建设机械的油压驱动系统的制作方法

本发明涉及建设机械的油压驱动系统。

背景技术：

在油压挖掘机、油压起重机等建设机械中，利用油压驱动系统执行各种动作。例如，专利文献1中公开了如图5所示的油压挖掘机的油压驱动系统100。

该油压驱动系统100中，在使油压执行器110用的控制阀120的一方的先导端口121与先导操作阀140连接的先导管路130上设置电磁比例减压阀131。又，在先导管路130上，在电磁比例减压阀131与先导操作阀140之间设置单向阀132。

油压驱动系统100构成为能对先导操作阀140的操作杆急速返回中立位置时的油压执行器110的停止冲击进行抑制。具体而言，电磁比例减压阀131以从先导操作阀140的操作杆急速返回中立位置经过无用时间为止保持控制阀120的先导端口121的压力，其后先导端口121的压力逐渐降低的形式被控制。

现有技术文献：

专利文献：

专利文献1：日本特开平8-85974号公报。

技术实现要素：

发明要解决的问题：

但是，如专利文献1所公开那样，控制电磁比例减压阀131时，从使操作杆返回中立位置经过无用时间为止维持油压执行器的工作速度。从而，油压执行器的停止时的响应性较差。

因此，本发明的目的在于提供一种油压执行器的停止时的响应性优越且能抑制油压执行器的停止冲击的建设机械的油压驱动系统。

解决问题的手段：

为了解决前述问题，本发明的建设机械的油压驱动系统的特征在于，具备：油压执行器；控制工作油对所述油压执行器的供给及排出的具有一对先导端口的控制阀；通过一对先导管路而与所述一对先导端口连接的包括操作杆的先导操作阀；设置于所述一对先导管路的至少一方的具有一次压端口、二次压端口及储罐端口的电磁比例减压阀；输出与所述操作杆的倾转角相应的操作量信号的操作检测器；以及以如下形式控制所述电磁比例减压阀的控制装置：从所述操作检测器输出的操作量信号的每单位时间的变化量降为阈值以上之后不久，利用所述二次压端口与所述储罐端口的连通而使所述控制阀的先导端口的压力逐渐降至零。

根据上述结构，从操作检测器输出的操作量信号的每单位时间的变化量降为阈值以上时，换言之先导操作阀的操作杆急速向朝着中立位置的方向返回时，控制阀的先导端口的压力逐渐降至零，所以能抑制油压执行器的停止冲击。而且，以控制阀的先导端口的压力逐渐降低的形式控制电磁比例减压阀是在先导操作阀的操作杆急速向朝着中立位置的方向返回之后不久开始的，所以能响应性良好地停止油压执行器。此外，先导操作阀的操作杆急速向朝着中立位置的方向返回时，电磁比例减压阀由控制装置以二次压端口不与一次压端口，而是与储罐端口连通的形式来控制，所以能利用减压阀的逆流时的泄压动作（维持二次侧的压力的动作）适度地长时间保持从控制阀的先导端口排出的工作油，并能使之不经由先导操作阀而顺畅地返回储罐。

也可以是，所述控制装置在从所述操作检测器输出的操作量信号的每单位时间的变化量降为所述阈值以上之后不久将向所述电磁比例减压阀送给的指令电流变更至规定值并使所述二次压端口与所述储罐端口连通，其后逐渐增加或减少向所述电磁比例减压阀送给的指令电流。根据该结构，能根据控制阀的先导端口的压力降低来连通电磁比例减压阀的二次压端口和储罐端口，并保持该连通的开口程度较小。从而，能使先导端口的压力顺畅地降至零。

上述的油压驱动系统也可以是，还具备检测工作油的温度的温度传感器；所述控制装置为，所述温度传感器所检测的工作油的温度越低，从所述规定值逐渐增加或减少指令电流的速度越大。工作油的温度较低时，因工作油的粘性变高而较难产生油压执行器的停止冲击。从而，若工作油的温度越低越加大指令电流的增加速度或减少速度，则能加快工作油的温度较低情况下的停止时的响应性。

也可以是，所述先导操作阀与所述电磁比例减压阀之间，在所述先导管路上未设置单向阀。根据该结构，能在单向阀上降低成本。

也可以是，所述电磁比例减压阀是二次压与指令电流示出负相关的反比型；所述控制装置在从所述操作检测器输出的操作量信号的每单位时间的变化量降为所述阈值以上之后不久经过规定时间为止的期间以外，使向所述电磁比例减压阀送给的指令电流为零。根据该结构，即便是在产生电气系统的不良状况（例如电缆断线）的情况下，也能使控制阀如常动作，能实现故障安全。

发明效果：

根据本发明，提供一种油压执行器的停止时的响应性优越且能抑制油压执行器的停止冲击的建设机械的油压驱动系统。

附图说明

图1是根据本发明的一实施形态的建设机械的油压驱动系统的示意结构图；

图2是电磁比例减压阀的剖视图；

图3是示出电磁比例减压阀的阀芯位置和开口面积（端口间的连通程度）的图表；

图4的4a～4c是分别示出先导操作阀的操作杆急速向朝着中立位置的方向返回时的从先导操作阀输出的先导压、向电磁比例减压阀的指令电流、先导端口的压力的随时间变化的图表；

图5是以往的油压挖掘机的油压驱动系统的示意结构图。

具体实施方式

图1中示出根据本发明一实施形态的建设机械的油压驱动系统1。该油压驱动系统1包括可变容量型的主泵21、和工作油从主泵21经由控制阀4供给的油压执行器3。但主泵21也可以是固定容量型。

例如，建设机械为自行式油压挖掘机时，油压执行器3可以为动臂缸、斗杆缸、铲斗缸、旋转马达、行驶马达的任一种。

控制阀4通过供给管路22而与主泵21连接，并通过储罐管路23而与储罐连接。又，控制阀4通过一对给排管路3a、3b而与油压执行器3连接。控制阀4控制对油压执行器3的工作油的供给及排出。

控制阀4具有一对先导端口41、42。这些先导端口41、42通过一对先导管路、即第一先导管路51及第二先导管路52而与先导操作阀6连接。

先导操作阀6通过一次压管路25而与副泵24连接，通过储罐管路26而与储罐连接。先导操作阀6包括操作杆，输出与操作杆的倾转角相应的先导压。

本实施形态中，在第一先导管路51上设置有电磁比例减压阀7。即，第一先导管路51包括先导操作阀6与电磁比例减压阀7之间的第一流路51a、和电磁比例减压阀7与控制阀4的先导端口41之间的第二流路51b。但电磁比例减压阀7也可以不仅设置于第一先导管路51，还设置于第二先导管路52。或者电磁比例减压阀7还可以仅设置于第二先导管路52。

又，本实施形态中，先导操作阀6与电磁比例减压阀7之间，在第一先导管路51（即第一先导管路51的第一流路51a）上未设置单向阀。

电磁比例减压阀7具有一次压端口p、二次压端口a及储罐端口t。具体而言，电磁比例减压阀7如图2所示，包括形成有一次压端口p、二次压端口a及储罐端口t的壳体71；配置于壳体71内的套筒72；配置于套筒72内的阀芯（spool）73。在套筒72中，在与一次压端口p、二次压端口a及储罐端口t对应的位置上形成有多个贯通孔。此外，在壳体71上安装有用于按压阀芯73的螺线管（solenoid）75。储罐端口t从二次压端口a观察位于螺线管75侧，一次压端口p从二次压端口a观察位于螺线管75的相反侧。

阀芯73利用弹簧74向螺线管75施力。在阀芯73形成有使二次压端口a与一次压端口p之间的第一环状流路（阀芯73与套筒72之间的间隙）进行开闭的第一环岸（land）73a、和使二次压端口a与储罐端口t之间的第二环状流路（阀芯73与套筒72之间的间隙）进行开闭的第二环岸73b。另，在阀芯73的外周面，在面向各环状流路的位置（本实施形态中为如图2所示的环岸73a、73b的单侧面）上，形成有用于防止开口急剧变大的槽口。第一环岸73a的外径大于第二环岸73b的外径。根据阀芯73的位置，二次压端口a与一次压端口p和储罐端口t双方切断，或与一次压端口p和储罐端口t其一连通。

本实施形态中，电磁比例减压阀7为该电磁比例减压阀7所输出的二次压和指令电流示出负相关的反比型。向螺线管75送给的指令电流为零时，电磁比例减压阀7作为一般的减压阀发挥功能。具体而言，一次压端口p的压力为零时，阀芯73利用弹簧74维持在最后退位置。由此，二次压端口a与一次压端口p连通，且二次压端口a因第二环岸73b而与储罐端口t切断。一次压端口p的压力上升，从而与一次压端口p连通的二次压端口a的压力上升时，阀芯73以二次压端口a的压力作用于阀芯73的受压部（图2的第一环岸73a与第二环岸73b的面积差）的油压压力而被按压，从最后退位置向调压位置（图3的p-a和a-t的开口在零附近）进出。

另一方面，若向螺线管75送给的指令电流逐渐增加，则螺线管75的推力以与弹簧74对抗的形式进行作用，以弹簧74的力等价降低的形式作用于阀芯73。由此，阀芯73在调压位置上如图3所示，第一环岸73a与套筒72间的开口面积（即二次压端口a与一次压端口p的连通程度）逐渐变小，且第二环岸73b与套筒72间的开口面积（即二次压端口a与储罐端口t的连通程度）逐渐变大，从而二次压端口a的压力以平衡为等价弹簧力（弹簧74的施力与螺线管75的推力之差）的形式逐渐降低。

回到图1，电磁比例减压阀7由控制装置8来控制。具体而言，控制装置8与电磁比例减压阀7的螺线管75电气连接。又，控制装置8也与压力传感器81电气连接。例如，控制装置8具有rom、ram等存储器和cpu。

压力传感器81检测第一先导管路51的第一流路51a的压力（即从先导操作阀6输出的先导压）。即，压力传感器81为输出与先导操作阀6的操作杆的倾转角相应的操作量信号的操作检测器。

控制装置8基于从压力传感器81输出的操作量信号，判定先导操作阀6的操作杆是否急速向朝着中立位置的方向返回（例如缸速度是否减速）。具体而言，控制装置8如图4的4a所示，在从压力传感器81输出的操作量信号（检测到的压力）的每单位时间的变化量（图中的δp/δt）降为阈值以上时，判定先导操作阀6的操作杆急速向朝着中立位置的方向返回（例如缸速度减速）。

但操作检测器也可以是检测操作杆的倾转角的角度传感器。这种情况下，控制装置8在从角度传感器输出的操作量信号（检测到的操作杆的倾转角）的每单位时间的变化量降为阈值以上时，判定先导操作阀6的操作杆急速向朝着中立位置的方向返回。

控制装置8如图4的4b所示，在从压力传感器81输出的操作量信号的每单位时间的变化量降为阈值以上之后不久经过规定时间tb为止的期间以外，使向电磁比例减压阀7送给的指令电流为零。

另一方面，控制装置8在从压力传感器81输出的操作量信号的每单位时间的变化量降为阈值以上时，以从其后不久开始花费某种程度的时间ta（参照图4的4c），利用二次压端口a与储罐端口t的连通而使控制阀4的先导端口41的压力逐渐降至零的形式来控制电磁比例减压阀7。某种程度的时间ta例如为0.1～0.5秒。二次压端口a与储罐端口t的连通在图3双点划线所示的开口面积较窄的范围内进行。

具体而言，控制装置8在从压力传感器81输出的操作量信号的每单位时间的变化量降为阈值以上之后不久，使向电磁比例减压阀7送给的指令电流从零变更（增加）至规定值α，使电磁比例减压阀7的二次压端口a与储罐端口t连通。之后，控制装置8花费规定时间tb来逐渐增加向电磁比例减压阀7送给的指令电流，在经过了规定时间tb时使指令电流再度为零。规定时间tb例如为0.1～5秒。

如以上说明，本实施形态的油压驱动系统1中，先导操作阀6的操作杆急速向朝着中立位置的方向返回时，控制阀4的先导端口41的压力逐渐降至零，因而能抑制油压执行器3的停止冲击。而且，以控制阀4的先导端口41的压力逐渐降低的形式控制电磁比例减压阀7是在先导操作阀6的操作杆急速向朝着中立位置的方向返回之后不久开始的，所以几乎没有无用时间，能响应性良好地停止油压执行器3。此外，先导操作阀6的操作杆急速向朝着中立位置的方向返回时，电磁比例减压阀7由控制装置8以二次压端口a不与一次压端口p，而是与储罐端口t连通的形式来控制，所以能利用减压阀的逆流时的泄压动作（维持二次侧的压力的动作）适度地长时间保持从控制阀4的先导端口41排出的工作油，并能使之不经由先导操作阀6而顺畅地返回储罐。

又，本实施形态中，在逐渐降低控制阀4的先导端口41的压力时，控制装置8向电磁比例减压阀7送给的指令电流并非为一定值，而是逐渐增加，所以能根据控制阀4的先导端口41的压力降低来连通电磁比例减压阀7的二次压端口a和储罐端口t，并保持该连通的开口程度较小。从而，能使先导端口41的压力平滑地且以适度的时间降至零。

然而，工作油的温度较低时，因工作油的粘性变高，所以较难产生油压执行器3的停止冲击。从而，也可以由温度传感器来检测工作油的温度，由此，根据工作油的温度来调节将先导端口41的压力降至零的时间。具体而言，控制装置8为，温度传感器所检测的工作油的温度越低，从规定值α逐渐增加指令电流的速度越大。如此，在工作油的温度较低时，能缩短将控制阀4的先导端口41的压力降至零的时间，能加快停止时的响应性。

然而，也可以在第一先导管路51的第一流路51a上设置单向阀。但若如本实施形态般未在第一流路51a上设置单向阀，则能在单向阀上降低成本。

（变形例）

本发明不限于上述实施形态，可在不脱离本发明的主旨的范围内进行种种变形。

例如，电磁比例减压阀7也可以是该电磁比例减压阀7所输出的二次压与指令电流示出正相关的正比型。这种情况下，控制装置8在从压力传感器81输出的操作量信号的每单位时间的变化量降为阈值以上之后不久，使向电磁比例减压阀7送给的指令电流从最大值变更（减少）至规定值β并使电磁比例减压阀7的二次压端口a与储罐端口t连通，之后逐渐减少向电磁比例减压阀7送给的指令电流。又，这种情况下，控制装置8在从压力传感器81输出的操作量信号的每单位时间的变化量降为阈值以上之后不久经过规定时间为止的期间以外，使向电磁比例减压阀7送给的指令电流最大。但若如前述实施形态那样电磁比例减压阀7为反比型，则即便是在产生电气系统的不良状况（例如电缆断线）的情况下，也能使控制阀4如常动作，能实现故障安全。

此外，上述情况下，也可以与前述实施形态同样地，由温度传感器来检测工作油的温度，控制装置8为，温度传感器所检测的工作油的温度越低，从规定值β逐渐减少指令电流的速度越大。由此，能加快工作油的温度较低的情况下的停止时的响应性。

又，电磁比例减压阀7不限于图2所示的结构，可使用种种结构。

符号说明：

1　　建设机械的油压驱动系统；

3　　油压执行器；

4　　控制阀；

41、42　先导端口；

51、52　先导管路；

6　　先导操作阀；

7　　电磁比例减压阀；

p　　一次压端口；

a　　二次压端口；

t　　储罐端口；

8　　控制装置；

81　压力传感器（操作检测器）。