油压系统的制作方法

本发明涉及电气正控制（positivecontrol）方式的油压系统。

背景技术：

一直以来，在建筑机械、工业机械等中采用电气正控制方式的油压系统。例如，专利文献1中公开了如图9所示的油压系统100。

该油压系统100中，可变容量型的泵110的倾转角由调节器120调节。调节器120包括流量控制活塞121和马力控制活塞122，随着作用于流量控制活塞121的控制压升高或作用于马力控制活塞122的泵吐出压力降低而增大泵110的倾转角（吐出流量）。另，调节器120形成为流量控制活塞121与马力控制活塞122中的将吐出流量限制为较小的一方优先发挥功能的结构。

调节器120通过二次压管路130与电磁比例阀140连接。电磁比例阀140随着图略的操作装置即先导操作阀的操作量越大而将越高的二次压作为上述的控制压向调节器120输出。

二次压管路130上设置有先导式的切换阀150。在电磁比例阀140正常的情况下，切换阀150利用电磁比例阀140的二次压而位于工作位置（图9的右侧位置），使电磁比例阀140的二次压作用于流量控制活塞121。另一方面，在电磁比例阀140因故障等而未正常发挥功能，其二次压变为零的情况下，切换阀150切换至中立位置（图9的左侧位置），使从先导操作阀输出的先导压作用于流量控制活塞121。由此，即便电磁比例阀140未正常发挥功能，也能根据先导操作阀的操作量来增加泵110的吐出流量。

但由于在电磁比例阀140未正常发挥功能时，切换阀150将电磁比例阀140的一次压作用于马力控制活塞122，所以动力换挡（powershift）与马力控制重叠。因此，马力控制比电磁比例阀140正常运作时更强力运作，从而相对于各吐出压力的泵110的吐出流量的上限变低。

现有技术文献：

专利文献：

专利文献1:日本专利第4041789号公报。

技术实现要素：

发明要解决的问题：

但是，图9所示的结构中，需要相对较长的管路来将配置在远离泵110的位置（例如建筑机械中为驾驶室内）的先导操作阀（操作装置）和切换阀150连接，且调节器120需要流量控制活塞121及马力控制活塞122用的两个受压室，结构较复杂。

因此，本发明目的在于提供一种即便是在向调节器输出二次压作为控制压的电磁比例阀未正常发挥功能而其二次压变为零的情况下，也能以简易的结构在某种程度上确保泵的吐出流量的油压系统。

解决问题的手段：

为了解决前述问题，本发明的油压系统的特征在于，具备：输出与对于操作部的操作量相应的操作信号的操作装置；可变容量型的主泵；调节器，所述调节器包括流量控制活塞，且随着作用于所述流量控制活塞的控制压升高而增大所述主泵的倾转角；副泵；电磁比例阀，所述电磁比例阀通过二次压管路与所述调节器连接并通过一次压管路与所述副泵连接，随着从所述操作装置输出的操作信号越大而将越高的二次压作为所述控制压向所述调节器输出；从所述一次压管路分岔并连向储罐且设置有一对节流器的紧急时管路；以将所述二次压管路分段为所述电磁比例阀侧的第一流路和所述调节器侧的第二流路，并在所述一对节流器之间将所述紧急时管路分段为上游流路和下游流路的形式设置的切换阀，所述切换阀在中立位置的情况下阻塞所述第一流路并使所述上游流路与所述下游流路及所述第二流路连通，在所述电磁比例阀的二次压超过设定值时，利用该二次压切换至使所述第一流路与所述第二流路连通并阻塞所述上游流路及所述下游流路的工作位置；以及控制装置，所述控制装置根据从所述操作装置输出的操作信号，以使所述电磁比例阀输出比所述设定值大的最小值与最大值之间的二次压的形式向所述电磁比例阀输送指令电流。

根据上述结构，在电磁比例阀正常的情况下，切换阀位于工作位置，从而电磁比例阀的二次压通过二次压管路作用于调节器的流量控制活塞。因此，能利用电磁比例阀控制泵的倾转角（吐出流量）。另一方面，在电磁比例阀未正常发挥功能而其二次压为零的情况下，切换阀切换为中立位置，工作油通过紧急时管路从副泵向储罐流动。由此，紧急时管路上的一对节流器之间的中间压通过二次压管路的第二流路作用于调节器的流量控制活塞。结果能在一定程度上确保泵的吐出流量。而且，经由切换阀的紧急时管路较短即可，且调节器无需以往那样的马力控制活塞，只要有流量控制活塞用的受压室即可，所以能以简易的结构得到上述效果。

上述的油压系统也可以是，还具备驱动所述主泵及所述副泵的由所述控制装置控制的发动机；所述控制装置在根据向所述电磁比例阀输送的指令电流的监控判定出所述电磁比例阀未正常发挥功能时，将所述发动机的转速调节至发动机转矩最大的转速附近。根据该结构，能在一定程度上将电磁比例阀未正常发挥功能时的相对于泵吐出压力的泵转矩的最大值设定得较高。从而能在一定程度上升高一对节流器之间的中间压，确保电磁比例阀未正常发挥功能时的泵的吐出流量较多。

也可以是，所述设定值为第一设定值；与从所述操作装置输出的操作信号相应的所述电磁比例阀的二次压的最大值在比所述副泵的吐出压力低的第二设定压以下；所述切换阀在所述电磁比例阀的二次压超过所述第二设定值时，阻塞所述第一流路并使所述上游流路与所述下游流路及所述第二流路连通。根据该结构，即便是在电磁比例阀未正常发挥功能而其二次压等于一次压的情况下，也能在一定程度上确保泵的吐出流量。

发明效果：

根据本发明，即便是在向调节器输出二次压作为控制压的电磁比例阀未正常发挥功能而其二次压为零的情况下，也能以简易的结构在一定程度上确保泵的吐出流量。

附图说明

图1是根据本发明的第一实施形态的油压系统的概略结构图；

图2是示出对于操作装置的操作部的操作量与向电磁比例阀的指令电流的关系的图表；

图3是示出向电磁比例阀的指令电流与电磁比例阀的二次压的关系的图表；

图4是示出向调节器的控制压与主泵的吐出流量的关系的图表；

图5中的5a及5b是有关于变形例中的主泵的图表，图5中的5a是示出吐出流量限制线的图表，图5中的5b是示出泵吐出压力与泵转矩的关系的图表；

图6是示出发动机的转速与发动机转矩的关系的图表；

图7是根据本发明的第二实施形态的油压系统的概略结构图；

图8是示出向电磁比例阀的指令电流与电磁比例阀的二次压的关系的图表；

图9是以往的油压系统的概略结构图。

具体实施方式

（第一实施形态）

图1是示出根据本发明的第一实施形态的油压系统1a。油压系统1a例如装载于油压挖掘机、油压起重机那样的建筑机械、土木机械、农业机械或工业机械。

具体而言，油压系统1a包括油压执行器24和经由控制阀3向油压执行器24供给工作油的主泵22。图例中，油压执行器24与控制阀3的组合（set）为一个，但油压执行器24与控制阀3的组合也可以设置多个。

主泵22由发动机21驱动。发动机21也驱动副泵23。

主泵22是倾转角可变更的可变容量型的泵。本实施形态中，主泵22为斜板泵。但主泵22也可以为斜轴泵。主泵22的倾转角由调节器5调节。

主泵22通过供给管路11与控制阀3连接。主泵22的吐出压力通过泄压阀12保持在泄压压力以下。

本实施形态中，油压执行器24为复动缸，控制阀3通过一对给排管路31与油压执行器24连接。但也可以是，油压执行器24为单动缸，控制阀3通过一条给排管路31与油压执行器24连接。或者油压执行器24也可以为油压马达。

控制阀3因操作装置4被操作而从中立位置切换为第一位置（使油压执行器24向一方向工作的位置）或第二位置（使油压执行器24向反方向工作的位置）。本实施形态中，控制阀3为油压先导式，具有一对先导端口。但控制阀3也可以为电磁先导式。

操作装置4具有操作部41，输出与对于操作部41的操作量相应的操作信号。即，从操作装置4输出的操作信号随着操作量变大而变大。操作部41例如为操作杆，但也可以为脚踏板等。

本实施形态中，操作装置4是将先导压作为操作信号输出的先导操作阀。因此，操作装置4通过一对先导管路42与控制阀3的先导端口连接。而且，随着从操作装置4输出的先导压（操作信号）变大，控制阀3增大向油压执行器24供给工作油的通路的开口面积。但操作装置4也可以是将电气信号作为操作信号输出的电气控制杆。这种情况下，控制阀3的各先导端口与电磁比例阀的二次压端口连接。

上述的调节器5包括流量控制活塞56，随着作用于流量控制活塞56的控制压pc升高而增大主泵22的倾转角。调节器5通过二次压管路62与电磁比例阀61的二次压端口连接，电磁比例阀61的一次压端口通过一次压管路65与副泵23连接。副泵23的吐出压力通过泄压阀13维持在泄压设定压。

调节器5更详细而言，包括对主泵22的倾转角进行变更的伺服活塞51和用于驱动伺服活塞51的调节阀53。调节器5中形成有导入主泵22的吐出压力的第一受压室5a和导入控制压的第二受压室5b。伺服活塞51具有第一端部和比第一端部大径的第二端部。第一端部向第一受压室5a露出，第二端部向第二受压室5b露出。

调节阀53用于对导入第二受压室5b的控制压进行调节。具体而言，调节阀53包括在降低控制压的方向（流量增加方向，图1中向左）及升高控制压的方向（流量减少方向，图1中向右）移动的阀芯54和容纳阀芯54的套筒55。阀芯54被上述的流量控制活塞56按压而向流量增加方向移动，因配置在流量控制活塞56相反侧的弹簧57的施加力而向流量减少方向移动。

伺服活塞51以能在该伺服活塞51的轴向移动的形式与主泵22的斜板22a连结。套筒55以能在伺服活塞51的轴向移动的形式通过反馈杆52与伺服活塞51连结。套筒55上形成有泵端口、储罐端口及输出端口（输出端口与第二受压室5b连通），根据套筒55与阀芯54的相对位置，输出端口从泵端口及储罐端口双方阻断，或输出端口与泵端口及储罐端口其一连通。而且，阀芯54通过流量控制活塞56向流量增加方向或流量减少方向移动时，以从伺服活塞51的两侧作用的力（压强×伺服活塞受压面积）均衡的形式确定阀芯54与套筒55的相对位置，调节控制压。

此外，调节器5中形成有使控制压pc作用于流量控制活塞56的工作室5c。即，流量控制活塞56随着控制压pc升高而使阀芯54向流量增加方向移动。从上述的电磁比例阀61延伸的二次压管路62连向工作室5c。

电磁比例阀61是如图3所示那样示出向该电磁比例阀61输送的指令电流与该电磁比例阀61输出的二次压为正相关的正比例型。电磁比例阀61由控制装置9控制。

又，控制装置9也控制发动机21。具体而言，控制装置9以将发动机21的转速保持在规定值的形式向发动机21的发动机控制装置输出指令。

例如，控制装置9具有rom、ram等存储器和cpu，储存于rom的程序由cpu来执行。控制装置9可以为单一的设备，也可以分成多个设备（例如泵控制装置和发动机控制装置）。

控制装置9与分别设置在上述的一对先导管路42上的压力传感器91电气连接。但图1中为了简化附图仅绘出一部分信号线。

压力传感器91检测从操作装置4输出的先导压。而且，控制装置9如图2所示，随着从操作装置4输出的先导压变大而增大向电磁比例阀61输送的指令电流。即，电磁比例阀61随着从操作装置4输出的先导压（操作信号）越大而将越高的二次压作为上述的控制压pc向调节器5输出。由此，随着对于操作装置4的操作部41的操作量变大，主泵22的吐出流量增加。

更详细而言，控制装置9如图2所示，根据从操作装置4输出的先导压，使向电磁比例阀61输送的指令电流在略高于零的最小值i1与最大值i2之间变化。因此，电磁比例阀61的二次压也如图3所示，在大于零的最小值p1与最大值p2之间变化。即，电磁比例阀61根据从操作装置4输出的操作信号，输出最小值p1与最大值p2之间的二次压。

本实施形态中，如图4所示，至少在从电磁比例阀61输出的二次压为最小值p1时主泵22的吐出流量为最小，至少在从电磁比例阀61输出的二次压为最大值p2时主泵2的吐出流量为最大。但主泵22的吐出流量维持为最小的范围未必要与控制压pc从零至最小值p1的范围一致，也可以窄于该范围。同样地，主泵22的吐出流量维持为最大的范围未必要与控制压pc为最大值p2以上的范围一致，也可以窄于该范围。

紧急时管路71从电磁比例阀61与副泵23之间的一次压管路65分岔，该紧急时管路71连向储罐。紧急时管路71上设置有一对节流器74、75。

电磁比例阀61与调节器5之间的二次压管路62及紧急时管路71上设置有切换阀8a。切换阀8a设置为将二次压管路62分段为电磁比例阀61侧的第一流路64和调节器5侧的第二流路63，并在一对节流器74、75之间将紧急时管路71分段为上游流路72和下游流路73。

切换阀8a为根据电磁比例阀61的二次压来工作的先导式。切换阀8a在中立位置（图1的左侧位置）上阻塞二次压管路62的第一流路64，并使紧急时管路71的上游流路72与其下游流路73及二次压管路62的第二流路63连通。

切换阀8a在电磁比例阀61的二次压超过设定值α时，利用该二次压切换为工作位置（图1的右侧位置）。工作位置上，切换阀8a使二次压管路62的第一流路64与其第二流路63连通，并阻塞紧急时管路71的上游流路72及下游流路73。

设定值α如图3所示，设定为比与从操作装置4输出的先导压相应的电磁比例阀61的二次压的最小值p1小。即，电磁比例阀61正常时，切换阀8a位于工作位置。

如以上说明，本实施形态的油压系统1a中，电磁比例阀61正常时，切换阀8a位于工作位置，从而电磁比例阀61的二次压通过二次压管路62作用于调节器5的流量控制活塞56。因此，能利用电磁比例阀61控制泵的倾转角（吐出流量）。另一方面，电磁比例阀61未正常发挥功能而其二次压为零时，切换阀8a切换至中立位置，工作油从副泵23通过紧急时管路71流向储罐。由此，紧急时管路71上的一对节流器74、75之间的中间压pm通过二次压管路62的第二流路63作用于调节器5的流量控制活塞56。结果能在一定程度上（图4中的qm）确保主泵22的吐出流量。而且，经由切换阀8a的紧急时管路71较短即可，且调节器5无需以往那样的马力控制活塞，只要有流量控制活塞56用的工作室5c即可，所以能以简易的结构得到上述的效果。由此，能使调节器5小于以往，且能比以往降低成本。

＜变形例＞

控制装置9能根据向电磁比例阀61输送的指令电流的监控来判定电磁比例阀61是否正常发挥功能。在此，电磁比例阀61未正常发挥功能的情况是指，电磁比例阀61自身故障（断线）的情况、延伸至电磁比例阀61的电气配线断线的情况、控制装置9或电磁比例阀61的连接器发生接触不良（非通电）的情况等。控制装置9可以在判定为电磁比例阀61未正常发挥功能时也不变更发动机21的转速。但控制装置9也可以在判定电磁比例阀61未正常发挥功能时如图6所示，将发动机21的转速调节至发动机转矩最大的转速na附近（例如na的±20％的范围内）。另，本变形例也可应用于后述的第二实施形态。

根据装载油压系统1a的机械的种类，有时会设置用于从多个值中选择由控制装置9保持在一定的发动机21的转速的选择开关。因此，电磁比例阀61未正常发挥功能时，发动机21的转速可能会在额定转速nr附近，也可能为相当低的转速nb。

如图5中的5a所示，主泵22中，为了使主泵22的泵转矩不超过发动机转矩而设定有吐出流量限制线。吐出流量限制线如图5的5a中实线所示，在发动机转矩最大时最高，若发动机转矩变低，则如图5的5a中单点划线所示，吐出流量限制线也与其相应地变低。从而，在电磁比例阀61未正常发挥功能时不变更发动机21的转速的情况下，为了如图5的5a中双点划线所示那样使固定的吐出流量与条件最严时的吐出流量限制线的最小值一致，必须如图5的5b中双点划线所示那样将相对于泵吐出压力的泵转矩最大值设定得相当低。

对此，如果像本变形例这样，将电磁比例阀61未正常发挥功能时的发动机21的转速调节至发动机转矩最大的转速na附近，则能如图5的5b中虚线所示，在一定程度上将电磁比例阀61未正常发挥功能时的相对于泵吐出压力的泵转矩最大值设定得较高。从而能在一定程度上增高一对节流器74、75之间的中间压pm，并如图5的5a中虚线所示，确保电磁比例阀61未正常发挥功能时的泵的吐出流量较多。

（第二实施形态）

图5示出根据本发明的第二实施形态的油压系统1b。另，本实施形态中，对与第一实施形态相同的构成要素标以相同符号，省略重复说明。

第一实施形态中采用作为二位阀的切换阀8a，但在本实施形态中采用作为三位阀的切换阀8b。第二实施形态中的其它结构与第一实施形态相同。

切换阀8b与第一实施形态的切换阀8a同样地，在中立位置（图7的左侧位置）与工作位置（图7的中央位置）之间切换。即，切换阀8b在电磁比例阀61的二次压超过设定值α（相当于本发明的第一设定值）时，从中立位置切换至工作位置。

此外，本实施形态中，电磁比例阀61的二次压超过设定值β（相当于本发明的第二设定值）时，切换阀8b切换至界限位置（图7的右侧位置）。如图8所示，设定值β为与从操作装置4输出的先导压（操作信号）相应的电磁比例阀61的二次压的最大值p2以上，且低于副泵23的吐出压力。

界限位置上，切换阀8b与中立位置同样地阻塞二次压管路62的第一流路64并使紧急时管路71的上游流路72与其下游流路73及二次压管路62的第二流路63连通。

本实施形态中也能得到与第一实施形态同样的效果。此外，本实施形态中，在电磁比例阀61未正常发挥功能而其二次压等于一次压的情况下，切换阀8b也切换至发挥与中立位置同样功能的界限位置，所以能在一定程度上确保主泵22的吐出流量。

（其它实施形态）

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，一对节流器74、75也可以内置于切换阀（8a或8b）。又，切换阀（8a或8b）及电磁比例阀61也可以内置于调节器5。

符号说明：

1a、1b　油压系统；

21　发动机；

22　主泵；

23　副泵；

4　操作装置；

41　操作部；

5　调节器；

56　流量控制活塞；

61　电磁比例阀；

62　二次压管路；

63　第二流路；

64　第一流路；

65　一次压管路；

71　紧急时管路；

72　上游流路；

73　下游流路；

74、75　节流器；

8a、8b　切换阀；

9　控制装置。