用於控制施工機械中的液壓泵的系統的製作方法
2023-05-22 03:05:06
專利名稱：用於控制施工機械中的液壓泵的系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於控制包含在施工機械中的液壓泵的系統。更具體地，本發明 涉及一種用於諸如挖掘機等施工機械的液壓泵控制系統，其中，可響應液壓泵中所產生的 負荷壓力，可變地控制從可變排量液壓泵(下文稱為「液壓泵」)排出的流體的流量。
背景技術：
通常，在諸如挖掘機等的液壓施工機械的液壓系統中包括主減壓閥，以便當液壓 泵的負荷壓力超過預定壓力時，主減壓閥允許從液壓泵排出的液壓流體排到液壓箱，由此 防止液壓組件損壞。另外，液壓系統採用液壓控制方法，其中，將負荷壓力限制為不超過預 設特定馬力或扭矩值，以減小液壓泵的排出流量。
應用到這種液壓系統的主減壓閥允許液壓流體在如圖2所示的液壓泵的排出壓 力達到減壓閥的預設值之前排到液壓箱。在此情況下，因為液壓泵繼續排出液壓流體，所以 燃料由於液壓泵的不希望的驅動而產生不必要的浪費。
常規地，液壓系統構造為，當液壓泵的排出壓力大於減壓閥的預設值時，減壓閥打 開或關閉，以如上所述減小液壓流體的流量損失。換句話說，當液壓泵的排出壓力大於減壓 閥的預設值時，液壓泵的排出流量突然減小，因此在液壓系統中發生衝擊。這導致，當操作 員驅動諸如動臂等的工作裝置時，操作員感到操縱感變差。發明內容
技術問題
因此，本發明旨在解決現有技術中出現的上述問題，並且本發明的目的是提供一 種用於施工機械的液壓泵控制系統，其中，當液壓泵的負荷壓力大於預設值時，可限制液壓 泵的最大可排出流量，以減小流量的損失。
本發明的另一方面是提供一種用於施工機械的液壓泵控制系統，其中，可響應液 壓泵的負荷壓力而成比例地減小液壓泵的排出流量，以提高操作員的可操縱性。
技術方案
為了實現以上目的，根據本發明實施例，提供一種用於施工機械的液壓泵控制系 統，其包括可變排量液壓泵；連接到液壓泵的至少一個液壓致動器；滑閥，其配置為，當滑 閥由與操縱杆的操縱量成比例的提供給滑閥的信號壓力切換時，控制提供給致動器的液壓 流體；排出壓力檢測傳感器，其安裝在液壓泵的排出流動通道中，並配置為檢測液壓泵的排 出壓力；信號壓力檢測傳感器，其配置為基於操縱杆的操縱量檢測信號壓力；以及控制單 元，其配置為響應來自檢測傳感器的檢測信號，控制液壓泵的排出流量，所述液壓泵控制系 統包括
由檢測傳感器檢測液壓泵的排出壓力和操縱杆的操縱量的第一步驟；
基於操縱杆的操縱量計算液壓泵所需要的流量的第二步驟；
比較液壓泵的檢測排出壓力和預設壓力值的大小的第三步驟；
如果液壓泵的檢測排出壓力大於預設壓力值，基於檢測排出壓力與預設壓力值之 間的差值成比例地減小液壓泵的最大可排出流量的第四步驟；
比較液壓泵的當前檢測扭矩值和液壓泵的最大可排出流量的第五步驟；以及
第六步驟，如果液壓泵的當前檢測扭矩值超過最大可排出流量，將液壓泵的排出 流量控制為最大可排出流量，而如果液壓泵的當前檢測扭矩值小於最大可排出流量，將液 壓泵的排出流量控制為基於操縱量計算的液壓泵所需要的流量。
根據更優選實施例，如果使用者選擇系統壓力升壓功能，控制單元將減小液壓泵 排出流量的功能控制為釋放。
如果甚至在以上第六步驟中液壓泵所需要的排出流量未達到最大可排出流量的 情況下，檢測排出壓力大於預設壓力，那麼控制單元將液壓泵所需要的排出流量控制為基 於檢測排出壓力與預設壓力值之間的差值成比例地減小，其方式為，基於排出流量的大小 成比例地控制減小的程度，以便將排出流量的減小速率控制為等於或接近液壓泵所需要的 排出流量的大小。
有益效果
如以上配置的根據本發明實施例的用於施工機械的液壓泵控制系統具有以下優 點。
當液壓泵的負荷壓力大於預設值時，可限制液壓泵的最大可排出流量，以減小排 出流量的損失，由此提高燃料效率。另外，可響應液壓泵的負荷壓力，成比例地減小液壓泵 的排出流量，以提高操作員的操縱性。
通過結合
其優選實施例，本發明的以上目的、其他特徵和優點將變得更 清楚，其中
圖1是應用到根據本發明實施例的用於施工機械的液壓泵控制系統的示意性電 路圖2是示出根據現有技術的用於施工機械的液壓泵控制系統中的液壓泵排出壓 力與主減壓閥壓力之間關係的曲線圖3是示出根據本發明實施例的用於施工機械的液壓泵控制系統中的液壓泵排 出壓力與主減壓閥壓力之間關係的曲線圖4是示出根據本發明實施例的用於施工機械的液壓泵控制系統的操作的流程 圖；以及
圖5是示出液壓泵排出壓力與所需要的排出流量之間關係的曲線圖，其中，在根 據本發明實施例的用於施工機械的液壓泵控制系統中，液壓泵的流量成比例地減小。
圖中主要元件的參考符號說明
1:發動機
2可變排量液壓泵
3:先導泵
4:操縱杆
5:滑閥
6:排出流動通道
7,8:檢測傳感器
9:控制單元
10:比例控制閥具體實施方式
下文中將結合附圖詳細描述本發明的優選實施例。在說明書中所限定的物質，例 如具體的結構和元件，僅僅是為幫助本領域普通技術人員全面理解本發明而提供的具體細 節，因此本發明並不限於下文中所公開的實施例。
如圖1、3和4所示，根據本發明實施例的用於施工機械的液壓泵控制系統包括可 變排量液壓泵(下文稱為「液壓泵」)2和先導泵3，液壓泵2和先導泵3連接到發動機I ;連 接到液壓泵2的至少一個液壓致動器(指動臂油缸、鬥杆油缸、鏟鬥油缸等，未示出);滑閥5， 其配置為當滑閥5由與操縱杆4的操縱量成比例的由先導泵3提供給滑閥的先導信號壓力 切換時，控制提供給相應致動器的液壓流體；排出壓力檢測傳感器7，其安裝在液壓泵2的 排出流動通道中，並配置為檢測液壓泵2的排出壓力；信號壓力檢測傳感器8，其配置為基 於操縱杆4的操縱量檢測先導信號壓力(指切換滑閥5的二次信號壓力)；以及控制單元9， 其配置為響應來自檢測傳感器7和8的檢測信號，控制液壓泵2的排出流量。
液壓泵控制系統包括
由檢測傳感器7和8檢測液壓泵2的排出壓力和操縱杆4的操縱量的第一步驟 SlOO ；
基於操縱杆4的操縱量計算液壓泵2所需要的流量Ql的第二步驟S200 ；
比較由檢測傳感器7檢測的液壓泵2的排出壓力和預設壓力值的大小的第三步驟 S300 ；
如果液壓泵2的檢測排出壓力大於預設壓力值，基於檢測排出壓力與預設壓力值 之間的差值成比例地減小液壓泵2的最大可排出流量的第四步驟S400 ；
比較液壓泵2的當前檢測扭矩(壓力X流量)值和液壓泵2的最大可排出流量的 第五步驟S500 ;以及
如果液壓泵2的當前檢測扭矩值超過最大可排出流量，將液壓泵2的排出流量控 制為最大可排出流量的第六步驟S600A、而如果液壓泵2的當前檢測扭矩值小於最大可排 出流量，將液壓泵2的排出流量控制為在步驟S200中基於操縱量計算的液壓泵2所需要的 流量Ql的第六步驟S600B。
在圖中，未解釋的參考符號10表示比例控制閥，其將經由操縱杆4施加到滑閥5 的先導信號壓力轉換成與來自控制單元9的控制信號成比例，以控制液壓泵2的排出流量。
在下文將結合附圖詳細描述根據本發明實施例的用於施工機械的液壓泵控制系 統的示例。
如圖1和4所示，由檢測傳感器7和8檢測操縱杆4的操縱量和液壓泵2的排出 壓力，並將檢測的操縱量和檢測的排出壓力施加到控制單元9 (見S100)。
在步驟S200，基於操縱杆4的操縱量計算液壓泵2所需要的排出流量Q1。即，基 於關係式或表格(可使用未示作示例的圖形或圖表)計算液壓泵2相對於操縱杆4的操縱量所需要的流量Ql。
在步驟S300，控制單元9比較由檢測傳感器7檢測的液壓泵2的排出壓力和預設壓力值的大小，並確定比較結果。在此情況下，預設壓力值是指從主減壓閥的設定壓力減去給定值所獲得的值(即，預設壓力值=主減壓閥的預設壓力-根據施工設備的液壓系統變化的給定值)。
如果在步驟S300確定，如果液壓泵2的檢測排出壓力值大於預設壓力值，程序進入步驟S400。相反，如果在步驟S300確定，如果液壓泵2的檢測排出壓力值小於預設壓力值，程序進入步驟S500。
換句話說，在步驟S300，如果液壓泵2的檢測排出壓力值大於預設壓力值，程序進入步驟S400，在步驟S400，控制單元9將液壓泵2的最大可排出流量Q控制為基於檢測排出壓力與預設壓力值之間的差值成比例地減小(圖3所示)。
在此情況下，成比例減小的液壓泵2的最大可排出流量Q』寫作
Q』 =QX [(P-100)/(液壓系統壓力-預設壓力值)X (當前檢測壓力_預設壓力值)+100]/100
其中，P是指系統壓力下降的百分比。
同時，如果使用者選擇系統壓力升壓功能，控制單元將減小液壓泵2排出流量的功能控制為釋放(即，指操作員有意選擇系統壓力升壓功能，以防止工作裝置等的驅動速度降低的情況)。
隨後，程序進入步驟S500，在步驟S500，控制單元9比較液壓泵2的當前檢測扭矩 (壓力X流量)值和液壓泵2的最大可排出流量，並確定比較結果。如果在步驟S500確定， 液壓泵2的當前檢測扭矩值大於液壓泵2的最大可排出流量，程序進入步驟S600A。相反， 如果在 步驟S500確定，如果液壓泵2的當前檢測扭矩值小於液壓泵2的最大可排出流量， 程序進入步驟S600B。
S卩，在步驟S500，如果液壓泵2的當前檢測扭矩值大於液壓泵2的最大可排出流量，程序進入步驟S600A，在步驟S600A，控制單元9將排出流量(即，容積)控制為最大可排出流量。
相反，在步驟S500，如果液壓泵2的當前檢測扭矩值小於液壓泵2的最大可排出流量，程序進入步驟S600B，在步驟S600B，控制單元9將排出流量(即，容積)控制為在步驟 S200基於操縱量計算的液壓泵2所需要的流量。
如圖3所示，根據本發明實施例的用於施工機械的液壓泵控制系統成比例地限制液壓泵2的最大可排出流量，直到液壓泵2的排出壓力從液壓泵2的排出壓力小於主減壓閥壓力給定值處的點開始到達主減壓閥的壓力。為此，如圖2所示，有可能相對減小排到液壓箱的液壓流體的流量(由朝左遞減的斜線所表示的部分)和通過根據現有技術的主減壓閥的損失。
另外，當操作員操縱操縱杆(RCV)以驅動工作裝置時，可防止操作員的操縱感由於流量的突然減小而變差。
同時，如圖5所示，如果甚至在液壓泵2所需要的排出流量Ql、Q2或Q3在步驟 S600B未達到最大可排出流量的情況下，檢測排出壓力大於預設壓力，那麼控制單元9將液壓泵2所需要的排出流量控制為基於檢測排出壓力與預設壓力值之間的差值成比例地減小，其方式為，基於排出流量的大小(Ql > Q2 > Q3)成比例地控制減小的程度，以便將排出 流量的減小速率控制為等於或接近液壓泵2所需要的排出流量的大小。
換句話說，如果液壓泵2所需要的排出流量是Q1，控制單元9將排出流量控制為成 比例地減小由斜線表示的部分「a」，並且如果液壓泵2所需要的排出流量是Q2 (Q1 >Q2)， 控制單元9將排出流量控制為成比例地減小由斜線表示的部分「b」(即，基於排出流量Ql 與Q2之間的差值，將排出流量控制為相對於「a」減小「b」)。如果液壓泵2所需要的排出 流量是Q3 (Ql > Q3)，控制單元9將排出流量控制為成比例地減小由斜線表示的部分「c」 (即，基於排出流量Ql與Q3之間的差值，將排出流量控制為相對於「a」減小「C」)。
在此情況下，如果使用者選擇系統壓力升壓功能，控制單元將減小液壓泵2排出 流量的功能控制為釋放(即，指操作者有意選擇系統壓力升壓功能，以防止工作裝置等的驅 動速度降低的情況)。
工業應用性
在如上配置的根據本發明實施例的用於施工機械的液壓泵控制系統中，當液壓泵 的負荷壓力大於預設值時，可成比例地限制液壓泵的最大可排出流量，以減少排出的流量 的損失，由此提高燃料效率和操作員的操縱性。
權利要求
1.一種用於施工機械的液壓泵控制系統，包括可變排量液壓泵；連接到所述液壓泵的至少一個液壓致動器；滑閥，所述滑閥配置為，當所述滑閥由與操縱杆的操縱量成比例的提供給所述滑閥的信號壓力切換時，控制提供給所述致動器的液壓流體；排出壓力檢測傳感器，所述排出壓力檢測傳感器安裝在所述液壓泵的排出流動通道中，並配置為檢測所述液壓泵的排出壓力；信號壓力檢測傳感器，所述信號壓力檢測傳感器配置為基於所述操縱杆的操縱量檢測信號壓力；以及控制單元，所述控制單元配置為，響應來自所述檢測傳感器的檢測信號，控制所述液壓泵的排出流量，所述液壓泵控制系統包括 第一步驟，由所述檢測傳感器檢測所述液壓泵的排出壓力和所述操縱杆的操縱量； 第二步驟，基於所述操縱杆的操縱量計算所述液壓泵所需要的流量； 第三步驟，比較所述液壓泵的檢測排出壓力和預設壓力值的大小； 第四步驟，如果所述液壓泵的檢測排出壓力大於所述預設壓力值，基於所述檢測排出壓力與所述預設壓力值之間的差值成比例地減小所述液壓泵的最大可排出流量；第五步驟，比較所述液壓泵的當前檢測扭矩值和所述液壓泵的最大可排出流量；以及第六步驟，如果所述液壓泵的當前檢測扭矩值超過所述最大可排出流量，將所述液壓泵的排出流量控制為所述最大可排出流量，而如果所述液壓泵的當前檢測扭矩值小於所述最大可排出流量，將所述液壓泵的排出流量控制為基於所述操縱量計算的所述液壓泵所需要的流量。
2.如權利要求1所述的液壓泵控制系統，其中，如果使用者選擇系統壓力升壓功能，所述控制單元將減小所述液壓泵排出流量的功能控制為釋放。
3.如權利要求1所述的液壓泵控制系統，其中，如果甚至在所述液壓泵所需要的排出流量在第六步驟未達到所述最大可排出流量的情況下，所述檢測排出壓力大於所述預設壓力，那麼所述控制單元將所述液壓泵所需要的排出流量控制為基於所述檢測排出壓力與所述預設壓力值之間的差值成比例地減小，其方式為，基於所述排出流量的大小成比例地控制減小的程度，以便將所述排出流量的減小速率控制為等於或接近所述液壓泵所需要的排出流量的大小。
4.如權利要求3所述的液壓泵控制系統，其中，如果使用者選擇系統壓力升壓功能，所述控制單元將減小所述液壓泵排出流量的功能控制為釋放。
全文摘要
本發明公開了一種用於控制施工機械中的液壓泵的系統，其可與液壓泵的負荷壓力成比例地減小液壓泵的排出流量，以提高驅動者的操作性能。本發明提供用於控制施工機械中的液壓泵的系統，其特徵為，檢測液壓泵的排出壓力和操縱杆的操作活動，並比較液壓泵的檢測排出壓力和預定壓力值，並當檢測排出壓力超過預定壓力值時，與檢測壓力和預定壓力值之間的差值成比例地減小液壓泵的最大可排出流量。
文檔編號F15B7/10GK103003498SQ201080068100
公開日2013年3月27日 申請日期2010年7月19日 優先權日2010年7月19日
發明者鄭海均, 李相熙, 辛興周 申請人:沃爾沃建造設備有限公司