工程机械的液压回路 【技术领域】
本发明涉及如挖掘机等工程机械，尤其涉及当同时执行前沿(front)作业、行走以及旋转等复合动作时，能够防止因急旋转而产生的旋转冲击的工程机械的液压回路(hydraulic circuit for construction machinery)。
背景技术
一般来讲，如挖掘机等工程机械，通过作为液压马达的行走马达使车辆行走，通过作为液压马达的旋转马达使上部旋转体旋转，通过液压缸使悬臂、摇臂及铲斗缸等前沿工作机驱动。
如此，各驱动装置都通过工作油而驱动，因此需要向各驱动装置适当分配从泵排出的工作油。尤其，当同时执行行走和前沿作业或旋转时，若供给到左行走马达和右行走马达中某一个的工作油流量不足，则工程机械不能直进。为了解决该问题，设置了行走直进阀，以用于向行走马达供给充分的流量。图1a至图1c示出了这种液压回路的一例。
参照图1a，行走直进阀30在初始状态下，使第一齿轮泵10与排油管路40连接而排放从第一齿轮泵10排出的工作油，并将第一齿轮泵10从第一及第二合流管路41、42切断。而且，第一齿轮泵10的工作油迂回行走直进阀30并通过连接在旋转控制阀50的旋转平行管路43到达旋转控制阀50的前端而处于待机状态。
在此状态下，若产生行走信号和摇臂操作信号，则第一行走控制阀60和摇臂一速控制阀70转换为如图1b所示的状态。如此转换的第一行走控制阀60和摇臂一速控制阀70切断与第二齿轮泵20连接的第一及第二分支信号管路32、33。于是，在连接行走直进阀30的受压部30a与第二齿轮泵20的行走直进信号管路31上形成高压。从而，行走直进阀30转换为如图1b所示的状态。
若行走直进阀30转换为如图1b所示的状态，则第一齿轮泵10通过行走直进阀30与第一及第二合流管路41、42连接。据此，从第一齿轮泵10排出的工作油通过第一合流管路41被供给到悬臂一速控制阀90，并通过第二合流管路42被供给到摇臂一速控制阀70。另外，通过主泵P1向第一行走控制阀60供给工作油。
另外，所述第一及第二合流管路41、42通过行走直进阀30与旋转平行管路43连通。而且，通过所述第一及第二合流管路41、42流动的工作油，在悬臂一速控制阀90及摇臂一速控制阀70的前端与主泵P1、P2的工作油汇流。在此，悬臂和摇臂的工作压力为100bar左右。因此，在所述第一及第二合流管路41、42上形成100bar左右的压力，而且由于所述旋转平行管路43与所述第一及第二合流管路41、42连通且排油管路40被行走直进阀30切断，所以在旋转平行管路43也产生100bar左右的压力。另外，旋转工作压力为50bar左右。因此，为了旋转驱动而将旋转控制阀50从如图1b所示的状态转换到左侧或右侧时，100bar左右的高压高流量的工作油通过旋转控制阀50供给到旋转马达51。据此，旋转马达51被急剧驱动而使上部旋转体突然快速旋转。这种现象也称之为旋转冲击。当产生这种旋转冲击时，由于上部旋转体以不同于操纵者的意图而突然快速旋转，因此发生安全事故的可能性很高。
另外，当同时进行行走和前沿作业及旋转驱动时，由于所述悬臂及摇臂的工作压力相对较大，因此从第一齿轮泵10排出的工作油的大部分将供给到旋转马达51。即，通过第一及第二合流管路41、42供给到悬臂缸及摇臂缸的工作油极少。由于这种原因，前沿工作机的驱动速度显著降低，从而工作效率下降。
尤其，悬臂缸上除了悬臂外还会加载摇臂及铲斗的重量，因此在悬臂缸的上升室内产生高压。进而，当将第二行走控制阀(未图示)只转换一半左右时，主泵P1的工作油的一部分通过行走控制阀(未图示)供给到行走马达，而主泵的剩余工作油通过悬臂一速控制阀90供给到悬臂缸。但是，由于所述主泵的工作油在悬臂一速控制阀90的前端与第一合流管路41汇流，且在所述第一合流管路41上产生仅为50bar左右的所述旋转马达51的工作压力，因此只有当工作油的压力达到100bar以上时，供给到悬臂缸的工作油通过所述第一合流管路41和行走直进阀30向旋转平行管路43逆流。进而，在所述旋转马达51上供给更大流量的工作油，这样不仅旋转冲击变得更大，而且悬臂缸的驱动速度会明显降低。
另外，所述行走直进阀30的受压部30a与第二齿轮泵20连通，因此当行走控制阀60和前沿控制阀70同时转换时，行走直进阀30从如图1a所示的状态突然转换到如图1b所示的状态。即，行走直进阀30以开/闭(ON/OFF)的方式转换。由于行走直进阀以开/闭的方式转换，所以排油管路40会突然被切断，从而在所述旋转平行管路43突然形成很大的压力。这种因素会加大所述的旋转冲击。未说明的符号80是用于控制选择装置的悬臂二速控制阀。
【发明内容】
本发明是为了解决上述问题而做出的，其目的在于提供一种不仅能够防止旋转冲击，而且还能够防止当复合作业时前沿工作机的驱动速度下降地工程机械的液压回路。
为了达到上述目的，根据本发明的工程机械的液压回路适用于如下的工程机械，该工程机械包括：第一泵P1，用于分别通过第一行走控制阀100和第一前沿控制阀110、120分别向第一行走马达101和第一前沿工作机112、121供给工作油；第二泵P2，用于分别通过第二行走控制阀140和第二前沿控制阀150分别向第二行走马达141和第二前沿工作机151供给工作油；第三泵P3，用于通过旋转控制阀170向旋转马达171供给工作油；第一合流管路196，在所述第一前沿控制阀110、120的前端，使从所述第三泵P3排出的工作油与所述第一泵P1的工作油相汇流；第二合流管路197，用于在所述第二前沿控制阀150的前端，使所述第三泵P3的工作油与所述第二泵P2的工作油相汇流；以及排油管路195，用于将所述第三泵P3的工作油通过所述旋转控制阀170排放；所述工程机械的液压回路包括：行走直进阀190，具有第一至第三位置191、192、193以及被施加信号压力Pa4、Pb4、Pa5、Pb5的受压部190a，并根据施加到所述受压部190a的信号压力Pa4、Pb4、Pa5、Pb5的大小，在所述第一至第三位置191、192、193的范围内进行转换；以及旋转平行管路172，使所述第三泵P3的工作油迂回所述行走直进阀190而供给到所述旋转控制阀170；其中，若所述行走直进阀190转换到所述第一位置191，则所述第三泵P3与所述排油管路195以第一开度量连通，而所述第三泵P3与所述第一及第二合流管路196、197的连接被切断，若所述行走直进阀190转换到所述第二位置192，则所述第三泵P3通过第一流路192a与所述第一合流管路196连通，所述第三泵P3通过第二流路192b与所述第二合流管路197连通，所述第三泵P3通过第三流路192c以小于第一开度量的第二开度量与所述排油管路195连通，若所述行走直进阀190转换到所述第三位置193，则所述第三泵P3分别与所述第一及第二合流管路196、197连通，而所述第三泵P3与所述排油管路195的连接被切断。
根据本发明的一实施例，所述工程机械的液压回路还包括：梭动阀单元194，用于将施加于所述第一及第二行走控制阀100、140的行走信号压力Pa4、Pb4、Pa5、Pb5中大的信号压力施加到所述行走直进阀190的受压部190a；行走直进信号管路103，用于连接所述梭动阀单元194与所述行走直进阀190的受压部190a；第一分支信号管路103a，从所述行走直进信号管路103分支出来，并依次通过所述第一及第二行走控制阀100、140而连接到所述排油管路；以及第二分支信号管路103b，分别通过所述第一及第二前沿控制阀110、120、150而连接到排油管路；其中，当转换成所述第一及第二行走控制阀100、140中的至少一个脱离中立状态，且所述第一及第二前沿控制阀110、120、150中的至少一个脱离中立状态时，所述第一及第二分支信号管路103a、103b与排油管路相切断。
而且，所述工程机械的液压回路还可以包括设在所述第三泵P3与所述行走直进阀190之间的单向阀198，以用于防止从所述第一泵P1排出的工作油通过所述第一合流管路196逆流到所述旋转平行管路172。
另外，为了达到上述目的，本发明的工程机械的液压回路适用于如下的工程机械，该工程机械包括：第一泵P1，以用于分别通过第一行走控制阀100和第一前沿控制阀110、120分别向第一行走马达101和第一前沿工作机112、121供给工作油；第二泵P2，以用于分别通过第二行走控制阀140和第二前沿控制阀150分别向第二行走马达141和第二前沿工作机151供给工作油；第三泵P3，以用于通过旋转控制阀170向旋转马达171供给工作油；第一合流管路196，以用于在所述第一前沿控制阀110、120的前端，使从所述第三泵P3排出的工作油与所述第一泵P1的工作油相汇流；第二合流管路197，以用于在所述第二前沿工作机151的前端，使所述第三泵P3的工作油与所述第二泵P2的工作油相汇流；以及排油管路195，以用于将所述第三泵P3的工作油通过所述旋转控制阀170排放，所述工程机械的液压回路的特征在于，具有被施加信号压力Pa4、Pb4、Pa5、Pb5的受压部290a，且包括：行走直进阀290，根据施加到所述受压部290a的信号压力Pa4、Pb4、Pa5、Pb5的大小，在第四位置291和第五位置292之间进行转换；旋转平行管路172，以用于迂回所述行走直进阀290而将所述第三泵P3与所述旋转控制阀170连接；以及梭动阀单元194，以用于将施加于所述第一及第二行走控制阀100、140的行走信号压力Pa4、Pb4、Pa5、Pb5中大的信号压力施加到所述行走直进阀290的受压部290a；其中，若所述行走直进阀290转换到所述第四位置291，则所述第三泵P3与所述排油管路195连通，而所述第三泵P3与所述第一及第二合流管路196、197的连接被切断，若所述行走直进阀290转换到所述第五位置292，则所述第三泵P3分别与所述第一及第二合流管路196、197连通，而所述第三泵P3与所述排油管路195的连接被切断。
根据如上所述的技术方案，在行走直进阀设置第二位置，使得将第一及第二合流管路与第三泵相连通，同时将排油管路连接到第三泵，从而当同时进行前沿作业和行走及旋转动作时，第三泵可以通过旋转平行管路和旋转控制阀来降低供给到旋转马达的工作油的流量及压力，据此能够防止由突然性旋转动作所产生的旋转冲击。
而且，通过向行走直进阀的受压部施加行走信号压力，可以根据行走操作部的操作量线性控制行走直进阀的变化量，由此可以通过旋转平行管路及旋转控制阀防止向旋转马达突然供给高压高流量的工作油，从而能彻底防止旋转冲击。
并且，在第三泵与行走直进阀之间设置单向阀，从而可防止第一泵的工作油通过所述第一合流管路和行走直进阀逆流到旋转平行管路，由此不仅能够更加缓和旋转冲击，而且还能够提高前沿工作机的驱动速度。
【附图说明】
图1a及图1b是大概示出现有的工程机械液压回路的图。
图2是大概示出根据本发明一实施例的工程机械的液压回路的图。
图3a至图3c是用于说明图2所示工程机械的液压回路的工作过程的图。
图4是大概示出根据本发明另外实施例的工程机械的液压回路的图。
图中：
P1、P2、P3-第一至第三泵 100-第一行走控制阀
110-悬臂一速控制阀 120-铲斗控制阀
140-第二行走控制阀 150-摇臂一速控制阀
170-旋转控制阀 172-旋转平行管路
190-行走直进阀 190a-行走直进阀的受压部
191、192、193-第一至第三位置 192a、192b、192c-第一至第三流路
196-第一合流管路 197-第二合流管路
198-单向阀
【具体实施方式】
以下，详细说明根据本发明实施例的工程机械的液压回路。
参照图2，根据本发明一实施例的工程机械的液压回路，当同时进行前沿作业和行走以及上部旋转体的旋转时，能够防止上部旋转体突然旋转的旋转冲击现象。这种工程机械的液压回路包括行走直进阀190、梭动阀单元(shuttlevalve unit)194和旋转平行管路172 。
应用本实施例的工程机械的工作机根据从第一至第三泵P1、P2、P3排出的工作油而驱动。
具体来讲，所述第一泵P1分别通过第一行走控制阀100、悬臂一速控制阀110、铲斗控制阀120和摇臂二速控制阀130，分别向第一行走马达101、悬臂缸112、铲斗缸121和摇臂缸151供给工作油。通过所述摇臂二速控制阀130所供给的工作油借助于未图示的合流管路与从第二泵P2排出的工作油汇流而供给到摇臂缸151。但是，当所述第一行走控制阀100脱离中立状态完全转换到一侧或另一侧时，所述第一泵P1的工作油被所述第一行走控制阀100切断而无法流动到各控制阀110、120、130，因此通过所述第一行走控制阀100只供给到第一行走马达101。在此状态下，所述行走直进阀190进行转换，所述第三泵P3的工作油通过第一合流管路196而供给到悬臂一速控制阀110、铲斗控制阀120及摇臂二速控制阀130。以下，将详细说明这种工作过程。在此，将悬臂一速控制阀110和铲斗控制阀120定义为第一前沿控制阀110、120，悬臂缸112和铲斗缸121定义为第一前沿工作机112、121。
所述第二泵P2分别通过第二行走控制阀140、摇臂一速控制阀150和悬臂二速控制阀160分别向第二行走马达141、摇臂缸151和悬臂缸112供给工作油。通过所述悬臂二速控制阀160所供给的工作油借助于未图示的合流管路与从第一泵P1排出的工作油汇流而供给到悬臂缸112。如果连接有如附属装置之类的附加作业装置，则悬臂二速控制阀160还起到向该附加作业装置供给工作油的作用。但是，当所述第二行走控制阀140脱离中立状态而完全转换到一侧或另一侧时，第二泵P2的工作油被所述第二行走控制阀140切断而无法流动到所述各控制阀150、160，因此通过所述第二行走控制阀140只供给到第二行走马达141。在此状态下，所述行走直进阀190进行转换，从而所述第三泵P3的工作油通过第二合流管路197而供给到悬臂二速控制阀160和摇臂一速控制阀150。在此，将所述摇臂一速控制阀150定义为第二前沿控制阀150，摇臂缸151定义为第二前沿工作机151。
所述第三泵P3通过旋转平行管路172及推土平行管路182向所述旋转控制阀170和推土控制阀180供给工作油。但是如前所述，若所述第一及第二行走控制阀100、140中的某一个发生转换，则所述第三泵P3通过第一及第二合流管路196、197向第一及第二前沿控制阀110、120、150供给工作油。
如前所述，当输入行走信号时，由于向所述第一及第二前沿控制阀110、120、150供给的所述第一及第二泵P1、P2的工作油被切断，因此所述行走直进阀190转换流路而使第三泵P3的工作油供给到所述第一及第二前沿控制阀110、120、150。该行走直进阀190具有受压部190a，而且具有根据施加到所述受压部190a的信号压力的大小进行转换的第一至第三位置191、192、193。
所述第一位置191以第一开度量使所述第三泵P3与排油管路195连接，并切断所述第一及第二合流管路196、197与所述第三泵P3的连接。这种状态为行走直进阀190的初始状态，即还未行走的状态。亦即，第一及第二行走控制阀100、140处于中立状态的情况。在此状态下，从第三泵P3排出的工作油沿着排油管路195流经旋转控制阀170及推土控制阀180被排放。而且，从第一及第二泵P1、P2排出的工作油供给到第一及第二前沿控制阀110、120、150。
所述第二位置192是所述行走直进阀190转换到第三位置193之前的过渡位置。在所述第二位置192上形成有：将所述第三泵P3连通到所述第一合流管路196的第一流路192a；将所述第三泵P3连通到所述第二合流管路197的第二流路192b；以及将所述第三泵P3的工作油连通到排油管路195的第三流路192c。所述第三流路192c以小于第一开度量的第二开度量将第三泵P3的工作油排放到排油管路195。进而，通过所述第三流路192c排放到所述排油管路195的第三泵P3的工作油流量小于在所述第一位置191排放到排油管路195的第三泵P3的工作油流量。如此，通过形成第三流路192c将第三泵P3的工作油的一部分排放到排油管路195，从而能够降低通过旋转平行管路172和旋转控制阀170供给到旋转马达171的工作油的流量及压力，据此能够防止旋转马达171突然驱动的现象。即，可以防止旋转冲击。
所述第三位置193使得所述第三泵P3分别与所述第一及第二合流管路196、197连通，并切断所述第三泵P3与所述排油管路195的连接。
另外，在所述行走直进阀190的前端设有单向阀198。所述单向阀198用于当所述行走直进阀190转换到第二及第三位置192、193时，防止工作油通过所述第一合流管路196逆流到旋转平行管路172。通过所述第一合流管路196向所述旋转平行管路172发生逆流的情况如下。
当不是所述第一行走控制阀100完全转换的状态时，第一泵P1的工作油的一部分通过所述第一行走控制阀100供给到所述第一行走马达101，所述第一泵P1的工作油的剩余部分通过悬臂一速平行管路111供给到所述悬臂一速控制阀110。所述悬臂一速平行管路111的工作油的压力相比所述旋转平行管路172的压力高2倍左右。进而，若所述悬臂一速控制阀110转换为脱离中立状态，则从所述第一泵P1排出而流入到所述悬臂一速平行管路111的工作油通过所述第一合流管路196和所述行走直进阀190逆流到旋转平行管路172。此时，供给到旋转马达171的工作油的流量进一步增加，从而不仅使所述旋转冲击进一步变大，而且所述悬臂缸112的驱动速度将会降低。为防止这种情况，当把所述单向阀198设于行走直进阀190的前端时，能够防止如上所述的逆流，这不仅可以确保悬臂缸112的驱动速度，而且还能降低旋转冲击。
所述梭动阀单元194用于将行走信号压力Pa4、Pb4、Pa5、Pb5施加到所述行走直进阀190的受压部190a。该梭动阀单元194将从行走操作部104输出的信号压力Pa4、Pb4、Pa5、Pb5中最大的信号压力Pa5施加到所述受压部190a。如此，由于通过梭动阀单元194将行走信号压力Pa4、Pb4、Pa5、Pb5施加到所述行走直进阀190的受压部190a，因此根据所述行走操作部104的操作量可以改变施加到所述行走直进阀190的受压部190a的信号压力的大小。进而，当行走操作部104的操作量较小时，所述行走直进阀190从第一位置191所转换的转换量较小，由此可以逐渐减小第三泵P3的工作油通过排油管路195所排放的量。因此，所述旋转平行管路172的工作油的压力逐渐增大，从而可以防止所述旋转马达171突然被驱动的现象。
另外，从所述梭动阀单元194输出的信号压力Pa5通过行走直进信号管路103施加到所述受压部190a。而且，所述行走直进信号管路103被分支为第一及第二分支信号管路103a、103b。所述第一分支信号管路103a通过前沿控制阀110、120、150、160，即悬臂二速控制阀160、摇臂一速控制阀150、悬臂一速控制阀110和铲斗控制阀120而连接到排油管路。而且，所述第二分支信号管路103b依次通过第二行走控制阀140和所述第一行走控制阀100而连接到排油管路。在此状态下，若所述前沿控制阀110、120、150中的某一个控制阀转换为脱离中立状态，且所述第一及第二行走控制阀100、140中的某一个行走控制阀转换为脱离中立状态，则第一及第二分支信号管路103a、103b与排油管路相切断，由此可以使所述行走直进信号管路103的压力上升。
以下，对具有如前所述结构的工程机械的液压回路的工作过程进行详细说明。
图3a大概示出了行走直进阀190转换到第二位置192的状态。首先，作业员同时转换第二行走控制阀140、摇臂一速控制阀150及旋转控制阀170。于是，所述行走操作部104的信号压力Pa5通过梭动阀单元194输出，而输出的信号压力Pa5通过行走直进信号管路103施加到行走直进阀190的受压部190a。此时，所述第一及第二分支信号管路103a、103b分别处于被摇臂一速控制阀150和第二行走控制阀140与排油管路相切断的状态，因此产生于行走操作部104的信号压力Pa5照原样施加到所述行走直进阀190的受压部190a。
若向行走直进阀190的受压部190a施加信号压力Pa5，则行走直进阀190从第一位置191转换到第二位置192。于是，第三泵P3分别通过第一至第三流路192a、192b、192c分别与第一及第二合流管路196、197及排油管路195连通。
另外，随着所述第二行走控制阀140转换为如图3a所示的状态，所述第二泵P2的工作油只供给到第二行走马达141，第三泵P3的工作油依次通过第二合流管路197、摇臂一速平行管路152和摇臂一速控制阀150而供给到摇臂缸151。
而且，所述第三泵P3的工作油通过旋转平行管路172和旋转控制阀170而供给到旋转马达171。此时，从所述第三泵P3排出的工作油通过第三流路192c排放到排油管路195，因此不会发生所述旋转马达171突然被驱动的旋转冲击。
如图3a所示的行走直进阀190的转换状态(转换到第二位置的状态)，不仅在所述行走操作部104的操作量并非最大的情况下发生，而且在行走操作部104的操作量达到最大的情况下也会以过渡状态发生。因此，当行走操作部104的操作量为最大时也可以防止旋转冲击。
图3b是大概示出了当行走操作部104的操作量达到最大时，行走直进阀190经过第二位置192转换到第三位置193的状态的回路图。在此状态下，所述第三泵P3处于与排油管路195切断的状态，因此可以根据所述旋转操作量来控制旋转马达171的正常的驱动速度。
图3c是大概示出图3a的摇臂一速控制阀150处于未转换的中立状态，且悬臂一速控制阀110处于转换状态的回路图。
参照图3c，所述第一分支信号管路103a被所述悬臂一速控制阀110与排油管路相切断。而且，第一泵P1的工作油通过第一行走控制阀100供给到所述悬臂一速控制阀110，第三泵P3的工作油通过第一合流管路196在悬臂一速平行管路111与第一泵P1的工作油汇流。在此状态下，所述悬臂一速平行管路111通过第一合流管路196和行走直进阀190与所述旋转平行管路172连通。进而，当向所述悬臂缸112作用较大的负载而悬臂一速平行管路111的压力大于所述旋转平行管路172的压力时，所述第一泵P1的工作油通过所述悬臂一速平行管路111、第一合流管路196和行走直进阀190而能够逆流到所述旋转平行管路172。这种工作油的逆流使供给到悬臂缸112的工作油的流量减少而明显降低悬臂缸112的驱动速度。但是，在本实施例中通过设置单向阀198来防止逆流，从而所述第一泵P1的工作油可以通过悬臂一速控制阀110供给到悬臂缸112。据此，不仅可以提高悬臂缸112的驱动速度，而且还能进一步降低旋转冲击。
图4大概示出了根据本发明另外实施例的工程机械的液压回路。
本发明的另外实施例与如前所述的本发明一实施例的不同之处在于：行走直进阀290的结构不同。即，本发明的另外实施例在第四位置291与第五位置292之间转换。
如此，即便使行走直进阀290在两个位置291、292之间转换，由于施加到所述行走直进阀290的受压部290a的信号压力可以根据行走操作部104的操作量而变化，因此可以使行走直进阀290进行线性转换。由此，可以防止行走直进阀290以如现有技术的开/闭方式发生转换，从而能够最小化旋转冲击。由于其他结构与如前所述的本发明一实施例相同，故省略详细说明。