置中所采用的液压传动系统的示意图；图2为本发明的挖掘机中进行吊杆和臂联动操作的液压控制装置中所采用的液压传动系统的示意图；以及图3为设置在本发明的液压控制装置中的吊杆压力顺序阀的开启范围与行程之间的关系曲线图。
具体实施例方式
现参照附图对根据本发明的挖掘机中进行吊杆和臂联动操作的液压控制装置的优选实施例进行详细描述。
图2为本发明的液压控制装置的一个实施例的示意图。如图2所示，本发明的液压控制装置设置有第一液压泵P1(下文中称为“第一泵”)和第二液压泵P2(下文中称为“第二泵”)。该液压控制装置还设置有控制阀，该控制阀包括吊杆高速控制卷轴5b，臂低速控制卷轴7a，吊杆低速控制卷轴5a和臂高速控制卷轴7b，每个卷轴通过以控制的方式将第一和第二液压泵P1、P2产生的液压流提供给吊杆液压缸1和臂液压缸3，用于控制吊杆液压缸1和臂液压缸3的活动。
吊杆高速控制卷轴5b和臂低速控制卷轴7a分别串接设置在第一旁通管路9并通过并联管线11、13与第一泵P1连通以接收来自第一泵P1的液压流。通常的情况下，也就是，当处在中间位置时，吊杆高速控制卷轴5b和臂低速控制卷轴7a使旁通管路9开启并允许从第一泵P1流出的液压流排放到液体箱。而且，并列并联管线11、13由吊杆高速控制卷轴5b和臂低速控制卷轴7a保持隔开。
吊杆低速控制卷轴5a和臂低速控制卷轴7b分别串接设置在第一旁通管路10并通过并联管线15、17与第二泵P2连通，用以接收来自第二泵P2的液压流。通常的情况下，也就是，当处在中间位置时，吊杆低速控制卷轴5a和臂高速控制卷轴7b使旁通管路10开启并允许从第二泵P2流出的液压流排放到液体箱。而且，并联管线15、17由吊杆低速控制卷轴5a和臂高速控制卷轴7b保持隔开。
吊杆控制阀20与伺服泵P3连通并受控制杆20a控制。根据控制杆20a的移动距离，吊杆控制阀20以液压的形式产生吊杆高速控制信号和吊杆低速控制信号。更具体地说，若吊杆控制阀20的移动距离低于预定的值，则吊杆控制阀20产生吊杆低速控制信号，而吊杆控制阀20根据控制杆20a增加的移动距离产生增加压力的吊杆高速控制信号。
从吊杆控制阀20输出的吊杆低速控制信号通过吊杆上升控制线21作用于吊杆低速控制卷轴5a以将其移动到吊杆上升位置。因而，第二泵P2的液压流单独提供给吊杆液压缸1，从而以低速操作吊杆液压缸1。与此相反，从吊杆控制阀20输出的吊杆高速控制信号通过吊杆上升控制线21作用于吊杆高速控制卷轴5b，以及吊杆低速控制卷轴5a，以将其移动到吊杆上升位置。这种情况下，第一泵P1的液压流与第二泵P2的液压流一起流过吊杆低速控制卷轴5a提供给吊杆液压缸1，从而以高速操作吊杆液压缸1。
同时，在连接第二泵P2和臂高速控制卷轴7b的并联管线17上设置吊杆压力顺序阀25，根据吊杆顺序控制信号压的量值用以调节并联管线17使得第二泵P2的液压流先于臂高速控制卷轴7b提供给吊杆低速控制卷轴5a。
吊杆压力顺序阀25具有压力接收部件25a，通过从吊杆上升控制线21分出的吊杆顺序控制信号线27与吊杆控制阀20保持连通。而且，如图3所示，吊杆压力顺序阀25具有可变节流孔部件X，用于根据通过吊杆顺序控制信号线27传到压力接收部件25a的吊杆顺序控制信号压的量值减小并列管线17的开启范围。另外，吊杆压力顺序阀25具有接在可调节流孔部件X之后设置的排放部分Y，如图3所示，用于当吊杆顺序控制信号压力高于预定的压力时减小并列管线17的开启范围并保持不变。
可以理解吊杆压力顺序阀25通常通过弹簧25b使可调节流孔部件X的具体部件与吊杆顺序控制信号线27成直线而偏置。若吊杆顺序控制信号压力通过吊杆顺序控制信号线27传送到压力接收部件25a，吊杆压力顺序阀25靠弹簧25b的偏置力移位而使排放部分Y与吊杆顺序控制信号线27成直线。以这种方式使吊杆压力顺序阀25弹性偏置的弹簧25b具有如图3所示的弹簧常数。从图3可看出，在可调节流孔部件X，并列管线17的开启范围在开始阶段急剧减小之后随吊杆压力顺序阀25的行程加大而平缓减小。但是，在排放部分Y，并列管线17的开启范围最小化之后保持不变而与吊杆压力顺序阀25的行程无关。
如图2所示，在操作时，若操作者轻轻地拉动吊杆控制阀20的控制杆20a到最大行程以进行低速吊杆-臂联动操作，与该控制杆20a的移动距离对应的吊杆低速控制信号作用于吊杆压力顺序阀25的压力接收部件25a，以响应吊杆压力顺序阀25不定地在可调节流孔部件X的某处节流并列管线17。这使得通过吊杆低速控制卷轴5a从第二泵提供给吊杆液压缸1的液压流大于通过臂高速控制卷轴7b馈入臂液压缸3的液压流，从而确保吊杆的动作快于臂。
在这种情况下，若操作者以高速拉动吊杆控制阀20的控制杆20a到最大行程，吊杆压力顺序阀25通过将吊杆高速控制信号加到压力接收部件25a移向排放部分Y，从而使并列管线17的开启范围最小化并保持不变。这允许第二泵P2的液压流在压力不变的条件下通过吊杆低速控制卷轴5a提供给吊杆液压缸1，从而增加吊杆的操作速度并防止悬挂在臂的铲斗触碰地面。
作为选择，另外，在吊杆顺序控制信号线27上设置选择阀30，通过打开/关闭相关联的选择29开关有选择地开启或关闭该吊杆顺序控制信号线27。当进行臂-吊杆联动操作需要先于臂操作吊杆时，例如，在吊杆操作须快于臂以进行卡车装载或地面平整，吊杆压力顺序阀25通过激活选择开关29保持活动状态以使选择阀30将吊杆顺序控制信号线27打开。在其他情况，例如，在通常的挖掘中，液压流根据吊杆的负载压力分配给吊杆液压缸1和臂液压缸3。吊杆压力顺序阀25的功能通过使选择开关29不动作保持停滞状态以使选择阀30将吊杆顺序控制信号线27关闭。
如上所述，根据本发明的液压控制装置，吊杆压力顺序阀可根据吊杆控制阀产生的吊杆控制信号的幅度值自动地增加或减小吊杆的操作速度，即，控制阀控制杆的移动距离。这使得吊杆和臂的联动操作容易控制并有助于改善挖掘机的联动操作性能，如装载卡车和土地平整。
尽管在此所描述的是本发明的优选实施例，显然对于本领域的技术人员而言可在附后的权利要求所限定的本发明的范围内进行各种修改或变更。
权利要求
1.一种挖掘机上控制吊杆和臂联动操作的液压控制装置，包括第一液压泵(P1)和第二液压泵(P2)；分别设置在从上游至下游串接的并列管线(11，13)上的吊杆高速控制卷轴(5b)和臂低速控制卷轴(7a)，用于通过并列管线(11，13)接收来自第一液压泵(P1)的液压流；分别设置在从上游至下游串接的并列管线(15，17)上的吊杆低速控制卷轴(5a)和臂高速控制卷轴(7b)，用于通过并列管线(15，17)接收来自第二液压泵(P2)的液压流；以及设置在并列管线(17)上的吊杆压力顺序阀(25)，用于连接第二泵(P2)和臂高速控制卷轴(7b)，调节并列管线(17)以使得第二液压泵(P2)提供给吊杆低速控制卷轴(5a)的液压流优先于臂高速控制卷轴(7b)，其中，吊杆压力顺序阀(25)具有压力接收部件(25a)，该部件通过吊杆上升控制线(21)分出的吊杆顺序控制信号线(27)与吊杆控制阀(20)保持连通，以及可变节流孔部件(X)，该部件经由吊杆顺序控制信号线(27)传达到压力接收部件(25a)的吊杆顺序控制信号的压力幅值成比例地减小并列管线(17)的开启范围。
2.如权利要求1所述的液压控制装置，其特征在于，所述的吊杆压力顺序阀(25)还包括紧接着可调孔口部分(X)设置的排放部分(Y)，用于当吊杆顺序控制信号压力高于预定的压力时保持并列管线(17)的开启范围恒定。
3.如权利要求1或2任一项中所述的液压控制装置，其特征在于，还包括设置在吊杆顺序控制信号线(27)上的选择开关(29)和选择阀(30)，通过打开/关闭选择开关(29)有选择地开启或关闭吊杆顺序控制信号线(27)。
全文摘要
一种挖掘机上控制吊杆和臂的联动操作的液压控制装置，包括设置在并列管线上的吊杆低速控制卷轴和臂高速控制卷轴，它们通过并列管线接收来自第二液压泵的液压流。吊杆压力顺序阀设置在并列管线上连接第二液压泵和臂高速控制卷轴相互连接，用于调节并列管线以使该泵提供给吊杆低速控制卷轴的液压流优先于臂高速控制卷轴。吊杆压力顺序阀具有压力接收部件，该部件通过吊杆顺序控制信号线与吊杆控制阀保持连通，还具有可变节流孔部件，该部件可根据传达到压力接收部件的吊杆顺序控制信号的压力幅值成比例地减小并列管线的开启范围。
文档编号E02F9/22GK1789572SQ20051013203
公开日2006年6月21日 申请日期2005年12月16日 优先权日2004年12月16日
发明者金容彩 申请人:斗山英维高株式会社