DE112010002422T5 - Arbeitsmaschine und Steuerverfahren für Arbeitsmaschinen - Google Patents

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Abstract

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Arbeitsmaschine anzugeben, bei der eine Verlangsamung der Bewegungsgeschwindigkeiten von Betätigungselementen bei einer kombinierten Bedienung und das Entstehen eines Hydraulikdruckverlusts verhindert werden. Bei einem Hydraulikbagger (10) steuert eine Steuereinheit (30) Pilotsteuerventile (48, 49) zur Steuerung des Öffnungsbereichs eines ersten Arm-Betriebsventils (41) derart, dass der Öffnungsbereich bei der kombinierten Bedienung kleiner oder gleich dem Öffnungsbereich bei der Einzelbedienung ist. Die kombinierte Bedienung stellt eine Bedienung für den gleichzeitigen Betrieb eines Arm-Zylinders (25) und eines Ausleger-Zylinders (24) dar. Die Einzelbedienung stellt eine Bedienung für den Betrieb nur des Arm-Zylinders (25) der Zylinder (24, 25) dar. Ferner bestimmt die Steuereinheit (30) den Öffnungsbereich des ersten Arm-Betriebsventils (41) bei der kombinierten Bedienung auf der Grundlage eines durch einen Hydraulikdrucksensor (92) erfassten Drucks des Arm-Zylinders.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Arbeitsmaschine und ein Steuerverfahren für Arbeitsmaschinen.
  • TECHNISCHER HINTERGRUND
  • Arbeitsmaschinen wie beispielsweise Hydraulikbagger haben einen Hydraulikkreis und eine Hydraulikpumpe, die gemeinsam für den Antrieb einer Mehrzahl von Betätigungselementen verwendet werden. Wenn bei solchen Arbeitsmaschinen eine Mehrzahl von Betätigungselementen in Kombination gleichzeitig angetrieben wird, strömt eine hohe Menge des Hydraulikfluides zu einem weniger belasteten Betätigungselement, was in diesem Fall für ein stärker belastetes Betätigungselement aufgrund der Unterversorgung problematisch ist.
  • Zur Lösung dieses Problems wurden bekannte Arbeitsmaschinen derart ausgebildet, dass eine Steuerung für die Reduzierung der Öffnungsgröße des Steuerventils für ein Betätigungselement (im Folgenden als ”nichtpriorisiertes Betätigungselement” bezeichnet) durchgeführt wurde, wenn anstelle eines Einzelbetriebs eine kombinierter Betrieb erfolgte (siehe Patentliteratur 1). Mit dieser Steuerung konnte das andere Betätigungselement (im Folgenden als ”priorisiertes” Betätigungselement bezeichnet) mit einer ausreichenden Menge des Hydraulikfluides versorgt werden.
  • DOKUMENTLISTE
  • PATENTLITERATUR
    • PTL1: Japanische offengelegte Patentanmeldungs-Publikation Nr. JP-A-2006-97854
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Technische Probleme
  • Bei den bekannten Arbeitsmaschinen wird die Öffnungsgröße des Steuerventils für das nichtpriorisierte Betätigungselement allerdings nur auf der Basis der Bedienung einer Bedieneinheit reduziert, durch welche Anweisungen für die Aktionen der Betätigungselemente erteilt werden. Hier wird bei einer vorgegebenen Bedienung der Bedieneinheit die Öffnungsgröße des Steuerventils auch dann reduziert, wenn auf das nichtpriorisierte Betätigungselements eine hohe Last ausgeübt wird, weshalb die Bewegungsgeschwindigkeit des Betätigungselements möglicherweise herabgesetzt wird. Ferner strömt bei Ausübung einer hohen Last auf das nichtpriorisierte Betätigungselement das Hydraulikfluid problemlos in Richtung auf das priorisierte Betätigungselement, so dass dieses ohne eine Reduzierung der Öffnungsgröße des Steuerventils für das nichtpriorisierte Betätigungselement mit einer ausreichenden Durchflussmenge des Hydraulikfluides versorgt werden kann. Dennoch ist eine Reduzierung der Öffnungsgröße des Steuerventils für das nichtpriorisierte Betätigungselement unvermeidbar. Dies verursacht einen Hydraulikdruckverlust.
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Arbeitsmaschine und ein Verfahren für deren Steuerung anzugeben, womit eine Verlangsamung der Bewegungsgeschwindigkeit eines Betätigungselements und das Entstehen eines Hydraulikdruckverlustes bei einem kombinierten Betrieb verhindert werden.
  • Lösung der Probleme
  • Eine Arbeitsmaschine gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine für die Abgabe eines Hydraulikfluides konfigurierte Hydraulikpumpe, ein erstes Betätigungselement, ein erstes Richtungsschaltventil, ein zweites Betätigungselement, ein zweites Richtungsschaltventil, eine Bedieneinheit, eine erste Hydraulikdruck-Detektoreinheit, ein Pilotdrucksteuerventil und die Steuereinheit. Das erste Betätigungselement ist konfiguriert durch das Hydraulikfluid, das von der Hydraulikpumpe abgegeben wird, angetrieben zu werden. Das erste Richtungsschaltventil ist konfiguriert für das Schalten zwischen den Richtungen der Zuführung des Hydraulikfluides von der Hydraulikpumpe. Das erste Richtungsschaltventil ist konfiguriert für die Änderung eines Öffnungsbereichs eines Strömungsweges des Hydraulikfluides, um die Durchflussmenge des zu dem ersten Betätigungselement zu leitenden Hydraulikfluides zu ändern. Das zweite Betätigungselement ist konfiguriert durch das Hydraulikfluid, das von der Hydraulikpumpe abgegeben wird, angetrieben zu werden. Das zweite Richtungsschaltventil ist konfiguriert für das Schalten zwischen den Richtungen der Zuführung des Hydraulikfluides von der Hydraulikpumpe. Das zweite Richtungsschaltventil ist konfiguriert für die Änderung eines Öffnungsbereichs eines Strömungsweges des Hydraulikfluides, um die Durchflussmenge des zu dem zweiten Betätigungselement zu leitenden Hydraulikfluides zu ändern. Die Bedieneinheit ist für die Bedienung des ersten und des zweiten Betätigungselements konfiguriert. Die erste Hydraulikdruck-Detektoreinheit ist für die Erfassung eines dem ersten Betätigungselement zuzuführenden Hydraulikdrucks konfiguriert. Das Pilotdrucksteuerventil ist für die Regulierung eines Pilotdrucks konfiguriert, der in eine Pilotöffnung des ersten Richtungsschaltventils einzuleiten ist. Die Steuereinheit ist konfiguriert für die Steuerung des Drucksteuerventils zur Steuerung des Öffnungsbereichs des ersten Richtungsschaltventils. Die Steuereinheit ist für die Steuerung des Drucksteuerventils zur Steuerung des Öffnungsbereichs des ersten Richtungsschaltventils derart konfiguriert, dass bei einer kombinierten Bedienung der Öffnungsbereich kleiner oder gleich dem Öffnungsbereich des ersten Richtungsschaltventils bei Einzelbetrieb ist. Die kombinierte Bedienung bedeutet vorliegend eine Bedienung für den gleichzeitigen Betrieb des ersten und des zweiten Betätigungselements. Die Einzelbedienung bedeutet vorliegend die Bedienung nur für den Betrieb des ersten Betätigungselements der beiden Betätigungselemente. Ferner ist die Steuereinheit konfiguriert für die Bestimmung des Öffnungsbereichs des ersten Richtungsschaltventils bei der kombinierten Bedienung auf der Grundlage des durch die erste Hydraulikdruck-Detektoreinheit erfassten Hydraulikdrucks.
  • Eine Arbeitsmaschine gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf eine Arbeitsmaschine gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung. Bei der Arbeitsmaschine ist die Steuereinheit konfiguriert für die Vergrößerung des Öffnungsbereichs des ersten Richtungsschaltventils im Verhältnis zu einem Anstieg des durch die erste Hydraulikdruck-Detektoreinheit erfassten Hydraulikdrucks, um den Öffnungsbereich des ersten Richtungsschaltventil bei der kombinierten Bedienung derart zu steuern, dass dieser kleiner ist als der Öffnungsbereich des ersten Richtungsschaltventils bei Einzelbedienung.
  • Eine Arbeitsmaschine gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf eine Arbeitsmaschine gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung. Bei der Arbeitsmaschine umfasst die Bedieneinheit ein erstes Bedienelement und ein zweites Bedienelement. Das erste Bedienelement ist für die Bedienung des ersten Betätigungselements und das zweite Bedienelement für die Bedienung des zweiten Betätigungselements konfiguriert. Die Steuereinheit ist derart konfiguriert, dass sie bei der kombinierten Bedienung eine Durchflussmenge des dem ersten Betätigungselement zuzuführenden Hydraulikfluides und eine Durchflussmenge des dem zweiten Betätigungselement zuzuführenden Hydraulikfluides gemäß einem Bedienbetrag des ersten Bedienelements und gemäß einem Bedienbetrag des zweiten Bedienelements bestimmt. Ferner ist die Steuereinheit konfiguriert für die Bestimmung des Öffnungsbereichs des ersten Richtungsschaltventils auf der Grundlage der Durchflussmenge des dem ersten Betätigungselement zuzuführenden Hydraulikfluides, des durch die erste Hydraulikdruck-Detektoreinheit erfassten Hydraulikdrucks und des dem zweiten Betätigungselement zuzuführenden Hydraulikdrucks.
  • Eine Arbeitsmaschine gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf eine Arbeitsmaschine gemäß dem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung. Bei der Arbeitsmaschine ist die Steuereinheit derart konfiguriert, dass sie einen Festwert verwendet, der vorab als ein Hydraulikdruck gespeichert wurde, der dem zweiten Betätigungselement bei der kombinierten Bedienung zuzuführen ist.
  • Eine Arbeitsmaschine gemäß einem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf eine Arbeitsmaschine gemäß einem der Aspekte eins bis vier der vorliegenden Erfindung. Die Arbeitsmaschine umfasst ferner einen Fahrzeugkörper, einen an dem Fahrzeugkörper befestigten Ausleger, einen an dem Ausleger befestigten Arm und ein Arbeitsgerät, das an dem Arm befestigt ist. Bei der Arbeitsmaschine ist das erste Betätigungselement für den Antrieb des Arms konfiguriert. Ferner ist das zweite Betätigungselement für den Antrieb des Auslegers konfiguriert.
  • Eine Arbeitsmaschine gemäß einem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf eine Arbeitsmaschine gemäß einem der Aspekte eins bis vier der vorliegenden Erfindung. Die Arbeitsmaschine umfasst ferner einen Fahrzeugkörper, einen an dem Fahrzeugkörper befestigten Ausleger, einen an dem Ausleger befestigten Arm und ein Arbeitsgerät, das an dem Arm befestigt ist. Der Fahrzeugkörper umfasst eine Fahreinheit und eine Dreheinheit, die auf der Fahreinheit angeordnet ist. Bei der Arbeitsmaschine ist das erste Betätigungselement für den Antrieb des Auslegers konfiguriert. Ferner ist das zweite Betätigungselement für die Drehung der Dreheinheit konfiguriert.
  • Ein Verfahren zum Steuern einer Arbeitsmaschine gemäß einem siebten Aspekt der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Steuern einer Arbeitsmaschine mit einer Hydraulikpumpe, die für die Lieferung eines Hydraulikfluides konfiguriert ist, einem ersten Betätigungselement, einem ersten Richtungsschaltventil, einem zweiten Betätigungselement, einem zweiten Richtungsschaltventil, einer Bedieneinheit, einer ersten Hydraulikdruck-Detektoreinheit und einem Pilotdrucksteuerventil. Das erste Betätigungselement ist konfiguriert durch das Hydraulikfluid, das von der Hydraulikpumpe abgegeben wird, angetrieben zu werden. Das erste Richtungsschaltventil ist konfiguriert für das Schalten zwischen den Richtungen der Zuführung des Hydraulikfluides von der Hydraulikpumpe. Ferner ist das erste Richtungsschaltventil konfiguriert für die Änderung eines Öffnungsbereichs eines Strömungsweges des Hydraulikfluides, um die Durchflussmenge des zu dem ersten Betätigungselement zu leitenden Hydraulikfluides zu ändern. Das zweite Betätigungselement ist konfiguriert durch das Hydraulikfluid, das von der Hydraulikpumpe abgegeben wird, angetrieben zu werden. Das zweite Richtungsschaltventil ist konfiguriert für das Schalten zwischen den Richtungen der Zuführung des Hydraulikfluides von der Hydraulikpumpe. Ferner ist das zweite Richtungsschaltventil konfiguriert für die Änderung eines Öffnungsbereichs eines Strömungsweges des Hydraulikfluides, um die Durchflussmenge des zu dem zweiten Betätigungselement zu leitenden Hydraulikfluides zu ändern. Die Bedieneinheit ist für die Bedienung des ersten und des zweiten Betätigungselements konfiguriert. Die erste Hydraulikdruck-Detektoreinheit ist für die Erfassung eines dem ersten Betätigungselement zuzuführenden Hydraulikdrucks konfiguriert. Das Pilotdrucksteuerventil ist für die Regulierung eines Pilotdrucks konfiguriert, der in eine Pilotöffnung des ersten Richtungsschaltventils einzuleiten ist. Die Steuereinheit ist konfiguriert für die Steuerung des Pilotdrucksteuerventils zur Steuerung des Öffnungsbereichs des ersten Richtungsschaltventils. Das Verfahren umfasst die Schritte zur Steuerung des Pilotdrucksteuerventils zum Steuern des Öffnungsbereichs des ersten Richtungsschaltventils, zum Steuern des Pilotsteuerdruckventils für die Steuerung des Öffnungsbereichs des ersten Richtungsschaltventils derart, dass bei einer kombinierten Bedienung der Öffnungsbereich kleiner oder gleich dem Öffnungsbereich des ersten Richtungsschaltventils bei Einzelbedienung ist, und zum Bestimmen des Öffnungsbereichs des ersten Richtungsschaltventils bei der kombinierten Bedienung auf der Grundlage eines durch die erste Hydraulikdruck-Detektoreinheit erfassten Hydraulikdrucks. Die kombinierte Bedienung bedeutet hier eine Bedienung für den gleichzeitigen Betrieb des ersten und des zweite Betätigungselements. Die Einzelbedienung bedeutet hier eine Bedienung für den Betrieb nur des ersten Betätigungselements der beiden Betätigungselemente.
  • Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
  • Bei der Arbeitsmaschine gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird der Öffnungsbereich des ersten Richtungsschaltventils bei der kombinierten Bedienung derart gesteuert, dass er kleiner oder gleich dem Öffnungsbereich bei Einzelbedienung ist. Die Größe des Öffnungsbereichs wird hier auf der Grundlage des durch die erste Hydraulikdruck-Detektoreinheit erfassten Drucks bestimmt. Es ist daher möglich, den Öffnungsbereich des ersten Richtungsschaltventils gemäß einer tatsächlichen Last des ersten Betätigungselements zu bestimmen. Dadurch lässt sich eine unnötige Einschränkung des Öffnungsbereichs des ersten Richtungsschaltventils verhindern, so dass folglich auch eine Verlangsamung der Bewegungsgeschwindigkeit des Betätigungselements bei der kombinierten Bedienung und das Entstehen eines Hydraulikdruckverlusts verhindert werden können.
  • Bei der Arbeitsmaschine gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die Größe des Öffnungsbereichs bei einer Einschränkung des Öffnungsbereichs des ersten Richtungsschaltventils bei der kombinierten Bedienung gemäß der auf das erste Betätigungselement wirken Last reguliert. Es ist daher möglich, das erste Richtungsschaltventil in Abhängigkeit von den tatsächlichen Arbeitsbedingungen so angemessen wie möglich zu steuern.
  • Bei der Arbeitsmaschine gemäß dem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung werden die Durchflussmengen des auf das erste Betätigungselement und auf das zweite Betätigungselement zu verteilenden Hydraulikfluides gemäß den Bedienbeträgen des ersten Bedienelements und des zweiten Bedienelements gesteuert. Ferner wird der Öffnungsbereich des ersten Richtungsschaltventils auf der Grundlage der bestimmten Durchflussmenge des dem ersten Betätigungselement zuzuführenden Hydraulikfluides, auf der Grundlage des durch die erste Hydraulikdruck-Detektoreinheit erfassten Hydraulikdrucks und auf der Grundlage des dem zweiten Betätigungselement zuzuführenden Hydraulikdrucks bestimmt. Mit anderen Worten: Der Öffnungsbereich des ersten Richtungsschaltventils, der für die Zuführung der bestimmten Durchflussmenge des Hydraulikfluides zu dem ersten Betätigungselement benötigt wird, wird im Hinblick auf die Last bestimmt, die auf das erste Betätigungselement ausgeübt wird. Es ist daher möglich, die dem ersten Betätigungselement tatsächlich zuzuführende Durchflussmenge des Hydraulikfluides an die bestimmte Durchflussmenge anzugleichen.
  • Bei der Arbeitsmaschine gemäß dem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird der vorab gespeicherte Festwert als der dem zweiten Betätigungselement zuzuführende Hydraulikdruck verwendet. Diese Konfiguration erfordert keine Hydraulikdruck-Detektoreinheit für die Erfassung des dem zweiten Betätigungselement zuzuführenden Hydraulikdrucks. Daher kann die Anzahl der Hydraulikdruck-Detektoreinheiten reduziert werde. Ferner kann es zu einem Pendeln des ersten Betätigungselements kommen, wenn der Öffnungsbereich des ersten Richtungsschaltventils im Fall eines Variierens sowohl des dem ersten Betätigungselement zugeführten Hydraulikdrucks als auch des dem zweiten Betätigungsdruck zugeführten Hydraulikdrucks auf der Grundlage des dem ersten Betätigungselement und des dem zweiten Betätigungselement zuzuführenden Hydraulikdrucks bestimmt werden. Dieses Pendeln lässt sich jedoch vermeiden, indem der Festwert als der dem zweiten Betätigungselement zuzuführende Hydraulikdruck verwendet wird.
  • Bei der Arbeitsmaschine gemäß dem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung wird der Öffnungsbereich des ersten Richtungsschaltventils bei der kombinierten Bedienung für den Betrieb des Arms und des Auslegers auf einen Öffnungsbereich gesteuert, der kleiner oder gleich dem Öffnungsbereich bei der Einzelbedienung für den Betrieb des Arms ist. Die Größe des Öffnungsbereichs des ersten Richtungsschaltventils wird hier gemäß der auf den Arm wirkenden Last bestimmt. Bei der Ausführung von Arbeiten wie beispielsweise Aushubarbeiten ist die Schwankung der auf den Arm wirkenden Last größer als die Schwankung der auf den Ausleger wirkenden Last. Der Öffnungsbereich des ersten Richtungsschaltventils lässt sich somit im Hinblick auf den Hydraulikdruck des ersten Betätigungselements für den Antrieb des Arms angemessen steuern.
  • Bei der Arbeitsmaschine gemäß dem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird der Öffnungsbereich des ersten Richtungsschaltventils bei der kombinierten Bedienung für den Antrieb des Auslegers und für die Drehung der Dreheinheit auf einen Öffnungsbereich gesteuert, der kleiner oder gleich dem Öffnungsbereich bei der Einzelbedienung für den Betrieb des Auslegers ist. Die Größe des Öffnungsbereichs des ersten Richtungsschaltventils wird hier gemäß der auf den Ausleger wirkenden Last bestimmt. Die Schwankung der Last, die beim Arbeitseinsatz des Auslegers auf den Ausleger wirkt, ist größer als die Schwankung der Last, die beim Drehen der Dreheinheit auf die Dreheinheit wirkt. Der Öffnungsbereich des ersten Richtungsschaltventils lässt sich somit im Hinblick auf den Hydraulikdruck des ersten Betätigungselements für den Antrieb des Auslegers angemessen steuern.
  • Bei dem Verfahren zum Steuern einer Arbeitsmaschine gemäß dem siebten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird der Öffnungsbereich des ersten Richtungsschaltventils bei der kombinierten Bedienung auf einen Öffnungsbereich gesteuert, der kleiner oder gleich dem Öffnungsbereich bei der Einzelbedienung ist. Die Größe des Öffnungsbereichs wird hier auf der Grundlage des durch die erste Hydraulikdruck-Detektoreinheit erfassten Hydraulikdrucks bestimmt. Es ist daher möglich, den Öffnungsbereich des ersten Richtungsschaltventils gemäß der tatsächlichen Last zu bestimmen, die auf das erste Betätigungselement wirkt. Mit anderen Worten: Eine unnötige Einschränkung des Öffnungsbereichs des ersten Richtungsschaltventils lässt sich verhindern. In der Folge ist es möglich, eine Verlangsamung der Bewegungsgeschwindigkeit des Betätigungselements bei der kombinierten Bedienung und das Entstehen eines Hydraulikdruckverlusts zu verhindern.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine Außenansicht eines Hydraulikbaggers gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 2 ist eine schematische Darstellung eines Hydraulikkreises in dem Hydraulikbagger;
  • 3 ist ein Graph zur Darstellung einer PQ-Charakteristik einer Hydraulikpumpe;
  • 4 ist ein Flussdiagramm einer Steuerung, die bei einer kombinierten Bedienung für den Hydraulikbagger durchzuführen ist;
  • 5 ist eine Tabelle mit Durchflussmengenverhältnissen, die in einer Steuereinheit des Hydraulikbaggers gespeichert ist;
  • 6 ist eine schematische Darstellung eines Hydraulikkreises in einem Hydraulikbagger gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform.
  • BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Äußerer Aufbau
  • 1 zeigt einen Hydraulikbagger 10 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Hydraulikbagger 10 hat eine Fahreinheit 11, eine Dreheinheit 12 und eine Arbeitseinheit 13.
  • Die Fahreinheit 11 umfasst ein Paar Antriebseinheiten 11a und 11b. Die Antriebseinheit 11a hat eine Raupe (Raupenkette) 14a und einen Fahrmotor (in den Figuren nicht dargestellt). Ähnlich hat die Antriebseinheit 11b eine Raupe 14b und einen Fahrmotor (in den Figuren nicht dargestellt). Die Fahrmotoren sind für den Antrieb der Raupen 14a und 14b konfiguriert, um zu bewirken, dass sich der Hydraulikbagger 10 bewegt.
  • Die Dreheinheit 12 ist auf der Fahreinheit 11 montiert. Die Dreheinheit 12 ist für die Drehung auf der Fahreinheit 11 mittels eines Drehmotors 27 (siehe 2) ausgebildet. Ferner belegt eine Kabine 15 den vorderen linken Bereich der Dreheinheit 12.
  • Die Arbeitseinheit 13 ist an dem vorderen mittleren Teil der Dreheinheit 12 montiert und umfasst einen Ausleger 21, einen Arm 22 und eine Schaufel 23. Der Basisbereich des Auslegers 21 ist schwenkbar mit der Dreheinheit 12 verbunden. Dagegen ist der obere Abschnitt des Auslegers 21 schwenkbar mit dem Basisbereich des Arms 22 verbunden. Der obere Bereich des Arms 22 ist schwenkbar mit der Schaufel 23 verbunden. Ferner sind Hydraulikzylinder (d. h. ein Ausleger-Zylinder 24, ein Arm-Zylinder 25 und ein Schaufel-Zylinder 26) jeweils dem Ausleger 21, dem Arm 22 und der Schaufel 23 zugeordnet. Die Arbeitseinheit 13 ist derart konfiguriert, dass sie in Verbindung mit dem Antrieb der Hydraulikzylinder 24 bis 26 angetrieben wird. Der Hydraulikbagger 10 führt demzufolge eine Vielfalt von Arbeiten aus, zum Beispiel Aushubarbeiten.
  • Aufbau des Hydrauliksystems
  • 2 zeigt den Aufbau des Hydrauliksystems in dem Hydraulikbagger 10. Insbesondere ist in dieser Darstellung des Hydrauliksystems die Konstruktion für den Antrieb des Ausleger-Zylinders 24, des Arm-Zylinders 25, des Schaufel-Zylinders 26 und des Drehmotors 27 gezeigt. Eine erste Hydraulikpumpe 31 und eine zweite Hydraulikpumpe 32 dienen als Antriebsquelle für den Antrieb des Ausleger-Zylinders 24, des Arm-Zylinders 25, des Schaufel-Zylinders 26 und des Drehmotors 27. Die erste und die zweite Hydraulikpumpe 31 und 32 sind konfiguriert für den Antrieb durch einen Motor (in den Figuren nicht dargestellt).
  • Jede der Hydraulikpumpen 31 und 32 entspricht dem Typ einer Axialkolbenpumpe und ist konfiguriert für die Änderung des Kippwinkels einer Steuerscheibe zum Ändern der abgegebenen Menge des Hydraulikfluides. Die Hydraulikpumpe 31 ist mit einem Axialkolbenventil 33 für die Änderung des Kippwinkels ihrer Steuerscheibe versehen. Ähnlich ist die Hydraulikpumpe 32 mit einem Axialkolbenventil 34 für eine Änderung des Kippwinkels ihrer Steuerscheibe versehen. Jede der Axialkolbenpumpen 33 und 34 ist konfiguriert für die Änderung des Kippwinkels der Steuerscheibe gemäß einem anzulegenden Pilotdruck. Ein Pumpensteuerventil 25 ist konfiguriert für die Steuerung des Pilotdrucks, der an die Axialkolbenpumpe 33 anzulegen ist.
  • Ähnlich ist ein Pumpensteuerventil 36 konfiguriert für die Steuerung eines Pilotdrucks, der an die Axialkolbenpumpe 34 anzulegen ist. Jedes der Pumpensteuerventile 35 und 36 entspricht dem elektromagnetischen Proportionaltyp. Das Pumpensteuerventil 35 ist konfiguriert für die Steuerung des an das Axialkolbenventil 33 auszugebenden Pilotdrucks auf der Grundlage eines Befehlssignals von der Steuereinheit 30. Ähnlich ist das Pumpensteuerventil 36 konfiguriert für die Steuerung des an das Axialkolbenventil 34 auszugebenden Pilotdrucks auf der Grundlage eines Befehlssignals von der Steuereinheit 30. Die Steuereinheit 30 ist konfiguriert für die Steuerung der Pumpensteuerventile 35 und 36, um zu bewirken, dass der Durchsatz der Pumpe (Durchflussmenge) gemäß dem in einer PQ-Charakteristik von 3 angegebenen Pumpendruck variiert. Insbesondere ist die Steuereinheit 30 für die Steuerung des Pumpendurchsatzes gemäß dem Pumpendruck konfiguriert, um die Pumpenabsorptionsleistung (P × Q) konstant zu gestalten.
  • Das von der ersten Hydraulikpumpe 31 abgegebene Hydraulikfluid wird über Betriebsventile 41 bis 43 zu den hydraulischen Betätigungselementen wie dem Arm-Zylinder 25, dem Ausleger-Zylinder 24, dem Schaufel-Zylinder 26 und einem linken Fahrmotor (in den Figuren nicht dargestellt) geleitet. Zum anderen wird das von der zweiten Hydraulikpumpe 32 abgegebene Hydraulikfluid über Betriebsventile 44 bis 47 zu den hydraulischen Betätigungselementen wie dem Arm-Zylinder 25, dem Ausleger-Zylinder 24, dem Drehmotor 27, dem Schaufelzylinder 26 und einem rechten Fahrmotor (in den Figuren nicht dargestellt) geleitet. Ferner wird das den hydraulischen Betätigungselementen zugeleitete Hydraulikfluid über die Betriebsventile 41 bis 47 in einem Tank zurückgewonnen.
  • Insbesondere umfassen die Betriebsventile 41 bis 47 ein erstes Arm-Betriebsventil 41, ein erstes Ausleger-Betriebsventil 42, ein erstes Schaufel-Betriebsventil 42, ein zweites Arm-Betriebsventil 44, ein zweites Ausleger-Betriebsventil 45, ein Drehmotor-Betriebsventil 46 und ein zweites Schaufel-Betriebsventil 47.
  • Ein Strömungsweg 1A ist mit der ersten Hydraulikpumpe 31 verbunden. Das erste Arm-Betriebsventil 41, das erste Ausleger-Betriebsventil 42 und das erste Schaufel-Betriebsventil 43 sind in dem Strömungsweg 1A angeordnet. Ein Strömungsweg 1B ist von dem Strömungsweg 1A abgezweigt. Das erste Arm-Betriebsventil 41 ist über ein Rückschlagventil 51 mit dem ersten Ausleger-Betriebsventil 42 verbunden. Das erste Ausleger-Betriebsventil 42 ist über ein Rückschlagventil 52 mit dem Strömungsweg 1B verbunden. Das erste Schaufel-Betriebsventil 43 ist über ein Rückschlagventil 53 mit dem Strömungsweg 1B verbunden. Dadurch sind das erste Arm-Betriebsventil 41, das erste Ausleger-Betriebsventil 42 und das erste Schaufel-Betriebsventil 43 parallel zueinander mit dem Strömungsweg 1B verbunden. Ein Hydraulikdrucksensor 91 ist mit dem Strömungsweg 1A verbunden. Der Hydraulikdrucksensor 91 ist für die Erfassung des Drucks des von der ersten Hydraulikpumpe 31 abgegebenen Hydraulikfluides (nachfolgend ”erster Pumpendruck” genannt) konfiguriert. Der Hydraulikdrucksensor 91 ist für die Übertragung eines Erfassungssignals, das dem erfassten ersten Pumpendruck entspricht, zur Steuereinheit 30 ausgebildet.
  • Ferner ist ein Strömungsweg 3A mit einer bodenseitigen Ölkammer des Arm-Zylinders 25 verbunden. Ein Hydraulikdrucksensor 92 ist mit dem Strömungsweg 3A verbunden. Der Hydraulikdrucksensor 92 ist konfiguriert für die Erfassung des Drucks des Hydraulikfluides, das der bodenseitigen Ölkammer des Armzylinders 25 zuzuführen ist (nachfolgend ”Druck des Arm-Zylinders genannt”). Der Hydraulikdrucksensor 92 ist konfiguriert für die Übertragung eines dem erfassten Arm-Zylinderdruck entsprechenden Erfassungssignals zur Steuereinheit 30. Zum anderen ist ein Strömungsweg 3B mit einer kopfseitigen Ölkammer des Arm-Zylinders 25 verbunden. Ferner ist ein Strömungsweg 4A mit einer bodenseitigen Ölkammer des Ausleger-Zylinders 24 verbunden. Zum anderen ist ein Strömungsweg 4B mit einer kopfseitigen Ölkammer des Ausleger-Zylinders 24 verbunden. Ferner ist ein Strömungsweg 5A mit einem Rechtsdrehungs-Anschluss R des Drehmotors 27 verbunden. Zum anderen ist ein Strömungsweg 5B mit einem Linkdrehungs-Anschluss L des Drehmotors 27 verbunden. Weiterhin ist ein Strömungsweg 6B mit einer kopfseitigen Ölkammer des Schaufel-Zylinders 26 verbunden. Zum anderen ist ein Strömungsweg 6A mit einer bodenseitigen Ölkammer des Schaufel-Zylinders 26 verbunden.
  • Das erste Arm-Betriebsventil 41, das erste Ausleger-Betriebsventil 42 und das erste Schaufel-Betriebsventil 43 sind jeweils ein Richtungsschaltventil und konfiguriert für das Schalten der Zuleitungsrichtung des Hydraulikfluides aus der ersten Hydraulikpumpe 31. Das erste Arm-Betriebsventil 41, das erste Ausleger-Betriebsventil 42 und das erste Schaufel-Betriebsventil 43 sind jeweils derart konfiguriert, dass sie gemäß dem an ihren Pilotöffnungen X und Y anzulegenden Pilotdruck zwischen den Zuständen A, N und B geschaltet werden. Ferner sind das erste Arm-Betriebsventil 41, das erste Ausleger-Betriebsventil 42 und das erste Schaufel-Betriebsventil 43 jeweils derart konfiguriert, dass der Öffnungsbereich des Strömungswegs des Hydraulikfluides gemäß dem an sie angelegten Pilotdruck gesteuert wird, um die Durchflussmenge des dem damit verbundenen hydraulischen Betätigungselement zuzuführenden Hydraulikfluides zu ändern.
  • Das erste Arm-Betriebsventil 41 ist konfiguriert für die Steuerung der Zufuhr des Hydraulikfluides von der ersten Hydraulikpumpe 31 zu dem Arm-Zylinder 25. In dem Zustand A ist das erste Arm-Betriebsventil 41 derart konfiguriert, dass es eine Strömung des Hydraulikfluides zwischen dem Strömungsweg 1B und dem Strömungsweg 3A und gleichzeitig zwischen dem Strömungsweg 3B und dem Tank bewirkt. Das Hydraulikfluid wird dadurch von der ersten Hydraulikpumpe 31 zu der bodenseitigen Ölkammer des Arm-Zylinders 25 gefördert, während das Hydraulikfluid aus der kopfseitigen Ölkammer des Arm-Zylinders 25 abgeleitet wird. Folglich wird der Arm-Zylinder 25 ausgefahren. In dem Zustand B ist das erste Arm-Betriebsventil 41 derart konfiguriert, dass es das des Hydraulikfluid zwischen dem Strömungsweg 1B und dem Strömungsweg 3B und gleichzeitig zwischen dem Strömungsweg 3A und dem Tank strömen lässt. Das Hydraulikfluid wird dadurch von der ersten Hydraulikpumpe 31 zur kopfseitigen Ölkammer des Armzylinders 25 gefördert, während das Hydraulikfluid aus der bodenseitigen Ölkammer des Armzylinders 25 abgeleitet wird. Folglich wird der Arm-Zylinder 25 eingefahren. In dem Zustand N ist das erste Arm-Betriebsventil 41 derart konfiguriert, dass es das Hydraulikfluid zwischen der Seite der ersten Hydraulikpumpe 31 und der Seite des ersten Ausleger-Betriebsventils 42 in dem Strömungsweg 1A strömen lässt. Gleichzeitig ist das erste Arm-Betriebsventil 41 derart konfiguriert, dass es die Strömung des Hydraulikfluides zwischen dem Arm-Zylinder 25 und der ersten Hydraulikpumpe 31 und zwischen dem Arm-Zylinder 25 und dem Tank blockiert.
  • Das erste Ausleger-Betriebsventil 42 ist konfiguriert für die Steuerung der Zufuhr des Hydraulikfluides von der ersten Hydraulikpumpe 31 zu dem Ausleger-Zylinder 24. In dem Zustand A ist das Ausleger-Betriebsventil 42 derart konfiguriert, dass es das Hydraulikfluid zwischen dem Strömungsweg 1B und dem Strömungsweg 4A und gleichzeitig zwischen dem Strömungsweg 4B und dem Tank strömen lässt. Das Hydraulikfluid wird dadurch von der ersten Hydraulikpumpe 31 zu der bodenseitigen Ölkammer des Ausleger-Zylinders 24 gefördert, während das Hydraulikfluid aus der kopfseitigen Ölkammer des Auslegerzylinders 24 abgeleitet wird. Folglich wird der Ausleger-Zylinder 24 ausgefahren. In dem Zustand B ist das erste Ausleger-Betriebsventil 42 derart konfiguriert, dass es das Hydraulikfluid zwischen dem Strömungsweg 1B und dem Strömungsweg 4B und gleichzeitig zwischen dem Strömungsweg 4B und dem Tank strömen lässt. Das Hydraulikfluid wird dadurch von der ersten Hydraulikpumpe 31 zu der kopfseitigen Ölkammer des Ausleger-Zylinders 24 gefördert, während das Hydraulikfluid aus der bodenseitigen Ölkammer des Ausleger-Zylinders 24 abgeleitet wird. Folglich wird der Ausleger-Zylinder 24 eingefahren. In dem Zustand N ist das erste Ausleger-Betriebsventil 42 derart konfiguriert, dass es eine Strömung des Hydraulikfluides zwischen der Seite des ersten Arm-Betriebsventils 41 und der Seite des ersten Schaufel-Betriebsventils 43 in dem Strömungsweg 1A bewirkt. Gleichzeitig ist das erste Ausleger-Betriebsventil 42 derart konfiguriert, dass es eine Strömung des Hydraulikfluides zwischen dem Ausleger-Zylinder 24 und der ersten Hydraulikpumpe 31 und zwischen dem Ausleger-Zylinder 24 und dem Tank blockiert.
  • Das erste Schaufel-Betriebsventil 43 ist konfiguriert für die Steuerung der Zufuhr des Hydraulikfluides von der ersten Hydraulikpumpe 31 zu dem Schaufel-Zylinder 26. In dem Zustand A ist das erste Schaufel-Betriebsventil 43 derart konfiguriert, dass es das Hydraulikfluid zwischen dem Strömungsweg 1B und dem Strömungsweg 6A und gleichzeitig zwischen dem Strömungsweg 6B und dem Tank strömen lässt. Das Hydraulikfluid wird dadurch von der ersten Hydraulikpumpe 31 zu der bodenseitigen Ölkammer des Schaufel-Zylinders 26 geleitet, während das Hydraulikfluid aus der kopfseitigen Ölkammer des Schaufel-Zylinders 26 abgeleitet wird. Folglich wird der Schaufel-Zylinder 26 ausgefahren. In dem Zustand B ist das erste Schaufel-Betriebsventil 43 derart konfiguriert, dass es das Hydraulikfluid zwischen dem Strömungsweg 1B und dem Strömungsweg 6B und gleichzeitig zwischen dem Strömungsweg 6A und dem Tank bewirkt. Dadurch wird das Hydraulikfluid von der ersten Hydraulikpumpe 31 zu der kopfseitigen Ölkammer des Schaufel-Zylinders 26 geleitet, während das Hydraulikfluid aus der bodenseitigen Ölkammer des Schaufel-Zylinders 26 abgeleitet wird. Folglich wird der Schaufel-Zylinder 26 eingefahren. In dem Zustand N ist das erste Schaufel-Betriebsventil 43 derart konfiguriert, dass es das Hydraulikfluid zwischen der Seite des ersten Ausleger-Betriebsventils 42 und der Tankseite in dem Strömungsweg 1A strömen lässt. Gleichzeitig ist das erste Schaufel-Betriebsventil 43 derart konfiguriert, dass es eine Strömung des Hydraulikfluides zwischen dem Schaufel-Zylinder 26 und der ersten Hydraulikpumpe 31 und zwischen dem Schaufelzylinder 26 und dem Tank blockiert.
  • Ferner ist ein Strömungsweg 2A mit der zweiten Hydraulikpumpe 32 verbunden. Das zweite Arm-Betriebsventil 44, das zweite Ausleger-Betriebsventil 45, das Drehmotor-Betriebsventil 46 und das zweite Schaufel-Betriebsventil 47 sind in dem Strömungsweg 2A vorgesehen. Ein Strömungsweg 2B ist von dem Strömungsweg 2A abgezweigt. Das zweite Arm-Betriebsventil 44 ist über ein Rückschlagventil 44 mit dem Strömungsweg 2B verbunden. Das zweite Ausleger-Betriebsventil 45 ist über ein Rückschlagventil 55 mit dem Strömungsweg 2B verbunden. Das Drehmotor-Betriebsventil 46 ist über ein Rückschlagventil 56 mit dem Strömungsweg 2B verbunden. Das zweite Schaufel-Betriebsventil 47 ist über ein Rückschlagventil 57 mit dem Strömungsweg 2B verbunden. Dadurch sind das zweite Arm-Betriebsventil 44, das zweite Ausleger-Betriebsventil 45, das Drehmotor-Betriebsventil 46 und das zweite Schaufel-Betriebsventil 47 parallel zueinander mit dem Strömungsweg 2B verbunden. Ein Hydraulikdrucksensor 93 ist mit dem Strömungsweg 2A verbunden. Der Hydraulikdrucksensor 93 ist konfiguriert für die Erfassung des Drucks des von der zweiten Hydraulikpumpe 32 abgegebenen Hydraulikfluides (im Folgenden ”zweiter Pumpendruck” genannt). Der Hydraulikdrucksensor 93 ist konfiguriert für die Übertragung eines dem erfassten zweiten Pumpendruck entsprechenden Erfassungssignals zur Steuereinheit 30.
  • Das zweite Arm-Betriebsventil 44, das zweite Ausleger-Betriebsventil 45, das Drehmotor-Betriebsventil 46 und das zweite Schaufel-Betriebsventil 47 sind jeweils ein Richtungsschaltventil, das für das Schalten der Zufuhrrichtung des Hydraulikfluides aus der zweiten Hydraulikpumpe 32 konfiguriert ist. Das zweite Arm-Betriebsventil 44, das Drehmotor-Betriebsventil 46 und das zweite Schaufel-Betriebsventil 47 sind jeweils derart konfiguriert, dass sie gemäß einem an ihre Pilotöffnungen X und Y anzulegenden Pilotdruck zwischen den Zuständen A, N und B geschaltet werden können. Dagegen ist das zweite Ausleger-Betriebsventil 45 derart konfiguriert, dass es gemäß dem an seine Pilotöffnungen X und Y anzulegenden Pilotdruck zwischen dem Zustand A und dem Zustand N geschaltet wird. Ferner sind das zweite Arm-Betriebsventil 44, das zweite Ausleger-Betriebsventil 45, das Drehmotor-Betriebsventil 46 und das zweite Schaufel-Betriebsventil 47 derart konfiguriert, dass sie jeweils den Öffnungsbereich des Strömungswegs des Hydraulikfluides gemäß dem angelegten Pilotdruck ändern, um die Durchflussmenge des Hydraulikfluides zu ändern, das dem an sie angeschlossenen hydraulischen Betätigungselement zuzuführen ist.
  • Das zweite Arm-Betriebsventil 44 ist konfiguriert für die Steuerung der Zufuhr des Hydraulikfluides von der zweiten Hydraulikpumpe 32 zu dem Arm-Zylinder 25. In dem Zustand A ist das zweite Arm-Betriebsventil 44 derart konfiguriert, dass es eine Strömung des Hydraulikfluides zwischen dem Strömungsweg 2B und dem Strömungsweg 3A und gleichzeitig zwischen dem Strömungsweg 3B und dem Tank bewirkt. Das Hydraulikfluid wird dadurch von der zweiten Hydraulikpumpe 32 zu der bodenseitigen Ölkammer des Arm-Zylinders 25 gefördert, während das Hydraulikfluid aus der kopfseitigen Ölkammer des Arm-Zylinders 25 abgeleitet wird. Folglich wird der Arm-Zylinder 25 ausgefahren. In dem Zustand B ist das zweite Arm-Betriebsventil 44 derart konfiguriert, dass es eine Strömung des Hydraulikfluides zwischen dem Strömungsweg 2B und dem Strömungsweg 3B und gleichzeitig zwischen dem Strömungsweg 3A und dem Tank bewirkt. Das Hydraulikfluid wird dadurch von der zweiten Hydraulikpumpe 32 zu der kopfseitigen Ölkammer des Arm-Zylinders 25 geleitet, während das Hydraulikfluid aus der bodenseitigen Kammer des Arm-Zylinders 25 abgeleitet wird. Folglich wird der Arm-Zylinder 25 eingefahren. In dem Zustand N ist das zweite Arm-Betriebsventil 44 derart konfiguriert, dass eine Strömung des Hydraulikfluides zwischen der Seite der zweiten Hydraulikpumpe 32 und der Seite des zweiten Ausleger-Betriebsventils 45 in dem Strömungsweg 2A bewirkt. Gleichzeitig ist das zweite Arm-Betriebsventil 44 derart konfiguriert, dass es eine Strömung des Hydraulikfluides zwischen dem Arm-Zylinder 25 und der zweiten Hydraulikpumpe 32 und zwischen dem Arm-Zylinder 25 und dem Tank blockiert.
  • Das zweite Ausleger-Betriebsventil 45 ist für die Steuerung der Zufuhr des Hydraulikfluides von der zweiten Hydraulikpumpe 32 zu dem Ausleger-Zylinder 24 konfiguriert. In dem Zustand A ist das zweite Ausleger-Betriebsventil 45 derart konfiguriert, dass es das Hydraulikfluid zwischen dem Strömungsweg 2B und dem Strömungsweg 4A und gleichzeitig zwischen dem Strömungsweg 4B und dem Tank strömen lässt. Das Hydraulikfluid wird dadurch von der zweiten Hydraulikpumpe 32 zu der bodenseitigen Ölkammer des Ausleger-Zylinders 24 geleitet, während das Hydraulikfluid aus der kopfseitigen Ölkammer des Ausleger-Zylinders 24 abgeleitet wird. In der Folge wird der Ausleger-Zylinder 24 ausgefahren. In dem Zustand N ist das zweite Ausleger-Betriebsventil 45 derart konfiguriert, dass das Hydraulikfluid zwischen der Seite des zweiten Arm-Betriebsventils 44 und der Seite des Drehmotor-Betriebsventils 46 in dem Strömungsweg 2A strömen lässt. Gleichzeitig ist das zweite Ausleger-Betriebsventil 45 derart konfiguriert, dass eine Strömung des Hydraulikfluides zwischen dem Ausleger-Zylinder 24 und der zweiten Hydraulikpumpe 32 und zwischen dem Ausleger-Zylinder 24 und dem Tank blockiert.
  • Das Drehmotor-Betriebsventil 46 ist für die Steuerung der Zufuhr des Hydraulikfluides von der zweiten Hydraulikpumpe 32 zu dem Drehmotor 27 konfiguriert. In dem Zustand A ist das Drehmotor-Betriebsventil 46 derart konfiguriert, dass es eine Strömung des Hydraulikfluides zwischen dem Strömungsweg 2B und dem Strömungsweg 5A und gleichzeitig zwischen dem Strömungsweg 5B und dem Tank bewirkt. Das Hydraulikfluid wird dadurch von der zweiten Hydraulikpumpe 32 zu dem Rechtsdrehungs-Anschluss R des Drehmotors 27 geleitet, während das Hydraulikfluid aus dem Linksdrehungs-Anschluss L des Drehmotors 27 abgeleitet wird. Folglich ist der Drehmotor 27 für eine Drehung in einer der Rechtsdrehung der Dreheinheit 12 entsprechenden Richtung konfiguriert. In dem Zustand B ist das Drehmotor-Betriebsventil 46 derart konfiguriert, dass es eine Strömung des Hydraulikfluides zwischen dem Strömungsweg 2B und dem Strömungsweg 5B und gleichzeitig zwischen dem Strömungsweg 5A und dem Tank bewirkt. Das Hydraulikfluid wird dadurch von der zweiten Hydraulikpumpe 32 zu dem Linksdrehungs-Anschluss L des Drehmotors 27 geleitet, während das Hydraulikfluid aus dem Rechtsdrehungs-Anschluss R des Drehmotors 27 abgeleitet wird. Folglich ist der Drehmotor 27 für eine Drehung in einer der Linksdrehung der Dreheinheit 12 entsprechenden Richtung konfiguriert. In dem Zustand N ist das Drehmotor-Betriebsventil 46 derart konfiguriert, dass es eine Strömung des Hydraulikfluides zwischen der Seite des zweiten Ausleger-Betriebsventils 45 und der Seite des zweiten Schaufel-Betriebsventils 47 in dem Strömungsweg 2A bewirkt. Ferner ist das Drehmotor-Betriebsventil 46 derart konfiguriert, dass eine Strömung des Hydraulikfluides zwischen dem Drehmotor 27 und der zweiten Hydraulikpumpe 32 und zwischen dem Drehmotor 27 und dem Tank blockiert.
  • Das zweite Schaufel-Betriebsventil 47 ist für die Steuerung der Zufuhr des Hydraulikfluides von der zweiten Hydraulikpumpe 32 zu dem Schaufel-Zylinder 26 konfiguriert. In dem Zustand A ist das zweite Schaufel-Betriebsventil 47 derart konfiguriert, dass es eine Strömung des Hydraulikfluides zwischen dem Strömungsweg 2B und dem Strömungsweg 6A und gleichzeitig zwischen dem Strömungsweg 6B und dem Tank bewirkt. Das Hydraulikfluid wird dadurch von der zweiten Hydraulikpumpe 32 zu der bodenseitigen Ölkammer des Schaufel-Zylinders 26 geleitet, während das Hydraulikfluid aus der kopfseitigen Ölkammer des Schaufel-Zylinders 26 abgeleitet wird. Folglich wird der Schaufel-Zylinder 26 ausgefahren. In dem Zustand B ist der das zweite Schaufel-Betriebsventil 47 derart konfiguriert, dass es eine Strömung des Hydraulikfluides zwischen dem Strömungsweg 2B und dem Tank bewirkt. Das Hydraulikfluid wird dadurch von der zweiten Hydraulikpumpe 32 zu der kopfseitigen Ölkammer des Schaufel-Zylinders 26 geleitet, während das Hydraulikfluid aus der bodenseitgen Ölkammer des Schaufel-Zylinders 26 abgeleitet wird. Folglich wird der Schaufel-Zylinder 26 eingefahren. In dem Zustand N ist das zweite Schaufel-Betriebsventil 47 derart konfiguriert, dass es eine Strömung des Hydraulikfluides zwischen der Seite des Drehmotor-Betriebsventils 46 und der Tankseite in dem Strömungsweg 2A bewirkt. Gleichzeitig ist das zweite Schaufel-Betriebsventil 47 derart konfiguriert, dass es eine Strömung des Hydraulikfluides zwischen dem Schaufel-Zylinder 26 und der zweiten Hydraulikpumpe 32 und zwischen dem Schaufel-Zylinder 26 und dem Tank blockiert.
  • Jedes der vorgenannten Betriebsventile 41 bis 47 hat ein Paar Pilotöffnungen X und Y und ist konfiguriert für eine Steuerung in Reaktion auf das einen vorgegebenen Pilotdruck aufweisenden Hydraulikfluides, das jeder der Pilotöffnungen zugeführt wird. Der an dem jeweiligen Betriebsventil 41 bis 47 anzulegende Pilotdruck wird in Reaktion auf die Bedienung einer Bedieneinheit 60 gesteuert. Mit anderen Worten: Aktionen der Arbeitseinheit 13 und Drehungen der Dreheinheit 12 werden in Reaktion auf eine Bedienung der Bedieneinheit 60 gesteuert.
  • Die Bedieneinheit 60 ist eine Vorrichtung zum Bedienen des Arm-Zylinders 25, des Ausleger-Zylinders 24, des Drehmotors 27 und des Schaufel-Zylinders 26. Die Bedieneinheit 60 umfasst ein Arm-Bedienelement 61, ein Ausleger-Bedienelement 62, ein Drehungs-Bedienelement 63 und ein Schaufel-Bedienelement 64. Das Arm-Bedienelement 61, das Ausleger-Bedienelement 62, das Drehungs-Bedienelement 63 und das Schaufel-Bedienelement 64 umfassen jeweils einen Bedienhebel 65 und ein Pilotventil 66. Die Bedienhebel 65 sind Bedienelemente, die in der Kabine 15 angeordnet sind und von einem Maschinenführer bedient werden. Jedes der Pilotventile 66 ist konfiguriert für die Regulierung des Drucks des Hydraulikfluides, das gemäß einem Bedienbetrag des entsprechenden Bedienhebels 65 von einer Pilothydaulikpumpe 37 abgegeben wird, und für die Ausgabe des den regulierten Druck aufweisen Hydraulikfluides.
  • Der Pilotdruck, der von den Pilotventilen 66 des Arm-Bedienelements 61 ausgegeben wird, wird an den Pilotöffnungen X und Y des ersten Arm-Betriebsventils 41 und an jenen des zweiten Arm-Betriebsventils 44 angelegt. Ein Hydraulikdrucksensor 94 ist für die Erfassung des Pilotdrucks konfiguriert, der von dem Arm-Bedienelement 61 ausgegeben wird. Der von dem Pilotventil 66 des Ausleger-Bedienelements 62 ausgegebene Pilotdruck wird an den Pilotöffnungen X und Y des ersten Ausleger-Betriebsventils 42 und an jenen des zweiten Ausleger-Betriebsventils 45 angelegt. Ein Hydraulikdrucksensor 95 ist für die Erfassung des Pilotdrucks konfiguriert, der von dem Ausleger-Bedienelement 62 ausgegeben wird. Der von dem Pilotventil 66 des Drehungs-Bedienelements 63 ausgegebene Pilotdruck wird an den Pilotöffnungen X und Y des Drehmotor-Betriebsventils 46 angelegt. Ein Hydraulikdrucksensor 96 ist für die Erfassung des Pilotdrucks konfiguriert, der von dem Drehungs-Bedienelement 63 ausgegeben wird. Der von dem Pilotventil 66 des Schaufel-Bedienelements 64 ausgegebene Pilotdruck wird an den Pilotöffnungen X und Y des ersten Schaufel-Betriebsventils 43 und an jenen des zweiten Schaufel-Betriebsventils 47 angelegt. Ein Hydraulikdrucksensor 97 ist für die Erfassung des Pilotdrucks konfiguriert, der von dem Schaufel-Bedienelement 64 ausgegeben wird. Jeder der Hydraulikdrucksensoren 94 bis 97 ist für die Übertragung eines Erfassungssignals, das dem durch sie erfassten Pilotdruck entspricht, zur Steuereinheit 30 konfiguriert.
  • Ferner ist ein erstes Pilotsteuerventil 48 in einem Pilotströmungsweg 7A vorgesehen, der das Arm-Bedienelement 61 und die Pilotöffnung X des ersten Arm-Betriebsventils 41 steuert, während ein zweites Pilotsteuerventil 49 in einem Pilotströmungsweg 7B vorgesehen ist, der das Arm-Bedienelement 61 und die Pilotöffnung Y des ersten Arm-Betriebsventils 41 verbindet. Das erste Pilotsteuerventil 48 ist ein elektromagnetisches Proportionalsteuerventil, das für die Regulierung des gemäß einem Befehlssignal von der Steuereinheit 30 in die erste Pilotöffnung X des ersten Arm-Betriebsventils 41 einzuleitenden Pilotdrucks konfiguriert ist. Das zweite Pilotsteuerventil 49 ist ein elektromagnetisches Proportionalsteuerventil, das für die Regulierung des gemäß einem Befehlssignal von der Steuereinheit 30 in die zweite Pilotöffnung Y des ersten Arm-Betriebsventils 41 einzuleitenden Pilotdrucks konfiguriert ist. Deshalb kann die Steuereinheit 30 den Öffnungsbereich des ersten Arm-Betriebsventils 41 durch eine Steuerung des ersten und des zweiten Pilotventils 48 und 49 steuern.
  • Bedienung der hydraulischen Betätigungselemente
  • Die jeweilige Bedienung der hydraulischen Betätigungselemente durch die Bedieneinheit 60 wird im Folgenden erläutert, und zwar zunächst anhand eines Beispiels, bei dem eine Einzelbedienung für nur eines der Mehrzahl von Betätigungselementen erfolgt.
  • Wird der Bedienhebel 65 des Arm-Bedienelements 61 in eine Richtung geschwenkt, wird das Pilotventil 66 derart konfiguriert, dass es das Hydraulikfluid zwischen den ersten Pilotöffnungen X der ersten und des zweiten Arm-Betriebsventils 41 und 44 und der Pilothydraulikpumpe 37 und gleichzeitig zwischen den zweiten Pilotöffnungen Y des ersten und des zweiten Arm-Betriebsventils 41 und 44 und dem Tank strömen lässt. Der mit dem Bedienbetrag des Bedienhebels 65 übereinstimmende Pilotdruck wird dadurch an den ersten Pilotöffnungen X der ersten und zweiten Arm-Betriebsventils 41 und 44 angelegt. In der Folge wird jedes der ersten und der zweiten Arm-Betriebsventile 41 und 44 in den Zustand A geschaltet, und der Öffnungsbereich jedes der ersten und zweiten Arm-Betriebsventile 41 und 44 wird auf eine mit dem angelegten Pilotdruck übereinstimmende Größe eingestellt, d. h. auf eine Größe, die mit dem Bedienbetrag des Bedienhebels 65 übereinstimmt. Dementsprechend wird das Hydraulikfluid zu der bodenseitigen Ölkammer des Arm-Zylinders 25 geleitet und der Arm-Zylinder 25 ausgefahren. In der Folge kann der Hydraulikbagger 10 unter Einsatz der Arbeitseinheit 13 Aushubarbeiten durchführen. Die Bedienung für das Ausfahren des Arm-Zylinders 25 wird nachfolgend als ”Arm-Bedienung für den Aushub” bezeichnet.
  • Wenn der Bedienhebel 65 des Arm-Bedienelements 61 in ein zu der vorgenannten Richtung entgegengesetzte Richtung geschwenkt wird, wird das Pilotventil 66 derart konfiguriert, dass es das Hydraulikfluid zwischen den zweiten Pilotöffnungen Y der ersten und des zweiten Arm-Betriebsventils 41 und 44 und der Pilothydraulikpumpe 37 und gleichzeitig zwischen den ersten Pilotöffnungen X des ersten und des zweiten Arm-Betriebsventils 41 und 44 und dem Tank strömen lässt. Der mit dem Bedienbetrag des Bedienhebels 65 übereinstimmende Pilotdruck wird dadurch an den zweiten Pilotöffnungen Y der ersten und zweiten Arm-Betriebsventils 41 und 44 angelegt. In der Folge wird jedes der ersten und der zweiten Arm-Betriebsventile 41 und 44 in den Zustand B geschaltet, und der Öffnungsbereich jedes der ersten und zweiten Arm-Betriebsventile 41 und 44 wird auf eine mit dem angelegten Pilotdruck übereinstimmende Größe eingestellt, d. h. auf eine Größe, die mit dem Bedienbetrag des Bedienhebels 65 übereinstimmt. Dementsprechend wird das Hydraulikfluid zu der kopfseitigen Ölkammer des Arm-Zylinders 25 geleitet und der Arm-Zylinder 25 eingefahren. In der Folge kann der Hydraulikbagger 10 unter Einsatz der Arbeitseinheit 13 Abladearbeiten durchführen. Die Bedienung für das Einfahren des Arm-Zylinders 25 wird nachfolgend als ”Arm-Bedienung für das Abladen” bezeichnet.
  • Die Bedienung des Ausleger-Zylinders 24 ist im Prinzip die gleiche wie die vorstehend beschriebene Bedienung des Arm-Zylinders 25, mit der Ausnahme, dass das zweite Ausleger-Betriebsventil 45 nicht in den Zustand B geschaltet wird. Wird der Bedienhebel 65 des Ausleger-Bedienelements 62 in die eine Richtung geschwenkt, wird der Ausleger-Zylinder 24 ausgefahren. Die Bedienung für das Ausfahren des Ausleger-Zylinders wird im Folgenden als ”Bedienung für das Anheben des Auslegers” bezeichnet. Wird der Bedienhebel 65 des Ausleger-Bedienelements 62 dagegen in die andere Richtung geschwenkt, wird der Ausleger-Zylinder 24 eingefahren, wodurch ein Absenken des Auslegers durchgeführt werden kann.
  • Die Bedienung des Drehmotors 27 ist im Prinzip die gleiche wie die vorstehend beschriebene Bedienung des Arm-Zylinders 25, mit der Ausnahme, dass hinsichtlich der ersten Hydraulikpumpe 31 kein Drehmotor-Betriebsventil vorgesehen ist. Wenn der Bedienhebel 65 des Drehmotor-Bedienelements 63 in die eine Richtung geschwenkt wird, wird das Drehmotor-Betriebsventil 46 in den Zustand A geschaltet. Dadurch wird der Drehmotor 27 nach rechts gedreht, um auch die Drehung der Dreheinheit 12 nach rechts zu bewirken. Wenn der Bedienhebel 65 des Drehmotor-Bedienelements 63 dagegen in die andere Richtung geschwenkt wird, wird das Drehmotor-Betriebsventil 46 in den Zustand B geschaltet. Dadurch wird der Drehmotor 27 nach links gedreht, um auch die Drehung der Dreheinheit 12 nach links zu bewirken.
  • Die Bedienung des Schaufel-Zylinders 26 ist im Prinzip die gleiche wie die vorstehend beschriebene Bedienung des Arm-Zylinders 25. Wenn der Bedienhebel 65 des Schaufel-Bedienelements 64 in die eine Richtung geschwenkt wird, wird der Schaufel-Zylinder 26 ausgefahren. Dementsprechend kann der Hydraulikbagger 10 Aushubarbeiten durchführen. Wenn der Bedienhebel 65 des Schaufel-Bedienelements 64 dagegen in die andere Richtung geschwenkt wird, wird der Schaufel-Zylinder 26 eingefahren. Dementsprechend kann der Hydraulikbagger 10 Abladearbeiten durchführen.
  • Als nächstes wird anhand eines Beispiels die kombinierte Betätigung für den gleichzeitigen Betrieb einer Mehrzahl von Betätigungselementen beschrieben. Im Prinzip erfolgen Steuerungen für eine Mehrzahl der vorgenannten Einzelbedienungen gleichzeitig durch die kombinierte Bedienung. Wenn zum Beispiel das Arm-Bedienelement 61 und das Schaufel-Bedienelement 64 gleichzeitig betätigt werden, werden die Arm-Betriebsventile 41 und 44 für eine Steuerung gemäß der Bedienrichtung und dem Bedienbetrag des Arm-Bedienelements 61 und gleichzeitig die Schaufel-Betriebsventile 43 und 47 für eine Steuerung gemäß der Bedienrichtung und dem Bedienbetrag des Schaufel-Bedienelements 64 konfiguriert. Wenn die vorgegebenen Bedienungen der vorgegebenen Betätigungselemente kombiniert und gleichzeitig durchgeführt werden, wird die Steuereinheit 30 derart konfiguriert, dass sie den Öffnungsbereich des entsprechenden Betriebsventils für ein Betätigungselement so reduziert, dass dieser Öffnungsbereich kleiner ist als jener bei der Einzelbedienung (im Folgenden als ”Referenzwert” bezeichnet), um eine Steuerung durchzuführen, die bewirkt, dass das Hydraulikfluid problemlos in das andere Betätigungselement strömt. Die Steuerung bei der kombinierten Bedienung wird nachfolgend mit Bezug auf das Flussdiagramm von 4 im Detail erläutert.
  • Es ist zu beachten, dass der Druck des Arm-Zylinders durch den Hydraulikdrucksensor 92 erfasst und während der Durchführung der folgenden Steuerung durch die Steuereinheit 30 konstant überwacht wird.
  • Zunächst wird in Schritt S1 ermittelt, ob der Arm Aushubarbeiten durchführt oder nicht. Insbesondere wird ermittelt, ob die Aushubarbeiten durch den Arm auf der Grundlage des Pilotdrucks durchgeführt werden, der durch den Hydraulikdrucksensor 94 erfasst wurde. Vorliegend wird bestimmt, dass der Arm Aushubarbeiten durchführt, und zwar ungeachtet des Zustandes des zweiten Arm-Betriebsventils 44, wenn der durch den Hydraulikdrucksensor 94 erfasste Pilotdruck größer oder gleich einem Wert zum Umschalten des Arm-Betriebsventils 41 in den Zustand A ist. Wenn durch den Arm Aushubarbeiten ausgeführt werden, folgt Schritt S2 in dem Ablauf.
  • In Schritt S2 wird ermittelt, ob der Ausleger angehoben wird oder nicht. Insbesondere wird hier ermittelt, ob das Anheben des Auslegers auf der Grundlage des Pilotdrucks von dem Ausleger-Bedienelement 62 erfolgt, der durch den Hydraulikdrucksensor 95 erfasst wurde. Wenn der Ausleger angehoben wird, folgt Schritt S3 in dem Ablauf.
  • In Schritt S3 wird ermittelt, ob ein Pilotdruck Ppb, welcher der durch den Hydraulikdrucksensor 95 erfasste Pilotdruck von dem Ausleger-Bedienelement 62 ist, höher als eine vorgegebene Schwelle ps1 ist oder nicht. Die Schwelle ps1 entspricht einem Pilotdruck bei einer geringfügigen Bedienung des Ausleger-Bedienhebels 65. Es folgt Schritt S4 in dem Ablauf, wenn der Pilotdruck Ppb von dem Ausleger-Bedienelement 65 höher als die vorgegebene Schwelle ps1 ist.
  • In Schritt S4 wird ermittelt, ob ein durch den Hydraulikdrucksensor 92 erfasster Druck Pca des Arm-Zylinders kleiner als eine vorgegebene Schwelle ps2 ist oder nicht. Die Schwelle ps2 entspricht einem Druck des Arm-Zylinders bei Ausüben einer hohen Last auf den Arm-Zylinder 25. Die Schwelle ps2 ist niedriger als ein Festwert, der als ein noch zu beschreibender Druck Pcb des Ausleger-Zylinders in der Steuereinheit 30 gespeichert ist. Ist der Druck Pca niedriger als die Schwelle ps2, folgt Schritt S5 in dem Ablauf.
  • In Schritt S5 wird das Durchflussmengenverhältnis des in den Ausleger-Zylinder 24 einströmenden Hydraulikfluides ermittelt. Insbesondere wird vorliegend das Durchflussmengenverhältnis für den Ausleger-Zylinder 24 auf der Grundlage des durch den Hydraulikdrucksensor 95 erfassten Pilotdrucks von dem Ausleger-Bedienelement 62 ermittelt. Die Steuereinheit 30 speichert wie in 5 angegeben eine Tabelle mit Durchflussmengenverhältnissen. Die Tabelle mit den Durchflussmengenverhältnissen gibt Werte des Pilotdrucks Ppb von dem Ausleger-Bedienelement 62 und den Werten des Pilotdrucks Ppb entsprechende Werte eines Durchflussmengenverhältnisses r für den Ausleger-Zylinder 24 an. Die Tabelle mit den Durchflussmengenverhältnissen gibt ein geeignetes Durchflussmengenverhältnis des in den Ausleger-Zylinder 24 einströmenden Hydraulikfluides bei der kombinierten Bedienung für den Betrieb des Arms zur Durchführung von Aushubarbeiten und für das Anheben des Auslegers an. In 5 enthält die Tabelle mit den Durchflussmengenverhältnissen in der oberen Zeile Werte des Pilotdrucks Ppb von dem Ausleger-Bedienelement 62. Ferner enthält die Tabelle in der zweiten Zeile von oben Werte des Durchflussmengenverhältnisses r, die jeweils den Werten des Pilotdrucks Ppb entsprechen, für den Ausleger-Zylinder 24. Das Durchflussmengenverhältnis r stellt ein Verhältnis der Durchflussmenge des in den Ausleger-Zylinder 24 einströmenden Hydraulikfluides bei Einstellung der Gesamtdurchsatzmenge des Hydraulikfluides der ersten Hydraulikpumpe 31 auf 10 dar. Es ist zu beachten, dass ein Wert des Durchflussmengenverhältnisses, der einem Pilotdruckwert entspricht, der nicht in der Tabelle mit den Durchflussmengenverhältnissen enthalten ist, durch eine Proportionalrechnung auf der Grundlage der in der Tabelle enthaltenen Durchflussmengenverhältnisse ermittelt wird. Die Steuereinheit 30 ist konfiguriert für die Ermittlung des Durchflussmengenverhältnisses für den Ausleger-Zylinder 24 mit Bezug auf die vorgenannte Tabelle mit den Durchflussmengenverhältnissen.
  • Als nächstes wird in Schritt S6 der Öffnungsbereich des ersten Arm-Betriebsventils 41 berechnet. Die Berechnung des Öffnungsbereichs des Arm-Betriebsventils 41 erfolgt vorliegend auf der Basis der folgenden Gleichung. Gleichung 1
    Figure 00290001
  • In der vorstehenden Gleichung ist ”A” gleich ”A0” (d. h. A = A0), wenn Pca größer ist als Pcb (d. h. Pca > Pcb). ”A” gibt den Öffnungsbereich des ersten Arm-Betriebsventils 41 an. ”Q” gibt die Gesamtdurchsatzmenge des Hydraulikfluides der ersten Hydraulikpumpe 31 an. ”r” gibt das in Schritt S5 ermittelte Durchflussmengenverhältnis für den Ausleger-Zylinder 24 an. ”Ca” ist eine vorgegebene Konstante. ”Pcb” gibt den Druck des Hydraulikfluides an, das dem Ausleger-Zylinder 24 zuzuleiten ist (im Folgenden als ”Druck des Ausleger-Zylinders” bezeichnet), und ein Festwert, der in der Steuereinheit 30 gespeichert ist, wird als ”Pcb” verwendet. ”Pca” gibt den durch den Hydraulikdrucksensor 95 erfassten Druck des Arm-Zylinders an. ”A0” gibt einen Wert des Öffnungsbereichs des ersten Arm-Betriebsventils 41 bei Einzelbedienung für den Betrieb des Arm-Zylinders 25 an. ”A0” ist ein konstanter Wert, der durch die Öffnungsform des Ventilschiebers des ersten Arm-Betriebsventils 41 bestimmt wird.
  • Als nächstes wird in Schritt S7 die Steuereinheit 30 für die Ausgabe von Befehlssignalen an das erste und das zweite Pilotsteuerventil 48 und 49 konfiguriert. Das erste und das zweite Pilotsteuerventil 48 und 49 werden durch die Befehlssignale gesteuert, um den in Schritt S6 berechneten Wert für den Öffnungsbereich des ersten Arm-Betriebsventils 41 zu erzielen.
  • Es ist zu beachten, dass in dem Ablauf Schritt S8 folgt, wenn der Pilotdruck Ppb von dem Ausleger-Bedienelement 62 kleiner oder gleich der Schwelle ps1 in Schritt S3 ist. Ferner folgt Schritt S8 in dem Ablauf auch dann, wenn der Druck Pca des Arm-Zylinders größer oder gleich der Schwelle ps2 in Schritt S4 ist.
  • In Schritt S8 wird der Öffnungsbereich des ersten Arm-Betriebsventils 41 derart eingestellt, das er dem Referenzwert entspricht. Wie vorstehend beschrieben, ist der Referenzwert der Wert A0 des Öffnungsbereichs des ersten Arm-Betriebsventils 41, wenn die Einzelbedienung für den Arm-Zylinder 25 erfolgt.
  • Es ist zu beachten, dass in Schritt S6 ”A” größer als ”A0” (A > A0) sein kann, wenn der Wert des Drucks Pca des Arm-Zylinders nahe an dem Wert des Drucks Pcb des Ausleger-Zylinders liegt. In diesem Fall wird der Öffnungsbereich A0 des ersten Arm-Betriebsventils 41 auf den Öffnungsbereich A0 des ersten Arm-Betriebsventils 41 bei Einzelbedienung eingestellt.
  • Als nächstes werden in Schritt S7 Befehlssignale an die Pilotsteuerventile 48 und 49 ausgegeben, um den in Schritt S8 ermittelten Wert für den Öffnungsbereich des ersten Arm-Betriebsventils 41 zu erzielen.
  • 5 zeigt Beispielwerte des Öffnungsbereichs des ersten Arm-Betriebsventils 41, die auf der Grundlage des vorstehenden Flussdiagramms zu bestimmen sind. 5 zeigt nicht nur die vorgenannte Tabelle mit den Durchflussmengenverhältnissen, sondern auch Werte des Öffnungsbereichs des ersten Arm-Betriebsventils 41, die jeweils den Werten des Drucks Pca des Arm-Zylinders entsprechen. Speziell sind hier Werte des Öffnungsbereichs des ersten Arm-Betriebsventils 41 exemplifiziert, wonach die Gesamtdurchsatzmenge Q der ersten Hydraulikpumpe auf 500, der Druck Pcb (Festwert) des Ausleger-Zylinders auf 160, die Konstante Ca auf 0,5 und ein Referenzwert des Öffnungsbereichs des ersten Arm-Betriebsventils auf 700 eingestellt ist. Ferner ist die vorgenannte Schwelle ps1 auf 8 und die vorgenannte Schwelle ps2 hingegen auf 140 eingestellt.
  • In dem Graph von 5 wird der Öffnungsbereich des ersten Arm-Betriebsventils 41 auf einen konstanten Wert und insbesondere auf den Referenzwert von 700 eingestellt, ungeachtet der Höhe des Drucks Pca des Arm-Zylinders, wenn der Pilotdruck Ppb von dem Ausleger-Bedienelement 62 Null beträgt, d. h. wenn für den Arm-Zylinder 25 eine Einzelbedienung erfolgt. Ferner wird der Öffnungsbereich des ersten Arm-Betriebsventils 41 auf einen konstanten Wert und insbesondere auf den Referenzwert von 700 eingestellt, ungeachtet der Höhe des Drucks Pca des Arm-Zylinders, wenn der Pilotdruck Ppb von dem Ausleger-Bedienelement 62 kleiner oder gleich der Schwelle von 8 ist. Weiterhin wird der Öffnungsbereich des ersten Arm-Betriebsventils 41 auf einen konstanten Wert und insbesondere auf den Referenzwert von 700 eingestellt, ungeachtet der Höhe des Pilotdrucks Ppb, wenn der Druck Pca des Arm-Zylinders größer oder gleich der Schwelle von 140 ist. Zusammengenommen wird der Öffnungsbereich des ersten Arm-Betriebsventils 41 derart eingestellt, dass sein Wert der gleiche ist wie der des Öffnungsbereichs bei Einzelbetätigung (d. h. der Referenzwert), wenn entweder der Pilotdruck Ppb von dem Ausleger-Bedienelement 62 kleiner oder gleich der Schwelle von 8 ist oder wenn der Druck Pca des Arm-Zylinders größer oder gleich der Schwelle von 140 ist.
  • Der Öffnungsbereich des ersten Arm-Betriebsventils 41 wird anhand der vorstehenden Gleichung (Gleichung 1) berechnet, wenn der Pilotdruck Ppb höher als die Schwelle von 8 ist und wenn der Druck Pca des Arm-Zylinders niedriger als die Schwelle von 140 ist (siehe einen Bereich in 5 innerhalb der Strich-Punkt-Linie). Die hier berechneten Werte des Öffnungsbereichs des ersten Arm-Betriebsventils 41 sind niedriger als der Referenzwert von 700. Die berechneten Werte des Öffnungsbereichs des ersten Arm-Betriebsventils 41 verkleinern sich im Verhältnis zur Zunahme des Strömungsmengenverhältnisses r für den Ausleger-Zylinder 24. Ferner vergrößern sich die berechneten Werte des Öffnungsbereichs des ersten Arm-Betriebsventils 41 im Verhältnis zur Zunahme des Drucks Pca des Arm-Zylinders.
  • Mit anderen Worten: Der Öffnungsbereich des ersten Arm-Betriebsventils 41 wird auf der Grundlage des Drucks Pca des Arm-Zylinders bestimmt.
  • Merkmale
  • Der Hydraulikbagger 10 ist für die Berechnung eines Werts des Öffnungsbereichs des ersten Arm-Betriebsventils 41 anhand der vorstehenden Gleichung (Gleichung 1) konfiguriert, wenn eine kombinierte Bedienung für den Aushubbetrieb des Arms und für das Anheben des Auslegers erfolgt. Ferner sind das erste und das zweite Pilotsteuerventil 48 und 49 für eine Steuerung zur Regulierung des Öffnungsbereichs des ersten Arm-Betriebsventils 41 auf den gemäß der vorstehenden Gleichung (Gleichung 1) berechneten Wert konfiguriert. Das erste und das zweite Pilotsteuerventil 48 und 49 sind vorliegend elektromagnetisch Proportionalsteuerventile, weshalb sie den Pilotdruck des ersten Arm-Betriebsventils 41 in Reaktion auf ein Befehlssignal von der Steuereinheit 30 genau auf den vorgegebenen Wert steuern können. Mit anderen Worten: Das erste Arm-Betriebsventil 41 lässt sich auf einfache Weise so steuern, dass es den Öffnungsbereich mit dem Wert aufweist, der basierend auf der vorstehenden Gleichung (Gleichung 1) berechnet wurde.
  • Wenn ferner ermittelt wird, dass der Öffnungsbereich des ersten Arm-Betriebsventils 41 einen Wert aufweist, der kleiner ist als im Falle der Einzelbedienung für den Arm-Zylinder 25, wird der Strömungsweg des ersten Arm-Betriebsventils 41 eingeengt als der im Falle der Einzelbedienung. Das Hydraulikfluid kann somit problemlos zu dem Ausleger-Zylinder strömen, wodurch der Ausleger-Zylinder 24 zuverlässig mit einer ausreichenden Menge des Hydraulikfluides versorgt werden kann.
  • Ferner verringert sich der Öffnungsbereich des ersten Arm-Betriebsventils 41 im Verhältnis zu einer Zunahme des Strömungsmengenverhältnisses r für den Ausleger-Zylinder 24, d. h. im Verhältnis zu einer Zunahme des Bedienbetrags des Ausleger-Bedienelements 62. Aus diesem Grund wird der Strömungsweg des ersten Arm-Betriebsventils 41 weiter eingeengt, wenn das Ausleger-Bedienelement 62 in Reaktion auf eine geforderte hohe Ausgangsleistung des Ausleger-Zylinders 24 mit einem hohen Bedienbetrag bedient wird. Dadurch kann eine große Menge des Hydraulikfluides zuverlässig zu dem Ausleger-Zylinder 24 gelangen. Mit anderen Worten: Der Öffnungsbereich des ersten Arm-Betriebsventils 41 vergrößert sich im Verhältnis zu einer Verringerung des Bedienbetrags des Ausleger-Bedienelements 62. Dadurch lässt sich verhindern, dass der Strömungsweg (d. h. der Öffnungsbereich) des ersten Arm-Betriebsventils 41 ohne Anforderung einer hohen Ausgangsleistung des Ausleger-Zylinders 24 unnötige eingeschränkt wird. Ein Hydraulikdruckverlust kann infolgedessen reduziert werden.
  • Ferner vergrößert sich der Öffnungsbereich des ersten Arm-Betriebsventils 41 im Verhältnis zu einer Zunahme des Drucks Pca des Arm-Zylinders, weshalb eine Einschränkung des Strömungsweges (d. h. des Öffnungsbereichs) des ersten Arm-Betriebsventils 41 unterdrückt oder verhindert wird, wenn eine hohe Last auf den Arm-Zylinder 25 ausgeübt wird. Dadurch ist es möglich, eine unnötige Einschränkung des Strömungsweges (d. h. des Öffnungsbereichs) des ersten Arm-Betriebsventils 41 zu unterdrücken und das Entstehen eines Hydraulikdruckverlustes zu verhindern. Ferner kann ein Anstieg des Pumpendrucks der ersten Hydraulikpumpe 31 unterdrückt werden, indem eine Einschränkung des Strömungswegs (d. h. des Öffnungsbereichs) des ersten Arm-Betriebsventils 41 unterbunden oder verhindert wird, wodurch eine Reduzierung der Verdrängung durch die erste Hydraulikpumpe 31 unterdrückt wird. Mit anderen Worten: Eine Verlangsamung der Bewegungsgeschwindigkeiten des Arm-Zylinders 25 und des Ausleger-Zylinder 24 lässt sich verhindern.
  • Ferner wird der Öffnungsbereich des ersten Arm-Betriebsventils 41 auf den Referenzwert eingestellt, wenn der Pilotdruck von dem Ausleger-Bedienelement 62 kleiner oder gleich der Schwelle ps1 ist. Deshalb wird eine Einschränkung des Strömungswegs des ersten Arm-Betriebsventils 41 bei einer geringfügigen Bedienung des Bedienhebels 65 des Ausleger-Bedienelements 62 verhindert. Demzufolge ist es möglich, eine spürbare Einschränkung des Strömungswegs des ersten Arm-Betriebsventils 41 in Reaktion auf eine auch nur geringfügige Bedienung des Ausleger-Bedienelements 62 zu verhindern.
  • Ferner wird der in der Steuereinheit 30 gespeicherte Festwert als Druck des Ausleger-Zylinders verwendet, wenn der Öffnungsbereich des ersten Arm-Betriebsventils 41 auf der Basis der vorstehenden Gleichung (Gleichung 1) berechnet wird. Damit erübrigt sich die Notwendigkeit eines Hydraulikdrucksensors für die Erfassung des Drucks des Ausleger-Zylinders. Weiterhin ist die Lastschwankung des Ausleger-Zylinders 24 geringer als die des Arm-Zylinders 25, weshalb die Druckschwankung des Arm-Zylinders geringer ist. Infolgedessen ist es möglich, den geeigneten Öffnungsbereich des ersten Arm-Betriebszylinders 41 genau zu berechnen, auch wenn ein Festwert als Druck des Arm-Zylinders verwendet wird.
  • Ferner lässt sich ein ausreichender Haltedruck bei der kombinierten Bedienung für die Arbeitseinheit 13 nicht sicherstellen, wenn sich die Arbeitseinheit mitten in der Luft befindet. Aus diesem Grund kann sowohl der Druck des Arm-Zylinders als auch der Druck des Ausleger-Zylinders schwanken, und aufgrund dieser Hydraulikdruckschwankungen kann es vorkommen, dass die Arbeitseinheit 13 pendelt. Ein solches Pendeln kann jedoch verhindert werden, in dem wie vorstehend beschrieben der Festwert als Druck des Ausleger-Zylinders verwendet wird.
  • Weitere beispielhafte Ausführungsformen
    • (a) Bei der vorstehend beschriebenen beispielhaften Ausführungsform wird der Arm-Zylinder 25 als erstes Betätigungselement verwendet, während der Ausleger-Zylinder 24 als zweites Betätigungselement verwendet wird. Es können jedoch beliebige andere Betätigungselemente als erstes und zweites Betätigungselement verwendet werden. Zum Beispiel kann der Ausleger-Zylinder 24 als erstes Betätigungselement, der Drehmotor 27 hingegen als zweites Betätigungselement verwendet werden. In diesem Fall entspricht der in dem Hydraulikbagger 10 vorgesehene Hydraulikkreis vorzugsweise dem in 6 dargestellten Typ. In dem Hydraulikkreis ist ein erstes Pilotsteuerventil 48 in einem Pilotströmungsweg 8A vorgesehen, während ein zweites Pilotsteuerventil 49 in einem Pilotströmungsweg 8B vorgesehen ist. Die Pilotströmungswege 8A und 8B verbinden das zweite Ausleger-Betriebsventil 45 und das Pilotventil 66 des Ausleger-Bedienelements 62. Ferner ist ein Hydraulikdrucksensor 98 für die Erfassung des Drucks des Hydraulikfluides vorgesehen, das der bodenseitigen Ölkammer des Ausleger-Zylinders 24 (nachfolgend als ”Druck des Ausleger-Zylinders” bezeichnet) zuzuführen ist. Wenn zum Anheben des Auslegers und für den Betrieb des Drehmotors 27 die kombinierte Bedienung erfolgt, wird der Öffnungsbereich des zweiten Ausleger-Betriebsventils 45 auf die gleiche Weise bestimmt wie in dem vorstehenden Ablauf bei der kombinierten Bedienung. Insbesondere wird der Öffnungsbereich des zweiten Ausleger-Betriebsventils 45 auf der Grundlage der folgenden Gleichung (Gleichung 2) berechnet.
  • Gleichung 2
    Figure 00360001
  • In der vorstehenden Gleichung (Gleichung 2) gibt ”Q” gibt die Gesamtdurchsatzmenge des Hydraulikfluides der zweiten Hydraulikpumpe 32 an. ”r” gibt das einer Tabelle mit Strömungsmengenverhältnisse entnommene Durchflussmengenverhältnis für den Drehmotor 27 an. ”Pcm” gibt den Druck des Hydraulikfluides an, das dem Drehmotor 27 zuzuleiten ist (im Folgenden als ”Druck des Drehmotors” bezeichnet), und ein Festwert, der in der Steuereinheit 30 gespeichert ist, wird als ”Pcm” verwendet. ”Pcb” gibt den durch den Hydraulikdrucksensor 98 erfassten Druck des Ausleger-Zylinders an.
  • Ähnlich wie in der vorstehend beschriebenen beispielhaften Ausführungsform ist es hier möglich, einen Hydraulikdruckverlust in der zweiten Hydraulikpumpe 32 zu verhindern. Ferner verhindert eine Verhinderung einer Verringerung der Verdrängung durch die zweite Hydraulikpumpe 32 eine Verringerung der Geschwindigkeit des Ausleger-Zylinders 24 und des Drehmotors 27.
  • Ferner ist die vorliegende Erfindung nicht nur für die kombinierte Betätigung für den Betrieb von zwei Arten von Betätigungselementen anwendbar, sondern auch für den Betrieb drei oder mehr Arten von Betätigungselementen. Bei der kombinierten Betätigung für drei Arten von Betätigungselementen ist es gegebenfalls möglich, eine Steuerung für die Änderung der Strömungsmenge nur eines Betätigungselements vorzunehmen, während die Strömungsmengen der anderen beiden Betätigungselemente festgelegt werden.
    • (b) In der vorstehend beschriebenen beispielhaften Ausführungsform wird der in der Steuereinheit 30 gespeicherte Festwert als Druck des Ausleger-Zylinders verwendet. Es kann jedoch zur Erfassung des Drucks des Ausleger-Zylinders ein Hydraulikdrucksensor vorgesehen sein, und der durch den Hydraulikdrucksensor erfasste Druck kann als Druck des Ausleger-Zylinders verwendet werden. Ähnlich kann der Druck des Drehmotors in der vorstehend beschriebenen weiteren Ausführungsform (a) durch einen Hydraulikdrucksensor erfasst werden. In diesem Fall ist es möglich, den Öffnungsbereich des Betriebsventils noch genauer zu berechnen.
    • (c) In der vorstehend beschriebenen beispielhaften Ausführungsform wird die Schaufel 23 als Arbeitsgerät verwendet. Es können jedoch auch andere Arbeitsgeräte wie Brechwerkzeuge verwendet werden. Ferner ist die vorliegende Erfindung auch auf andere Arbeitsmaschinen anwendbar, solange diese für eine kombinierte Bedienung für den Betrieb einer Mehrzahl von Betätigungselementen konfiguriert sind. Weiterhin ist gemäß der vorstehend beschriebenen beispielhaften Ausführungsform die Erfindung auf einen Hydraulikbagger des sogenannten Löffelbaggertyps angewendet, bei dem die Schaufel 23 der Kabine 15 zugekehrt ist. Die Erfindung kann jedoch auch auf sogenannte Schaufellader angewendet werden, bei denen die Schaufel 23 in die der Kabine entgegengesetzte Richtung weist.
    • (d) In der vorstehend beschriebenen beispielhaften Ausführungsform wird der Öffnungsbereich anhand der Gleichung berechnet. Ein Wert des Öffnungsbereichs kann jedoch auch auf der Grundlage eines Kennfeldes bestimmt werden. Insbesondere kann die Relation zwischen dem Öffnungsbereich und dem Hydraulikdruck vorab als Kennfeld erfasst und in der Steuereinheit gespeichert werden, und der Öffnungsbereich kann auf der Grundlage eines erfassten Hydraulikdrucks und des Kennfeldes bestimmt werden.
  • INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
  • Die vorliegende Erfindung hat die vorteilhafte Wirkung, dass sie bei der kombinierten Bedienung eine Verlangsamung der Bewegungsgeschwindigkeiten der Betätigungselemente und das Entstehen eines Hydraulikdruckverlusts verhindert. Aus diesem Grund ist die vorliegende Erfindung nützlich für eine Arbeitsmaschine und als ein Verfahren zur Steuerung der Arbeitsmaschine.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Hydraulikbagger (Arbeitsmaschine)
    12
    Dreheinheit (Fahrzeugkörper)
    21
    Ausleger
    22
    Arm
    23
    Schaufel (Arbeitsgerät)
    24
    Ausleger-Zylinder (zweites Betätigungselement)
    25
    Arm-Zylinder (erstes Betätigungselement)
    30
    Steuereinheit
    31
    erste Hydraulikpumpe
    41
    erstes Arm-Betriebsventil (erstes Richtungsschaltventil)
    42
    erstes Ausleger-Betriebsventil (zweites Richtungsschaltventil)
    48
    erstes Pilotsteuerventil (Pilotdrucksteuerventil)
    49
    zweites Pilotsteuerventil (Pilotdrucksteuerventil)
    60
    Bedieneinheit
    92
    Hydraulikdrucksensor (erste Hydraulikdruck-Detektoreinheit)
    61
    Arm-Bedienelement (erstes Bedienelement)
    62
    Ausleger-Bedienelement (zweites Bedienelement)

Claims (7)

  1. Arbeitsmaschine, umfassend: eine Hydraulikpumpe, die für die Abgabe eines Hydraulikfluides konfiguriert ist; ein erstes Betätigungselement, das konfiguriert ist durch das von der Hydraulikpumpe gelieferte Hydraulikfluid angetrieben zu werden; ein erstes Richtungsschaltventil, das konfiguriert ist für das Schalten zwischen Richtungen der Zuführung des Hydraulikfluides von der Hydraulikpumpe, wobei das erste Richtungsschaltventil konfiguriert ist für die Änderung eines Öffnungsbereichs eines Strömungswegs des Hydraulikfluides zum Ändern einer Durchflussmenge des dem ersten Betätigungselement zuzuführenden Hydraulikfluides; ein zweites Betätigungselement, das konfiguriert ist durch das von der Hydraulikpumpe gelieferte Hydraulikfluid angetrieben zu werden; ein zweites Richtungsschaltventil, das konfiguriert ist für das Schalten zwischen Richtungen der Zuführung des Hydraulikfluides von der Hydraulikpumpe, wobei das zweite Richtungsschaltventil konfiguriert ist für die Änderung eines Öffnungsbereichs eines Strömungswegs des Hydraulikfluides zum Ändern einer Durchflussmenge des dem zweiten Betätigungselement zuzuführenden Hydraulikfluides; eine Bedieneinheit, die für die Bedienung des ersten Betätigungselements und des zweiten Betätigungselements konfiguriert ist; eine erste Hydraulikdruck-Detektoreinheit, die für die Erfassung eines dem ersten Betätigungselement zuzuführenden Hydraulikdrucks konfiguriert ist; ein Pilotdrucksteuerventil, das für die Regulierung eines in eine Pilotöffnung des ersten Richtungsschaltventils einzuleitenden Pilotdrucks konfiguriert ist; und eine Steuereinheit, die konfiguriert ist für die Steuerung des Pilotdrucksteuerventils zur Steuerung des Öffnungsbereichs des ersten Richtungsschaltventils, wobei die Steuereinheit konfiguriert ist für die Steuerung des Pilotdrucksteuerventils zur Steuerung des Öffnungsbereichs des ersten Richtungsschaltventils derart, dass der Öffnungsbereich bei der kombinierten Bedienung kleiner oder gleich dem Öffnungsbereich des ersten Richtungsschaltventils bei einer Einzelbedienung ist, wobei die kombinierte Bedienung die gleichzeitige Bedienung des ersten und des zweiten Betätigungselements und die Einzelbedienung eine Bedienung nur des ersten Betätigungselements der beiden Betätigungselemente darstellt, wobei die Steuereinheit derart konfiguriert ist, dass sie bei der kombinierten Bedienung den Öffnungsbereich des ersten Richtungsschaltventils auf der Grundlage des durch die erste Hydraulikdruck-Detektoreinheit erfassten Hydraulikdrucks bestimmt.
  2. Arbeitsmaschine nach Anspruch 1, wobei die Steuereinheit derart konfiguriert ist, dass sie den Öffnungsbereich des ersten Richtungsschaltventils im Verhältnis zu einer Zunahme des durch die erste Hydraulikdruck-Detektoreinheit vergrößert, um den Öffnungsbereich des ersten Richtungsschaltventils bei der kombinierten Bedienung so zu steuern, dass der Öffnungsbereich kleiner ist als der Öffnungsbereich des ersten Richtungsschaltventils bei der Einzelbedienung.
  3. Arbeitsmaschine nach Anspruch 2, wobei die Bedieneinheit umfasst: ein erstes Bedienelement, das für die Bedienung des ersten Betätigungselements konfiguriert ist, und ein zweites Bedienelement, das für die Bedienung des zweiten Betätigungselements konfiguriert ist, und wobei die Steuereinheit konfiguriert ist für die Bestimmung einer Durchflussmenge des dem ersten Betätigungselement zuzuführenden Hydraulikfluides und einer dem zweiten Betätigungselement zuzuführenden Hydraulikfluides gemäß einem Bedienbetrag des ersten Bedienelements und einem Bedienbetrag des zweiten Bedienelements bei der kombinierten Bedienung, wobei die Steuereinheit derart konfiguriert ist, dass sie den Öffnungsbereich des ersten Richtungsschaltventils auf der Grundlage der Durchflussmenge des dem ersten Betätigungselement zuzuführenden Hydraulikfluides, des durch die erste Hydraulikdruck-Detektoreinheit erfassten Hydraulikdrucks und des dem zweiten Betätigungselement zuzuführenden Hydraulikdrucks bestimmt.
  4. Arbeitsmaschine nach Anspruch 3, wobei die Steuereinheit derart konfiguriert ist, dass sie einen Festwert verwendet, der vorab als ein Hydraulikdruck gespeichert ist, der dem zweiten Betätigungselement bei der kombinierten Bedienung zuzuführen ist.
  5. Arbeitsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner umfassend: einen Fahrzeugkörper; einen an dem Fahrzeugkörper befestigten Ausleger; einen an dem Ausleger befestigten Arm und ein an dem Arm befestigtes Arbeitsgerät, wobei das erste Betätigungselement für den Antrieb des Arms und das zweite Betätigungselement für den Antrieb des Auslegers konfiguriert ist.
  6. Arbeitsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner umfassend: einen Fahrzeugkörper mit einer Fahreinheit und einer auf der Fahreinheit angeordneten Dreheinheit; einen an dem Fahrzeugkörper befestigten Ausleger; einen an dem Ausleger befestigten Arm und ein an dem Arm befestigtes Arbeitsgerät, wobei das erste Betätigungselement für den Antrieb des Auslegers und das zweite Betätigungselement für die Drehung der Dreheinheit konfiguriert ist.
  7. Verfahren zum Steuern einer Arbeitsmaschine mit einer Hydraulikpumpe, die für die Abgabe eines Hydraulikfluides konfiguriert ist; einem ersten Betätigungselement, das konfiguriert ist durch das von der Hydraulikpumpe gelieferte Hydraulikfluid angetrieben zu werden; einem ersten Richtungsschaltventil, das zum Schalten zwischen den Richtungen der Zuführung des Hydraulikfluides von der Hydraulikpumpe konfiguriert ist, wobei das erste Richtungsschaltventil für die Änderung eines Öffnungsbereichs eines Strömungsweges des Hydraulikfluides zur Änderung einer Durchflussmenge des dem ersten Betätigungselement zuzuführenden Hydraulikfluides konfiguriert ist; einem zweiten Betätigungselement, das konfiguriert ist durch das von der Hydraulikpumpe gelieferte Hydraulikfluid angetrieben zu werden; einem zweiten Richtungsschaltventil, das zum Schalten zwischen den Richtungen der Zuführung des Hydraulikfluides von der Hydraulikpumpe konfiguriert ist, wobei das zweite Richtungsschaltventil für die Änderung eines Öffnungsbereichs eines Strömungsweges des Hydraulikfluides zur Änderung einer Durchflussmenge des dem zweiten Betätigungselement zuzuführenden Hydraulikfluides konfiguriert ist; einer Bedieneinheit, die für die Bedienung des ersten Betätigungselements und des zweiten Betätigungselements konfiguriert ist; einer ersten Hydraulikdruck-Detektoreinheit, die für die Erfassung eines dem ersten Betätigungselement zuzuführenden Hydraulikdrucks konfiguriert ist; und einem Pilotdrucksteuerventil, das für die Regulierung eines in eine Pilotöffnung des ersten Richtungsschaltventils einzuleitenden Pilotdrucks konfiguriert ist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Steuern des Pilotdrucksteuerventils zum Steuern des Öffnungsbereichs des ersten Richtungsschaltventils, Steuern des Pilotdrucksteuerventils zum Steuern des Öffnungsbereichs des ersten Richtungsschaltventils derart, dass der Öffnungsbereich bei einer kombinierten Bedienung kleiner oder gleich dem Öffnungsbereich des ersten Richtungsschaltventils bei einer Einzelbedienung ist, wobei die kombinierte Bedienung eine gleichzeitige Bedienung des ersten und des zweiten Betätigungselements und die Einzelbedienung die Bedienung nur des ersten Betätigungselements der beiden Betätigungselemente darstellt, und Bestimmen des Öffnungsbereichs des ersten Richtungsschaltventils bei der kombinierten Bedienung auf der Grundlage des durch die erste Hydraulikdruck-Detektoreinheit erfassten Hydraulikdrucks.
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