用于作业机器的压力损失减少回路.pdf

一种压力损失减少回路使用简单配置减少了从致动器返回到方向切换阀的油的压力损失，同时抑制制造成本的增加并且基本消除了对额外安装空间的需要。所述压力损失减少回路包括旁通阀(16)，所述旁通阀(16)设置在方向切换阀(2)的致动器油路径(10)和油箱油路径(14)之间并且根据来自控制器(8)的信号打开和关闭，而且拧入并附接到所述方向切换阀(2)。根据切换阀芯(2a)的操作信号，当使从致动器(4)返回的油流到所述致动器油路径(10)时，所述控制器(8)打开所述旁通阀(16)以使所述致动器油路径(10)和所述油箱油路径(14)彼此连通，并将所述返回的油供应到所述切换阀芯(2a)和所述旁通阀(16)以减少压力损失。

权利要求书
1.  一种作业机器的压力损失减少回路，
所述回路包括：
方向切换阀，其通过切换阀芯来实施将由泵泵送的油供应到致动器/将由所述泵泵送的油从所述致动器排出；以及
控制器，其中
所述方向切换阀包括：
一对致动器油路径，其将所述泵送油供应到所述致动器；
油箱油路径，其通过所述切换阀芯将从所述致动器返回的油供应到所述油箱；以及
旁通阀，其设置在所述致动器油路径中的至少任一条致动器油路径与所述油箱油路径之间，并且根据来自所述控制器的信号打开和关闭，而且拧入并附接到所述方向切换阀的阀主体，并且
根据用于操作所述切换阀芯的操作信号，当使从所述致动器返回的所述油流到具有旁通阀的致动器油路径时，所述控制器打开所述旁通阀以使得所述致动器油路径和所述油箱油路径彼此连通，将分叉之后的所述返回的油供应到所述旁通阀以减少所述返回的油的压力损失。

2.  根据权利要求1所述的作业机器的压力损失减少回路，其中，
所述旁通阀是提升式流量调节阀，并且
当未供应所述操作信号时，所述旁通阀由提升阀关闭，而当供应所述操作信号时，则根据所述操作信号的量值改变流量以使所述致动器油路径和所述油箱油路径彼此连通。

3.  根据权利要求1所述的作业机器的压力损失减少回路，其中，
所述旁通阀是可变减压阀，并且
当未供应所述操作信号时，所述旁通阀被设定成预定压力，而当供应 所述操作信号时，则根据所述操作信号的量值降低所述设定压力以使所述致动器油路径和所述油箱油路径彼此连通。

4.  根据权利要求1至3中任一项所述的作业机器的压力损失减少回路，其中，
所述作业机器是液压挖掘机，
所述致动器是铲斗油缸和臂油缸，并且
具有所述旁通阀的所述致动器油路径连接到相应致动器的缸盖侧上。

说明书用于作业机器的压力损失减少回路
技术领域
本发明涉及一种减少从液压致动器返回到方向切换阀的液压油的压力损失的回路。
背景技术
作业机器(液压挖掘机作为典型的实例)包括诸如油缸的大量致动器以执行作业。致动器使用从泵泵送并且由方向切换阀供应的油来操作，所述方向切换阀由操作者操作。
当从泵泵送的油通过方向切换阀供应到油缸的杆侧，并且在缸盖侧上的排出的油返回至方向切换阀时，由于在油缸的杆侧和缸盖侧上的截面面积的差异，每单位时间与供应油的量有关的返回油的量被放大及增加。而且，当返回油由施加到油缸的负载重量推动时，油量增加。
由于油量增加，穿过方向切换阀的切换阀芯的返回油的压力损失增加。因此，在通过频繁地操作大量油缸来执行作业的作业机器中，有如下问题：由于压力在供应侧上增加以便补偿压力损失，所以致动器的操作速度降低，工作效率劣化，并且燃料效率降低。
已经开发了一种解决压力损失问题的压力损失减少回路(例如，参见专利文献1)。将参照图5对压力损失减少回路进行描述(其中元件符号表示专利文献1的图1中的主要组件)。
方向切换阀50分别通过管道54和管道56连接到油缸52的缸盖侧52a和杆侧52b，并且通过管道60连接到油箱58。通过旁通管道62和旁通管道64将缸盖侧管道54和杆侧管道56分别分流以便与油箱58连通。电磁可变减压阀66安装在旁通管道62和旁通管道64中的每一者中。当管道 54和管道56中的一者被控制以连接到油从油缸52返回所在的一侧时，控制器68使管道54或者管道56的电磁可变减压阀66进入低负载连通状态，使得返回油流入到方向切换阀50和油箱58中以减少流入到方向切换阀50中的油量并且减少压力损失。
专利文献1：日本专利申请公开案第2010-242774号(图1)
发明内容
具有上文描述的配置的常规压力损失减少回路具有以下待解决的问题。
也就是说，由于将旁通管道和连接到油箱的电磁可变减压阀添加到连接方向切换阀和油缸的管道，因此存在的问题是制造成本增加并且需要额外安装空间。
鉴于前述问题，本发明的目的是提供一种能够使用简单配置减少从致动器返回到方向切换阀的油的压力损失同时抑制制造成本的增加并基本上消除对额外安装空间的需要的作业机器的压力损失减少回路。
为了解决所述问题，根据本发明的方面，提供了一种作业机器的压力损失减少回路，所述回路包括：方向切换阀，其通过切换阀芯实施将由泵泵送的油供应到致动器/从致动器排出；以及控制器，其中方向切换阀包括：一对致动器油路径，其将泵送油供应到致动器；油箱油路径，其通过切换阀芯将从致动器返回的油供应到油箱；以及旁通阀，其设置在致动器油路径中的至少任何一个与油箱油路径之间，并且根据来自控制器的信号来打开和关闭，而且拧入并且附接到方向切换阀的阀主体，并且根据用于操作切换阀芯的操作信号，当引起从致动器返回的油流到具有旁通阀的致动器油路径时，控制器打开旁通阀，使得致动器油路径和油箱油路径彼此连通，将分叉之后的返回油供应到旁通阀以减少返回油的压力损失。
优选地，旁通阀为提升式流量调节阀，并且当未供应操作信号时，旁通阀通过提升阀关闭，而当供应操作信号时，旁通阀根据操作信号的量值改变流量以使致动器油路径与油箱油路径彼此连通。
在另一个优选的实施例中，旁通阀为可变减压阀，并且当未供应操作信号时将旁通阀设定在预定压力，而当供应操作信号时，旁通阀根据操作信号的量值降低设定的压力以使致动器油路径与油箱油路径彼此连通。
此外，作业机器为液压挖掘机，致动器为铲斗油缸及臂油缸，并且具有旁通阀的致动器油路径连接到相应致动器的缸盖侧。
根据本发明的作业机器的压力损失减少回路包括旁通阀，其设置于方向切换阀的致动器油路径与油箱油路径之间，根据来自控制器的信号打开和关闭，并且拧入并附接到方向切换阀的阀主体。根据切换阀芯的操作信号，当使从致动器返回的油流到具有旁通阀的致动器油路径时，控制器打开旁通阀以使致动器油路径与油箱油路径彼此连通。
因此，从致动器返回的油分支到方向切换阀的阀芯和旁通阀。此外，因为旁通管道和电磁可变减压阀未设置在连接方向切换阀和油缸的管道中，所以可利用简单配置减少从致动器返回到方向切换阀的油的压力损失，同时抑制制造成本的增加并基本上消除对额外安装空间的需求。
附图说明
图1为根据本发明配置的作业机器的压力损失减少回路的回路图。
图2为图1中所示的方向切换阀的代表性截面图。
图3为使用旁通阀的另一个实例的图1中所示的压力损失减少回路的回路图。
图4为可变减压阀的特性图，所述可变减压阀为图3中所示的旁通阀。
图5为常规压力损失减少回路的回路图。
图6为液压挖掘机的侧视图，所述液压挖掘机为应用压力损失减少回路的作业机器的典型实例。
具体实施方式
在下文中，将参照示出优选实施例的附图更详细地描述根据本发明配 置的作业机器的压力损失减少回路。
首先，将参照图6描述作为应用压力损失减少回路的作业机器的典型实例的液压挖掘机。液压挖掘机70包括下部行进结构件72和上部旋转结构件74，而具有大量液压致动器的作业臂装置76设置在上部旋转结构件74上。
作业臂装置76包括：附接到上部旋转结构件74以便沿垂直方向摇摆的动臂76a，附接到动臂76a远端以便沿垂直方向摇摆的臂76b，以及附接到臂76b远端以便沿垂直方向摇摆的铲斗76c。作业臂装置76还包括作为使动臂76a摇摆的致动器的动臂油缸76d、使臂76b摇摆的臂油缸76e以及使铲斗76c摇摆的铲斗油缸76f。
为了有效地使用铲斗76c进行作为液压挖掘机70的典型工作的工作，需要臂油缸76e和铲斗油缸76f的快速伸出和收缩的操作。因此，包括减少从油缸的缸盖侧返回的油的压力损失的压力损失减少回路，所述压力损失在打开铲斗76c(由箭头“X”指示打开动作)并推动臂76b(由箭头“Y”指示)时降低操作速度。
参考图1和图2(主要是图1)提供解释。压力损失减少回路包括方向切换阀2，其通过切换阀芯2a和控制器8将从泵6泵送的油供应到油缸4。
方向切换阀2自身包括：缸盖侧油路径10和杆侧油路径12，其分别将泵送油供应到缸盖侧4a和杆侧4b，这是实施将泵送油供应到油缸4/从油缸4排出的一对致动器油路径；油箱油路径14，其用于将从油缸4返回的油通过切换阀芯2a供应到油箱13；以及旁通阀16，其设置在缸盖侧油路径10(其为致动器油路径)和油箱油路径14之间，根据来自控制器8的信号而打开和关闭，并且拧入并附接到方向切换阀2的阀主体2b。
除旁通阀16以外，方向切换阀2是一种已知的电磁方向切换阀，具有“油缸伸出”、“中间”和“油缸收缩”三个位置。根据从控制器8发出的操作信号的量值，基于操作员所操作的杆22的操作，切换阀芯2a的位置从“中间”位置变化到相应位置。
方向切换阀2包括中央旁通油路径24和平行供油路径26。中央旁通油路径24连接到泵6的泵送油路径28。当切换阀芯2a在“中间”位置时(所示位置)，中央旁通油路径24连接到油箱13，同时通过泵送油路径28，而泵6和缸盖侧油路径10以及杆侧油路径12之间的连通被阻断。平行供油路径26连接到泵6的泵送油路径28。当切换阀芯2a位于“中间”位置时，平行供油路径26通过切换阀芯2a关闭。当切换阀芯2a切换到“油缸伸出”位置或“油缸收缩”位置时，泵送油通过切换阀芯2a供应到缸盖侧油路径10或杆侧油路径12，而从油缸4返回的油供应到油箱油路径14。
根据操作杆22的操作信号，即当使从油缸4返回的油被流到缸盖侧油路径10(其为具有旁通阀的致动器油路径)时操作切换阀芯2a的信号(在油缸收缩期间)，控制器8打开旁通阀16，使得缸盖侧油路径10和油箱油路径14彼此连通。
旁通阀16为提升式流量调节阀18(更具体地，为电磁比例流量调节阀)，并且拧入并附接到阀主体2b的螺纹孔内。
提升式流量调节阀18使流量与操作信号的量值成比例地改变，所述信号是来自控制器8的电信号。当未供应操作信号时，致动器油路径10和油箱油路径14之间的连通在提升阀18a的帮助下被阻断。当供应操作信号时，致动器油路径10和油箱油路径14以对应于信号的流量而连通。
也就是说，根据来自控制器8的基于操作杆22的操作量(其用于产生方向切换阀2的切换阀芯2a从“中间”位置完全切换到“油缸收缩”位置的状态)的操作信号，提升式流量调节阀18调节流量，以允许油流入油箱油路径14。当阀芯2a位于“中间”位置或“油缸伸出”位置(其为将泵送油供应到缸盖侧4a所在的位置)时，通过提升阀18a来停止油从缸盖侧油路径10到油箱油路径14的流动。
以名称“插装型、提升式和螺纹式电磁比例流量控制阀”售卖的产品可用作提升式流量调节阀18。因此，将不提供其详细结构的描述。
接下来，将参考图2和3(主要是图3)描述使用可变减压阀20(其为旁通阀16的另一实例)的压力损失减少回路。由于除可变减压阀20外， 图3与图2相同，因此指定相同的元件符号，并且不再提供其描述。
可变减压阀20是已知的电磁比例减压阀，并且拧入并附接到阀主体2b的内螺纹孔。
可变减压阀20从控制器8接收用于调节对应于操作杆22的操作信号的设定压力的电信号，并且压力根据操作杆22的操作信号的量值而改变。当未供应操作信号时，根据高设定压力阻断致动器油路径10与油箱油路径14之间的连通。当供应操作信号时，根据操作信号的量值降低压力，并且致动器油路径10和油箱油路径14彼此连通。
也就是说，根据来自控制器8的基于操作杆22的操作量(其用于产生方向切换阀2的切换阀芯2a从“中间”位置完全切换到“油缸收缩”位置的状态)的操作信号，可变减压阀20调节压力并且降低压力以使得油留到油箱油路径14。当阀芯2a位于“中间”位置或“油缸伸出”位置(其是将泵送油供应到缸盖侧4a所在的位置)时，通过高设定压力来停止油从缸盖侧油路径10到油箱油路径14的流动。
将参照图4对如何设定可变减压阀20的压力进行描述。可根据在作业机器中使用致动器的模式、压力损失的状态等来适当地设定所述设定压力。
例如，如在图4中用特性线“A”所示，通过从当未供应操作信号S时的最大压力Pmax延伸到当供应最大操作信号Smax时的最小压力P0的连续直线，来设定所述设定压力。当缸盖侧油路径10中不存在返回的油并且未供应操作信号S时，通过高压力Pmax来关闭在缸盖侧油路径10与油箱油路径14之间的连通。当返回油的量随着操作信号S的量值增加时，降低设定压力P，并且从缸盖侧油路径10流到油箱油路径14的油的量增加。
如在图4中用特性线“B”所示，在两个步骤中设定所述设定压力，以使得当直到操作信号S达到为最大操作信号Smax的一半的Smax/2时才供应操作信号S时，设定压力为Pmax，并且当操作信号S超过Smax/2并且达到最大操作信号Smax时，设定压力为最小压力P0。当操作信号S在 0与Smax/2之间时，通过高压力Pmax来关闭缸盖侧油路径10与油箱油路径14之间的连通。当操作信号S超过Smax/2并且返回油的量增加时，设定压力P降低至最小压力P0，使得返回的油从缸盖侧油路径10流到油箱油路径14。
将对作业机器的压力损失减少回路的操作和效果进行描述。
根据本发明的作业机器的压力损失减少回路包括旁通阀16，旁通阀16设置在方向切换阀2的致动器油路径10与油箱油路径14之间，根据来自控制器8的信号打开和关闭，并且拧入并附接到方向切换阀2的阀主体2b。根据切换阀芯2a的操作信号，当使从致动器4返回的油流到具有旁通阀16的致动器油路径10时，控制器8打开旁通阀16，使得致动器油路径10和油箱油路径14彼此连通。
因此，从致动器4返回的油被分流到方向切换阀2的阀芯2a和旁通阀16中，并且流入到油箱13中。此外，由于旁通管道和电磁可变减压阀未设置在连接方向切换阀2和致动器4的管道中，所以可利用使用少量的组件的简单配置和组合件来减少从致动器4返回至到向切换阀2的油的压力损失，同时抑制制造成本的增加并且基本上消除对额外安装空间的需求。
此外，当由于操作杆22的操作量非常小导致从致动器4返回的油的量较小时，通过设定旁通阀16(提升式流量调节阀18或可变减压阀20)，可减少穿过旁通阀16的油的量。或者，当要停止所述流动时，可使用方向切换阀2的阀芯2a对致动器4加以控制以进行非常轻微地操作。
根据本发明的作业机器的压力损失减少回路的旁通阀16为提升式流量调节阀18，并且配置为当未供应操作信号时由提升阀18a关闭以及当供应操作信号时根据操作信号的量值改变流量，使得致动器油路径10和油箱油路径14彼此连通。
因此，提升式流量调节阀18作为旁通阀调节流量。此外，使用提升阀18a可靠地阻止油流入油箱油路径14中，油缸4伸出或油缸4不运行但被固定时，提升式流量调节阀18可靠地阻断油缸4的缸盖侧4a的操作压力或阻断压力。
此外，在油缸4伸出或油缸4不运行但被固定的状态下，当由于外部负载等等导致油缸4伸出时，提升式流量调节阀18可以充当将液压油从油箱油路径14供应到缸盖侧4a的阀。
作业机器的压力损失减少回路的旁通阀16的另一个实施例为可变减压阀20，当未供应操作信号时，将可变减压阀20设定为预定压力，而当供应操作信号时，根据操作信号的量值降低可变减压阀20设定压力，使得致动器油路径和油箱油路径彼此连通。
因此，可变减压阀20作为旁通阀调节流量。此外，当油缸4伸出或油缸4不运行但被固定时，可变减压阀20可以将油缸4的缸盖侧4a的操作压力或阻断压力减轻到预定压力，并且可以根据压力设定连续地或逐渐地调节到油箱油路径14的油的流量。
在根据本发明的作业机器的压力损失减少回路中，作业机器为液压挖掘机，并且致动器为铲斗油缸和臂油缸。
因此，使用臂油缸和制动器控制回路的铲斗操作(其为作业机器液压挖掘机的典型操作)可以高效率快速地执行，同时减少压力损失。
尽管基于实施例详细地描述了本发明，但本发明并不局限于所述实施例，而是可以在本发明的范围内进行如下各种变更或修改。
在本发明的实施例中，虽然旁通阀16设置在一对致动器油路径10和12的一个缸盖侧油路径10中，但是根据作业机器的形式，旁通阀还可设置在另一个杆侧油路径12中或设置在缸盖侧油路径10和杆侧油路径12两者中。
虽然本发明实施例中的旁通阀16为提升式流量调节阀18(或可变减压阀20)，但是也可使用另一适当的开关阀(例如，开/关切换阀)。
虽然本发明实施例中的方向切换阀2为电磁方向切换阀，但是方向切换阀也可为液压导向式方向切换阀或手动方向切换阀。
附图标记说明
2：方向切换阀
2a：切换阀芯
4：油缸(致动器)
6：泵
8：控制器
10：缸盖侧油路径(致动器油路径)
12：杆侧油路径(致动器油路径)
13：油箱
14：油箱油路径
16：旁通阀
18：提升式流量调节阀(旁通阀)
20：可变减压阀(旁通阀)
70：液压挖掘机(作业机器)
76e：臂油缸(致动器)
76f：铲斗油缸(致动器)