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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Offenbarung betrifft allgemein ein Hydrauliksteuersystem an einer Maschine, wie etwa Bauausrüstung, und insbesondere ein Hydrauliksteuersystem, das eine Ventilanordnung mit mechanischer und elektrohydraulischer Steuerung aufweist.
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Hintergrund
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Erdbewegungsmaschinen wie Motorgrader und Radlader beinhalten viele handbetätigte mechanische Steuerungen, um Funktionen auszuführen, etwa das Positionieren eines Arbeitsaufsatzes oder einer Schar in mehreren Orientierungen, das Anlenken des Rahmens der Maschine und das Einstellen anderer Maschinenfunktionen. In vielen dieser Erdbewegungsmaschinen werden Hydrauliksysteme und Hydraulikstellglieder verwendet, um die gewünschte Funktion auszuführen, etwa das Verändern der Position eines Arbeitsaufsatzes. Die handbetätigte mechanische Steuerung kann zum Beispiel ein mechanischer Hebel sein, der ein mechanisches Ventil öffnet, um Hydraulikfluid zu einem Hydraulikstellglied zu leiten.
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In einigen Fällen kann es wünschenswert sein, die mechanische Steuerung bestimmter Funktionen zu automatisieren. Dazu ist es bekannt, ein elektrisch gesteuertes Ventil parallel zu dem mechanischen Ventil vorzusehen, das automatisiert werden kann, um unabhängig von dem mechanischen Ventil zu arbeiten und Hydraulikfluid zu einem Hydraulikstellglied zu leiten. Die zusätzlichen Ventile, die Verkabelung, Steuergeräte und Hydraulikleitungen, die dazu benötigt werden, machen das Automatisieren der mechanischen Steuersysteme auf diese Weise teuer und komplex.
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Das chinesische Gebrauchsmuster
CN203145084U beschreibt ein Schutzsystem gegen elektrische Schläge für einen Bagger. Das System beinhaltet eine Haupthydraulikpumpe, eine Pilot-Hydraulikpumpe, ein Ölantriebs-Magnetventil, das die Ausgabe von der Pilot-Hydraulikpumpe empfängt, ein Steuergerät und eine Elektrizitätswarnvorrichtung, die nahe dem Ende des Bagger-Vorderauslegers montiert ist, um das Vorliegen eines starken elektrischen Kabels zu erfassen. Wenn die Warnvorrichtung das Vorhandensein eines starken elektrischen Kabels erfasst, sendet die Warnvorrichtung ein Signal an das Steuergerät und das Steuergerät betätigt den Elektromagnet, um sofort die Ausgabe von dem Ölantriebs-Magnetventil zu trennen, was den Betrieb des Baggers unterbricht.
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Zusammenfassung der Offenbarung
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Ein Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft eine hydraulische Ventilanordnung, die ein Hauptsteuerventil beinhaltet, das einen Ventilkörper aufweist, der ein Ventilelement einhaust, das beweglich zwischen einer ersten Ventilstellung und einer zweiten Ventilstellung ist. Die hydraulische Ventilanordnung umfasst ferner eine mechanische Schnittstelle, die wirkmäßig mit dem beweglichen Ventilelement gekoppelt ist, um das bewegliche Ventilelement manuell zwischen der ersten Ventilstellung und der zweiten Ventilstellung zu bewegen, und ein oder mehrere elektrohydraulische Stellglieder, die wirkmäßig mit dem beweglichen Ventilelement gekoppelt sind, um das bewegliche Ventilelement in Ansprechen auf das Empfangen eines Steuersignals von einem Steuergerät automatisch zwischen der ersten Ventil stellung und der zweiten Ventil stellung zu bewegen.
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Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist auf ein Hydrauliksystem für eine Maschine gerichtet. Das System beinhaltet eine Hydraulikpumpe, ein Hauptsteuerventil, das dazu ausgestaltet ist, Hochdruck-Hydraulikfluid von der Hydraulikpumpe zu empfangen und das Hochdruck-Hydraulikfluid zu einem von einem Hydraulikstellglied, einem Hydraulikzylinder oder einem Hydraulikmotor zu leiten. Das Hauptsteuerventil beinhaltet einen Ventilkörper, und ein Ventilelement, das innerhalb des Ventilkörpers zwischen einer ersten Ventilstellung und einer zweiten Ventilstellung beweglich ist, eine mechanische Schnittstelle, die wirkmäßig mit dem beweglichen Ventilelement gekoppelt ist, um das bewegliche Ventilelement manuell zwischen der ersten Ventilstellung und der zweiten Ventilstellung zu bewegen, und ein oder mehrere elektrohydraulische Stellglieder, die wirkmäßig mit dem beweglichen Ventilelement gekoppelt sind, um das bewegliche Ventilelement in Ansprechen auf ein Steuersignal automatisch zwischen der ersten Ventil stellung und der zweiten Ventilstellung zu bewegen. Ein Steuergerät ist zur Kommunikation mit dem einen oder den mehreren elektrohydraulischen Stellgliedern gekoppelt und ist dazu ausgestaltet, selektiv das Steuersignal an das eine oder die mehreren elektrohydraulischen Stellglieder zu senden.
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Noch ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist auf ein Verfahren zur Steuerung eines Hydrauliksteuerventils gerichtet, das ein bewegliches Ventilelement aufweist. Das Verfahren umfasst das wirkmäßige Koppeln einer mechanischen Schnittstelle mit einem beweglichen Ventilelement, das fluidmäßige Koppeln eines Pilot-Hydraulikventils mit dem Ventilelement, das wirkmäßige Koppeln eines Steuerungs-Elektromagnets mit dem Pilot-Hydraulikventil, und das Bewegen des beweglichen Ventilelements von einer ersten Ventilstellung in eine zweite Ventilstellung, entweder durch manuelles Bewegen der mechanischen Schnittstelle aus einer ersten Schnittstellenstellung in eine zweite Schnittstellenstellung, oder durch Betätigen des Steuerungs-Elektromagnets, um das Pilot-Hydraulikventil zu öffnen, um druckbeaufschlagtes Hydraulikfluid so zu leiten, dass es auf das bewegliche Ventilelement wirkt.
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Weitere Merkmale und Aspekte dieser Offenbarung werden aus der folgenden Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen klar werden.
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Figurenliste
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der Beschreibung von Ausführungsformen unter Verwendung der beigefügten Zeichnungen deutlich werden. In den Zeichnungen ist
- 1 eine Seitenansicht einer beispielhaften Ausführungsform einer Maschine,
- 2 ein schematisches Blockdiagramm einer beispielhaften Ausführungsform eines elektrohydraulischen Steuersystems für die Maschine;
- 3 ein Hydraulikschema einer beispielhaften Ausführungsform einer hydraulischen Ventilanordnung des elektrohydraulischen Steuersystems von 2; und
- 4 eine Schnittansicht der hydraulischen Ventilanordnung von 3.
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Detaillierte Beschreibung
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Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen veranschaulicht 1 eine beispielhafte Ausführungsform einer Maschine 10. Der Begriff „Maschine“ kann sich auf jedwede Maschine, etwa eine stationäre oder mobile Maschine, beziehen, die eine Betriebsart ausführt, die einer Industrie, wie z. B. Bergbau, Bau, Landwirtschaft, Transport oder jedweder anderen bekannten Industrie zugeordnet ist. Zum Beispiel kann die Maschine 10 eine Erdbewegungsmaschine sein, etwa ein Motorgrader (in 1 dargestellt), ein Baggerlader, ein Lader, eine Materialmanipulationsmaschine oder eine beliebige andere Erdbewegungsmaschine.
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Die Maschine 10 kann eine Leistungsquelle 12, eine Anlenkungsanordnung 14, die von der Leistungsquelle 12 angetrieben wird, und eine Bedienerstation 16 beinhalten, die angeordnet ist, um die Leistungsquelle 12 und/oder die Anlenkungsanordnung 14 zu steuern. Die Leistungsquelle 12 wird verwendet, um die Maschine 10 anzutreiben und/oder mit Leistung zu versorgen. Die Leistungsquelle 12 kann einen Motor, wie beispielsweise einen Dieselmotor, einen Otto- bzw. Benzinmotor, einen mit gasförmigem Brennstoff angetriebenen Motor oder eine beliebige andere Art von Verbrennungsmotor verkörpern, die in der Technik bekannt ist. Es wird in Betracht gezogen, dass die Leistungsquelle 12 alternativ eine Leistungsquelle ohne Verbrennung sein kann, wie beispielsweise eine Brennstoffzelle, eine Leistungsspeichereinrichtung oder eine andere in der Technik bekannte Quelle. Die Leistungsquelle 12 kann einen mechanischen oder elektrischen Leistungsausgang produzieren, der dann in hydraulisch-pneumatische Leistung zur Bewegung der Anlenkungsanordnung 14 umgewandelt wird.
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Die Maschine 10 beinhaltet einen vorderen Rahmen 20, einen hinteren Rahmen 22, und eine Schar 24 mit einem oberen Abschnitt 25 und einer Arbeitskante 26. Der vordere Rahmen 20 und der hintere Rahmen 22 werden über einer Bodenoberfläche 27 durch eine Vielzahl von Reifen 28 getragen. Die Bedienerstation 16, die an dem vorderen Rahmen 20 montiert ist, beinhaltet verschiedene Steuerungen, die verwendet werden, um die Maschine 10 zu betätigen, darunter ein Lenkrad 30 und eine Vielzahl von Handsteuerungen 32, etwa Hebel. Die Leistungsquelle 12 ist an dem hinteren Rahmen 22 montiert. Die Schar 24, manchmal auch als Formplatte bezeichnet, wird verwendet, um Erde zu bewegen, und ist an einer Anlenkungsanordnung 14 montiert.
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Die Anlenkungsanordnung 14 erlaubt der Schar 24, in eine Reihe von unterschiedlichen Positionen in Bezug auf die Maschine 10 bewegt zu werden. Die Anlenkungsanordnung 14 beinhaltet einen Zugriegel 34, der über ein Kugelgelenk schwenkbar an dem vorderen Rahmen 20 montiert ist. Die Position des Zugrahmens 34 wird durch drei Hydraulikzylinder gesteuert. Insbesondere einen rechten Hubzylinder 38, einen linken Hubzylinder (nicht dargestellt) und einen Zentralverschiebungszylinder 42. Eine Kupplung 44 verbindet den rechten Hubzylinder 38, einen linken Hubzylinder (nicht dargestellt) und einen Zentralverschiebungszylinder 42 mit dem vorderen Rahmen 20. Die Kupplung 44 kann während der Neupositionierung der Schar bewegt werden, wird aber während der Erdbewegungsvorgänge stationär fixiert. Die Höhe der Schar 24 in Bezug auf die Bodenoberfläche 27 unter der Maschine 10 wird in erster Linie mit dem rechten Hubzylinder 38 und dem linken Hubzylinder (nicht dargestellt) gesteuert. Jeder von dem rechten Hubzylinder 38 und dem linken Hubzylinder (nicht dargestellt) dient dazu, das zugehörige Ende der Schar 24 anzuheben und abzusenken. Somit hebt und senkt der rechte Hubzylinder 38 das rechte Ende der Schar 24 und der linke Hubzylinder (nicht dargestellt) hebt und senkt das linke Ende der Schar 24. Der Zentralverschiebungszylinder 42 bewegt den Zugriegel 34 relativ zu dem vorderen Rahmen 20 von Seite zu Seite.
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Die Anlenkungsanordnung 14 beinhaltet ein Schwenkkranzgetriebe 48 und einen Hydraulikmotorantrieb 50, der dazu ausgestaltet ist, das Schwenkkranzgetriebe 48 zu drehen. Die Drehung des Schwenkkranzgetriebes 48 schwenkt die Schar 24 um eine Achse A, die an dem Zugriegel 34 fixiert ist. Die Schar 24 ist an einem Scharnier (nicht dargestellt) an dem Schwenkkranzgetriebe 48 mittels einer Halterung (nicht dargestellt) montiert. Ein Scharkipp-Hydraulikzylinder 46 wird verwendet, um die Halterung vorwärts oder rückwärts zu kippen, und dadurch den oberen Abschnitt 25 der Schar 24 relativ zu der Arbeitskante 26 vorwärts oder rückwärts zu kippen. Die Schar 24 ist an einer Gleitverbindung in der Halterung montiert, die der Schar 24 erlaubt, in Bezug auf die Halterung von Seite zu Seite verschoben zu werden.
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2-3 veranschaulicht ein beispielhaftes elektrohydraulisches Steuersystem 60 für die Maschine 10. Das Steuersystem 60 ist konstruiert, um die verschiedenen vorstehend beschriebenen hydraulischen Steuerungen der Maschine 10 zu betätigen. Das Steuersystem 60 kann eine Vielzahl von hydraulischen Ventilen und/oder hydraulischen Ventilanordnungen beinhalten. Zur Vereinfachung zeigt 2 eine einzelne hydraulische Ventilanordnung 61 mit einem Haupthydraulikventil 62 und einem oder mehreren elektrohydraulischen Stellgliedern 63. Es sollte jedoch klar sein, dass das Steuersystem 60 zusätzliche hydraulische Ventile und/oder zusätzliche hydraulische Ventilanordnungen beinhalten kann.
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Das Haupthydraulikventil 62 kann auf eine Reihe von Wegen ausgestaltet sein. Jedes geeignete Ventil, das sowohl manuell als auch automatisch gesteuert werden kann, um selektiv Hydraulikfluid an eine Komponente, ein System, einen Arbeitsaufsatz oder dergleichen der Maschine 10 zu leiten, kann verwendet werden. Zum Beispiel ist in der illustrierten Ausführungsform von 3 das Haupthydraulikventil 62 ein Dreiwege-Ventil, das sowohl durch einen Hebel betätigt als auch durch einen Elektromagnet pilotbetätigt werden kann. Unter Bezugnahme auf 2 beinhaltet das Haupthydraulikventil 62 ein bewegliches Ventilelement 64. Die Bewegung des beweglichen Ventilelements 64 regelt die Strömung von Hydraulikfluid durch das Haupthydraulikventil 62.
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Der hydraulische Abschnitt des Steuersystems 60 stellt sowohl hohen Hydraulikdruck als auch niedrigen Pilotdruck bereit. Hoher Hydraulikdruck wird durch eine oder mehrere Hydraulikpumpen 66 bereitgestellt, die in Fluidverbindung mit einem Reservoir 67 oder einer anderen Quelle für Hydraulikfluid stehen. Die eine oder mehreren Hydraulikpumpen 66 können durch die Leistungsquelle 12 der Maschine 10 angetrieben werden. Es können beliebige geeignete Typen von Hydraulikpumpen 66 verwendet werden, die in der Lage sind, den gewünschten hohen Hydraulikdruck und das gewünschte Volumen bereitzustellen. Niedriger Pilotdruck wird durch ein hydraulisches Druckreduzierventil 68 bereitgestellt, das hohen Hydraulikdruck von der Hydraulikpumpe 66 empfängt und den Druck auf einen gewünschten Druck zur Verwendung als Pilot-Hydraulikdruck verringert. Alternativ können eine oder mehrere Niederdruck-Hydraulikpumpen verwendet werden, um den niedrigen Pilotdruck bereitzustellen.
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Das Haupthydraulikventil 62 empfängt hohen Hydraulikdruck von der Hydraulikpumpe 66 und leitet selektiv den hohen Hydraulikdruck zu einem oder mehreren Hydraulikstellgliedern, Zylindern und Motoren 70, zum Beispiel etwa an die Hubzylinder 38 und den Hydraulikmotorantrieb 50 oder zurück zu dem Reservoir 67. Die Hydraulikstellglieder, Zylinder und Motoren 70 empfangen den hohen Hydraulikdruck von dem Haupthydraulikventil 62 und erzeugen mechanische Kraft, um einen Teil der Maschine oder einen Arbeitsaufsatz 72, zum Beispiel etwa den vorderen Rahmen 20 der Maschine 10, die Anlenkungsanordnung 14 und die Schar 24 oder anderen Aufsätze, zu bewegen.
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Das Haupthydraulikventil 62 kann sowohl manuell als auch automatisch gesteuert werden. Für die manuelle Steuerung ist das Haupthydraulikventil 62 dazu ausgestaltet, durch eine mechanische Schnittstelle 74, etwa einen Handgriff, Hebel, ein Fußpedal oder andere geeignete Hand- oder Fußsteuerung, betätigt zu werden. Die mechanische Schnittstelle 74 ist wirkmäßig mit dem beweglichen Ventilelement 64 gekoppelt, um die Stellung des beweglichen Ventilelements 64 zu verändern, um selektiv Hydraulikfluid zu dem einen oder den mehreren Hydraulikstellgliedern, Zylindern, und Motoren 70 oder zurück zu dem Reservoir 67 zu leiten. Die mechanische Schnittstelle 74 kann mit dem beweglichen Ventilelement 64 auf beliebige geeignete im Stand der Technik bekannte Weise wirkmäßig gekoppelt sein. Zum Beispiel kann die mechanische Schnittstelle 74 mechanisch mit dem beweglichen Ventilelement 64 verknüpft sein.
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Für die automatische Steuerung beinhaltet das Steuersystem 60 ein Steuergerät 76, das elektrisch mit dem einen oder den mehreren elektrohydraulischen Stellgliedern 63 verbunden ist. Das Steuergerät 76 kann eine beliebige geeignete Verarbeitungsvorrichtung sein. Das Steuergerät 76 kann Teil eines elektrohydraulischen Steuersystems 60 sein, das dazu geeignet ist, verschiedene Betriebsparameter zu überwachen und verschiedene Variablen und Funktionen zu regeln, die den Betrieb der Maschine beeinflussen. Alternativ kann das Steuergerät 76 ein spezialisiertes Steuergerät sein, das von dem elektrohydraulischen Steuersystem 60 getrennt ist. Das Steuergerät 76 kann ein Universalprozessor, ein DSP- oder digitaler Signalverarbeitungsprozessor, ein anwendungsspezifischer integrierter Schaltkreis (ASIC), eine feldprogrammierbare Gatteranordnung (FPGA) oder eine andere programmierbare Logikvorrichtung, diskrete Gatter- oder Transistorlogik, diskrete Hardwarekomponenten oder eine beliebigen Kombination davon sein, die dazu konstruiert ist, die hierin beschriebenen Funktionen auszuführen. Ein Universalprozessor kann ein Mikrocontroller sein; alternativ kann das Steuergerät 76 aber beliebig ein Prozessor, Steuergerät, Mikrocontroller oder eine Zustandsmaschine sein. Ein Steuergerät kann auch als eine Kombination von Computereinrichtungen implementiert sein, zum Beispiel eine Kombination eines DSP- und eines Mikrocontrollers, eine Vielzahl von Mikroprozessoren, ein oder mehrere Mikrocontroller in Verbindung mit einem DSP-Kern, oder eine beliebige andere derartige Konfiguration. Das Steuergerät 76 kann Funktionen, Schritte, Routinen, Datentabellen, Datenkarten, Datendiagramme und dergleichen beinhalten, die in einem beliebigen Typen von computerlesbarem Medium gespeichert und daraus ausführbar sein können, darunter Speichervorrichtungen (wahlfreier Zugriffsspeicher, Flashspeicher und dergleichen), ein optisches Medium (zum Beispiel CD, DVD, BluRay® und dergleichen), Firmware (zum Beispiel EPROM) oder ein beliebiges anderes Speichermedium.
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Eines/r oder mehrere von den Hydraulikstellgliedern, Zylindern und Motoren 70 und/oder einer oder mehrere von dem Maschinenabschnitt oder dem Arbeitsaufsatz 72 können elektronische Stellungssensoren 80 beinhalten. Die elektronischen Stellungssensoren 80 übertragen Informationen in Bezug auf die Stellung des jeweiligen Hydraulikstellglieds, Zylinders oder Motors 70 oder eines Maschinenteils oder eines Arbeitsaufsatzes 72 an das Steuergerät 76. Auf diese Weise kann das Steuergerät 76 zum Beispiel den aktuellen Winkel der Schar 24 der Maschine 10 bestimmen und die Stellung der Schar 24 verändern.
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Jedes der einen oder mehreren elektrohydraulischen Stellglieder 63 kann einen Steuerungs-Elektromagnet 82 und ein Pilot-Hydraulikventil 84 beinhalten. Der Elektromagnet 82 empfängt Steuersignale von dem Steuergerät 76 und erzeugt eine gesteuerte mechanische Bewegung des Ankers (nicht dargestellt) eines oder mehrerer der elektrohydraulischen Stellglieder 63. Das Pilot-Hydraulikventil 84 empfängt sowohl die gesteuerte mechanische Bewegung des Ankers (nicht dargestellt) des elektrohydraulischen Stellglieds 63 als auch den niedrigen Pilotdruck von dem hydraulischen Druckreduzierventil 68 und leitet den gesteuerten Pilot-Hydraulikdruck zu dem Haupthydraulikventil 62 oder zurück zu dem Reservoir 67. Der Pilot-Hydraulikdruck wird zu dem Haupthydraulikventil 62 geleitet, um auf das bewegliche Ventilelement 64 zu wirken, um die Stellung des beweglichen Ventilelements 64 zu verändern und somit selektiv Hydraulikfluid zu dem einen oder den mehreren Hydraulikstellgliedern, Zylindern und Motoren 70 zu leiten.
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4 ist eine Querschnittsansicht einer beispielhaften Ausführungsform der hydraulischen Ventilanordnung 61, die das Haupthydraulikventil 62 und ein Paar von elektrohydraulischen Stellgliedern beinhaltet. Das Haupthydraulikventil 62 beinhaltet einen Ventilkörper 90. Der Ventilkörper 90 kann auf eine Reihe von Wegen ausgestaltet sein, darunter mit einer Vielzahl von inneren Durchgängen, um selektiv Hochdruck-Hydraulikfluid durch den Ventilkörper 90 zu leiten. In der illustrierten Ausführungsform beinhaltet der Ventilkörper 90 einen Hohlraum 92, der sich entlang einer Längsachse A des Ventilkörpers 90 von einer ersten Seite 93 bis zu einer der ersten Seite 93 entgegengesetzten zweiten Seite 94 erstreckt. Das Ventilelement 64 ist innerhalb des Hohlraums 92 zur axialen Bewegung darin entlang der Längsachse A angeordnet.
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Der Ventilkörper 90 beinhaltet einen Hochdruck- Einlassanschluss 95 in Fluidverbindung mit dem Hohlraum 92 über einen ersten Hochdruck-Einlassdurchgang 96. Ein Ablassdurchgang 98 verbindet fluidmäßig den ersten Hochdruck-Einlassdurchgang 96 mit dem Reservoir 67. Der Ventilkörper 90 umfasst auch einen ersten Hochdruck-Auslassanschluss 100 in Fluidverbindung mit dem Hohlraum 92 über einen ersten Hochdruck-Auslassdurchgang 102 und einen zweiten Hochdruck-Auslassanschluss 104 in Fluidverbindung mit dem Hohlraum 92 über einen zweiten Hochdruck-Auslassdurchgang 108.
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Der Ventilkörper 90 umfasst ferner einen ersten Pilotdruck-Einlassanschluss 110 und einen zweiten Pilotdruck-Einlassanschluss 112. In der illustrierten Ausführungsform ist der erste Pilotdruck-Einlassanschluss 110 gegenüber dem zweiten Pilotdruck-Einlassanschluss 112 an dem Ventilkörper 90 positioniert. In anderen Ausführungsformen kann der erste Pilotdruck-Einlassanschluss 110 jedoch auch nicht gegenüber dem zweiten Pilotdruck-Einlassanschluss 112 angeordnet sein.
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In der illustrierten Ausführungsform sind das eine oder die mehreren elektrohydraulischen Stellglieder 63 ein Paar von elektrohydraulischen Stellgliedern 63. Andere Ausführungsformen können jedoch auch mehr oder weniger als zwei elektrohydraulische Stellglieder 63 beinhalten. Jedes der elektrohydraulischen Stellglieder 63 ist fest mit dem Ventilkörper 90 verbunden. Für die Zwecke dieser Offenbarung kann die Phrase fest verbunden bedeuten: verschraubt, einteilig ausgebildet oder auf andere Weise monolithisch oder fix verbunden. In anderen Ausführungsformen kann jedoch jedes der elektrohydraulischen Stellglieder 63 separat von dem Ventilkörper 90 vorgesehen und fluidmäßig damit verbunden sein.
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In der illustrierten Ausführungsform beinhaltet der Ventilkörper 90 eine erste Stellglied-Montagefläche 114, die dazu geeignet ist, eines der elektrohydraulischen Stellglieder 63 an dem Ventilkörper 90 zu montieren, so dass das Pilot-Hydraulikventil 84 an dem einen elektrohydraulischen Stellglied 63 in Fluidverbindung mit dem ersten Pilotdruck-Einlassanschluss 110 steht. In ähnlicher Weise beinhaltet der Ventilkörper 90 eine zweite Stellglied-Montagefläche 116, die dazu geeignet ist, das andere elektrohydraulische Stellglied 63 an dem Ventilkörper 90 zu montieren, so dass das Pilot-Hydraulikventil 84 an dem anderen elektrohydraulischen Stellglied 63 in Fluidverbindung mit dem zweiten Pilotdruck-Einlassanschluss 112 steht.
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Der erste Pilotdruck-Einlassanschluss 110 steht über einen ersten Pilotdruck-Durchgang 120 in Fluidverbindung mit dem Hohlraum 92. Das Ventilelement 64 beinhaltet eine erste Eingriffsfläche 122, die der ersten Seite 93 des Ventilkörpers 90 zugewandt ist. Die erste Eingriffsfläche 122 kann auf eine Reihe von Wegen ausgestaltet sein. Jede Fläche, auf die der Pilotdruck wirken kann, um das Ventilelement 64 axial zu der zweiten Seite 94 hin zu bewegen, kann verwendet werden. In der illustrierten Ausführungsform ist die erste Eingriffsfläche 122 eine ringförmige Schulter an dem Ventilelement 64 benachbart zu oder nahe der ersten Seite 93. Der erste Pilotdruck-Durchgang 120 ist dazu ausgestaltet, Pilotdruck zu der ersten Eingriffsfläche 122 zu leiten, um auf diese zu wirken.
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Der zweite Pilotdruck-Einlassanschluss 112 steht über einen zweiten Pilotdruck-Durchgang 124 in Fluidverbindung mit dem Hohlraum 92. Das Ventilelement 64 beinhaltet eine zweite Eingriffsfläche 126, die der zweiten Seite 94 des Ventilkörpers 90 zugewandt ist. Die zweite Eingriffsfläche 126 kann auf eine Reihe von Wegen ausgestaltet sein. Jede Fläche, auf die der Pilotdruck wirken kann, um das Ventilelement 64 axial zu der ersten Seite 93 hin zu bewegen, kann verwendet werden. In der illustrierten Ausführungsform ist die zweite Eingriffsfläche 126 eine ringförmige Schulter an dem Ventilelement 64 benachbart zu oder nahe der zweiten Seite 94. Der zweite Pilotdruck-Durchgang 124 ist dazu ausgestaltet, Pilotdruck zu der zweiten Eingriffsfläche 126 zu leiten, um auf diese zu wirken.
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Gewerbliche Anwendbarkeit
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Das vorliegend offenbarte elektrohydraulische Steuersystem 60 kann auf eine Reihe von Anwendungen anwendbar sein, darunter Maschinen, wie etwa Bagger, Tieflöffelbagger, Radlader und Motorgrader. Zum Beispiel kann ein Motorgrader eine Reihe von Hydraulikstellgliedern, Zylindern und Motoren 70 beinhalten, die hohen Hydraulikdruck empfangen, um mechanische Kraft zu erzeugen, um einen Teil der Maschine oder einen Arbeitsaufsatz 72 zu bewegen. Das offenbarte elektrohydraulische Steuersystem 60 beinhaltet die hydraulische Ventilanordnung 61, die sowohl für die manuelle Steuerung als auch die automatische Steuerung ausgestaltet ist. In der offenbarten Ausführungsform ist das Haupthydraulikventil 62 dazu ausgestaltet, sowohl durch eine mechanische Schnittstelle 74 als auch durch hydraulischen Pilotdruck betätigt zu werden, was Flexibilität im Betrieb mit nur minimalen oder keinen zusätzlichen Ventilen, Verkabelungen, Steuergeräten und Hydraulikleitungen bietet.
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Für die beispielhafte Ausführungsform ist während des Betriebs das Haupthydraulikventil 62 zwischen einem ersten Zustand, einem zweiten Zustand und einem dritten Zustand umschaltbar. In dem ersten Zustand wird Hochdruck-Hydraulikfluid durch den ersten Hochdruck-Auslassdurchgang 102 zu dem ersten Hochdruck-Auslassanschluss 100 geleitet, während der zweite Hochdruck-Auslassdurchgang 108 und der Ablassdurchgang 98 blockiert sind. In dem zweiten Zustand wird Hochdruck-Hydraulikfluid durch den Ablassdurchgang 98 zurück zu dem Reservoir 67 geleitet, während der erste Hochdruck-Auslassdurchgang 102 und der zweite Hochdruck-Auslassdurchgang 108 blockiert sind. In dem dritten Zustand wird Hochdruck-Hydraulikfluid durch den zweiten Hochdruck-Auslassdurchgang 108 zu dem zweiten Hochdruck-Auslassanschluss 104 geleitet, während der erste Hochdruck-Auslassdurchgang 102 und der Ablassdurchgang 98 blockiert sind. Um zwischen dem ersten Zustand, dem zweiten Zustand und dem dritten Zustand umzuschalten, wird das Ventilelement 64 jeweils zwischen einer ersten Ventilstellung, einer zweiten Ventilstellung und einer dritten Ventilstellung bewegt. In der veranschaulichten Ausführungsform ist das Ventilelement 64 in der ersten Ventilstellung, wenn es der ersten Seite 93 am nächsten liegt; das Ventilelement 64 ist in der dritten Ventilstellung, wenn es der zweiten Seite 94 am nächsten liegt, und das Ventilelement 64 ist in der zweiten Ventilstellung, wenn es sich zentral zwischen der ersten Ventilstellung und der dritte Ventilstellung befindet. Es sind jedoch auch andere Anordnungen möglich.
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Wie oben angegeben ist die mechanische Schnittstelle 74 mechanisch mit dem beweglichen Ventilelement 64 verbunden, um die Stellung des beweglichen Ventilelements 64 zu verändern. Unter Bezugnahme auf 4 kann die mechanische Schnittstelle 74 sowohl in die Richtung im Uhrzeigersinn als auch die Richtung gegen den Uhrzeigersinn geschwenkt werden, wie durch den Pfeil B angedeutet. In der illustrierten Ausführungsform bewegt das Schwenken der mechanischen Schnittstelle 74 im Uhrzeigersinn das Ventilelement 64 axial zu der ersten Seite 93 hin, und das Schwenken der mechanischen Schnittstelle 74 gegen den Uhrzeigersinn bewegt das Ventilelement 64 axial zu der zweiten Seite 94 hin. Die mechanische Schnittstelle 74 kann unterschiedliche Positionen aufweisen, die den unterschiedlichen Ventilstellungen entsprechen. Zum Beispiel kann die mechanische Schnittstelle 74 eine erste Schnittstellenstellung entsprechend der ersten Ventilstellung, eine zweite Schnittstellenstellung entsprechend der zweiten Ventilstellung und eine dritte Schnittstellenstellung entsprechend der dritten Ventilstellung aufweisen.
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Für die Pilotsteuerung des Haupthydraulikventils 62 ist eines der elektrohydraulischen Stellglieder 63 an der ersten Stellglied-Montagefläche 114 des Ventilkörpers 90 so montiert, dass das Pilot-Hydraulikventil 84, wenn es geöffnet ist, Hydraulikfluid unter niedrigem Pilotdruck in den ersten Pilotdruck-Durchgang 120 leiten kann. Der Steuerungs-Elektromagnet 82 ist wirkmäßig mit dem Pilot-Hydraulikventil 84 gekoppelt, um selektiv das Pilot-Hydraulikventil 84 zu öffnen und zu schließen.
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In ähnlicher Weise ist ein zweites der elektrohydraulischen Stellglieder 63 an der zweiten Stellglied-Montagefläche 116 des Ventilkörpers 90 so montiert, dass das Pilot-Hydraulikventil 84 des zweiten der elektrohydraulischen Stellglieder 63, wenn es geöffnet ist, Hydraulikfluid unter niedrigem Pilotdruck in den zweiten Pilotdruck-Durchgang 124 leiten kann. Der Steuerungs-Elektromagnet 82 des zweiten der elektrohydraulischen Stellglieder 63 ist wirkmäßig mit dem entsprechenden Pilot-Hydraulikventil 84 gekoppelt, um selektiv das Pilot-Hydraulikventil 84 zu öffnen und zu schließen.
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Jeder der Steuerungs-Elektromagnete 82 ist zur Kommunikation mit dem Steuergerät 76 gekoppelt, so dass das Steuergerät 76 ein Signal senden kann, um selektiv den Steuerungs-Elektromagnet 82 zu erregen, um das Pilot-Hydraulikventil 84 der elektrohydraulischen Stellglieder 63 zu betätigen. Das Steuergerät 76 kann dazu ausgestaltet sein, den Steuerungs-Elektromagnet 82 in Ansprechen auf eine Reihe von Faktoren zu betätigen. In einer Ausführungsform kann das Steuergerät 76 den Elektromagnet in Ansprechen auf den Empfang eines Signals von dem einen oder den mehreren der elektronischen Stellungssensoren 80 betätigen. Zum Beispiel kann die hydraulische Ventilanordnung 61 den hohen Hydraulikdruck zu dem rechten Hubzylinder 38 steuern, um das rechte Ende der Schar 24 anzuheben und abzusenken. Der erste Hochdruck-Auslassanschluss 100 kann fluidmäßig mit dem rechten Hubzylinder 38 gekoppelt sein, um den Zylinder auszufahren, und der zweite Hochdruck-Auslassanschluss 104 kann fluidmäßig mit dem rechten Hubzylinder 38 gekoppelt sein, um den Zylinder einzuziehen. Das Steuergerät 76 kann ein Signal, das auf die Stellung der Schar 24 hinweist, von einem elektronischen Stellungssensor 80 empfangen, der dem rechten Hubzylinder 38 oder der Schar 24 zugeordnet ist. Das Steuergerät 76 kann dann auf Grundlage von Funktionen, Schritten, Routinen, Datentabellen, Datenkennfeldern, Abbildungen und dergleichen, die auf einem beliebigen Typ von computerlesbarem Medium gespeichert sind, eines der elektrohydraulischen Stellglieder 63 betätigen, um eines der Pilot-Hydraulikventile 84 zu öffnen, um Pilotdruck-Hydraulikfluid zu leiten, um das Ventilelement 64 zu bewegen. Die Bewegung des Ventilelements 64 führt dazu, dass das Haupthydraulikventil 62 Hochdruck-Hydraulikfluid zu dem rechten Hubzylinder 38 leitet, um den Zylinder auszufahren oder einzuziehen.
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Das eine oder die mehreren elektrohydraulischen Stellglieder 63 und die mechanische Schnittstelle 74 sind beide wirkmäßig mit dem Ventilelement 64 gekoppelt, um das Ventilelement 64 selektiv zu bewegen. Somit können die elektrohydraulischen Stellglieder 63 und die mechanische Schnittstelle 74 als wirkmäßig in Reihe mit dem Ventilelement 64 gekoppelt beschrieben werden, so dass die automatische Bewegung des beweglichen Ventilelements 64 zwischen der ersten Ventilstellung und der zweiten Ventilstellung durch das eine oder die mehreren elektrohydraulischen Stellglieder 63 auch die mechanische Schnittstelle 74 aus der ersten Schnittstellenstellung in die zweite Schnittstellenstellung bewegt.
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Dem Fachmann ist bekannt, dass verschiedene Modifikationen und Abwandlungen an dem Hydrauliksystem und der hydraulischen Ventilanordnung der vorliegenden Offenbarung vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzbereich der Offenbarung abzuweichen. Andere Ausführungsformen werden für den Fachmann aus der Betrachtung der Beschreibung und praktischen Ausführung der hierin offenbarten hydraulische Ventilanordnung klar werden. Die Spezifikation und die Beispiele sollen als rein beispielhaft betrachtet werden, wobei der wahre Schutzbereich der vorliegenden Offenbarung durch die folgenden Ansprüche und deren Äquivalente angegeben wird.
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Es sollte beachtet werden, dass die vorstehende Beschreibung Beispiele des offenbarten Systems und der offenbarten Technik bereitstellt. Es wird jedoch in Betracht gezogen, dass andere Implementierungen der Offenbarung sich im Detail von den vorstehenden Beispielen unterscheiden können. Alle Verweise auf die Offenbarung oder deren Beispiele sind als Verweis auf das speziell an dieser Stelle besprochene Beispiel zu verstehen und stellen keine Begrenzung des Umfangs der Offenbarung im Allgemeinen dar. Alle Formulierungen einer Unterscheidung und einer Herabsetzung bezüglich bestimmter Merkmale sollen eine geringere Bevorzugung dieser Merkmale angeben, diese jedoch nicht vom Bereich der Offenbarung ausschließen, falls nichts Anderes angegeben ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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