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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Hydraulikantriebsgerät, das in einer Arbeitsmaschine, etwa einem Kran, vorgesehen ist, um eine Last, etwa eine herunterhängende Last in der gleichen Richtung wie eine Eigengewichtsfallrichtung der Last zu bewegen.
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2. Beschreibung des Hintergrunds der Erfindung
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Als ein Hydraulikantriebsgerät zum Bewegen einer Last in der gleichen Richtung wie eine Eigengewichtsfallrichtung der Last ist beispielsweise ein Absenkantriebsgerät zum Antreiben einer Winde, die eine hängende Last durch ein Drahtseil hebt, in einer Absenkrichtung bekannt. Bei diesem Gerät ist es wichtig, zu verhindern, dass eine übermäßige Verringerung des Drucks an einer Zulaufseite während eines Absenkantriebs eine Kavitation hervorruft, wodurch der Antrieb der Winde abschaltet, sodass die hängende Last in den freien Fall gebracht wird.
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Als ein Mittel zum Verhindern einer solchen Verringerung des Drucks an der Zulaufseite beschreibt die
JP 2000-310201 A ein sogenanntes externes vorsteuerdruckbetriebenes Ausgleichsventil, das in einem Strömungsdurchlass an einer Ablaufseite vorgesehen ist. Das externe, vorsteuerdruckbetriebenes Ausgleichsventil kann so betrieben werden, dass der Strömungsdurchlass an der Ablaufseite eingeengt wird, wenn der Druck an der Zulaufseite kleiner als oder gleich wie dessen Setzdruck ist, wodurch ein übermäßiges Verringern des Drucks an der Zulaufseite verhindert wird. Die
JP 2000-310201 offenbart somit ein hydraulisches Antriebsgerät gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
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Jedoch hat das externe, vorsteuerdruckbetriebene Ausgleichsventil einen Druckmesspunkt an der Zulaufseite, während es seinen Drucksteuerpunkt an der Ablaufseite hat; d. h., das externe, vorsteuerdruckbetriebenes Ausgleichsventil ist so konfiguriert, dass es eine Steuerung unter der Bedingung durchführt, dass Positionen der Mess- und Steuerpunkte voneinander verschieden sind, d. h., eine Steuerung aus einer sogenannten steuertheoretischen „co-location” durchführt, wodurch es ein Problem darin hat, dass die durchgeführte Steuerung fundamental instabil ist und daher dazu neigt, ein Pendeln (Hunting) mit sich zu bringen.
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Als ein Mittel zum Verhindern des zuvor erwähnten Pendelns besteht eine Technik, bei der in einem Vorsteuerfluiddurchlass eine Drosselstelle bereitgestellt wird, die in der Lage ist, einer Öffnungsbewegung des Ausgleichsventils eine große Abschwächung aufzuerlegen; jedoch hat diese Technik ein Problem darin, dass die Drosselstelle eine Ventilöffnungszeit des Ausgleichsventils verlängert, sodass sich das Ansprechverhalten des Ausgleichsventils verschlechtert, und das Ausgleichsventil ferner mit einem großen Strömungswiderstand versieht, bis es vollständig geöffnet ist, wodurch ein unnötig verstärkter Druck erzeugt wird.
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Als eine andere Technik zum Verhindern des Pendelns beschreibt die
JP 2000-310201 A ein Verbindungsventil zum Steuern der Fluidverbindung zwischen dem Strömungsdurchlass an der Zulaufseite und dem Strömungsdurchlass an der Ablaufseite sowie ein Strömungseinstellungsventil zum Steuern einer Zulaufdurchflussmenge, um eine Druckdifferenz zwischen den beiden Strömungsdurchlässen zu verringern; jedoch ist es bei dieser Technik schwierig, eine stabile Absenkgeschwindigkeit zu erhalten. In einem Absenksteuerkreis wird im Allgemeinen ein Haltedruck, der einem Gewicht einer hängenden Last entspricht, an der Zulaufseite erzeugt, sodass die Druckdifferenz zwischen der Ablaufseite und der Zulaufseite umso größer wird, je größer das Gewicht der hängenden Last ist, und die Erhöhung des Druckunterschieds bringt ein Erhöhen eines Öffnungsgrads des Strömungseinstellungsventils mit sich, wodurch die Zulaufdurchflussmenge erhöht wird. Folglich besteht bei dem obigen herkömmlichen Gerät die Möglichkeit einer großen Variation in der Absenkgeschwindigkeit in Abhängigkeit eines Niveaus bzw. einer Größe der Last.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Hydraulikantriebsgerät für eine Arbeitsmaschine zu schaffen, wobei das Gerät in der Lage ist, eine übermäßige Verringerung eines Drucks an einer Zulaufseite zu verhindern und eine Last bei einer stabilen Geschwindigkeit in einer Absenkrichtung zu bewegen, welche die gleiche Richtung wie eine Eigengewichtsfallrichtung der Last ist, und zwar ohne das Auftreten von Pendeln und einem stark verstärkten Druck, die den Nachteil des herkömmlichen Ausgleichsventils darstellen.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem hydraulischen Antriebsgerät mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Weitere Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen dargelegt.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist ein Schaltplan, der ein Hydraulikantriebsgerät für eine Arbeitsmaschine gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
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2 ist ein Schaltplan, der auf vergrößerte Weise ein Steuerventil des in 1 gezeigten Geräts zeigt.
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3 ist ein Graph, der eine Strömungseinstellungscharakteristik einer Zulaufströmungseinstelleinrichtung und einer Ablaufströmungseinstelleinrichtung des in 1 gezeigten Geräts mit Bezug auf einen Fernsteuerdruck zeigt.
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4 ist ein Schaltplan, der ein Hydraulikantriebsgerät für eine Arbeitsmaschine gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
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5 ist ein Graph, der eine Strömungseinstellungscharakteristik einer Zulaufströmungseinstelleinrichtung und einer Ablaufströmungseinstelleinrichtung des in 4 gezeigten Geräts mit Bezug auf einen Vorsteuerdruck zeigt.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Unter Bezugnahme auf 1 bis 3 wird ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben. 1 ist ein Schaltplan, der eine Gesamtkonfiguration eines Hydraulikarbeitsgerats gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt und 2 zeigt schematisch einen wesentlichen Teil des Geräts. Die folgende Beschreibung wird hauptsächlich unter Bezugnahme auf 1 gegeben.
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Das in 1 gezeigte Gerät hat eine Hydraulikpumpe 2, einen Hydraulikmotor 4, eine Arbeitshydraulikschaltung, ein Fernsteuerventil 6, das eine Handhabungsvorrichtung bildet, ein Steuerventil 5, das in der Lage ist, als eine Zulaufströmungseinstelleinrichtung zu dienen, eine Ablaufströmungseinstelleinrichtung 10, ein vorsteuerdruckbetriebenes Schaltventil 18 und ein Ablassventil 16.
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Die Hydraulikpumpe 2 ist dazu angepasst, dass sie durch eine nicht gezeigte Kraftmaschine angetrieben wird, um ein Hydraulikfluid in einen Tank zu saugen und dieses gemäß dem Antrieb davon abzugeben.
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Der Hydraulikmotor 4, der ein Beispiel des in den beiliegenden Ansprüchen dargelegten Hydraulikstellglieds ist, ist in eine Windeneinheit eingebaut, die eine graphisch nicht dargestellte Windentrommel hat, und ist dazu ausgelegt, die Windentrommel sowohl in der Vorwärts- als auch der Rückwärtsrichtung zu drehen, um eine hängende Last, die eine Last ist, anzuheben und abzusenken. Genauer gesagt dreht der Hydraulikmotor 4, der einen ersten Anschluss 4a und einen zweiten Anschluss 4b hat, die Windentrommel in einer Absenkrichtung, d. h., in einer Richtung zum Absenken der hängenden Last, wenn Hydraulikfluid zu dem ersten Anschluss 4a zugeführt wird, während das Hydraulikfluid von dem zweiten Anschluss 4b abgegeben wird, und dreht die Windentrommel in einer Heberichtung, d. h., in einer Richtung zum Anheben der hängenden Last, wenn Hydraulikfluid zu dem zweiten Anschluss 4b zugeführt wird, während das Hydraulikfluid von dem ersten Anschluss 4a abgegeben wird.
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Die Arbeitshydraulikschaltung dient dem Durchführen der Zufuhr und des Ablassens von Hydraulikfluid (das von der Hydraulikpumpe 2 abgegeben wird) mit Bezug auf den Hydraulikmotor 4. Es gibt eine Vielzahl von Rohrleitungen, die die Schaltung bilden: eine Pumpenhydraulikleitung 8P, die einen Abgabeanschluss der Hydraulikpumpe 2 und das Steuerventil 5 verbindet; eine erste Motorhydraulikleitung (erste Stellgliedhydraulikleitung) 81M, die das Steuerventil 5 mit dem ersten Anschluss 4a des Hydraulikmotors 4 verbindet; eine zweite Motorhydraulikleitung (zweite Stellgliedhydraulikleitung) 82M, die das Steuerventil 5 mit dem zweiten Anschluss 4b des Hydraulikmotors 4 verbindet, wobei die Zulaufströmungseinstelleinrichtung 10 und das Schaltventil 18 in der zweiten Motorhydraulikleitung 82M vorgesehen sind; eine dritte Motorhydraulikleitung (dritte Stellgliedhydraulikleitung) 83M, die parallel zu der zweiten Motorhydraulikleitung 82M angeordnet ist, sodass sie die Ablaufströmungseinstelleinrichtung 10 und das Schaltventil 18 umgeht; und eine Ablasshydraulikleitung 86, die von einem mittleren Punkt der ersten Motorhydraulikleitung 81T abzweigt und an die zweite Motorhydraulikleitung 82M gefügt ist.
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Das Steuerventil 5 ist zwischen der Hydraulikpumpe 2 und dem Hydraulikmotor 4 angeordnet, um einen Antriebsmodus des Hydraulikmotors 4 zwischen einem Absenkantriebsmodus und einem Anhebungsantriebsmodus in Abhängigkeit einer Richtung der Handhabung (Handhabungsrichtung) eines Handhabungshebels 6a des Vorsteuerventils 6 zu ändern, und einen Zustand der Zufuhr des Hydraulikfluids von der Hydraulikpumpe 2 zu dem Hydraulikmotor 4 zu ändern, um den Hydraulikmotor 4 mit einer einem Betrag der Handhabung (Handhabungsbetrag) entsprechenden Geschwindigkeit zu drehen. Genauer gesagt kann das Steuerventil 5 in diesem Ausführungsbeispiel während des Absenkantriebs zusätzlich als eine Zulaufströmungseinstelleinrichtung zum Einstellen einer Zulaufdurchflussmenge dienen, die eine Durchflussmenge des Hydraulikfluids in einem Zulaufströmungsdurchlass zum Zuführen des Hydraulikfluids von der Hydraulikpumpe 2 zu dem ersten Anschluss 4a des Hydraulikmotors 4 ist.
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Wie dies in 2 gezeigt ist, hat das Steuerventil 5 in diesem Ausführungsbeispiel genauer gesagt ein Richtungssteuerventil 3, ein Wechselventil 7 und ein Zulaufströmungseinstellventil 9.
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Das Richtungssteuerventil 3 ist ein Richtungs- und Durchflussmengensteuerventil, das aus einem vorsteuerdruckdruckbetriebenen Dreistellungsauswählventil mit einem Absenkvorsteueranschluss 3a und einem Anhebungsvorsteueranschluss 3b besteht. Das Richtungssteuerventil 3 ist dazu angepasst, dass es in einer neutralen Stellung P0 gehalten wird, während zu den beiden Vorsteueranschlüssen 3a, 3b kein Vorsteuerdruck zugeführt wird, während es dazu angepasst ist, sich nach der Zufuhr eines Vorsteuerdrucks zu dem Absenkvorsteueranschluss 3a in einer Richtung von der neutralen Stellung P0 auf eine Absenkantriebsstellung P1 um einen dem zugeführten Vorsteuerdruck entsprechenden Hub zu öffnen, und sich nach der Zufuhr eines Vorsteuerdrucks zu dem Anhebungsvorsteueranschluss 3b in einer Richtung von der neutralen Stellung P0 auf eine Anhebungsantriebsstellung P2 um einen dem zugeführten Vorsteuerdruck entsprechenden Hub zu öffnen.
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In den jeweiligen Stellungen bildet das Richtungssteuerventil 3 den folgenden Strömungsdurchlass.
- (i) In der neutralen Stellung P0 verhindert das Richtungssteuerventil 3, dass das von der Hydraulikpumpe 2 abgegebene Hydraulikfluid zu dem Hydraulikmotor 4 zugeführt wird und bildet einen Entlastungsströmungsdurchlass zum direkten Leiten des Hydraulikfluids zu dem Tank durch eine Tankhydraulikleitung 8T. In der neutralen Stellung P0 hat das Richtungssteuerventil 3 eine Entlastungsdrosselstelle 30 zum Festlegen einer Entlastungsdurchflussmenge, wobei die Entlastungsdrosselstelle 30 einen variablen Öffnungsbereich hat, der mit dem Abstand von der neutralen Stellung P0 abnimmt.
- (ii) In der Absenkantriebsstellung P1 verbindet das Richtungssteuerventil 3 die Pumphydraulikleitung 8P mit der ersten Motorhydraulikleitung 81M, um einen Strömungsdurchlass zum Einbringen von von der Hydraulikpumpe 2 abgegebenem Hydraulikfluid in den ersten Anschluss 4a des Hydraulikmotors 4, nämlich einen „Zulaufströmungsdurchlass” für den Absenkantrieb zu öffnen, während es die zweite Motorhydraulikleitung 82M mit der Tankhydraulikleitung 8T verbindet, um einen Strömungsdurchlass zum Rückführen des von dem zweiten Anschluss 4b des Hydraulikmotors 4 abgegebenen Hydraulikfluids zu dem Tank, nämlich einen „Ablaufströmungsdurchlass” für den Absenkantrieb zu öffnen. In der Zusammenfassung ermöglicht das Richtungssteuerventil 3 der ersten Motorhydraulikleitung 81M als eine den Zulaufströmungsdurchlass bildende Hydraulikleitung während des Absenkantriebsmodus zu funktionieren, und ermöglicht der zweiten Motorhydraulikleitung 82M während des Absenkantriebsmodus als eine den Abschlussströmungsdurchlass bildende Hydraulikleitung zu funktionieren. Im Übrigen verbindet das Richtungssteuerventil 3 die Ablasshydraulikleitung 86 mit der Tankhydraulikleitung 8T.
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Außerdem hat das Richtungssteuerventil 3 in der Absenkantriebsposition P1 eine Zulaufdrosselstelle 31 zum Festlegen einer Zulaufdurchflussmenge, die eine Durchflussmenge des Hydraulikfluids in dem Zulaufströmungsdurchlass während des Absenkantriebsmodus ist, und die Zulaufdrosselstelle 31 hat einen variablen Öffnungsbereich, der mit dem Hub von der neutralen Stellung P0 zunimmt.
- (iii) In der Anhebeantriebsposition P2 verbindet das Richtungssteuerventil 3 die Pumphydraulikleitung 8P mit der dritten Motorhydraulikleitung 83M, um einen Strömungsdurchlass zum Einbringen von von der Hydraulikpumpe 2 abgegebenem Hydraulikfluid in den zweiten Anschluss 4b des Hydraulikmotors 4 auszubilden, und verbindet die erste Motorhydraulikleitung 81M mit der Tankhydraulikleitung 8T, um einen Strömungsdurchlass zum Rückführen von von dem ersten Anschluss 4a des Hydraulikmotors 4 abgegebenem Hydraulikfluid zu dem Tank zu bilden. Außerdem hat das Richtungssteuerventil 3 auch in der Anhebeantriebsposition P2 eine Zulaufdrosselstelle 32 zum Festlegen einer Zulaufdurchflussmenge, die eine Durchflussmenge von Hydraulikfluid in dem Zulaufströmungsdurchlass während des Anhebeantriebsmodus ist, und die Zulaufdrosselstelle 32 hat einen variablen Öffnungsbereich, der mit dem Hub von der neutralen Stellung P0 zunimmt.
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Das Wechselventil 7, das mit der ersten Motorhydraulikleitung 81M und der dritten Motorhydraulikleitung 83M verbunden ist, wählt einen höheren der jeweiligen Drücke in den beiden Hydraulikleitungen aus und gibt den ausgewählten Druck in das Zulaufströmungseinstellventil 9 ein.
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Das Steuerventil 5 ist intern mit einem Umgehungsströmungsdurchlass 15 ausgebildet, der die Pumphydraulikleitung 8P und die Tankhydraulikleitung 8T verbindet, während er das Richtungssteuerventil 3 umgeht, wobei das Zulaufströmungseinstellventil 9 in dem Umgehungsströmungsdurchlass 15 angeordnet ist. Das Zulaufströmungseinstellventil 9 empfängt jeweilige Eingaben eines Primärdrucks davon, d. h. eines Drucks an einer stromaufwärtigen Seite der Zulaufdrosselstelle 31 oder der Zulaufdrosselstelle 32, und des durch das Wechselventil 7 ausgewählten höheren Drucks, d. h. eines Drucks an einer stromabwärtigen Seite der Zulaufdrosselstelle 31 oder der Zulaufdrosselstelle 32, und ist bei einem Öffnungsgrad geöffnet, der mit einer Zunahme der Differenz zwischen den beiden Drücken, d. h. der Druckdifferenz über die Zulaufdrosselstelle 31 oder die Zulaufdrosselstelle 32 allmählich zunimmt, (d. h., geöffnet, um die Entlastungsdurchflussmenge über den Umgehungsströmungsdurchlass 15 zu erhöhen), wodurch die Zulaufdurchflussmenge über die Zulaufdrosselstelle 31 oder die Zulaufdrosselstelle 32 indirekt auf eine Durchflussmenge eingestellt wird, die dem Hub des Richtungssteuerventils 3 entspricht, und zwar ungeachtet eines Lastniveaus an dem Hydraulikmotor 4.
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Das Wechselventil 7, das vorgesehen ist, um dem Zulaufströmungseinstellventil 9 zu ermöglichen, sowohl während des Absenkantriebs als auch während des Anhebeantriebs zu funktionieren, ist für die vorliegende Erfindung nicht wesentlich. Beispielsweise in dem Fall, in dem das Zulaufströmungseinstellventil 9 lediglich während des Absenkantriebs verwendet wird, kann der Druck in der ersten Motorhydraulikleitung 81M direkt ohne Verwendung des Wechselventils 7 in das Zulaufströmungseinstellventil 9 eingegeben werden.
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Das Fernsteuerventil 6 bildet eine Handhabungsvorrichtung in Zusammenarbeit mit einer graphisch nicht dargestellten Vorsteuerhydraulikdruckquelle. Das Fernsteuerventil 6 ist zwischen der Vorsteuerhydraulikdruckquelle und den jeweiligen beiden Vorsteueranschlüssen 3a, 3b des Richtungssteuerventils 3 angeordnet. Das Fernsteuerventil 6 hat einen Handhabungshebel 6a, der durch einen Anwender handzuhaben ist, und eine an den Handhabungshebel 6a gekoppelte Hauptventileinheit 6b. Die Hauptventileinheit 6b hat einen Anschluss für den Absenkantrieb und einen Anschluss für den Anhebeantrieb und diese Anschlüsse sind durch eine Absenkvorsteuerleitung 11a und eine Anhebevorsteuerleitung 11b jeweils an den Absenkvorsteueranschluss 3a und den Anhebevorsteueranschluss 3b des Richtungssteuerventils 3 angeschlossen. Die Hauptventileinheit 6b greift so mit dem Handhabungshebel 6a ineinander, dass ein Vorsteuerdruck bei einem dem Handhabungsbetrag des Handhabungshebels 6a entsprechenden Niveau von einem der Handhabungsrichtung des Handhabungshebels 6a entsprechenden Ausgabeanschluss ausgegeben wird, und der Vorsteuerdruck in einen aus den Vorsteueranschlüssen 3a, 3b des Richtungssteuerventils 3 ausgewählten Anschluss eingegeben wird, wobei der ausgewählte Anschluss dem Ausgabeanschluss entspricht.
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Da der Hub des Richtungssteuerventils 3 von der neutralen Stellung P0 in Richtung zu der Absenkantriebsstellung P1 oder der Anhebeantriebsstellung P2 entsprechend dem Niveau des in das Richtungssteuerventil 3 einzugebenden Vorsteuerdrucks, wie zuvor stehend beschrieben, erhöht wird, kann ein Anwender die Handhabungsrichtung und den Hub des Richtungssteuerventils 3 durch Handhaben des Handhabungshebels 6a ändern, wodurch die Öffnungsfläche einer jeden Drosselstelle 30, 31 und 32 geändert wird. Somit bilden die in dem Richtungssteuerventil 3 an dessen Absenkantriebsposition P1 enthaltene Zulaufdrosselstelle 31 und das Zulaufströmungseinstellventil 9 die Zulaufströmungseinstelleinrichtung zum Einstellen der Zulaufdurchflussmenge während des Absenkantriebsmodus auf eine Durchflussmenge, die einer durch das Handhaben des Handhabungshebels 6a bestimmten Geschwindigkeit entspricht.
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Die Ablaufströmungseinstelleinrichtung 10 hat ein vorsteuerdruckbetriebenes Ventil 12 mit variabler Drosselstelle und ein Ablaufströmungseinstellventil 14. Das Ventil 12 mit variabler Drosselstelle hat eine Drosselstelle (Ablaufdrosselstelle) mit einer variablen Öffnungsfläche und eine Feder 12a, die die Drosselstelle elastisch in einer geschlossenen Position hält. Andererseits zweigt eine Strömungseinstellvorsteuerleitung 11c von der Absenkvorsteuerleitung 11a ab, um einen Absenkvorsteuerdruck (Vorsteuerdruck), der von dem Fernsteuerventil 6 ausgegeben wird, als einen Vorsteuerdruck in einer Richtung zu dem Ventil 12 mit variabler Drosselstelle auszugeben, in der die Öffnungsfläche der Drosselstelle gegen eine Federkraft der Feder 12a geöffnet wird. Die Öffnungsfläche der Drosselstelle (Ablaufdrosselstelle) in dem Ventil 12 mit variabler Drosselstelle wird somit auf einen Wert eingestellt, der dem Handhabungsbetrag des Handhabungshebels 6a in dem Fernsteuerventil 6 entspricht.
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Das Ablaufströmungseinstellventil 14 hat einen Ventilkörper und eine Feder 14a, die den Ventilkörper in einer Ventilöffnungsrichtung vorspannt. Das Ablaufströmungseinstellventil 14 empfängt eine Eingabe eines Drucks an einer stromabwärtigen Seite des Ventils 12 mit variabler Drosselstelle, um den Ventilkörper in der Ventilöffnungsrichtung zu betätigen, und eine Eingabe eines Drucks an einer stromaufwärtigen Seite des Ventils 12 mit variabler Drosselstelle, um den Ventilkörper in einer Ventilschließrichtung gegen die Feder 14a zu betätigen. Das Ablaufströmungseinstellventil 14 wird somit so betätigt, dass eine Differenz zwischen den zwei Drücken, d. h. eine Druckdifferenz über das Ventil 12 mit variabler Drosselstelle bei einem konstanten Druck gehalten wird, der einer Federkraft der Feder 14a entspricht. Das Ablaufströmungseinstellventil 14 kann sich stromabwärts des Ventils 12 mit variabler Drosselstelle befinden, wie dies in 1 gezeigt ist, oder kann sich stromaufwärts davon befinden.
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3 zeigt jeweilige Eigenschaften der eingestellten Durchflussmengen (jeweilige gesteuerte Werte der Zulaufdurchflussmenge und der Ablaufdurchflussmenge) Qmi und Qmo durch die Zulaufströmungseinstelleinrichtung (die Zulaufdrosselstelle 31 des Steuerventils 5 und das Ablaufströmungseinstellventil 9) und die Ablaufströmungseinstelleinrichtung 10 mit Bezug auf den Vorsteuerdruck, wobei die Eigenschaften bzw. Charakteristika jeweils durch die durchgezogene Linie und die gestrichelte Linie angegeben sind. Wie dies in 3 gezeigt ist, haben die Zulaufströmungseinstelleinrichtung und die Ablaufströmungseinstelleinrichtung solche Strömungseinstelleigenschaften, dass die Zulaufdurchflussmenge, die durch die Zulaufströmungseinstelleinrichtung gemäß jedem Wert der durch die Handhabungsvorrichtung bestimmten Geschwindigkeit eingestellt wird, größer als eine durch die Ablaufströmungseinstelleinrichtung eingestellte Ablaufdurchflussmenge ist. Zusammenfassend hat jede der Einstelleinrichtungen eine Eigenschaft, die eine Beziehung zwischen der durch die Handhabungsvorrichtung bestimmten Geschwindigkeit und einer gemäß der bestimmten Geschwindigkeit einzustellenden Durchflussmenge angibt, wobei die Eigenschaften die Ablaufdurchflussmenge zu jeder Zeit kleiner als die Zulaufdurchflussmenge machen.
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Das Schaltventil 18 ist so gestaltet, dass es die zweite Motorhydraulikleitung 82M an einer Position stromabwärts der Ablaufströmungseinstelleinrichtung 10 öffnet und schließt, d. h. an einer Position zwischen der Ablaufströmungseinstelleinrichtung 10 und dem Steuerventil 5, und besteht aus einem vorsteuerdruckbetriebenen Auswahlventil. Genauer gesagt hat das Schaltventil 18 einen Ventilkörper und eine Feder 18a, die den Ventilkörper in einer Ventilschließrichtung vorspannt und empfängt einen Druck in der ersten Motorhydraulikleitung 81M, das heißt, einen Druck in dem Zulaufströmungsdurchlass als einen Vorsteuerdruck zum Betätigen des Ventilkörpers in einer Ventilöffnungsrichtung gegen eine Federkraft der Feder 18a. Das Schaltventil 18 hat einen Setzdruck auf Grundlage der Federkraft der Feder 18a, wobei der Setzdruck auf einen Wert gesetzt ist, der zum Öffnen des Schaltventils 18 in einer relativ frühen Phase auf den Start des Absenkantriebs folgend ausreicht, wie dies später beschrieben ist.
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Das Ablassventil 16 ist in der Ablasshydraulikleitung 86 vorgesehen und wird dann geöffnet, wenn der Zulaufdruck (genauer gesagt ein Druck in der ersten Motorhydraulikleitung 81M, die den Zulaufströmungsdurchlass während des Absenkantriebs bildet) gleich oder größer als dessen Setzdruck wird, um das durch den Zulaufströmungsdurchlass strömende Hydraulikfluid in den Tank einzubringen, um dadurch einen oberen Grenzwert des Zulaufdrucks zu definieren. Während der Setzdruck des Ablassventils 16 auf eine solche Durchflussmenge gesetzt werden muss, der größer als der Vorsteuerdruck des Schaltventils 18 ist, ist es zum Verringern einer Last an der Hydraulikpumpe 2 vorzuziehen, den Setzdruck so niedrig wie möglich zu setzen. In dem Fall, dass das Schaltventil 18 ausgelassen ist, wie dies später beschrieben ist, muss der Setzdruck des Ablassventils 16 lediglich in einen solchen Bereich gesetzt werden, dass die Druckdifferenz über den Hydraulikmotor 4 ausreichend gesichert ist, um den Hydraulikmotor 4 unter lastfreien Bedingungen in der Absenkantriebsrichtung anzutreiben.
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Die dritte Motorhydraulikleitung 83M ist eine Rohrleitung zum Ausbilden eines Zulaufströmungsdurchlasses während des Anhebeantriebs, die mit einem Rückschlagventil 13 versehen ist. Das Rückschlagventil 13 beschränkt eine Strömungsrichtung des Hydraulikfluids in der dritten Motorhydraulikleitung 83M auf eine Richtung von dem Steuerventil 5 zu dem zweiten Anschluss 4b des Hydraulikmotors 4. Mit anderen Worten sperrt das Rückschlagventil 13 einen Hydraulikfluidstrom, der von dem zweiten Anschluss 4b zu dem Steuerventil 5 gerichtet ist.
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Die Ablaufströmungseinstelleinrichtung 10 kann, anstelle zwischen dem zweiten Anschluss 4b des Hydraulikmotors 4 und dem Steuerventil 5, zwischen dem Steuerventil 5 und dem Tank vorgesehen sein. In diesem Fall können die dritte Motorhydraulikleitung 83M und das Schaltventil 18 ausgelassen werden. Jedoch hat die Anordnung, die die dritte Motorhydraulikleitung 83M und das Schaltventil 18 aufweist, wie dies in 1 gezeigt ist, einen Vorteil darin, dass die Hydraulikrohrleitung zwischen der Ablaufströmungseinstelleinrichtung 10 und dem zweiten Anschluss 4b kürzer gemacht werden kann, wodurch die Möglichkeit eines Abwürgens des Hydraulikmotors 4 infolge einer Beschädigung der Hydraulikleitung verringert wird.
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Als Nächstes wird ein Betrieb des Geräts gemäß dem ersten Ausführungsbeispiels beschrieben.
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Nach dem Handhaben des Handhabungshebels 6a des Fernsteuerventils 6 in einer Richtung für den Anhebeantrieb wird der von dem Fernsteuerventil 6 ausgegebene Fernsteuerdruck in den Anhebevorsteueranschluss 3b des Richtungssteuerventils 3 eingegeben, wodurch das Richtungssteuerventil 3 von der neutralen Position P0 auf die Anhebeantriebsposition P2 betätigt wird. Zu diesem Zeitpunkt gibt es keinen Druckanstieg in der ersten Motorhydraulikleitung 81M und das Schaltventil 18 wird daher in einem geschlossenen Zustand gehalten, sodass das von der Hydraulikpumpe 2 abgegebene Hydraulikfluid zu der dritten Motorhydraulikleitung 83M zugeführt und in den zweiten Anschluss 4b des Hydraulikmotors 4 eingebracht wird, während das Rückschlagventil 18 öffnet, wodurch der Hydraulikmotor 4 in der Anheberichtung gedreht wird. Das von dem ersten Anschluss 4a des Hydraulikmotors 4 abgegebene Hydraulikfluid wird durch die erste Motorhydraulikleitung 81M und die Tankhydraulikleitung 8T zu dem Tank zurückgeführt.
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Andererseits wird nach dem Handhaben des Handhabungshebels 6a des Fernsteuerventils 6 in einer Richtung für den Absenkantrieb das Richtungssteuerventil 3 so betätigt, dass es gemäß der Handhabung von der neutralen Position P0 auf die Absenkantriebsposition P1 geöffnet wird. Genauer gesagt gibt das Fernsteuerventil 6 einen Vorsteuerdruck bei einem Niveau entsprechend des Handhabungsbetrags des Handhabungshebels 6a zu dem Richtungssteuerventil 3 durch die Absenkvorsteuerleitung 11a aus, um dadurch das Richtungssteuerventil 3 in Richtung zu der Absenkantriebsposition P1 um einen dem Vorsteuerdruck entsprechenden Hub zu betätigen. Zusammen mit dieser Betätigung wird die Öffnungsfläche der Entlastungsdrosselstelle des Richtungssteuerventils 3 auf den Wert null verringert, während die Öffnungsfläche der Zulaufdrosselstelle 31 des Richtungssteuerventils 3 vergrößert wird, um die Druckdifferenz über die Zulaufdrosselstelle 31 zu verringern. Somit wird das Zulaufströmungseinstellventil 9 betätigt, sodass der Umgehungsströmungsdurchlass 15, der der Entlastungsströmungsdurchlass ist, geschlossen wird, um die Zulaufdurchflussmenge Qmi zu erhöhen, das heißt, um die Zulaufdurchflussmenge Qmi ungeachtet eines Lastniveaus auf eine dem Handhabungsbetrag des Handhabungshebels 6a entsprechende Durchflussmenge einzustellen. Der Hydraulikmotor 4 wird dadurch in der Absenkrichtung gedreht, sodass Hydraulikfluid von dem zweiten Anschluss 4b abgegeben wird. Genauer gesagt wird das Zulaufströmungseinstellventil 9 so betätigt, dass es geöffnet wird, um die Druckdifferenz über die Zulaufdrosselstelle 31 auf einen vorbestimmten Wert einzustellen, wodurch die Zulaufdurchflussmenge Qmi auf eine der Öffnungsfläche der Zulaufdrosselstelle 31 entsprechende Durchflussmenge gesteuert wird, d. h. auf eine Durchflussmenge, die einer durch das Handhaben des Handhabungshebels 6a bestimmten Geschwindigkeit entspricht.
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Den Start des Absenkantriebs begleitend wird der Druck in der ersten Motorhydraulikleitung 81M, d. h. der Vorsteuerdruck des Schaltventils 18 erhöht, um das Schaltventil 18 zu öffnen, d. h., die zweite Motorhydraulikleitung 82M zu öffnen, sodass der Ablaufströmungsdurchlass ausgebildet wird. Folglich wird das von dem zweiten Anschluss 4b des Hydraulikmotors 4 abgegebene Hydraulikfluid durch den Ablaufströmungsdurchlass zu dem Tank zurück geführt, insbesondere während es die Ablaufströmungseinstelleinrichtung 10 und das Schaltventil 18 in dieser Reihenfolge passiert. Dabei definiert das Ablassventil 16 den oberen Grenzwert des Drucks in dem Zulaufströmungsdurchlass auf den Setzdruck des Ablassventils 16, während der Setzdruck des Ablassventils 16 auf einen Wert gesetzt ist, der größer als der Vorsteuerdruck des Schaltventils 18 ist; somit ist der Öffnungszustand des Schaltventils 18 garantiert.
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Die Öffnungsfläche der Drosselstelle (Ablaufdrosselstelle) des Ventils 12 mit variabler Drosselstelle der Ablaufströmungseinstelleinrichtung 10 in der zweiten Motorhydraulikleitung 82M, das so geöffnet wird, wird gemäß dem Handhabungsbetrag des Handhabungshebels 6a variiert, und das Ablaufströmungseinstellventil 14 steuert die Ablaufdurchflussmenge Qmo auf eine dem Handhabungsbetrag entsprechende Durchflussmenge. Genauer gesagt wird das Ablaufströmungseinstellventil 14 so betätigt, dass es geöffnet wird, um die Druckdifferenz über die Ablaufdrosselstelle des Ventils 12 mit variabler Drosselstelle mit einem vorbestimmten Wert in Übereinstimmung zu bringen, wodurch die Ablaufdurchflussmenge auf eine der Öffnungsfläche der Ablaufdrosselstelle entsprechende Durchflussmenge gesteuert wird, d. h. auf eine Durchflussmenge, die einer durch die Handhabung des Handhabungshebels 6a bestimmten Geschwindigkeit entspricht.
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Während die Ablaufdurchflussmenge Qmo auf diese Weise gesteuert wird, wird der Absenkantrieb bei einer Geschwindigkeit ausgeführt, die dem Handhabungsbetrag des Handhabungshebels 6 entspricht, und zwar ungeachtet eines Lastniveaus (in diesem Beispiel einer hängenden Last). Mit anderen Worten steuert die Ablaufströmungseinstelleinrichtung 10 die Ablaufdurchflussmenge gemäß dem Handhabungsbetrag des Handhabungshebels 6a ungeachtet einer Änderung eines Gewichts einer hängenden Last als die Last. Folglich ist es anders als bei der herkömmlichen Technologie möglich, eine Änderung der Geschwindigkeit des Stellglieds infolge einer Erhöhung/Verringerung des Gewichts der Last effektiv zu unterdrücken, um einen Beitrag zu der verbesserten Betriebsfähigkeit und Sicherheit zu leisten.
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Ferner wird zusätzlich zu der Ablaufdurchflussmenge Qmo in diesem Gerät die Zulaufdurchflussmenge Qmi durch die Zulaufströmungseinstelleinrichtung (die Zulaufdrosselstelle 31 und das Zulaufströmungseinstellventil 9) auf eine dem Handhabungsbetrag des Handhabungshebels 6a entsprechende Durchflussmenge gesteuert und jeweilige Strömungseinstelleigenschaften der Zulauf- und Ablaufströmungseinstelleinrichtungen (jeweilige Eigenschaften der gemäß dem Handhabungsbetrag des Handhabungshebels 6a einzustellenden Durchflussmengen) werden derart festgelegt, dass die gesteuerte Zulaufdurchflussmenge Qmi zu jeder Zeit größer als die Ablaufdurchflussmenge Qmo ist: dies verhindert das übermäßige Absenken des Zulaufdrucks infolge eines Überschusses der Ablaufdurchflussmenge über die Zulaufdurchflussmenge, wodurch das Auftreten von Kavitation an der Zulaufseite infolge des zuvor erwähnten übermäßigen Absenkens verhindert wird.
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Da übrigens das Verhindern der Kavitation durch eine Kombination der Zulaufströmungseinstelleinrichtung und der Ablaufströmungseinstelleinrichtung erreicht wird, wie dies vorstehend erwähnt ist, gibt es keinen Bedarf dazu, ein Ausgleichsventil wie in der herkömmlichen Technologie zu verwenden; daher kann die Kavitation verhindert werden, ohne dass ein Nachteil durch die Verwendung des Ausgleichsventils involviert ist, d. h. ein Nachteil, dass ein Pendeln des Zulaufdrucks auftritt oder dass eine Ansprechverzögerung oder ein stark verstärkter Druck infolge der Verwendung einer Drosselstelle zum Verhindern des Pendelns auftritt.
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Da andererseits der Zulaufdruck durch das Ablassventil 16, welches dann geöffnet wird, wenn der Zulaufdruck einen vorbestimmten Setzdruck davon erreicht, gleich oder kleiner als der Setzdruck gehalten wird, können ein übermäßiger Anstieg der Antriebsleistung für die Hydraulikpumpe und eine Verschlechterung der Kraftstoffwirtschaftlichkeit infolge einer unnötigen Erhöhung des Zulaufdrucks vermieden werden.
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Als Nächstes wird ein hydraulisches Antriebsgerät gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 4 und 5 beschrieben.
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Zusätzlich zu einer Konfiguration, die äquivalent zu der grundlegenden Konfiguration des in 1 gezeigten Geräts ist, hat das in 4 gezeigte Gerät ferner eine Abgabedurchflussmengenerfassungsvorrichtung 19 zum Erfassen einer Abgabedurchflussmenge der Hydraulikpumpe 2 (oder eines dazu äquivalenten Werts) und einen Ablaufdurchflussmengenbeschränkungsabschnitt 20 zum Beschränken einer Ablaufdurchflussmenge auf Grundlage eines Erfassungsergebnisses. Der Ablaufdurchflussmengenbeschränkungsabschnitt 20 beschränkt eine tatsächliche Ablaufdurchflussmenge auf unterhalb einer Durchflussmenge, auf die die Ablaufströmungseinstelleinrichtung 10 die tatsächliche Ablaufdurchflussmenge gemäß einer durch die Handhabungsvorrichtung des Vorsteuerventils 6 bestimmten Geschwindigkeit (gemäß dem Vorsteuerdruck) eingestellt werden muss, wenn die durch die Abgabedurchflussmengenerfassungsvorrichtung 19 erfasste Abgabedurchflussmenge kleiner als eine erforderliche Zulaufdurchflussmenge ist, auf die die Zulaufströmungseinstelleinrichtung die tatsächliche Zulaufdurchflussmenge gemäß der durch Handhabung des Vorsteuerventils 6 als die Handhabungsvorrichtung bestimmten Geschwindigkeit (d. h. gemäß einem Vorsteuerdruck) einstellen muss, d. h., wenn eine Möglichkeit besteht, dass die Zulaufdurchflussmenge infolge eines Mangels der Abgabedurchflussmenge gesättigt ist, und zwar auf eine solche Weise, dass die Abgabedurchflussmenge anstelle der Sättigung unter der Zulaufdurchflussmenge gehalten wird.
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5 zeigt die Sättigung, die in der Zulaufdurchflussmenge auftreten kann. In dem ersten Ausführungsbeispiel sind die jeweiligen Strömungseinstelleigenschaften der Zulaufströmungseinstelleinrichtung und der Ablaufströmungseinstelleinrichtung 10 so festgelegt, dass sowohl die Zulaufdurchflussmenge Qmi als auch die Ablaufdurchflussmenge Qmo mit einem Anstieg des Vorsteuerdrucks, der ein Vorsteuerdruck für den Anhebeantrieb ist, ansteigen, wie dies in 3 gezeigt ist, und die Beziehung von Qmi > Qmo beibehalten wird, wohingegen nicht zugelassen wird, dass eine tatsächliche Zulaufdurchflussmenge Qmi größer als die Abgabedurchflussmenge der Hydraulikpumpe 2 wird; daher wird in dem Fall einer niedrigen Abgabedurchflussmenge die Zulaufdurchflussmenge Qmi ungeachtet einer Erhöhung des Vorsteuerdrucks bei der Abgabedurchflussmenge ihr Maximum erreichen, wie dies in 5 gezeigt ist. Die auf diese Weise gesättigte Zulaufdurchflussmenge Qmi ist in der Lage, die Größenbeziehung von Qmi > Qmo umzukehren, was ein Problem des Abwürgens des Hydraulikmotors 4 oder dergleichen hervorruft. Aus diesem Grund ist der Ablaufdurchflussmengenbeschränkungsabschnitt 20 in dem zweiten Ausführungsbeispiel so ausgelegt, dass er eine tatsächliche Ablaufdurchflussmenge, die durch die Ablaufströmungseinstelleinrichtung 10 auf unterhalb der erforderlichen Ablaufdurchflussmenge eingestellt ist, die der durch die Handhabung des Vorsteuerventils 6 bestimmten Geschwindigkeit entspricht, in einer Situation beschränkt, in der eine Möglichkeit besteht, dass die zuvor erwähnte Sättigung auftritt, wodurch die Größenbeziehung von Qmi > Qmo beibehalten wird.
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Während in dem ersten Ausführungsbeispiel der von dem Fernsteuerventil 6 ausgegebene Fernsteuerdruck direkt in das Ventil 12 mit variabler Drosselstelle der Ablaufströmungseinstelleinrichtung 10 als ein Vorsteuerdruck eingegeben wird, führt der Ablaufdurchflussmengenbeschränkungsabschnitt 20 in dem zweiten Ausführungsbeispiel genauer gesagt die Beschränkung der Ablaufdurchflussmenge durch, indem der Fernsteuerdruck in ein elektrisches Signal umgewandelt wird, um den Vorsteuerdruck des Ventils 12 mit variabler Drosselstelle zu steuern.
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Genauer gesagt hat der Ablaufdurchflussmengenbeschränkungsabschnitt 20 Folgendes: einen Vorsteuerdrucksensor 24 zum Erfassen eines Vorsteuerdrucks für den Absenkantrieb (Vorsteuerdruck), eine Steuereinrichtung 22 zum Durchführen der Ablaufdurchflussmengenbeschränkungssteuerung auf Grundlage eines Erfassungssignals des Vorsteuerdrucksensors 24, eine Vorsteuerdruckquelle 26 für die Ablaufdurchflussmengenbeschränkungssteuerung und ein elektromagnetisches Proportionaldruckverringerungsventil 28, das zwischen der Vorsteuerdruckquelle 26 und dem Ventil 12 mit variabler Drosselstelle angeordnet ist. Das elektromagnetische Proportionaldruckverringerungsventil 28 hat ein Solenoid und gibt einen Sekundärdruck entsprechend eines in den Solenoid eingegebenen Anweisungssignals als einen Vorsteuerdruck des Ventils 12 mit variabler Drosselstelle aus. Die Vorsteuerdruckquelle für das elektromagnetische Proportionaldruckverringerungsventil 28 kann zudem als eine Vorsteuerdruckquelle für das Fernsteuerventil 6 verwendet werden. Genauer gesagt kann das elektromagnetische Proportionaldruckverringerungsventil 28 zudem zwischen dem Fernsteuerventil 6 und dem Ventil 12 mit variabler Drosselstelle angeordnet sein.
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Die Steuereinrichtung 22 gibt ein Anweisungssignal zu dem elektromagnetischen Proportionaldruckverringerungsventil 28 aus, um dadurch dessen zweiten Druck zu betätigen, d. h. einen in das Ventil 12 mit variabler Drosselstelle einzugebenden Vorsteuerdruck. Genauer gesagt berechnet die Steuereinrichtung 22 eine erforderliche Zulaufdurchflussmenge und eine erforderliche Ablaufdurchflussmenge, die jeweils dem Betätigungsbetrag des Betätigungshebels 6a in dem Fernsteuerventil 6 entsprechen, auf Grundlage eines Erfassungssignals des Vorsteuerdrucksensors 24, und gibt ein Anweisungssignal auf Grundlage der berechneten, erforderlichen Zulaufdurchflussmenge folgendermaßen in das elektromagnetische Proportionaldruckverringerungsventil 28 ein: wenn die berechnete, erforderliche Zulaufdurchflussmenge gleich oder kleiner als eine Abgabedurchflussmenge der Hydraulikpumpe 2 ist, die durch die Abgabedurchflussmengenerfassungsvorrichtung 19 erfasst wird, dann gibt die Steuereinrichtung 22 in das elektromagnetische Proportionaldruckverringerungsventil 28 ein Anweisungssignal ein, um die Ablaufströmungseinstelleinrichtung 10 dazu anzuweisen, eine tatsächliche Ablaufdurchflussmenge auf eine erforderliche Ablaufdurchflussmenge einzustellen, d. h., ein Anweisungssignal, um eine tatsächliche Ablaufdurchflussmenge Qmo mit einer erforderlichen Ablaufdurchflussmenge in Übereinstimmung zu bringen; wenn die berechnete, erforderliche Zulaufdurchflussmenge größer als die Abgabedurchflussmenge ist, d. h., wenn die Möglichkeit besteht, dass eine Sättigung der Zulaufdurchflussmenge Qmi auftritt, wie sie in 5 gezeigt ist, dann gibt die Steuereinrichtung 22 in das elektromagnetische Proportionaldruckverringerungsventil 28 ein Anweisungssignal ein, um die Ablaufdurchflussmenge Qmo unter die erforderliche Ablaufdurchflussmenge zu beschränken, wie dies in 5 gezeigt ist, genauer gesagt ein Anweisungssignal, um die Ablaufdurchflussmenge Qmo so zu beschränken, dass die Beziehung beibehalten wird, gemäß der die Ablaufdurchflussmenge Qmo kleiner als die Zulaufströmungsgrate Qmi ist, und zwar ungeachtet der Sättigung, wie sie in 5 gezeigt ist.
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Die Beurteilung darüber, ob die Ablaufdurchflussmengenbeschränkung durchgeführt werden sollte oder nicht, kann auf Grundlage eines Vergleichs zwischen der Abgabedurchflussmenge und der erforderlichen Ablaufdurchflussmenge gemacht werden, und zwar anstelle des zuvor erwähnten direkten Vergleichs zwischen der Abgabedurchflussmenge und der erforderlichen Zulaufdurchflussmenge. Beispielsweise kann eine Beurteilung gemacht werden, bei der eine Ablaufdurchflussmengenbeschränkung durchgeführt wird, wenn die erforderliche Ablaufdurchflussmenge gleich einem vorbestimmten Wert ist, der um die Abgabedurchflussmenge herum festgelegt ist (bspw. ein Wert von 90% der Abgabedurchflussmenge). Mit anderen Worten kann das Kriterium zum Beurteilen, ob die Ablaufdurchflussmenge beschränkt werden soll oder nicht, auf geeignete Weise unter einer Bedingung bestimmt werden, dass die Ablaufdurchflussmenge so beschränkt werden kann, dass das Umkehren der Größenbeziehung der Zulaufdurchflussmenge und der Ablaufdurchflussmenge infolge der Sättigung der Zulaufdurchflussmenge verhindert wird.
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Das Hydraulikstellglied gemäß der vorliegenden Erfindung ist nicht auf den Hydraulikmotor beschränkt, sondern kann beispielsweise ein Hydraulikzylinder zum Anheben und Absenken eines Anbauteils eines Arbeitsgeräts sein. Auch in diesem Fall kann die vorliegende Erfindung effektiv zum Antreiben des Anbauteils in einer Absenkanrichtung, die gleich zu dessen Eigengewichtsfallrichtung ist, angewendet werden. Alternativ kann das Hydraulikstellglied ein Motor mit variabler Verdrängung sein.
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Wie dies zuvor erwähnt ist, ist gemäß der vorliegenden Erfindung ein Hydraulikantriebsgerät für eine Arbeitsmaschine vorgesehen, wobei das Gerät in der Lage ist, ein übermäßiges Absenken des Drucks an einer Zulaufseite zu verhindern und eine Last bei einer stabilen Geschwindigkeit in einer Absenkrichtung zu bewegen, welche die gleiche Richtung wie eine Eigengewichtsfallrichtung der Last ist, ohne dass ein pendelnder und stark verstärkter Druck auftritt, welches die Nachteile des herkömmlichen Ausgleichsventils sind. Das bereitgestellte Hydraulikantriebsgerät weist Folgendes auf: eine Hydraulikpumpe zum Abgeben von Hydraulikfluid; ein Hydraulikstellglied mit einem ersten Anschluss und einem zweiten Anschluss, das dazu angepasst ist, durch Aufnehmen einer Zufuhr von von der Hydraulikpumpe abgegebenem Hydraulikfluid durch den ersten Anschluss und Abgeben des Hydraulikfluids von dem zweiten Anschluss angetrieben zu werden, sodass es die Last in der Absenkrichtung bewegt; eine Handhabungsvorrichtung, die dazu handgehabt wird, um eine Betätigungsgeschwindigkeit des Hydraulikstellglieds zu bestimmen; einen Arbeitshydraulikkreis, der einen Zulaufströmungsdurchlass zum Einbringen von Hydraulikfluid von der Hydraulikpumpe in den ersten Anschluss des Hydraulikstellglieds, wenn das Hydraulikstellglied zum Bewegen der Last in der Absenkrichtung angetrieben wird, und einen Ablaufströmungsdurchlass zum Einbringen von von dem zweiten Anschluss des Hydraulikstellglieds abgegebenem Hydraulikfluid in einen Tank, wenn das Hydraulikstellglied zum Bewegen der Last in der Absenkrichtung angetrieben wird, aufweist; ein Steuerventil zum Ändern eines Zustands der Zufuhr von Hydraulikfluid von der Hydraulikpumpe zu dem Hydraulikstellglied, um das Hydraulikstellglied bei der durch die Handhabungsvorrichtung bestimmten Geschwindigkeit zu betätigen; eine Zulaufströmungseinstelleinrichtung zum Einstellen einer Zulaufdurchflussmenge, die eine Durchflussmenge des Hydraulikfluids in dem Zulaufströmungsdurchlass ist, auf eine der durch die Handhabungsvorrichtung bestimmten Geschwindigkeit entsprechende Durchflussmenge; eine Ablaufströmungseinstelleinrichtung zum Einstellen einer Ablaufdurchflussmenge, die eine Durchflussmenge des Hydraulikfluids in dem Ablaufströmungsdurchlass ist, auf eine Durchflussmenge, die der durch die Handhabungsvorrichtung bestimmten Geschwindigkeit entspricht; und ein Ablassventil, das dazu angepasst ist, dann geöffnet zu werden, wenn ein Druck des Zulaufströmungsdurchlasses gleich oder größer als ein Setzdruck wird, um das durch den Zulaufströmungsdurchlass strömende Hydraulikfluid in den Tank einzubringen, um dadurch einen oberen Grenzwert des Drucks des Zulaufströmungsdurchlasses zu definieren. Außerdem haben die Zulaufströmungseinstelleinrichtung und die Ablaufströmungseinstelleinrichtung jeweilige Strömungseinstelleigenschaften, von denen jede eine Eigenschaft ist, die eine Beziehung zwischen der durch die Handhabungsvorrichtung bestimmten Geschwindigkeit und einer gemäß der bestimmten Geschwindigkeit einzustellenden Durchflussmenge angibt, sodass die durch die Zulaufströmungseinstelleinrichtung gemäß einem Wert der durch die Handhabungsvorrichtung bestimmten Geschwindigkeit eingestellte Zulaufdurchflussmenge größer als eine durch die Ablaufströmungseinstelleinrichtung eingestellte Ablaufdurchflussmenge ist.
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In dem Hydraulikantriebsgerät der vorliegenden Erfindung stellt die in dem Ablaufströmungsdurchlass vorgesehene Ablaufströmungseinstelleinrichtung die Ablaufdurchflussmenge auf eine Durchflussmenge ein, die der bestimmten Geschwindigkeit entspricht, wodurch eine Absenkgeschwindigkeit einer Last ungeachtet eines Niveaus der Last bei einem der Handhabung der Handhabungsvorrichtung entsprechenden Wert gehalten wird, sodass eine gute Betriebsfähigkeit und Sicherheit ermöglich wird. Außerdem haben die Zulaufströmungseinstelleinrichtung und die Ablaufströmungseinstelleinrichtung jeweilige Strömungseinstelleigenschaften, sodass eine Ablaufdurchflussmenge, die durch die Ablaufströmungseinstelleinrichtung gemäß einem Wert der durch die Handhabungsvorrichtung bestimmten Geschwindigkeit eingestellt wird, kleiner als eine Zulaufdurchflussmenge ist, die gemäß dem Geschwindigkeitswert durch die Zulaufströmungseinstelleinrichtung eingestellt wird; daher wird das Auftreten eines übermäßigen Absenkens des Drucks eines Zulaufdrucks, das heißt, des Drucks in dem Zulaufströmungsdurchlass infolge eines Überschusses der Ablaufdurchflussmenge über die Zulaufdurchflussmenge verhindert und somit wird das Auftreten der Kavitation infolge der Verringerung des Zulaufdrucks verhindert. Im Übrigen besteht kein Bedarf für ein Ausgleichsventil zum Verhindern der Kavitation und daher tritt der von dem Ausgleichsventil herrührende Nachteil nicht auf, d. h. der Nachteil, dass das Pendeln des Zulaufdrucks auftritt oder dass eine Ansprechverzögerung oder ein verstärkter Druck infolge der Verwendung einer Drosselstelle zum Verhindern des Pendelns auftritt.
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Als die Zulaufströmungseinstelleinrichtung ist eine solche vorzuziehen, die eine Zulaufdrosselstelle, die eine Strömungsdurchlassfläche hat, die gemäß der Handhabung der Handhabungsvorrichtung variabel ist, und ein Zulaufströmungseinstellventil aufweist, das die Zulaufdurchflussmenge so variiert, dass es eine Druckdifferenz über die Zulaufdrosselstelle mit einem vorbestimmten Wert in Übereinstimmung bringt. Auf ähnliche Weise ist für die Ablaufströmungseinstelleinrichtung eine solche vorzuziehen, die eine Ablaufdrosselstelle, welche eine Strömungsdurchlassfläche hat, die gemäß der Handhabung der Handhabungsvorrichtung variabel ist, und ein Ablaufströmungseinstellventil aufweist, das die Ablaufdurchflussmenge so variiert, dass es eine Druckdifferenz über die Ablaufdrosselstelle mit einem vorbestimmten Wert in Übereinstimmung bringt. Die Kombination aus der Drosselstelle und dem Strömungseinstellventil in jedem der Strömungseinstelleinrichtungen macht es möglich, eine Absenkgeschwindigkeit einer Last mit einer einfachen Konfiguration bei einem Wert zu halten, der der Handhabung der Handhabungsvorrichtung entspricht.
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In der vorliegenden Erfindung ist es vorzuziehen, als das hydraulische Stellglied eine solche Art zu verwenden, die sowohl in der Vorwärts- als auch der Rückwärtsrichtung betätigt werden kann, genauer gesagt eine Bauart, die so angetrieben wird, dass sie die Last in der Absenkrichtung bewegt, indem sie eine Zufuhr von Hydraulikfluid durch den ersten Anschluss empfängt, während sie das Hydraulikfluid von dem zweiten Anschluss abgibt, und die so angetrieben wird, dass sie die Last in der Anheberichtung bewegt, indem sie eine Zufuhr von Hydraulikfluid durch den zweiten Anschluss empfängt, während sie das Hydraulikfluid von dem ersten Anschluss abgibt, um eine Last nicht nur in einer Absenkrichtung sondern auch in einer Anheberichtung zu bewegen. Zu diesem Zweck ist es vorzuziehen, dass: das Steuerventil ein vorsteuerdruckbetriebenes Auswahlventil aufweist, das eine neutrale Position zum Verhindern der Zufuhr des von der Hydraulikpumpe abgegebenen Hydraulikfluids zu dem Hydraulikstellglied, eine Absenkantriebsposition zum Führen des von der Hydraulikpumpe abgegebenen Hydraulikfluids zu dem ersten Anschluss des Hydraulikstellglieds durch den Zulaufströmungsdurchlass und zum Rückführen des von dem zweiten Anschluss des Hydraulikstellglieds abgegebenen Hydraulikfluids durch den Ablaufströmungsdurchlass zu dem Tank, und eine Anhebeantriebsposition zum Ausbilden eines Strömungsdurchlasses zum Zuführen des von der Hydraulikpumpe abgegebenen Hydraulikfluids zu dem zweiten Anschluss des Hydraulikstellglieds und eines Strömungsdurchlasses zum Rückführen des von dem ersten Anschluss des Hydraulikstellglieds abgegebenen Hydraulikfluids zu dem Tank aufweist, wobei das vorsteuerdruckbetriebene Auswählventil mit jeweiligen Vorsteueranschlüssen versehen ist, die der Absenkantriebsposition und der Anhebeantriebsposition entsprechen, und von der neutralen Position in einer Richtung, die dem Vorsteueranschluss entspricht, der die Eingabe eines Vorsteuerdrucks empfängt, um einen einem Niveau des Vorsteuerdrucks entsprechenden Hub betätigt wird; und die Handhabungsvorrichtung ein Vorsteuerventil aufweist, das zwischen einer Vorsteuerhydraulikdruckquelle und dem jeweiligen Vorsteueranschluss zwischengeordnet ist und dazu angepasst ist, einen der Handhabung des Vorsteuerventils entsprechenden Vorsteuerdruck zu dem der Handhabung entsprechenden Vorsteueranschluss zuzuführen. In diesem Fall können die Zulaufdrosselstelle und/oder die Ablaufdrosselstelle einfach gemäß dem Inhalt der Handhabung der Handhabungsvorrichtung durch Verwendung des Vorsteuerdrucks gesteuert werden. Genauer gesagt weist die Zulaufströmungseinstelleinrichtung vorzugsweise ein Zulaufdrosselstellenventil auf, das die Zufuhr des Vorsteuerdrucks empfängt und die Zulaufdrosselstelle hat, wobei das Zulaufdrosselstellenventil eine Öffnungsfläche hat, die gemäß einem Niveau des Vorsteuerdrucks variabel ist. Im Übrigen weist die Ablaufströmungseinstelleinrichtung vorzugsweise ein Ablaufdrosselstellenventil auf, das die Zufuhr des Vorsteuerdrucks empfängt und die Ablaufdrosselstelle hat, wobei die Ablaufdrosselstelle eine Öffnungsfläche hat, die gemäß einem Niveau des Vorsteuerdrucks variabel ist.
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Außerdem ermöglicht in diesem Fall die Verwendung des vorsteuerdruckbetriebenen Auswählventils zudem als zumindest die Zulaufdrosselstelle und/oder die Ablaufdrosselstelle, dass die Konfiguration des Geräts vereinfacht wird. Genauer gesagt ist es vorzuziehen, dass das vorsteuerdruckbetriebene Auswahlventil ein Richtungs- und Durchflussmengensteuerventil ist, das zumindest die Zulaufdrosselstelle und/oder die Ablaufdrosselstelle aufweist, wobei die Drosselstelle eine Öffnungsfläche hat, die derart variabel ist, dass sie mit einem Hub von der neutralen Position größer wird.
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Davon abgesehen ist es zudem vorzuziehen, dass das hydraulische Antriebsgerät ferner Folgendes aufweist: eine Abgabedurchflussmengenerfassungsvorrichtung zum Erfassen einer Abgabedurchflussmenge der Hydraulikpumpe oder eines dazu äquivalenten Werts; und einen Ablaufdurchflussmengenbeschränkungsabschnitt, der eine durch die Ablaufdurchflussmengeneinstelleinrichtung eingestellte Ablaufdurchflussmenge auf unter eine Durchflussmenge beschränkt, auf die die Ablaufdurchflussmengeneinstelleinrichtung die Ablaufdurchflussmenge gemäß der durch die Handhabung der Handhabungsvorrichtung bestimmten Geschwindigkeit einstellen muss, wenn eine durch die Abgabedurchflussmengenerfassungsvorrichtung erfasste Abgabedurchflussmenge kleiner als eine Durchflussmenge ist, auf die die Zulaufdurchflussmengeneinstelleinrichtung die Zulaufdurchflussmenge gemäß der durch die Handhabung der Handhabungsvorrichtung bestimmten Geschwindigkeit einstellen muss, um die durch die Ablaufströmungseinstelleinrichtung eingestellte Ablaufdurchflussmenge bei einer Durchflussmenge zu halten, die niedriger als die durch die Abgabedurchflussmengenerfassungsvorrichtung erfasste Abgabedurchflussmenge ist.
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In einer Situation, in der die Zulaufdurchflussmenge eine erforderliche Zulaufdurchflussmenge, die der durch die Handhabung der Handhabungsvorrichtung bestimmten Geschwindigkeit entspricht, nicht erreichen kann, d. h. in einer Situation, in der die Möglichkeit besteht, dass die Sättigung der durch die Zulaufströmungseinstelleinrichtung eingestellten Zulaufdurchflussmenge infolge des Mangels der Abgabedurchflussmenge auftritt, kann gemäß dem Gerät der zuvor erwähnte Abgabedurchflussmengenbeschränkungsabschnitt die Größenkorrelation der tatsächlichen Zulauf- und Ablaufdurchflussmengen ungeachtet der Sättigung beibehalten, indem die durch die Ablaufströmungseinstelleinrichtung eingestellte Ablaufdurchflussmenge auf unterhalb der erforderlichen Ablaufdurchflussmenge beschränkt wird, die der durch die Handhabung der Handhabungsvorrichtung bestimmten Geschwindigkeit entspricht. Zusammenfassend kann selbst dann, wenn die Abgabedurchflussmenge niedrig ist, die Beziehung beibehalten werden, gemäß der die Ablaufdurchflussmenge niedriger als die Zulaufdurchflussmenge ist, wodurch das Auftreten eines Problems verhindert werden kann, das von dem Umkehren der Größenbeziehung der beiden Durchflussmengen auftritt, etwa das Abwürgen des Hydraulikstellglieds.
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Bei der vorliegenden Erfindung ist es vorzuziehen, dass die Strecke zwischen dem zweiten Anschluss des Hydraulikstellglieds und der Ablaufströmungseinstelleinrichtung so kurz wie möglich festgelegt ist. Während eine Beschädigung einer Hydraulikleitung zwischen dem zweiten Anschluss und der Ablaufströmungseinstelleinrichtung ein Abwürgen des Hydraulikstellglieds mit sich bringen kann, ist das Risiko des Abwürgens niedrig, da die Strecke zwischen dem zweiten Anschluss und der Ablaufströmungseinstelleinrichtung verkürzt ist.
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Diesbezüglich ist es in dem Fall, in dem das Steuerventil ein Richtungssteuerventil aufweist, das eine neutrale Position zum Verhindern der Zufuhr des von dem Hydraulikmotor abgegebenen Hydraulikfluids zu dem Hydraulikstellglied, eine Absenkantriebsposition zum Ausbilden eines Strömungsdurchlasses zum Führen des von der Hydraulikpumpe abgegebenen Hydraulikfluids zu dem ersten Anschluss des Hydraulikstellglieds durch den Zulaufströmungsdurchlass und zum Rückführen des von dem zweiten Anschluss des Hydraulikstellglieds abgegebenen Hydraulikfluids zu dem Tank über den Ablaufströmungsdurchlass, und eine Anhebeantriebsposition zum Ausbilden eines Strömungsdurchlasses zum Führen des von der Hydraulikpumpe abgegebenen Hydraulikfluids zu dem zweiten Anschluss des Hydraulikstellglieds und eines Strömungsdurchlasses zum Rückführen des von dem ersten Anschluss des Hydraulikstellglieds abgegebenen Hydraulikfluids zu dem Tank hat, wirkungsvoll, die Ablaufströmungseinstelleinrichtung zwischen dem zweiten Anschluss und dem Richtungssteuerventil, wie vorstehend erwähnt, bereitzustellen, und zwar im Hinblick darauf, eine Wahrscheinlichkeit des Abwürgens des Hydraulikstellglieds infolge einer Beschädigung der Hydraulikleitung zu verringern, während die Ablaufströmungseinstelleinrichtung zwischen dem Richtungssteuerventil und dem Tank vorgesehen sein kann.
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Zum Verwirklichen sowohl des Absenkantriebs als auch des Anhebeantriebs während das Anordnen der Ablaufströmungseinstelleinrichtung zwischen dem zweiten Anschluss und dem Richtungssteuerventil zugelassen wird, ist es vorzuziehen, dass: eine erste Stellgliedhydraulikleitung zwischen dem Richtungssteuerventil und dem ersten Anschluss des Hydraulikstellglieds vorgesehen ist, um den Zulaufströmungsdurchlass während eines Absenkantriebs auszubilden und den Ablaufströmungsdurchlass während eines Anhebeantriebs auszubilden; eine zweite Stellgliedhydraulikleitung zum Einbringen von Hydraulikfluid von dem zweiten Anschluss zu dem Richtungssteuerventil während des Absenkantriebs und eine dritte Stellgliedhydraulikleitung zum Einbringen von Hydraulikfluid von dem Richtungssteuerventil zu dem zweiten Anschluss während des Anhebeantriebs zwischen dem Richtungssteuerventil und dem zweiten Anschluss des Hydraulikstellglieds in einer zueinander parallelen Anordnung vorgesehen sind; die dritte Stellgliedhydraulikleitung mit einem Rückschlagventil zum Blockieren eines Hydraulikfluids in einer Richtung von dem Hydraulikstellglied zu dem Richtungssteuerventil versehen ist; die zweite Stellgliedhydraulikleitung mit der Ablaufströmungseinstelleinrichtung und dem sich zwischen der Ablaufströmungseinstelleinrichtung und dem Richtungssteuerventil befindlichen vorsteuerdruckbetriebenen Schaltventil versehen ist und dazu angepasst ist, die zweite Stellgliedhydraulikleitung lediglich dann zu öffnen, wenn ein Druck des Hydraulikfluids in der ersten Stellgliedhydraulikleitung gleich oder größer als ein vorbestimmter Setzdruck ist; und der Setzdruck des vorsteuerdruckbetriebenen Schaltventils auf einen Wert gesetzt ist, der kleiner als der Setzdruck des Ablassventils ist.
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In diesem Gerät wird während des Anhebeantriebs, in dem das Richtungssteuerventil auf die Anhebeantriebsposition geschaltet ist, der Vorsteuerdruck des vorsteuerdruckbetriebenen Schaltventils nicht erhöht, und das Schaltventil schließt die zweite Stellgliedhydraulikleitung, sodass das von der Hydraulikpumpe abgegebene Hydraulikfluid über das Richtungssteuerventil und die dritte Stellgliedhydraulikleitung zu dem zweiten Anschluss des Hydraulikstellglieds zugeführt wird. Andererseits wird während des Absenkantriebs, in dem das Richtungssteuerventil auf die Absenkantriebsposition geschaltet ist, das Schaltventil so betätigt, dass es die zweite Stellgliedhydraulikleitung öffnet, wenn ein Druck des Hydraulikfluids in der den Zulaufströmungsdurchlass bildenden ersten Stellgliedhydraulikleitung auf den Vorsteuerdruck des vorsteuerdruckbetätigten Schaltventils erhöht ist, um dadurch das Rückführen des Hydraulikfluids von dem zweiten Anschluss zu dem Tank über die zweite Stellgliedhydraulikleitung zu ermöglichen und das Einstellen der Ablaufdurchflussmenge durch die in der zweiten Stellgliedleitung vorgesehene Ablaufströmungseinstelleinrichtung zu ermöglichen. Im Übrigen ermöglicht das Setzen des Setzdrucks des Ablassventils auf einen Wert, der größer als der Setzdruck des Schaltventils ist, dass der Öffnungsbetrieb des Schaltventils sichergestellt wird.
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Diese Anmeldung basiert auf der
Japanischen Patentanmeldung mit der Nr. 2011-275726 , die am 16. Dezember 2011 beim Japanischen Patentamt eingereicht wurde und deren Inhalte hiermit unter Bezugnahme eingegliedert sind.
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Obwohl die vorliegende Erfindung vollständig mittels Beispiel unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben wurde, ist dies so zu verstehen, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen dem Fachmann ersichtlich sind. Daher sollten, insofern solche Änderungen und Modifikationen von dem Umfang der im weiteren Verlauf definierten vorliegenden Erfindungen abweichen, diese als darin enthalten betrachtet werden.
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Es ist ein hydraulisches Antriebsgerät für eine Arbeitsmaschine vorgesehen, das eine übermäßige Abnahme eines Drucks an einer Zulaufseite verhindert und eine Last bei einer stabilen Geschwindigkeit in einer Absenkrichtung bewegt. Das Gerät weist Folgendes auf: eine Hydraulikpumpe; ein Hydraulikstellglied; eine Handhabungsvorrichtung; einen Arbeitshydraulikkreis, der einen Zulaufströmungsdurchlass und einen Ablaufströmungsdurchlass aufweist; ein Steuerventil zum Ändern eines Zustands der Zufuhr von Hydraulikfluid zum Antreiben des Hydraulikstellglieds mit einer durch die Handhabungsvorrichtung bestimmten Geschwindigkeit; eine Zulaufströmungseinstelleinrichtung und eine Ablaufströmungseinstelleinrichtung, die dazu angepasst sind, jeweils die Zulaufdurchflussmenge und die Ablaufdurchflussmenge auf entsprechende Werte einzustellen, die der durch die Handhabungsvorrichtung bestimmten Geschwindigkeit entsprechen; und ein Ablassventil. Die Zulauf- und Ablaufströmungseinstelleinrichtungen haben jeweilige Strömungseinstelleigenschaften, sodass die Zulaufdurchflussmenge größer als die Ablaufdurchflussmenge ist.
