工程機械的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及例如液壓挖掘機、輪式裝載機等的工程機械，尤其涉及利用液壓閉回路驅(qū)動液壓缸的工程機械。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，在液壓挖掘機、輪式裝載機等的工程機械中，要求節(jié)能化的進一步的提高。這里，工程機械的節(jié)能化中液壓系統(tǒng)本身的節(jié)能化很重要。因此，對在工程機械中使用將液壓栗和液壓驅(qū)動器閉回路連接，通過液壓栗直接控制液壓驅(qū)動器的液壓閉回路系統(tǒng)進行了研究(專利文獻I)。
[0003]液壓閉回路系統(tǒng)與將液壓栗和液壓驅(qū)動器開回路連接的液壓開回路系統(tǒng)相比較，能夠抑制由控制閥(控制閥)所帶來的壓力損失。與此同時，因為液壓栗僅排出必要的流量，所以也能夠抑制流量損失。并且，也能夠再生驅(qū)動器的位置能量、減速時的動能。由此，能夠進行高水平的節(jié)能化。
[0004]這里，作為使用了液壓閉回路的工程機械，專利文獻I記載有在液壓缸停止時，使供給栗的排出壓比通常低，從而能夠減少供給栗中的消耗動力的損耗的液壓驅(qū)動系統(tǒng)力。
[0005]現(xiàn)有專利文獻
[0006]專利文獻
[0007]專利文獻I:日本特開2013—174325號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]然而，在使液壓缸伸長的情況下，液壓缸的缸底側(cè)油室的受壓面積與活塞桿側(cè)油室的受壓面積存在差，所以需要向缸底側(cè)油室供給比從活塞桿側(cè)油室排出的工作油更大量的工作油。因此，在專利文獻I的液壓驅(qū)動系統(tǒng)中，為了補償來自活塞桿側(cè)油室的工作油的排出量與向缸底側(cè)油室的工作油的供給量的差，而成為除了閉回路栗以外還設(shè)置開回路栗的構(gòu)成。即，專利文獻I的構(gòu)成除了與液壓缸的缸底側(cè)油室以及活塞桿側(cè)油室閉回路連接的閉回路栗(第一液壓栗)以外，還設(shè)置僅與缸底側(cè)油室連接的開回路栗(第二液壓栗)。
[0009]在該情況下，開回路栗和閉回路栗以它們的排出流量的比率為能夠補償缸底側(cè)油室與活塞桿側(cè)油室的受壓面積的差的比率的方式運轉(zhuǎn)。更具體而言，若將液壓缸的缸底側(cè)油室的受壓面積設(shè)為“Ah”，將活塞桿側(cè)油室的受壓面積設(shè)為“Ar”，將閉回路栗的排出流量設(shè)為“I”，則開回路栗的排出流量成為“Ah/Ar — I”。并且，在專利文獻I的構(gòu)成中，為了補充液壓閉回路的漏油，而設(shè)置有與液壓閉回路連接的供給栗、以及用于規(guī)定供給栗所帶來的供給壓力的溢流閥(設(shè)定壓固定式的溢流閥)。
[0010]在這樣的構(gòu)成的情況下，例如在空中降下液壓挖掘機的斗桿(在空中使斗桿缸伸長)時，g卩，在使斗桿挖掘時，在從伸長斗桿的姿勢迀移至抱住斗桿的姿勢的中途，斗桿缸的缸體速度(伸長速度)變動，操作性有可能下降。以下對于該點進行說明。
[0011]斗桿挖掘前半成為閉回路栗保持著負載進行使斗桿因自重落下的動作的負負載(負值負載)的狀態(tài)，斗桿挖掘后半成為反抗重力而利用閉回路栗舉起斗桿的正負載(正值負載)的狀態(tài)。這里，斗桿挖掘前半，斗桿缸的活塞桿側(cè)油室的壓力(活塞桿壓力)由于自重而成為高壓，因為負載不起作用，所以缸底側(cè)油室的壓力(缸底壓力)成為供給壓力。此時，閉回路栗吸入從活塞桿側(cè)油室排出的高壓油，并向缸底側(cè)油室排出。但是，因為在液壓栗有內(nèi)部泄漏，所以閉回路栗排出比吸入的流量少的流量。因此，在缸底側(cè)油室中，有工作油不足的傾向，但是不足的量的工作油從供給栗經(jīng)由供給閥供給至缸底側(cè)油室。由此，缸底側(cè)油室的壓力被保持在供給壓力。
[0012]但是，若為了使斗桿缸高速動作，而提高閉回路栗的流量，則從閉回路栗的泄漏流量也增加相應(yīng)的量，應(yīng)該從供給線路補充到閉回路的工作油的流量也增加。此時，伴隨單向閥的阻力、管路阻力(壓損的增大)，存在無法將供給線路的壓力維持在溢流閥規(guī)定的供給壓力的可能性。其結(jié)果，存在缸底側(cè)油室的壓力過度降低的可能性。
[0013]另一方面，斗桿挖掘后半需要利用閉回路栗使缸底側(cè)油室的壓力上升，來舉起斗桿。此時，若在缸底側(cè)油室的壓力過度降低的狀態(tài)下移至斗桿挖掘后半，則存在缸底側(cè)油室的壓力的上升需要時間，在該期間無法給予斗桿缸驅(qū)動力的可能性。其結(jié)果，斗桿缸的缸體速度(伸長速度)有可能在伸長中途降低。
[0014]這里，若壓力降低，則工作油的體積彈性系數(shù)降低。在例如空氣混入率I%的工作油的情況下，壓力1Mpa下的體積彈性系數(shù)為1.2X 13MPa幾乎呈剛體的樣子。與此相對，壓力0.1Mpa下的體積彈性系數(shù)為SMpa大幅降低為150分之1(1/150)。因此，即使利用閉回路栗將工作油送入壓力已降低的缸底側(cè)油室，缸底側(cè)油室的壓力也不會迅速地上升。其結(jié)果，有可能在斗桿挖掘中引起斗桿的速度變動。因為操作員未意識到這樣的速度變動，即，在斗桿挖掘的中途斗桿的速度(斗桿缸的伸長速度)降低，所以有可能給予操作員不適感，操作性降低。
[0015]本發(fā)明鑒于上述的現(xiàn)有技術(shù)的問題而完成，本發(fā)明的目的在于，提供能夠抑制液壓缸的速度變動，得到良好的操作性的工程機械。
[0016]本發(fā)明的工程機械具備:至少一個液壓缸，其被活塞桿的一端被固定的活塞劃分成缸底側(cè)油室和活塞桿側(cè)油室，基于工作油的供給、排出而伸長、縮小;至少一個閉回路栗，其經(jīng)由構(gòu)成閉回路的閉回路管路連接于該液壓缸的缸底側(cè)油室以及活塞桿側(cè)油室;至少一個開回路栗，其經(jīng)由構(gòu)成開回路的開回路管路連接于上述液壓缸的缸底側(cè)油室;供給栗，其經(jīng)由供給管路和單向閥連接于上述閉回路管路，對上述閉回路管路補充工作油;操作裝置，其操作上述液壓缸；以及控制裝置，其根據(jù)該操作裝置的操作量來控制上述閉回路栗、開回路栗。
[0017]為了解決上述的課題，本發(fā)明所采用的構(gòu)成的特征在于，在上述供給管路設(shè)置被上述控制裝置控制且可變地調(diào)整上述供給管路的壓力的供給壓力調(diào)整裝置，上述控制裝置構(gòu)成為，控制上述閉回路栗、開回路栗、以及供給壓力調(diào)整裝置中的至少任意一個，以便在使上述液壓缸伸長時，根據(jù)上述操作裝置的操作量來使上述液壓缸的缸底側(cè)的壓力上升。
[0018]根據(jù)該構(gòu)成，控制裝置在使液壓缸伸長時，根據(jù)操作裝置的操作量，S卩，操作員所要求的缸體速度(伸長速度)，來控制閉回路栗、開回路栗、以及供給壓力調(diào)整裝置中的至少任意一個，以使液壓缸的缸底側(cè)的壓力(缸底壓)上升。因此，在需要進行液壓缸的高速動作時等的大流量的工作油的供給、排出時(壓損增大時)，也能夠抑制液壓缸的缸底側(cè)油室的壓力過度降低，抑制工作油的體積彈性系數(shù)的降低。由此，能夠抑制液壓缸的速度變動，即，液壓缸的伸長速度在伸長中途降低，得到良好的操作性。
【附圖說明】
[0019]圖1是表示實施方式的液壓挖掘機的主視圖。
[0020]圖2是圖1中的液壓挖掘機的液壓回路圖。
[0021]圖3是放大了圖2中的動臂缸和其周邊的液壓回路圖。
[0022 ]圖4是放大了圖2中的斗桿缸和其周邊的液壓回路圖。
[0023 ]圖5是放大了圖2中的鏟斗缸和其周邊的液壓回路圖。
[0024]圖6是放大了圖2中的旋轉(zhuǎn)液壓馬達以及左、右的行駛液壓馬達和它們的周邊的液壓回路圖。
[0025]圖7是簡化表不與圖2中的液壓缸相關(guān)的回路的液壓回路圖。
[0026]圖8是表示使工程機械動作時的時間變化的一個例子的特性線圖。
[0027]圖9是表示第一實施方式的操作裝置的操作量、斗桿缸的壓力、供給回路的設(shè)定壓力、斗桿速度等的時間變化的一個例子的特性線圖。
[0028]圖10是表示第二實施方式的操作裝置的操作量、液壓栗的流量、斗桿缸的壓力、斗桿速度等的時間變化的一個例子的特性線圖。
[0029]圖11是表示比較例的操作裝置的操作量、液壓栗的流量、斗桿缸的壓力、斗桿速度等的時間變化的一個例子的特性線圖。
[0030]符號說明
[0031]I—液壓挖掘機(工程機械)，12—操作裝置，17 —動臂缸(液壓缸)，18 —斗桿缸(液壓缸)，19一鏟斗缸(液壓缸)，178、188、198 —活塞，17(:、18(:、19(:一缸底側(cè)油室，170、180、19D—活塞桿側(cè)油室，17E、18E、19E—活塞桿，31、41、51、61 —閉回路栗，32、42、52、62 —開回路栗，33、43、53、63 —缸側(cè)閉回路管路(閉回路管路)，36、46、56、66 —缸側(cè)開回路管路(開回路管路)，71 —供給栗，7 2 —供給管路，7 3 —栗側(cè)單向閥(單向閥)，7 4 —缸側(cè)單向閥(單向閥)，75 —供給壓力調(diào)整裝置，81—控制裝置。
【具體實施方式】
[0032]以下，對于本發(fā)明的實施方式的工程機械，列舉應(yīng)用于超大型的液壓挖掘機的情況為例，參照附圖詳細地進行說明。
[0033]圖1至圖9示出本發(fā)明的第一實施方式的工程機械。
[0034]在圖1中，作為工程機械的代表例的液壓挖掘機I使用于沙土的挖掘工作等。液壓挖掘機I包括可自行的履帶式的下部行駛體2、可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在該下部行駛體2上且與該下部行駛體2—起構(gòu)成車體(主體)的上部旋轉(zhuǎn)體5、以及以可轉(zhuǎn)動(可俯仰)的方式安裝在該上部旋轉(zhuǎn)體5的前、后方向的前側(cè)的后述的工作裝置13而構(gòu)成。液壓挖掘機I使用工作裝置13來進行沙土的挖掘工作等。
[0035]這里，下部行駛體2由車體框架2A、設(shè)置于該車體框架2A的左、右兩側(cè)的驅(qū)動輪2B、在車體框架2A的左、右兩側(cè)設(shè)置于與驅(qū)動輪2B前、后方向的相反一側(cè)的惰輪2C、以及卷繞于驅(qū)動輪2B和惰輪2C的履帶20(均僅在左側(cè)圖示)構(gòu)成。左、右的驅(qū)動輪2B由左、右的行駛液壓馬達3、4 (參照圖2、6參照)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動。
[0036]另一方面，上部旋轉(zhuǎn)體5經(jīng)由包括旋轉(zhuǎn)液壓馬達6(參照圖2、6)、減速機構(gòu)、旋轉(zhuǎn)軸承而構(gòu)成的旋轉(zhuǎn)裝置7安裝于下部行駛體2。上部旋轉(zhuǎn)體5通過旋轉(zhuǎn)裝置7(旋轉(zhuǎn)液壓馬達6)相對于下部行駛體2旋轉(zhuǎn)驅(qū)動。上部旋轉(zhuǎn)體5包括沒有支承構(gòu)造體作為在前、后方向的前側(cè)安裝有工作裝置13的基體的旋轉(zhuǎn)框架8、搭載在該旋轉(zhuǎn)框架8的左前側(cè)且形成運轉(zhuǎn)室的駕駛室9、位于該駕駛室9的后側(cè)且搭載于旋轉(zhuǎn)框架8的后述的發(fā)動機21、收納液壓栗31、32、41、42、51、52、61、62、71等(參照圖2?7)的艙蓋10、以及安裝于旋轉(zhuǎn)框架8的后部且取得與工作裝置13的重量平衡的配重11而構(gòu)成。
[0037]這里，在駕駛室9的內(nèi)部操作員所坐的駕駛座(未圖示)，在該駕駛座的前方和左、右方向的兩側(cè)設(shè)置有操作液壓挖掘機I的操作裝置12(參照圖2、3、7)。操作裝置12例如由用于操作旋轉(zhuǎn)液壓馬達6和后述的斗桿缸18的工作用左操作桿裝置(以下，稱為左操作桿12A)、用于操作后述的動臂缸17和鏟斗缸19的工作用右操作桿裝置(以下，稱為右操作桿12B)、操作左、右的行駛液壓馬達3、4的左、右的行駛用桿裝置(以下，稱為左、右的行駛桿踏板12C、12D)等構(gòu)成。
[0038]操作裝置12經(jīng)由信號線連接于后述的控制裝置81。通過操作員對操作裝置12進行操作，能夠進行上部旋轉(zhuǎn)體5的旋轉(zhuǎn)操作、工作裝置13的轉(zhuǎn)動操作(俯仰運動操作)、下部行駛體2的行駛操作。例如，通過操作員對左操作桿12A進行操作，能夠使斗桿缸18伸長、縮小，轉(zhuǎn)動后述的斗桿15。另外，通過操作員對右操作桿12B進行操作，能夠使動臂缸17伸長、縮小，轉(zhuǎn)動后述的動臂14。
[0039]另一方面，如圖1所示，工作裝置13具備以可轉(zhuǎn)動(俯仰運動)的方式通過銷結(jié)合安裝于旋轉(zhuǎn)框架8的前部的動臂14、以可轉(zhuǎn)動(俯仰運動)的方式通過銷結(jié)合安裝于該動臂14的前端側(cè)的斗桿15、以及作為以可轉(zhuǎn)動的方式通過銷結(jié)合安裝于該斗桿15的前端側(cè)的工作工具的鏟斗16。在這些動臂14、斗桿15、鏟斗16分別安裝有作為液壓缸的左、右的動臂缸17、斗桿缸18、鏟斗缸19。動臂缸17使動臂14相對于旋轉(zhuǎn)框架8轉(zhuǎn)動。斗桿缸18使斗桿15相對于動臂14轉(zhuǎn)動。作為工作工具缸的鏟斗缸19使鏟斗16相對于臂15轉(zhuǎn)動。
[0040]這些動臂缸17、斗桿缸18、鏟斗缸19基于來自后述的液壓栗31、32、41、42、51、52、61、62、71的壓力油而伸長、縮小，來使工作裝置13的姿勢變化。即，在沙土等的挖掘工作時，例如基于左、右的操作