DE102012207880A1

DE102012207880A1 - Hydraulikantriebsgerät für eine Arbeitsmaschine

Info

Publication number: DE102012207880A1
Application number: DE102012207880A
Authority: DE
Inventors: Naoki Sugano; Satoshi Maekawa; Katsuki Yamagata; Takaharu Michida; Hiroo Kondo; Naoya Kitazumi; Naoto HORI
Original assignee: Kobe Steel Ltd; Kobelco Cranes Co Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd; Kobelco Cranes Co Ltd
Priority date: 2011-05-13
Filing date: 2012-05-11
Publication date: 2012-11-15
Anticipated expiration: 2032-05-12
Also published as: DE102012207879A1; US9181070B2; DE102012207880B4; US20120285152A1; CN102777433B; CN102777434A; US20120285159A1; CN102777434B; US9187297B2; DE102012207879B4; CN102777433A

Abstract

Es ist ein Gerät bereitgestellt, das in einer Arbeitsmaschine vorgesehen ist, um eine Last abzusenken, und das eine Hydraulikpumpe, ein Hydraulikstellglied, eine Manipulationsvorrichtung mit einem Manipulationsbauteil, eine Eingabeströmungssteuerungsvorrichtung, eine Ausgabeströmungssteuerungsvorrichtung, ein Gegendruckventil, ein Regenerationsfluiddurchgang, der von dem Ausgabefluiddurchgang an einer Position stromaufwärtig des Gegendruckventils abzweigt und mit dem Eingabefluiddurchgang verbunden ist, und ein Rückschlagventil aufweist. Die Eingabeströmungssteuerungsvorrichtung steuert eine Eingabeströmungsrate in einer Region des Eingabefluiddurchgangs stromaufwärtig einer Verbindungsstelle mit dem Regenerationsfluiddurchgang. Die Ausgabeströmungssteuerungsvorrichtung steuert eine Ausgabeströmungsrate in einer Region des Ausgabefluiddurchgangs stromaufwärtig einer Zweigstelle des Regenerationsfluiddurchgangs, um die Ausgabeströmungsrate größer einzustellen als die Eingabeströmungsrate.

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Hydraulikantriebsgerät, das in einer Arbeitsmaschine wie zum Beispiel einem Kran vorgesehen ist, um eine Last wie zum Beispiel eine hängende Last zu bewegen.
2. Beschreibung des Stands der Technik
Als ein Hydraulikantriebsgerät, das in einer Arbeitsmaschine vorgesehen ist, ist eine Bauart bekannt, die mit einem Hydraulikstellglied ausgestattet ist, wie zum Beispiel in JP 2000-310201 A beschrieben ist, das nachstehend als ein ”Patentdokument 1” bezeichnet ist. In dieser Bauart kann das Hydraulikstellglied betrieben werden, um eine Last in die gleiche Richtung wie eine Eigengewichtsfallrichtung zu bewegen, die eine Richtung ist, entlang der die Last wegen ihres Eigengewichts fällt. Patentdokument 1 offenbart einen Absenkhydraulikkreislauf zum Betreiben eines Hydraulikmotors, der als das Hydraulikstellglied dient, um eine hängende Last in eine Absenkrichtung zu bewegen.
In dem vorstehenden Arbeitshydraulikantriebsgerät ist es wahrscheinlich, dass eine Kavitation während eines Absenkantriebsmodus auftritt, in dem der Hydraulikmotor in eine Drehrichtung angetrieben (betrieben) wird, die zu der Absenkrichtung korrespondiert. Insbesondere erhöht während des Absenkantriebsmodus das Eigengewicht der hängenden Last die Drehzahl des Hydraulikmotors, wodurch verursacht werden kann, dass eine Strömungsrate, die durch den Hydraulikmotor aufgenommen wird, größer wird als eine Strömungsrate des Hydraulikfluids, das von einer Hydraulikpumpe zu dem Hydraulikmotor zugeführt wird. Dies kann einen Druck eines Eingabefluiddurchgangs verringern, der ein Fluiddurchgang an einer Hydraulikfluidzufuhrseite des Hydraulikmotors ist, nämlich einen Eingabedruck, wodurch eine Kavitation in dem Eingabefluiddurchgang erzeugt wird. Die Kavitation verringert unter Umständen eine Bremskraft von dem Hydraulikmotor und verursacht unter Umständen, dass die hängende Last herunterfällt.
Um eine Kavitation zu verhindern, die derart in einem Eingabefluiddurchgang erzeugt wird, offenbart Patentdokument 1 ein externes angesteuertes (vorgesteuertes) Ausgleichsventil (nachstehend auch vereinfacht als ein ”Ausgleichsventil” bezeichnet), das in einem Ausgabefluiddurchgang, das heißt in einem Fluiddurchgang an einer Hydraulikdruckabgabeseite des Hydraulikmotors (Gegendruckventil 11 in 1 des Patentdokuments 1) vorgesehen ist. Das Ausgleichsventil wird mit einem Eingabedruck als ein Ansteuerungsdruck (Vorsteuerungsdruck) beaufschlagt und wird mit einem festgelegten Druck P1 davon mittels einer Feder oder dergleichen beaufschlagt. Das Ausgleichsventil hat einen variablen Ventilöffnungsgrad, der erhöht wird, wenn der Eingabedruck größer wird als der festgelegte Druck P1, während er reduziert wird, wenn der Eingabedruck geringer wird als der festgelegte Druck P1. Das Ausgleichsventil verengt des Ausgabefluiddurchgang, wenn der Ventilöffnungsgrad reduziert wird, wodurch eine Bremskraft in dem Hydraulikmotor erzeugt wird, um den Hydraulikmotor zu verzögern, und dadurch wird die Strömungsrate unterdrückt, die durch den Hydraulikmotor aufgenommen wird. Das Ausgleichsventil hält somit den Eingabedruck auf dem festgelegten Druck P1 oder darunter, wodurch die Kavitation in dem Eingabefluiddurchgang verhindert wird.
16 zeigt ein übliches Arbeitshydraulikantriebsgerät 701, das ein externes angesteuertes (vorgesteuertes) Ausgleichsventil 784 aufweist. Das Ausgleichsventil 784 hat einen Messpunkt an dem Eingabefluiddurchgang 30 und ein Steuerungspunkt ist an dem Ausgabefluiddurchgang 40 angeordnet; diese bilden ein instabiles Steuerungssystem, das gemäß der Steuerungs-/Regelungstheorie eine Co-Location nicht vorsieht.
Bei diesem instabilen Steuerungssystem ist es wahrscheinlich, dass Regelschwingungen in der Drehzahl des Hydraulikmotors 13 verursacht werden. Zum Beispiel wird, wenn ein Manipulationshebel 16, der in 16 gezeigt ist, von einer neutralen Position zu einer Absenkposition zu einer Zeit T0 manuell betätigt wird, eine Menge an Hydraulikfluid, das zu dem Hydraulikmotor 13 durch ein Richtungswahlventil 20 zuzuführen ist, gemäß der manuellen Betätigung erhöht, wodurch sich ein Eingabedruck des Eingabefluiddurchgangs 30 erhöht. Das Ausgleichsventil 784, das die Erhöhung des Eingabedrucks erfasst, wird in eine Ventilöffnungsrichtung betrieben; jedoch neigt der Unterschied zwischen dem Messpunkt und dem Steuerungspunkt des Ausgleichsventils 784 dazu, dass eine Zeitverzögerung von einer Änderung des Eingabedrucks zu einer realen Bewegung des Ventilkolbens des Ausgleichsventils 784 bewirkt wird. Diese Zeitverzögerung wiederholend erhöht und reduziert den Ventilöffnungsgrad des Ausgleichsventils 784, wie in 17A gezeigt ist, wodurch der Eingabedruck in Schwingung versetzt wird (schwankt), wie in 17B gezeigt ist. Dies resultiert in einer Möglichkeit einer Schwingung (Schwankung) der Drehzahl des Hydraulikmotors 13 (siehe 16) das heißt ein Auftreten von Regelschwingungen.
Als Mittel zum Verhindern von derartigen Regelschwingungen ist es vorgeschlagen, eine Öffnung (Drossel, Drosselblende) 786, die in 16 gezeigt ist, in einer Vorsteuerungsleitung (Ansteuerungsleitung) 785 für das Ausgleichsventil 784 vorzusehen. Die Öffnung 786 bewirkt, dass das Ausgleichsventil 784 allmählich gemäß einer Erhöhung des Eingabedrucks geöffnet wird. In anderen Worten sieht die Öffnung 786 eine Dämpfung für eine Bewegung des Ausgleichsventils 784 in eine Richtung von einem geschlossenen Zustand zu einem geöffneten Zustand vor, wodurch ein Ansprechverhalten des Ventils 784 verlangsamt wird.
Die Öffnung 786 erzeugt jedoch einen Strömungswiderstand aufgrund der Drosselung des Ausgabefluiddurchgangs durch das Ausgleichsventil 784 bis das Ausgleichsventil 784 einen adäquaten Ventilöffnungsgrad A1 erreicht hat, wie in 18A gezeigt ist, um dadurch möglicherweise einen nicht erforderlichen Verstärkungsdruck bei dem Eingabefluiddruck 30 zu erzeugen, wie durch die schraffierte Fläche in 18 angezeigt ist, wodurch sich eine verschlechterte Kraftstoffwirtschaftlichkeit ergibt.
Das Patentdokument 1 offenbart eine Technik zum Vorsehen eines Strömungsregelungsventils, um Regelschwingungen zu verhindern. Dieses Strömungsregelungsventil ist betreibbar, um eine Strömungsrate in dem Eingabefluiddruck zu steuern, um die Druckdifferenz zwischen dem Eingabefluiddurchgang und dem Ausgabefluiddurchgang zu reduzieren. Dies bewirkt jedoch ein Problem, dass eine Betriebsdrehzahl (Absenkdrehzahl) des Hydraulikmotors abhängig von einer Masse der Last stark variiert. Der Grund dafür ist wie folgt.
Wenn ein Hydraulikantriebsgerät in einer Richtung betrieben wird, um eine Last nach unten zu bewegen, das heißt in eine Absenkrichtung zu bewegen, wird ein Haltedruck, der für eine Masse der Last geeignet ist, im Allgemeinen in einem Ausgabefluiddurchgang erzeugt. Dieser Haltedruck wird höher, wenn die Last relativ schwer ist, als wenn die Last relativ leicht ist. Das Strömungsregelungsventil, das in dem Patentdokument 1 offenbart ist, öffnet sich stärker, wenn der Haltedruck höher wird. Dies erhöht eine Strömungsrate in dem Eingabefluiddurchgang, das heißt eine Eingabeströmungsrate, und eine Betriebsdrehzahl des Hydraulikmotors. Infolgedessen wird die Absenkgeschwindigkeit in dem Fall einer relativ schweren Last höher als in dem Fall einer relativ leichten Last. In anderen Worten kann, selbst wenn eine Stellung eines Manipulationshebels nicht geändert wird, die Betriebsgeschwindigkeit (-drehzahl) des Hydraulikmotors abhängig von einer Höhe des Gewichts der Last variiert werden. Dies verschlechtert die Betriebsfähigkeit.
JP 10-267007 A , das nachstehend als ein Patentdokument 2 bezeichnet ist, offenbart einen Regenerationskreislauf, der zum Beispiel in 5 des Patentdokuments 2 gezeigt ist. Dieser Regenerationskreislauf weist eine Öffnung, die in einem Ausgabefluiddurchgang vorgesehen ist, und einen Regenerationsfluiddurchgang zum Verbinden einer stromaufwärtigen Seite der Öffnung und eines Eingabefluiddurchgangs auf. Der Regenerationskreislauf ermöglicht es, dass ein Teil eines Hydraulikfluids, das durch den Ausgabefluiddurchgang strömt, zu dem Eingabefluiddurchgang durch den Regenerationsfluiddurchgang rückgeführt wird, um dadurch die jeweilige Betriebsgeschwindigkeit (Betriebsdrehzahl) eines Hydraulikstellglieds und eines Anbauteils zu erhöhen, das angepasst ist, um durch das Hydraulikstellglied angetrieben zu werden.
Wenn der Regenerationskreislauf, der in dem Patentdokument 2 offenbart ist, bei einem Kreislauf angewandt wird, in dem ein Hydraulikmotor verwendet wird, um eine hängende Last abzusenken, wie in dem Patentdokument 1 offenbart ist, würde sich eine Strömungsrate in dem Regenerationsfluiddurchgang (Regenerationsströmungsrate) gemeinsam mit einer Erhöhung des Gewichts der hängenden Last erhöhen. Dies bewirkt, dass die Absenkgeschwindigkeit höher wird wenn die eigene Last schwerer wird, woraus sich eine Verringerung der Sicherheit und der Betriebsfähigkeit ergibt. Des Weiteren ist es bei der in Patentdokument 2 offenbarten Technik, die für einen minimalen Druck des Eingabefluiddurchgangs keine Kompensation vorsieht, es möglich, dass eine Kavitation in dem Eingabefluiddurchgang auftritt, wodurch verursacht werden kann, dass der Hydraulikmotor blockiert (abgewürgt) wird.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Hydraulikantriebsgerät bereitzustellen, das in einer Arbeitsmaschine vorgesehen ist, um eine Last in die gleiche Richtung wie eine Richtung zu bewegen, entlang der die Last wegen ihres Eigengewicht fällt, und das in der Lage ist zu verhindern, dass eine Kavitation in einem Eingabefluiddurchgang auftritt; dass Regelschwingungen auftreten; dass eine Verschlechterung eines Ansprechverhaltens und einer Kraftstoffwirtschaftlichkeit auftreten, welche sonst durch Verhindern der Regelschwingungen verursacht werden können; und dass eine Änderung der Geschwindigkeit einer Last abhängig von einer Höhe eines Gewichts der Last auftritt. Das Hydraulikantriebsgerät, das gemäß der Erfindung vorgesehen ist, weist eine Hydraulikpumpe, ein Hydraulikstellglied, das angepasst ist, um durch ein Hydraulikfluid, das von der Hydraulikpumpe zugeführt wird, angetrieben zu werden, um die Last zu bewegen, und eine Manipulationsvorrichtung auf, die ein Manipulationsbauteil hat, das manuell betätigbar ist, um eine Betriebsgeschwindigkeit des Hydraulikstellglieds zu bestimmen. Das Weiteren weist das Hydraulikantriebsgerät Folgendes auf: eine Eingabeströmungssteuerungsvorrichtung zum Steuern einer Eingabeströmungsrate, die eine Strömungsrate in einem Eingabefluiddurchgang für das Hydraulikstellglied ist; eine Ausgabeströmungssteuerungsvorrichtung zum Steuern einer Ausgabeströmungsrate, die eine Strömungsrate in einem Ausgabefluiddurchgang für das Hydraulikstellglied ist, wobei die Ausgabeströmungssteuerungsvorrichtung eine Ausgabeöffnung, die in dem Ausgabefluiddurchgang für das Hydraulikstellglied vorgesehen ist und gestaltet ist, um einen variablen Öffnungsgrad abhängig von einem Betätigungsausmaß des Manipulationsbauteils zu haben, und ein Ausgabeströmungsregelungsventil zum Ändern der Strömungsrate in dem Ausgabefluiddurchgang aufweist, um eine Einlass-Auslassdruckdifferenz der Ausgabeöffnung auf einer konstanten festgelegten Druckdifferenz zu halten; ein Gegendruckventil, das stromabwärtig der Ausgabeöffnung und stromabwärtig des Ausgabeströmungsregelungsventils vorgesehen ist, um einen festgelegten Gegendruck an einer stromaufwärtigen Seite davon zu erzeugen; einen Regenerationsfluiddurchgang, der von dem Ausgabefluiddurchgang an einer Position stromaufwärtig des Gegendruckventils abzweigt und mit dem Eingabefluiddurchgang verbunden ist; und ein Rückschlagventil, das in dem Regenerationsfluiddurchgang vorgesehen ist und angepasst ist, um zuzulassen, dass ein Hydraulikfluid durch den Regenerationsfluiddurchgang nur in eine Strömungsrichtung von dem Abgabefluiddurchgang zu dem Eingabefluiddurchgang strömt. Die Eingabeströmungssteuerungsvorrichtung ist betreibbar, um die Eingabeströmungsrate in einer Region des Eingabefluiddurchgangs stromaufwärtig einer Verbindungsstelle (Verteilerstelle) mit dem Regenerationsfluiddurchgang zu steuern. Die Ausgabeströmungssteuerungsvorrichtung ist betreibbar, um die Ausgabeströmungsrate in einer Region des Ausgabefluiddurchgangs stromaufwärtig einer Zweigstelle des Regenerationsfluiddurchgangs zu steuern, um die Ausgabeströmungsrate größer zu machen als die Eingabeströmungsrate.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Kreislaufschaubild, das ein Hydraulikantriebsgerät für eine Arbeitsmaschine gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist ein Kreislaufschaubild zum schematischen Erläutern einer Funktion des Hydraulikantriebsgeräts, das in 1 gezeigt ist, während eines Absenkantriebsmodus.
3 ist ein Diagramm, das ein Verhältnis zwischen einer Öffnungsfläche von jeder von einer Eingabeöffnung und einer Ausgabeöffnung und einem Betätigungsausmaß (Betriebsausmaß) eines Manipulationshebels zeigt.
4 ist ein Diagramm, das ein Verhältnis zwischen jedem von einer Eingabeströmungsrate und einer Ausgabeströmungsrate und dem Betriebsausmaß des Manipulationshebels zeigt.
5 ist ein Diagramm, das ein Verhältnis zwischen einer Öffnungsfläche von jedem von einer Auslassöffnung und der Eingabeöffnung und dem Betriebsausmaß des Manipulationshebels zeigt.
6 ist ein Diagramm, das ein Verhältnis zwischen einem Eingabedruck in dem Hydraulikantriebsgerät und der Zeit zeigt.
7 ist ein Diagramm, das eine zeitliche Änderung des Kraftstoffverbrauchs des Hydraulikantriebsgeräts zeigt.
8 ist ein Kreislaufschaubild, das ein Hydraulikantriebsgerät für eine Arbeitsmaschine gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
9 ist ein Diagramm, das ein Verhältnis zwischen einer Öffnungsfläche von jedem von einem Richtungswahlventil und einem Ausgabeventil und einem Betriebsausmaß (Betätigungsausmaß) eines Manipulationshebels zeigt.
10 ist ein Kreislaufschaubild, das ein Hydraulikantriebsgerät für eine Arbeitsmaschine gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
11 ist ein Diagramm, das ein Verhältnis zwischen einem festgelegten Gegendruck eines Gegendruckventils, das in 10 gezeigt ist, und einem Eingabedruck zeigt.
12 ist ein Kreislaufdiagramm, das ein Hydraulikantriebsgerät für eine Arbeitsmaschine gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
13 ist ein Diagramm, das ein Verhältnis zwischen einem sekundären Druck eines solenoid-betriebenen (solenoid-betätigten) Druckreduzierventils und einem Absenkantriebsansteuerungsdrucks zeigt.
14 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Modifikation des Verhältnisses, das in 13 gezeigt ist, zeigt.
15 ist ein Kreislaufschaubild, das ein Hydraulikantriebsgerät für eine Arbeitsmaschine gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
16 ist ein Hydraulikkreislaufschaubild, das ein Hydraulikantriebsgerät zeigt, das in einer üblichen Arbeitsmaschine vorgesehen ist.
17A ist ein Diagramm, das Regelschwingungen eines Öffnungsgrads eines Ausgleichsventils in dem Hydraulikantriebsgerät, das in 16 gezeigt ist, zeigt.
17B ist ein Diagramm, das Regelschwingungen eines Eingabedrucks in dem Hydraulikantriebsgerät, das in 16 gezeigt ist, zeigt.
18A ist ein Diagramm, das eine zeitliche Änderung eines Öffnungsgrads des Ausgleichsventils in dem Hydraulikantriebsgerät, das in 16 gezeigt ist, zeigt.
18B ist ein Diagramm, das eine zeitliche Änderung eines Eingabedrucks und eines verstärkten Drucks (Verstärkungsdruck) in dem Hydraulikantriebsgerät, das in 16 gezeigt ist, zeigt.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
In Bezug auf 1 bis 7 ist ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung nachstehend beschrieben.
1 zeigt ein Hydraulikantriebsgerät 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Das Hydraulikantriebsgerät 1 ist in einer Arbeitsmaschine wie zum Beispiel einem Kran vorgesehen, um eine Last damit (wie in 1 eine hängende Last 15) zu bewegen. Das Hydraulikantriebsgerät 1 weist Folgendes auf: eine Brennkraftmaschine 11, die als eine Antriebsleistungsquelle dient; eine Hydraulikpumpe 12, die angepasst ist, um durch die Brennkraftmaschine 11 angetrieben zu werden; einen Hydraulikmotor 13, der als ein Hydraulikstellglied dient, das angepasst ist, um durch ein Hydraulikfluid angetrieben zu werden, das von der Hydraulikpumpe 12 zugeführt wird, ein Richtungswahlventil (Richtungsschaltventil) 20, das zwischen der Hydraulikpumpe 12 und dem Hydraulikmotor 13 vorgesehen ist; und ein Fernsteuerungsventil 17, das mit dem Richtungswahlventil 20 verbunden ist, wobei das Fernsteuerungsventil 17 einen Manipulationshebel 16 als ein Manipulationsbauteil hat. Der Hydraulikmotor 13 ist betreibbar, um die hängende Last 15 in die gleiche Richtung wie eine Eigengewichtsfallrichtung zu bewegen, entlang der die hängende Last 15 wegen ihres Eigengewichts fällt, das heißt in eine Absenkrichtung, und in eine Richtung entgegengesetzt zu der Eigengewichtsfallrichtung das heißt in eine Hubrichtung. Insbesondere wird der Hydraulikmotor 13, der einen ersten Anschluss 13a und einen zweiten Anschluss 13b hat, in eine Drehrichtung korrespondierend zu der Absenkrichtung durch Aufnahme einer Zufuhr von Hydraulikfluid zu dem ersten Anschluss 13a und durch Abgeben des Hydraulikfluids von dem zweiten Anschluss 13b betrieben und wird in eine Drehrichtung korrespondierend zu der Hubrichtung durch Aufnehmen einer Zufuhr des Hydraulikfluids zu dem zweiten Anschluss 13b und durch Abgaben des Hydraulikfluids von einem ersten Anschluss 13a betrieben.
Wie in den 1 und 2 gezeigt ist, hat das Hydraulikantriebsgerät 1 drei Hydraulikleitungen 31, 32 und 33, die einen Eingabefluiddurchgang 30 an einer stromaufwärtigen Seite des Hydraulikmotors 13 während eines Absenkantriebsmodus ausbilden, drei Hydraulikleitungen 41, 42 und 43, die einen Ausgabefluiddurchgang 40 an einer stromabwärtigen Seite des Hydraulikmotors 13 während des Absenkantriebsmodus ausbilden, und eine Hydraulikleitung 54, die einen Regenerationsfluiddurchgang 50 zum Verbinden des Eingabefluiddurchgangs 30 mit dem Ausgabefluiddurchgang 40 ausbildet. Der Eingabefluiddurchgang 30 ist mit einer Eingabefluidströmungssteuerungsvorrichtung vorgesehen und der Ausgabefluiddurchgang 40 ist mit einer Ausgabeströmungssteuerungsvorrichtung und einem Gegendruckventil 81 vorgesehen. Die Eingabeströmungssteuerungsvorrichtung weist eine Eingabeöffnung (Eingabedrossel) 61 und ein Eingabeströmungsregelungsventil 62 auf; die Ausgabeströmungssteuerungsvorrichtung weist eine Ausgabeöffnung (Ausgabedrossel) 71 und ein Ausgabeströmungsregelungsventil 72 auf.
Die Brennkraftmaschine 11, wie in 1 gezeigt ist, dient als eine Antriebsleistungsquelle für die Hydraulikpumpe 12. Die Erfindung lässt es zu, dass die Antriebsleistungsquelle für die Hydraulikpumpe 12 eine andere Vorrichtung zum Beispiel ein Elektromotor ist. Die Hydraulikpumpe 12 führt ein Hydraulikfluid zu dem Hydraulikmotor 13 durch das Richtungswahlventil 20 zu. Die Hydraulikpumpe 12, die als eine Bauart mit variabler Verdrängung in 1 gezeigt ist, kann eine Hydraulikpumpe mit festgelegter Verdrängung sein.
Der Hydraulikmotor 13 wird durch ein Hydraulikfluid angetrieben, das von der Hydraulikpumpe 12 zugeführt wird, um die hängende Last 15 zu bewegen. Insbesondere ist der Hydraulikmotor 13 mit einer Windentrommel 14 gekoppelt und wird die Last 15 durch ein Seil aufgehängt, das um die Windentrommel 14 gewickelt ist. Der Hydraulikmotor 13 wird betätigt, um die Windentrommel 14 zu drehen, um dadurch die Last 15, die durch das Seil aufgehängt ist, nach oben und nach unten zu bewegen.
Das ”Hydraulikstellglied” in der vorliegenden Erfindung kann ein Hydraulikzylinder sein. Im Übrigen ist die ”Last” nicht auf die hängende Last 15 beschränkt. Zum Beispiel kann das Hydraulikantriebsgerät der vorliegenden Erfindung eine Bauart sein, die einen Hydraulikzylinder aufweist, der betreibbar ist, um ein als eine Last dienendes Anbauteil, wie zum Beispiel ein Ausleger, in einer Absenkrichtung anzutreiben, die identisch zu einer Eigengewichtsfallrichtung des Anbauteils ist, und um das Anbauteil in eine Hubrichtung entgegengesetzt zu der Eigengewichtsfallrichtung anzutreiben.
Der Manipulationshebel 16 dient als ein Manipulationsbauteil, das durch einen Anwender manuell betätigt werden kann, um eine Drehrichtung und eine Drehzahl des Hydraulikmotors 13 festzulegen. Das Fernsteuerungsventil 17 hat ein Paar Ausgabeanschlüsse und gibt einen Ansteuerungsdruck (Vorsteuerungsdruck) aus, der einen Wert hat, der zu einem Ausmaß der Betätigung (Betätigungsausmaß, Betriebsausmaß) des Manipulationshebels 16 korrespondiert, und einem der Ausgabeanschlüsse, die zu einer Betätigungsrichtung (Betriebsrichtung), das heißt einer Richtung der Betätigung des Manipulationshebels 16 korrespondieren. Die Ausgabeanschlüsse sind mit einem absenkseitigen Vorsteuerungsanschluss 20a und einem hubseitigen Vorsteuerungsanschluss 20b des Richtungswahlventils 20 durch eine absenkseitige Vorsteuerungsleitung 28 und eine hubseitige Vorsteuerungsleitung 27 entsprechend verbunden, so dass die Ansteuerungsdrücke, die von dem Fernsteuerungsventil 17 ausgegeben werden, zu den jeweiligen Anschlüssen des absenkseitigen Vorsteuerungsanschlusses 20a und des hubseitigen Vorsteuerungsabschlusses 20b durch die absenkseitige Vorsteuerungsleitung 28 und die hubseitige Vorsteuerungsleitung 27 entsprechend zugeführt werden.
Das Richtungswahlventil 20, das zwischen einer Region, das den ersten Anschluss und den zweiten Anschluss 13a, 13b des Hydraulikmotors 13 aufweist, und einer Region, das die Hydraulikpumpe 12 und einen Tank T aufweist, angeordnet ist, ist betreibbar, um die Richtung der Strömung des Hydraulikfluids, das von der Hydraulikpumpe 12 zu dem Hydraulikmotor 13 zugeführt wird, zu ändern und dessen Strömungsrate zu variieren. Insbesondere weist das Richtungswahlventil 20 einen Hauptkolben auf, der angepasst ist, um in eine Richtung korrespondierend zu einer Richtung eines Ansteuerungsdrucks (Vorsteuerungsdruck), der in das Richtungswahlventil 20 eingegeben wird, durch einen Hub korrespondierend zu einem Wert des Ansteuerungsdrucks zu bewegen, und das Ventil betreibbar ist, um das Hydraulikfluid, das von der Hydraulikpumpe 12 abgegeben wird, zu dem Hydraulikmotor 13 in einer Richtung, die zu einer Position des Hauptkolbens korrespondiert, und mit einer Strömungsrate hin zu leiten, die zu dem Hub des Hauptkolbens korrespondiert.
Aus den Hydraulikleitungen 31 bis 33, die den Eingabefluiddurchgang 30 ausbilden, verbindet die Hydraulikleitung 31 die Hydraulikpumpe 12 mit einem Pumpenanschluss, der in dem Richtungswahlventil 20 vorgesehen ist; verbindet die Hydraulikleitung 32 einen ersten Motoranschluss des Richtungswahlventils 20 mit einer Verbindungsstelle (Verteilerstelle) 52, die eine Verbindungsstelle (Verteilerstelle) des Eingabefluiddurchgangs 30 und des Regenerationsfluiddurchgangs 50 ist; verbindet die Hydraulikleitung 33 die Verbindungsstelle (Verteilerstelle) 52 mit dem ersten Anschluss 13a des Hydraulikmotors 13. Des Weiteren verbindet außer den Hydraulikleitungen 41 bis 42, die den Ausgabefluiddurchgang 40 ausbilden, die Hydraulikleitung 41 den zweiten Anschluss 13b des Hydraulikmotors 13 mit einem zweiten Motoranschluss des Richtungswahlventils 20; verbindet die Hydraulikleitung 42 einen ersten Tankanschluss des Richtungswahlventils 20 mit einer Zweigstelle 51, die eine Verbindungsstelle des Ausgabefluiddurchgangs 40 und des Regenerationsfluiddurchgangs 50 ist; verbindet die Hydraulikleitung 43 die Zweigstelle 51 mit dem Tank T.
Das Richtungswahlventil 20 hat eine neutrale Position 21, eine Hubposition 22 und eine Absenkposition 23.
Die neutrale Position 21 ist eine Position zum Stoppen des Antriebs des Hydraulikmotors 13. Das Richtungswahlventil 20 wird in der neutralen Position 21 gehalten, wenn der Manipulationshebel 16 in einer neutralen Position ist; das heißt, wenn das Betätigungsausmaß (Betriebsausmaß) des Manipulationshebels 16 null ist und kein Ansteuerungsdruck von dem Fernsteuerungsventil 17 zugeführt wird, um die Hydraulikleitung 31 und die Hydraulikleitung 32 zu trennen, während Hydraulikfluid, das von der Hydraulikpumpe 12 abgegeben wird, zu dem Tank T durch einen Ablassströmungsdurchgang 26 rückgeführt wird.
Die Hubposition 22 ist eine Position zum Antreiben des Hydraulikmotors 13, um die hängende Last 15 in die Hubrichtung zu bewegen. Das Richtungswahlventil 20 wird zu der Hubposition 22 geschaltet, wenn der Manipulationshebel 16 in eine Richtung für einen Hubantriebsmodus manuell betätigt wird, das heißt, wenn ein Ansteuerungsdruck von dem Fernsteuerungsventil 17 zu dem hubseitigen Vorsteuerungsanschluss 20b durch die hubseitige Vorsteuerungsleitung 27 zugeführt wird, um die Hydraulikleitungen 31 und 41 miteinander zu verbinden und die Hydraulikleitung 32 und 42 miteinander zu verbinden. Das Hydraulikfluid, das von der Hydraulikpumpe 12 abgegeben wird, wird dadurch zu dem zweiten Anschluss 13b des Hydraulikmotors 13 durch die Hydraulikleitungen 31, 32 zugeführt, um den Hydraulikmotor 13 in der Drehrichtung korrespondierend zu der Hubrichtung anzutreiben, und wird von dem ersten Anschluss 13a des Hydraulikmotors 13 zu dem Tank T durch die Hydraulikleitungen 33, 32, 42, 43 rückgeführt.
Die Absenkposition 23 ist eine Position zum Antreiben des Hydraulikmotors 13, um die hängende Last 15 in die Absenkrichtung zu bewegen. Das Richtungswahlventil 20 wird zu der Absenkposition 23 geschaltet, wenn der Manipulationshebel 16 in eine Richtung für den Absenkantriebsmodus manuell betätigt wird, das heißt, wenn ein Ansteuerungsdruck von dem Fernsteuerungsventil 17 zu dem absenkseitigen Vorsteuerungsanschluss 20a durch die absenkseitige Vorsteuerungsleitung 28 zugeführt wird, um die Hydraulikleitungen 31 und 32 miteinander zu verbinden und die Hydraulikleitungen 41 und 42 miteinander zu verbinden. Das Hydraulikfluid, das von der Hydraulikpumpe 12 abgegeben wird, wird dadurch zu dem ersten Anschluss 13a des Hydraulikmotors 13 durch die Hydraulikleitungen 31, 33 zugeführt, um den Hydraulikmotor 13 in die Drehrichtung korrespondierend zu der Absenkrichtung zu bewegen, und wird von dem zweiten Anschluss 13b des Hydraulikmotors 13 zu dem Tank T durch die Hydraulikleitungen 41, 42, 43 rückgeführt.
Das Richtungswahlventil 20 hat ferner eine Drosselfunktion, das heißt es hat einen Ventilöffnungsgrad, der abhängig von dem Betätigungsausmaß des Manipulationshebels 16 variiert werden kann. Insbesondere ist das Richtungswahlventil 20 derart gestaltet, dass der Hub des Hauptkolbens, das heißt die Distanz von der neutralen Position 21, größer wird, wenn ein Betätigungsausmaß des Manipulationshebels 16 und ein Wert des Ansteuerungsdrucks korrespondierend zu dem Betätigungsausmaß erhöht werden, um dadurch eine Strömungsrate des Hydraulikfluids, das von der Hydraulikpumpe 12 zu dem Hydraulikmotor 13 durch die Hydraulikleitung 32 (während des Absenkantriebsmodus) oder durch die Hydraulikleitung 41 (während des Hubantriebsmodus) zugeführt werden soll, erhöht wird, um die Drehzahl des Hydraulikmotors 13 zu erhöhen, während eine Strömungsrate des Hydraulikfluids, das zu dem Tank T durch den Ablassströmungsdurchgang 26 rückgeführt werden soll, das heißt eine Ablassströmungsrate reduziert wird.
Der Eingabefluiddurchgang 30, durch den Hydraulikfluid von der Hydraulikpumpe 12 zu dem Hydraulikmotor 13 zugeführt wird, wenn das Richtungswahlventil 20 zu der Absenkposition 23 geschaltet wird, ist durch die Hydraulikleitung 31, einem Fluiddurchgang in dem Richtungswahlventil 20 in der Absenkposition 23, die Hydraulikleitung 32 und die Hydraulikleitung 33 ausgebildet. Der Ausgabefluiddurchgang 40, durch den Hydraulikfluid von dem Hydraulikmotor 13 zu dem Tank T rückgeführt wird, wenn das Richtungswahlventil 20 zu der Absenkposition 23 geschaltet wird, ist durch die Hydraulikleitung 41, einem Fluiddurchgang in dem Richtungswahlventil 20 in der Absenkposition 23, die Hydraulikleitung 42 und die Hydraulikleitung 43 ausgebildet. Die nachstehende Beschreibung des Hydraulikkreislaufes in dem ersten Ausführungsbeispiel ist unter der Annahme gemacht, dass das Richtungswahlventil 20 in der Absenkposition 23 ist; 2 zeigt schematisch eine Strömung des Hydraulikfluids während des Absenkantriebsmodus.
Wie in 1 und 2 gezeigt ist, zweigt der Regenerationsfluiddurchgang 50 von dem Ausgabefluiddurchgang 40 an der Zweigstelle 51 ab, das heißt an einer Position stromaufwärtig des Gegendruckventils 81, was nachstehend beschrieben ist, während er mit dem Eingabefluiddurchgang 30 an der Verbindungsstelle (Verteilerstelle) 52 verbunden ist. Der Regenerationsfluiddurchgang 50 ist mit einem Rückschlagventil 53 vorgesehen. Das Rückschlagventil 53 ist angepasst, um zuzulassen, dass Hydraulikfluid nur in eine Richtung von der Zweigstelle 51 des Ausgabefluiddurchgangs 40 zu der Verbindungsstelle (Verteilerstelle) 52 des Eingabefluiddurchgangs 30 strömt, um somit zu verhindern, dass Hydraulikfluid von dem Eingabefluiddurchgang 30 in den Ausgabefluiddurchgang 40 durch Umgehen des Hydraulikmotors 13 strömt.
Betreffend die vorstehend erwähnte Drosselfunktion weist das Richtungswahlventil 20 die Eingabeöffnung (Eingabedrossel) 61, die Ausgabeöffnung (Ausgabedrossel) 71 und des Weiteren eine Ablassöffnung (Ablassdrossel) 21a auf. Die Ablassöffnung 21a dient zum Beschränken der Ablassströmungsrate, das heißt einer Strömungsrate des Hydraulikfluids, das zu dem Tank T durch den Ablassströmungsdurchgang 26 durch Umgehen des Hydraulikmotors 13 rückgeführt wird, aus dem Hydraulikfluid, das von der Hydraulikpumpe 12 abgegeben wird.
Die Eingabeöffnung 61 ist in dem Eingabefluiddurchgang 30 vorgesehen, um die Eingabeströmungssteuerungsvorrichtung in Zusammenwirken mit dem Eingabeströmungsregelungsventil 62 zu bilden. Die Eingabeöffnung 61 hat eine variable Öffnungsfläche, die größer wird, wenn das Betätigungsausmaß des Manipulationshebels 16 und der Wert des Ansteuerungsdrucks erhöht werden. Die Eingabeöffnung 61 kann außerhalb des Richtungswahlventils 20 unabhängig von diesem vorgesehen sein.
Wie in 2 gezeigt ist, nimmt das Eingabeströmungsregelungsventil 62 Eingaben der jeweiligen Drücke an stromaufwärtigen und stromabwärtigen Seiten der Eingabeöffnung 61 auf und ändert eine Strömungsrate in dem Eingabefluiddurchgang 30 insbesondere eine Strömungsrate Qmi in einer Region des Eingabefluiddurchgangs 30 stromaufwärtig der Verbindungsstelle (Verteilerstelle) 52, um eine Druckdifferenz zwischen zwei Drücken zu halten, das heißt die Einlass-Auslassdruckdifferenz der Eingabeöffnung 61 auf eine vorbestimmte konstant festgelegte Druckdifferenz ΔPmi zu halten. Genauer gesagt ist das Eingabeströmungsregelungsventil 62 in einer Hydraulikleitung 65 vorgesehen, die von dem Eingabefluiddurchgang 30 an einer Position stromaufwärtig der Verbindungsstelle (Verteilerstelle) 52 (in 1 an einer Position stromaufwärtig des Richtungswahlventils 20) abzweigt und mit dem Tank T verbunden ist, um eine Strömungsrate des Hydraulikfluids, das in die Hydraulikleitung 65 strömt, zu ändern. In das Eingabeströmungsregelungsventil 62 werden zwei Ansteuerungsdrücke von einer stromaufwärtigen und einer stromabwärtigen Seite der Eingabeöffnung 61 durch Vorsteuerungsleitungen 63 und 64 entsprechend eingebracht. Die festgelegte Druckdifferenz ΔPmi des Eingabeströmungsregelungsventils 62 ist zum Beispiel mittels einer Federkraft festgelegt. Der Ventilöffnungsgrad des Eingabeströmungsregelungsventils 62 wird geändert, um eine Einlass-Auslassdruckdifferenz der Eingabeöffnung 61, das heißt eine Differenz zwischen den zwei Ansteuerungsdrücken, gleich groß wie die festgelegte Druckdifferenz ΔPmi einzustellen. Insbesondere wird der Ventilöffnungsgrad des Eingabeströmungsregelungsventils 62 erhöht, wenn die erfasste Einlass-Auslassdruckdifferenz der Eingabeöffnung 61 erhöht wird, um eine Strömungsrate des Hydraulikfluids dadurch zu erhöhen und dadurch die Eingabeströmungsrate Qmi zu reduzieren, während der Ventilöffnungsgrad reduziert wird, wenn die Einlass-Auslassdruckdifferenz der Eingabeöffnung 61 verringert wird, um dadurch die Strömungsrate des Hydraulikfluids, das zu dem Tank T rückgeführt werden soll, zu reduzieren und die Eingabeströmungsrate Qmi zu erhöhen.
Die Ausgabeöffnung 71 ist in dem Ausgabefluiddurchgang 40 vorgesehen, um die Ausgabeströmungssteuerungsvorrichtung in Zusammenwirken mit dem Ausgabeströmungsregelungsventil 72 zu bilden. Die Ausgabeöffnung 71 hat eine variable Öffnungsfläche, die größer wird, wenn das Betätigungsausmaß des Manipulationshebels 16 und der Wert des Ansteuerungsdrucks erhöht werden. Die Ausgabeöffnung 71 kann ferner außerhalb des Richtungswahlventils 20 unabhängig von diesem vorgesehen sein.
Wie in 2 gezeigt ist, nimmt das Ausgabeströmungsregelungsventil 72 Eingaben der jeweiligen Drücke von einer stromaufwärtigen und einer stromabwärtigen Seite der Ausgabeöffnung 71 auf und ändert eine Strömungsrate in dem Ausgabefluiddurchgang 40, insbesondere eine Strömungsrate Qmo in einer Region des Ausgabefluiddurchgangs 40 stromaufwärtig der Verbindungsstelle (Verteilerstelle) 51, um eine Differenz zwischen den zwei Drücken zu halten, das heißt eine Einlass-Auslassdruckdifferenz der Ausgabeöffnung 71 auf einer vorbestimmten konstanten festgelegten Druckdifferenz ΔPmo zu halten. Genauer gesagt ist das Ausgabeströmungsregelungsventil 72 in der Hydraulikleitung 42 an einer Position stromaufwärtig der Verbindungsstelle (Verteilerstelle) 51 vorgesehen, um eine Strömungsrate des Hydraulikfluids zu ändern, das in der Hydraulikleitung 42 strömt. In das Ausgabeströmungsregelungsventil 72 werden zwei Ansteuerungsdrücke von einer stromaufwärtigen und einer stromabwärtigen Seite der Ausgabeöffnung 71 durch Vorsteuerungsleitungen 73, 74 entsprechend eingebracht. Die festgelegte Druckdifferenz ΔPmo des Ausgabeströmungsregelungsventils 72 ist zum Beispiel mittels einer Federkraft festgelegt. Der Ventilöffnungsgrad des Ausgabeströmungsregelungsventils 72 wird geändert, um einen Einlass-Auslassdruck der Eingabeöffnung 71, das heißt die Differenz zwischen den zwei Ansteuerungsdrücken, gleich groß wie die festgelegte Druckdifferenz ΔPmo einzustellen. Insbesondere wird der Ventilöffnungsgrad des Ausgabeströmungsregelungsventils 72 reduziert, wenn die erfasste Einlassdruckdifferenz der Auslassöffnung 71 erhöht wird, um dadurch die Auslassströmungsrate Qmo zu reduzieren, während der Ventilöffnungsgrad erhöht wird, wenn die Einlass-Auslassdruckdifferenz der Ausgabeöffnung 71 reduziert wird, und die Ausgabeströmungsrate Qmo zu reduzieren.
Das Gegendruckventil 81 ist stromabwärtig der Ausgabeöffnung 71 und stromaufwärtig des Ausgabeströmungsregelungsventils 72 vorgesehen, um einen festgelegten Gegendruck Pbk an einer stromaufwärtigen Seite des Gegendruckventils 81 zu erzeugen. Der festgelegte Gegendruck Pbk ist auf einen konstanten Druck festgelegt, der im Wesentlichen gleich wie der festgelegte Druck P1 des üblichen angesteuerten Ausgleichsventils 784 ist, wie in 16 gezeigt ist (zum Beispiel ungefähr 1 MPa) zum Beispiel mittels einer Federkraft. Das Gegendruckventil 81 kann dieselbe Struktur aufweisen wie jene eines Entlastungsventils. In diesem Fall ist das Gegendruckventil 81 geschlossen, wenn ein Druck stromaufwärtig davon niedriger ist als der festgelegte Gegendruck Pbk, während es geöffnet wird/ist, wenn der Druck stromaufwärtig davon größer ist als der festgelegte Gegendruck Pbk.
Die Struktur des Gegendruckventils 81 ist nicht auf jene eines Entlastungsventils beschränkt. Das Gegendruckventil 81 kann zum Beispiel eine Öffnung (Drossel) sein, die eine Öffnungsfläche Abk hat, die erhöht wird, wenn das Betätigungsausmaß des Manipulationshebels 16 erhöht wird. Die Öffnungsfläche Abk kann gemäß der nachstehenden Formel 1 festgelegt sein, wobei: Cv ein Strömungskoeffizient ist; ΔPbk eine Druckdifferenz zwischen dem festgelegten Gegendruck Pbk und einem Druck in dem Tank T (im Allgemeinen der Atmosphärendruck) ist; und Qbk eine Strömungsrate des Hydraulikfluids ist, das durch das Gegendruckventil 81 hindurchtritt und gleich groß ist wie die Eingabeströmungsrate Qmi, da ein Strömungsgleichgewicht zwischen ihnen vorliegt, wenn eine Leckage des Hydraulikfluids von dem Hydraulikmotor 13 und weiteren Bauteilen ignoriert wird. [Formel 1]
Nachstehend ist eine Funktion des Hydraulikantriebsgeräts 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben.
Das Hydraulikgerät 1 hat eine Funktion zum Verhindern einer Kavitation in dem Eingabefluiddurchgang 30 wie mit dem üblichen externen vorgesteuerten Ausgleichsventil 784 (siehe 16). Insbesondere wird, um die Kavitation zu verhindern, der Eingabedruck Pmi des Eingabefluiddurchgangs 30 (ein Druck stromabwärtig der Eingabeöffnung 61, der Druck an einem Einlass des Hydraulikmotors 13, oder die jeweiligen Drücke der Hydraulikleitungen 32, 33) derart gesteuert, um nicht niedriger zu sein als ein vorbestimmter Wert. Zu diesem Zweck führt das Arbeitshydraulikantriebsgerät 1 die nachstehenden Betriebe (1) bis (4) aus: (1) Halten eines Drucks an einer stromaufwärtigen Seite des Gegendruckventils 81 auf den festgelegten Gegendruck Pbk (= Druck P1) das heißt Anheben des Drucks; (2) Steuern der Ausgabeströmungsrate Qmo, um diese größer zu machen als die Eingabeströmungsrate Qmi; (3) Bewirken, dass das Hydraulikfluid von dem Ausgabefluiddurchgang 40 zu dem Eingabefluiddurchgang 30 durch den Regenerationsfluiddurchgang 50 strömt; und (4) Aufbringen des Drucks, der durch das Gegendruckventil 81 angehoben wird, auf den Eingabefluiddurchgang 30, um den Eingabedruck Pmi gleich groß wie den festgelegten Gegendruck Pbk des Gegendruckventils 81 einzustellen. Die Details hierzu sind wie folgt.
Zunächst wird die Ausgabeströmungsrate Qmo gesteuert, um größer zu sein als die Eingabeströmungsrate Qmi. Insbesondere werden der Ventilöffnungsgrad des Ausgabeströmungsregelungsventils 72 und der Ventilöffnungsgrad des Eingabeströmungsregelungsventils 62 geändert, um das Verhältnis Qmo > Qmi zu erfüllen. Diese Steuerung ermöglicht es, dass eine Regenerationsströmungsrate Qr, das heißt eine Strömungsrate des Hydraulikfluids, das durch den Regenerationsfluiddurchgang 50 hindurchtritt, sichergestellt wird. Insbesondere strömt, da die Strömungsrate, die durch den Hydraulikmotor 13 aufgenommen wird, und die Strömungsrate, die von dem Hydraulikmotor 13 zueinander gleich sind, bis auf ausgeströmtes Fluid (Leckagefluid), das Hydraulikfluid von dem Ausgabefluiddurchgang 40 in den Eingabefluiddurchgang 30 durch den Regenerationsfluiddurchgang 50 mit der Regenerationsströmungsrate Qr, die äquivalent zu einer Differenz zwischen der Ausgabeströmungsrate Qmo und der Eingabeströmungsrate Qmi ist (Qmo – Qmi). Genauer gesagt werden die Eingabeströmungsrate und die Ausgabeströmungsrate automatisch ausgeglichen. Im Übrigen wird, da der Druck an der stromaufwärtigen Seite des Gegendruckventils 91 auf den festgelegten Gegendruck Pbk des Gegendruckventils 81 gehalten wird und das Hydraulikfluid von der Zweigstelle 51 an der stromaufwärtigen Seite des Gegendruckventils 81 zu dem Eingabefluiddurchgang 30 durch den Regenerationsfluiddurchgang 50 strömt (die Regenerationsfluidrate Qr sichergestellt ist), der Eingabedruck Pmi gleich wie der festgelegte Gegendruck Pbk des Gegendruckventils 81. Dies ermöglicht es, wirksam zu verhindern, dass die Kavitation in dem Eingabefluiddurchgang 30 auftritt.
Nachstehend ist die Steuerung der Eingabeströmungsrate Qmi und der Ausgabeströmungsrate Qmo ausführlich beschrieben.
Die Eingabeströmungsrate Qmi wird gesteuert, um die nachstehende Formel 2 zu erfüllen, während die Ausgabeströmungsrate Qmo gesteuert wird, um die nachstehende Formel 3 zu erfüllen.
[Formel 2]

Qmi = Cv × Ami × √ΔPmo

[Formel 3]

Qmo = Cv × Amo × √ΔPmo

Cv ist ein Strömungskoeffizient. ΔPmi ist eine Einlass-Auslassdruckdifferenz der Eingabeöffnung 61 und eine festgelegte Druckdifferenz des Eingabeströmungsregelungsventils 62. ΔPmo ist eine Einlass-Auslassdifferenz der Abgabeöffnung 71 und eine festgelegte Druckdifferenz des Ausgabeströmungsregelungsventils 72. Ami ist eine Öffnungsfläche der Eingabeöffnung 61. Amo ist eine Öffnungsfläche der Abgabeöffnung 71. Wie in 3 gezeigt ist, wird gemäß einem Hebelbetätigungsausmaß, das heißt gemäß einem Betätigungsausmaß des Manipulationshebels 16, jede der Öffnungsfläche Ami und der Öffnungsfläche Amo erhöht und reduziert. Folglich wird, wie in 4 gezeigt ist, jede der Eingabeströmungsrate Qmi und der Ausgabeströmungsrate Qmo gemäß dem Hebelbetätigungsausmaß erhöht und reduziert. Insbesondere wird jede der Strömungsraten Qmi und Qmo größer, wenn das Hebelbetätigungsausmaß erhöht wird.
Die Öffnungsfläche Ami der Eingabeöffnung 61 und die Öffnungsfläche Amo der Abgabeöffnung 71 werden eingestellt, um die Bedingung für die Strömungsratensteuerung zu erfüllen (Qmo > Qmi). Zum Beispiel ist in dem Fall, in dem die festgelegte Druckdifferenz ΔPmi (siehe Formel 2) und die festgelegte Druckdifferenz ΔPmo (siehe Formel 3) im Wesentlichen gleich groß sind, die Öffnungsfläche Ami der Eingabeöffnung 61 derart festgelegt, dass sie kleiner ist als die Öffnungsfläche Amo der Abgabeöffnung 71, wie in 3 gezeigt ist. Insbesondere wird das Richtungswahlventil 20 angewendet, um die vorstehende Bedingung zu erfüllen.
Die Eingabeströmungsrate Qmi kann ferner durch Einstellung einer Abgabeströmungsrate der Hydraulikpumpe 12 mit variabler Verdrängung, wie in 2 gezeigt ist, gesteuert werden. Insbesondere wird durch eine Erhöhung einer Kapazität der Hydraulikpumpe 20, wenn das Hebelbetätigungsausmaß größer wird, um die Abgabeströmungsrate der Hydraulikpumpe 12 zu erhöhen, es ermöglicht, die Eingabeströmungsrate Qmi erhöht wird, wenn das Hebelbetätigungsausmaß erhöht wird, wie in 4 gezeigt ist.
Alternativ kann die Eingabeströmungsrate Qmi durch Ändern einer Öffnungsfläche Abo der Auslassöffnung 21a gesteuert werden, wie in 1 gezeigt ist. In diesem Fall wird die Öffnungsfläche Abo der Auslassöffnung 21a eingestellt, um eine Strömungsrate des Hydraulikfluids zu reduzieren, das von der Hydraulikpumpe 12 zu dem Tank T durch den Auslassströmungsdurchgang 26 rückgeführt werden soll, wenn das Hebelbetätigungsausmaß größer wird. Insbesondere wird durch Reduzieren der Öffnungsfläche Abo, wenn das Hebelbetätigungsausmaß größer wird, wie in 1 gezeigt ist, es ermöglicht, dass die Steuerung zum Erhöhen der Eingabeströmungsrate Qmi erreicht wird, wenn das Hebelbetätigungsausmaß erhöht wird.
In dem vorstehenden Hydraulikantriebsgerät 1 strömt während des Absenkantriebsmodus zum Bewegen der hängenden Last 15 in die gleiche Richtung wie die Eigengewichtsfallrichtung das Hydraulikfluid von der Zweigstelle 51 an der stromaufwärtigen Seite des Gegendruckventils 81 zu der Verbindungsstelle (Verteilerstelle) 52 des Eingabefluiddurchgangs 30 durch den Regenerationsfluiddurchgang 50 unter der Bedingung, dass ein Druck in einer Region des Abgabefluiddurchgangs 40 stromaufwärtig des Gegendruckventils 81 durch das Gegendruckventil 81 auf den festgelegten Gegendruck Pbk oder auf einen höheren Wert gehalten wird, so dass der niedrigste Wert des Eingabedrucks Pmi, der ein Druck des Eingabefluiddurchgangs ist, garantiert gleich groß oder größer ist als der festgelegte Gegendruck Pbk des Gegendruckventils 81. Die Kavitation in dem Eingabefluiddurchgang 30 wird somit wirksam verhindert. Zusätzlich steuern die Eingabeströmungssteuerungsvorrichtung und die Ausgabeströmungssteuerungsvorrichtung die Eingabeströmungsrate Qmi und die Ausgabeströmungsrate Qmo derart, dass die Ausgabeströmungsrate Qmo größer gemacht wird als die Eingabeströmungsrate Qmi, wodurch es ermöglicht wird, dass die Strömung des Hydraulikfluids von dem Ausgabefluiddurchgang 40 zu dem Eingabefluiddurchgang 30 durch einen Regenerationsfluiddurchgang 50 zuverlässig erzeugt wird. Kurz gesagt wird die Regenerationsströmungsrate Qr sicher gestellt.
Da sowohl der Messpunkt (Messstelle) als auch der Steuerungspunkt (Steuerungsstelle) des Ausgabeströmungsregelungsventils 72 an dem Ausgabefluiddurchgang 40 angeordnet sind, wird eine Co-Location steuerungstheoretisch eingerichtet, was hinsichtlich des üblichen Ausgleichsventils verschieden ist, das bei diesem ein Messpunkt an einem Eingabefluiddurchgang angeordnet ist während der Steuerungspunkt an einem Ausgabefluiddurchgang angeordnet ist. Infolgedessen können Regelschwingungen des Ventilöffnungsgrads des Ausgabeströmungsregelungsventils 72 und des Drucks, wie in 17A und 17B gezeigt sind, wirksam verhindert werden. In anderen Worten ermöglicht es das Hydraulikantriebsgerät 1, dass eine Kavitation in dem Eingabefluiddurchgang 30 ohne Verwendung eines Ventils verhindert wird, das unter Umständen Regelschwingungen eines Ventilöffnungsgrads oder eines Drucks verursacht, wodurch Regelschwingungen bei der Drehzahl des Hydraulikmotors 13 verhindert werden.
Des Weiteren wird auch, da es nicht erforderlich ist, ein derartiges Ventil vorzusehen, bei dem es wahrscheinlich ist, dass eine Schwankung (Regelschwingungen) des Ventilöffnungsgrads und des Drucks auftritt, die Notwendigkeit der Anwendung von Antischwankungsmaßnahmen wie zum Beispiel ein allmähliches Öffnen eines Ventils (ein Ausgabesteuerungsregelungsventil und ein Gegendruckventil) beseitigt, das in dem Ausgabefluiddurchgang 40 vorgesehen ist, wenn ein Druck des Eingabefluiddurchgangs 30 erhöht wird, wodurch ein Ansprechverhalten des Ventils moderiert wird, wie in 16 gezeigt ist. Dies macht es möglich, eine Verschlechterung des Ventilansprechverhaltens und eine Verschlechterung der Kraftstoffwirtschaftlichkeit aufgrund des Auftretens eines unnotwendigen verstärkten Drucks (Verstärkungsdrucks) (18B), der durch Antiregelschwingungsmaßnahmen verursacht wird, zu verhindern.
Insbesondere ist gemäß dem üblichen Hydrauliksteuerungsgerät 701, das in 16 gezeigt ist, die Öffnung 786 in der Vorsteuerungsleitung 785 des externen angesteuerten Ausgleichsventils 784 vorgesehen, um die vorstehend erwähnten Regelschwingungen zu verhindern, die das vorstehend erwähnte Problem verursacht. Zum Beispiel wird in dem Fall, in dem der Manipulationshebel 16 von der neutralen Position zu einer Richtung zum Absenken hin manuell betätigt wird, zu der Zeit T0, die in 18A gezeigt ist, zum Start eines Anstiegs des Eingabedrucks Pmi, das Ausgleichsventil 784 geöffnet, wenn der Eingabedruck Pmi den festgelegten Druck P1 des Ausgleichsventils 784 erreicht; in diesem Prozess verursacht die Funktion der Öffnung 786, dass eine lange Zeit (Zeitdauer zwischen T0 und T1) erforderlich ist, bis der Ventilöffnungsgrad des Ausgleichsventils 784 auf einen gewünschten Ventilöffnungsgrad erhöht wird, wie in 18A gezeigt ist. Während dieser Zeitdauer erzeugt das Ausgleichsventil 784 einen Druckverlust aufgrund seines Strömungswiderstands, wodurch der Eingabedruck Pmi größer wird als der festgelegte Druck P1 des Ausgleichsventils 784, wie in 18B gezeigt ist. Dies bedeutet ein Auftreten eines nicht notwendigen verstärkten Drucks (Verstärkungsdruck), wie durch die schraffierte Region in 18B angezeigt ist, wodurch eine Verschlechterung der Kraftstoffwirtschaftlichkeit des Hydraulikantriebsgeräts 701 verursacht wird, das in 16 gezeigt ist.
Im Gegensatz dazu ist es bei dem Hydraulikantriebsgerät 1, das in 1 gezeigt ist, nicht erforderlich, ein Ausgleichsventil vorzusehen, bei dem es wahrscheinlich ist, dass die vorstehend erwähnten Regelschwingungen auftreten, ferner ist es nicht erforderlich, die Öffnung 786 vorzusehen, die in 16 gezeigt ist. Infolgedessen wird, wenn der Manipulationshebel 16 von der neutralen Position zu einer Position für das Absenken zu der Zeit T0 auf dieselbe Weise wie vorstehend beschrieben manuell betätigt wird, der Eingabedruck Pmi schnell gleich wie der festgelegte Gegendruck Pbk des Gegendruckventils 81, wie in 6 gezeigt ist. Dies ermöglicht es, dass der Eingabedruck Pmi während der Zeitdauer zwischen T0 und T1 signifikant reduziert ist verglichen zu dem üblichen Gerät. Da die Leistung, die zum Antreiben der Hydraulikpumpe 12, die in 1 gezeigt ist, erforderlich ist, proportional zu einem Produkt eines Drucks und einer Strömungsrate des abgegebenen Fluids ist, verringert die vorstehende Reduktion des Eingabedrucks Pmi wirksam die Leistung, die zum Antreiben der Hydraulikpumpe 12 erforderlich ist, und die Leistung der Brennkraftmaschine 11 zum Antreiben der Hydraulikpumpe 12. Dies macht es möglich, einen Kraftstoffverbrauch der Brennkraftmaschine 11 signifikant zu reduzieren (zum Beispiel kann der Kraftstoffverbrauch auf ungefähr die Hälfte zwischen der Zeitdauer zwischen T0 und T1 reduziert werden) verglichen zu dem üblichen Gerät, wie in 7 gezeigt ist.
Im Übrigen wird, da der Hydraulikmotor 13 in dem Hydraulikantriebsgerät 1 mit dem Hydraulikfluid mit einer Strömungsrate korrespondierend zu der Summe der ursprünglichen Eingabeströmungsrate Qmi und der Regenerationsströmungsrate Qr versorgt wird, die erforderliche Abgabeströmungsrate der Hydraulikpumpe 12 um ein Ausmaß reduziert, das zu der Regenerationsströmungsrate Qr korrespondiert, verglichen zu dem Fall, in dem der Regenerationsfluiddurchgang 50 fehlt. Infolgedessen wird die Leistung, die zum Antreiben der Hydraulikpumpe 12 erforderlich ist, reduziert und wird der Kraftstoffverbrauch der Brennkraftmaschine 11 reduziert (siehe insbesondere eine Region nach der Zeit T1 in dem Diagramm, das in 7 gezeigt ist).
Zusätzlich ermöglicht das Hydraulikantriebsgerät 1, in dem die Drehzahl des Hydraulikmotors 13 nicht geändert wird, wenn das Hebelbetätigungsausmaß in dem gleichen Zustand ist, unabhängig von der Änderung des Gewichts der hängenden Last 15, die in 1 gezeigt ist, eine Bereitstellung einer hohen Betriebsfähigkeit und Sicherheit. Insbesondere wird in dem Hydraulikantriebsgerät 1, wenn das Hebelbetätigungsausmaß des Manipulationshebels 16 in dem gleichen Zustand ist, der Ventilöffnungsgrad (proportional zu der Öffnungsfläche in der Formel 3) der Ausgabeöffnung 71 immer konstant gehalten und wird der Einlass-Auslassdruck der Ausgabeöffnung 71 auf der konstant festgelegten Druckdifferenz ΔPmo (siehe Formel 3) durch das Ausgabeströmungsregelungsventil 72 gehalten. Demgemäß erzeugt das gleiche Hebelbetätigungsausmaß die gleiche Ausgabesteuerungsrate Qmo (siehe Formel 3). Dies bedeutet, dass das Problem der Änderung der Drehzahl des Hydraulikmotors 13 abhängig von der Höhe des Gewichts der hängenden Last 15 verhindert werden kann, wodurch es verhindert werden kann, dass eine Verschlechterung der Betriebsfähigkeit und Sicherheit auftritt.
Des Weiteren ermöglicht das Eingabeströmungsregelungsventil 62 des Hydraulikantriebsgeräts 1, das angepasst ist, um die Strömungsrate Qmo des Eingabefluiddurchgangs 30 einzustellen, um die Einlass-Auslassdruckdifferenz der Eingabeöffnung 61 auf der konstant festgelegten Druckdifferenz ΔPmi zu halten, dass die Eingabeströmungssteuerung Qmi zuverlässig gesteuert werden kann.
Nachstehend ist ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf 8 und 9 beschrieben.
8 zeigt ein Hydraulikantriebsgerät 201 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel. Das Hydraulikantriebsgerät 201 weist ein Ausgabeströmungsregelungsventil 72, ein Gegendruckventil 81 und ein Ausgabeventil 271 auf, das eine Ausgabeöffnung bildet. Während das Arbeitshydraulikantriebsgerät 1, das in 1 gezeigt ist, die Anordnung hat, in der das Ausgabeströmungsregelungsventil 72 und das Gegendruckventil 81 stromabwärtig des Richtungswahlventils 20 vorgesehen sind und die Ausgabeöffnung 71 einen Teil des Richtungswahlventils 20 bildet, sind das Ausgabeventil 271 (Ausgabeöffnung), das Ausgabesteuerungsregelungsventil 72 und das Gegendruckventil 81, die in 8 gezeigt sind, stromaufwärtig eines Richtungswahlventils 20 vorgesehen. Das Hydraulikantriebsgerät 201 weist des Weiteren eine Hydraulikleitung 241, die den Hydraulikmotor 14 und das Richtungswahlventil 20 miteinander verbindet, auf und das Ausgabeventil 271, das Ausgabeströmungsregelungsventil 72 und das Gegendruckventil 81 sind in der Hydraulikleitung 241 vorgesehen. Des Weiteren ist ein Bypassfluiddurchgang 255 zum Anheben in der Hydraulikleitung 241 parallel dazu angeordnet.
Der Unterschied zwischen dem zweiten Ausführungsbeispiel und dem ersten Ausführungsbeispiel ist nachstehend ausführlich beschrieben.
Der Bypassfluiddurchgang 255 zum Anheben dient zum Zuführen des Hydraulikfluids von der Hydraulikpumpe 12 zu dem Hydraulikmotor 13 durch Umgehen des Ausgabeventils 271, des Ausgabeströmungsregelungsventils 72 und des Gegendruckventils 81 während des Hubantriebsmodus, in dem das Richtungswahlventil 20 zu der Hubposition 22 geschaltet ist. Der Bypassfluiddurchgang 255 zum Anheben zweigt von der Hydraulikleitung 241 ab und ist mit der Hydraulikleitung 242 verbunden an einer Zweigstelle 256 und an einer Verteilerschiene 257 an beiden Seite einer Gruppe der Ventile 271, 72, 81. Der Bypassfluiddurchgang 255 zum Anheben ist mit einem Rückschlagventil 258 vorgesehen, das es zulässt, dass das Hydraulikfluid nur in eine Richtung von der Zweigstelle 256 zu der Verbindungsstelle (Verteilerstelle) 257 strömt; und zwischen der Zweigstelle 256 und dem Gegendruckventil 81 ist ein Rückschlagventil 244 vorgesehen, dass es zulässt, dass das Hydraulikfluid nur in eine Richtung von der Verbindungsstelle (Verteilerstelle) 257 zu der Zweigstelle 256 strömt.
Wenn der Manipulationshebel 16 in die Richtung für den Absenkantriebsmodus manuell betätigt wird, um das Richtungswahlventil 20 zu der Absenkposition 23 zu schalten, ermöglichen die Rückschlagventile 244, 258, dass das Hydraulikfluid von der Hydraulikpumpe 12 zu dem ersten Anschluss 13a des Hydraulikmotors 13 durch die Hydraulikleitungen 31, 32 und 33 zugeführt wird und das Hydraulikfluid, das von dem zweiten Anschluss 13b des Hydraulikmotors 13 abgegeben wird, zu dem Tank T durch das Ausgabeventil 271, das Ausgabeströmungsregelungsventil 72 und das Gegendruckventil 81 rückgeführt wird.
Die nachstehende Beschreibung ist auf Grundlage des Absenkantriebsmodus gemacht. Das Ausgabeventil 271, das separat von dem Richtungswahlventil 20 vorgesehen ist und die gleiche Funktion hat wie die der Ausgabeöffnung 71 (2), wird mit dem Ansteuerungsdruck zum Absenken zugeführt, der von dem Fernsteuerungsventil 17 zum Beispiel durch eine Vorsteuerungsleitung 228 abgegeben wird, die an der absenkseitigen Vorsteuerungsleitung 28 abzweigt. Das Ausgabeventil 271 hat eine Absenkposition 271a und eine Nicht-Absenkposition 271b und ist gestaltet, um von der Nicht-Absenkposition 271b zu der Absenkposition 271a gemeinsam mit einer Erhöhung des Ansteuerungsdrucks hin bewegt zu werden. Dies erhöht eine Öffnungsfläche des Ausgabeventils 271.
In dem Hydraulikantriebsgerät 201 wird, wenn das Betätigungsausmaß des Manipulationshebels 16, das heißt dass das Hebelbetätigungsausmaß null ist, das Richtungswahlventil 20 in einer neutralen Position 21 gehalten und wird das Ausgabeventil 271 in der Nicht-Absenkposition 271b gehalten. Wenn der Manipulationshebel 16 von der neutralen Position in die Richtung für den Absenkantriebsmodus manuell betätigt wird, wird der Ansteuerungsdruck in der absenkseitigen Vorsteuerungsleitung 28 und der Vorsteuerungsleitung 228 erzeugt, um das Richtungswahlventil 20 zu der Absenkposition 23 zu schalten und das Ausgabeventil 271 zu der Absenkposition 271a zu schalten.
9 zeigt ein Verhältnis zwischen dem Hebelbetätigungsausmaß und jeder der Öffnungsflächen des Ausgabeventils 271 und des Richtungswahlventils 20. Das Ausgabeventil 271 wird zu der Absenkposition hin bewegt gemeinsam mit einer Erhöhung des Hebelbetätigungsausmaßes, um dessen Ventilöffnungsgrad (Öffnungsfläche) zu erhöhen, während das Richtungswahlventil 20 vollständig geöffnet ist unmittelbar nach der Betätigung (Betrieb) des Manipulationshebels 16 in der Richtung für den Absenkantriebsmodus. Somit dominiert nicht das Richtungswahlventil 20 sondern das Ausgabeventil 271 die Steuerung der Ausgabeströmungsrate Qmo während des Absenkantriebsbetriebs.
In dem Hydraulikantriebsgerät 201 wird, da sowohl das Ausgabeventil 271 als auch das Ausgabeströmungsregelungsventil 72 stromaufwärtig des Richtungswahlventils 20 angeordnet sind, es ermöglicht, dass der Abstand (Distanz) zwischen dem Hydraulikmotor 13 und jedem von dem Ausgabeventil 271 und dem Ausgabeströmungsregelungsventil 72 geringer ist als der (die) zwischen dem Hydraulikmotor 13 und dem Richtungswahlventil 20. Dies bedeutet, dass das Ausgabeventil 271 und das Ausgabeströmungsregelungsventil 72, die die Steuerung der Ausgabeströmungsrate Qmo in der vorstehenden Weise dominieren, nahe dem Hydraulikmotor 13 angeordnet werden können. Dies ermöglicht es, eine Verschlechterung des Ansprechverhaltens aufgrund einer Manipulation der Betriebsdrehzahl des Hydraulikmotors 13 zu verhindern.
Das Detail dieses Punkts ist wie folgt. Es ist eine Hydraulikleitung zwischen dem Hydraulikmotor 13 und dem Richtungswahlventil 20 vorgesehen und die Länge der Leitung ist wegen der Anordnung von einigen Vorrichtungen oft sehr groß festgelegt. Demgemäß kann, da die Ausgabeöffnung 71 und das Ausgabeströmungsregelungsventil 72 innerhalb oder stromabwärtig des Richtungswahlventils 20 wie in dem Hydraulikantriebsgerät 1, das in 1 gezeigt ist, vorgesehen sind, es erforderlich sein, dass die Hydraulikleitung zwischen dem Hydraulikmotor 13 und jedem von der Ausgabeöffnung 71 und dem Ausgabeströmungsregelungsventil 72 zu lang ist. Dies verursacht, dass es möglich ist, dass sich das Ansprechverhalten zwischen jeweiligen Vorgängen einer Serie von Vorgängen verschlechtert; Betätigen des Manipulationshebels 16 in die Richtung für den Absenkantriebsmodus; Steuern der Ausgabeströmungsrate durch die Ausgabeöffnung 71 und das Ausgabeströmungsregelungsventil 72; und Steuern der Drehzahl des Hydraulikmotors 13. Im Gegensatz dazu ermöglicht es das Arbeitshydraulikantriebsgerät 201, das in 8 gezeigt ist, dass die Länge der Hydraulikleitung zwischen dem Hydraulikmotor 13 und jedem von dem Ausgabeventil 271 und dem Ausgabeströmungsregelungsventil 72 kurz ist, wodurch die Verbesserung des Ansprechverhaltens erzeugt wird.
Nachstehend ist ein drittes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf 10 und 11 beschrieben.
10 zeigt ein Hydraulikantriebsgerät 301 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel. Das Hydraulikantriebsgerät 301 weist ein Sicherheitsdrucksteuerungsventil 682 als eine Komponente auf, die in 1 nicht gezeigt ist: Die Details des Ventils sind nachstehend beschrieben.
Während der festgelegte Gegendruck Pbk des Gegendruckventils 81 in dem Arbeitshydraulikantriebsgerät 1, das in 1 gezeigt ist, auf den konstanten Wert P1 mittels einer Feder oder dergleichen festgelegt ist, wird der festgelegte Gegendruck Pbk in dem Arbeitshydraulikantriebsgerät 301, das in 10 gezeigt ist, in einem bestimmten Zustand von dem maximalen Druck P1, wie in 11 gezeigt ist, reduziert, das heißt der Ventilöffnungsgrad des Gegendruckventils 81 wird erhöht gemeinsam mit einer Erhöhung des Eingabedrucks Pmi. Dieser Unterschied ist nachstehend beschrieben.
Das Arbeitshydraulikantriebsgerät 301 hat einen Eingabefluiddurchgang 330 zum Anheben, der zum Zuführen eines Hydraulikfluids von der Hydraulikpumpe 12 zu dem Hydraulikmotor 13 durch diesen dient, wenn das Richtungswahlventil 20 zu der Hubposition 22 geschaltet ist. Der Hubeingabefluiddurchgang 330 ist durch die Hydraulikleitung 31, den Hydraulikdurchgang innerhalb des Richtungswahlventils 20 in der Hubposition 22 und die Hydraulikleitung 41 ausgebildet. Das Richtungswahlventil 20 weist eine Eingabeöffnung 365 zum Anheben in der Hubposition 22 auf. Ähnlich wie die Absenkeingabeöffnung 61 hat die Hubeingabeöffnung 365 eine variable Öffnungsfläche, die gemäß dem Hebelbetätigungsausmaß des Manipulationshebels 16 geändert wird.
Es ist eine Vorsteuerungsleitung 364 mit dem Gegendruckventil 81 verbunden. Die Vorsteuerungsleitung 364 ist äquivalent zu einem Gegendruckventilbetätigungsbereich, der einen Öffnungsgrad des Gegendruckventils 81 in einem vorgegebenen Zustand erhöht, wie nachstehend beschrieben ist. Die Vorsteuerungsleitung 364 zweigt von dem Eingabefluiddurchgang 30 an einer Position stromabwärtig der Eingabeöffnung 61 in dem Richtungswahlventil 20 in der Absenkposition 23 ab und führt während des Absenkantriebsmodus den Eingabedruck Pmi zu dem Gegendruckventil 81 als einen Ansteuerungsdruck. Der Eingabedruck Pmi' während des Hubantriebsmodus ist ein Druck in einer Region des Hubeingabefluiddurchgangs 330 stromabwärtig der Hubeingabeöffnung 365 (ein Druck an einem Einlass des Hydraulikmotors 13 während des Hubantriebsmodus, ein Druck der Hydraulikleitung 41 während des Hubantriebsmodus). Die Vorsteuerungsleitung 364 zweigt von dem Hubeingabefluiddurchgang 330 an einer Position stromabwärtig der Hubeingabeöffnung 365 in der Hubposition 22 des Richtungswahlventils 20 ab.
Nachstehend ist ein Vorgang (Betrieb) des Hydraulikantriebsgeräts 301 beschrieben.
Das Erhöhen des Eingabedrucks Pmi während des Absenkantriebsmodus reduziert den festgelegten Gegendruck Pbk des Gegendruckventils 81, um dadurch den Ventilöffnungsgrad des Gegendruckventils 81 zu erhöhen. Während eines normalen Absenkantriebsmodus (der Normallastabsenkantriebsmodus) wird der Eingabedruck Pmi konstant auf dem festgelegten Gegendruck Pbk des Gegendruckventils 81 gehalten (= der Druck P1) und wird somit nicht angehoben, wie vorstehend erläutert ist; jedoch ist, wenn der Hydraulikmotor 13 in eine Drehrichtung korrespondierend zu der Absenkrichtung in einem Zustand bewegt wird, in dem die hängende Last 15 fehlt (mit leerem Haken), das heißt wenn keine Last abzusenken ist, es möglich, dass ein Anstieg des Eingabedrucks auftritt. Genauer gesagt wirkt während des Nichtlastabsenkantriebsmodus das Eigengewicht der hängenden Last 15 nicht auf den Hydraulikmotor 13 und somit wird kein Haltedruck in dem Ausgabefluiddurchgang 40 erzeugt. Des Weiteren ist zum Antreiben des Hydraulikmotors 13 der Eingabedruck Pmi größer als der Ausgabedruck Pro. Demgemäß verhindert das Rückschlagventil 53 in dem Regenerationsfluiddurchgang 50, dass Hydraulikfluid durch den Regenerationsfluiddurchgang 50 strömt. Der Eingabedruck Pmi ist daher gleich wie oder größer als zumindest der maximale Wert (= der Druck P1) des festgelegten Gegendrucks Pbk des Gegendruckventils 81. In anderen Worten wird der Eingabedruck Pmi gleich wie oder größer als ein Druck an einer stromaufwärtigen Seite des Ausgabeströmungsregelungsventils 72 und ein Druck an einer stromaufwärtigen Seite der Ausgabeöffnung 71. Der Eingabedruck Pmi wird abhängig von einem Abgabedruck des Hydraulikmotors 13 und einer Betätigung (Betriebs) der Eingabeöffnung 61 angehoben oder reduziert.
Nicht nur in dem Fall, in dem keine hängende Last 15 abgesenkt wird, sondern auch in dem Fall, in dem eine Last abgesenkt wird, die leicht genug ist, dass kein Haltedruck in dem Ausgabefluiddurchgang 40 erzeugt wird, ist es möglich, dass der Eingabedruck Pmi ansteigt.
Der Anstieg des Eingabedrucks Pmi erhöht den Ventilöffnungsgrad des Gegendruckventils 81. Insbesondere wird der angestiegene Eingabedruck Pmi in das Gegendruckventil 81 durch die Vorsteuerungsleitung 364 als ein Ansteuerungsdruck eingegeben, wodurch die Feder zurückgedrängt wird, die den festgelegten Gegendruck Pbk des Gegendruckventils 81 bestimmt, um den festgelegten Gegendruck Pbk des Gegendruckventils 81 zu reduzieren. 11, die ein Verhältnis zwischen dem festgelegten Gegendruck Pbk des Gegendruckventils 81 und dem Eingabedruck Pmi zeigt, lehrt, dass die Erhöhung des Eingabedrucks Pmi den festgelegten Gegendruck Pbk reduziert (in dieser Fig. proportional reduziert). Das Verhältnis zwischen dem festgelegten Gegendruck Pbk und dem Eingabedruck Pmi kann geeignet geändert werden.
Andererseits wird während des Hubantriebsmodus, das heißt wenn der Hydraulikmotor 13 angetrieben wird, um die hängende Last 15 in eine Richtung entgegengesetzt zu der Eigengewichtsfallrichtung zu bewegen, eine Steuerung zum Erhöhen des Ventilöffnungsgrads des Gegendruckventils 81 ausgeführt. Insbesondere wird korrespondierend zu den jeweiligen Betrieben der Hydraulikpumpe 12 und der Hubeingabeöffnung 365 der Druck der Hydraulikleitung 41 des Hubeingabefluiddurchgangs 330 (der Eingabedruck Pmi' während des Hubantriebsmodus) angehoben und wird der somit angehobene Eingabedruck Pmi' in das Gegendruckventil 81 durch die Vorsteuerungsleitung 364 als ein Ansteuerungsdruck eingegeben, um dadurch den Ventilöffnungsgrad des Gegendruckventils 81 ähnlich wie in dem Nichtlastabsenkantriebsmodus zu erhöhen. Das Verhältnis zwischen dem festgelegten Gegendruck Pbk und dem Eingabedruck Pmi' während des Hubantriebsmodus kann zum Beispiel gleich wie das Verhältnis zwischen dem festgelegten Gegendruck Pbk und dem Eingabedruck Pmi während des Absenkantriebsmodus festgelegt sein (siehe 11) oder kann verschieden davon festgelegt sein. In dem Fall, in dem kein Hydraulikfluid durch das Gegendruckventil 81 während des Hubantriebsmodus strömt wie in dem Hydraulikantriebsgerät 201, das in 1 gezeigt ist, ist es nicht erforderlich, den festgelegten Gegendruck Pbk des Gegendruckventils 81 während des Hubantriebsmodus zu reduzieren.
In dem Hydraulikantriebsgerät 301 werden jeweilige stromaufwärtige und stromabwärtige Drücke des Hydraulikmotors 13 in beiden Fällen, das heißt in dem Fall (a), in dem der Druck des Eingabefluiddurchgangs 30 während des Absenkantriebsmodus und einer Situation angehoben wird, und in dem Fall (b), in dem der Hydraulikmotor 13 angetrieben wird, um die hängende Last 15 in eine Richtung entgegengesetzt zu der Eigengewichtsfallrichtung zu bewegen, so hoch gehalten, dass eine Kavitation verhindert werden kann. Des Weiteren kann in beiden Fällen (a) und (b) der Ventilöffnungsgrad des Gegendruckventils 81 erhöht werden, um dadurch die Drücke an jeweiligen Positionen stromaufwärtig und stromabwärtig des Hydraulikmotors 13 zu reduzieren. Dies macht es möglich, den Anstieg der Drücke an der stromaufwärtigen und stromabwärtigen Position des Hydraulikmotors 13 aufgrund des Druckverlusts in dem Gegendruckventil 81 zu verhindern und eine Verschlechterung der Kraftstoffwirtschaftlichkeit der Brennkraftmaschine 11 aufgrund einer Erhöhung der Antriebsleistung für die Hydraulikpumpe 12 zu verhindern.
Die vorstehenden Effekte sind nachstehend ausführlich beschrieben. Während des Normallastabsenkantriebsmodus dreht das Eigengewicht der hängenden Last 15 den Hydraulikmotor 13, um somit den Eingabedruck Pmi zu reduzieren, wodurch die Wahrscheinlichkeit des Kavitationsproblems erzeugt wird; jedoch wird in dem Fall (b) durch Antreiben des Hydraulikmotors 13 durch Zuführen des Hydraulikfluids zu dem Hydraulikmotor es sichergestellt, dass die Drücke an der stromaufwärtigen und stromabwärtigen Position des Hydraulikmotors hoch genug gehalten werden, um ein Auftreten der vorstehenden Kavitation zu verhindern. Auf ähnliche Weise tritt in dem Fall (a) des Absenkens ohne Last das Kavitationsproblem in dem Eingabefluiddurchgang 30 nicht auf, wie vorstehend erwähnt ist. In den Fällen (a) und (b), in denen das Kavitationsproblem somit nicht auftritt, würde das Halten des Ventilöffnungsgrads des Gegendruckventils 81 auf einen relativ kleinen Wert einen unnotwendigen Anstieg eines Kreislaufdrucks erzeugen. Insbesondere erhöht der kleine Ventilöffnungsgrad jeweilige Drücke des Eingabefluiddurchgangs 30 und des Ausgabefluiddurchgangs 40 während des Absenkantriebsmodus, während jeweilige Drücke der Hydraulikleitungen 31, 41, 33, 32, 42, 43 während des Hubantriebsmodus ansteigen. Dies resultiert in einer erhöhten Antriebsleistung für die Hydraulikpumpe 12 und einer verschlechterten Kraftstoffwirtschaftlichkeit der Brennkraftmaschine 11. Das Hydraulikantriebsgerät 301 ermöglicht es jedoch, dass der Ventilöffnungsgrad des Gegendruckventils 81 in einer Situation erhöht wird, in der das Kavitationsproblem niemals auftritt, wodurch es ermöglicht wird, dass eine Verschlechterung der Kraftstoffwirtschaftlichkeit verhindert wird.
Nachstehend ist ein viertes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf 12 bis 14 beschrieben.
12 zeigt ein Hydraulikantriebsgerät 401 gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel. Der Unterschied zwischen dem Hydraulikantriebsgerät 401 und dem Arbeitshydraulikantriebsgerät 1, das in 1 gezeigt ist, ist wie folgt.
Das Hydraulikantriebsgerät 401, das in 12 gezeigt ist, weist ein Steuerungsgerät 491, das aus einem Rechner und anderen Vorrichtungen gebildet ist, und verschiedene Vorrichtungen auf, die mit dem Steuerungsgerät 491 verbunden sind; insbesondere einen Brennkraftmaschinendrehzahlsensor 492, ein solenoid-betriebenes (solenoid-betätigtes) Druckreduzierventil 493 und einen Ansteuerungsdrucksensor (Vorsteuerungsdrucksensor) 494. Das Steuerungsgerät 491 ist gestaltet, um einen Steuerungsbetrieb zum Reduzieren des Ventilöffnungsgrads der Ausgabeöffnung 170 auszuführen, wenn die Drehzahl (Brennkraftmaschinendrehzahl) der Brennkraftmaschine 11 reduziert wird. Der Brennkraftmaschinensensor 492 dient zum Erfassen der Drehzahl der Brennkraftmaschine 11; anstelle dieses Sensors können andere Sensoren zum Erfassen der Drehzahl der Hydraulikpumpe 12 vorgesehen sein. Das solenoid-betriebene Druckreduzierventil 493 ist in der absenkseitigen Vorsteuerungsleitung 28 vorgesehen, um den Ansteuerungsdruck zum Absenken, der von dem Fernsteuerungsventil 17 ausgegeben wird, das heißt einen Ansteuerungsdruck (Vorsteuerungsdruck) in einer Region der absenkseitigen Vorsteuerungsleitung 28 an einer Seite benachbart zu dem Fernsteuerungsventil 17 in Bezug auf das solenoid-betriebene Druckreduzierventil 493 (an einer Einlassseite des solenoid-betriebenen Druckreduzierventils 493) zu reduzieren. Der Ansteuerungsdrucksensor 494 dient zum Erfassen des Ansteuerungsdrucks zum Absenken.
In dem Hydraulikantriebsgerät 401 betreibt, wenn die Drehzahl der Brennkraftmaschine 11 als eine Antriebsleistungsquelle für die Hydraulikpumpe oder die Drehzahl der Hydraulikpumpe 12 reduziert wird, das Steuerungsgerät 491 das solenoid-betriebene Druckreduzierventil 493, um den Ventilöffnungsgrad der Ausgabeöffnung 71 (proportional zu der Öffnungsfläche Amo in der Formel 3) zu reduzieren, um dadurch die Ausgabeströmungsrate Qmo (siehe Formel 3) und die Drehzahl des Hydraulikmotors 13 zu reduzieren. Insbesondere gibt das Steuerungsgerät 491 ein elektrisches Steuerungssignal ein, um einen Auslassdruck des solenoid-betriebenen Druckreduzierventils 493 (ein Druck an der Seite eines Richtungswahlventils 20) geringer zu machen als den Ansteuerungsdruck zum Absenken, der durch den Ansteuerungsdrucksensor 494 erfasst wird. Der Ansteuerungsdruck, der in das Richtungswahlventil 20 eingegeben wird, wird dadurch reduziert, wodurch das Richtungswahlventil 20 näher an der neutralen Position 21 liegt, der Ventilöffnungsgrad der Ausgabeöffnung 71 und des Weiteren der Ventilöffnungsgrad der Ausgabeöffnung 61 reduziert werden, die jeweils in dem Richtungswahlventil 20 umfasst sind. In anderen Worten wird das Hydraulikantriebsgerät 401 betrieben, als wenn der Manipulationshebel 16 in eine Richtung zu der neutralen Position hin manuell betätigt wird, das heißt das Hebelausmaß wird reduziert, um die Drehzahl des Hydraulikmotors 13 zu reduzieren. Im Gegensatz dazu wird, wenn die Drehzahl der Brennkraftmaschine 11 erhöht wird, der Ventilöffnungsgrad der Ausgabeöffnung 71 erhöht, um dadurch die Drehzahl des Hydraulikmotors 13 zu erhöhen.
13 zeigt ein Verhältnis zwischen dem Ansteuerungsdruck zum Absenken und dem sekundären Druck des solenoid-betriebenen Druckreduzierventils 493. Das Steuerungsgerät 491, das in 12 gezeigt ist, ist angepasst, um das solenoid-betriebene Druckreduzierventil 493 derart zu betreiben, dass ein Grad der Druckreduktion durch das solenoid-betriebene Druckreduzierventil 493 größer gemacht wird gemeinsam mit der Reduktion der Brennkraftmaschinendrehzahl (in dem Beispiel, das in 13 gezeigt ist, proportional dazu).
14 zeigt ein Beispiel einer Modifikation des Verhältnisses zwischen dem Ansteuerungsdruck zum Absenken und des Auslassdrucks des solenoid-betriebenen Druckreduzierventils 493. Wie in dieser Fig. gezeigt ist, kann das Steuerungsgerät 491 einen Auslassdruck des solenoid-betriebenen Druckreduzierventils 493 auf einen konstanten Druck in dem Fall einer niedrigen Brennkraftmaschinendrehzahl halten, wenn der Ansteuerungsdruck zum Absenken gleich wie oder größer ist als ein vorbestimmter Wert, und es kann verhindern, dass das solenoid-betriebene Druckreduzierventil 493 die Druckreduktion ausführt, wenn der Ansteuerungsdruck zum Absenken niedriger ist als der vorbestimmte Wert. Des Weiteren kann das Verhältnis zwischen dem Ansteuerungsdruck zum Absenken und dem Auslassdruck des solenoid-betriebenen Druckreduzierventils 493 geeignet geändert werden.
In dem Hydraulikantriebsgerät 401, das vorstehend erwähnt ist, reduziert das Steuerungsgerät 491 den Ventilöffnungsgrad der Ausgabeöffnung 71 (proportional zu der Öffnungsfläche Amo in der Formel 3), wenn die Drehzahl der Brennkraftmaschine 11 als die Antriebsleistungsquelle für die Hydraulikpumpe 12 oder die Drehzahl der Hydraulikpumpe 12 reduziert wird, um dadurch die Strömungsrate Qmo in dem Ausgabefluiddurchgang 40 (siehe Formel 3) und die Drehzahl des Hydraulikmotors 13 zu reduzieren. Diese Steuerung reduziert die Drehzahl der Brennkraftmaschine 11 oder der Hydraulikpumpe 12, wodurch der Betrieb zum Antreiben des Hydraulikmotors 13 bei geringen Drehzahlen erleichtert wird.
Zum Beispiel lässt zum Feinmanipulieren der hängenden Last 15 das übliche Hydraulikantriebsgerät einen Betrieb zum Reduzieren der Drehzahl der Brennkraftmaschine 11 zu, um eine Reduktion einer Absenkdrehzahl des Hydraulikmotors 13 auszuführen, während das Hydraulikantriebsgerät 1, das in 1 gezeigt ist, das Reduzieren der Absenkdrehzahl des Hydraulikmotors 13 nicht zulässt, selbst wenn die Drehzahl der Brennkraftmaschine 11 reduziert wird/ist. Insbesondere unterstützt, selbst wenn die Drehzahl der Brennkraftmaschine 11 reduziert wird/ist und dadurch eine Abgaberate der Hydraulikpumpe 12 (= eine Eingabeströmungsrate Qmi) reduziert wird, die Regenerationsströmungsrate Qr eine Verringerung der Eingabeströmungsrate Qmi relativ zu einer Ausgabeströmungsrate Qmo, wodurch verhindert wird, dass der Hydraulikmotor 13 verzögert wird (der Hydraulikmotor 13 wird nur durch ein Eigengewicht der hängenden Last 15 gedreht). Dies macht es schwierig, die hängende Last 15 fein zu manipulieren. Andererseits kann gemäß dem Hydraulikantriebsgerät 401, das in 12 gezeigt ist, die Drehzahl des Hydraulikmotors 13 reduziert werden, wenn die Drehzahl der Brennkraftmaschine 11 reduziert wird, wodurch es ermöglicht wird, dass die Feinmanipulation der hängenden Last 15 mit dem gleichen Gefühl wie mit dem herkömmlichen Hydraulikantriebsgerät einfach ausgeführt werden.
Mit Bezug auf 15 ist ein fünftes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung nachstehend beschrieben.
15 zeigt ein Hydraulikantriebsgerät 501 gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel. Das Hydraulikantriebsgerät 501 unterscheidet sich von dem Arbeitshydraulikantriebsgerät 401, das in 12 gezeigt ist, in den nachstehenden Punkten. Während das Arbeitshydraulikantriebsgerät 401, das in 12 gezeigt ist, es ermöglicht, dass die Ausgabeströmungsrate Qmo reduziert wird, wenn die Drehzahl einer Brennkraftmaschine 11 oder der Hydraulikpumpe 12 reduziert wird, durch die Reduktion des Ventilöffnungsgrads die Ausgabeöffnung 71, ermöglicht es das Hydraulikantriebsgerät 501, das in 15 gezeigt ist, dass die Abgabeströmungsrate Qmo reduziert wird, wenn die Drehzahl der Brennkraftmaschine 11 oder der Hydraulikpumpe 12 reduziert wird, durch die Reduktion der Eingabeausgabedruckdifferenz der Ausgabeöffnung 71 (= die festgelegte Druckdifferenz ΔPmo eines Ausgabeströmungsregelungsventils 72). Des Weiteren weist, während das Arbeitshydraulikantriebsgerät 401, das in 12 gezeigt ist, das solenoid-betriebene Druckreduzierventil 493, das in der absenkseitigen Vorsteuerungsleitung (Ansteuerungsleitung) 28 vorgesehen ist, aufweist, das Hydraulikantriebsgerät 501, das in 15 gezeigt ist, eine Vorsteuerungsfluiddruckquelle (Ansteuerungsfluiddruckquelle) 595, eine Vorsteuerungsleitung (Ansteuerungsleitung) 575, die die Vorsteuerungsfluiddruckquelle 595 mit dem Ausgabeströmungsregelungsventil 72 verbindet, und ein solenoid-betriebenes (solenoidbetätigtes) Druckreduzierventil 593 auf, das in der Vorsteuerungsleitung 575 vorgesehen ist.
Das solenoid-betriebene Druckreduzierventil 593 ist gestaltet, um die festgelegte Druckdifferenz ΔPmo des Ausgabeströmungsregelungsventils 72 zu steuern. Insbesondere ist das solenoid-betriebene Druckreduzierventil 593 betreibbar (betätigbar), um einen Fluiddruck zu reduzieren, der von der Vorsteuerungsfluiddruckquelle 595 ausgegeben wird, und um dann den reduzierten Fluiddruck zum Beispiel auf eine Federkammer des Ausgabeströmungsregelungsventils 72 aufgebracht wird. In anderen Worten ist eine Eingabe in das Ausgabeströmungsregelungsventil 72 als ein Ansteuerungsdruck (Vorsteuerungsdruck) ein Auslassdruck des solenoid-betriebenen Druckreduzierventils 593. Das Steuerungsgerät 491 gibt ein elektrisches Steuerungssignal in das solenoid-betriebene Druckreduzierventil 593 ein, um dessen Auslassdruck zu ändern, um dadurch die festgelegte Druckdifferenz ΔPmo des Ausgabeströmungsregelungsventils 72 zu steuern.
In dem Hydraulikantriebsgerät 501 führt, wenn die Drehzahl der Brennkraftmaschine 11 als eine Antriebsleistungsquelle für die Hydraulikpumpe 12 oder die Drehzahl der Hydraulikpumpe 12 reduziert wird, das Steuerungsventil 491 die Steuerung zum Reduzieren der festgelegten Druckdifferenz ΔPmo (siehe Formel 3) des Ausgabeströmungsregelungsventils 72 aus, um dadurch die Strömungsrate Qmo (siehe Formel 3) in dem Ausgabefluiddurchgang 40 und die Drehzahl des Hydraulikmotors 13 zu reduzieren. Dies reduziert die Drehzahl der Brennkraftmaschine 11 oder der Hydraulikpumpe 12, wodurch der Betrieb zum Antreiben des Hydraulikmotors 13 bei niedrigen Drehzahlen erleichtert wird.
Nachstehend ist eine Erläuterung zu dem Sicherheitsdrucksteuerungsventil 682 beschrieben, das in 10 gezeigt ist.
Das Sicherheitsdrucksteuerungsventil 682 ist angepasst, um in Notfallsituationen zum Beispiel in dem Fall eines Bruchs des Eingabefluiddurchgangs 30 geschlossen zu werden, um dadurch den Hydraulikmotor 13 zu verzögern. Das Sicherheitsdrucksteuerungsventil 682, das in dem Eingabefluiddurchgang 40 an einer Position stromaufwärtig der Zweigstelle 51 vorgesehen ist, ist gestaltet, um geschlossen zu werden/sein, wenn der Eingabedruck Pmi niedriger ist als ein festgelegter Druck P3 des Sicherheitsdrucksteuerungsventils 682. Der Eingabedruck Pmi wird in das Sicherheitsdrucksteuerungsventil 682 durch eine Vorteuerungsleitung 683 als ein Ansteuerungsdruck eingegeben. Infolgedessen hat das Sicherheitsdrucksteuerungsventil 682 dieselbe Struktur wie die des üblichen externen angesteuerten Ausgleichsventils 784 (siehe 16). Die Vorsteuerungsleitung 683 ist jedoch nicht mit der Öffnung 786 vorgesehen, wie in 16 gezeigt ist. Das Sicherheitsdrucksteuerungsventil 682 wird daher geschlossen, unmittelbar nachdem der Eingabedruck Pmi niedriger wird als der festgelegte Druck P3.
Der festgelegte Druck P3 (festgelegter Rissdruck bzw. Brech-/Bruchdruck) des Sicherheitsdrucksteuerungsventils 682 ist ein wenig niedriger als der festgelegte Gegendruck Pbk (= der Druck P1, etc.) des Gegendruckventils 81. In dem Fall, in dem der festgelegte Druck Pbk variabel ist (siehe 11), ist der festgelegte Druck P3 derart festgelegt, dass er niedriger ist als der Druck P1, der der maximale Druck des festgelegten Gegendrucks Pbk ist.
Mit dem Ausgabefluiddurchgang 40 ist ein Bypassfluiddurchgang 655 zum Anheben parallel zu dem Sicherheitsdrucksteuerungsventil 682 verbunden. Der Bypassfluiddurchgang 655 zum Anheben ist ein Durchgang zum Zuführen des Hydraulikfluids von der Hydraulikpumpe 12 zu dem Hydraulikmotor 13 während des Hubantriebsmodus durch Umgehen des Sicherheitsdrucksteuerungsventils 682. Der Bypassfluiddurchgang 655 zum Anheben ist mit einem Rückschlagventil 658 vorgesehen, das angepasst ist, um zuzulassen, dass Hydraulikfluid nur in eine Richtung von der Hydraulikpumpe zu dem zweiten Anschluss 13b des Hydraulikmotors 13 strömt.
Das Sicherheitsdrucksteuerungsventil 682 ist normalerweise geöffnet. Insbesondere erreicht während eines manuellen Betätigens des Manipulationshebels 16 in der Richtung für den Absenkantriebsmodus der Eingabedruck Pmi unmittelbar den festgelegten Gegendruck Pbk des Gegendruckventils 81, der das Sicherheitsdrucksteuerungsventil 682 vollständig offen hält, da der festgelegte Gegendruck Pbk größer ist als der festgelegte Druck P3. In anderen Worten führt während eines normalen Absenkantriebsmodus das Sicherheitsdrucksteuerungsventil 682 einen Öffnungs-Schließvorgang (Öffnungs-Schließbetrieb) nicht aus, was von dem herkömmlichen externen angesteuerten Ausgleichsventil 784 verschieden ist, wie in 16 gezeigt ist.
Andererseits wird in einer Notfallsituation, in der der Eingabedruck Pmi gleich wie oder niedriger wird als der festgelegte Gegendruck Pbk des Gegendruckventils 81 zum Beispiel wegen eines Brechens des Eingabefluiddurchgangs 30, das Sicherheitsdrucksteuerungsventil 682 geschlossen oder dessen Ventilöffnungsgrad signifikant reduziert zu einer Zeit, wenn der Eingabedruck Pmi gleich wie oder niedriger wird als der festgelegte Druck P3 des Sicherheitsdrucksteuerungsventils 682, wodurch die Ausgabeströmungsrate Qmo auf null oder auf einen Wert nahe null reduziert wird. Dies ermöglicht es, dass der Hydraulikmotor 13 wirksam verzögert wird und dass ein Notfallstopp ausgeführt wird.
Zusammenfassend wird das Sicherheitsdrucksteuerungsventil 682 in eine Ventilschließrichtung bewegt, um die Strömungsrate des Abgabefluiddurchgangs 40 in einer Notfall- oder Fehlfunktionssituation zum Beispiel in dem Fall eines Brechens des Eingabefluiddurchgangs 30 zu einer Zeit signifikant reduzieren, wenn der Druck des Eingabefluiddurchgangs 30 (Eingabedruck Pmi) niedriger wird als der festgelegte Druck P3 des Sicherheitsdrucksteuerungsventils 682, um dadurch den Hydraulikmotor 13 wirksam zu verzögern oder zu stoppen. Dies verbessert die Sicherheit in einer Notfall- oder Fehlfunktionssituation. Des Weiteren kann das Sicherheitsdrucksteuerungsventil 682, das stromaufwärtig der Zweigstelle 51 vorgesehen ist, verhindern, dass Hydraulikfluid durch den Regenerationsfluiddurchgang 50 strömt, wenn es geschlossen ist. Somit wird der Hydraulikmotor 13 zuverlässig verzögert.
Die vorliegende Erfindung lässt es zu, dass die Anordnung der Komponenten und die Verbindung der Hydraulikleitungen in dem Kreislauf, der in 1 gezeigt ist, geeignet modifiziert werden können.
Zum Beispiel können die Vorsteuerungsleitungen 64, 73, die in 1 gezeigt sind, die von dem Eingabefluiddurchgang 30 und dem Ausgabefluiddurchgang 40 in dem Richtungswahlventil 20 entsprechend abzweigen, außerhalb des Richtungswahlventils 20 abzweigen.
Während in den vorstehenden Ausführungsbeispielen das Hydraulikfluid, das von der Hydraulikpumpe 12 zu dem Hydraulikmotor 13 zugeführt wird, direkt zu dem Tank T rückgeführt wird, kann das Hydraulikfluid, das von dem Hydraulikmotor 13 abgegeben wird, weiter zu einem anderen Hydraulikstellglied (nicht gezeigt) oder dergleichen zugeführt werden. Zum Beispiel kann ein Kreislauf (Schaltung) derart gestaltet sein, in dem ein Hydraulikfluid, das von der Hydraulikpumpe 12 zu einem Hub-/Absenkhauptmotor (Hydraulikmotor 13) zugeführt wird, weiter zu einem Hub-/Absenkhilfsmotor (nicht gezeigt) zugeführt wird und dann zu dem Tank T rückgeführt wird; nämlich als ein serieller Kreislauf ausgeführt sein.
Diese Anmeldung basiert auf den japanischen Patentanmeldungen mit der Nr. 2011-108293 und der Nr. 2011-209678 , die beim japanischen Patentamt am 13. Mai 2011 und am 26. Oktober 2012 eingereicht worden sind, wobei deren Inhalt durch diesen Verweis hiermit Teil dieser Anmeldung sind.
Obwohl die vorliegende Erfindung vollständig beispielhaft in Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben worden ist, ist es selbstverständlich, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen für den Fachmann ersichtlich sind. Daher sollten Änderungen und Modifikationen, es sei denn, dass derartige Änderungen und Modifikationen von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung, der nachstehend definiert ist, abweichen, derart konstruiert sein, dass sie durch diesen Schutzumfang umfasst sind.
Es ist ein Gerät bereitgestellt, das in einer Arbeitsmaschine vorgesehen ist, um eine Last abzusenken, und das eine Hydraulikpumpe, ein Hydraulikstellglied, eine Manipulationsvorrichtung mit einem Manipulationsbauteil, eine Eingabeströmungssteuerungsvorrichtung, eine Ausgabeströmungssteuerungsvorrichtung, ein Gegendruckventil, ein Regenerationsfluiddurchgang, der von dem Ausgabefluiddurchgang an einer Position stromaufwärtig des Gegendruckventils abzweigt und mit dem Eingabefluiddurchgang verbunden ist, und ein Rückschlagventil aufweist. Die Eingabeströmungssteuerungsvorrichtung steuert eine Eingabeströmungsrate in einer Region des Eingabefluiddurchgangs stromaufwärtig einer Verbindungsstelle mit dem Regenerationsfluiddurchgang. Die Ausgabeströmungssteuerungsvorrichtung steuert eine Ausgabeströmungsrate in einer Region des Ausgabefluiddurchgangs stromaufwärtig einer Zweigstelle des Regenerationsfluiddurchgangs, um die Ausgabeströmungsrate größer einzustellen als die Eingabeströmungsrate.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2000-310201 A [0002]
JP 10-267007 A [0011]
JP 2011-108293 [0118]
JP 2011-209678 [0118]

Claims

Hydraulikantriebsgerät, das in einer Arbeitsmaschine vorgesehen ist, um eine Last in eine selbe Richtung wie eine Richtung zu bewegen, entlang der die Last aufgrund ihres Eigengewichts fällt, und das Folgendes aufweist: eine Hydraulikpumpe; ein Hydraulikstellglied, das angepasst ist, um durch ein Hydraulikfluid, das von der Hydraulikpumpe zugeführt wird, angetrieben zu werden, um die Last zu bewegen; eine Manipulationsvorrichtung, die ein Manipulationsbauteil hat, das manuell betätigbar ist, um eine Betriebsgeschwindigkeit des Hydraulikstellglieds zu bestimmen; eine Eingabeströmungssteuerungsvorrichtung zum Steuern einer Eingabeströmungsrate, die eine Strömungsrate in einem Eingabefluiddurchgang für das Hydraulikstellglied ist; eine Ausgabeströmungssteuerungsvorrichtung zum Steuern einer Ausgabeströmungsrate, die eine Strömungsrate in einem Ausgabefluiddurchgang für das Hydraulikstellglied ist, wobei die Ausgabeströmungssteuerungsvorrichtung eine Ausgabeöffnung, die in dem Ausgabefluiddurchgang für das Hydraulikstellglied vorgesehen ist und gestaltet ist, um einen variablen Öffnungsgrad abhängig von einem Betätigungsausmaß des Manipulationsbauteils zu haben, und ein Ausgabeströmungsregelungsventil zum Ändern der Strömungsrate in dem Ausgabefluiddurchgang aufweist, um eine Einlass-Auslassdruckdifferenz der Ausgabeöffnung auf einer konstanten festgelegten Druckdifferenz zu halten; ein Gegendruckventil, das stromabwärtig der Ausgabeöffnung und stromabwärtig des Ausgabeströmungsregelungsventils vorgesehen ist, um einen festgelegten Gegendruck an einer stromaufwärtigen Seite davon zu erzeugen; einen Regenerationsfluiddurchgang, der von dem Ausgabefluiddurchgang an einer Position stromaufwärtig des Gegendruckventils abzweigt und mit dem Eingabefluiddurchgang verbunden ist; und ein Rückschlagventil, das in dem Regenerationsfluiddurchgang vorgesehen ist und angepasst ist, um zuzulassen, dass ein Hydraulikfluid durch den Regenerationsfluiddurchgang nur in eine Strömungsrichtung von dem Abgabefluiddurchgang zu dem Eingabefluiddurchgang strömt, wobei die Eingabeströmungssteuerungsvorrichtung betreibbar ist, um die Eingabeströmungsrate in einer Region des Eingabefluiddurchgangs stromaufwärtig einer Verbindungsstelle mit dem Regenerationsfluiddurchgang zu steuern, und die Ausgabeströmungssteuerungsvorrichtung betreibbar ist, um die Ausgabeströmungsrate in einer Region des Ausgabefluiddurchgangs stromaufwärtig einer Zweigstelle des Regenerationsfluiddurchgangs zu steuern, um die Ausgabeströmungsrate größer zu machen als die Eingabeströmungsrate.
Hydraulikantriebsgerät nach Anspruch 1, wobei die Eingabeströmungssteuerungsvorrichtung Folgendes aufweist: eine Eingabeöffnung, die in dem Eingabefluiddurchgang vorgesehen ist; und ein Eingabeströmungsregelungsventil zum Ändern der Strömungsrate in dem Eingabefluiddurchgang, um eine Einlass-Auslassdruckdifferenz der Eingabeöffnung auf einer konstant festgelegten Druckdifferenz zu halten.
Hydraulikantriebsgerät nach Anspruch 1, das des Weiteren einen Gegendruckventilmanipulationsbereich aufweist, der angepasst ist, um einen Öffnungsgrad des Gegendruckventils zu erhöhen, wenn ein Druck des Eingabefluiddurchgangs auf einen vorgegebenen Wert oder darüber ansteigt.
Hydraulikantriebsgerät nach Anspruch 1, das des Weiteren einen Gegendruckventilmanipulationsbereich aufweist, der angepasst ist, um einen Öffnungsgrad des Gegendruckventils zu erhöhen, wenn das Hydraulikstellglied derart angetrieben wird, um die Last in eine Richtung entgegengesetzt zu der Richtung zu bewegen, entlang der die Last aufgrund ihres Eigengewichts fällt.
Hydraulikantriebsgerät nach Anspruch 1, das des Weiteren ein Steuerungsgerät aufweist, das angepasst ist, um die Ausgabeströmungssteuerungsvorrichtung zu betreiben, um die Ausgabeströmungsrate zu reduzieren, wenn eine Drehzahl einer Antriebsleistungsquelle für die Hydraulikpumpe oder eine Drehzahl der Hydraulikpumpe reduziert wird.
Hydraulikantriebsgerät nach Anspruch 1, das des Weiteren ein Sicherheitsdrucksteuerungsventil aufweist, das in der Region des Ausgabefluiddurchgangs stromaufwärtig der Zweigstelle des Regenerationsfluiddurchgangs von dem Ausgabefluiddurchgang vorgesehen ist, wobei das Sicherheitsdrucksteuerungsventil einen festgelegten Druck hat, der niedriger ist als der festgelegte Gegendruck des Gegendruckventils, und es angepasst ist, um in eine Ventilschließrichtung betrieben zu werden, wenn ein Druck des Eingabefluiddurchgangs niedriger ist als der festgelegte Druck des Sicherheitsdrucksteuerungsventils.