DE112012003474T5

DE112012003474T5 - Hydraulisches Antriebssystem

Info

Publication number: DE112012003474T5
Application number: DE112012003474.0T
Authority: DE
Inventors: Kenji Oshima; Teruo Akiyama; Noboru Iida; Koji Saito
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 2011-08-24
Filing date: 2012-08-13
Publication date: 2014-05-08
Anticipated expiration: 2032-08-14
Also published as: DE112012003474B4; JP2013044397A; CN103748366B; CN103748366A; WO2013027619A1; US20140123639A1; JP5752526B2; US9810246B2

Abstract

Bei dem vorliegenden hydraulischen Antriebssystem bildet ein Hydraulikfluidweg zwischen einer Hauptpumpe und einem Hydraulikzylinder einen geschlossenen Kreis. Eine Speisepumpe ergänzt das Hydraulikfluid in dem Hydraulikfluidweg. Eine Pumpensteuereinheit führt eine Steuerung zum Vermindern der Flussrate durch, wobei die Pumpensteuereinheit eine Ansaugflussrate so vermindert, dass eine Ansaugflussrate der Hauptpumpe kleiner-gleich einer maximalen Abgabeflussrate der Speisepumpe ist, wenn sich während der Steuerung zum Vermindern der Flussrate die Hubposition einem Hubende der Zylinderstange mehr nähert als eine vorgegebene Referenzposition.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein hydraulisches Antriebssystem.
BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK
Arbeitsfahrzeuge wie ein Hydraulikbagger oder ein Radlader sind mit einem Arbeitsgerät ausgerüstet, das durch einen Hydraulikzylinder angetrieben wird. Der Hydraulikzylinder wir mit einem Hydraulikfluid aus einer Hydraulikpumpe versorgt. Der Innenraum des Zylinderrohres ist durch eine Zylinderstange in eine erste und eine zweite Kammer unterteilt. Die Zylinderstange fährt aus, wenn das Hydraulikfluid in die erste Kammer geleitet und aus der zweiten Kammer abgeleitet wird. Die Zylinderstange fährt ein, wenn das Hydraulikfluid in die zweite Kammer geleitet und aus der ersten Kammer abgeleitet wird.
Die Zuführung des Hydraulikfluids zu dem Hydraulikzylinder erfolgt über einen Hydraulikkreis. Patentdokument 1 zum Beispiel beschreibt eine Arbeitsmaschine, die für die Zuführung von Hydraulikfluid zu dem Hydraulikzylinder mit einem geschlossenen Hydraulikkreis versehen ist. Eine potenzielle Energie des Arbeitsgeräts wird aufgrund des geschlossen ausgebildeten Hydraulikkreises zurückgewonnen. Der Kraftstoffverbrauch eines Motors für den Antrieb der Hydraulikpumpe ist dadurch geringer.
DOKUMENTE DES STANDES DER TECHNIK
PATENTLITERATUR

Patentdokument 1: Offengelegte japanische Patentanmeldungspublikation Nr. 2009-511831

ÜBERSICHT
Technisches Problem
Wenn ein Hydraulikfluid zum Beispiel nicht einem Hydraulikzylinder, sondern stattdessen über einen geschlossenen Hydraulikkreis einem Hydraulikmotor zugeführt wird, kann der Hydraulikmotor weiterlaufen, solange er mit Hydraulikfluid versorgt wird. Wird der Motor durch eine externe Kraft angetrieben, kann der Motor weiterlaufen, solange die externe Kraft auf den Motor wirkt.
Wenn jedoch im Falle eines Hydraulikzylinders die Zylinderstange eine Endfläche der ersten Kammer oder der zweiten Kammer erreicht, kann sich die Zylinderstange nicht mehr weiter bewegen, so dass die Flussrate des Hydraulikfluids, das aus dem Hydraulikzylinder in die Hydraulikpumpe zurückströmt, gleich Null wird. Umgekehrt wird aber die Pumpe durch die Antriebsquelle weiter angetrieben. Dadurch kommt es zu einer unzureichenden Versorgung der Hydraulikpumpe mit Hydraulikfluid, und der Hydraulikdruck (”Saugdruck” genannt) in dem Hydraulikfluidweg, über den das Hydraulikfluid zur Hydraulikpumpe geleitet wird, ist vorübergehend ein Negativdruck, der dazu führt, dass die Hydraulikpumpe Luft ansaugt oder kavitiert und unter Umständen beschädigt wird.
Mit dem geschlossenen Hydraulikkreis ist jedoch häufig auch ein Speisekreis installiert. Der Speisekreis ist vorgesehen zum Ergänzen des fehlenden Hydraulikfluids entsprechend der Menge an Lecköl der Hydraulikpumpe. Wenn die Bei einer unzureichenden Flussrate des der Pumpe zugeführten Hydraulikfluids fällt der Saugdruck unter den Hydraulikdruck des Speisekreises (nachstehend als ”Speisedruck” bezeichnet) ab, und es wird Hydraulikfluid aus dem Speisekreis in den Hydraulikfluidweg zugeführt. Wie vorstehend erwähnt wurde, kann, wenn die Flussrate des Hydraulikfluids, das der Hydraulikpumpe zugeführt wird, unzureichend ist, diese unzureichende Flussrate durch das Hydraulikfluid aus dem Speisekreis ausgeglichen werden.
Wird die Hydraulikpumpe in diesem Fall jedoch mit maximaler Drehzahl angetrieben, muss Hydraulikfluid mit einer Flussrate in der gleichen Höhe wie die Ansaugflussrate der Hydraulikpumpe aus dem Speisekreis ergänzt werden. Aus diesem Grund muss in dem Speisekreis eine Speisepumpe verwendet werden, deren Förderkapazität äquivalent zu jener der Haupthydraulikpumpe oder größer als diese ist. Der Einsatz einer solchen Speisepumpe führt zu einem höheren Energieverlust, da die Speisepumpe eine überhöhte PS-Leistung hat, die nicht zur Kraftübertragung beiträgt. Hinzu kommt, dass bedingt durch die Vergrößerung der Speisepumpe auch der Raum für deren Anordnung in dem Fahrzeug größer wird.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines hydraulischen Antriebssystems, bei dem sich die Entstehung eines Versorgungsdefizits einer Hydraulikpumpe mit Hydraulikfluid und eine Vergrößerung der Hydraulikpumpe vermeiden lassen.
Problemlösung
Ein hydraulisches Antriebssystem gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst einen Hydraulikzylinder, eine Hauptpumpe, einen Hydraulikfluidweg, eine Speisepumpe, eine Hubpositions-Detektiereinheit und eine Pumpensteuereinheit. Der Hydraulikzylinder hat ein Zylinderrohr und eine Zylinderstange. Die Zylinderstange hat einen proximalen Endabschnitt, der in das Zylinderrohr eingesetzt ist. Die Zylinderstange unterteilt den Innenraum des Zylinderrohres in eine erste Kammer und eine zweite Kammer. Die Zylinderstange fährt aus, wenn Hydraulikfluid in die erste Kammer geleitet wird und aus der zweiten Kammer abgeleitet wird. Die Zylinderstange fährt ein, wenn Hydraulikfluid in die zweite Kammer geleitet wird und aus der ersten Kammer abgeleitet wird. Die Hauptpumpe kann umschalten zwischen einem Zustand, in dem sie Hydraulikfluid in die erste Kammer leitet und Hydraulikfluid aus der zweiten Kammer ansaugt, und einem Zustand, in dem sie Hydraulikfluid in die zweite leitet und Hydraulikfluid aus der ersten Kammer ansaugt. Der Hydraulikfluidweg verbindet die erste Kammer und die Hauptpumpe und er verbindet die zweite Kammer und die Hauptpumpe. Der Hydraulikfluidweg bildet zwischen der Hauptpumpe und dem Hydraulikzylinder einen geschlossenen Kreis. Eine Speisepumpe füllt das Hydraulikfluid in den Hydraulikfluidweg nach. Die Hubpositions-Detektiereinheit detektiert eine Hubposition. Die Hubposition ist eine Position des proximalen Endabschnitts der Zylinderstange in dem Zylinderrohr. Eine Pumpensteuereinheit führt eine Steuerung zum Vermindern der Flussrate durch. Die Pumpensteuereinheit verringert eine Ansaugflussrate der Hauptpumpe, so dass die Ansaugflussrate kleiner oder gleich einer maximalen Abgabeflussrate der Speisepumpe ist, wenn während der Steuerung zum Vermindern der Flussrate die Hubposition näher als eine vorgegebene Referenzposition an einem Hubende der Zylinderstange liegt.
Das hydraulische Antriebssystem gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf das hydraulische Antriebssystem der ersten Ausführungsform, wobei die Pumpensteuereinheit die Ansaugflussrate gemäß Flussratenverminderungs-Charakteristiken (oder -Kennlinie oder -Kennwerte oder -Kennfeld) steuert, das bei der Steuerung zum Vermindern der Flussrate eine Änderung der Ansaugflussrate in Bezug auf die Hubposition vorgibt. Die Flussratenverminderungs-Charakteristiken enthalten einen Verminderungsabschnitt, in dem die Ansaugflussrate kleiner wird, wenn sich die Hubposition dem Hubende nähert. Eine Änderungsrate der Ansaugflussrate in dem Verminderungsabschnitt der Flussratenverminderungs-Charakteristiken ändert sich nicht, ungeachtet der Ansaugflussrate vor Durchführung der Steuerung zum Vermindern der Flussrate.
Das hydraulische Antriebssystem gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf das hydraulische Antriebssystem der zweiten Ausführungsform, wobei in Übereinstimmung mit einer Reduktion der Größe der Ansaugflussrate vor Durchführung der Steuerung zum Vermindern der Flussrate die Hubposition, wenn die Verminderung der Ansaugflussrate begonnen hat, näher an dem Hubende liegt.
Das hydraulische Antriebssystem gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf das hydraulische Antriebssystem der ersten Ausführungsform, wobei die Pumpensteuereinheit die Ansaugflussrate gemäß den Flussratenverminderungs-Charakteristiken steuert, das bei der Steuerung zum Vermindern der Flussrate eine Änderung der Ansaugflussrate in Bezug auf die Hubposition vorgibt. Die Flussratenverminderungs-Charakteristiken enthalten einen Verminderungsabschnitt, in dem die Ansaugflussrate vermindert wird, wenn sich die Hubposition dem Hubende nähert. Eine Änderungsrate der Ansaugflussrate in dem Verminderungsabschnitt der Flussratenverminderungs-Charakteristiken ändert sich in Reaktion auf die Ansaugflussrate vor Durchführung der Steuerung zum Vermindern der Flussrate.
Das hydraulische Antriebssystem gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf das hydraulische Antriebssystem der vierten Ausführungsform, wobei eine Änderungsrate der Ansaugflussrate in dem Verminderungsabschnitt der Flussratenverminderungs-Charakteristiken in Übereinstimmung mit einer Reduktion der Größe der Ansaugflussrate vor Durchführung der Steuerung zum Vermindern der Flussrate kleiner wird.
Das hydraulische Antriebssystem gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf das hydraulische Antriebssystem der fünften Ausführungsform, wobei, wenn die Verminderung der Ansaugflussrate begonnen hat, die Hubposition dieselbe ist, ungeachtet der Ansaugflussrate vor Durchführung der Steuerung zum Vermindern der Flussrate.
Das hydraulische Antriebssystem gemäß einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf das hydraulische Antriebssystem einer der Ausführungsformen zwei bis sechs, wobei die Ansaugflussrate in einem das Hubende enthaltenden vorgegebenen Bereich der Hubposition in den Flussratenverminderungs-Charakteristiken auf einer vorgegebenen Flussrate gehalten wird, die kleiner oder gleich einer maximalen Abgabeflussrate der Speisepumpe ist.
Das hydraulische Antriebssystem gemäß einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf eines der hydraulischen Antriebssysteme der Ausführungsformen zwei bis sechs, wobei die Ansaugflussrate kleiner wird, wenn sich die Hubposition dem Hubende nähert, und wobei die Ansaugflussrate den Wert Null erreicht, wenn in den Flussratenverminderungs-Charakteristiken die Hubposition das Hubende erreicht.
Das hydraulische Antriebssystem gemäß einer neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf eines der hydraulischen Antriebssysteme der Ausführungsformen zwei bis sechs, wobei in den Flussratenverminderungs-Charakteristiken die Ansaugflussrate kleiner wird, wenn sich die Hubposition dem Hubende nähert, und wobei die Ansaugflussrate den Wert Null erreicht, bevor die Hubposition das Hubende erreicht.
Das hydraulische Antriebssystem gemäß einer zehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf eine der Ausführungsformen eins bis sechs und umfasst ferner eine Einheit zum Bestimmen eines Ausfahrens/Einfahrens. Die Einheit zum Bestimmen eines Ausfahrens/Einfahrens bestimmt, ob der Hydraulikzylinder bei seinem Betrieb ausfährt oder einfährt. Fährt der Hydraulikzylinder aus, steuert die Pumpensteuereinheit die Ansaugflussrate bei der Steuerung zum Vermindern der Ansaugflussrate gemäß den Flussratenverminderungs-Charakteristiken für einen Ausfahrvorgang. Fährt der Hydraulikzylinder ein, steuert die Pumpensteuereinheit die Ansaugflussrate bei der bei der Steuerung zum Vermindern der Ansaugflussrate gemäß den Flussratenverminderungs-Charakteristiken für einen Einfahrvorgang.
Das hydraulische Antriebssystem gemäß einer elften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf das hydraulische Antriebssystem der zehnten Ausführungsform und umfasst ferner ein Bedienelement zum Bedienen des Hydraulikzylinders. Die Einheit zum Bestimmen des Ausfahrens/Einfahrens bestimmt anhand von Detektionsergebnissen der Hubpositions-Detektiereinheit, ob sich die Zylinderstange in Ausfahr- oder Einfahrrichtung bewegt. Stimmt die Bewegungsrichtung der Zylinderstange mit einer Bedienrichtung des Bedienelements überein, bestimmt die Einheit zum Bestimmen des Ausfahrens/Einfahrens, dass sich die Zylinderstange im Ausfahrbetrieb oder im Einfahrbetrieb befindet.
Das hydraulische Antriebssystem gemäß einer zwölften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf das hydraulische Antriebssystem der zehnten Ausführungsform, wobei die Flussrate eines Hydraulikfluids, das während eines Einfahrvorgangs von dem Hydraulikzylinder in die Hauptpumpe zurückströmt, größer ist als eine Flussrate eines Hydraulikfluids, das während eines Ausfahrvorgangs von dem Hydraulikzylinder in die Hauptpumpe zurückströmt.
WIRKUNGEN DER ERFINDUNG
Die Pumpensteuereinheit in dem hydraulischen Antriebssystem gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vermindert die Ansaugflussrate derart, dass die Ansaugflussrate der Hauptpumpe bei der bei der Steuerung zum Vermindern der Flussrate kleiner-gleich der Abgabeflussrate der Speisepumpe ist, wenn sich die Hubposition dem Hubende der Zylinderstange nähert. Wenn die Zylinderstange das Hubende erreicht und der Saugdruck verringert wird, wird das fehlende Hydraulikfluid durch Hydraulikfluid aus der Speisepumpe ergänzt. Da die Ansaugflussrate der Hauptpumpe zu diesem Zeitpunkt durch die Steuerung zum Vermindern der Flussrate vermindert wird, ist die zu ergänzende Hydraulikfluidmenge geringer. Das fehlende Hydraulikfluid kann daher mit Hydraulikfluid aus der Speisepumpe ergänzt werden, ohne die Speisepumpe vergrößern zu müssen. Es lässt sich daher ein hydraulisches Antriebssystem bereitstellen, bei dem das Entstehen eines Versorgungsdefizits einer Hydraulikpumpe mit Hydraulikfluid und eine Vergrößerung einer Speisepumpe vermieden werden können.
Da bei dem hydraulischen Antriebssystem gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Ansaugflussrate einhergehend mit der Annäherung der Hubposition an das Hubende vermindert wird, kann eine sich drastisch verlangsamende Bewegung des Hydraulikzylinders vermieden werden. Da sich im Übrigen die Änderungsrate der Ansaugflussrate im Verminderungsabschnitt der Flussratenverminderungs-Charakteristiken ungeachtet der Ansaugflussrate vor Durchführung der Flussratenverminderungssteuerung nicht ändert, lassen sich Schwankungen bei Änderungen der Betriebsgeschwindigkeit des Hydraulikzylinders verhindern.
Die Flussratenverminderungs-Charakteristiken können ohne Weiteres derart erstellt werden, dass sich die Änderungsrate der Ansaugflussrate im Verminderungsabschnitt der Flussratenverminderungs-Charakteristiken nicht ändert, ungeachtet der Ansaugflussrate vor Durchführung der Flussratenverminderungssteuerung.
Gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Ansaugflussrate einhergehend mit der Annäherung der Hubposition an das Hubende verringert. Dadurch lässt sich eine drastische Verlangsamung der Bewegung des Hydraulikzylinders vermeiden. Da sich die Änderungsrate in dem Verminderungsabschnitt der Flussratenverminderungs-Charakteristiken in Reaktion auf die Ansaugflussrate vor Durchführung der Flussratenverminderungssteuerung ändert, kann die Flussrate mit einer geeigneten Änderungsrate entsprechend den Bedingungen vor Durchführung der Flussratenverminderungssteuerung vermindert werden.
Bei dem hydraulischen Antriebssystem gemäß der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Ansaugflussrate mit einer den Bedingungen vor Durchführung der Steuerung zum Vermindern der Flussrate angemessenen Änderungsrate verringert werden.
Da bei dem hydraulischen Antriebssystem gemäß der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Hubposition bei beginnender Verminderung der Ansaugflussrate dieselbe ist, ungeachtet der Ansaugflussrate vor Durchführung der Steuerung zum Vermindern der Flussrate, können zeitliche Variationen bei einer Verlangsamung der Bewegung des Hydraulikzylinders vermieden werden.
Bei dem hydraulischen Antriebssystem gemäß der siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird Hydraulikfluid unter einer vorgegebenen Flussrate in die Hauptpumpe angesaugt und von der Hauptpumpe abgegeben, selbst wenn die Hubposition das Hubende erreicht. Daher bewegt sich der proximale Endabschnitt der Zylinderstange mit einer vorgeschriebenen Geschwindigkeit und berührt den Endbereich an der Innenfläche des Zylinderrohres. Der Maschinenführer ist daher ohne Weiteres in der Lage zu erkennen, wann die Hubposition das Hubende erreicht.
Bei dem hydraulischen Antriebssystem gemäß der achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erreicht die Ansaugflussrate den Wert Null, wenn die Hubposition das Hubende erreicht, wodurch der Anschlag des proximalen Endabschnitts der Zylinderstange an dem Endbereich der Innenfläche des Zylinderrohres auf sanfte Weise erfolgt.
Bei dem hydraulischen Antriebssystem gemäß dem neunten Aspekt der vorliegenden Erfindung erreicht die Ansaugflussrate den Wert Null, bevor die Hubposition das Hubende erreicht, wodurch der Anschlag des proximalen Endabschnitts der Zylinderstange an dem Endbereich der Innenfläche des Zylinderrohres auf sanfte Weise erfolgt. Darüber hinaus wird die Ansaugflussrate an dem Zeitpunkt, an dem die Hubposition das Hubende erreicht, in einer zuverlässigeren Weise auf Null vermindert.
Bei dem hydraulischen Antriebssystem gemäß dem zehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Steuerung der Ansaugflussrate gemäß den für die Verminderung der Flussrate bei einem Einfahren und bei einem Ausfahren des Hydraulikzylinders verschiedenen Flussratenverminderungs-Charakteristiken bewerkstelligt werden. Dadurch ist eine Steuerung der Ansaugflussrate mit Flussratenverminderungs-Charakteristiken möglich, das an den Betriebszustand des Hydraulikzylinders angepasst ist.
Ob die Zylinderstange ausfährt oder einfährt, wird bei dem hydraulischen Antriebssystem gemäß der elften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sowohl anhand der Bedienrichtung des Bedienelements als auch anhand der Bewegungsrichtung der Zylinderstange bestimmt. Dies ermöglicht die Wahl von geeigneten Flussratenverminderungs-Charakteristiken sogar dann, wenn sich der Hydraulikzylinder zum Beispiel bedingt durch eine Trägheit unmittelbar nach dem Umschalten der Bedienrichtung des Bedienelements in die andere Richtung in eine Richtung bewegt, die zur Bedienrichtung entgegengesetzt ist.
Bei dem hydraulischen Antriebssystem gemäß einer zwölften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Flussrate des Hydraulikfluids, das während eines Einfahrvorgangs aus dem Hydraulikzylinder in die Hauptpumpe zurückkehrt, größer als die Flussrate des Hydraulikfluids, das während eines Ausfahrvorgangs aus dem Hydraulikzylinder in die Hauptpumpe zurückkehrt. Aus diesem Grund kann eine Steuerung der Ansaugflussrate erfolgen, die geeignet ist für unterschiedliche Hydraulikfluid-Rückflussraten, abhängig davon, ob die Flussratenverminderungs-Charakteristiken für ein Einfahren oder Flussratenverminderungs-Charakteristiken für ein Ausfahren verwendet werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Blockdiagramm einer Konfiguration eines hydraulischen Antriebssystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 ist ein Flussdiagramm, das eine Steuerung der Ansaugflussrate in dem hydraulischen Antriebssystem beschreibt;
3 zeigt Graphen zur Beschreibung von Flussratenverminderungs-Charakteristiken in dem hydraulischen Antriebssystem;
4 zeigt Graphen zur Beschreibung von Flussratenverminderungs-Charakteristiken gemäß einem ersten modifizierten Beispiel;
5 zeigt Graphen zur Beschreibung von Flussratenverminderungs-Charakteristiken gemäß einem zweiten modifizierten Beispiel;
6 zeigt Graphen zur Beschreibung von Flussratenverminderungs-Charakteristiken gemäß einem dritten modifizierten Beispiel;
7 ist ein Blockdiagramm einer Konfiguration eines hydraulischen Antriebssystems gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
Ein hydraulisches Antriebssystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf die Figuren im Detail erläutert. 1 ist ein Blockdiagramm einer Konfiguration eines hydraulischen Antriebssystems 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das hydraulische Antriebssystem ist in einem Arbeitsgerät eingebaut, zum Beispiel in einem Hydraulikbagger, einem Radlader oder einem Bulldozer. Das hydraulische Antriebssystem 1 umfasst eine Antriebsmaschine 11, eine Hauptpumpe 10, einen Hydraulikzylinder 14, einen Hydraulikfluidweg 15 und eine Pumpensteuerung 24.
Die Antriebsmaschine 11 treibt eine erste Hydraulikpumpe 12 und eine zweite Hydraulikpumpe 13 an. Die Antriebsmaschine 11 ist zum Beispiel eine Dieselmaschine, und die Ausgangsleistung der Dieselmaschine 11 wird gesteuert durch eine eingespritzte Kraftstoffmenge aus einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung 21. Die Einstellung der Kraftstoffeinspritzmenge erfolgt durch eine Antriebsmaschinensteuerung 22, die die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 21 steuert. Eine Ist-Drehzahl der Antriebsmaschine 11 wird durch einen Drehzahlsensor 23 detektiert. Das Detektionssignal des Drehzahlsensors 23 wird in die Antriebsmaschinensteuerung 22 und in die Pumpensteuerung 24 eingegeben.
Die Hauptpumpe 10 wird durch die Antriebsmaschine 11 angetrieben, um Hydraulikfluid abzugeben. Die Hauptpumpe 10 umfasst die erste Hydraulikpumpe 12 und die zweite Hydraulikpumpe 13. Das Hydraulikfluid, das von der Hauptpumpe 10 abgegeben wird, wird dem Hydraulikzylinder 14 zugeleitet.
Die erste Hydraulikpumpe 12 ist eine Verstell-Hydraulikpumpe. Die Abgabeflussrate der ersten Hydraulikpumpe 12 wird gesteuert durch die Steuerung eines Neigungswinkels der ersten Hydraulikpumpe 12. Mit anderen Worten: die Ansaugflussrate der ersten Hydraulikpumpe 12 wird durch die Steuerung eines Neigungswinkels der ersten Hydraulikpumpe 12 gesteuert. Die Steuerung des Neigungswinkels der ersten Hydraulikpumpe 12 erfolgt durch eine Flussratensteuereinheit 25 der ersten Pumpe. Die Flussratensteuereinheit 25 der ersten Pumpe steuert die Abgabeflussrate der ersten Hydraulikpumpe 12 durch die Steuerung des Neigungswinkels der ersten Hydraulikpumpe 12 auf der Basis eines Befehlssignals von der Pumpensteuerung 24. Die erste Hydraulikpumpe 12 ist eine Zweirichtungs-Hydraulikförderpumpe.
Insbesondere hat die erste Hydraulikpumpe 12 einen ersten Pumpstutzen 12a und einen zweiten Pumpstutzen 12b. Die erste Hydraulikpumpe 12 lässt sich umschalten zwischen einem ersten Förderzustand und einem zweiten Förderzustand. Ein Hydraulikfluid wird dem zweiten Pumpstutzen 12b in der ersten Hydraulikpumpe 12 zugeleitet, und die erste Hydraulikpumpe 12 gibt im ersten Förderzustand Hydraulikfluid aus dem ersten Pumpstutzen 12a ab. Im zweiten Förderzustand fördert die erste Hydraulikpumpe 12 Hydraulikfluid zu dem ersten Pumpenstutzen 12a und gibt Hydraulikfluid aus dem zweiten Pumpstutzen 12b ab.
Die zweite Pumpe 13 ist eine Verstell-Hydraulikpumpe. Die Abgabeflussrate der zweiten Hydraulikpumpe 13 wird gesteuert durch die Steuerung eines Neigungswinkels der zweiten Hydraulikpumpe 13. Mit anderen Worten: die Ansaugflussrate der zweiten Hydraulikpumpe 13 wird durch die Steuerung eines Neigungswinkels der zweiten Hydraulikpumpe 13 gesteuert. Die Steuerung des Neigungswinkels der zweiten Hydraulikpumpe 13 erfolgt durch eine Flussratensteuereinheit 26 der zweiten Pumpe. Die Flussratensteuereinheit 26 der zweiten Pumpe steuert die Abgabeflussrate der zweiten Hydraulikpumpe 13 durch die Steuerung des Neigungswinkels der zweiten Hydraulikpumpe 13 auf der Basis eines Befehlssignals von der Pumpensteuerung 24. Die zweite Hydraulikpumpe 13 ist eine Zweirichtungs-Hydraulikförderpumpe.
Insbesondere hat die zweite Hydraulikpumpe 13 einen ersten Pumpstutzen 13a und einen zweiten Pumpstutzen 13b. In der gleichen Weise wie die erste Hydraulikpumpe 12 lässt sich die zweite Hydraulikpumpe 13 umschalten zwischen einem ersten Förderzustand und einem zweiten Förderzustand. Ein Hydraulikfluid wird dem zweiten Pumpstutzen 13b in der zweiten Hydraulikpumpe 13 zugeleitet, und die zweite Hydraulikpumpe 13 gibt im ersten Förderzustand Hydraulikfluid aus dem ersten Pumpstutzen 13a ab. Im zweiten Förderzustand fördert die zweite Hydraulikpumpe 13 Hydraulikfluid zu dem ersten Pumpstutzen 13a und gibt Hydraulikfluid aus dem zweiten Pumpstutzen 13b ab.
Der Hydraulikzylinder 14 wird durch Hydraulikfluid angetrieben, das von der ersten Hydraulikpumpe 12 und von der zweiten Hydraulikpumpe 13 abgegeben wird. Der Hydraulikzylinder 14 treibt Arbeitseinrichtungen wie einen Ausleger, einen Arm oder einen Löffel an. Der Hydraulikzylinder 14 hat eine Zylinderstange 14a und ein Zylinderrohr 14b. Die Zylinderstange 14a unterteilt den Innenraum des Zylinderrohres 14b in eine erste Kammer 14c und eine zweite Kammer 14d. Die Zylinderstange 14a hat einen proximalen Endabschnitt, der in das Zylinderrohr 14b eingesetzt ist.
Das Zylinderrohr 14 fährt aus und fährt ein, indem zwischen Zuführung und Abführung von Hydraulikfluid in die und aus der ersten Kammer 14c und zweiten Kammer 14d umgeschaltet wird. Insbesondere fährt der Hydraulikzylinder 14 aus, wenn Hydraulikfluid in die erste Kammer 14c geleitet und Hydraulikfluid aus der zweiten Kammer 14d abgeleitet wird. Der Hydraulikzylinder 14 fährt ein, wenn Hydraulikfluid in die zweite Kammer 14d geleitet und Hydraulikfluid aus der ersten Kammer 14c abgeleitet wird. Ein Druckaufnahmebereich der Zylinderstange 14a in der ersten Kammer 14c ist größer als ein Druckaufnahmebereich der Zylinderstange 14a in der zweiten Kammer 14d. Deshalb wird beim Ausfahren des Hydraulikzylinders 14 mehr Hydraulikfluid in die erste Kammer 14c geleitet, als aus der zweiten Kammer 14d abgeleitet wird. Wenn der Hydraulikzylinder 14 einfährt, wird mehr Hydraulikfluid aus der ersten Kammer 14c abgeleitet, als in die erste Kammer 14d eingeleitet wird.
Der Hydraulikfluidweg 15 ist mit der ersten Hydraulikpumpe 12, der zweiten Hydraulikpumpe 13 und dem Hydraulikzylinder 14 verbunden. Der Hydraulikfluidweg 15 verbindet die erste Kammer 14c und den ersten Pumpstutzen 12a und er verbindet die zweite Kammer 14d und den zweiten Pumpstutzen 12b. Der Hydraulikfluidweg 15 bildet einen geschlossenen Kreis zwischen der Hauptpumpe 10 und dem Hydraulikzylinder 14.
Insbesondere umfasst der Hydraulikfluidweg 15 einen ersten Weg 31 und einen zweiten Weg 32. Der erste Weg 31 verbindet die erste Kammer 14c des Hydraulikzylinders 14 mit dem ersten Pumpstutzen 12a der ersten Hydraulikpumpe 12. Der erste Weg 31 ist ein Weg für die Zuführung von Hydraulikfluid zur ersten Kammer 14c des Hydraulikzylinders 14 oder für die Rückgewinnung von Hydraulikfluid aus der ersten Kammer 14c des Hydraulikzylinders 14. Der erste Weg 31 ist mit dem ersten Pumpstutzen 13a der zweiten Hydraulikpumpe 13 verbunden. Deshalb wird Hydraulikfluid sowohl von der ersten Hydraulikpumpe 12 als auch von der zweiten Hydraulikpumpe 13 in den ersten Weg 31 gespeist.
Der zweite Weg 32 ist mit der zweiten Kammer 14d des Hydraulikzylinders 14 und mit dem zweiten Pumpstutzen 12b der ersten Hydraulikpumpe 12 verbunden. Der zweite Weg 32 ist ein Weg für die Zuführung von Hydraulikfluid zur zweiten Kammer 14d des Hydraulikzylinders 14 oder für die Rückgewinnung von Hydraulikfluid aus der zweiten Kammer 14d des Hydraulikzylinders 14. Der zweite Pumpstutzen 13b der zweiten Hydraulikpumpe 13 ist mit einem Hydraulikfluidtank 27 verbunden. Daher wird Hydraulikfluid von der ersten Pumpe 12 in den zweiten Weg 32 gespeist. Der Hydraulikfluidweg 15 bildet mit dem ersten Weg 31 und dem zweiten Weg 32 einen geschlossenen Kreis zwischen der Hauptpumpe 10 und dem Hydraulikzylinder 14.
Das hydraulische Antriebssystem 1 enthält des Weiteren eine Speisepumpe 28. Die Speisepumpe 28 ist eine Hydraulikpumpe zum Nachfüllen von Hydraulikfluid in dem Hydraulikfluidweg 15. Die Speisepumpe 28 wird durch die Antriebsmaschine 11 angetrieben, um Hydraulikfluid abzugeben. Die Speisepumpe 28 ist eine Konstant-Hydraulikpumpe.
Der Hydraulikweg 15 enthält ferner einen Speiseweg 35. Der Speiseweg 35 verbindet die Speisepumpe 28 mit dem ersten Weg 31. Ebenfalls verbindet der Speiseweg 35 die Speisepumpe 28 mit dem zweiten Weg 32. Insbesondere ist der Speiseweg 35 über ein Rückschlagventil 41a mit dem ersten Weg 31 verbunden. Das Rückschlagventil 41a ist offen, wenn der Hydraulikdruck des ersten Weges 31 niedriger ist als der Hydraulikdruck des Speiseweges 35. Der Speiseweg 35 ist über ein Rückschlagventil 41b mit dem zweiten Weg 32 verbunden. Das Rückschlagventil 41b ist offen, wenn der Hydraulikdruck des zweiten Weges 32 niedriger ist als der Hydraulikdruck des Speiseweges 35.
Der Speiseweg 35 ist über ein Ladeentlastungsventil 42 auch mit dem Hydraulikfluidtank 27 verbunden. Das Ladeentlastungsventil 42 hält den Hydraulikdruck in dem Speiseweg 35 auf einem vorgeschriebenen Speisedruck. Fällt der Hydraulikdruck des ersten Weges 31 oder des zweiten Weges 32 unter den Hydraulikdruck in dem Speiseweg 35 ab, wird über den Speiseweg 35 Hydraulikfluid aus der Speisepumpe 28 in den ersten Weg 31 oder in den zweiten Weg 32 geleitet. Dadurch wird der Hydraulikdruck in dem ersten Weg 31 und in dem zweiten Weg 32 auf dem vorgeschriebenen oder einem höheren Druck gehalten.
Der Hydraulikfluidweg 15 enthält ferner einen Entlastungsweg 36. Der Entlastungsweg 36 ist über ein Rückschlagventil 41c mit dem ersten Weg 31 verbunden. Das Rückschlagventil 41c ist offen, wenn der Hydraulikdruck des ersten Weges 31 höher ist als der Hydraulikdruck des Entlastungsweges 36. Der Entlastungsweg 36 ist über ein Rückschlagventil 41d mit dem zweiten Weg 32 verbunden. Das Rückschlagventil 41c ist offen, wenn der Hydraulikdruck des zweiten Weges 32 höher ist als der Hydraulikdruck des Entlastungsweges 36. Der Entlastungsweg 36 ist über das Entlastungsventil 43 mit dem Speiseweg 35 verbunden. Das Entlastungsventil 43 hält den Druck des Entlastungsweges 36 auf einem Druck, der kleiner oder gleich dem vorgeschriebenen Entlastungsdruck ist. Dadurch wird der Hydraulikdruck des ersten Weges 31 und des zweiten Weges 32 auf einem vorgeschriebenen Druck gehalten, der kleiner-gleich dem vorgeschriebenen Entlastungsdruck ist.
Beim Ausfahren des Hydraulikzylinders 14 werden die erste Hydraulikpumpe 12 und die zweite Hydraulikpumpe 13 in einem ersten Förderzustand angetrieben. Dadurch wird die Pumpe 10 in einen Zustand versetzt, in dem sie Hydraulikfluid in die erste Kammer 14c leitet und Hydraulikfluid aus der zweiten Kammer 14d absaugt. Insbesondere strömt Hydraulikfluid, das von dem ersten Pumpstutzen 12a der ersten Hydraulikpumpe 12 und von dem ersten Pumpstutzen 13a der zweiten Hydraulikpumpe 13 abgegeben wird, durch den ersten Weg 31 und wird in die erste Kammer 14c des Hydraulikzylinders 14 gespeist.
Das Hydraulikfluid in der zweiten Kammer 14d des Hydraulikzylinders 14 strömt durch den zweiten Weg 32 und wird in dem zweiten Pumpstutzen 12b der ersten Hydraulikpumpe 12 zurückgewonnen, wodurch der Hydraulikzylinder 14 ausfährt.
Beim Einfahren des Hydraulikzylinders 14 werden die erste Hydraulikpumpe 12 und die zweite Hydraulikpumpe 13 in dem zweiten Förderzustand angetrieben. Dadurch wird die Hauptpumpe 10 in einen Zustand versetzt, in dem sie Hydraulikfluid in die zweite Kammer 14d leitet und Hydraulikfluid aus der ersten Kammer 14c absaugt. Insbesondere strömt Hydraulikfluid, das von dem zweiten Pumpstutzen 12b der ersten Hydraulikpumpe 12 abgegeben wird, durch den zweiten Weg 32, um der zweiten Kammer 14d des Hydraulikzylinders 14 zugeführt zu werden. Das Hydraulikfluid in der ersten Kammer 14c des Hydraulikzylinders 14 strömt durch den ersten Weg 31, um in dem ersten Pumpstutzen 12a der ersten Hydraulikpumpe 12 und in dem ersten Pumpstutzen 13a der zweiten Hydraulikpumpe 13 zurückgewonnen zu werden, wodurch der Hydraulikzylinder 14 einfährt.
Das hydraulische Antriebssystem 1 enthält ferner eine Hubpositions-Detektiereinheit 29. Die Hubpositions-Detektiereinheit 29 detektiert eine Hubposition. Die Hubposition ist eine Position des proximalen Endabschnitts der Zylinderstange 14a in dem Zylinderrohr 14b. Die Hubpositions-Detektiereinheit 29 detektiert zum Beispiel einen Schwenkwinkel des Arbeitsgeräts wie Ausleger, Arm oder Löffel, das durch den Hydraulikzylinder 14 angetrieben wird. Die im Folgenden beschriebene Pumpensteuerung 24 kann die Hubposition anhand des Schwenkwinkels des Arbeitsgerätelements berechnen. Die Hubpositions-Detektiereinheit 29 kann auch ein Sensor für die Detektion des Hubbetrags der Zylinderstange 14a sein.
Das hydraulische Antriebssystem hat ferner eine Bedienvorrichtung 46. Die Bedienvorrichtung 46 hat ein Bedienelement 46a und eine Bedien-Detektiereinheit 46b. Das Bedienelement 46a wird von einem Maschinenführer bedient, um verschiedene Tätigkeiten der Arbeitsmaschine zu befehlen. Ist der Hydraulikzylinder 14 beispielsweise ein Auslegerzylinder für den Antrieb eines Auslegers, ist das Bedienelement 46a ein Ausleger-Bedienhebel zum Bedienen des Auslegers. Insbesondere wird das Bedienelement 46 von dem Maschinenführer bedient, um den Hydraulikzylinder 14 zu bedienen.
Das Bedienelement 46a ist in zwei Richtungen bedienbar: in eine Richtung zum Ausfahren des Hydraulikzylinders 14 aus einer Neutralposition und in eine Richtung zum Einfahren des Hydraulikzylinders 14 aus einer Neutralposition. Die Bedien-Detektiereinheit 46b detektiert den Bedienbetrag und die Bedienrichtung des Bedienelements 46a. Die Bedien-Detektiereinheit 46b ist zum Beispiel ein Sensor zum Detektieren einer Position des Bedienelements 46. Wenn sich das Bedienelement 46 in der Neutralposition befindet, ist der Bedienbetrag des Bedienelements 46a gleich Null. Detektionssignale, die den Bedienbetrag und die Bedienrichtung des Bedienelements 46a angeben, werden von der Bedien-Detektiereinheit 46b in die Pumpensteuerung 24 eingegeben.
Die Antriebsmaschinensteuerung 22 steuert die Ausgangsleistung der Antriebsmaschine 11 durch eine Steuerung der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 21. Die Charakteristiken des Ausgangsdrehmoments der Antriebsmaschine, die auf der Basis einer festgelegten Zieldrehzahl der Antriebsmaschine bestimmt werden, und der Arbeitsmodus werden als Charakteristiken in der Antriebsmaschinensteuerung 22 gespeichert. Die Flussratenverminderungs-Charakteristiken (oder -Kennwerte oder -Kennfeld) des Ausgangsdrehmoments der Antriebsmaschine geben ein Verhältnis zwischen dem Ausgangsdrehmoment und der Drehzahl der Antriebsmaschine 11 an. Die Antriebsmaschinensteuerung 22 steuert die Ausgangsleistung der Antriebsmaschine 11 auf der Basis der Charakteristiken des Ausgangsdrehmoments der Antriebsmaschine.
Die Pumpensteuerung 24 steuert die erste Hydraulikpumpe 12 und die zweite Hydraulikpumpe 13 in Reaktion auf den Bedienbetrag des Bedienelements 46a. Die Pumpensteuerung 24 enthält eine Pumpensteuereinheit 24a, eine Ausfahr/Einfahr-Bestimmungseinheit 24b und eine Speichereinheit 24c. Die Pumpensteuereinheit 24a und die Ausfahr/Einfahr-Bestimmungseinheit 24b können durch eine Rechenvorrichtung wie eine CPU oder dergleichen realisiert sein. Die Speichereinheit 24a kann durch eine Aufzeichnungseinrichtung wie ein RAM, ein ROM, eine Harddisk, einen Flash-Speicher oder dergleichen realisiert sein. Die Speichereinheit 24c speichert Informationen für die Steuerung der ersten Hydraulikpumpe 12 und der zweiten Hydraulikpumpe 13.
Die Pumpensteuerung 24 berechnet eine Zielflussrate des dem Hydraulikzylinder 14 zugeführten Hydraulikfluids in Reaktion auf den Bedienbetrag des Bedienelements 46a. Die Pumpensteuereinheit 24a führt eine Steuerung zum Vermindern der Flussrate durch. Die Steuerung zum Vermindern der Flussrate ist eine Steuerung zum Vermindern einer Flussrate derart, dass die Ansaugflussraten der ersten Hydraulikpumpe 12 und der zweiten Hydraulikpumpe 13 kleiner-gleich der maximalen Abgabeflussrate der Speisepumpe 35 sind, wenn sich die Hubposition einem Hubende der Zylinderstange 14a mehr nähert als eine vorgegebene Referenzposition. Die Steuerung zum Vermindern der Flussrate wird im Folgenden im Detail erläutert.
Die Ausfahr/Einfahr-Bestimmungseinheit 24b bestimmt, ob sich der Hydraulikzylinder im Ausfahr- oder im Einfahrbetrieb befindet. Die Ausfahr/Einfahr-Bestimmungseinheit 24b bestimmt anhand der Detektionsergebnisse der Hubpositions-Detektiereinheit 29 und der Detektionsergebnisse der Bedien-Detektiereinheit 46b, ob sich die Zylinderstange in eine Ausfahrrichtung oder in eine Einfahrrichtung bewegt. Die Ausfahr/Einfahr-Bestimmungseinheit 24b bestimmt, dass sich die Zylinderstange 14a in einem Ausfahrbetrieb oder in einem Einfahrbetrieb befindet, wenn die Bewegungsrichtung der Zylinderstange 14a mit einer Bedienrichtung des Bedienelements 46a übereinstimmt.
Der Ablauf während der Steuerung zum Vermindern der Flussrate wird nachstehend unter Bezugnahme auf das Flussdiagramm in 2 beschrieben.
In Schritt S101 wird durch die Hubpositions-Detektiereinheit 29 eine Hubposition S detektiert. In Schritt S102 erfolgt eine Bestimmung, ob die Bewegungsrichtung der Zylinderstange 14a die Einfahrrichtung ist. Zum Beispiel erfolgt eine Bestimmung, ob die Bewegungsrichtung der Zylinderstange 14a die Einfahrrichtung ist, auf der Basis einer Änderung der Zylinderposition. Die Hubposition S wird durch einen Wert dargestellt, der größer wird, wenn sich die Hubposition S während eines Ausfahrbetriebs dem Hubende nähert, wobei das Hubende während eines Einfahrbetriebs Null ist. Es folgt dann Schritt S103 in dem Ablauf, um zu bestimmen, ob die Bewegungsrichtung der Zylinderstange 14a die Einfahrrichtung ist.
In Schritt S103 wird die Bedienrichtung des Bedienelements 46a durch die Bedien-Detektiereinheit 46b detektiert, woraufhin in Schritt S104 eine Bestimmung erfolgt, ob die Bedienrichtung des Bedienelements 46a die Einfahrrichtung ist. Der Ablauf führt weiter zu Schritt S105, um zu bestimmen, ob die Bedienrichtung des Bedienelements 46a die Einfahrrichtung ist. In Schritt S105 wird bestimmt, ob die Hubposition S während des Einfahrbetriebs kleiner-gleich einer Verminderungsstartposition S2 ist. Der Ablauf führt weiter zu Schritt S106, um zu bestimmen, ob die Hubposition S kleiner-gleich der Verminderungsstartposition S2 ist.
In Schritt S106 wird die Ansaugflussrate der ersten Hydraulikpumpe 12 und der zweiten Hydraulikpumpe 13 gemäß den Flussratenverminderungs-Charakteristiken während des Einfahrvorgangs gesteuert. Die Flussratenverminderungs-Charakteristiken geben Änderungen der Ansaugflussrate in Bezug auf die Hubposition S vor. Wie in 3(a) dargestellt ist, geben die Flussratenverminderungs-Charakteristiken Änderungen der Ansaugflussrate in Bezug auf die Hubposition S derart vor, dass, wenn sich die Hubposition S während des Einfahrvorgangs einem Hubende auf der Einfahrseite mehr nähert als eine Referenzposition S1, die Ansaugflussrate der ersten Hydraulikpumpe 12 und der zweiten Hydraulikpumpe 13 kleiner-gleich einer maximalen Abgabeflussrate Qcmax der Speisepumpe 28 ist. 3(a) zeigt Änderungen der Gesamt-Ansaugflussrate der ersten Hydraulikpumpe 12 und der zweiten Hydraulikpumpe 13. Die Steuerung zum Vermindern der Flussrate während eines Einfahrvorgangs wird nachstehend im Detail erläutert.
Wenn in Schritt S104 eine Bestimmung erfolgt, dass die Bedienrichtung des Bedienelements 46a nicht die Einfahrrichtung ist, führt der Ablauf zurück zu Schritt S101. Wenn in Schritt S105 bestimmt wird, dass die Hubposition S während eines Einfahrbetriebs nicht kleiner-gleich der Verminderungsstartposition S2 ist, führt der Ablauf zurück zu Schritt S101.
Der Ablauf führt weiter zu Schritt S107, wenn in Schritt S102 bestimmt wird, dass die Bewegungsrichtung der Zylinderstange 14a nicht die Einfahrrichtung ist. In Schritt S107 wird bestimmt, ob die Bewegungsrichtung der Zylinderstange 14a die Ausfahrrichtung ist. Der Ablauf führt weiter zu Schritt S108, wenn die Bewegungsrichtung der Zylinderstange 14a die Ausfahrrichtung ist.
In Schritt S108 wird durch die Bedien-Detektiereinheit 46b die Bedienrichtung des Bedienelements 46a detektiert. Danach wird in Schritt S109 bestimmt, ob die Bedienrichtung des Bedienelements 46a die Ausfahrrichtung ist. Der Ablauf führt weiter zu Schritt S110, wenn die Bedienrichtung des Bedienelements 46a die Ausfahrrichtung ist. In Schritt S110 wird bestimmt, ob die Hubposition S während des Ausfahrbetriebs größer-gleich einer Verminderungsstartposition S3 ist. Es folgt Schritt S111 in dem Ablauf, wenn die Hubposition S größer-gleich der Verminderungsstartposition S3 ist.
In Schritt S111 wird die Ansaugflussrate anhand der Flussratenverminderungs-Charakteristiken für einen Ausfahrbetrieb gesteuert, das in 3(b) dargestellt ist. Wie 3(b) zeigt, geben die Flussratenverminderungs-Charakteristiken Änderungen der Ansaugflussrate in Bezug auf die Hubposition S derart vor, dass die Ansaugflussrate der ersten Hydraulikpumpe 12 bei einer Hubposition S, die sich während des Ausfahrbetriebs dem Hubende Smax auf der Ausfahrseite mehr nähert als eine Referenzposition S4, kleiner-gleich einer maximalen Abgabeflussrate Qcmax der Speisepumpe 28 ist.
3(b) zeigt Änderungen der Ansaugflussrate der ersten Hydraulikpumpe 12. Die Steuerung zum Vermindern der Flussrate während eines Ausfahrbetriebs wird nachstehend im Detail beschrieben. Der Ablauf führt zurück zu Schritt S101, wenn in Schritt S107 bestimmt wird, dass die Bewegungsrichtung der Zylinderstange 14a nicht die Ausfahrrichtung ist. Wenn in Schritt S109 bestimmt wird, dass die Bedienrichtung des Bedienelements 46a nicht die Ausfahrrichtung ist, führt der Ablauf zurück zu Schritt S101. Wenn darüber hinaus in Schritt S110 eine Bestimmung erfolgt, dass die Hubposition S während eines Ausfahrbetriebs nicht größer-gleich einer Verminderungsstartposition S3 ist, führt der Ablauf zurück zu Schritt S101.
Wie vorstehend beschrieben wurde, wird die Ansaugflussrate mit den in 3(a) dargestellten Flussratenverminderungs-Charakteristiken für den Einfahrbetrieb gesteuert, wenn sich der Hydraulikzylinder 14 in einem Einfahrbetrieb befindet. Die Ansaugflussrate wird mit den in 3(b) dargestellten Flussratenverminderungs-Charakteristiken für den Ausfahrbetrieb gesteuert, wenn sich der Hydraulikzylinder 14 im Ausfahrbetrieb befindet.
In 3(a) kennzeichnet Lmax die Flussratenverminderungs-Charakteristiken (oder -Kennlinie oder -Kennfeld oder -Kennwerte), wenn die Ansaugflussrate vor Durchführung der Steuerung zum Vermindern der Flussrate der maximalen Flussrate entspricht. L1 kennzeichnet die Flussratenverminderungs-Charakteristiken (oder -Kennlinie oder -Kennfeld oder -Kennwerte), wenn die Ansaugflussrate vor Durchführung der Steuerung zum Vermindern der Flussrate einer ersten Flussrate entspricht, die kleiner als die maximale Flussrate ist. L2 kennzeichnet die Flussratenverminderungs-Charakteristiken (oder -Kennlinie oder -Kennfeld oder -Kennwerte), wenn die Flussrate vor Durchführung der Steuerung zum Vermindern der Flussrate einer zweiten Flussrate entspricht, die kleiner ist als die erste Flussrate.
Die Flussratenverminderungs-Charakteristiken (oder -Kennlinie oder -Kennfeld oder -Kennwerte) haben Verminderungsabschnitte, in denen die Ansaugflussrate kleiner wird, wenn sich die Hubposition S dem Hubende nähert. Die Steigungen der Verminderungsabschnitte der Flussratenverminderungs-Charakteristiken stimmen überein. Eine Änderungsrate der Ansaugflussrate in dem Verminderungsabschnitt der Flussratenverminderungs-Charakteristiken ändert sich nicht, ungeachtet der Ansaugflussrate vor Durchführung der Steuerung zum Vermindern der Flussrate. Jedoch unterscheiden sich bei jeder der Flussratenverminderungs-Charakteristiken die Hubpositionen S voneinander, wenn die Verminderung der Flussrate begonnen hat. Insbesondere rücken die Startpositionen während des Einfahrvorgangs näher an das Hubende heran, wenn die Ansaugflussrate vor Durchführung der Steuerung zum Vermindern der Flussrate kleiner wird. Insbesondere ist eine Verminderungsstartposition S2a der Flussratenverminderungs-Kennlinie L1 kleiner als eine Verminderungsstartposition S2 der Flussratenverminderungs-Kennlinie Lmax. Eine Verminderungsstartposition S2b der Flussratenverminderungs-Kennlinie L2 ist kleiner als die Verminderungsstartposition S2a der Flussratenverminderungs-Kennlinie L1.
Die Ansaugflussrate in den Flussratenverminderungs-Charakteristiken wird während des Einfahrvorgangs in einem das Hubende enthaltenden vorgegebenen Bereich (zwischen den Hubpositionen 0 bis S1) der Hubposition S auf einer vorgeschriebenen Flussrate Q0 gehalten. Die vorgeschrieben Flussrate Q0 ist kleiner-gleich der maximalen Abgabeflussrate Qcmax der Speisepumpe 28 und größer als Null.
In 3(b) kennzeichnet Lmax die Flussratenverminderungs-Charakteristiken (oder -Kennlinie oder -Kennfeld oder -Kennwerte), wenn die Ansaugflussrate vor Durchführung der Steuerung zum Vermindern der Flussrate der maximalen Flussrate entspricht. L1' kennzeichnet die Flussratenverminderungs-Charakteristiken (oder -Kennlinie oder -Kennfeld oder -Kennwerte), wenn die Ansaugflussrate vor Durchführung der Steuerung zum Vermindern der Flussrate der ersten Flussrate entspricht, die kleiner als die maximale Flussrate ist. L2' kennzeichnet die Flussratenverminderungs-Charakteristiken (oder -Kennlinie oder -Kennfeld oder -Kennwerte), wenn die Ansaugflussrate vor Durchführung der Steuerung zum Vermindern der Flussrate der zweiten Flussrate entspricht, die kleiner als die erste Flussrate ist.
Die Flussratenverminderungs-Charakteristiken (oder -Kennlinie oder -Kennfeld oder -Kennwerte) haben Verminderungsabschnitte, in denen die Ansaugflussrate kleiner wird, wenn sich die Hubposition S dem Hubende nähert. Die Steigungen der Verminderungsabschnitte der Flussratenverminderungs-Charakteristiken stimmen überein. Eine Änderungsrate der Ansaugflussrate in dem Verminderungsabschnitt der Flussratenverminderungs-Charakteristiken ändert sich nicht, ungeachtet der Ansaugflussrate vor Durchführung der Steuerung zum Vermindern der Flussrate. Jedoch unterscheiden sich die Hubpositionen S in den jeweiligen Flussratenverminderungs-Charakteristiken voneinander, wenn die Verminderung der Ansaugflussraten begonnen hat. Insbesondere rücken die Startpositionen während des Ausfahrbetriebs näher an das Hubende heran, wenn die Ansaugflussrate vor Durchführung der Steuerung zum Vermindern der Flussrate kleiner wird. Insbesondere ist eine Verringerungsstartposition S3a der Flussratenverminderungs-Kennlinie L1' größer als eine Verminderungsstartposition S3 der Flussratenverminderungs-Kennlinie Lmax'. Eine Verminderungsstartposition S3b der Flussratenverminderungs-Kennlinie L2' ist größer als die Verminderungsstartposition S3a der Flussratenverminderungs-Kennlinie L1'.
Die Ansaugflussrate in den Flussratenverminderungs-Charakteristiken während des Ausfahrvorgangs wird in einem das Hubende enthaltenden vorgegebenen Bereich (zwischen den Hubpositionen S4 bis Smax) der Hubposition S auf einer vorgeschriebenen Flussrate Q0' gehalten. Die vorgeschriebene Flussrate Q0' ist kleiner-gleich der maximalen Abgabeflussrate Qcmax der Speisepumpe 28 und größer als Null. Die vorgeschriebene Flussrate Q0' in den Flussratenverminderungs-Charakteristiken während eines Ausfahrvorgangs kann die gleiche sein wie die vorgeschriebene Flussrate Q0 in den Flussratenverminderungs-Charakteristiken während eines Einfahrvorgangs. Wahlweise kann sich die vorgeschriebene Flussrate Q0' in den Flussratenverminderungs-Charakteristiken während eines Ausfahrvorgangs von der vorgeschriebenen Flussrate Q0 in den Flussratenverminderungs-Charakteristiken während eines Einfahrvorgangs unterscheiden.
Das hydraulische Antriebssystem 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform hat die folgenden Merkmale.
Bei der Steuerung zum Vermindern der Flussrate vermindert die Pumpensteuereinheit 24a die Ansaugflussrate derart, dass die Ansaugflussrate der ersten Hydraulikpumpe 12 und der zweiten Hydraulikpumpe 13 (bzw. die Ansaugflussrate der ersten Hydraulikpumpe 12) kleiner-gleich der maximalen Abgabeflussrate Qcmax der Speisepumpe 28 ist, wenn sich die Hubposition S dem Hubende der Zylinderstange 14a nähert. Wenn die Zylinderstange 14a das Hubende erreicht und der Saugdruck vermindert wird, wird das fehlende Hydraulikfluid durch Hydraulikfluid aus der Speisepumpe 28 ersetzt. Da die Saugflussrate der ersten Hydraulikpumpe 12 und der zweiten Hydraulikpumpe 13 (bzw. die Saugflussrate der ersten Hydraulikpumpe 12) zu diesem Zeitpunkt durch die Steuerung zum Vermindern der Flussrate vermindert wird, ist die zu ergänzende Hydraulikfluidmenge geringer. Aus diesem Grund kann das fehlende Hydraulikfluid mit Hydraulikfluid aus der Speisepumpe 28 ergänzt werden, ohne die Speisepumpe 28 vergrößern zu müssen. Die Entstehung eines Versorgungsdefizits der ersten Hydraulikpumpe 12 und der zweiten Hydraulikpumpe 13 (bzw. das Entstehen eines Versorgungsdefizits der Hydraulikpumpe 12) mit Hydraulikfluid sowie eine Vergrößerung der Speisepumpe 28 können dadurch vermieden werden.
Da in den Flussratenverminderungs-Charakteristiken, die in 3 dargestellt sind, die Ansaugflussrate einhergehend mit der Annäherung der Hubposition S an das Hubende vermindert wird, lässt sich verhindern, dass sich die Bewegung des Hydraulikzylinders 14 drastisch verlangsamt. Da sich außerdem die Änderungsrate der Ansaugflussrate in dem Verminderungsabschnitt der Flussratenverminderungs-Charakteristiken nicht ändert, ungeachtet der Ansaugflussrate vor Durchführung der Steuerung zum Vermindern der Flussrate, lassen sich Variationen bei Änderungen der Betriebsgeschwindigkeit des Hydraulikzylinders 14 vermeiden.
Bei den Flussratenverminderungs-Charakteristiken, die in 3(a) dargestellt sind, wird das Hydraulikfluid mit der vorgeschriebenen Flussrate Q0 in die erste Hydraulikpumpe 12 und in die zweite Hydraulikpumpe 13 gesaugt, auch wenn die Hubposition S das Hubende erreicht hat. Bei den Flussratenverminderungs-Charakteristiken, die in 3(b) dargestellt sind, wird das Hydraulikfluid mit der vorgeschriebenen Flussrate Q0' in die erste Hydraulikpumpe 12 gesaugt, auch wenn die Hubposition S das Hubende erreicht hat. Deshalb bewegt sich der proximale Endabschnitt der Zylinderstange 14 mit niedriger Geschwindigkeit und schlägt an dem Endbereich an der Innenseitenfläche des Zylinderrohres 14b an. Dadurch ist für den Maschinenführer leicht zu erkennen, wann die Hubposition S das Hubende erreicht.
Die Ansaugflussrate wird gemäß den für den Ausfahrbetrieb und für den Einfahrbetrieb des Hydraulikzylinders 14 verschiedenen Flussratenverminderungs-Charakteristiken gesteuert. Dadurch lässt sich die Ansaugflussrate mit Flussratenverminderungs-Charakteristiken steuern, die dem Betriebszustand des Hydraulikzylinders 14 angepasst sind. Zum Beispiel unterscheidet sich die Flussrate des Hydraulikfluids, das aus dem Hydraulikzylinder 14 in die erste Hydraulikpumpe 12 und in die zweite Hydraulikpumpe 13 zurückkehrt, abhängig davon, ob der Hydraulikzylinder 14 ausfährt oder einfährt. Die Steuerung der Ansaugflussrate, die an die Flussratendifferenz angepasst ist, lässt sich also durch die Anwendung von Flussratenverminderungs-Charakteristiken durchführen, die beim Ausfahren und beim Einfahren des Hydraulikzylinders 14 verschieden sind.
Ob die Zylinderstange ausfährt oder einfährt, kann sowohl anhand der Bedienrichtung des Bedienelements 46a als auch anhand der Bewegungsrichtung der Zylinderstange 14a bestimmt werden. Dadurch können geeignete Flussratenverminderungs-Charakteristiken gewählt werden, auch wenn der Hydraulikzylinder 14 zum Beispiel bedingt durch eine Trägheit unmittelbar nach dem Umschalten der Bedienrichtung des Bedienelements 46a in die andere Richtung in eine Richtung entgegengesetzt zur Bedienrichtung des Bedienelements 46a bewegt wird.
Wenngleich die vorliegende Erfindung vorstehend anhand einer Ausführungsform beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht auf diese Ausführungsform beschränkt. Vielmehr sind Modifikationen möglich, ohne den Schutzrahmen der Erfindung zu verlassen.
Zum Beispiel können Flussratenverminderungs-Charakteristiken verwendet werden, die von Flussratenverminderungs-Charakteristiken in 3 abweichen. 4 zeigt Diagramme von Flussratenverminderungs-Charakteristiken gemäß einem ersten modifizierten Beispiel. 4(a) zeigt ein Flussratenverminderungs-Charakteristiken während eines Einfahrvorgangs. 4(b) zeigt Flussratenverminderungs-Charakteristiken während eines Ausfahrvorgangs.
Wie in 4(a) dargestellt ist, ändert sich die Änderungsrate der Ansaugflussrate in dem Verminderungsabschnitt der Flussratenverminderungs-Charakteristiken in Reaktion auf die Ansaugflussrate vor Durchführung der Steuerung zum Vermindern der Flussrate. Insbesondere ist das Steigungsmaß der Flussratenverminderungs-Kennlinie L1 geringer als das Steigungsmaß der Flussratenverminderungs-Kennlinie Lmax. Das Steigungsmaß der Flussratenverminderungs-Kennlinie L2 ist geringer als das Steigungsmaß der Flussratenverminderungs-Kennlinie L1. Die Änderungsrate der Ansaugflussrate in dem Verminderungsabschnitt der Flussratenverminderungs-Charakteristiken wird kleiner, wenn die Ansaugflussrate vor Durchführung der Steuerung zum Vermindern der Flussrate kleiner wird.
Darüber hinaus ist die Hubposition S bei Beginn der Verminderung der Ansaugflussrate dieselbe, ungeachtet der Ansaugflussrate vor Durchführung der Steuerung zum Vermindern der Flussrate. Insbesondere wird die Verminderung der Ansaugflussrate bei einer der Verminderungsstartpositionen S2 der Flussratenverminderungs-Kennlinie Lmax, der Flussratenverminderungs-Kennlinie L1 und der Flussratenverminderungs-Kennlinie L2 begonnen. Die Ansaugflussrate erreicht die vorgeschriebene Flussrate Q0, die kleiner-gleich der maximalen Abgabeflussrate Qcmax der Speisepumpe 28 ist, bei der Hubposition S, die jeweils die gleiche ist für die Flussverminderungs-Kennlinie Lmax, die Flussverminderungs-Kennlinie L1 und die Flussverminderungs-Kennlinie L2. Insbesondere erreicht die Ansaugflussrate den vorgeschriebenen Fluss Q0 bei einer der Referenzpositionen S1 der Flussratenverminderungs-Kennlinie Lmax, der Flussratenverminderungs-Kennlinie L1 und der Flussratenverminderungs-Kennlinie L2.
Die Änderungsrate der Ansaugflussrate in dem Verminderungsabschnitt der Flussratenverminderungs-Charakteristiken ändert sich in Reaktion auf die Ansaugflussrate vor Durchführung der Steuerung zum Vermindern der Flussrate gemäß 4(b) in der gleichen Weise wie in den Flussratenverminderungs-Charakteristiken, die in 4(a) dargestellt sind. Insbesondere ist das Steigungsmaß der Flussratenverminderungs-Kennlinie L1' geringer als das Steigungsmaß der Flussratenverminderungs-Kennlinie Lmax'. Das Steigungsmaß der Flussratenverminderungs-Kennlinie L2' ist geringer als das Steigungsmaß der Flussratenverminderungs-Kennlinie L1'. Die Änderungsrate der Ansaugflussrate in dem Verminderungsabschnitt der Flussratenverminderungs-Charakteristiken wird kleiner, da die Ansaugflussrate vor Durchführung der Steuerung zum Vermindern der Flussrate kleiner wird.
Darüber hinaus ist die Hubposition S, wenn die Verminderung der Ansaugflussrate begonnen hat, dieselbe, ungeachtet der Ansaugflussrate vor Durchführung der Flussratenverminderungssteuerung. Insbesondere wird die Verminderung der Ansaugflussrate an einer der Verminderungsstartpositionen S3 der Flussratenverminderungs-Kennlinie Lmax, der Flussratenverminderungs-Kennlinie L1' und der Flussratenverminderungs-Kennlinie L2' begonnen. Die Ansaugflussrate erreicht die vorgeschriebene Flussrate Q0', die kleiner-gleich der maximalen Abgabeflussrate Qcmax der Speisepumpe 28 ist, bei der Hubposition S, die jeweils die gleiche ist für die Flussverminderungs-Kennlinie Lmax', die Flussverminderungs-Kennlinie L1' und die Flussverminderungs-Kennlinie L2'. Insbesondere erreicht die Ansaugflussrate die vorgeschriebene Flussrate Q0' bei einer der Referenzpositionen S4 der Flussratenverminderungs-Kennlinie Lmax', der Flussratenverminderungs-Kennlinie L1' und der Flussratenverminderungs-Kennlinie L2'. Die anderen Merkmale der Flussratenverminderungs-Charakteristiken gemäß dem ersten modifizierten Beispiel sind die gleichen wie jene der Flussratenverminderungs-Charakteristiken gemäß der ersten Ausführungsform.
5 zeigt Diagramme zur Beschreibung der Flussratenverminderungs-Charakteristiken gemäß einem zweiten modifizierten Beispiel. 5(a) zeigt Flussratenverminderungs-Charakteristiken während eines Einfahrvorgangs. 5(b) zeigt Flussratenverminderungs-Charakteristiken während eines Ausfahrvorgangs. Wie in 5(b) dargestellt ist, erreicht die Ansaugflussrate den Wert Null, wenn die Hubposition S der Flussratenverminderungs-Kennlinien Lmax, L1 und L2 beim Einfahren das Hubende erreicht. Insbesondere erreicht die Ansaugflussrate beim Einfahren den Wert Null zur gleichen Zeit, wie die Hubposition S das Hubende erreicht. Wie in 5(b) dargestellt ist, erreicht die Ansaugflussrate beim Ausfahren den Wert Null, wenn die Hubposition S für die Flussratenverminderungs-Kennlinien Lmax', L1' und L2' das Hubende erreicht. Insbesondere erreicht die Ansaugflussrate den Wert Null zur gleichen Zeit, wie die Hubposition S beim Ausfahren das Hubende erreicht. Die anderen Merkmale der Flussratenverminderungs-Charakteristiken gemäß dem zweiten modifizierten Beispiel sind die gleichen wie jene der Flussratenverminderungs-Charakteristiken gemäß der vorstehenden Ausführungsform.
6 zeigt Diagramme zur Beschreibung der Flussratenverminderungs-Charakteristiken gemäß einem dritten modifizierten Beispiel. 6(a) zeigt Flussratenverminderungs-Charakteristiken während eines Einfahrvorgangs. 6(b) zeigt Flussratenverminderungs-Charakteristiken während eines Ausfahrvorgangs. Wie in 6(a) dargestellt ist, erreicht die Ansaugflussrate bei den Flussratenverminderungs-Kennlinien Lmax, L1 und L2 während eines Einfahrvorgangs den Wert Null, bevor die Hubposition S beim Einfahren das Hubende erreicht. Insbesondere erreicht die Ansaugflussrate bei den Flussratenverminderungs-Kennlinien Lmax, L1 und L2 während eines Einfahrvorgangs den Wert Null, wenn die Hubposition S die Referenzposition S1 erreicht. Wie in 6(b) dargestellt ist, erreicht die Ansaugflussrate den Wert Null, bevor die Hubposition S bei den Flussratenverminderungs-Kennlinien Lmax', L1' und L2' während eines Ausfahrvorgangs das Hubende erreicht. Insbesondere erreicht die Ansaugflussrate den Wert Null, wenn die Hubposition S bei den Flussratenverminderungs-Kennlinien Lmax', L1' und L2' während eines Einfahrvorgangs die Referenzposition S4 erreicht. Die anderen Merkmale der Flussratenverminderungs-Charakteristiken gemäß dem dritten modifizierten Beispiel sind die gleichen wie jene der Flussratenverminderungs-Charakteristiken gemäß der vorstehenden Ausführungsform.
Ebenso wie die Flussratenverminderungs-Charakteristiken gemäß dem zweiten modifizierten Beispiel können die Flussratenverminderungs-Charakteristiken gemäß dem ersten modifizierten Beispiel dahingehend korrigiert werden, dass die Ansaugflussrate während eines Einfahrvorgangs den Wert Null erreicht, wenn die Hubposition S das Hubende erreicht. Ebenso wie die Flussratenverminderungs-Charakteristiken gemäß dem dritten modifizierten Beispiel können die Flussratenverminderungs-Charakteristiken gemäß dem ersten modifizierten Beispiel wahlweise dahingehend korrigiert werden, dass die Ansaugflussrate während eines Einfahrvorgangs den Wert Null erreicht, bevor die Hubposition S das Hubende erreicht.
Die Konfiguration des hydraulischen Antriebssystems 1 ist nicht auf die Konfiguration des vorstehend beschriebenen hydraulischen Antriebssystems 1 beschränkt. Wie in 7 dargestellt ist, kann zum Beispiel ein Speicher 38 mit dem Speiseweg 35 verbunden sein. Der Speicher 38 ist über ein Rückschlagventil 39 mit der Speisepumpe 28 verbunden. Das Rückschlagventil 39 lässt Hydraulikfluid aus der Speisepumpe 28 in Richtung auf den Speicher 38 strömen und verhindert, dass Hydraulikfluid aus dem Speicher 38 in Richtung auf die Speisepumpe 28 in dem Speiseweg 35 strömt. Das Hydraulikfluid in dem Speiseweg 35 kann mit Hydraulikfluid ergänzt werden, das in dem Speicher 38 gespeichert ist, was weiter dazu beträgt, eine Vergrößerung der Pumpe 28 zu vermeiden.
Während die vorliegende Erfindung in der vorstehend Ausführungsform bei einem hydraulischen Antriebssystem mit einer Zwillingspumpe verwendet wird, bei dem zwei Hydraulikpumpen 12 und 13 mit dem Hydraulikzylinder 14 verbunden sind, ist die vorliegende Erfindung auch bei einem hydraulischen Antriebssystem mit nur einer Pumpe anwendbar, bei dem eine Hydraulikpumpe mit dem Hydraulikzylinder 14 verbunden ist. Die Antriebsquelle ist nicht auf eine Antriebsmaschine beschränkt. Sie kann auch ein Elektromotor sein. In diesem Fall kann anstelle der Verstell-Hydraulikpumpe, wie zum Beispiel die vorgenannten Hydraulikpumpen 12 und 13, eine Konstant-Hydraulikpumpe als Hydraulikpumpe verwendet werden. Die Ansaugflussrate der Konstant-Hydraulikpumpe lässt sich durch die Steuerung der Drehzahl des Elektromotors steuern.
Während die Steuerung für die Verminderung der Flussrate in der vorstehenden Ausführungsform sowohl für den Ausfahrbetrieb als auch für den Einfahrbetrieb durchgeführt wird, ist es ebenso möglich, die Steuerung für die Verminderung der Flussrate für den Ausfahrbetrieb oder für den Einfahrbetrieb durchzuführen.
INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
Erfindungsgemäß wird ein hydraulisches Antriebssystem bereitgestellt, bei dem das Entstehen eines Versorgungsdefizits einer Hydraulikpumpe mit einem Hydraulikfluid und eine Vergrößerung einer Speisepumpe vermeidbar sind.
Bezugszeichenliste

1: hydraulisches Antriebssystem
11: Antriebsmaschine
10: Hauptpumpe
14: Hydraulikzylinder
15: Hydraulikfluidweg
24a: Pumpensteuereinheit
24b: Ausfahr/Einfahr-Bestimmungseinheit
28: Speisepumpe
29: Hubpositions-Detektiereinheit
46a: Bedienelement

Claims

Hydraulisches Antriebssystem, umfassend: einen Hydraulikzylinder mit einem Zylinderrohr und einer Zylinderstange, deren proximaler Endabschnitt in das Zylinderrohr eingesetzt ist, wobei die Zylinderstange den Innenraum des Zylinderrohres in eine erste Kammer und eine zweite Kammer unterteilt und die Zylinderstange derart konfiguriert ist, dass sie ausfährt, wenn Hydraulikfluid in die erste Kammer geleitet wird und Hydraulikfluid aus der zweiten Kammer abgeleitet wird, und dass sie einfährt, wenn Hydraulikfluid in die zweite Kammer geleitet wird und Hydraulikfluid aus der ersten Kammer abgeleitet wird; eine Hauptpumpe, die umschaltbar ist zwischen einem Zustand, in dem sie Hydraulikfluid in die erste Kammer abgibt und Hydraulikfluid aus der zweiten Kammer ansaugt, und einem Zustand, in dem sie Hydraulikfluid in die zweite Kammer abgibt und Hydraulikfluid aus der ersten Kammer ansaugt; einen Hydraulikfluidweg, der die erste Kammer und die Hauptpumpe verbindet, wobei der Hydraulikweg die zweite Kammer und die Hauptpumpe verbindet und zwischen der Hauptpumpe und dem Hydraulikzylinder einen geschlossenen Kreis bildet; eine Speisepumpe, die konfiguriert ist für das Nachfüllen des Hydraulikfluids in dem Hydraulikfluidweg; eine Hubpositions-Detektiereinheit, die konfiguriert ist für die Detektion einer Hubposition, die eine Position des proximalen Endabschnitts der Zylinderstange in dem Zylinderrohr ist; und eine Pumpensteuereinheit, die konfiguriert ist für die Durchführung einer Steuerung zum Vermindern der Flussrate, wobei die Pumpensteuereinheit derart konfiguriert ist, dass sie bei der Steuerung zum Vermindern der Flussrate eine Ansaugflussrate der Hauptpumpe so verringert, dass die Ansaugflussrate kleiner oder gleich einer maximalen Abgabeflussrate der Speisepumpe ist, wenn die Hubposition einem Hubende der Zylinderstange näher ist als eine vorgegebene Referenzposition.
Hydraulisches Antriebssystem nach Anspruch 1, wobei die Pumpensteuereinheit konfiguriert ist für die Steuerung der Ansaugflussrate gemäß Flussratenverminderungs-Charakteristiken, die bei der Steuerung zum Vermindern der Flussrate eine Änderung der Ansaugflussrate in Bezug auf die Hubposition vorgeben; wobei die Flussratenverminderungs-Charakteristiken einen Verminderungsabschnitt aufweisen, in dem die Ansaugflussrate kleiner wird, wenn sich die Hubposition dem Hubende nähert; und wobei sich eine Änderungsrate der Ansaugflussrate in dem Verminderungsabschnitt der Flussratenverminderungs-Charakteristiken nicht ändert, ungeachtet einer Ansaugflussrate vor Durchführung der Steuerung zum Vermindern der Flussrate.
Hydraulisches Antriebssystem nach Anspruch 2, wobei, wenn die Verminderung der Ansaugflussrate begonnen hat, die Hubposition in Übereinstimmung mit einer Reduktion der Größe der Ansaugflussrate vor Durchführung der Steuerung zum Vermindern der Durchflussrate näher an dem Hubende liegt.
Hydraulisches Antriebssystem nach Anspruch 1, wobei die Pumpensteuereinheit konfiguriert ist für die Steuerung der Ansaugflussrate gemäß der Flussratenverminderungs-Charakteristiken, die bei der Steuerung zum Vermindern der Flussrate eine Änderung der Ansaugflussrate in Bezug auf die Hubposition vorgeben; wobei die Flussratenverminderungs-Charakteristiken einen Verminderungsabschnitt aufweisen, in dem die Ansaugflussrate vermindert wird, wenn sich die Hubposition dem Hubende nähert; und wobei sich eine Änderungsrate der Ansaugflussrate in dem Verminderungsabschnitt der Flussratenverminderungs-Charakteristiken in Reaktion auf eine Ansaugflussrate vor einer Durchführung der Steuerung zum Vermindern der Flussrate ändert.
Hydraulisches Antriebssystem nach Anspruch 4, wobei in dem Verminderungsabschnitt de Flussratenverminderungs-Charakteristiken eine Änderungsrate der Ansaugflussrate in Übereinstimmung mit einer Reduktion der Größe der Ansaugflussrate vor Durchführung der Steuerung zum Vermindern der Flussrate kleiner wird.
Hydraulisches Antriebssystem nach Anspruch 5, wobei, wenn die Verminderung der Ansaugflussrate begonnen hat, die Hubposition dieselbe ist, ungeachtet der Ansaugflussrate vor Durchführung der Steuerung zum Vermindern der Flussrate.
Hydraulisches Antriebssystem nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei die Ansaugflussrate in einem das Hubende enthaltenden vorgegebenen Bereich der Hubposition in den Flussratenverminderungs-Charakteristiken auf einer vorgegebenen Flussrate gehalten wird, die kleiner oder gleich einer maximalen Abgabeflussrate der Speisepumpe ist.
Hydraulisches Antriebssystem nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei die Ansaugflussrate kleiner wird, wenn sich die Hubposition dem Hubende nähert, und wobei die Ansaugflussrate den Wert Null erreicht, wenn die Hubposition das Hubende in den Flussratenverminderungs-Charakteristiken erreicht.
Hydraulisches Antriebssystem nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei in den Flussratenverminderungs-Charakteristiken die Ansaugflussrate kleiner wird, wenn sich die Hubposition dem Hubende nähert, und wobei die Ansaugflussrate den Wert Null erreicht, bevor die Hubposition das Hubende erreicht.
Hydraulisches Antriebssystem nach einem der Ansprüche 2 bis 6, ferner umfassend: eine Ausfahr/Einfahr-Bestimmungseinheit, die derart konfiguriert ist, zu bestimmen, ob der Hydraulikzylinder ausfährt oder einfährt; wobei die Pumpensteuereinheit konfiguriert ist für die Steuerung der Ansaugflussrate bei der Steuerung zum Vermindern der Flussrate gemäß den Flussratenverminderungs-Charakteristiken für den Ausfahrbetrieb, wenn der Hydraulikzylinder ausfährt; und wobei die Pumpensteuereinheit konfiguriert ist für die Steuerung der Ansaugflussrate bei der Steuerung zum Vermindern der Flussrate gemäß den Flussratenverminderungs-Charakteristiken für den Einfahrbetrieb, wenn der Hydraulikzylinder einfährt.
Hydraulisches Antriebssystem nach Anspruch 10, ferner umfassend: ein Bedienelement zum Bedienen des Hydraulikzylinders, wobei die Einfahr/Ausfahr-Bestimmungseinheit derart konfiguriert ist, dass sie anhand von Detektionsergebnissen der Hubpositions-Detektiereinheit bestimmt, ob sich die Zylinderstange in eine Ausfahrrichtung oder in eine Einfahrrichtung bewegt, und dass sie bei einer Übereinstimmung der Bewegungsrichtung der Zylinderstange mit der Bedienrichtung des Bedienelements bestimmt, dass sich die Zylinderstange im Ausfahrbetrieb oder im Einfahrbetrieb befindet.
Hydraulisches Antriebssystem nach Anspruch 10, wobei eine Flussrate eines Hydraulikfluids, das während eines Einfahrvorgangs von dem Hydraulikzylinder in die Hauptpumpe zurückströmt, größer ist als eine Flussrate eines Hydraulikfluids, das während eines Ausfahrvorgangs von dem Hydraulikzylinder in die Hauptpumpe zurückströmt.