DE10250586A1 - Elektrohydraulisches Ventilsteuersystem und Steuerverfahren - Google Patents

Elektrohydraulisches Ventilsteuersystem und Steuerverfahren

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DE10250586A1
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electro
valve assembly
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Xiaodong Huang
Stephen V Lunzman
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Caterpillar Mitsubishi Ltd
Caterpillar Inc
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Caterpillar Mitsubishi Ltd
Shin Caterpillar Mitsubishi Ltd
Caterpillar Inc
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Abstract

Ein System und ein Verfahren zur Steuerung einer elektrohydraulischen Ventilanordnung zur Ausführung einer Pumpenüberprüfungsfunktion sind vorgesehen. Das System weist eine elektrohydraulische Ventilanordnung auf, die zwischen einer Quelle für unter Druck gesetztes Strömungsmittel und einer hydraulischen Betätigungsvorrichtung angeordnet ist. Drucksensoren sind vorgesehen, um einen Quellendruck abzufühlen, der den Strömungsmitteldruck zwischen der Quelle für unter Druck gesetztes Strömungsmittel und der elektrohydraulischen Ventilanordnung darstellt, und auch um einen Betätigungsvorrichtungsdruck abzufühlen, der den Strömungsmitteldruck zwischen der elektrohydraulischen Ventilanordnung und der Betätigungsvorrichtung darstellt. Eine Steuervorrichtung empfängt ein Signal zur Öffnung der elektrohydraulischen Ventilanordnung, um eine angeforderte Flussrate zu der hydraulischen Betätigungsvorrichtung zu liefern. Das empfangene Signal wird modifiziert, um einen Strömungsmittelfluss durch die elektrohydraulische Ventilanordnung zu verhindern, wenn der Quellendruck geringer ist als der Betätigungsvorrichtungsdruck.

Description

    Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung ist auf ein System und auf ein Verfahren zur Steuerung einer elektrohydraulischen Ventilanordnung gerichtet. Insbesondere ist die vorliegende Erfindung auf ein System und auf ein Verfahren zur Steuerung einer elektrohydraulischen Ventilanordnung zur Ausführung einer Pumpenüberprüfungsfunktion gerichtet.
    • Hintergrund
  • Hydraulische Betätigungsvorrichtungen, wie beispielsweise Kolben/Zylinder- Anordnungen oder Strömungsmittelmotoren werden gewöhnlicher Weise verwendet, um Arbeitswerkzeuge zu bewegen, beispielsweise Bagger, Schaufellader, Lader, Baggerlader, Eggen, Maschinen zum Herstellen von Gräben, Gabelstapler, usw., die auf Arbeitsmaschinen getragen bzw. angeordnet werden. Die hydraulischen Betätigungsvorrichtungen liefern die notwendige Leistung zur Bewegung des Arbeitswerkzeuges, um einen Betrieb zu erreichen. Abhängig von der Art des Arbeitswerkzeuges und von den Anforderungen der Arbeitsmaschinen können eine oder mehrere hydraulische Betätigungsvorrichtungen mit dem Arbeitswerkzeug verbunden werden.
  • Jede hydraulische Betätigungsvorrichtung weist typischerweise mindestens zwei Strömungsmittelkammern auf, die auf gegenüber liegenden Seiten eines bewegbaren Elementes angeordnet sind. Das bewegbare Element von jeder hydraulischen Betätigungsvorrichtung ist wiederum mit dem Arbeitswerkzeug verbunden, welches zu bewegen ist. Die Arbeitsmaschine trägt üblicherweise eine Pumpe, die mit der hydraulischen Betätigungsvorrichtung verbunden ist, und liefert unter Druck gesetztes Strömungsmittel zu der einen oder zu der anderen der Strömungsmittelkammern der hydraulischen Betätigungsvorrichtung. Typischerweise wird eine elektrohydraulische Ventilanordnung in Strömungsmittelverbindung zwischen der Pumpe und dem hydraulischen Betätigungsvorrichtung angeordnet, um eine Flussrate und Flussrichtung des unter Druck gesetzten Strömungsmittels zu den Strömungsmittelkammern und von diesen weg zu steuern.
  • Wenn es wünschenswert ist, das Arbeitswerkzeug in einer gewissen Richtung zu bewegen, wird die elektrohydraulische Ventilanordnung bewegt, um die Pumpe in Strömungsmittelverbindung mit einer Kammer der hydraulischen Betätigungsvorrichtung zum gleichen Zeitpunkt zu bringen, zu dem Strömungsmittel aus der anderen Kammer fließen kann. Dies erzeugt eine Druckdifferenz an dem bewegbaren Element der hydraulischen Betätigungsvorrichtung. Vorausgesetzt, dass die Kraft, die auf das bewegbare Element durch das unter Druck gesetzte Strömungsmittel ausgeübt wird, stark genug ist, um die Widerstandskraft des Arbeitswerkzeuges zu überwinden, wird das bewegbare Element sich zu dem Gebiet mit dem niedrigeren Strömungsmitteldruck bewegen, der in der gegenüberliegenden Kammer der hydraulischen Betätigungsvorrichtung vorherrscht, wodurch das Arbeitswerkzeug bewegt wird.
  • Wenn jedoch der Druck des Strömungsmittels, welches die Pumpe verlässt, geringer ist, als der Druck des Strömungsmittels in der hydraulischen Betätigungsvorrichtung, wird das Strömungsmittel dazu tendieren, von der Betätigungsvorrichtung zur Pumpe hin zu fließen, das heißt in einer umgekehrten Richtung. Wenn das Strömungsmittel nicht durch ein Rückschlagelement aufgehalten fließen dürfte, würde sich das bewegbare Element der hydraulischen Betätigungsvorrichtung in unerwünschter Weise bewegen.
  • Wie in dem US-Patent 4967557 gezeigt, ist typischerweise ein mechanisches Rückschlagventil in Strömungsmittelverbindung zwischen der Pumpe und der elektrohydraulischen Ventilanordnung angeordnet. Dieses mechanische Rückschlagventil ist ein federvorgespanntes Ventil, welches gestattet, dass Strömungsmittel nur in einer Richtung fließt, beispielsweise von der Pumpe zu der elektrohydraulischen Ventilanordnung. Wenn die Druckdifferenz an dem Rückschlagventil positiv ist, das heißt der Druck des Strömungsmittels auf einer ersten Seite des Ventils größer ist als der Druck des Strömungsmittels auf der gegenüberliegenden Seite des Ventils, wird die Kraft des Strömungsmittels die Federkraft überwinden und das Rückschlagventil öffnen. Wenn jedoch der Druck des Strömungsmittels auf der ersten Seite des Ventils geringer ist, als der Druck auf der gegenüberliegenden Seite des Ventils, wird das Ventil schließen und verhindern, dass Strömungsmittel durch das Ventil fließt.
  • Die Anwendung von mechanischen Rückschlagventilen zur Ausführung der Pumpenfunktionen und Funktionen eines belasteten Rückschlagventils können für das gesamte System nachteilhaft sein. Beispielsweise kann jedes mechanische Rückschlagventil zusätzliche Kosten für das gesamte System bringen. Zusätzlich kann das Vorsehen eines mechanischen Rückschlagventils die Größe des gesamten Systems vergrößern.
  • Die vorliegende Erfindung sieht ein System und ein Verfahren zur Steuerung einer elektrohydraulischen Ventilanordnung vor, die alle Probleme oder einen Teil der oben dargestellten Probleme löst.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Um die Vorteile gemäß der Zwecke der Erfindung zu erreichen, wie sie hier verkörpert und in breiter Auslegung beschrieben wird, ist die Erfindung auf ein Verfahren zur Steuerung einer elektrohydraulischen Ventilanordnung gerichtet, die in Strömungsmittelverbindung zwischen einer Quelle für unter Druck gesetztes Strömungsmittel und einer Betätigungsvorrichtung angeordnet ist. Gemäß dem Verfahren wird ein Signal empfangen, um die elektrohydraulische Ventilanordnung zu öffnen, um einen Strömungsmittelfluss von der Quelle für unter Druck gesetztes Strömungsmittel zur Betätigungsvorrichtung zu liefern. Ein Quellendruck, der den Druck des Strömungsmittels zwischen der Quelle für unter Druck gesetztes Strömungsmittel und der elektrohydraulischen Ventilanordnung darstellt, wird bestimmt. Ein Betätigungsvorrichtungsdruck, der den Druck des Strömungsmittels zwischen der elektrohydraulischen Ventilanordnung und der Betätigungsvorrichtung darstellt, wird ebenfalls bestimmt. Ein zweites Signal wird modifiziert, um zu verhindern, dass die elektrohydraulische Ventilanordnung öffnet, wenn der Quellendruck geringer ist, als der Betätigungsvorrichtungsdruck, um einen Rückfluss von Strömungsmittel von der Betätigungsvorrichtung zur Quelle für unter Druck gesetztes Strömungsmittel zu verhindern.
  • Gemäß eines weiteren Aspektes ist die Erfindung auf ein System zur Steuerung einer hydraulischen Betätigungsvorrichtung gerichtet, die eine hydraulische Betätigungsvorrichtung und eine Quelle für unter Druck gesetztes Strömungsmittel aufweist. Eine elektrohydraulische Ventilanordnung ist in Strömungsmittelverbindung mit der Quelle für unter Druck gesetztes Strömungsmittel und mit der hydraulischen Betätigungsvorrichtung positioniert, und ist wirksam zur Steuerung einer Flussrate des Strömungsmittels von der Quelle für unter Druck gesetztes Strömungsmittel zu der hydraulischen Betätigungsvorrichtung. Ein erster Drucksensor fühlt einen Quellendruck ab, der den Druck des Strömungsmittels zwischen der Quelle für unter Druck gesetztes Strömungsmittel und der elektrohydraulischen Ventilanordnung darstellt. Ein zweiter Drucksensor fühlt einen Betätigungsvorrichtungsdruck ab, der den Druck des Strömungsmittels zwischen der elektrohydraulischen Ventilanordnung und der hydraulischen Betätigungsvorrichtung darstellt. Eine Steuervorrichtung nimmt ein Signal auf, um die elektrohydraulische Ventilanordnung zu öffnen und verhindert, dass sich die elektrohydraulische Ventilanordnung öffnet, wenn der Quellendruck geringer ist als der Betätigungsvorrichtungsdruck.
  • Es sei bemerkt, dass sowohl die vorangegangene allgemeine Beschreibung als auch die folgende detaillierte Beschreibung nur beispielhaft und erklärend sind, und dass diese nicht die Erfindung, wie sie beansprucht wird, einschränken.
    • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Die beigefügten Zeichnungen, die in dieser Beschreibung mit eingeschlossen sind und einen Teil davon bilden, veranschaulichen verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung zur Erklärung der Prinzipien der Erfindung. In den Zeichnungen stellen die Figuren folgendes dar:
  • Fig. 1 ist eine schematische und diagrammartige Darstellung eines Steuersystems gemäß eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
  • Fig. 2 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines Flussdiagramms, welches einen Prozess zur Steuerung der elektrohydraulischen Ventilanordnung der Fig. 1 veranschaulicht; und
  • Fig. 3 ist ein zweites Ausführungsbeispiel eines Flussdiagramms, welches einen Prozess zur Steuerung der elektrohydraulischen Ventilanordnung der Fig. 1 veranschaulicht.
    • Detaillierte Beschreibung
  • Es wird nun im Detail auf Ausführungsbeispiele der Erfindung Bezug genommen, von denen Beispiele in den beigefügten Zeichnungen veranschaulicht sind. Wo es immer möglich ist, werden die gleichen Bezugszeichen in den Zeichnungen verwendet werden, um sich auf die gleichen oder ähnliche Teile zu beziehen.
  • Ein System und ein Verfahren zur Steuerung einer elektrohydraulischen Ventilanordnung wird vorgesehen. Die elektrohydraulische Ventilanordnung wird verwendet, um einen Fluss für unter Druck gesetztes Strömungsmittel zu einer hydraulischen Betätigungsvorrichtung zu steuern. In dem gegenwärtig in Betracht gezogenen Ausführungsbeispiel und wie in den Figuren dargestellt, ist die hydraulische Betätigungsvorrichtung eine Kolben-Zylinder- Kombination. Jedoch kann die hydraulische Betätigungsvorrichtung eine andere Bauart einer Betätigungsvorrichtungen sein, wie beispielsweise ein Strömungsmittelmotor. Ein beispielhaftes Ausführungsbeispiel des Steuersystems für eine elektrohydraulische Ventilanordnung ist in Fig. 1 veranschaulicht und wird im allgemeinen mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet.
  • In den beigefügten Figuren ist eine einzige Kombination einer elektrohydraulischen Ventilanordnung und einer Betätigungsvorrichtung gezeigt. Jedoch sind das System und das Verfahren, die hier beschrieben werden, gleichfalls auf hydraulische Schaltungen anwendbar, die mehrere Kombinationen aus einer elektrohydraulischen Ventilanordnung und einer Betätigungsvorrichtung aufweisen.
  • Wie in Fig. 1 gezeigt, ist das Steuersystem 10 mit einer hydraulischen Betätigungsvorrichtung 12 verbunden, die ein Gehäuse 64 aufweist, welches einen Kolben 60 enthält. Der Kolben 60 ist verschiebbar in dem Gehäuse 64 zur Bewegung in einer ersten Richtung (wie vom Pfeil 66 angezeigt) und in einer zweiten Richtung (wie vom Pfeil 68 angezeigt) aufgenommen. Der Kolben 60 ist mit einer Kolbenstange 62 verbunden, die sich durch das Gehäuse 64 erstreckt und mit einer Last 14 verbunden ist.
  • Es wird in Betracht gezogen, dass die Last 14 ein Werkzeug einer Arbeitsmaschine sein kann, wie beispielsweise eine Schaufel, eine Gabel oder ein anderes Werkzeug zur Erdbewegung oder Materialbewegung. Diese Arten von Arbeitsmaschinen können beispielsweise Radlader, Raupenlader und Hydraulikbagger aufweisen.
  • Ebenfalls in Fig. 1 ist ein Gehäuse 64 gezeigt, welches eine erste Kammer 56 auf einer Seite des Kolbens 60 definiert, und eine zweite Kammer 58 auf der gegenüber liegenden Seite des Kolbens 60. Sowohl die erste Kammer 56 als auch die zweite Kammer 58 sind konfiguriert, um ein unter Druck gesetztes Strömungsmittel aufzunehmen und zu halten. Die Kolbenstange 62 erstreckt sich durch die zweite Kammer 58 und das Gehäuse 64.
  • Eine Quelle für unter Druck gesetztes Strömungsmittel ist vorgesehen, um unter Druck gesetztes Strömungsmittel zu der hydraulischen Betätigungsvorrichtung zu liefern. Es wird in Betracht gezogen, dass die Quelle für das unter Druck gesetzte Strömungsmittel eine Pumpe 18 von irgend einer Vielzahl von leicht offensichtlichen Pumpen sein kann, die dem Fachmann bekannt ist, wie beispielsweise eine Kolbenpumpe, eine Zahnradpumpe, eine Flügelpumpe oder eine Rotor- bzw. Kreiselpumpe. Bei dem gegenwärtig in Betracht gezogenen Ausführungsbeispiel ist die Pumpe eine Pumpe mit variabler Kapazität bzw. Verdrängung, obwohl in Betracht gezogen wird, dass die Pumpe eine Pumpe mit fester Kapazität bzw. fester Verdrängung mit einem Überleitungsventil bzw. Bypass-Ventil ist.
  • Wie in Fig. 1 veranschaulicht ist die Pumpe 18 in Strömungsmittelverbindung mit einem Tank 20 durch die Strömungsmittelleitung 46. Der Tank 20 enthält eine Strömungsmittelversorgung auf Umgebungsdruck. Die Pumpe 18 ist auch mit der Strömungsmittelleitung 48 verbunden, die zu einer elektrohydraulischen Ventilanordnung 16 führt.
  • Die elektrohydraulische Ventilanordnung 16 ist in Strömungsmittelverbindung zwischen der Pumpe 18 und der hydraulischen Betätigungsvorrichtung 12 angeordnet. Die elektrohydraulische Ventilanordnung 16 ist selektiv betreibbar, um strömungsmittelmässig entweder die erste oder die zweite Kammer 56, 58 der hydraulischen Betätigungsvorrichtung 12 mit der Pumpe 18 zu verbinden, während sie strömungsmittelmässig die andere, d. h. die erste oder die zweite Kammer mit dem Tank verbindet. Die elektrohydraulische Ventilanordnung 16 kann auch geschlossen sein, um zu verhindern, dass Strömungsmittel in die erste, oder in die zweite Kammer hinein oder aus diesen Kammern heraus fließt.
  • Wie in Fig. 1 veranschaulicht, ist die elektrohydraulische Ventilanordnung 16 mit der Pumpe 18 durch die Strömungsmittelleitung 48 und mit dem Tank 20 durch eine Strömungsmittelleitung 50 verbunden. Die elektrohydraulische Ventilanordnung 16 weist vier unabhängige Zumessventile 22, 24, 26 und 28 auf. Andere Arten von elektrohydraulischen Ventilanordnungen, wie beispielsweise Ventile mit geteilten Kolben und elektrohydraulische Drei- Positionen-Ventile können ebenfalls verwendet werden.
  • Wie auch in Fig. 1 gezeigt, wird die elektrohydraulische Ventilanordnung 16 in Strömungsmittelverbindung mit der hydraulischen Betätigungsvorrichtung 12 durch Strömungsmittelleitungen 52 und 54 gebracht. Insbesondere sind das erste Zumessventil 22 und das zweite Zumessventile 24 mit der ersten Kammer 56 der hydraulischen Betätigungsvorrichtung 12 durch die Strömungsmittelleitung 52 verbunden. Das dritte Zumessventil 26 und das vierte Zumessventil 28 sind mit der zweiten Kammer 58 der hydraulischen Betätigungsvorrichtung 12 durch die Strömungsmittelleitung 54 verbunden. In dem gegenwärtig in Betracht gezogenen Ausführungsbeispiel ist jedes unabhängige Zumessventil ein proportionales Ventil, d. h., es ist betreibbar, um eine variable Flussrate des Strömungsmittels dort hindurch fließen zulassen. Die Strömungsmittelflussrate, die durch ein spezielles Ventil fließen darf, hängt von dem System und den Lastanforderungen ab.
  • Wie weiter in Fig. 1 veranschaulicht, steuert das unabhängige Zumessventil 22 die Rate, mit der unter Druck gesetztes Strömungsmittel von der Pumpe 18 zu der ersten Kammer 56 fließt. Das zweite unabhängige Zumessventil 24 steuert die Rate, mit der Strömungsmittel von der ersten Kammer 56 zum Tank 20 fließt. Das dritte unabhängige Zumessventil 26 steuert die Rate, mit der Strömungsmittel von der Pumpe 18 zur zweiten Kammer 58 fließt. Das vierte unabhängige Zumessventil 28 steuert die Rate, mit der dass Strömungsmittel von der zweiten Kammer 58 zum Tank 20 fließt.
  • Das erste Zumessventil 22 weist einen ersten Elektromagneten 30 auf. In dem offenbarten Ausführungsbeispiel wirkt die Bewegung des ersten Elektromagneten 30 auf das erste Zumessventil 22 zur Bewegung des Ventils zu einer offenen Position hin, um die erste Kammer 56 in gesteuerte Strömungsmittelverbindung mit der Pumpe 18 zu bringen. Eine erste Feder 32 wirkt auch auf das erste Zumessventil 22, um das erste Zumessventil 22 in eine geschlossene Position zurück zu bringen, wenn der erste Elektromagnet 30 entregt bzw. ausgeschaltet wird.
  • Das zweite Zumessventil 24 weist einen zweiten Elektromagneten 34 auf. In dem offenbarten Ausführungsbeispiel wirkt die Erregung des zweiten Elektromagneten 34 auf das zweite Zumessventil 24 zur Bewegung des Ventils zu einer offenen Position hin, um die erste Kammer 56 in gesteuerte Strömungsmittelverbindung mit dem Tank 28 zu bringen. Eine zweite Feder 36 wirkt auch auf das zweite Zumessventil 24, um das Ventil in eine geschlossene Position zu bringen, wenn der zweite Elektromagnet 34 entregt bzw. abgeschaltet wird.
  • Das dritte Zumessventil 26 weist einen dritten Elektromagneten 38 auf. In dem offenbarten Ausführungsbeispiel wirkt die Erregung des dritten Elektromagneten 38 auf das dritte Zumessventil 26 zur Bewegung des Ventils zu einer offenen Position hin, um die zweite Kammer 58 in gesteuerte Strömungsmittelverbindung mit der Pumpe 18 zu bringen. Eine dritte Feder 40 wirkt auch auf das dritte Zumessventil 26, um das Ventil in eine geschlossene Position zu bringen, wenn der dritte Elektromagnet 38 entregt wird.
  • Das vierte Zumessventil 28 weist einen vierten Elektromagneten 42 auf. In dem offenbarten Ausführungsbeispiel wirkt die Erregung des vierten Elektromagneten 42 auf das vierte Zumessventil 28 der Art, dass das Ventil zu einer offenen Position hin bewegt wird, um die zweite Kammer 58 in gesteuerte Strömungsmittelverbindung mit dem Tank 20 zu bringen. Eine vierte Feder 44 wirkt auch auf das vierte Zumessventil 28, um das Ventil in eine geschlossene Position zurück zu bringen, wenn der vierte Elektromagnet 42 entregt bzw. ausgeschaltet ist.
  • In diesem Ausführungsbeispiel wird die Bewegung der hydraulischen Betätigungsvorrichtung 12 gesteuert durch selektives und steuerbares Öffnen und Schließen von unabhängigen Zumessventilen 22, 24, 26 und 28. Bei einem üblichen Betrieb werden zur Bewegung der hydraulischen Betätigungsvorrichtung 12 in einer ersten Richtung (wie vom Pfeil 66 veranschaulicht) das erste Zumessventil 22 und das vierte Zumessventil 28 steuerbar zum gleichen Zeitpunkt geöffnet, indem der erste Elektromagnet 30 und der vierte Elektromagnet 42 erregt werden. Dies bringt die erste Kammer 56 in Verbindung mit der Pumpe 18 und bringt die zweite Kammer 58 in Verbindung mit dem Tank 20. Diese Konfiguration gestattet, dass unter Druck gesetztes Strömungsmittel zur ersten Kammer 56 fließt, und gestattet auch, dass verschobenes bzw. verdrängtes Strömungsmittel aus der zweiten Kammer 58 zum Tank 20 fließt. Das unter Druck gesetzte Strömungsmittel, welches in die erste Kammer 56 eintritt, übt eine Kraft auf den Kolben 60 aus, um die Last 14 in der ersten Richtung zu bewegen (wie vom Pfeil 66 angezeigt). Wenn der Betrieb abgeschlossen ist, werden der erste Elektromagnet 30 und der vierte Elektromagnet 42 entregt bzw. ausgeschaltet, wodurch gestattet wird, dass die erste Feder 32 und die vierte Feder 44 das erste Zumessventil 22 und das vierte Zumessventil 28 in ihre geschlossenen Positionen zurückstellen.
  • In ähnlicher Weise werden zur Bewegung der hydraulischen Betätigungsvorrichtung 12 in einer zweiten Richtung (wie vom Pfeil 66 veranschaulicht) das zweite Zumessventil 24 und das dritte Zumessventil 26 steuerbar zum gleichen Zeitpunkt durch Erregung des zweiten Elektromagneten 34 und des dritten Elektromagneten 38 geöffnet. Dies bringt die zweite Kammer 58 in Verbindung mit der Pumpe 18 und bringt die erste Kammer 56 in Verbindung mit dem Tank 20. Diese Konfiguration gestattet, dass unter Druck gesetztes Strömungsmittel zur zweiten Kammer 58 fließt, und gestattet ebenfalls, dass verschobenes bzw. verdrängtes Strömungsmittel von der ersten Kammer 56 zum Tank 20 fließt. Das unter Druck gesetzte Strömungsmittel, welches in die zweite Kammer 58 eintritt, übt eine Kraft auf den Kolben 60 aus, um die Last 14 in der zweiten Richtung zu bewegen (wie vom Pfeil 68 angezeigt). Wenn der Betrieb vollendet ist, werden der zweite Elektromagnet 34 und der dritte Elektromagnet 38 entregt, wodurch gestattet wird, dass die zweite Feder 36 und die dritte Feder 40 das zweite Zumessventil 24 und das dritte Zumessventil 26 in ihre geschlossenen Positionen zurückbringt.
  • Ein erster Drucksensor 70 ist vorgesehen, um einen Quellendruck oder einem Pumpendruck abzufühlen, der den Druck des Strömungsmittels zwischen der Pumpe 18 und der elektrohydraulischen Ventilanordnung 16 darstellt. Der erste Drucksensor 70 kann an irgendeinem Punkt im System 10 angeordnet sein, der gestatten wird, dass der erste Drucksensor 70 einen Strömungsmitteldruck abfühlt, der den Druck des Strömungsmittels zwischen der Pumpe 18 und der elektrohydraulischen Ventilanordnung 16 darstellt.
  • Wie in Fig. 1 veranschaulicht, ist der erste Drucksensor 70 mit der Strömungsmittelleitung 48 verbunden. Der erste Drucksensor 70 fühlt den Druck des Strömungsmittels in der Strömungsmittelleitung 48 ab, der den Strömungsmitteldruck zwischen der Pumpe 18 und der elektrohydraulischen Ventilanordnung 16 darstellt. Der erste Drucksensor kann an irgendeinem Punkt entlang der Strömungsmittelleitung 48 angeordnet sein, einschließlich dem Strömungsmittelausgang der Pumpe 18, und auch dem Strömungsmitteleinlass der elektrohydraulischen Ventilanordnung 16.
  • Ein zweiter Drucksensor 72 oder 74 ist vorgesehen, um einen Betätigungsvorrichtungsdruck abzufühlen, der den Druck des Strömungsmittels zwischen der elektrohydraulische Ventilanordnung 16 und der hydraulischen Betätigungsvorrichtung 12 darstellt. Der zweite Drucksensor 72 oder 74 kann einen oder mehrere Drucksensoren aufweisen, die in dem System angeordnet sind, um den Druck des Strömungsmittels zwischen der elektrohydraulischen Ventilanordnung 16 und mindestens einer der ersten und zweiten Kammern 56, 58 der hydraulischen Betätigungsvorrichtungen 12 abzufühlen. Der zweite Drucksensor 72 oder 74 kann an irgendeinem Punkt innerhalb des Systems 10 angeordnet sein, der gestattet, dass der Drucksensor einen Druck abfühlt, der den Strömungsmitteldruck zwischen der elektrohydraulischen Ventilanordnung 16 und mindestens einer Kammer 56, 58 der hydraulischen Betätigungsvorrichtung 12 darstellt.
  • Wie genauer unten im Detail beschrieben wird, werden die Drücke, die von dem ersten Drucksensor 70 und dem zweiten Drucksensor 72 oder 74 abgefühlt werden, verwendet, um die Druckdifferenz zwischen dem Pumpendruck und dem Betätigungsvorrichtungsdruck zu bestimmen. Als eine Alternative kann ein Druckdifferenzsensor verwendet werden, um die Druckdifferenz zwischen dem Pumpendruck und dem Betätigungsvorrichtungsdruck zu bestimmen. Die Ausgangsgrössen des Druckdifferenzsensors würde anzeigen, ob der Pumpendruck größer oder kleiner als der Betätigungsvorrichtungsdruck ist. Die Ausgangsgrösse des Druckdifferenzsensors kann in geeigneten Einheiten die Größe der Druckdifferenz anzeigen.
  • Wie in Fig. 1 veranschaulicht, ist der Drucksensor 72 der ersten Kammer mit der Strömungsmittelleitung 52 verbunden, und der Drucksensor 74 der zweiten Kammer ist mit der Strömungsmittelleitung 54 verbunden. Der Drucksensor 72 der ersten Kammer fühlt den Druck des Strömungsmittels in der Strömungsmittelleitung 52 ab, der für den Strömungsmitteldruck innerhalb der ersten Kammer 56 repräsentativ ist, und auch für den Strömungsmitteldruck zwischen der elektrohydraulischen Ventilanordnung 16 und der hydraulischen Betätigungsvorrichtung 12. Der Drucksensor 74 der zweiten Kammer fühlt den Druck des Strömungsmittels in der Strömungsmittelleitung 54 ab, der den Strömungsmitteldruck innerhalb der zweiten Kammer 58 darstellt, und den Strömungsmitteldruck zwischen der elektrohydraulischen Ventilanordnung 16 und der hydraulischen Betätigungsvorrichtung 12.
  • Der Drucksensor 72 der ersten Kammer und der Drucksensor 74 der zweiten Kammer können an irgendeinem Punkt entlang der Strömungsmittelleitungen 52 und 54 angeordnet sein oder können direkt mit der ersten Kammer 56 und der zweiten Kammer 58 verbunden sein, vorausgesetzt, dass die abgefühlten Drücke den Strömungsmitteldruck zwischen der elektrohydraulischen Ventilanordnung 16 und der jeweiligen Kammer 56, 58 der hydraulischen Betätigungsvorrichtung 12 darstellen. Der Drucksensor 72 der ersten Kammer und der Drucksensor 74 der zweiten Kammer können auch am Auslass der elektrohydraulischen Ventilanordnung 16 angeordnet sein, wie auch an den Auslässen des ersten unabhängigen Zumessventils 22 und des dritten unabhängigen Zumessventils 26.
  • Eine Steuervorrichtung 88 ist vorgesehen, um die Position der elektrohydraulischen Ventilanordnung 16 zu regeln, und dadurch die Rate und Richtung des Strömungsmittelflusses zur der hydraulischen Betätigungsvorrichtung 12 zu steuern. Ansprechend auf ein empfangenes Signal zur Öffnung der elektrohydraulischen Ventilanordnung 16, um eine angeforderte Flussrate des Strömungsmittels zur hydraulischen Betätigungsvorrichtung 12 vorzusehen, wird die Steuervorrichtung 88 verhindern, dass sich die elektrohydraulische Ventilanordnung 16 öffnet, wenn der Pumpendruck geringer ist, als der Betätigungsvorrichtungsdruck. Zusätzlich kann die Steuervorrichtung 88 einen Skalierungsfaktor berechnen, und zwar basierend auf der Differenz zwischen dem Pumpendruck und dem Betätigungsvorrichtungsdruck. Die Steuervorrichtung 88 wendet den Skalierungsfaktor auf die angeforderte Flussrate an, um eine tatsächliche Flussrate des Strömungsmittels zu bestimmen, welches zu der hydraulischen Betätigungsvorrichtung 12 zu liefern ist, und stellt die Position der elektrohydraulischen Ventilanordnung 16 entsprechend ein. Die Flussdiagramme der Fig. 2 und 3 beschreiben veranschaulichende Verfahren zur Steuerung der elektrohydraulischen Ventilanordnung 16.
  • Wie in Fig. 1 veranschaulicht, ist die Steuervorrichtung 88 zwischen dem Steuerhebel 84 und dem System 10 angeschlossen. Die Steuervorrichtung 88 weist vorzugsweise einen Computer auf, der alle erforderlichen Komponenten aufweist, um eine Anwendung laufen zu lassen, wie beispielsweise einen Speicher, eine sekundäre Speichervorrichtung, einen Prozessor, wie beispielsweise eine zentrale Verarbeitungseinheit, und eine Eingabevorrichtung. Der Fachmann wird erkennen, dass dieser Computer zusätzliche oder andere Komponenten enthalten kann. Obwohl die Aspekte des Steuersystems hier beschrieben werden, wie wenn sie in dem Speicher gespeichert sind, wird weiterhin der Fachmann erkennen, dass diese Aspekte bzw. Teile auch auf anderen Arten von Computerprogrammprodukten oder computerlesbaren Medien gespeichert werden können oder von diesen gelesen werden können, wie beispielsweise Computerchips und sekundäre Speichervorrichtungen, wie beispielsweise Festplatten, Floppy-Disks, CD-ROMs oder andere Formen von RAM oder ROM.
  • Die Steuervorrichtung 88 regelt dis Position der elektrohydraulischen Ventilanordnung 16 und steuert dadurch die Rate und die Richtung des Strömungsmittelflusses in die hydraulische Betätigungsvorrichtung 12 hinein und aus dieser heraus. Die Steuervorrichtung 88 ist mit einem ersten Elektromagneten 30, mit einem zweiten Elektromagneten 34, mit einem dritten Elektromagneten 38 und einen vierten Elektromagneten 42 durch Steuerleitungen 82 verbunden. Durch selektive Erregung und Entregung der ersten, zweiten, dritten und vierten Elektromagneten 30, 34, 38 und 42, steuert die Steuervorrichtung 88 die Rate und Richtung des Strömungsmittelflusses in die ersten und zweiten Kammern 56 und 58 der hydraulischen Betätigungsvorrichtung 12 hinein und aus diesen heraus.
  • Wie in Fig. 1 gezeigt, kann ein Kolbenpositionssensor 45 betriebsmässig mit sowohl dem ersten als auch dem zweiten als auch dem dritten und dem vierten Zumessventil 22, 24, 26, 28 in Eingriff stehen bzw. diesen zugeordnet sein. Jeder Kolbenpositionssensor 45 detektiert die tatsächliche Position des Kolbens innerhalb des jeweiligen Zumessventils. Die gemessene Position von jedem Kolben kann zur Steuervorrichtung 88 übertragen werden. Die Steuervorrichtung 88 kann diese Rückkoppelung verwenden, um genauer die Flussraten des Strömungsmittels durch jedes der ersten, zweiten, dritten und vierten Zumessventile 22, 24, 26, 28 zusteuern.
  • Die Steuervorrichtung 88 ist mit dem Steuerhebel 84 verbunden. Die Steuervorrichtung 88 kann mit dem Steuerhebel 84 durch die Steuerleitung 86 oder durch eine andere Verbindung verbunden sein, wie beispielsweise eine Fernsteuerung oder eine automatische Steuerung. Ein Bediener betätigt den Steuerhebel 84, um die Bewegung der Last 14 zu steuern. Der Bediener kann den Steuerhebel 84 zu einer ersten Betriebsposition zur Bewegung der Last 14 in der ersten Richtung (wie vom Pfeil 66 angezeigt) bewegen. Ansprechend darauf erregt die Steuervorrichtung 88 den geeigneten Elektromagneten oder die geeigneten Elektromagneten, um die erste Kammer 56 mit der Pumpe 18 zu verbinden, und die zweite Kammer 58 mit dem Tank 20. Diese Konfiguration hat eine Bewegung der Last 14 in der ersten Richtung zur Folge.
  • Der Bediener kann auch den Steuerhebel 84 in eine zweite Betriebspositionen bewegen, um die Last 14 in der zweiten Richtung zu bewegen (wie vom Pfeil 68 angezeigt). Ansprechend darauf erregt die Steuervorrichtung 88 den geeigneten Elektromagneten oder die geeigneten Elektromagneten, um die zweite Kammer 58 mit der Pumpe 18 und die erste Kammer 56 mit dem Tank 20 zu verbinden. Diese Konfiguration hat eine Bewegung der Last 14 in der zweiten Richtung zur Folge.
  • Zusätzlich kann der Bediener den Steuerhebel 84 in eine neutrale Position bewegen, um die Bewegung der Last 14 zu stoppen, oder um zu verhindern, dass sich die Last 14 bewegt. Ansprechend darauf entregt die Steuervorrichtung 88 alle Elektromagneten, so dass die elektrohydraulische Ventilanordnung 16 in eine geschlossenen Position zurückkehrt, um zu verhindern, dass Strömungsmittel in die hydraulische Betätigungsvorrichtung 12 hinein oder aus dieser heraus fließt.
  • Wie in Fig. 1 veranschaulicht, ist die Steuervorrichtung 88 auch mit dem ersten Drucksensor 70 durch die Steuerleitung 76 verbunden, mit dem Drucksensor 72 der ersten Kammer durch die Steuerleitung 78, und mit dem Drucksensor 74 der zweiten Kammer durch die Steuerleitung 80. Jeder Drucksensor beliefert die Steuervorrichtung 88 mit einem abgefühlten Druck. Bei dem gegenwärtig in Betracht gezogenen Ausführungsbeispiel liefert jeder Drucksensor einen abgefühlten Druck an die Steuervorrichtung 88 auf periodischer Basis, wie beispielsweise alle 5 ms.
    • Industrielle Anwendbarkeit
  • Der Betrieb des zuvor erwähnten Systems wird nun mit Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Ein beispielhaftes Verfahren 110 zur Steuerung der elektrohydraulischen Ventilanordnung 12 wird in dem Flussdiagramm der Fig. 2 dargestellt. Das Verfahren 110 kann in dem System beispielsweise durch eine Anwendung eingerichtet werden, die in dem Speicher des Computers der Steuervorrichtung 88 gespeichert ist.
  • Mit Bezug auf Fig. 1 wird ein Signal erzeugt, um die elektrohydraulische Ventilanordnung 16 (Schritt 112 in Fig. 2) zu öffnen, wenn ein Bediener den Steuerhebel 84 entweder in eine erste Betriebspositionen oder in eine zweite Betriebspositionen bewegt, um die hydraulische Betätigungsvorrichtung 12 entweder in der ersten Richtung (wie vom Pfeil 66 gezeigt) oder in der zweiten Richtung (wie vom Pfeil 68 gezeigt) zu bewegen. Das erzeugte Signal kann elektronisch oder mechanisch sein.
  • Die Steuervorrichtung 88 bestimmt einen Pumpendruck (Pp) (Schritt 114). Der Pumpendruck (Pp) kann bestimmt werden durch Abfühlen des Druckes des Strömungsmittels zwischen der Pumpe 18 und der elektrohydraulischen Ventilanordnung 16 durch einen Sensor, wie beispielsweise den ersten Drucksensor 70. Der Pumpendruck (Pp) kann auf periodischer Basis abgefühlt werden, wie beispielsweise alle 5 ms. Alternativ kann der Pumpendruck (Pp) nur beim Empfang eines Signals zur Öffnung der elektrohydraulischen Ventilanordnung 16 abgefühlt werden. Der Pumpendruck (Pp) kann auch durch Bezugnahme auf einen repräsentativen Pumpendruck bestimmt werden, wie beispielsweise den üblichen Betriebsdruck oder Haltedruck der Pumpe (Standby-Druck), der in dem Speicher der Steuervorrichtung 88 gespeichert ist.
  • Die Steuervorrichtung 88 liest auch den Betätigungsvorrichtungsdruck (Pa), wie er entweder vom Drucksensor 72 der ersten Kammer oder vom Drucksensor 74 der zweiten Kammer abgefühlt wird (Schritt 116). Der Betätigungsvorrichtungsdruck (Pa) kann auf periodischer Basis abgefühlt werden, wie beispielsweise alle 5 ms. Alternativ kann der Betätigungsvorrichtungsdruck (Pa) nur beim Empfang eines Signals zur Öffnung der elektrohydraulischen Ventilanordnung 16 abgefühlt werden.
  • Die Steuervorrichtung 88 vergleicht den Pumpendruck (Pp) mit dem Betätigungsvorrichtung Druck (Pa) für die Kammer, mit der die Pumpe 18 zu verbinden ist, das heißt mit den Druck der ersten Kammer 56, wenn die hydraulische Betätigungsvorrichtung 12 in der ersten Richtung zu bewegen ist (wie vom Pfeil 66 angezeigt) oder mit dem Druck der zweiten Kammer 58, wenn die hydraulische Betätigungsvorrichtung 12 in der zweiten Richtung zu bewegen ist (wie von dem Pfeil 68 angezeigt). Wenn der Pumpendruck (Pp) geringer ist als der Betätigungsvorrichtungsdruck (Pa) für die jeweilige Kammer, wird die Steuervorrichtung 88 das Signal modifizieren, welches von dem Steuerhebel geliefert wird (d. h. das erzeugte Signal), um zu verhindern, dass die elektrohydraulische Ventilanordnung 16 öffnet (Schritt 122).
  • Wenn der Pumpendruck (Pp) größer ist, als der Betätigungsvorrichtung Druck (Pa) für die jeweilige Kammer wird die Steuervorrichtung 88 die elektrohydraulische Ventilanordnung 16 öffnen (Schritt 120). Das Öffnen der elektrohydraulischen Ventilanordnung 16 bringt die Pumpe 18 in Strömungsmittelverbindung mit der jeweiligen Kammer der hydraulische Betätigungsvorrichtung 12, um die Betätigungsvorrichtung 12 in der erwünschten Richtung zu bewegen.
  • Nachdem die elektrohydraulische Ventilanordnung 16 geöffnet ist, kann die Steuervorrichtung 88 weiter sowohl den Pumpendruck (Pp) als auch den Betätigungsvorrichtungsdruck (Pa) überwachen. Wenn der Pumpendruck (Pp) unter den Betätigungsvorrichtungsdruck (Pa) fällt, wird die Steuervorrichtung 88 sofort die elektrohydraulische Ventilanordnung 16 schließen, um einen nicht erwünschten Rückfluss des Strömungsmittels zu verhindern.
  • Es wird auch in Betracht gezogen, dass die Steuervorrichtung 88 Ungenauigkeiten der Drucksensoren Rechnung trägt. Weil die Drucksensoren nicht immer eine genaue Druckauslesung liefern, kann eine Variable, wie beispielsweise eine Druckversetzung (Po) vorgesehen werden, um irgend einen möglichen Fehler bei den Druckauslesungen zu kompensieren. Eine Berechnung des Druckabfalls, die die Druckversetzung mit einschließt, ist folgende:

    Druckdifferenz = Pp - Pa - Po
  • Wie aus dieser Gleichung verständlich wird, sieht das Vorsehen der Druckversetzung (Po) einen Sicherheitsrahmen vor. Bei dem gegenwärtig in Betracht gezogenen Ausführungsbeispiel basiert der Wert der Druckversetzung Po auf dem festgelegten Fehlerrahmen für die Drucksensoren. Der Wert der Druckversetzung sollte ungefähr gleich der Summe des Fehlerrahmens für den Pumpendrucksensor und dem Drucksensor von entweder der ersten oder der zweiten Kammer sein. Durch Subtrahieren der Druckversetzung Po in der Druckdifferenzberechnung stellt die Steuervorrichtung 88 sicher, dass der Pumpendruck (Pp) den Betätigungsvorrichtungsdruck (Pa) um mindestens den Fehlerrahmen für die Drucksensoren überschreitet, die die Werte des Pumpendruckes und des Betätigungsvorrichtungsdruckes vorsehen.
  • Indem verhindert wird, dass die elektrohydraulische Ventilanordnung 16 die elektrohydraulische Ventilanordnung 16 öffnet und schließt, wenn der Pumpendruck (Pp) geringer ist, als der Betätigungsvorrichtungsdruck (Pa) wird ein Rückfluss des Strömungsmittels verhindert, wobei Strömungsmittel von entweder der ersten Kammer 56 oder der zweiten Kammer 58 durch die elektrohydraulische Ventilanordnung 16 zur Pumpe 18 fließt. Wenn ein Rückfluss zugelassen wurde, kann eine unerwünschte Bewegung der Last 14 auftreten. Somit führt die Steuervorrichtung 88 eine Pumpenüberprüfungsfunktion dadurch aus, dass sie die Position der elektrohydraulischen Ventilanordnung 16 basierend auf den Pumpendruck (Pp) und den Betätigungsvorrichtungsdruck (Pa) steuert. Dies eliminiert die Notwendigkeit, ein getrenntes mechanisches Rückschlagventil zwischen der Pumpe 18 und der elektrohydraulischen Ventilanordnung 16 vorzusehen.
  • Ein weiterer beispielhafter Prozess 130 zur Steuerung der elektrohydraulischen Ventilanordnung 16 ist im Flussdiagramm der Fig. 3 veranschaulicht. Wenn der Bediener den Steuerhebel 84 bewegt, um eine Bewegung der hydraulischen Betätigungsvorrichtung 12 zu erzeugen, bestimmt die Steuervorrichtung 88 eine angeforderte Flussrate des Strömungsmittels in die ersten und zweiten Kammern 56 und 58 der hydraulischen Betätigungsvorrichtung 12 hinein und aus den Kammern heraus (Schritt 132). Wie dem Fachmann klar sein wird, wird die Bestimmung der Flussrate auf Systemparametern und auf Anforderungen des Systems basieren, wie beispielsweise auf der Größe der Kammer, den Spezifikationen der Pumpe und der Geschwindigkeit der Betätigungsvorrichtung.
  • Die Steuervorrichtung 88 nimmt den abgefühlten den Pumpendruck (Pp) (Schritt 134) und den abgefühlten Betätigungsvorrichtungsdruck (Pa) (Schritt 136) auf, wie zuvor beschrieben. Die Steuervorrichtung 88 berechnet dann einen Skalierungsfaktor (Schritt 138). Die Berechnung des Skalierungsfaktors basiert auf der Differenz zwischen dem Pumpendruck (Pp) und dem Betätigungsvorrichtungsdruck (Pa). Der Skalierungsfaktor ist ein Wert zwischen 0 und 1, der den Prozentsatz der angeforderten Flussrate darstellt, der zu der Betätigungsvorrichtung bei dem gegebenen gegenwärtigen Zustand des Hydrauliksystems geliefert werden sollte.
  • Einen Skalierungsfaktor von 0 zeigt an, dass das elektrohydraulische Ventil geschlossen sein sollte, das heißt der Pumpendruck (Pp) ist geringer als der Betätigungsvorrichtungsdruck (Pa). Ein Skalierungsfaktor von 1 zeigt an, dass der Pumpendruck (Pp) ausreicht, um vollständig die Anforderungen des Systems zu erfüllen, und die elektrohydraulische Ventilanordnung sollte geöffnet werden, um eine tatsächliche Flussrate zu liefern, die gleich der angeforderten Flussrate ist. Ein Skalierungsfaktor zwischen 0 und 1 zeigt an, dass der Pumpendruck geringfügig größer ist als der Betätigungsvorrichtungsdruck, und das ein Teil der Systemanforderungen erfüllt sein kann, jedoch nicht alle. Entsprechend sollte die elektrohydraulische Ventilanordnung geöffnet werden, um eine tatsächliche Flussrate vorzusehen, die kleiner ist, als die angeforderte Flussrate. In dieser Weise sorgt der berechnete Skalierungsfaktor für einen begrenzten Fluss in manchen Betriebszuständen in einer Weise analog dazu, dass ein mechanisches Rückschlagelement teilweise geöffnet ist. Die folgende Formel kann verwendet werden, um den Skalierungsfaktor (Fs) zu bestimmen:

    Fs = Kp.(Pp - Pa)

    wobei Kp eine Konstante ist, die die minimale Druckdifferenz zwischen dem Pumpendruck und dem Betätigungsvorrichtungsdruck darstellt, die nötig ist, um alle Anforderungen des Systems zu erfüllen. Kp ist abhängig von den speziellen Systemanforderungen und der Art der elektrohydraulischen Ventilanordnung, die gesteuert wird. Bei dem gegenwärtig in Betracht gezogenen Ausführungsbeispiel ist Kp der Kehrwert dieser minimalen Druckdifferenz. Wenn beispielsweise die Spezifikationen eines speziellen Systems anzeigen, dass die Druckdifferenz zwischen dem Pumpendruck und dem Betätigungsvorrichtungsdruck mindestens 100 kPa (14,5 psi) ist, bevor die elektrohydraulische Ventilanordnung alle Notwendigkeiten des Systems erfüllen kann, wird Kp = 1/100 oder 0,01 sein.
  • Wie aus der Berechnung und der Beschreibung oben offensichtlich wird, kann der berechnete Wert von Fs in der Situation größer als 1 sein, wo der Pumpendruck (Pp) viel größer ist, als der Betätigungsvorrichtungsdruck (Pa). Zusätzlich kann die obige Berechnung ein Ergebnis ergeben, welches geringer ist, als 0, wenn der Pumpendruck (Pp) geringer ist, als der Betätigungsvorrichtungsdruck (Pa). Weil der Skalierungsfaktor auf einen Wert zwischen 0 und 1 begrenzt werden muss, bedeutet ein berechneter Wert von Fs, der geringer als 0 ist, dass ein Skalierungsfaktor von 0 auf die angeforderte Flussrate angewandt werden sollte, und ein berechnete Wert von Fs, der größer als 1 ist, bedeutet, dass ein Skalierungsfaktor von 1 auf die angeforderte Flussrate angewandt werden sollte.
  • Die Berechnung von Fs kann eine Rückkoppelungskomponente mit einschließen, die der Ansprechzeit der elektrohydraulischen Ventilanordnung Rechnung trägt. Die folgende Formel kann verwendet werden, um dem guten Ansprechen des elektrohydraulischen Ventils Rechnung zu tragen.

    Fs = Kp.(Pp - Pa) + Kd[(Pp - Pa) - (Pp - Pa)(-1)]
  • Wobei Kd eine Konstante ist, die das Ansprechen der speziellen elektrohydraulischen Ventilanordnung anzeigt, die gesteuert wird, und wobei (Pp - Pa)(-1) die vorherige Aufnahme der Druckdifferenz zwischen dem Pumpendruck und dem Betätigungsvorrichtungsdruck ist. Wenn man diese Komponente mit einschließt, wird die Berechnung von Fs die Veränderungsrate der Druckdifferenz zwischen dem Pumpendruck (Pp) und dem Betätigungsvorrichtungsdruck (Pa) berücksichtigen.
  • Nachdem der Skalierungsfaktor berechnet worden ist, wendet die Steuervorrichtung 88 den Skalierungsfaktor auf die angeforderte Flussrate an, um eine tatsächliche Flussrate zu bestimmen, die das System zu der Betätigungsvorrichtung liefern kann (Schritt 140). Dies wird erreicht durch Multiplizieren der angeforderten Flussrate mit dem Skalierungsfaktor. Wenn die Skalierung 0 ist, wird die tatsächliche Flussrate 0 sein. Wenn der Skalierungsfaktor 1 ist, wird die tatsächliche Flussrate gleich der angeforderten Flussrate sein. Die Steuervorrichtung 88 stellt dann die Position der elektrohydraulischen Ventilanordnung 16 ein, um die tatsächliche Flussrate zur hydraulischen Betätigungsvorrichtung 12 zu liefern (Schritt 142).
  • Somit findet die vorliegende Erfindung weite Anwendung bei einer Vielzahl von Maschinen, die hydraulische Betätigungsvorrichtungen einschließen. Die vorliegende Erfindung kann Vorteile dahingehend bieten, dass sie ein kostengünstiges und besonders wirkungsvolles System und Verfahren zur Steuerung einer elektrohydraulischen Ventilanordnung vorsieht, die die Pumpenüberprüfungsfunktion ausführen kann.
  • Es wird dem Fachmann klar sein, dass verschiedene Modifikationen und Veränderungen an dem Verfahren und dem System zur Steuerung einer elektrohydraulischen Ventilanordnung vorgenommen werden können, ohne vom Kern oder Umfang der Erfindung abzuweichen. Andere Ausführungsbeispiele der Erfindung werden dem Fachmann bei der Betrachtung der Beschreibung und der hier besprochenen praktischen Ausführung der Erfindung offensichtlich werden. Es besteht die Absicht, dass die Beschreibung und die Beispiele nur als beispielhaft angesehen werden, wobei der wahre Umfang und Kern der Erfindung von den folgenden Ansprüchen und ihren äquivalenten Ausführungen gezeigt wird.

Claims (20)

1. Verfahren zur Steuerung einer elektrohydraulischen Ventilanordnung, die in Strömungsmittelverbindung zwischen einer Quelle für unter Druck gesetztes Strömungsmittel und einer Betätigungsvorrichtung angeordnet ist, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:
Aufnahme eines Signals zur Öffnung der elektrohydraulischen Ventilanordnung, um einen Strömungsmittelfluss von der Quelle für unter Druck gesetztes Strömungsmittel zu der Betätigungsvorrichtung zu liefern;
Bestimmung einer Druckquelle, die den Druck des Strömungsmittels zwischen der Quelle für unter Druck gesetztes Strömungsmittel und der elektrohydraulischen Ventilanordnung darstellt;
Bestimmung eines Betätigungsvorrichtungsdruckes, der den Druck des Strömungsmittels zwischen der elektrohydraulischen Ventilanordnung und der Betätigungsvorrichtung darstellt; und
Modifikation des empfangenen Signals, um zu verhindern, dass die elektrohydraulische Ventilanordnung öffnet, wenn der Quellendruck geringer ist, als der Betätigungsvorrichtungsdruck, um einen Rückfluss des Strömungsmittels von der Betätigungsvorrichtung zur Quelle für unter Druck gesetztes Strömungsmittel zu verhindern.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Quellendruck durch Abfühlen des Druckes des Strömungsmittels zwischen der Quelle für unter Druck gesetztes Strömungsmittel und der elektrohydraulischen Ventilanordnung bestimmt wird, und wobei der Betätigungsvorrichtungsdruck durch Abfühlen des Druckes des Strömungsmittels zwischen der elektrohydraulischen Ventilanordnung und der Betätigungsvorrichtung bestimmt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, welches weiter den Schritt aufweist, das empfangene Signal zu modifizieren, um die elektrohydraulische Ventilanordnung zu schließen, wenn der Quellendruck unter den Betätigungsvorrichtungsdruck fällt.
4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt der Modifikationen des empfangenen Signals ausgeführt wird, wenn der Quellendruck geringer ist, als die Summe des Betätigungsvorrichtungsdrucks und des Sicherheitsrahmens.
5. Verfahren zur Steuerung einer elektrohydraulischen Ventilanordnung, die in Strömungsmittelverbindung zwischen einer Quelle für unter Druck gesetztes Strömungsmittel und einer Betätigungsvorrichtung angeordnet ist, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:
Bestimmung einer angeforderten Flussrate des Strömungsmittels, die zu der Betätigungsvorrichtung basierend auf den Belastungszuständen geliefert werden soll;
Bestimmung eines Quellendruckes, der den Druck des Strömungsmittels zwischen der Quelle für unter Druck gesetztes Strömungsmittel und der elektrohydraulischen Ventilanordnung darstellt;
Bestimmung eines Betätigungsvorrichtungsdruckes, der den Druck des Strömungsmittels zwischen der elektrohydraulischen Ventilanordnung und der Betätigungsvorrichtung darstellt;
Berechnung eines Skalierungsfaktors basierend auf der Differenz zwischen dem Quellendruck und dem Betätigungsvorrichtungsdruck;
Anwendung des Skalierungsfaktors auf die angeforderte Fluss Rate zur Bestimmung einer tatsächlichen Flussrate des Strömungsmittels, die zu der Betätigungsvorrichtung zu liefern ist; und
Einstellung der elektrohydraulischen Ventilanordnung auf eine Position, wo die tatsächliche Flussrate des Strömungsmittels zur Betätigungsvorrichtung geliefert wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei der berechnete Skalierungsfaktor zwischen 0 und 1 liegt.
7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei die elektrohydraulische Ventilanordnung auf eine geschlossene Position ansprechend auf einen Skalierungsfaktor von 0 eingestellt ist.
8. Verfahren nach Anspruch 6, wobei die tatsächliche Flussrate gleich der angeforderten Flussrate ist, wenn der Skalierungsfaktor 1 ist.
9. Verfahren nach Anspruch 5, welches weiter den Schritt aufweist, den Quellendruck und den Betätigungsvorrichtungsdruck bei mehreren Gelegenheiten als eine Funktion der Zeit zu bestimmen.
10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei der Schritt der Berechnung des Skalierungsfaktors weiter auf der Veränderungsrate der Druckdifferenz zwischen dem Quellendruck und dem Betätigungsvorrichtungsdruck mit der Zeit basiert.
11. Verfahren nach Anspruch 5, wobei der Schritt der Berechnung des Skalierungsfaktors die Anwendung eines Sicherheitsrahmens aufweist, um einem Fehlerrahmen bei der Bestimmung der Quellendruckes und des Betätigungsvorrichtungsdruckes Rechnung zutragen.
12. System zur Steuerung einer hydraulischen Betätigungsvorrichtung, welches Folgendes aufweist:
eine hydraulische Betätigungsvorrichtung;
eine Quelle für unter Druck gesetztes Strömungsmittel;
eine elektrohydraulische Ventilanordnung in Strömungsmittelverbindung mit der Quelle für unter Druck gesetztes Strömungsmittel und mit der hydraulischen Betätigungsvorrichtung, die wirksam ist, um eine Flussrate des Strömungsmittels von der Quelle für unter Druck gesetztes Strömungsmittel zu der hydraulischen Betätigungsvorrichtung zu steuern;
einen ersten Drucksensor, der wirksam ist, um einen Quellendruck abzufühlen, der den Druck des Strömungsmittels zwischen der Quelle für unter Druck gesetztes Strömungsmittel und der elektrohydraulischen Ventilanordnung darstellt;
einen zweiten Drucksensor, der wirksam ist, um einen Betätigungsvorrichtungsdruck abzufühlen, der den Druck des Strömungsmittels zwischen der elektrohydraulischen Ventilanordnung und der hydraulischen Betätigungsvorrichtung darstellt; und
eine Steuervorrichtung zur Steuerung der elektrohydraulischen Ventilanordnung, wobei die Steuervorrichtung wirksam ist, um ein Signal aufzunehmen, um die elektrohydraulische Ventilanordnung zu öffnen, und um zu verhindern, dass die elektrohydraulische Ventilanordnung öffnet, wenn der Quellendruck geringer ist, als der Betätigungsvorrichtungsdruck.
13. System nach Anspruch 12, welches weiter einen Steuerhebel aufweist, der wirksam ist, um ein Signal zu erzeugen, um die elektrohydraulische Ventilanordnung zu öffnen.
14. System nach Anspruch 12, wobei die Steuervorrichtung weiterhin wirksam ist, um die elektrohydraulische Ventilanordnung zu schließen, wenn der Quellendruck unter den Betätigungsvorrichtungsdruck fällt.
15. System nach Anspruch 12, wobei die hydraulische Betätigungsvorrichtung eine erste Kammer und eine zweite Kammer aufweist, und wobei die elektrohydraulische Ventilanordnung eine Reihe von unabhängigen Zumessventilen aufweist, die geeignet sind, um den Strömungsmittelfluss in die ersten und zweiten Kammern hinein und aus diesen heraus zu steuern.
16. System nach Anspruch 12, welches weiter eine Fernsteuerung aufweist, um das Signal zur Öffnung der elektrohydraulischen Ventilanordnung zu erzeugen.
17. System nach Anspruch 12, wobei die Quelle für unter Druck gesetztes Strömungsmittel eine Pumpe ist.
18. System zur Steuerung einer hydraulischen Betätigungsvorrichtung, welches Folgendes aufweist:
eine hydraulische Betätigungsvorrichtung;
eine Quelle für unter Druck gesetztes Strömungsmittel;
eine elektrohydraulische Ventilanordnung in Strömungsmittelverbindung mit der Quelle für unter Druck gesetztes Strömungsmittel und der hydraulischen Betätigungsvorrichtung, die betreibbar ist, um eine Flussrate des Strömungsmittels von der Quelle für unter Druck gesetztes Strömungsmittel zu der hydraulischen Betätigungsvorrichtung zu steuern;
einen ersten Drucksensor, der betreibbar ist, um einen Quellendruck abzufühlen, der den Druck des Strömungsmittels zwischen der Quelle für unter Druck gesetztes Strömungsmittel und der elektrohydraulischen Ventilanordnung darstellt;
einen zweiten Drucksensor, der betreibbar ist, um einen Betätigungsvorrichtungsdruck abzufühlen, der den Druck des Strömungsmittels zwischen der elektrohydraulischen Ventilanordnung und der hydraulischen Betätigungsvorrichtung darstellt; und
eine Steuervorrichtung zur Steuerung der elektrohydraulischen Ventilanordnung, wobei die Steuervorrichtung wirksam ist, um ein Signal zur Öffnung der elektrohydraulischen Ventilanordnung zu empfangen, um einen angeforderten Strömungsmittelfluss zu liefern, wobei die Steuervorrichtung weiterhin wirksam ist, einen Skalierungsfaktor basierend auf der Differenz zwischen dem Quellendruck und dem Betätigungsvorrichtungsdruck zu berechnen, und die elektrohydraulische Ventilanordnung zu öffnen, um einen tatsächlichen Strömungsmittelfluss basierend auf der Anwendung des Skalierungsfaktors auf den angeforderten Strömungsmittelfluss zu liefern.
19. System nach Anspruch 18, wobei die hydraulische Betätigungsvorrichtung eine erste Kammer und eine zweite Kammer aufweist, und wobei die elektrohydraulische Ventilanordnung eine Reihe von unabhängigen Zumessventilen aufweist, die geeignet sind, um den Fluss des Strömungsmittels in die ersten und zweiten Kammern hinein und aus diesen heraus zu steuern.
20. System nach Anspruch 18, welches weiter eine Fernsteuerung aufweist, die wirksam ist, um das Signal zu erzeugen, um die elektrohydraulische Ventilanordnung zu öffnen.
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