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Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Offenbarung ist auf ein Hydrauliksystem gerichtet und
insbesondere auf ein Hydrauliksystem mit einem querschnittsgesteuerten
Bypass.
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Hintergrund
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Arbeitsmaschinen,
wie beispielsweise Bagger, Dozer, Lader, Motorgrader und andere
Arten von schweren Maschinen, verwenden typischerweise eine oder
mehrere hydraulische Betätigungsvorrichtungen, um eine
Vielzahl von Aufgaben auszuführen. Die Betätigungsvorrichtungen
sind strömungsmittelmäßig mit einer oder
mit mehreren Pumpen verbunden, die unter Druck gesetztes Strömungsmittel
zu Kammern in den Betätigungsvorrichtungen liefern. Eine
elektrohydraulische Ventilanordnung ist typischerweise zwischen
den Pumpen und den Betätigungsvorrichtungen angeschlossen,
um eine Flussrate und eine Flussrichtung von unter Druck gesetztem
Strömungsmittel zu und von den Kammern der Betätigungsvorrichtungen
zu steuern.
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Die
elektrohydraulischen Ventilanordnungen weisen entweder Einzelventilanordnung
oder Mehrventilanordnungen auf. Einzelventilanordnungen weisen typischerweise
ein Ventil mit nur zwei Positionen mit festen Strömungsquerschnitten
auf, um einen Fluss in die Kammern hinein und aus diesen heraus
zu leiten. Einzelventilanordnungen können auch eine Bypass-
bzw. Überleitungszumessöffnung aufweisen, die
einen Strömungsmittelfluss von einer Pumpe zu einem Reservoir
leitet, was eine erwünschte Rückmeldung an einen
Bediener vorsehen kann. Die Rückmeldung an den Bediener
kann während einer resistiven Bewegung bzw. Widerstandsbewegung
der Betätigungsvorrichtung auftreten, wie beispielsweise
wenn die Last auf der Betätigungsvorrichtung zunimmt, beispielsweise
wenn ein Arbeitswerkzeug von weichem Boden auf harten Boden übergeht.
Eine Widerstandsbewegung der Betätigungsvorrichtung steigert
den Druck innerhalb des Hydrauliksystems, was eine Zunahme des Strömungsmittelflusses
durch die By pass-Zumessöffnung zu dem Reservoir bewirkt.
Als solches kann ein Bediener eine langsamere Bewegung der Betätigungsvorrichtung
und/oder einer Maschinenkomponente abfühlen, kann die Notwendigkeit
abfühlen, einen Steuerhebel weiter zu betätigen,
um eine assoziierte Komponente zu betätigen, um eine assoziierte Komponente
zu bewegen, kann eine Motorwelle bzw. Motordrehzahlveränderung
fühlen, um die Lieferung von Strömungsmittel zum
Hydrauliksystem zu steigern und/oder kann eine Vielzahl von anderen
Betriebsveränderungen fühlen.
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Mehrventilanordnungen
sehen gesteigerte Flexibilität gegenüber Einzelventilanordnungen
vor, indem sie eine unabhängige Steuerung von Strömungsmittel
in jede Kammer einer Betätigungsvorrichtung hinein und
aus dieser heraus gestatten. Mehrventilanordnungen können
jedoch nicht Bypass- bzw. Überleitungszumessöffnungen
aufweisen und können somit nachteilig die Rückmeldung
an einen Bediener während eines Arbeitsmaschinenbetriebes
beeinflussen.
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Zusätzlich
erfordern die Pumpen, die Strömungsmittel zu den Betätigungsvorrichtungen
liefern können, oft einen kontinuierlichen Fluss von Strömungsmittel
dort hindurch, um die Schmierung und Kühlung der Pumpe
aufrechtzuerhalten. Weiterhin können in Systemen mit mehreren
Pumpen einige Betätigungsvorrichtungen nur unter Druck
gesetztes Strömungsmittel von einer Pumpe fordern, während andere
Betätigungsvorrichtungen unter Druck gesetztes Strömungsmittel
von mehr als einer Pumpe fordern können. Entsprechend kann
ein unnötiger Strömungsmittelfluss in Teilen eines
Hydrauliksystems geliefert werden, was unerwünschte Drucksteigerungen
und/oder verschwendete Energie zur Folge hat.
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Das
US-Patent Nr. 5 540 049 ("das
'049-Patent"), das an Lunzman erteilt wurde, offenbart ein Steuersystem
und ein Steuerverfahren für eine hydraulische Betätigungsvorrichtung.
Das '049-Patent weist ein Hydrauliksystem mit einer Hydraulikpumpe mit
variablem Fluss auf, die Strömungsmittel unter Druck zu
der hydraulischen Betätigungsvorrichtung liefert. Das '049-Patent
weist auch ein Ventil mit geschlossener Mitte auf, welches dahingehend
arbeitet, dass es einen Fluss des hydraulischen Strömungsmittels
zu der hydraulischen Betätigungsvorrichtung steuert, und
ein getrenntes Bypass- bzw. Überleitungsventil, welches
dahingehend arbeitet, dass es einen Fluss des hydraulischen Strömungsmittels
zu einem Strömungsmittelreservoir steuert. Das Steuersystem,
welches eine getrennte Bypass-Steuervorrichtung hat, die den Effekt
eines Hubsignals für das Ventil mit geschlossener Mitte
berechnet, steuert darauf ansprechend das separate Bypass-Ventil.
Die separate Bypass-Steuervorrichtung berechnet den Effekt des Hubsignals
für das Ventil mit geschlossener Mitte und leitet ein Signal
basierend auf einer Druckmodulation ab, um das getrennte Bypass-Ventil
zu steuern.
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Obwohl
das '049-Patent ein getrenntes Bypass-Ventil aufweisen kann, um
den Fluss von unter Druck gesetztem Strömungsmittel zu
einem Reservoir zu steuern, kann es einen Fluss überleiten
bzw. durch den Bypass leiten, der für die Betätigungsvorrichtung
erforderlich ist, was in unerwünschter Weise die Bewegungsgeschwindigkeit
der hydraulischen Betätigungsvorrichtung verringern kann.
Zusätzlich kann das '049-Patent ein komplexes Pumpen- und Ventilsteuersystem
erfordern.
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Die
vorliegende Offenbarung ist darauf gerichtet, eines oder mehrere
der oben dargelegten Probleme zu überwinden.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Gemäß einem
ersten Aspekt ist die vorliegende Offenbarung auf ein Hydrauliksystem
gerichtet. Das Hydrauliksystem weist eine erste Quelle für unter
Druck gesetztes Strömungsmittel und mindestens eine Strömungsmittelbetätigungsvorrichtung auf.
Das Hydrauliksystem weist weiter ein Ventil auf, welches zwischen
der ersten Quelle und der mindestens einen Strömungsmittelbetätigungsvorrichtung angeordnet
ist. Das erste Ventil ist konfiguriert, um selektiv unter Druck
gesetztes Strömungsmittel von der ersten Quelle zu einem
Tank, ansprechend auf einen ersten Befehl, zu leiten. Der erste
Befehl basiert zumindest teilweise auf einem vorbestimmten Strömungsquerschnitt
des ersten Ventils.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt ist die vorliegende Offenbarung auf ein Verfahren
zum Betrieb eines Hydrauliksystems gerichtet. Das Verfahren weist auf,
ein Strö mungsmittel unter Druck zu setzen und das unter
Druck gesetzte Strömungsmittel zu einem ersten Ventil zu
leiten. Das erste Ventil hat einen ersten Flussdurchlassweg und
einen ersten Ventilschaft. Das Verfahren weist auch auf, selektiv
eine Menge des unter Druck gesetzten Strömungsmittels durch den
Strömungs- bzw. Flussdurchlassweg zu einem Tank zu leiten.
Das Verfahren weist weiter auf, selektiv den Querschnitt des Flussdurchlassweges
zumindest teilweise ansprechend auf eine Bedienereingabe und einen
vorbestimmten Strömungsquerschnitt des ersten Ventils zu
variieren.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist
eine Seitenansicht einer schematischen Darstellung einer beispielhaften
offenbarten Arbeitmaschine;
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2 ist
eine schematische Veranschaulichung eines beispielhaften Hydrauliksystems
der Arbeitsmaschine der 1; und
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3 ist
eine schematische Veranschaulichung eines beispielhaften Steueralgorithmus
für die Bypass-Ventile des Hydrauliksystems der 2.
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Detaillierte Beschreibung
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1 veranschaulicht
eine beispielhafte Arbeitsmaschine 10. Die Arbeitsmaschine 10 kann
eine feststehende oder mobile Maschine sein, die eine gewisse Art
eines Betriebs ausführt, der mit einem Industriezweig assoziiert
ist, wie beispielsweise mit Bergbau, Bau, Ackerbau oder mit irgendeinem
anderen in der Technik bekannten Industriezweig. Beispielsweise
kann die Arbeitsmaschine 10 eine Erdbewegungsmaschine sein,
wie beispielsweise ein Bagger, ein Baggerlader, ein Lader, ein Dozer,
ein Motorgrader oder irgendeine andere Erdbewegungsmaschine. Die
Arbeitsmaschine 10 kann einen Rahmen 12, ein Arbeitswerkzeug 14,
hydraulische Betätigungsvorrichtungen 18, 20, 22,
eine Bedienerschnittstelle 16, eine Traktions- bzw. Antriebsvorrichtung 24 und
eine Leistungsquelle 26 aufweisen.
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Der
Rahmen 12 kann irgendeine strukturelle Einheit sein, die
die Arbeitsmaschine 10 trägt. Der Rahmen 12 kann
beispielsweise ein stationärer Basisrahmen sein, der die
Leistungsquelle 26 mit der Traktionsvorrichtung 24 verbindet,
ein bewegbares Rahmenglied eines Verbindungssystems, welches das
Arbeitswerkzeug 14 mit der Traktionsvorrichtung 24 und
einer Leistungsquelle 26 verbindet, oder irgendeine andere
in der Technik bekannte Bauart eines Rahmens.
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Das
Arbeitswerkzeug 14 kann irgendeine Vorrichtung aufweisen,
die bei der Ausführung einer Aufgabe verwendet wird, und
kann durch die Bedienerschnittstelle 16 steuerbar sein.
Beispielsweise kann das Arbeitswerkzeug 14 ein Schild,
eine Schaufel, eine (Front-)Schaufel, eine Reißvorrichtung,
eine Antriebsvorrichtung und/oder eine andere in der Technik bekannte
eine Aufgabe ausführende Vorrichtung aufweisen. Das Arbeitswerkzeug 14 kann
mit dem Rahmen 12 über eine direkte Schwenkverbindung, über
ein Verbindungssystem, wobei die hydraulischen Betätigungsvorrichtungen 18, 20, 22 ein oder
mehrere Glieder des Verbindungssystems bilden, oder in irgendeiner
anderen Art und Weise verbunden sein. Das Arbeitswerkzeug 14 kann
konfiguriert sein, um relativ zum Rahmen 12 zu schwenken, zu
drehen, zu gleiten, zu schwingen und/oder sich in irgendeiner anderen
in der Technik bekannten Weise zu bewegen.
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Die
Bedienerschnittstelle 16 kann konfiguriert sein, um eine
Eingangsgröße von einem Bediener aufzunehmen,
die einen erwünschten Betrieb anzeigt, wie beispielsweise
eine Bewegung des Arbeitswerkzeuges 14, eine Bewegung der
Traktions- bzw. Antriebsvorrichtung 24, eine Bewegung des Rahmens 12 und/oder
irgendeinen anderen geeigneten Betrieb der Arbeitsmaschine 10.
Insbesondere kann die Bedienerschnittstelle 16 eine oder
mehrere Bedienerschnittstellenvorrichtungen 28 aufweisen, die
Steuervorrichtungen der Proportional-Bauart aufweisen, die konfiguriert
sind, um Komponenten der Arbeitsmaschine 10 zu positionieren
und/oder zu orientieren, wie beispielsweise einen mehrachsigen Joystick
bzw. Steuerhebel, der auf einer Seite einer Bedienerstation gelegen
ist. Es wird in Betracht gezogen, dass zusätzliche und/oder
andere Bedienerschnittstellenvorrichtungen 28 in der Bedienerschnittstelle 16 vorgesehen
sein können, wie beispielsweise Räder, Knöpfe,
Druck-Zugvorrichtungen, Schalter, Pedale und andere in der Technik
bekannte Bedienerschnittstellenvorrichtungen.
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Die
hydraulischen Betätigungsvorrichtungen 18, 20, 22 können
jeweils eine Kolben-Zylinder-Anordnung, einen Hydraulikmotor und/oder
eine andere Hydraulikbetätigungsvorrichtung mit einer oder
mehreren Strömungsmittelkammern darin aufweisen. Beispielsweise
können die Hydraulikbetätigungsvorrichtungen 18, 20, 22 jeweils
ein (Zylinder-)Rohr aufweisen, welches einen Zylinder und einen
Kolben definiert, der den Zylinder in eine erste Kammer und eine
zweite Kammer aufteilt. Unter Druck gesetztes Strömungsmittel
kann selektiv zu den ersten und zweiten Kammern geliefert werden,
um eine Druckdifferenz an dem Kolben zu erzeugen, welche eine Bewegung
des Kolbens relativ zu dem Zylinderrohr beeinflusst. Das daraus
resultierende Ausfahren und Einfahren jeder der hydraulischen Betätigungsvorrichtungen 18, 20, 22 kann
dahingehend wirken, dass es bei der Bewegung des Rahmens 12 und/oder
des Arbeitswerkzeuges 14 hilft.
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Die
Antriebs- bzw. Traktionsvorrichtung 24 kann Raupen aufweisen,
die auf jeder Seite der Arbeitsmaschine 10 gelegen sind
(nur eine Seite ist gezeigt). Alternativ können die Traktionsvorrichtungen 24 Räder,
Riemen oder andere Traktionsvorrichtungen aufweisen. Die Traktionsvorrichtung 24 kann lenkbar
sein oder nicht. Es wird in Betracht gezogen, dass die Traktionsvorrichtung 24 hydraulisch
gesteuert, mechanisch gesteuert, elektronisch gesteuert oder in
irgendeiner anderen geeigneten Weise gesteuert sein kann.
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Die
Leistungsquelle 26 kann einen Motor aufweisen, wie beispielsweise
einen Dieselmotor, einen Benzinmotor, einen von gasförmigem
Brennstoff angetriebenen Motor oder irgendeinen anderen in der Technik
bekannten Motor. Die Leistungsquelle 26 kann konfiguriert
sein, um Energie zu den verschiedenen Komponenten der Arbeitsmaschine 10 zu
liefern, wie beispielsweise zu der Traktionsvorrichtung 24.
Es wird in Betracht gezogen, dass die Leistungsquelle 26 alternativ
eine andere Leistungsquelle aufweisen kann, wie beispielsweise eine
Brennstoffzelle, eine Leistungsspeichervorrichtung, einen Elektro- oder
Hydraulikmotor und/oder eine andere in der Technik bekannte Leistungsquelle.
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Wie
in 2 veranschaulicht, kann die Arbeitsmaschine 10 weiter
ein Steuersystem 100 und ein Hydrauliksystem 200 aufweisen,
um den Betrieb der Arbeitsma schine 10 zu beeinflussen.
Das Steuersystem 100 kann verschiedene Komponenten aufweisen,
die zusammenarbeiten, um den Betrieb des Hydrauliksystems 200 zu
beeinflussen. Insbesondere kann das Steuersystem 100 konfiguriert
sein, um Bedienereingaben über Bedienerschnittstellenvorrichtungen 28 zu
empfangen und um eine oder mehrere Komponenten des Hydrauliksystems 200 ansprechend
darauf zu betreiben. Das Hydrauliksystem 200 kann verschiedene
Komponenten aufweisen, die zusammenarbeiten, um den Betrieb von
einer oder mehreren Komponenten der Arbeitsmaschine 10 zu beeinflussen.
Insbesondere kann das Hydrauliksystem 200 konfiguriert
sein, um den Druck und/oder den Fluss eines unter Druck gesetzten
Strömungsmittels zu manipulieren bzw. zu verändern,
um die Bewegung der hydraulischen Betätigungsvorrichtungen 18, 20, 22 zu
beeinflussen, und als ein Ergebnis die Bewegung von beispielsweise
dem Arbeitswerkzeug 14 und/oder dem Rahmen 12 zu
beeinflussen.
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Das
Steuersystem 100 kann eine Steuervorrichtung 104 und
Kommunikations- bzw. Verbindungsleitungen 106, 108, 110, 112 und 114 aufweisen.
Die Steuervorrichtung 104 kann einen einzelnen Mikroprozessor
oder mehrere Mikroprozessoren aufweisen, die konfiguriert sind,
um den Betrieb des Hydrauliksystems 200 zu steuern. Die
Steuervorrichtung 104 kann einen Speicher, eine Datenspeichervorrichtung,
einen Kommunikations-Hub bzw. Kommunikationsverteiler und/oder andere
in der Technik bekannte Komponenten aufweisen. Es wird in Betracht
gezogen, dass die Steuervorrichtung 104 als eine getrennte
Steuervorrichtung konfiguriert sein kann und/oder in einem allgemeinen
Arbeitsmaschinensteuersystem integriert sein kann, welches verschiedene
zusätzliche Funktionen der Arbeitsmaschine 10 steuern
kann.
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Die
Steuervorrichtung 104 kann konfiguriert sein, um Eingangsgrößen
bzw. Eingaben von der Bedienerschnittstellenvorrichtung 28 über
die Verbindungsleitung 106 zu empfangen. Die Steuervorrichtung 104 kann
auch konfiguriert sein, um auf eine oder mehrere relationale Datenbanken
zugreifen, wie beispielsweise auf Karten bzw. Kennfelder, Gleichungen
und/oder Nachschautabellen. Die Steuervorrichtung 104 kann
eine erste und eine zweite Quelle 202, 204 für
unter Druck gesetztes Strömungsmittel und ein erstes und
ein zweites Bypass- bzw. Überlei tungsventil 208, 210,
basierend auf den empfangenen Eingangsgrößen und
den abgerufenen Datenbanken, anweisen. Beispielsweise kann die Steuervorrichtung 104 Querschnitts-
bzw. Stellungsbefehle über die Verbindungsleitungen 112, 114 an
die ersten bzw. zweiten Bypass-Ventile 208 bzw. 210 ausgeben.
Die Steuervorrichtung 104 kann auch Flussbefehle über
die Verbindungsleitungen 108, 110 ausgeben, um
die ersten bzw. zweiten Quellen 202 bzw. 204 zu
betreiben.
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Das
Hydrauliksystem 200 kann zusätzlich zu den ersten
und zweiten Quellen 202, 204 und den ersten und
zweiten Bypass-Ventilen 208, 210 einen Tank 206,
Hydraulikkomponenten 212, 214, 216, 218,
ein Kombinationsventil 230, ein Entlastungs- bzw. Begrenzungsventil 232 und
Rückschlagventile 262, 264, 266, 268 aufweisen.
Das Hydrauliksystem 200 kann weiter verschiedene Durchlasswege 250, 252, 254, 256, 258, 260 aufweisen,
die strömungsmittelmäßig seine verschiedenen
Komponenten verbinden. Das Hydrauliksystem 200 kann konfiguriert sein,
um selektiv den Fluss von unter Druck gesetztem Strömungsmittel
von den ersten und zweiten Quellen 202, 204 zu
leiten, um selektiv die Bewegung der hydraulischen Betätigungsvorrichtungen 18, 20, 22 zu
beeinflussen. Es wird in Betracht gezogen, dass das Hydrauliksystem 200 zusätzliche
und/oder andere Komponenten aufweisen kann, wie beispielsweise Drucksensoren,
Temperatursensoren, Positionssensoren, Einschränkungs-
bzw. Drosselzumessöffnungen, Akkumulatoren und/oder andere
in der Technik bekannte Komponenten.
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Die
ersten und zweiten Quellen 202, 204 können
konfiguriert sein, um einen Fluss von unter Druck gesetztem Strömungsmittel
zu erzeugen, und sie können eine Pumpe mit variabler Verdrängung aufweisen,
wie beispielsweise eine Taumelplattenpumpe, eine Spiralpumpe mit
variabler Steigung und/oder andere Quellen für unter Druck
gesetztes Strömungsmittel, die in der Technik bekannt sind.
Die ersten und zweiten Quellen 202, 204 können
treibend mit der Leistungsquelle 26 verbunden sein, beispielsweise
mit einer Gegenwelle, einem Riemen, einer elektrischen Schaltung
oder in irgendeiner anderen geeigneten Weise. Die ersten und zweiten
Quellen 202, 204 können zwischen dem
Tank 206 und den Hydraulikkomponenten 212, 214, 216, 218 angeordnet
sein.
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Der
Tank 206 kann ein Reservoir aufweisen, welches konfiguriert
ist, um eine Strömungsmittelversorgung bzw. einen Strömungsmittelvorrat
zu halten. Das Strömungsmittel kann beispielsweise extra
dafür vorgesehenes Hydrauliköl, ein Motorschmieröl,
ein Getriebeschmieröl oder irgendein anderes Arbeitsströmungsmittel
aufweisen, welches in der Technik bekannt ist. Ein oder mehrere
Hydrauliksysteme innerhalb der Arbeitsmaschine 10 können
Strömungsmittel vom Tank 206 abziehen und dorthin
zurückleiten. Es wird auch in Betracht gezogen, dass das
Hydrauliksystem 200 mit mehreren getrennten Strömungsmitteltanks
verbunden sein könnte.
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Die
ersten und zweiten Bypass-Ventile 208, 210, können
jeweils konfiguriert sein, um einen Fluss von unter Druck gesetztem
Strömungsmittel zum Tank 206 zu regeln. Das erste
Bypass-Ventil 208 kann zwischen der ersten Quelle 202 und
dem ersten stromaufwärts liegenden Durchlassweg 250 angeordnet
sein. Das zweite Bypass-Ventil 210 kann zwischen der zweiten
Quelle 204 und dem zweiten stromaufwärts liegenden
Durchlassweg 252 angeordnet sein. Insbesondere können
die ersten und zweiten Bypass-Ventile 208, 210 jeweils
einen federvorgespannten Ventilschaft aufweisen, der in einer Ventilbohrung
aufgehängt ist. Der Ventilschaft kann elektromagnetbetätigt
sein und konfiguriert sein, um sich proportional zwi schen einer
ersten Position, in der ein Strömungsmittelfluss dagegen
abgeblockt wird, zum Tank 206 zu fließen, und
einer zweiten Position zu bewegen, in der ein maximaler Strömungsmittelfluss
zum Tank 206 fließen kann. Die proportionale Bewegung
des Ventilschaftes zwischen der ersten Position und der zweiten
Position kann gestatten, dass ein zunehmender Fluss von unter Druck
gesetztem Strömungsmittel zum Tank 206 fließt.
Es wird in Betracht gezogen, dass der Proportionalventilschaft den
Fluss des unter Druck gesetzten Strömungsmittels in irgendeiner
in der Technik bekannten Art und Weise variieren kann, wie beispielsweise
linear. Es wird auch in Betracht gezogen, dass die ersten und zweiten
Bypass-Ventile 208, 210 alternativ hydraulisch
betätigt, mechanisch betätigt, pneumatisch betätigt
oder in irgendeiner anderen geeigneten Weise betätigt werden
könnten.
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Die
Hydraulikkomponenten 212, 214, 216, 218 können
jeweils ein oder mehrere Ventile und/oder Strömungsmitteldurchlasswege
aufweisen, die konfiguriert sind, um selektiv unter Druck gesetztes
Strömungsmittel von einem jeweiligen einen Durchlassweg
der ersten und zweiten stromaufwärts liegenden Durchlasswege 250, 252 zu
einer assoziierten hydraulischen Betätigungsvorrichtung 18, 20, 22 zu
leiten und selektiv unter Druck gesetztes Strömungsmittel
von einer assoziierten hydraulischen Betätigungsvorrichtung 18, 20, 22 zu
einem jeweiligen einen Durchlassweg der ersten und zweiten stromabwärts
liegenden Durchlasswege 254, 256 zu leiten. Unter
Druck gesetztes Strömungsmittel, welches zu und von den
assoziierten hydraulischen Betätigungsvorrichtungen 18, 20, 22 geleitet
wird, kann eine Bewegung davon beeinflussen. Es wird in Betracht
gezogen, dass zwei oder mehr Hydraulikkomponenten 212, 214, 216, 218 zusammenarbeiten können,
um gemeinsam eine Bewegung einer einzelnen hydraulischen Betätigungsvorrichtung
zu beeinflussen. Es wird auch in Betracht gezogen, dass die Steuervorrichtung 104 den
Betrieb der Hydraulikkomponenten 212, 214, 216, 218 steuern
kann. Zu Verdeutlichungszwecken wird unten nur die Hydraulikkomponente 212 erklärt.
Es sei jedoch bemerkt, dass deren Erklärung auf die Hydraulikkomponenten 214, 216, 218 anwendbar
ist.
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Die
Hydraulikkomponente 212 kann eine Einzel- oder Mehrventilanordnung
aufweisen, die konfiguriert ist, um selektiv unter Druck gesetztes Strömungsmittel
von dem ersten stromaufwärts liegenden Durchlassweg 250 zu
den ersten und zweiten Kammern der hydraulischen Betätigungsvorrichtung 18 zu
leiten, und selektiv unter Druck gesetztes Strömungsmittel
von den ersten und zweiten Kammern der hydraulischen Betätigungsvorrichtung 18 zu
dem ersten stromabwärts liegenden Durchlassweg 254 zu
leiten, um eine Bewegung der hydraulischen Betätigungsvorrichtung 18 zu
beeinflussen. Beispielsweise kann die Hydraulikkomponente 212 erste
und zweite Komponentenventile aufweisen, um unter Druck gesetztes
Strömungsmittel von dem stromaufwärts liegenden
Durchlassweg 250 zu den ersten bzw. zweiten Kammern der
hydraulischen Betätigungsvorrichtung 18 zu leiten,
und kann dritte und vierte Komponentenventile aufweisen, um unter Druck
gesetztes Strömungsmittel von den ersten und zweiten Kammern
der hydraulischen Betätigungsvorrichtung 18 zu
dem ersten stromabwärts liegenden Durchlassweg 254 zu
leiten. Es wird in Betracht gezogen, dass Elemente der Hydraulikkomponenten 212 von
der Steuervorrichtung 104 gesteuert werden können
und/oder von einer getrennten Steuervorrichtung. Es wird auch in
Betracht gezogen, dass die Hydraulikkomponente 212 weiter
verschiedene andere Komponenten aufweisen kann, wie beispielsweise Drucksensoren,
Akkumulatoren, Temperatursensoren und/oder andere in der Technik
bekannte Komponenten.
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Der
erste stromaufwärts liegende Durchlassweg 250 und
der zweite stromaufwärts liegende Durchlassweg 252 können
strömungsmittelmäßig durch ein Kombinationsventil 230 verbunden
sein. Das Kombinationsventil 230 kann einen federvorgespannten
Ventilschaft aufweisen, der in einer Ventilbohrung getragen bzw.
gelagert ist. Der Ventilschaft kann elektromagnetbetätigt
sein und kann konfiguriert sein, um sich zwischen einer ersten Position
und einer zweiten Position zu bewegen. Das Kombinationsventil 230 kann
in der ersten Position gestatten, dass Strömungsmittel
von dem ersten stromaufwärts liegenden Durchlassweg 350 zum
zweiten stromaufwärts liegenden Durchlassweg 252 fließt
und einen Strömungsmittelfluss vom zweiten stromaufwärts
liegenden Durchlassweg 252 zum ersten stromaufwärts
liegenden Durchlassweg 252 blockiert, und zwar beispielsweise
durch ein geeignet orientiertes Rückschlagventil. Das Kombinationsventil 230 kann in
der zweiten Position gestatten, dass unter Druck gesetztes Strömungsmittel
frei zu und von sowohl den ersten und auch zweiten stromaufwärts
liegenden Durchlasswegen 250, 252 fließt.
Es wird in Betracht gezogen, dass das Kombinationsventil 230 durch
die Steuervorrichtung 204 gesteuert werden kann und hydraulisch
betätigt, mechanisch betätigt, pneumatisch betätigt
oder in irgendeiner anderen geeigneten Weise betätigt sein
kann. Es wird auch in Betracht gezogen, dass das Kombinationsventil 230 alternativ
ein Zwei-Positionen-Ventil aufweisen kann, das konfiguriert ist,
um sich zwischen einer ersten Position, die gestattet, dass Strömungsmittel
zwischen dem ersten stromaufwärts liegenden Durchlassweg 250 und
dem zweiten stromaufwärts liegenden Durchlasswege 252 fließt,
und einer zweiten Position zu bewegen, die einen Strömungsmittelfluss zwischen
dem ersten stromaufwärts liegenden Durchlassweg 250 und
dem zweiten stromaufwärts liegenden Durchlassweg 252 blockiert.
Es wird weiter in Betracht gezogen, dass das Kombinationsventil 230 irgendeine
Anzahl von Positionen aufweisen kann, die jeweils konfiguriert sind,
einen Strömungsmittelfluss zwischen den ersten und zweiten
stromaufwärts liegenden Durchlasswegen 250, 252 zu
gestatten, im Wesentlichen in beiden Richtungen zu blockieren, und/oder
in Wesentlichen in einer einzigen Richtung zu blockieren.
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Das
Begrenzungsventil 232 kann strömungsmittelmäßig
zwischen den ersten und zweiten Quellen 202, 204 angeschlossen
sein. Das Begrenzungsventil 232 kann eine Ventilelementfeder
haben, die zu einer Ventilverschlussposition vorgespannt ist, und
zu einer Ventilöffnungsposition ansprechend darauf bewegbar
ist, dass ein Druck stromabwärts der ersten und zweiten
Quellen 202, 204 über einem vorbestimmten
Druck ist. In dieser Weise kann das Begrenzungsventil 232 konfiguriert
sein, um eine Druckspitze in dem Hydrauliksystem 200 zu
verringern, indem es gestattet, dass unter Druck gesetztes Strömungsmittel
zum Tank 206 abläuft.
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Das
Hydrauliksystem 200 kann weiter mehrere Rückschlagventile 262, 264, 266, 268 aufweisen,
um den Fluss von unter Druck gesetztem Strömungsmittel
zu steuern. Insbesondere kann das Hydrauliksystem 200 ein
erstes Rückschlagventil 262 aufweisen, um einen
Fluss vom ersten Durchlassweg 258 zum Begrenzungsventil 232 zu
gestatten, und einen Fluss vom Begrenzungsventil 232 zum
ersten Strömungsmitteldurchlassweg 258 zu blockieren.
In ähnlicher Weise kann das Hydrauliksystem 200 ein zweites
Rückschlagventil 264 aufweisen, um einen Fluss
vom zweiten Strömungsmitteldurchlassweg 260 zum
Begrenzungsventil 232 zu gestatten und einen Fluss vom
Begrenzungsventil 232 zum zweiten Strömungsmitteldurchlassweg 260 zu
blockieren. Entsprechend können die ersten und zweiten
Rückschlagventile 262, 264 einen Fluss
von unter Druck gesetztem Strömungsmittel vom Tank 206 zu
den ersten und zweiten Strömungsmitteldurchlasswegen 258, 260 verhindern.
Das Hydrauliksystem 200 kann auch ein drittes Rückschlagventil 266 aufweisen,
um einen Fluss von unter Druck gesetztem Strömungsmittel
vom ersten Strömungsmitteldurchlassweg 258 zu
dem ersten stromaufwärts liegenden Strömungsmitteldurchlassweg 250 zu
gestatten und einen Fluss von unter Druck gesetztem Strömungsmittel
vom ersten stromaufwärts liegenden Strömungsmitteldurchlassweg 250 zum
ersten Strömungsmitteldurchlassweg 258 zu blockieren.
In ähnlicher Weise kann das Hydrauliksystem 200 ein viertes
Rückschlagventil 268 aufweisen, um einen Fluss
von unter Druck gesetztem Strömungsmittel vom zweiten Strömungsmitteldurchlassweg 260 zum
zweiten stromaufwärts liegenden Strömungsmitteldurchlassweg 252 zu
gestatten und einen Fluss von unter Druck gesetztem Strömungsmittel
vom zweiten stromaufwärts liegenden Strömungsmitteldurchlassweg 252 zum
zweiten Strömungsmitteldurchlassweg 260 zu blockieren. Entsprechend
können die dritten und vierten Rückschlagventile 266, 268 einen
Fluss von unter Druck gesetztem Strömungsmittel von der
ersten Quelle 202 zum zweiten Bypass- bzw. Überleitungsventil 210 verhindern
und können einen Fluss von unter Druck gesetztem Strömungsmittel
von der zweiten Quelle 204 zum ersten Bypass-Ventil 208 verhindern.
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3 veranschaulicht
einen beispielhaften Algorithmus 300 zur Steuerung der
ersten und zweiten Bypass-Ventile 208, 210. Nur
zu Verdeutlichungszwecken wird der Algorithmus 300 unten
mit Bezug auf die erste Quelle 202 und das erste Bypass-Ventil 208 erklärt.
Es sei jedoch bemerkt, dass der Algorithmus 300 auf die
zweiten Quelle 204 und das zweiten Bypass-Ventil 210 anwendbar
ist.
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Der
Algorithmus 300 kann konfiguriert sein, um Eingangssignale
von der Bedienerschnittstellenvorrichtung 28 aufzunehmen
und Signale auszugeben, um das erste Bypass-Ventil 208 und
die erste Quelle 202 zu steuern. Der Algorithmus 300 kann konfiguriert
sein, um einen Bedienerschnittstellenbefehl 302 zu empfangen,
auf eine relationale Datenbank 304 zuzugreifen, um einen
Bypass- bzw. Überleitungsquerschnitt zu bestimmen, und
einen Bypassbefehl 312 einzurichten bzw. zu bestimmen.
Der Algorithmus 300 kann auch auf relationale Datenbanken 306, 308 zugreifen,
um einen abgeschätzten Bypass-Fluss bzw. einen Quellenfluss
zu bestimmen, und kann den abgeschätzten Bypass-Fluss und
den Quellenfluss hinzufügen (Schritt 310), um
einen Quellenbefehl 314 einzurichten. Es sei bemerkt, dass die
schematischen Darstellungen der relationalen Datenbanken 304, 306 und 308 in 3 nur
zu Veranschaulichungszwecken vorgesehen sind, und dass irgendwelche
tatsächlichen Beziehungen, die dadurch dargestellt werden,
in Form irgendeiner Funktion, Kurve, Tabelle, Karte bzw. eines Kennfeldes
oder in Form einer anderen in der Technik bekannten Beziehung dargestellt
sein können.
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Der
Bedienerschnittstellenbefehl 302 kann ein Signal aufweisen,
welches konfiguriert ist, um eine Position der Bedienerschnittstellenvorrichtung 28 anzuzeigen.
Der Bedienerschnittstellenbefehl 302 kann irgendein Signal
verkörpern, wie beispielsweise einen Impuls, einen Spannungspegel,
ein Magnetfeld, einen Ton oder eine Lichtwelle und/oder ein anderes
Signal, das in der Technik bekannt ist. Es wird in Betracht gezogen,
dass der Bedienerschnittstellenbefehl 302 direkt oder indirekt
eine Position einer Bedienerschnittstellenvorrichtung 28 anzeigen
kann, wie beispielsweise, dass er eine Hebelposition anzeigt, dass
er einen Druck des Strömungsmittels anzeigt, welches Vorsteuerventile
in einer sekundären Hydraulikschaltung betätigt
und/oder irgendeinen anderen sekundären Befehl oder Anzeigemittel
anzeigt, die eine Position einer Bedienerschnittstellenvorrichtung
darstellen. Es wird auch in Betracht gezogen, dass der Bedienerschnittstellenbefehl 302 eine
Kombination von Komponentenbefehlen und/oder Anzeigemitteln aufweisen
kann.
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Die
relationale Datenbank 304 kann konfiguriert sein, um funktionell
die Bedienerschnittstellenpositionen mit vorbestimmten Bypass-Querschnitten in
Beziehung zu setzen. Die relationale Datenbank 304 kann
eine oder mehrere relationale Karten bzw. Kennfelder aufweisen,
die in Form von beispielsweise einer zweidimensionalen oder einer
dreidimensionalen Nachschautabelle und/oder in Form einer Gleichung
sein können, und die irgendeine Anzahl von Eingangsgrößen
in Beziehung setzen können, um einen Bypass-Querschnitt
einzurichten bzw. zu bestimmten. Insbesondere kann die relationale
Datenbank 304 eine Nachschautabelle aufweisen, die Bedienerschnittstellenpositionen
mit vorbestimmten Bypass- bzw. Überleitungsquerschnitten
in Beziehung setzt, um eine erwünschte Größe
des Strömungsquerschnittes vorzusehen, durch den unter
Druck gesetztes Strömungsmittel fließen kann.
Die erwünschte Größe des Strömungsquerschnittes
kann der Größe der Rückkoppelung bzw.
Rückmeldung entsprechen, die an einen Bediener geliefert
wird. Beispielsweise kann ein spezieller Bedienerschnittstellenbefehl 302 einen
speziellen Bypass-Befehl 312 einrichten, um einen erwünschten
Strömungsquerschnitt des ersten Bypass-Ventils 208 einzurichten,
um eine erwünschte Rückmeldung an einen Bediener
zu liefern. Es wird in Betracht gezogen, dass eine Interpolation
und/oder eine Gleichung verwendet werden kann, um empfan gene Bedienerschnittstellensignale und
Bedienerschnittstellensignale in der Nachschautabelle in Beziehung
zu setzen. Es wird auch in Betracht gezogen, dass die relationale
Datenbank 304 mit Daten angefüllt sein kann, die
aus einer Testeinrichtung bestimmt wurden, mit Daten aus vorbestimmten
Beziehungen, mit Daten, die von einem oder mehreren Bedienern ausgewählt
wurden oder von diesen gewünscht wurden und/oder mit Daten, die
in irgendeiner anderen geeigneten Weise bestimmt wurden.
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Die
relationale Datenbank 306 kann konfiguriert sein, um funktionell
die Bedienerschnittstellenpositionen mit abgeschätzten
Bypass-Flüssen in Beziehung zu setzen. Die relationale
Datenbank 306 kann eine oder mehrere relationale Karten
bzw. Beziehungskennfelder aufweisen, die beispielsweise in Form
einer zweidimensionalen oder einer dreidimensionalen Nachschautabelle
und/oder einer Gleichung sein können, und die irgendeine
Anzahl von Eingangsgrößen in Beziehung setzen
können, um einen abgeschätzten Bypass-Fluss einzurichten
bzw. zu bestimmten. Insbesondere kann die relationale Datenbank 306 eine
Nachschautabelle aufweisen, die Bedienerschnittstellenpositionen
mit vorbestimmten abgeschätzten Bypassflüssen
in Beziehung setzt. Beispielsweise kann ein spezieller Bedienerschnittstellenbefehl 302 einen
abgeschätzten Bypass-Fluss teilweise basierend auf dem
bestimmten Bypass-Querschnitt und dem abgeschätzten Fluss
des unter Druck gesetzten Strömungsmittels dort hindurch
einrichten. Es wird in Betracht gezogen, dass die relationale Datenbank 306 alternativ
eine Nachschautabelle aufweisen kann, die Bypass-Querschnitte mit
abgeschätzten Bypass-Flüssen in Beziehung setzt.
Es wird auch in Betracht gezogen, dass eine Interpolation und/oder
eine Gleichung verwendet werden können, um empfangene Bedienerschnittstellensignale
und abgeschätzte Bypass-Flüsse in der Nachschautabelle
in Beziehung zu setzten. Es wird weiter in Betracht gezogen, dass
die relationale Datenbank 304 mit Daten angefüllt
sein kann, die aus einer Testeinrichtung bestimmt wurden, mit Daten
aus vorbestimmten Beziehungen, mit Daten, die von einem oder mehreren
Bedienern ausgewählt wurden oder von diesen erwünscht
waren und/oder mit Daten, die in irgendeiner anderen geeigneten Weise
bestimmt wurden.
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Die
relationale Datenbank 308 kann konfiguriert sein, um funktionell
Bedienerschnittstellenpositionen und Quellenflüsse in Beziehung
zu setzen. Die relationale Datenbank 308 kann eine oder
mehrere relationale Karten bzw. Kennfelder aufweisen, die beispielsweise
in Form einer zweidimensionalen oder dreidimensionalen Nachschautabelle
und/oder einer Gleichung vorliegen können, und die irgendeine
Anzahl von Eingangsgrößen in Beziehung setzen können,
um einen Quellenfluss einzurichten. Insbesondere kann die relationale
Datenbank 308 eine Nachschautabelle aufweisen, welche die
Bedienerschnittstellenpositionen mit vorbestimmten Quellenflüssen
in Beziehung setzt. Beispielsweise kann ein spezieller Bedienerschnittstellenbefehl 302 einen Quellenfluss
teilweise basierend auf dem erwünschten Fluss oder einer
Menge von unter Druck gesetztem Strömungsmittel einrichten,
die erforderlich ist, um eine oder mehrere der hydraulischen Betätigungsvorrichtungen 18, 20, 22 zu
betreiben. Es wird in Betracht gezogen, dass eine Interpolation und/oder
eine Gleichung verwendet werden können, um die empfangenen
Bedienerschnittstellensignale und abgeschätzte Bypass-Flüsse
in der Nachschautabelle in Beziehung zu setzen. Es wird auch in Betracht
gezogen, dass die relationale Datenbank 304 mit Daten angefüllt
sein kann, die aus einer Testeinrichtung bestimmt wurden, mit Daten
aus vorbestimmten Beziehungen, mit Daten, die von einem oder mehreren
Bedienern ausgewählt wurden oder von diesen gewünscht
wurden und/oder mit Daten, die in irgendeiner anderen geeigneten
Weise bestimmt wurden.
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Der
Steueralgorithmus 300 kann den bestimmten abgeschätzten
Bypass-Fluss und den bestimmten Quellenfluss für einen
gegebenen Bedienerschnittstellenbefehl 302 hinzufügen.
Der bestimmte abgeschätzte Bypass-Fluss und der bestimmte
Quellenfluss können durch Kombinieren der jeweiligen Flüsse
in einem einzigen Flussbefehl addiert bzw. hinzugefügt
werden. Beispielsweise können der bestimmte abgeschätzte
Bypass-Fluss und der bestimmte Quellenfluss addiert werden, um einen
einzigen Quellenbefehl 314 einzurichten. Das Addieren des
abgeschätzten Bypass-Flusses und des Quellenflusses kann
eine geeignete Menge von unter Druck gesetztem Strömungsmittel
zum Hydrauliksystem 200 liefern, um sowohl eine Anforderung
einer Betätigungsvorrichtung als auch eine Anforderung
eines Bypass-Ventils zu erfüllen.
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Der
Bypass-Befehl 312 kann ein Signal aufweisen, welches konfiguriert
ist, um den Elektromagneten mit Energie zu versorgen, der mit dem
Bypass-Ventil 208 assoziiert ist, um den Ventilschaft des
Bypass-Ventils 208 relativ zur Ventilbohrung des Bypass-Ventils 208 zu
bewegen, um dessen Strömungsquerschnitt zu variieren. Der
Bypass-Befehl 312 kann irgendein Signal verkörpern,
wie beispielsweise einen Impuls, ein Spannungsniveau, ein Magnetfeld,
eine Schall- oder Lichtwelle und/oder ein anderes in der Technik
bekanntes Signalformat. Der Quellenbefehl 314 kann ein
Signal aufweisen, welches konfiguriert ist, um die Quelle 202 zu
betätigen, um Komponenten davon zu bewegen, um die Flussrate
und/oder den Druck der Quelle 202 zu variieren. Der Quellenbefehl 314 kann
irgendein Signal verkörpern, wie beispielsweise einen Impuls,
einen Spannungspegel, ein Magnetfeld, eine Schall- oder Lichtwelle
und/oder ein anderes in der Technik bekanntes Signalformat.
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Industrielle Anwendbarkeit
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Das
offenbarte Hydrauliksystem kann auf irgendeine Arbeitsmaschine anwendbar
sein, die eine hydraulische Betätigungsvorrichtung aufweist.
Das offenbarte Hydrauliksystem kann die notwendige Energie zum Betrieb
der hydraulischen Betätigungsvorrichtung verringern, kann
eine geeignete Rückmeldung für den Bediener vorsehen,
kann auf Systeme mit mehreren Quellen anwendbar sein und/oder kann eine
einfache Bypass-Steuerkonfiguration vorsehen. Der Betrieb des Hydrauliksystems 200 wird
unten erklärt.
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Mit
Bezug auf 2 können die ersten
und zweiten Quellen 202, 204 Strömungsmittel
vom Tank 206 aufnehmen und unter Druck gesetztes Strömungsmittel
zu den ersten und zweiten Strömungsmitteldurchlasswegen 258, 260 und
den ersten und zweiten stromaufwärts liegenden Strömungsmitteldurchlasswegen 250 bzw. 252 liefern.
Als solches kann unter Druck gesetztes Strömungsmittel
zu den stromaufwärts liegenden Seiten der ersten und zweiten
Bypass-Ventile 208, 210 und zu den stromaufwärts
liegenden Seiten von jeder der ersten, zweiten, dritten und vierten
Hydraulikkomponenten 212, 214, 216, 218 geliefert
werden. Zusätzlich kann unter Druck gesetztes Strömungsmittel
zu beiden Seiten des Kombinationsventils 230 geliefert
werden. Anfänglich können die ersten und zweiten
Quellen 202, 204 unter Druck gesetztes Strömungsmittel
zum Hydrauliksystem 200 mit minimalem Druck und mit minimaler
Flussrate liefern. Der minimale Druck und die minimale Flussrate
können beispielsweise durch einen minimalen Taumelplattenwinkel
einer Taumelplattenpumpe bestimmt werden. Die ersten und zweiten
Bypass-Ventile 208, 210 können jeweils
auf einen anfänglichen Strömungsquerschnitt betätigt
bzw. gestellt werden, bei dem im Wesentlichen die gesamte minimale
Flussrate, die durch die ersten und zweiten Quellen 202, 204 geliefert
wird, zum Tank 206 geleitet werden kann.
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Ein
oder mehrere hydraulische Betätigungsvorrichtungen 18, 20, 22 können
durch den Strömungsmitteldruck ansprechend auf Bedienereingaben
bewegbar sein. Ein Bediener kann die Bedienerschnittstellenvorrichtung 28 bis
zu einer erwünschten Position betätigen, um die
Steuerung einer Komponente der Arbeitsmaschine 10 zu beeinflussen,
wie beispielsweise des Arbeitswerkzeugs 14. Die Bedienerschnittstellenvorrichtung 28 kann
einen Bedienerschnittstellenbefehl 302 (3)
zur Steuervorrichtung 104 über die Verbindungsleitung 106 übermitteln,
der die Relativposition der Bedienerschnittstellenvorrichtung 28 anzeigt.
Die Steuervorrichtung 104 kann den Bedienerschnittstellenbefehl 302 zur
Anwendung im Algorithmus 300 aufnehmen.
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Mit
Bezug auf 3 kann die Steuervorrichtung 104 konfiguriert
sein, um den Algorithmus 300 ansprechend auf den Bedienerschnittstellenbefehl 302 auszuführen.
Insbesondere kann der Algorithmus 300 konfiguriert sein,
um einen Bypass-Querschnitt, einen abgeschätzten Bypass-Fluss
und einen Quellenfluss zumindest teilweise basierend auf dem Bedienerschnittstellenbefehl 302 zu
bestimmen. Der Algorithmus 300 kann einen geeigneten Bypass-Querschnitt über
die relationale Datenbank 304 bestimmen, kann einen geeigneten
abgeschätzten Bypass-Fluss über die relationale
Datenbank 306 bestimmen und kann einen geeigneten Quellenfluss über
die Betriebsdatenbank 308 bestimmen.
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Der
Algorithmus 300 kann weiter konfiguriert sein, um einen
Bypass-Befehl 312 und einen Quellenbefehl 314 zumindest
teilweise basierend auf dem bestimmten Bypass-Querschnitt, dem abgeschätzten Bypass-Fluss
und dem Quellenfluss zu erzeugen. Insbesondere kann der Algorithmus 300 den
Bypass-Befehl 312 proportional zu einem erwünschten Bypass-Strömungsquerschnitt
erzeugen. Der Algorithmus 300 kann den Quellenbefehl 314 proportional zur
Summe des abgeschätzten Bypass-Flusses und des bestimmten
Quellenflusses erzeugen. Der Algorithmus 300 kann den abgeschätzten
Bypass-Fluss und den Quellenfluss addieren, um eine geeignete Flussmenge
vorzusehen, die zum Hydrauliksystem 200 fließt,
um den Betrieb auszuführen, der von einem Bediener erwünscht
ist. Wenn beispielsweise der abgeschätzte Bypass-Fluss
nicht zu dem bestimmten Quellenfluss addiert würde, könnten
eine oder mehrere hydraulische Betätigungsvorrichtungen 18, 20, 22 nicht
den angeforderten Fluss von unter Druck gesetztem Strömungsmittel
empfangen, weil ein Teil des Quellenflusses zum Tank 206 über eines
oder beide der ersten und zweiten Bypass-Ventile 208, 210 abgeleitet
werden könnte (2).
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Die
Steuervorrichtung 104 kann konfiguriert sein, um den Bypass-Befehl 312 zu
einem der ersten und zweiten Bypass-Ventile 208, 210 über
die Verbindungsleitungen 212, 214 (2)
zu übermitteln und kann konfiguriert sein, um den Quellenbefehl 314 an eine
der ersten und zweiten Quellen 202, 204 über die
Verbindungsleitungen 108, 110 (2)
zu übermitteln. Es wird in Betracht gezogen, dass der Algorithmus 300 wiederholt
werden kann, um einen Bypass-Befehl für jedes der ersten
und zweiten Bypass-Ventile 208, 210 zu erzeugen,
und um einen Quellenbefehl für jede der ersten und zweiten
Quellen 202, 204 zu erzeugen. Es wird weiter in
Betracht gezogen, dass der Algorithmus 300 alternativ konfiguriert
sein kann, um gleichzeitig erste und zweite Bypass-Befehle zu bestimmen,
um die ersten bzw. zweiten Bypass-Ventile 208, 210 zu
steuern, und um erste und zweite Quellenbefehle zu bestimmen, um die
erste und die zweite Quelle 202 bzw. 204 zu steuern.
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Wiederum
mit Bezugnahme auf 2 kann der Ventilschaft des
ersten Bypass-Ventils 208 ansprechend auf einen Bypass-Befehl,
der von der Steuervorrichtung 104 zum ersten Bypass-Ventil 208 über
die Verbindungsleitung 112 übermittelt wird, in eine
erste offene Position betätigt werden. In ähnlicher
Weise kann der Ventilschaft des zweiten Bypass-Ventils 210 ansprechend
auf einen Bypass-Befehl, der von der Steuervorrichtung 104 zum
zweiten Bypass-Ventil 210 über die Verbindungsleitung 114 übermittelt
wurde, in eine zweite offene Position betätigt bzw. gebracht
werden. Zusätzlich können die ersten und zweiten
Quellen 202, 204 betrieben werden, um jeweilige
Flüsse von unter Druck gesetztem Strömungsmittel
zu den ersten und zweiten Strömungsmitteldurchlasswegen 258, 260 ansprechend auf
erste und zweite Quellenbefehle zu liefern, die von der Steuervorrichtung 104 über
die Verbindungsleitungen 108, 110 übermittelt
werden. Weiterhin kann die Steuervorrichtung 104 den Betrieb
von einer oder mehreren Hydraulikkomponenten 212, 214, 216, 218 steuern,
um selektiv eine oder mehrere Hydraulikbetätigungsvorrichtungen 18, 20, 22 zu
betreiben.
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Beispielsweise
kann ein Bediener das Ausfahren oder das Einfahren der hydraulischen
Betätigungsvorrichtung 18 wünschen. Nur
zu Erklärungszwecken kann die Hydraulikkomponente 212 die
Bewegung der hydraulischen Betätigungsvorrichtung 18 steuern.
Als solches können Bedienereingaben über die Bedienerschnittstellenvorrichtung 28 über die
Steuervorrichtung 104 selektiv die ersten und zweiten Quellen 202, 204 anweisen,
erste und zweite Flüsse von unter Druck gesetztem Strömungsmittel einzurichten
bzw. zu erzeugen, selektiv die ersten und zweiten Bypass-Ventile 208, 210 anweisen,
ersten und zweiten Bypass-Flüsse von unter Druck gesetztem
Strömungsmittel zum Tank 206 zu leiten, und können
selektiv ein oder mehrere Ventile der Hydraulikkomponente 212 betätigen,
um Flüsse von unter Druck gesetztem Strömungsmittel
zu der hydraulischen Betätigungsvorrichtung 18 hin
und weg von dieser zu leiten.
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Der
erste Fluss von unter Druck gesetztem Strömungsmittel von
der ersten Quelle 202 kann zur Hydraulikkomponente 212 über
den ersten Strömungsmitteldurchlasswege 258 und
den ersten stromaufwärts liegenden Durchlassweg 250 geleitet werden.
Ein Teil des ersten Flusses von unter Druck gesetztem Strömungsmittel
kann zum Tank 206 durch das erste Bypass-Ventil 208 geleitet
werden. Die Menge des ersten Flusses von unter Druck gesetztem Strömungsmittel,
die zum Tank 206 geleitet wird, kann direkt proportional
zu der Größe sein, um die das erste Bypass-Ventil 208 geöffnet
ist, beispielsweise ist je größer der Strömungsquerschnitt des
ersten Bypass-Ventils 208 ist, desto größer
die Menge des ersten Flusses von unter Druck gesetztem Strömungsmittel,
die zum Tank 206 geleitet wird. Es wird in Betracht gezogen,
dass ein größerer Strömungsquerschnitt
des ersten Bypass-Ventils 208 einen größeren
Feedback bzw. einer größeren Rückkoppelung
entsprechen kann, die zu einem Bediener geliefert wird, wobei beispielsweise
mehr Fluss von unter Druck gesetztem Strömungsmittel zum
Tank 206 während einer Widerstandsbewegung der
hydraulischen Betätigungsvorrichtung 18 übergeleitet bzw.
zu einem Bypass geleitet wird. Es wird auch in Betracht gezogen,
dass die hydraulische Betätigungsvorrichtung 18 nur
unter Druck gesetztes Strömungsmittel von der ersten Quelle 202 fordern
könnte. Als solches kann der zweite Fluss im Wesentlichen
gleich dem minimalen Fluss von unter Druck gesetztem Strömungsmittel
von der zweiten Quelle 204 sein, und das zweite Bypass-Ventil 210 kann
in der Anfangsposition bleiben, um weiter im Wesentlichen den gesamten
minimalen Fluss von unter Druck gesetztem Strömungsmittel
von der zweiten Quelle 204 zum Tank 206 abzuleiten.
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Für
ein weiteres Beispiel kann ein Bediener ein Ausfahren oder ein Zurückziehen
der hydraulischen Betätigungsvorrichtung 20 wünschen.
Nur zu Erklärungszwecken können die Hydraulikkomponenten 214, 216 die
Bewegung der hydraulischen Betätigungsvorrichtung 20 steuern.
Als solches können Bedienereingaben über die Bedienerschnittstellenvorrichtung 28 über
die Steuervorrichtung 104 selektiv die ersten und zweiten
Quellen 202, 204 anweisen, erste und zweite Flüsse
von unter Druck gesetztem Strömungsmittel einzurichten
bzw. zu erzeugen, können selektiv die ersten und zweiten
Bypass-Ventile 208, 210 anweisen, erste und zweite
Bypass-Flüsse von unter Druck gesetztem Strömungsmittel
zum Tank 206 zu leiten, und können selektiv ein
oder mehrere Ventile der Hydraulikkomponenten 214, 216 betätigen,
um Flüsse von unter Druck gesetztem Strömungsmittel
zu und von der hydraulischen Betätigungsvorrichtung 20 zu
leiten. Es wird in Betracht gezogen, dass die hydraulische Betätigungsvorrichtung 20 einen
Fluss von unter Druck gesetztem Strömungsmittel sowohl
von der ersten als auch von der zweiten Quelle 202, 204 zu
ihrer Betätigung erfordern kann. Es wird auch in Betracht
ge zogen, dass die hydraulische Betätigungsvorrichtung 20 zwei
hydraulische Betätigungsvorrichtungen aufweisen kann, die
zusammenarbeiten, und dass die Hydraulikkomponente 214 unter
Druck gesetztes Strömungsmittel zu einer der zwei hydraulischen
Betätigungsvorrichtungen leiten kann, und die Hydraulikkomponente 216 unter
Druck gesetztes Strömungsmittel zur anderen der zwei hydraulischen
Betätigungsvorrichtungen leiten kann.
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Der
erste Fluss von unter Druck gesetztem Strömungsmittel von
der ersten Quelle 202 kann zur Hydraulikkomponente 214 über
den ersten Strömungsmitteldurchlassweg 258 und
den ersten stromaufwärts liegenden Durchlassweg 250 geleitet
werden. Ein Teil des ersten Flusses von unter Druck gesetztem Strömungsmittel
kann zum Tank 206 durch das erste Bypass-Ventil 208 geleitet
werden. Die Menge des ersten Flusses von unter Druck gesetztem Strömungsmittel,
die zum Tank 206 geleitet wird, kann proportional zu dem
Ausmaß sein, um welches das erste Bypass-Ventil 208 geöffnet
ist, beispielsweise ist je größer der Strömungsquerschnitt
des ersten Bypass-Ventils 208 ist, desto größer
die Menge des ersten Flusses von unter Druck gesetztem Strömungsmittel,
die zum Tank 206 geleitet wird. Weil die hydraulische Betätigungsvorrichtung 208 zwei
Hydraulikkomponenten für deren Betätigung erfordern kann,
kann ein zweiter Fluss von unter Druck gesetztem Strömungsmittel
von der zweiten Quelle 204 zur Hydraulikkomponente 216 über
den zweiten Strömungsmitteldurchlassweg 260 und
den zweiten stromaufwärts gelegenen Durchlassweg 252 geleitet werden.
Ein Teil des zweiten Flusses von unter Druck gesetztem Strömungsmittel
kann zum Tank 206 durch das zweite Bypass-Ventil 210 geleitet
werden. In ähnlicher Weise wie beim ersten Bypass-Ventil 208 kann
die Menge des zweiten Flusses von unter Druck gesetztem Strömungsmittel,
die zum Tank 206 geleitet wird, proportional zu dem Ausmaß sein,
um welches das zweite Bypass-Ventil 210 geöffnet
ist. Wie oben erwähnt, kann ein größerer
Strömungsquerschnitt der ersten und/oder zweiten Bypass-Ventile 208, 210 einer
größeren Rückkoppelung bzw. Rückmeldung
entsprechen, die an einen Bediener geliefert wird, indem beispielsweise
ein größerer Fluss von unter Druck gesetztem Strömungsmittel zum
Tank 206 während einer Widerstandsbewegung der
hydraulischen Betätigungsvorrichtung 20 geliefert
wird.
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Für
noch ein weiteres Beispiel kann ein Bediener das Ausfahren oder
das Einfahren der hydraulischen Betätigungsvorrichtung 22 wünschen.
Nur zu Erklärungszwecken kann die Hydraulikkomponente 218 die
Bewegung der hydraulischen Betätigungsvorrichtung 22 steuern.
Als solches können Bedienereingaben über die Bedienerschnittstellenvorrichtung 28 über
die Steuervorrichtung 104 selektiv die ersten und zweiten
Quellen 202, 204 anweisen, erste und zweite Flüsse
von unter Druck gesetztem Strömungsmittel einzurichten,
selektiv die ersten und zweiten Bypass-Ventile 208, 210 anweisen,
erste und zweite Bypass-Flüsse von unter Druck gesetztem
Strömungsmittel zum Tank 206 zu leiten, und können
selektiv ein oder mehrere Ventile der Hydraulikkomponente 212 betätigen,
um Flüsse von unter Druck gesetztem Strömungsmittel
zu der hydraulischen Betätigungsvorrichtung 22 hin
und von dieser weg zu leiten.
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Der
zweite Fluss von unter Druck gesetztem Strömungsmittel
von der zweiten Quelle 204 kann zur Hydraulikkomponente 218 über
den zweiten Strömungsmitteldurchlassweg 260 und
den zweiten stromaufwärts liegenden Durchlassweg 252 geleitet werden.
Ein Teil des zweiten Flusses von unter Druck gesetztem Strömungsmittel
kann zum Tank 206 durch das zweite Bypass-Ventil 210 geleitet
werden. Die Menge des zweiten Flusses von unter Druck gesetztem
Strömungsmittel, die zum Tank 206 geleitet wird,
kann direkt proportional zu dem Ausmaß sein, um welches
das zweite Bypass-Ventil 210 offen ist, beispielsweise
ist, je größer der Strömungsquerschnitt
des zweiten Bypass-Ventils 210 ist, desto größer
die Menge des ersten Flusses von unter Druck gesetztem Strömungsmittel,
die zum Tank 206 abgeleitet wird. Es wird in Betracht gezogen,
dass ein größerer Strömungsquerschnitt
des zweiten Bypass-Ventils 210 einer größeren
Rückkoppelung bzw. Rückmeldung entsprechen kann,
die an einen Bediener geliefert wird, beispielsweise durch Vorbeileiten
von mehr Fluss von unter Druck gesetztem Strömungsmittel
zum Tank 206 während einer resistiven Bewegung
bzw. Widerstandsbewegung der hydraulischen Betätigungsvorrichtung 22.
Es wird auch in Betracht gezogen, dass die hydraulische Betätigungsvorrichtung 22 nur
unter Druck gesetztes Strömungsmittel von der zweiten Quelle 204 fordern könnte.
Als solches kann der erste Fluss im Wesentlichen gleich dem minimalen
Fluss von unter Druck gesetztem Strömungsmittel von der
ersten Quelle 202 sein, und das erste Bypass-Ventil 208 kann
in der Anfangsposition bleiben, um weiter im Wesentlichen den gesamten
minimalen Fluss des unter Druck gesetzten Strömungsmittels
von der ersten Quelle 202 zum Tank 206 abzuleiten.
-
In
einem Multifunktionsbetrieb, wo beispielsweise mehr als eine der
hydraulischen Betätigungsvorrichtungen 18, 20, 22 gleichzeitig
betätigt werden kann, können mehrere Bypass-Befehle
für jedes der ersten und zweiten Bypass-Ventile 208, 210 eingerichtet
werden. Es wird in Betracht gezogen, dass die Steuervorrichtung 104 den
Bypass-Befehl übermitteln kann, der ein jeweiliges Bypass-Ventil
auf den größten Strömungsquerschnitt
steuern würde. Wenn beispielsweise erwünscht wäre,
sowohl die Hydraulikkomponente 212 als auch die Hydraulikkomponente 218 simultan
zu betreiben, kann die Komponente 212 das erste Bypass-Ventil 208 auf
einen nicht minimalen Strömungsquerschnitt einstellen,
und die Komponente 218 kann das erste Bypass-Ventil 208 auf
den minimalen Strömungsquerschnitt einrichten. Als solches
kann die Steuervorrichtung 104 das erste Bypass-Ventil 208 auf
den nicht minimalen Strömungsquerschnitt steuern. In ähnlicher
Weise kann die Steuerung der Komponente 218 das zweite
Bypass-Ventil 210 auf einen nicht minimalen Strömungsquerschnitt
einrichten und die Komponente 212 kann das zweite Bypass-Ventil 210 auf
den minimalen Strömungsquerschnitt einrichten bzw. einstellen.
Als solches kann das zweite Bypass-Ventil 210 auf den minimalen
Strömungsquerschnitt gesteuert werden. Es wird in Betracht
gezogen, dass das Steuern der ersten und zweiten Bypass-Ventile 208, 210 auf
den größten Strömungsquerschnitt bei
Multifunktionsoperationen eine geeignete Rückkoppelung bzw.
Rückmeldung zu einem Bediener vorsehen kann, in dem beispielsweise
sichergestellt wird, dass eher mehr Rückmeldung an einen
Bediener geliefert wird als weniger Rückmeldung. Es wird
auch in Betracht gezogen, dass bei dem Einzel- und/oder Multifunktionsbetrieb
die ersten und zweiten Bypass-Ventile auf irgendeinen Strömungsquerschnitt
zwischen einer vollständig geschlossenen Position und einer vollständig
geöffneten Position gesteuert werden können, falls
erwünscht.
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Das
Kombinationsventil 230 kann zwischen der ersten Position,
die einen Strömungsmittelfluss zwischen den ersten und
zweiten stromaufwärts liegenden Strö mungsmitteldurchlasswegen 250, 252 gestattet,
und der zweiten Position betätigt werden, die den Strömungsmittelfluss
vom zweiten stromaufwärts liegenden Durchlassweg 252 zum
ersten stromaufwärts liegenden Durchlassweg 250 blockiert,
und zwar ansprechend auf den Betrieb von einer oder mehreren der
Hydraulikkomponenten 212, 214, 216, 218.
Während des Betriebs der Hydraulikkomponenten 214, 216 kann
beispielsweise das Kombinationsventil 230 in der ersten
Position sein und dadurch gestatten, dass die ersten und zweiten Flüsse
von unter Druck gesetztem Strömungsmittel von den ersten
und zweiten Quellen 202, 204 in den ersten und
zweiten stromaufwärts liegenden Durchlasswegen 250, 252 kombiniert
werden, was gestattet, dass die ersten und zweiten Quellen 202, 204 zusammen
einen kombinierten Fluss von unter Druck gesetztem Strömungsmittel
an die Hydraulikkomponenten 214, 216 liefern.
Für ein weiteres Beispiel kann während des Betriebs
der Hydraulikkomponente 218 das Kombinationsventil 230 in
der zweiten Position sein, um dadurch den zweiten Fluss von unter Druck
gesetztem Strömungsmittel von der zweiten Quelle 204 dagegen
abzublocken, weg von der Hydraulikkomponente 218 und in
den ersten stromaufwärts liegenden Durchlassweg 250 abgeleitet
zu werden.
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Weil
das Hydrauliksystem 200 die ersten und zweiten Bypass-Ventile 208, 210 aufweist,
kann es eine verbesserte Bedienerrückmeldung während
des Betriebs der Arbeitsmaschine 10 vorsehen. Wie oben besprochen,
kann der Druck innerhalb des Hydrauliksystems 200 ansteigen,
wenn einer Bewegung einer Betätigungsvorrichtung 18, 20, 22 durch
eine äußere Last Widerstand geboten wird, was
einen vergrößerten Fluss von unter Druck gesetztem
Strömungsmittel durch das erste und/oder das zweite Bypass-Ventil 208, 210 zur
Folge hat. Dieser vergrößerte Fluss kann von einem
Bediener beispielsweise durch eine Verringerung der Betätigungsgeschwindigkeit
gefühlt werden, um einen angetroffenen Widerstand anzuzeigen.
Weil der Bypass-Fluss und der Quellenfluss kombiniert werden können,
kann zusätzlich das Hydrauliksystem 200 ausreichenden
Fluss von unter Druck gesetztem Strömungsmittel zu einer
Vielzahl von hydraulischen Betätigungsvorrichtungen liefern, während
eine ausreichende Bedienerrückmeldung aufrechterhalten
wird. Weil weiterhin die ersten und zweiten Bypass-Ventile 208, 210 die
minimalen Flüsse von den ersten und zweiten Quellen 202, 204 ableiten können,
kann ein Druckaufbau in dem Hydrauliksystem 200 verringert
werden. Schließlich kann das Steuern der Bypass-Ventile 208, 210 durch Querschnittsbefehle
bzw. Durchlassbefehle eine einfache Steuerung des Hydrauliksystems 200 vorsehen
und eine flexible und genaue Steuerung von unter Druck gesetztem
Strömungsmittel zu den hydraulischen Betätigungsvorrichtungen 18, 20, 22 und
weg von diesen gestatten.
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Es
wird dem Fachmann offensichtlich sein, dass verschiedene Modifikationen
und Variationen an dem offenbarten Hydrauliksystem mit querschnittsgesteuertem
Bypass vorgenommen werden können. Andere Ausführungsbeispiele
werden dem Fachmann aus einer Betrachtung der Beschreibung und aus
einer praktischen Ausführung des offenbarten Hydrauliksystems
offensichtlich werden. Es ist beabsichtigt, dass die Beschreibung
und die Beispiele nur als beispielhaft angesehen werden, wobei ein wahrer
Umfang durch die folgenden Ansprüche und ihre äquivalenten
Ausführungen gezeigt wird.
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Zusammenfassung
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Hydrauliksystem mit querschnittsgesteuertem
Bypass
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Die
vorliegende Offenbarung ist auf ein Hydrauliksystem mit einer ersten
Quelle für unter Druck gesetztes Strömungsmittel
und mindestens einer Strömungsmittelbetätigungsvorrichtung
gerichtet. Das Hydrauliksystem weist weiter ein erstes Ventil auf,
welches zwischen der ersten Quelle und der mindestens einen Strömungsmittelbetätigungsvorrichtung
angeordnet ist. Das erste Ventil ist konfiguriert, um selektiv unter
Druck gesetztes Strömungsmittel von der ersten Quelle zu
einem Tank zu leiten, wobei das erste Ventil ansprechend auf einen
ersten Befehl bewegbar ist. Der erste Befehl basiert zumindest teilweise
auf einem vorbestimmten Strömungsquerschnitt des ersten
Ventils.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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