DE112012003500B4

DE112012003500B4 - Hydraulisches Antriebssystem

Info

Publication number: DE112012003500B4
Application number: DE112012003500.3T
Authority: DE
Inventors: Koji Saito; Teruo Akiyama; Noboru Iida; Takayuki Watanabe; Koji Yamashita
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 2011-08-24
Filing date: 2012-08-13
Publication date: 2017-07-27
Anticipated expiration: 2032-08-14
Also published as: US9683585B2; CN103748365A; WO2013027620A1; JPWO2013027620A1; JP5972879B2; US20140130487A1; CN103748365B; DE112012003500T5

Abstract

Hydraulisches Antriebssystem (1), umfassend: eine Hydraulikpumpe (10); eine Antriebsquelle (57), die für den Antrieb der Hydraulikpumpe (10) konfiguriert ist; einen Hydraulikzylinder (14), der durch Hydraulikfluid, das von der Hydraulikpumpe (10) abgegeben wird, angetrieben wird; einen Hydraulikfluidweg (15), der zwischen der Hydraulikpumpe (10) und dem Hydraulikzylinder (14) einen geschlossenen Kreis bildet; eine Pumpenflussraten-Steuereinheit (25, 26), die konfiguriert ist für die Steuerung einer Abgabeflussrate der Hydraulikpumpe (10); ein Flussraten-Steuerventil (16), das in dem Hydraulikfluidweg (15) zwischen die Hydraulikpumpe (10) und den Hydraulikzylinder (14) geschaltet ist, wobei das Flussraten-Steuerventil (16) konfiguriert ist für die Steuerung einer Flussrate des Hydraulikfluids, das dem Hydraulikzylinder (14) von der Hydraulikpumpe (10) zugeführt wird; eine Richtungssteuerungseinheit (44, 45), die konfiguriert ist, einen Fluss von Hydraulikfluid von der Hydraulikpumpe (10) zu dem Hydraulikzylinder (14) zuzulassen und einen Fluss von Hydraulikfluid von dem Hydraulikzylinder (14) zur Hydraulikpumpe (10) zu verhindern, wenn über das Flussraten-Steuerventil (16) Hydraulikfluid von der Hydraulikpumpe (10) dem Hydraulikzylinder (14) zugeführt wird; eine Zielflussraten-Einstelleinheit, die konfiguriert ist für die Einstellung einer Zielflussrate von Hydraulikfluid, das dem Hydraulikzylinder (14) zugeführt wird; und eine Steuervorrichtung (24), die konfiguriert ist für ein Steuern einer Flussrate von Hydraulikfluid, das dem Hydraulikzylinder (14) zugeführt wird, durch das Flussraten-Steuerventil (16), wenn die Zielflussrate innerhalb eines vorgegebenen Bereichs liegt, und für ein Steuern einer Flussrate von Hydraulikfluid, das dem Hydraulikzylinder (14) zugeführt wird, durch die Pumpenflussraten-Steuereinheit (25, 26), wenn die Zielflussrate größer als der vorgegebene Bereich ist.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein hydraulisches Antriebssystem.
BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK
Arbeitsmaschinen wie Hydraulikbagger oder Radlader sind mit einem Arbeitsgerät ausgestattet, das durch einen Hydraulikzylinder angetrieben wird. Dem Hydraulikzylinder wird Hydraulikfluid aus einer Hydraulikpumpe zugeführt. JP-A-2009-511831 zum Beispiel beschreibt eine Arbeitsmaschine, die mit einem geschlossenen Hydraulikkreis für die Versorgung des Hydraulikzylinders mit Hydraulikfluid versehen ist. Dadurch, dass der Hydraulikkreis ein geschlossener Kreis ist, wird potenzielle Energie des Arbeitsgeräts zurückgewonnen, wodurch der Kraftstoffverbrauch eines Motors für den Antrieb der Hydraulikpumpe gesenkt werden kann.
JP 2002-195209 A offenbart ein hydraulisches Antriebssystem, umfassend eine Antriebsquelle, die für den Antrieb einer Hydraulikpumpe konfiguriert ist, einen Hydraulikzylinder, einen Hydraulikfluidweg, ein Flussraten-Steuerventil und eine Steuereinrichtung, die das Flussraten-Steuerventil und die Hydraulikpumpe aufgrund von Eingaben des Bedieners steuert.
ÜBERSICHT
Technisches Problem
Die Arbeitsmaschine führt an dem Arbeitsgerät Steuerungen bei sehr niedrigen Geschwindigkeiten durch. Wenn mit einem Hydraulikbagger zum Beispiel Hebearbeiten durchgeführt werden, muss die Steuerung des Auslegers unter äußerst niedrigen Geschwindigkeiten erfolgen, um eine Ladung zu positionieren. Die Flussrate des Hydraulikfluids, das den Hydraulikzylindern des Arbeitsgeräts zugeführt wird, muss innerhalb sehr kleiner Flussratenbereiche gesteuert werden, wenn die Steuerung des Arbeitsgeräts bei sehr niedrigen Geschwindigkeiten erfolgt. Zum Beispiel muss die Flussrate in Einheiten von 1% oder weniger der maximalen Flussrate der Hydraulikpumpe gesteuert werden.
Die Steuerung der Flussrate des Hydraulikfluids, das den Hydraulikzylindern für das Arbeitsgerät zugeführt wird, in einem Bereich sehr geringer Flussraten erfordert eine präzise Steuerung der Abgabeflussrate der Hydraulikpumpe in dem geschlossenen Hydraulikkreis, wie dieser in dem vorgenannten Patentdokument JP-A-2009-511831 beschrieben ist. Allerdings gibt es eine Grenze für eine minimal steuerbare Flussrate der Abgabeflussrate der Hydraulikpumpe, weshalb sich eine präzise Steuerung der Abgabeflussrate der Hydraulikpumpe, wie vorstehend erwähnt, schwierig gestaltet.
Zum Beispiel verringert sich die Abgabeflussrate der Hydraulikpumpe, wenn bei Verwendung einer Verstell-Hydraulikpumpe der Kippwinkel der Hydraulikpumpe verkleinert wird. Eine stabile Abgabeflussrate in dem Bereich eines sehr kleinen Kippwinkels lässt sich jedoch schwer erzielen, da der Einfluss von Variationen eines aus dem Gleitbereich der Hydraulikpumpe leckenden Hydraulikfluids größer wird. Da auf den Mechanismus zum Variieren des Kippwinkels der Hydraulikpumpe außerdem eine Reibkraft wirkt, ist es schwierig, den Kippwinkel der Hydraulikpumpe in sehr kleinen Winkeleinheiten zu steuern.
Zum Beispiel wird die Abgabeflussrate der Hydraulikpumpe vermindert, indem bei Verwendung einer Konstant-Hydraulikpumpe die Drehgeschwindigkeit der Hydraulikpumpe vermindert wird. Dennoch ist es schwierig, in einem sehr niedrigen Drehgeschwindigkeitsbereich eine stabile Abgabeflussrate zu erzielen, da der Einfluss von Variationen des Hydraulikfluids, das aus dem Gleitbereich der Hydraulikpumpe leckt, größer wird.
Eine Aufgabe der Erfindung ist die Ermöglichung einer Mikro-Drehgeschwindigkeitssteuerung eines Hydraulikzylinders in einem hydraulischen Antriebssystem mit einem geschlossenen Hydraulikkreis.
Problemlösung
Diese Aufgabe wir erfindungsgemäß durch ein hydraulisches Antriebssystem mit den Merkmalen nach Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Das erfindungsgemäße hydraulisches Antriebssystem umfasst eine Hydraulikpumpe, eine Antriebsquelle, einen Hydraulikzylinder, einen Hydraulikfluidweg, eine Pumpenflussraten-Steuereinheit, ein Flussraten-Steuerventil, eine Richtungssteuerungseinheit, eine Zielflussraten-Einstelleinheit und eine Steuervorrichtung. Die Antriebsquelle treibt die Hydraulikpumpe an. Der Hydraulikzylinder wird durch Hydraulikfluid von der Hydraulikpumpe angetrieben. Der Hydraulikfluidweg bildet zwischen der Hydraulikpumpe und dem Hydraulikzylinder einen geschlossenen Kreis. Die Pumpenflussraten-Steuereinheit steuert eine Abgabeflussrate der Hydraulikpumpe. Das Flussraten-Steuerventil ist in dem Hydraulikfluidweg zwischen die Hydraulikpumpe und den Hydraulikzylinder geschaltet. Das Flussraten-Steuerventil steuert die Flussrate des Hydraulikfluids, das von der Hydraulikpumpe dem Hydraulikzylinder zugeführt wird. Die Richtungssteuerungseinheit lässt Hydraulikfluid von der Hydraulikpumpe zu dem Hydraulikzylinder strömen und verhindert, dass Hydraulikfluid von dem Hydraulikzylinder zur Hydraulikpumpe strömt, wenn das Hydraulikfluid von der Hydraulikpumpe über das Flussraten-Steuerventil dem Hydraulikzylinder zugeführt wird. Die Zielflussraten-Einstelleinheit stellt eine Zielflussrate des dem Hydraulikzylinder zugeführten Hydraulikfluids ein. Wenn die Zielflussrate innerhalb eines vorgegebenen Bereichs liegt, nutzt die Steuervorrichtung das Flussraten-Steuerventil zum Steuern der Flussrate des Hydraulikfluids, das dem Hydraulikzylinder zugeführt wird. Liegt die Zielflussrate über dem vorgegebenen Bereich, nutzt die Steuervorrichtung die Pumpenflussraten-Steuereinheit zum Steuern der Flussrate des Hydraulikfluids, das dem Hydraulikzylinder zugeführt wird.
Bei einer ersten bevorzugten Ausgestaltung des hydraulischen Antriebssystems öffnet die Steuervorrichtung den Öffnungsgrad des Weges in dem Flussraten-Steuerventil komplett, um eine Verbindung zwischen der Hydraulikpumpe und dem Hydraulikzylinder zu ermöglichen, wenn die Zielflussrate größer als der vorgegebene Bereich ist.
Bei einer zweiten bevorzugten Ausgestaltung des hydraulischen Antriebssystems hat der Hydraulikfluidweg einen Einstellweg, dem Hydraulikfluid für die Hydraulikpumpe zugeführt wird. Wenn die Zielflussrate innerhalb des vorgegebenen Bereichs liegt, wird die Abgabeflussrate der Hydraulikpumpe auf einen Wert größer als die Zielflussrate eingestellt, und das von der Hydraulikpumpe zugeführte Hydraulikfluid wird zwischen dem Hydraulikzylinder und dem Einstellweg aufgeteilt.
Bei einer dritten bevorzugten Ausgestaltung des hydraulischen Antriebssystems wird die Abgabeflussrate der Hydraulikpumpe auf die Zielflussrate eingestellt und der Weg zwischen dem Einstellweg und der Hydraulikpumpe in dem Hydraulikfluidweg geschlossen, wenn die Zielflussrate größer als der vorgegebenen Bereich ist.
Bei einer vierten bevorzugten Ausgestaltung des hydraulischen Antriebssystems steuert das Flussraten-Steuerventil eine Flussrate des Hydraulikfluids, das von der Hydraulikpumpe dem Hydraulikzylinder zugeführt wird, und eine Flussrate des Hydraulikfluids, das von der Hydraulikpumpe dem Einstellweg zugeführt wird.
Bei einer fünften bevorzugten Ausgestaltung des hydraulischen Antriebssystems umfasst der Hydraulikfluidweg ferner einen Pumpenweg und einen Zylinderweg. Der Pumpenweg ist mit der Hydraulikpumpe verbunden. Der Zylinderweg ist mit dem Hydraulikzylinder verbunden. Das Flussraten-Steuerventil hat eine Pumpenöffnung, eine Zylinderöffnung und eine Einstellöffnung. Die Pumpenöffnung ist über die Richtungssteuerungseinheit mit dem Pumpenweg verbunden. Die Zylinderöffnung ist mit dem Zylinderweg verbunden. Die Einstellöffnung ist mit dem Einstellweg verbunden.
Eine sechste bevorzugte Ausgestaltung des hydraulischen Antriebssystems umfasst ferner eine Einstellflussraten-Steuereinheit. Die Einstellflussraten-Steuereinheit steuert die Flussrate des Hydraulikfluids, das von der Hydraulikpumpe dem Einstellweg zugeführt wird. Der Hydraulikflussweg umfasst ferner einen Pumpenweg, einen Zylinderweg und einen Pilotweg. Der Pumpenweg ist mit der Hydraulikpumpe verbunden. Der Zylinderweg ist mit dem Hydraulikzylinder verbunden. Der Pilotweg ist mit einer Pilotöffnung in der Einstellflussraten-Steuereinheit verbunden. Die Einstellflussraten-Steuereinheit ermöglicht eine Verbindung zwischen dem Pumpenweg und dem Einstellweg, wenn ein Differenzhydraulikdruck zwischen dem Pumpenweg und dem Pilotweg höher als ein vorgegebener Einstelldruck ist. Die Einstellflussraten-Steuereinheit sperrt die Verbindung zwischen dem Pumpenweg und dem Einstellweg, wenn der Differenzhydraulikdruck zwischen dem Pumpenweg und dem Pilotweg gleich dem oder kleiner als der vorgeschriebene Einstelldruck ist. Das Flussraten-Steuerventil verbindet den Pumpenweg und den Zylinderweg und verbindet den Zylinderweg und den Pilotweg. Der Differenzhydraulikdruck zwischen dem Pumpenweg und dem Zylinderweg ist höher als der vorgegebene Einstelldruck, wenn die Zielflussrate innerhalb des vorgegebenen Bereichs liegt. Der Differenzhydraulikdruck zwischen dem Pumpenweg und dem Zylinderweg ist gleich dem oder niedriger als der vorgegebene Einstelldruck, wenn die Zielflussrate größer als der vorgegebene Bereich ist.
Eine siebte bevorzugte Ausgestaltung des hydraulischen Antriebssystems umfasst ferner die Einstellflussraten-Steuereinheit. Die Einstellflussraten-Steuereinheit steuert die Flussrate des Hydraulikfluids, das von der Hydraulikpumpe dem Einstellweg zugeführt wird. Der Hydraulikfluidweg umfasst ferner einen Pumpenweg, einen Zylinderweg und einen Pilotweg. Der Pumpenweg ist mit der Hydraulikpumpe verbunden. Der Zylinderweg ist mit dem Hydraulikzylinder verbunden. Der Pilotweg ist mit einer Pilotöffnung an der Einstellflussraten-Steuereinheit verbunden. Die Einstellflussraten-Steuereinheit ermöglicht einer Verbindung zwischen dem Pumpenweg und dem Einstellweg, wenn ein Differenzhydraulikdruck zwischen dem Pumpenweg und dem Pilotweg höher als ein vorgegebener Einstelldruck ist. Die Einstellflussraten-Steuereinheit sperrt die Verbindung zwischen dem Pumpenweg und dem Einstellweg, wenn der Differenzhydraulikdruck zwischen dem Pumpenweg und dem Pilotweg gleich dem oder niedriger als der vorgegebene Einstelldruck ist. Der Differenzhydraulikdruck zwischen dem Pumpenweg und dem Zylinderweg ist höher als der vorgegebene Einstelldruck, wenn die Zielflussrate innerhalb des vorgegebenen Bereichs liegt. Das Flussraten-Steuerventil verbindet den Pumpenweg und den Zylinderweg und verbindet den Zylinderweg und den Pilotweg, wenn die Zielflussrate innerhalb des vorgegebenen Bereichs liegt. Das Flussraten-Steuerventil verbindet den Pumpenweg und den Zylinderweg und verbindet den Pilotweg und den Pumpenweg, wenn die Zielflussrate größer als der vorgegebene Bereich ist.
Eine achte bevorzugte Ausgestaltung des hydraulischen Antriebssystems umfasst ferner eine Einstellflussraten-Steuereinheit. Die Einstellflussraten-Steuereinheit steuert die Flussrate des Hydraulikfluids, das von der Hydraulikpumpe dem Einstellweg zugeführt wird. Der Hydraulikfluidweg umfasst ferner einen Pumpenweg, einen Zylinderweg und einen Pilotweg. Der Pumpenweg ist mit der Hydraulikpumpe verbunden. Der Zylinderweg ist mit dem Hydraulikzylinder verbunden. Der Pilotweg ist mit dem Zylinderweg und der Pilotöffnung in der Einstellflussraten-Steuereinheit verbunden. Die Einstellflussraten-Steuereinheit ermöglicht eine Verbindung zwischen dem Pumpenweg und dem Einstellweg, wenn ein Differenzhydraulikdruck zwischen dem Pumpenweg und dem Pilotweg höher als ein vorgegebener Einstelldruck ist. Die Einstellflussraten-Steuereinheit sperrt die Verbindung zwischen der Hydraulikpumpe und dem Einstellweg, wenn der Differenzhydraulikdruck zwischen dem Pumpenweg und dem Pilotweg gleich dem oder niedriger als der vorgegebene Einstelldruck ist. Der Differenzhydraulikdruck zwischen dem Pumpenweg und dem Zylinderweg ist höher als der vorgegebene Einstelldruck, wenn die Zielflussrate innerhalb des vorgegebenen Bereichs liegt. Der Differenzhydraulikdruck zwischen dem Pumpenweg und dem Zylinderweg ist gleich dem oder niedriger als der vorgegebene Einstelldruck, wenn die. Zielflussrate größer als der vorgegebene Bereich ist.
Bei einer neunten bevorzugten Ausgestaltung des hydraulischen Antriebssystems sperrt das Flussraten-Steuerventil im Zustand einer Neutralposition die Verbindung zwischen dem Pumpenweg und dem Zylinderweg und verbindet den Pumpenweg mit dem Einstellweg.
Bei einer zehnten bevorzugten Ausgestaltung des hydraulischen Antriebssystems ist eine Öffnung zwischen dem Pumpenweg und dem Einstellweg geschlossen, wenn eine Öffnung des Flussraten-Steuerventils zwischen dem Pumpenweg und dem Zylinderweg offen ist.
Eine elfte bevorzugte Ausgestaltung des hydraulischen Antriebssystems umfasst ferner eine Speisepumpe zum Nachführen von Hydraulikfluid an die Hydraulikpumpe. Der Hydraulikfluidweg umfasst ferner einen Speiseweg, der die Speisepumpe und die Hydraulikpumpe verbindet. Der Einstellweg ist mit dem Speiseweg verbunden.
Eine zwölfte bevorzugte Ausgestaltung des hydraulischen umfasst ferner eine Speisepumpe zum Nachführen von Hydraulikfluid an die Hydraulikpumpe. Der Hydraulikfluidweg umfasst ferner einen Speiseweg, der die Speisepumpe und die Hydraulikpumpe verbindet. Das Flussraten-Steuerventil sperrt im Zustand der Neutralposition die Verbindung zwischen dem Pumpenweg und dem Zylinderweg und verbindet den Pilotweg mit dem Speiseweg.
Eine dreizehnte bevorzugte Ausgestaltung des hydraulischen Antriebssystems umfasst ferner einen Hydraulikfluidtank zum Speichern von Hydraulikfluid. Der Einstellweg ist mit dem Hydraulikfluidtank verbunden.
Bei einer vierzehnten bevorzugten Ausgestaltung des hydraulischen Antriebssystems ist die Hydraulikpumpe eine Verstellpumpe. Die Pumpenflussraten-Steuereinheit steuert die Abgabeflussrate der Hydraulikpumpe durch das Steuern eines Kippwinkels der Hydraulikpumpe. Die Zielflussraten-Einstelleinheit ist ein Betätigungselement, das von einem Maschinenführer betätigt wird. Wenn ein Betätigungsbetrag des Betätigungselements Null ist, stellt die Steuervorrichtung den Kippwinkel der Hydraulikpumpe auf den Wert Null ein. Wenn der Betätigungsbetrag des Betätigungselements innerhalb eines vorgegebenen Betätigungsbereichs liegt, der dem vorgegebenen Bereich der Zielflussrate entspricht, steuert die Steuervorrichtung den Kippwinkel der Hydraulikpumpe solchermaßen, dass die Abgabeflussrate der Hydraulikpumpe die Zielflussrate, die dem Betätigungsbetrag des Betätigungselements entspricht, erfüllt oder überschreitet.
Bei einer fünfzehnten bevorzugten Ausgestaltung des hydraulischen Antriebssystems steuert die Pumpenflussraten-Steuereinheit die Abgabeflussrate der Hydraulikpumpe durch das Steuern einer Drehgeschwindigkeit (kann auch als Drehzahl bezeichnet werden) der Hydraulikpumpe. Die Zielflussraten-Einstelleinheit ist ein Betätigungselement, das von einem Maschinenführer betätigt wird. Wenn der Betätigungsbetrag des Betätigungselements Null ist, stoppt die Steuervorrichtung die Drehung der Hydraulikpumpe. Wenn der Betätigungsbetrag des Betätigungsbetrag des Betätigungselements innerhalb eines vorgegebenen Betätigungsbereichs, der dem vorgegebenen Bereich der Zielflussrate entspricht, liegt, steuert die Steuervorrichtung die Drehgeschwindigkeit der Hydraulikpumpe solchermaßen, dass die Abgabeflussrate der Hydraulikpumpe die Zielflussrate, die dem Betätigungsbetrag des Betätigungselements entspricht, erfüllt oder überschreitet.
Bei einer sechzehnten bevorzugten Ausgestaltung des hydraulischen Antriebssystems hat die Hydraulikpumpe eine erste Pumpöffnung und eine zweite Pumpöffnung. Die Hydraulikpumpe ist umschaltbar zwischen einem Zustand, in dem sie Hydraulikfluid von der zweiten Pumpöffnung ansaugt und Hydraulikfluid von der ersten Pumpöffnung abgibt, und einem Zustand, in dem sie Hydraulikfluid von der ersten Pumpöffnung ansaugt und Hydraulikfluid von der zweiten Pumpöffnung abgibt. Der Hydraulikzylinder hat eine erste Kammer und eine zweite Kammer. Der Hydraulikzylinder fährt aus und fährt ein, indem die Zuleitung und Ableitung von Hydraulikfluid zwischen der ersten Kammer und zweiten Kammer umgeschaltet wird. Der Hydraulikfluidweg umfasst einen ersten Pumpenweg, einen zweiten Pumpenweg, einen ersten Zylinderweg und einen zweiten Zylinderweg. Der erste Pumpenweg ist mit der ersten Pumpöffnung verbunden. Der zweite Pumpenweg ist mit der zweiten Pumpöffnung verbunden. Der erste Zylinderweg ist mit der ersten Kammer verbunden. Der zweite Zylinderweg ist mit der zweiten Kammer verbunden. Die Richtungssteuerungseinheit umfasst eine erste Richtungssteuerungseinheit und eine zweite Richtungssteuerungseinheit. Die erste Richtungssteuerungseinheit lässt den Fluss von Hydraulikfluid von dem ersten Pumpenweg zu dem ersten Zylinderweg zu und verhindert den Fluss von Hydraulikfluid von dem ersten Zylinderweg zu dem ersten Pumpenweg, wenn durch das Flussraten-Steuerventil Hydraulikfluid von dem ersten Pumpenweg dem ersten Zylinderweg zugeführt wird. Die zweite Richtungssteuerungseinheit lässt den Fluss von Hydraulikfluid von dem zweiten Pumpenweg zu dem zweiten Zylinderweg zu und verhindert den Fluss von Hydraulikfluid von dem zweiten Zylinderweg zu dem zweiten Pumpenweg, wenn durch das Flussraten-Steuerventil Hydraulikfluid von dem zweiten Pumpenweg dem zweiten Zylinderweg zugeführt wird. Das Flussraten-Steuerventil ist umschaltbar zwischen einem Zustand einer ersten Position und einem Zustand einer zweiten Position. Im Zustand der ersten Position verbindet das Flussraten-Steuerventil den ersten Pumpenweg über die erste Richtungssteuerungseinheit mit dem ersten Zylinderweg und verbindet den zweiten Zylinderweg unter Umgehung der zweiten Richtungssteuerungseinheit mit dem zweiten Pumpenweg. Im Zustand der zweiten Position verbindet das Flussraten-Steuerventil den ersten Zylinderweg unter Umgehung der ersten Richtungssteuerungseinheit mit dem ersten Pumpenweg und verbindet den zweiten Pumpenweg über die zweite Richtungssteuerungseinheit mit dem zweiten Zylinderweg.
Wirkungen der Erfindung
Wenn die Zielflussrate innerhalb eines vorgegebenen Bereichs liegt, nutzt die Steuervorrichtung in dem erfindungsgemäßen hydraulischen Antriebssystem das Flussraten-Steuerventil, um die Flussrate des dem Hydraulikzylinder zugeführten Hydraulikfluids zu steuern. Deshalb wird die Flussrate des dem Hydraulikzylinder zugeführten Hydraulikfluids durch das Flussraten-Steuerventil gesteuert, wenn die Zielflussrate eine sehr kleine Flussrate ist. Infolgedessen lässt sich die Flussrate des dem Hydraulikzylinder zugeführten Hydraulikfluids als eine sehr kleine Flussrate durch das Flussraten-Steuerventil steuern, auch wenn die minimal steuerbare Flussrate der Abgabeflussrate von der Hydraulikpumpe, die durch die Pumpenflussraten-Steuereinheit gesteuert wird, nicht ausreichend klein ist, um eine Steuerung als sehr kleine Flussrate zuzulassen. Es ist somit eine Mikro-Geschwindigkeitssteuerung des Hydraulikzylinders möglich.
Wenn die Zielflussrate über dem vorgegebenen Bereich liegt, wird die Flussrate des dem Hydraulikzylinder zugeführten Hydraulikfluids durch die Pumpenflussraten-Steuereinheit gesteuert. Deshalb wird die Flussrate des dem Hydraulikzylinder zugeführten Hydraulikfluids durch eine Steuerung der Abgabeflussrate der Hydraulikpumpe gesteuert, wenn die Zielflussrate nicht eine sehr kleine Flussrate ist. Während der Energieverlust des Flussraten-Steuerventils größer wird, wenn das Hydraulikfluid, das eine hohe Flussrate hat, durch das Flussraten-Steuerventil gesteuert wird, lässt sich das Entstehen eines solchen Energieverlusts bei dem hydraulischen Antriebssystem gemäß dem erfindungsgemäßen hydraulischen Antriebssystems verhindern.
Darüber hinaus lässt die Flussrichtungssteuerungseinheit das Hydraulikfluid von der Hydraulikpumpe zu dem Hydraulikzylinder strömen und verhindert, dass Hydraulikfluid von dem Hydraulikzylinder zur Hydraulikpumpe strömt, wenn über das Flussraten-Steuerventil Hydraulikfluid von der Hydraulikpumpe dem Hydraulikzylinder zugeführt wird. Infolgedessen lässt sich ein Hubbetrag des Hydraulikzylinders halten, wenn das Maß der Betätigung sehr gering ist. Wird beispielsweise ein Ausleger nur wenig angehoben, lässt sich verhindern, dass der Ausleger infolge eines Rückstroms des Hydraulikfluids von dem Hydraulikzylinder nach unten sackt.
Bei der ersten bevorzugten Ausgestaltung des hydraulischen Antriebssystems entspricht der Öffnungsgrad des Weges in dem Flussraten-Steuerventil der vollen Öffnung, wenn die Zielflussrate größer als der vorgegebene Bereich ist. Ein Druckverlust des Hydraulikfluids in dem Flussraten-Steuerventil und ein Energieverlust können dadurch verhindert werden.
Bei der zweiten bevorzugten Ausgestaltung des hydraulischen Antriebssystems wird Hydraulikfluid mit einer Flussrate, die größer ist als die Zielflussrate, von der Hydraulikpumpe gefördert, wenn die Zielflussrate innerhalb des vorgegebenen Bereichs liegt. Ein Teil des Hydraulikfluids wird über das Flussraten-Steuerventil in den Hydraulikzylinder geleitet. Dadurch kann das dem Hydraulikzylinder zugeleitete Hydraulikfluid innerhalb einer sehr geringen Flussrate gesteuert werden. Überschüssiges Hydraulikfluid, das nicht in den Hydraulikzylinder geleitet wird, wird in den Einstellweg gespeist.
Bei der dritten bevorzugten Ausgestaltung des hydraulischen Antriebssystems wird die Abgabeflussrate der Hydraulikpumpe auf die Zielflussrate eingestellt, und der Weg zwischen dem Einstellweg und der Hydraulikpumpe in dem Hydraulikfluidweg wird geschlossen. wenn die Zielflussrate größer als der vorgegebene Bereich ist. Also wird bei einer Zielflussrate über dem vorgegebenen Bereich die Flussrate des Hydraulikfluids, das dem Hydraulikzylinder zugeführt wird, durch die Pumpenflussraten-Steuereinheit gesteuert.
Bei der vierten bevorzugten Ausgestaltung des hydraulischen Antriebssystems werden sowohl die Flussrate des Hydraulikfluids, das von der Hydraulikpumpe dem Hydraulikzylinder zugeführt wird, als auch die Flussrate des Hydraulikfluids, das von der Hydraulikpumpe dem Einstellweg zugeführt wird, durch das Flussraten-Steuerventil gesteuert. Folglich können die Steuerung der Flussrate des Hydraulikfluids, das von der Hydraulikpumpe dem Hydraulikzylinder zugeführt wird, und die Steuerung der Flussrate des Hydraulikfluids, das von der Hydraulikpumpe dem Einstellweg zugeführt wird, durch das Flussraten-Steuerventil ohne weiteres koordiniert werden.
Bei der fünften bevorzugten Ausgestaltung des hydraulischen Antriebssystems sind der Pumpenweg, der Zylinderweg und der Einstellweg mit dem Flussraten-Steuerventil verbunden. Folglich können die Steuerung der Flussrate des Hydraulikfluids, das von der Hydraulikpumpe dem Hydraulikzylinder zugeführt wird, und die Steuerung der Flussrate des Hydraulikfluids, das von der Hydraulikpumpe dem Einstellweg zugeführt wird, durch das Flussraten-Steuerventil ohne weiteres koordiniert werden.
Bei der sechsten bevorzugten Ausgestaltung des hydraulischen Antriebssystems ist der Differenzhydraulikdruck zwischen dem Pumpenweg und dem Zylinderweg höher als der vorgegebene Einstelldruck, wenn die Zielflussrate innerhalb des vorgegebenen Bereichs liegt. Deshalb erlaubt die Einstellflussraten-Steuereinheit eine Verbindung zwischen dem Pumpenweg und dem Einstellweg, wenn die Zielflussrate innerhalb des vorgegebenen Bereichs liegt. Folglich wird überschüssiges Hydraulikfluid, das nicht in den Hydraulikzylinder geleitet wird, in den Einstellweg gespeist. Darüber hinaus ist der Differenzhydraulikdruck zwischen dem Pumpenweg und dem Zylinderweg gleich dem oder niedriger als der vorgegebene Einstelldruck, wenn die Zielflussrate größer als vorgegebene Bereich ist. Deshalb sperrt die Einstellflussraten-Steuereinheit die Verbindung zwischen dem Pumpenweg und dem Einstellweg, wenn die Zielflussrate größer als der vorgegebene Bereich ist. Das Entstehen eines Energieverlusts lässt sich folglich verhindern, indem ein Teil des Hydraulikfluids in den Einstellweg gespeist wird.
Bei der siebten bevorzugten Ausgestaltung des hydraulischen Antriebssystems ist der Differenzhydraulikdruck zwischen dem Pumpenweg und dem Zylinderweg höher als der vorgegebene Einstelldruck, wenn die Zielflussrate innerhalb des vorgegebenen Bereichs liegt. Deshalb erlaubt die Einstellflussraten-Steuereinheit eine Verbindung zwischen dem Pumpenweg und dem Einstellweg, wenn die Zielflussrate innerhalb des vorgegebenen Bereichs liegt. Folglich wird überschüssiges Hydraulikfluid, das nicht in den Hydraulikzylinder geleitet wird, in den Einstellweg gespeist. Darüber hinaus verbindet das Flussraten-Steuerventil den Pumpenweg und den Zylinderweg und verbindet den Pilotweg und den Pumpenweg, wenn die Zielflussrate größer als der vorgegebene Bereich ist. Da der Differenzhydraulikdruck zwischen dem Pilotweg und dem Pumpenweg Null wird, sperrt die Einstellflussraten-Steuereinheit die Verbindung zwischen dem Pumpenweg und dem Einstellweg. Das Entstehen eines Energieverlusts lässt sich folglich verhindern, indem ein Teil des Hydraulikfluids in den Einstellweg gespeist wird.
Bei der achten bevorzugten Ausgestaltung des hydraulischen Antriebssystems ist der Differenzhydraulikdruck zwischen dem Pumpenweg und dem Zylinderweg höher als der vorgegebene Einstelldruck, wenn die Zielflussrate innerhalb des vorgegebenen Bereichs liegt, weshalb die Einstellflussraten-Steuereinheit eine Verbindung zwischen dem Pumpenweg und dem Einstellweg zulässt, wenn die Zielflussrate innerhalb des vorgegebenen Bereichs liegt. Folglich wird überschüssiges Hydraulikfluid, das dem Hydraulikzylinder nicht zugeführt wird, in den Einstellweg gespeist. Darüber hinaus ist der Differenzhydraulikdruck zwischen dem Pumpenweg und dem Zylinderweg gleich dem oder niedriger als der vorgegebene Einstelldruck, wenn die Zielflussrate größer als der vorgegebene Bereich ist. Aus diesem Grund sperrt die Einstellflussraten-Steuereinheit die Verbindung zwischen dem Pumpenweg und dem Einstellweg, wenn die Zielflussrate größer als der vorgegebene Bereich ist. Somit kann das Entstehen eines Energieverlusts verhindert werden, indem ein Teil des Hydraulikfluids in den Einstellweg gespeist wird. Da außerdem der Pilotweg mit dem Zylinderweg und der Pilotöffnung in der Einstellflussraten-Steuereinheit verbunden ist, muss in dem Flussraten-Steuerventil keine Öffnung für die Verbindung mit der Pilotöffnung vorgesehen sein, weshalb das Flussraten-Steuerventil eine kompakte Ausbildung aufweisen kann.
Bei der neunten bevorzugten Ausgestaltung des hydraulischen Antriebssystems verbindet das Flussraten-Steuerventil im Zustand der Neutralposition den Pumpenweg mit dem Einstellweg. Dadurch kann das Entstehen eines hohen Drucks in dem Pumpenweg verhindert werden, auch wenn über den Zylinderweg ein Haltedruck des Hydraulikzylinders auf die Pilotöffnung der Einstellflussraten-Steuereinheit wirkt.
Bei der zehnten bevorzugten Ausgestaltung des hydraulischen Antriebssystems lässt sich eine Geschwindigkeitsvariation des Hydraulikzylinders während einer Mikro-Geschwindigkeitssteuerung minimieren, da die Mikro-Geschwindigkeitssteuerung des Hydraulikzylinders durch die Einstellflussraten-Steuereinheit erfolgt.
Bei der elften bevorzugten Ausgestaltung des hydraulischen Antriebssystems wird überschüssiges Hydraulikfluid in den Speiseweg geleitet, wenn die Zielflussrate innerhalb des vorgegebenen Bereichs liegt.
Bei der zwölften bevorzugten Ausgestaltung des hydraulischen Antriebssystems steigt der Druck in dem Pumpenweg nicht auf oder über einen Hydraulikdruck, der durch die Einstellflussraten-Steuereinheit bestimmt wird, und den Hydraulikdruck des Speiseweges an, da der Pilotweg mit dem Speiseweg verbunden ist. Deshalb lässt sich das Entstehen eines hohen Drucks in dem Pumpenweg verhindern, auch wenn die Abgabeflussrate der Hydraulikpumpe nicht auf den Wert Null zurückfällt, wenn sich das Flussraten-Steuerventil im Zustand der Neutralposition befindet.
Bei der dreizehnten bevorzugten Ausgestaltung des hydraulischen Antriebssystems wird überschüssiges Hydraulikfluid in den Hydraulikfluidtank geleitet, wenn die Zielflussrate innerhalb des vorgegebenen Bereichs liegt.
Bei der vierzehnten bevorzugten Ausgestaltung des hydraulischen Antriebssystems wird die Abgabeflussrate der Hydraulikpumpe auf eine Flussrate gleich der oder größer als die Zielflussrate gesteuert, indem der Kippwinkel der Hydraulikpumpe gesteuert wird, wenn die Zielflussrate innerhalb des vorgegebenen Bereichs liegt. Dadurch kann die Flussrate des in den Hydraulikzylinder geleiteten Hydraulikfluids durch das Flussraten-Steuerventil eingestellt und die Flussrate des Hydraulikfluids zu dem Hydraulikzylinder mit größerer Genauigkeit gesteuert werden. Während Hydraulikfluid mit einer Flussrate, die größer ist als die für den Hydraulikzylinder benötigte Flussrate, von der Hydraulikpumpe abgegeben wird, ist der Energieverlust gering, da die Abgabeflussrate der Hydraulikpumpe ursprünglich klein ist, wenn die Zielflussrate innerhalb des vorgegebenen Bereichs liegt.
Bei der fünfzehnten bevorzugten Ausgestaltung des hydraulischen Antriebssystems wird die Abgabeflussrate der Hydraulikpumpe als eine Flussrate gleich oder über der Zielflussrate gesteuert, indem eine Steuerung der Drehgeschwindigkeit (oder Drehzahl) der Hydraulikpumpe erfolgt, wenn die Zielflussrate innerhalb des vorgegebenen Bereichs liegt. Dadurch kann die Flussrate des dem Hydraulikzylinder zugeführten Hydraulikfluids durch das Flussraten-Steuerventil gesteuert werden, und die Steuerung der Flussrate des Hydraulikfluids zu dem Hydraulikzylinder ist mit größerer Genauigkeit möglich. Während Hydraulikfluid mit einer Flussrate, die größer ist als die für den Hydraulikzylinder benötigte Flussrate, von der Hydraulikpumpe abgegeben wird, ist der Energieverlust gering, da die Abgabeflussrate der Hydraulikpumpe ursprünglich klein ist, wenn die Zielflussrate innerhalb des vorgegebenen Bereichs liegt.
Bei der sechzehnten bevorzugten Ausgestaltung des hydraulischen Antriebssystems wird das von der Hydraulikpumpe abgegebene Hydraulikfluid in die erste Kammer des Hydraulikzylinders geleitet und das Hydraulikfluid von der zweiten Kammer des Hydraulikzylinders zurückgewonnen, wenn sich das Flussraten-Steuerventil im Zustand der ersten Position befindet. Darüber hinaus wird der Rückstrom von Hydraulikfluid von der ersten Kammer durch die erste Richtungssteuerungseinheit verhindert. Wenn sich das Flussraten-Steuerventil im Zustand der zweiten Position befindet, wird von der Hydraulikpumpe abgegebenes Hydraulikfluid in die zweite Kammer des Hydraulikfluids geleitet und Hydraulikfluid von der ersten Kammer des Hydraulikzylinders zurückgewonnen. Darüber hinaus wird der Rückstrom von Hydraulikfluid von der zweiten Kammer durch die zweite Richtungssteuerungseinheit verhindert.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Blockdiagramm einer Konfiguration eines hydraulischen Antriebssystems gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 ist ein Diagramm zur Darstellung der Steuerung eines Flussraten-Steuerventils in dem hydraulischen Antriebssystem gemäß der ersten Ausführungsform;
3 ist ein Blockdiagramm einer Konfiguration eines hydraulischen Antriebssystems gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
4 ist ein Diagramm zur Darstellung der Steuerung eines Flussraten-Steuerventils in dem hydraulischen Antriebssystem gemäß der zweiten Ausführungsform;
5 ist ein Blockdiagramm einer Konfiguration eines hydraulischen Antriebssystems gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
6 ist ein Diagramm zur Darstellung der Steuerung eines Flussraten-Steuerventils in dem hydraulischen Antriebssystem gemäß der dritten Ausführungsform;
7 ist ein Blockdiagramm einer Konfiguration eines hydraulischen Antriebssystems gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
8 ist ein Blockdiagramm einer Konfiguration eines hydraulischen Antriebssystems gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
9 ist ein Diagramm zur Darstellung der Steuerung eines Flussraten-Steuerventils in dem hydraulischen Antriebssystem gemäß der fünften Ausführungsform;
10 stellt die Unterschiede in den Eigenschaften eines Flussraten-Steuerventils und eines Entlastungsventils dar;
11 ist ein Blockdiagramm einer Konfiguration eines hydraulischen Antriebssystems gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
12 ist ein Blockdiagramm einer Konfiguration eines hydraulischen Antriebssystems gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
13 ist ein Blockdiagramm einer Konfiguration eines hydraulischen Antriebssystems gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
Ein hydraulisches Antriebssystem gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Figuren erläutert.
1. Erste Ausführungsform
1 ist ein Blockdiagramm einer Konfiguration eines hydraulischen Antriebssystems 1 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das hydraulische Antriebssystem 1 ist in einer Arbeitsmaschine installiert, zum Beispiel in einem Hydraulikbagger, einem Radlader oder einem Bulldozer. Das hydraulische Antriebssystem 1 hat eine Antriebsmaschine 11, eine Hauptpumpe 10, einen Hydraulikzylinder 14, einen Hydraulikfluidweg 15, ein Flussraten-Steuerventil 16 und eine Pumpensteuereinheit 24.
Die Antriebsmaschine 11 treibt eine erste Hydraulikpumpe 12 und eine zweite Hydraulikpumpe 13 an. Die Antriebsmaschine 11 ist ein Beispiel einer Antriebsquelle in vorliegender Erfindung. Die Antriebsmaschine 11 ist zum Beispiel eine Dieselmaschine, und die Ausgangsleistung der Antriebsmaschine 11 wird durch die Einstellung einer von einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung 21 eingespritzten Kraftstoffmenge gesteuert. Die Einstellung der Kraftstoffeinspritzmenge erfolgt durch die Antriebsmaschinensteuerung 22, die die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 21 steuert. Eine Ist-Drehgeschwindigkeit (oder -Drehzahl) der Antriebsmaschine 11 wird durch einen Drehgeschwindigkeitssensor 23 (oder Drehzahlsensor) detektiert, und ein Detektionssignal wird in die Antriebsmaschinensteuerung 22 und in die Pumpensteuereinheit 24 eingegeben.
Die Hauptpumpe 10 umfasst die erste Hydraulikpumpe 12 und die zweite Hydraulikpumpe 13. Die erste Hydraulikpumpe 12 und die zweite Hydraulikpumpe 13 werden durch die Antriebsmaschine 11 angetrieben, um Hydraulikfluid zu fördern. Das von der ersten Hydraulikpumpe 10 abgegebene Hydraulikfluid wird über ein Flussraten-Steuerventil 16 in den Hydraulikzylinder 14 geleitet.
Die erste Hydraulikpumpe 12 ist eine Verstell-Hydraulikpumpe. Die Abgabeflussrate der ersten Hydraulikpumpe 12 wird durch die Steuerung eines Kippwinkels der ersten Hydraulikpumpe 12 gesteuert. Der Kippwinkel der ersten Hydraulikpumpe 12 wird durch eine erste Pumpenflussraten-Steuereinheit 25 gesteuert. Die erste Pumpenflussraten-Steuereinheit 25 steuert die Abgabeflussrate der ersten Hydraulikpumpe 12 durch eine Steuerung des Kippwinkels der ersten Hydraulikpumpe 12 auf der Basis eines Befehlssignals von der Pumpensteuereinheit 24. Die erste Hydraulikpumpe 12 ist eine hydraulische Zweirichtungs-Förderpumpe. Insbesondere hat die erste Hydraulikpumpe 12 eine erste Pumpöffnung 12a und eine zweite Pumpöffnung 12b. Die erste Hydraulikpumpe 12 ist umschaltbar zwischen einem ersten Förderzustand und einem zweiten Förderzustand. Im ersten Förderzustand saugt die erste Hydraulikpumpe 12 Hydraulikfluid aus der zweiten Pumpöffnung 12b an und gibt Hydraulikfluid aus der ersten Pumpöffnung 12a ab. Im zweiten Förderzustand saugt die erste Hydraulikpumpe 12 Hydraulikfluid aus der ersten Pumpöffnung 12a an gibt Hydraulikfluid aus der zweiten Pumpöffnung 12b ab.
Die zweite Hydraulikpumpe 13 ist eine Verstell-Hydraulikpumpe. Die Abgabeflussrate der zweiten Hydraulikpumpe 13 wird durch die Steuerung des Kippwinkels der zweiten Hydraulikpumpe 13 gesteuert. Der Kippwinkel der zweiten Hydraulikpumpe 13 wird durch eine zweite Pumpenflussraten-Steuereinheit 26 gesteuert. Die zweite Pumpenflussraten-Steuereinheit 26 steuert die Abgabeflussrate der zweiten Hydraulikpumpe 13 durch eine Steuerung des Kippwinkels der zweiten Hydraulikpumpe 13 auf der Basis eines Befehlssignals von der Pumpensteuereinheit 24. Die zweite Hydraulikpumpe 13 ist eine hydraulische Zweirichtungs-Förderpumpe. Insbesondere hat die zweite Hydraulikpumpe 13 eine erste Pumpöffnung 13a und eine zweite Pumpöffnung 13b. Die zweite Hydraulikpumpe 13 ist in der gleichen Weise wie die erste Hydraulikpumpe 12 umschaltbar zwischen einem ersten Förderzustand und einem zweiten Förderzustand. Im ersten Förderzustand saugt die zweite Hydraulikpumpe 13 Hydraulikfluid aus der zweiten Pumpöffnung 13b an und gibt Hydraulikfluid aus der ersten Pumpöffnung 13a ab. Im zweiten Förderzustand saugt die zweite Hydraulikpumpe 13 Hydraulikfluid aus der ersten Pumpöffnung 13a an gibt Hydraulikfluid aus der zweiten Pumpöffnung 13b ab.
Der Hydraulikzylinder 14 wird durch Hydraulikfluid angetrieben, das von der ersten Hydraulikpumpe 12 und der zweiten Hydraulikpumpe 13 abgegeben wird. Der Hydraulikzylinder 14 treibt ein Arbeitsgerät wie einen Ausleger, einen Arm oder einen Löffel an. Der Hydraulikzylinder 14 hat eine Zylinderstange 14a und ein Zylinderrohr 14b. Der Innenraum des Zylinderrohres 14b wird durch die Zylinderstange 14a in eine erste Kammer 14c und eine zweite Kammer 14d unterteilt. Der Hydraulikzylinder 14 fährt aus und fährt ein, indem zwischen einer Zuleitung und Ableitung 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 Hydraulikkammer 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 ersten Kammer 14c eingeleitet, 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 zweite 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 hat einen ersten Zylinderweg 31, einen zweiten Zylinderweg 32, einen ersten Pumpenweg 33 und einen zweiten Pumpenweg 34. Der erste Zylinderweg 31 ist mit der ersten Kammer 14c des Hydraulikzylinders 14 verbunden. Der zweite Zylinderweg 32 ist mit der zweiten Zylinderkammer 14d des Hydraulikzylinders 14 verbunden. Der erste Pumpenweg 33 ist ein Weg für die Zuleitung von Hydraulikfluid zur ersten Kammer 14c des Hydraulikzylinders 14 über den ersten Zylinderweg 31 oder zur Rückgewinnung von Hydraulikfluid aus der ersten Kammer 14c des Hydraulikzylinders 14 über den ersten Zylinderweg 31. Der erste Pumpenweg 33 ist mit der ersten Pumpöffnung 12a der ersten Hydraulikpumpe 12 verbunden. Der erste Pumpenweg 33 ist mit der ersten Pumpöffnung 13a der zweiten Hydraulikpumpe 13 verbunden. Deshalb wird Hydraulikfluid sowohl aus der ersten Hydraulikpumpe 12 als auch aus der zweiten Hydraulikpumpe 13 in den ersten Pumpenweg 33 gespeist. Der zweite Pumpenweg 34 ist ein Weg für die Zuführung von Hydraulikfluid zur zweiten Kammer 14d des Hydraulikzylinders 14 über den zweiten Zylinderweg 32 oder für die Rückgewinnung von Hydraulikfluid aus der zweiten Kammer 14d des Hydraulikzylinders 14 über den zweiten Zylinderweg 32. Der zweite Pumpenweg 34 ist mit der zweiten Pumpöffnung 12b der ersten Hydraulikpumpe 12 verbunden. Die zweite Pumpöffnung 13b der zweiten Hydraulikpumpe 13 ist mit einem Hydraulikfluidtank 27 verbunden. Deshalb wird Hydraulikfluid aus der ersten Hydraulikpumpe 12 in den zweiten Pumpenweg 34 gefördert. Der Hydraulikfluidweg 15 bildet mit dem ersten Pumpenweg 33, dem ersten Zylinderweg 31, dem zweiten Zylinderweg 32 und dem zweiten Pumpenweg 34 einen geschlossenen Kreis zwischen der Hauptpumpe 10 und dem Hydraulikzylinder 14. Die Hauptpumpe 10 ist ein Beispiel einer Hydraulikpumpe in vorliegender Erfindung.
Das hydraulische Antriebssystem 1 umfasst ferner eine Speisepumpe 28. Die Speisepumpe 28 ist eine Hydraulikpumpe zum Ergänzen des Hydraulikfluids in dem ersten Pumpenweg 33 und in dem zweiten Pumpenweg 34. Die Speisepumpe 28 wird durch die Antriebsmaschine 11 angetrieben, um Hydraulikfluid zu fördern. Die Speisepumpe 28 ist eine hydraulische Konstantpumpe. Der Hydraulikfluidweg 15 enthält ferner einen Speiseweg 35. Der Speiseweg 35 ist über ein Rückschlagventil 41a mit dem ersten Pumpenweg 33 verbunden. Das Rückschlagventil 41a ist offen, wenn der Hydraulikdruck des ersten Pumpenweges 33 niedriger ist als der Hydraulikdruck des Speiseweges 35. Der Speiseweg 35 ist über ein Rückschlagventil 41b mit dem zweiten Pumpenweg 34 verbunden. Das Rückschlagventil 41b ist offen, wenn der Hydraulikdruck des zweiten Pumpenweges 34 niedriger ist als der Hydraulikdruck des Speiseweges 35. Der Speiseweg 35 ist über ein Ladeentlastungsventil 42 mit dem Hydraulikfluidtank 27 verbunden. Das Ladeentlastungsventil 42 hält den Hydraulikdruck in dem Speiseweg 35 auf einem vorgegebenen Speisedruck. Wenn der Hydraulikdruck des ersten Pumpenweges 33 oder des zweiten Pumpenweges 34 unter den Hydraulikdruck in dem Speiseweg 35 fällt, wird über den Speiseweg 35 Hydraulikfluid aus der Speisepumpe 28 in den ersten Pumpenweg 33 oder in den zweiten Pumpenweg 34 geleitet. Dadurch wird der Hydraulikdruck des ersten Pumpenweges 33 oder des zweiten Pumpenweges 34 auf einem vorgegebenen Druck oder höher gehalten.
Der Hydraulikfluidweg 15 enthält ferner einen Entlastungsweg 36. Der Entlastungsweg 36 ist über ein Rückschlagventil 41c mit dem ersten Pumpenweg 33 verbunden. Das Rückschlagventil 41c ist offen, wenn der Hydraulikdruck des ersten Pumpenweges 33 höher als der Hydraulikdruck des Entlastungsweges 36 ist. Der Entlastungsweg 36 ist über ein Rückschlagventil 41d mit dem zweiten Pumpenweg 34 verbunden. Das Rückschlagventil 41d ist offen, wenn der Hydraulikdruck des zweiten Pumpenweges 34 höher als der Hydraulikdruck des Entlastungsweges 36 ist. Der Entlastungsweg 36 ist über ein Entlastungsventil 43 mit dem Speiseweg 35 verbunden. Das Entlastungsventil 43 hält den Druck des Entlastungsweges 36 auf einem Druck gleich dem oder niedriger als der vorgegebene Entlastungsdruck. Dadurch wird der Hydraulikdruck des ersten Pumpenweges 33 und des zweiten Pumpenweges 34 auf einem vorgeschriebenen Druck gleich dem oder niedriger als der vorgegebene Entlastungsdruck gehalten.
Der Hydraulikfluidweg 15 enthält ferner einen Einstellweg 37. Der Einstellweg 37 ist mit dem Speiseweg 35 verbunden. Überschüssiges Hydraulikfluid aus der ersten Pumpenweg 33 und aus dem zweiten Pumpenweg 34 wird in den Einstellweg 37 geleitet, wenn für den Hydraulikzylinder 14 eine Mikro-Drehgeschwindigkeitssteuerung durchgeführt wird. Die Mikro-Drehgeschwindigkeitssteuerung des Hydraulikzylinders 14 wird nachstehend im Detail beschrieben.
Das Flussraten-Steuerventil 16 ist ein elektromagnetisches Steuerventil, das auf der Basis von Befehlssignalen von der nachstehend erwähnten Pumpensteuereinheit 24 gesteuert wird. Das Flussraten-Steuerventil 16 steuert die Flussrate des dem Hydraulikzylinder 14 zugeführten Hydraulikfluids auf der Basis von Befehlssignalen von der Pumpensteuereinheit 24. Das Flussraten-Steuerventil 16 ist in dem Hydraulikfluidweg 15 zwischen die Hauptpumpe 10 und den Hydraulikzylinder 14 geschaltet. Wenn der Hydraulikzylinder 14 aufgrund der nachstehend erläuterten Mikro-Drehgeschwindigkeitssteuerung des Hydraulikzylinders 14 ausgefahren wird, steuert das Flussraten-Steuerventil 16 die Flussrate des Hydraulikfluids, das dem Hydraulikzylinder 14 aus dem ersten Pumpenweg 33 zugeleitet wird, und die Flussrate des Hydraulikfluids, das aus dem ersten Pumpenweg 33 in den Einstellweg 37 geleitet wird. Beim Einfahren des Hydraulikzylinders 14 infolge der Mikro-Drehgeschwindigkeitssteuerung steuert das Flussraten-Steuerventil 16 die Flussrate des Hydraulikfluids, das dem Hydraulikzylinder 14 aus dem zweiten Pumpenweg 34 zugeleitet wird, und die Flussrate des Hydraulikfluids, das aus dem zweiten Pumpenweg 34 in den Einstellweg 37 geleitet wird.
Das Flussraten-Steuerventil 16 hat eine erste Pumpenöffnung 16a, eine erste Zylinderöffnung 16b, eine erste Einstellöffnung 16c und eine erste Bypassöffnung 16d. Die erste Pumpenöffnung 16a ist über eine erste Richtungssteuerungseinheit 44 mit dem ersten Pumpenweg 33 verbunden. Die erste Richtungssteuerungseinheit 44 ist ein Rückschlagventil für die Einschränkung des Hydraulikfluidstroms auf eine Richtung. Die erste Zylinderöffnung 16b ist mit dem ersten Zylinderweg 31 verbunden. Die erste Einstellöffnung 16c ist mit dem Einstellweg 37 verbunden. Die vorgenannte erste Richtungssteuerungseinheit 44 lässt Hydraulikfluid aus dem ersten Pumpenweg 33 in den ersten Zylinderweg 31 strömen und verhindert, dass Hydraulikfluid aus dem ersten Zylinderweg 31 in den ersten Pumpenweg 33 strömt, wenn durch das Flussraten-Steuerventil 16 Hydraulikfluid aus dem ersten Pumpenweg 33 in den ersten Zylinderweg 31 geleitet wird.
Das Flussraten-Steuerventil 16 hat ferner eine zweite Pumpenöffnung 16e, eine zweite Zylinderöffnung 16f, eine zweite Einstellöffnung 16g und eine zweite Bypassöffnung 16h. Die zweite Pumpenöffnung 16e ist über eine zweite Richtungssteuerungseinheit 45 mit dem zweiten Pumpenweg 34 verbunden. Die zweite Richtungssteuerungseinheit 45 ist ein Rückschlagventil zum Einschränken des Hydraulikfluidstroms auf eine Richtung. Die zweite Zylinderöffnung 16f ist mit dem zweiten Zylinderweg 32 verbunden. Die zweite Einstellöffnung 16g ist mit dem Einstellweg 37 verbunden. Die zweite Richtungssteuerungseinheit 46 lässt Hydraulikfluid aus dem zweiten Pumpenweg 34 in den zweiten Zylinderweg 32 strömen und verhindert, dass das Hydraulikfluid aus dem zweiten Zylinderweg 32 in den zweiten Pumpenweg 34 strömt, wenn durch das Flussraten-Steuerventil 16 Hydraulikfluid aus dem zweiten Pumpenweg 34 in den zweiten Zylinderweg 32 geleitet wird. Die erste Richtungssteuerungseinheit 44 und die zweite Richtungssteuerungseinheit 45 sind Beispiele der Richtungssteuerungseinheit in vorliegender Erfindung.
Das Flussraten-Steuerventil 16 ist umschaltbar zwischen einem Zustand einer ersten Position P1, einem Zustand einer zweiten Position P2 und einem Zustand einer Neutralposition Pn. Das Flussraten-Steuerventil 16 ermöglicht eine Verbindung zwischen der ersten Pumpenöffnung 16a und der ersten Zylinderöffnung 16b und zwischen der ersten Zylinderöffnung 16f und der zweiten Bypassöffnung 16h in dem Zustand der ersten Position P1. Deshalb verbindet das Flussraten-Steuerventil 16 den ersten Pumpenweg 33 über die erste Richtungssteuerungseinheit 44 mit dem ersten Zylinderweg 34 und verbindet den zweiten Zylinderweg 32 unter Umgehung der zweiten Richtungsteuerungseinheit 45 mit dem zweiten Pumpenweg 34 in dem Zustand der ersten Position P1. Die erste Bypassöffnung 16d, die erste Einstellöffnung 16c, zweite Pumpenöffnung 16e und die zweite Einstellöffnung 16g sind sämtlich geschlossen, wenn sich das Flussraten-Steuerventil 16 im Zustand der ersten Position P1 befindet.
Wenn der Hydraulikzylinder 14 ausgefahren wird, werden die erste Hydraulikpumpe 12 und die zweite Hydraulikpumpe 13 im ersten Förderzustand angetrieben, und das Flussraten-Steuerventil 16 ist auf den Zustand der ersten Position P1 eingestellt. Folglich strömt Hydraulikfluid, das aus der ersten Pumpenöffnung 12a der ersten Hydraulikpumpe 12 und aus der ersten Pumpenöffnung 13a der zweiten Hydraulikpumpe 13 abgegeben wird, durch den ersten Pumpenweg 33, die erste Richtungssteuerungseinheit 44 und den zweiten Zylinderweg 31 und wird in die erste Kammer 14c des Hydraulikzylinder 14 geleitet. Das Hydraulikfluid in der zweiten Kammer 14d des Hydraulikzylinders 14 strömt durch den zweiten Zylinderweg 32 und den zweiten Pumpenweg 34 und wird in der zweiten Pumpöffnung 12b der ersten Hydraulikpumpe 12 zurückgewonnen, wodurch der Hydraulikzylinder 14 ausfährt.
Das Flussraten-Steuerventil 16 erlaubt eine Verbindung zwischen der zweiten Pumpenöffnung 16e und der zweiten Zylinderöffnung 16f und zwischen der ersten Zylinderöffnung 16b und der ersten Bypassöffnung 16d im Zustand der zweiten Position P2. Deshalb verbindet das Flussraten-Steuerventil 16 den ersten Zylinderweg 31 und den ersten Pumpenweg 34 unter Umgehung der ersten Richtungssteuerungseinheit 44 und verbindet den zweiten Pumpenweg 34 über die zweite Richtungssteuerungseinheit 45 mit dem zweiten Zylinderweg 32 im Zustand der zweiten Position P2. Die erste Pumpenöffnung 16a, die erste Einstellöffnung 16c, zweite Bypassöffnung 16h und die zweite Einstellöffnung 16g sind sämtlich geschlossen, wenn sich das Flussraten-Steuerventil 16 im Zustand der zweiten Position P2 befindet.
Wenn der Hydraulikzylinder 14 eingefahren wird, werden die erste Hydraulikpumpe 12 und die zweite Hydraulikpumpe 13 in einem zweiten Förderzustand angetrieben, und das Flussraten-Steuerventil 16 wird auf den Zustand der zweiten Position P2 eingestellt. Folglich strömt Hydraulikfluid, das aus der zweiten Pumpöffnung 12b der ersten Hydraulikpumpe 12 abgegeben wird, durch den zweiten Pumpenweg 34, die zweite Richtungssteuerungseinheit 45 und den zweiten Zylinderweg und wird in die erste Kammer 14d des Hydraulikzylinders 14 geleitet. Das Hydraulikfluid in der ersten Kammer 14c des Hydraulikzylinders 14 strömt durch den ersten Zylinderweg 31a und durch den ersten Pumpenweg 33, um in der ersten Pumpöffnung 12a der ersten Hydraulikpumpe 12 und in der ersten Pumpöffnung 13a der zweiten Hydraulikpumpe 13 zurückgewonnen zu werden, wodurch der Hydraulikzylinder 14 eingefahren wird.
Das Flussratensteuerventil 16 erlaubt eine Verbindung zwischen der ersten Bypassöffnung 16d und der ersten Einstellöffnung 16c und zwischen der zweiten Bypassöffnung 16h und der zweiten Einstellöffnung 16g im Zustand der Neutralposition Pn. Deshalb verbindet das Flussraten-Steuerventil 16 im Zustand der Neutralposition Pn den ersten Pumpenweg 33 unter Umgehung der ersten Richtungssteuerungseinheit 44 mit dem Einstellweg 37 und verbindet den zweiten Pumpenweg 34 unter Umgehung der zweiten Richtungssteuerungseinheit 45 mit dem Einstellweg 37. Wenn sich das Flussraten-Steuerventil 16 im Zustand der Neutralposition Pn befindet, sind die erste Pumpenöffnung 16a, die erste Zylinderöffnung 16b, die zweite Pumpenöffnung 16e und die zweite Zylinderöffnung 16f sämtlich geschlossen.
Zwischen dem Zustand der ersten Position P1 und dem Zustand der Neutralposition Pn kann das Flussraten-Steuerventil 16 auf den Zustand einer beliebigen Position eingestellt werden. Dadurch kann das Flussraten-Steuerventil 16 die Flussrate des Hydraulikfluids, das über die erste Richtungssteuerungseinheit 44 aus dem ersten Pumpenweg 33 in den ersten Zylinderweg 31 geleitet wird, und die Flussrate des Hydraulikfluids, das aus dem ersten Pumpenweg 33 in den Einstellweg 37 geleitet wird, steuern. Insbesondere kann das Flussraten-Steuerventil 16 die Flussrate des Hydraulikfluids, das aus der ersten Hydraulikpumpe 12 und aus der zweiten Hydraulikpumpe 13 in die erste Kammer 14c des Hydraulikzylinders 14 geleitet wird, und die Flussrate des Hydraulikfluids, das aus der ersten Hydraulikpumpe 12 und aus der zweiten Hydraulikpumpe 13 in den Einstellweg 37 geleitet wird, steuern.
Zwischen dem Zustand der zweiten Position P2 und dem Zustand der Neutralposition Pn kann das Flussraten-Steuerventil 16 auf den Zustand einer beliebigen Position eingestellt werden. Dadurch kann das Flussraten-Steuerventil 16 die Flussrate des Hydraulikfluids, das aus dem zweiten Pumpenweg 34 über die zweite Richtungssteuerungseinheit 45 in den zweiten Zylinderweg 32 geleitet wird, und die Flussrate des Hydraulikfluids, das aus dem zweiten Pumpenweg 34 in den Einstellweg 37 geleitet wird, steuern. Insbesondere kann das Flussraten-Steuerventil 16 die Flussrate des Hydraulikfluids aus der ersten Hydraulikpumpe 12 in die zweite Kammer 14d des Hydraulikzylinders 14 und die Flussrate des Hydraulikfluids aus der ersten Hydraulikpumpe 12 in den Einstellweg 37 steuern.
Das hydraulische Antriebssystem 1 enthält ferner eine Betätigungsvorrichtung 46. Die Betätigungsvorrichtung 46 umfasst ein Betätigungselement 46a und eine Betätigungs-Detektoreinheit 46b. Das Betätigungselement 46a wird von einem Maschinenführer betätigt, um verschiedene Arten von Arbeitsvorgängen der Arbeitsmaschine zu befehlen. Wenn der Hydraulikzylinder 14 zum Beispiel ein Auslegerzylinder für den Antrieb eines Auslegers ist, ist das Betätigungselement 46a ein Ausleger-Betätigungshebel für die Betätigung des Auslegers. Das Betätigungselement kann in zwei Richtungen betätigt werden: in eine Richtung zum Ausfahren des Hydraulikzylinders 14 aus der Neutralposition und in eine Richtung zum Einfahren des Hydraulikzylinders 14 aus der Neutralposition. Die Betätigungs-Detektoreinheit 46b detektiert den Betätigungsbetrag und die Betätigungsrichtung des Betätigungselements 46a. Die Betätigungs-Detektoreinheit 46b ist zum Beispiel ein Sensor zum Detektieren einer Position des Betätigungselements 46a. Wenn sich das Betätigungselement 46 in der Neutralposition befindet, ist der Betätigungsbetrag des Betätigungselements 46a gleich Null. Detektionssignale, die den Betätigungsbetrag und die Betätigungsrichtung des Betätigungselements 46a angeben, werden von der Betätigungs-Detektoreinheit 46b in die Pumpensteuereinheit 24 eingegeben. Die Pumpensteuereinheit 24 berechnet eine Zielflussrate des dem Hydraulikzylinder 14 zugeführten Hydraulikfluids in Reaktion auf den Betätigungsbetrag des Betätigungselements 46a. Das Betätigungselement 46a ist deshalb ein Beispiel einer Zielflussraten-Einstelleinheit zum Einstellen einer Zielflussrate des dem Hydraulikzylinder 14 zugeführten Hydraulikfluids. Die Pumpensteuereinheit 24 ist ein Beispiel der Steuervorrichtung in vorliegender Erfindung.
Die Antriebsmaschinensteuerung 22 steuert die Ausgangsleistung der Antriebsmaschine 11 durch eine Steuerung der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 21. Die Ausgangsdrehmoment-Charakteristiken der Antriebsmaschine, die auf der Basis einer festgelegten Zieldrehgeschwindigkeit der Antriebsmaschine und auf der Basis eines Arbeitsmodus bestimmt werden, werden als Kennfeld in der Antriebsmaschinensteuerung 22 hinterlegt. Die Ausgangsdrehmoment-Charakteristiken der Antriebsmaschine geben das Verhältnis zwischen dem Ausgangsdrehmoment und der Drehgeschwindigkeit der Antriebsmaschine 11 an. Die Antriebsmaschinensteuerung 22 steuert die Ausgangsleistung der Antriebsmaschine 11 auf der Basis der Ausgangsdrehmoment-Charakteristiken der Antriebsmaschine.
Wenn die Zielflussrate innerhalb des durch das Betätigungselement 45a eingestellten vorgegebenen Bereichs liegt, nutzt die Pumpensteuereinheit 24 das Flussraten-Steuerventil 16 zum Steuern der Flussrate des dem Hydraulikzylinder 14 zugeleiteten Hydraulikfluids. Wenn die Zielflussrate größer ist als der vorgegebene, durch das Betätigungselement 46a eingestellte Bereich, nutzt die Pumpensteuereinheit 24 die erste Pumpenflussraten-Steuereinheit 25 und die zweite Pumpenflussraten-Steuereinheit 26 zum Steuern der Flussrate des dem Hydraulikzylinder 14 zugeführten Hydraulikfluids 14. Insbesondere bei einer Zielflussrate, die innerhalb des vorgegebenen, durch das Betätigungselement 46a festgelegten Bereichs liegt, nutzt die Pumpensteuereinheit 24 das Flussraten-Steuerventil 16, um die Flussrate des dem Hydraulikzylinder 14 zugeführten Hydraulikfluids zu steuern. Wenn der Hydraulikzylinder 14 ausfährt, nutzt die Pumpensteuereinheit 24 die ersten Pumpenflussraten-Steuereinheit 25 und die zweite Pumpenflussraten-Steuereinheit 26 zum Steuern der Flussrate des dem Hydraulikzylinder 14 zugeführten Hydraulikfluids, wenn der Betätigungsbetrag des Betätigungselements 46a größer als der vorgegebene Betätigungsbereich ist. Wird der Hydraulikzylinder 14 eingefahren, nutzt die Pumpensteuereinheit 24 die erste Pumpenflussraten-Steuereinheit 25 zum Steuern der Flussrate des dem Hydraulikzylinder 14 zugeführten Hydraulikfluids, wenn der Betätigungsbetrag des Betätigungselements 46a größer als der vorgegebenen Betätigungsbereich ist. Der vorgegebene Betätigungsbereich ist ein Betätigungsbereich des Betätigungselements 46a, der dem vorgegebenen Bereich der vorgenannten Zielflussrate entspricht. Insbesondere ist der "vorgegebene Betätigungsbereich" ein Bereich des Betätigungselements 46a bei Steuerung des Hydraulikzylinders 14 bei Mikrodrehgeschwindigkeiten. Insbesondere ist der "vorgeschriebene Betätigungsbereich" ein Betätigungsbereich des Betätigungselements 46a, der zum Steuern der Mikrodrehgeschwindigkeiten benötigt wird, derart, dass diese unter die minimal steuerbare Flussrate der Abgabeflussrate der Hydraulikpumpe fallen. Zum Beispiel ist der vorgegebene Betätigungsbereich ein Bereich von etwa 15 bis 20% des maximalen Betätigungsbetrags in der Ausfahrrichtung des Hydraulikzylinders 14 von der Neutralposition. Der vorgegebene Betätigungsbereich ist ein Bereich von etwa 15 bis 20% des maximalen Betätigungsbetrags in der Einfahrrichtung des Hydraulikzylinders 14 von der Neutralposition. Im Folgenden wird die Steuerung des Hydraulikzylinders 14 bei einem Betätigungsbetrag des Betätigungselements 46a, der innerhalb des vorgegebenen Betätigungsbereichs liegt, als "Mikro-Drehgeschwindigkeitssteuerung" bezeichnet. Die Steuerung des Hydraulikzylinders 14 bei einem Betätigungsbetrag des Betätigungselements 46a, der größer als der vorgegebene Betätigungsbereich ist, wird als "Normalsteuerung" bezeichnet. Die folgende Erläuterung betrifft die Steuerung beim Ausfahren des Hydraulikzylinders 14.
Die Pumpensteuereinheit 24 steuert die Flussrate des Hydraulikfluids zu dem Hydraulikzylinder 14 durch die Steuerung des Flussraten-Steuerventils 16 während der Mikro-Drehgeschwindigkeitssteuerung des Hydraulikzylinders 14. 2 ist ein Diagramm zur Darstellung der Änderung des Öffnungsbereichs des Flussraten-Steuerventils 16 in Relation zu dem Betätigungsbetrag des Betätigungselements 46a. An der horizontalen Achse in 2 ist ein Prozentsatz des Betätigungsbetrags angegeben, wobei der maximale Betätigungsbetrag des Betätigungselements 46a 100 entspricht. An der vertikalen Achse ist der Prozentsatz des Öffnungsbereichs angegeben, wobei der maximale Öffnungsbereich des Flussraten-Steuerventils 16 gleich 100 ist und dem Öffnungsgrad des Flussraten-Steuerventils 16 entspricht. Die Linie L1 in 2 stellt den Öffnungsflächenbereich zwischen der ersten Pumpenöffnung 16a und der ersten Zylinderöffnung 16b in dem Flussraten-Steuerventil 16 dar. Insbesondere stellt die Linie L1 den Öffnungsflächenbereich zwischen dem ersten Pumpenweg 33 und dem ersten Zylinderweg 31 dar. Die Linie L2 stellt den Öffnungsflächenbereich zwischen der ersten Bypassöffnung 16d und der ersten Einstellöffnung 16c in dem Flussraten-Steuerventil 16 dar. Insbesondere stellt die Linie L2 den Öffnungsflächenbereich zwischen dem ersten Pumpenweg 33 und dem Einstellweg 37 dar. Wie 2 zeigt, ist der vorgenannte vorgegebene Betätigungsbereich ein Bereich zwischen einem ersten Betätigungsbetrag a1 und einem zweiten Betätigungsbetrag a2.
Wenn der Betätigungsbetrag des Betätigungselements 46a kleiner als der vorgegebene Betätigungsbereich ist, stellt die Pumpensteuereinheit 24 das Flussraten-Steuerventil 16 auf den Zustand der Neutralposition Pn ein. Dadurch ist der Öffnungsflächenbereich zwischen dem ersten Pumpenweg 33 und dem ersten Zylinderweg 31 Null, wenn der Betätigungsbetrag des Betätigungselements 46a kleiner als der vorgegebene Betätigungsbereich ist, der durch die Linie L2 dargestellt ist. Das Flussraten-Steuerventil 16 wird derart gesteuert, dass, wenn der Betätigungsbetrag des Betätigungselements 46a größer wird, der Öffnungsflächenbereich zwischen der ersten Pumpenweg 33 und dem Einstellweg 37 entsprechend kleiner wird, wie das anhand der Linie L2 dargestellt ist. Ist der Betätigungsbetrag des Betätigungselements 46a Null, stellt die Pumpensteuereinheit 24 den Kippwinkel der ersten Hydraulikpumpe 12 und den Kippwinkel der zweiten Hydraulikpumpe 13 derart ein, dass dieser Null ist.
Wenn der Betätigungsbetrag des Betätigungselements 46a innerhalb des vorgegebenen Betätigungsbereichs liegt, steuert die Pumpensteuereinheit 24 das Flussraten-Steuerventil 16 zwischen dem Zustand der ersten Position P1 und dem Zustand der Neutralposition Pn. Insbesondere wird das Flussraten-Steuerventil 16 derart gesteuert, dass, wenn der Betätigungsbetrag des Betätigungselements 46a von dem ersten Betätigungsbetrag a1 ansteigt, der Öffnungsflächenbereich zwischen ersten Pumpenweg 33 und dem ersten Zylinderweg 31 entsprechend größer wird, wenn der Betätigungsbetrag des Betätigungselements 46a innerhalb des vorgegebenen Betätigungsbereichs liegt, wie anhand der Linie L1 dargestellt. Das Flussraten-Steuerventil 16 wird derart gesteuert, dass, wenn der Betätigungsbetrag des Betätigungselements 46a von dem ersten Betätigungsbetrag a1 ansteigt, der Öffnungsflächenbereich zwischen dem ersten Pumpenweg 33 und dem Einstellweg 37 entsprechend kleiner wird, wie anhand der Linie L2 dargestellt. Das Flussraten-Steuerventil 16 wird derart gesteuert, dass der Öffnungsflächenbereich zwischen dem ersten Pumpenweg 33 und dem Einstellweg 37 Null wird, wenn der Betätigungsbetrag des Betätigungselements 46a der zweite Betätigungsbetrag a2 ist. Darüber hinaus wird eine Gesamt-Abgabeflussrate der ersten Hydraulikpumpe 12 und der zweiten Hydraulikpumpe 13 auf der vorgegebenen Abgabeflussrate gehalten, wenn der Betätigungsbetrag des Betätigungselements 46a innerhalb des vorgegebenen Betätigungsbereichs liegt. Insbesondere wird ein vorgegebener Kippwinkel der ersten Hydraulikpumpe 12 und der zweiten Hydraulikpumpe 13 derart beibehalten, dass die Gesamt-Abgabeflussrate der ersten Hydraulikpumpe 12 und der zweiten Hydraulikpumpe 13 auf der vorgegebenen Abgabeflussrate gehalten wird. Die vorgegebene Abgabeflussrate ist größer als die Zielflussrate, die dem Betätigungsbetrag des Betätigungselements 46a entspricht. Deshalb wird das von der ersten Hydraulikpumpe 12 und von der zweiten Hydraulikpumpe 13 gelieferte Hydraulikfluid auf den Hydraulikzylinder 14 und den Einstellweg 37 verteilt.
Insbesondere innerhalb des Hydraulikfluids aus der ersten Hydraulikpumpe 12 und aus der zweiten Hydraulikpumpe 13, wird das Hydraulikfluid mit der für die Mikro-Drehgeschwindigkeitsteuerung des Hydraulikzylinders 14 benötigten Flussrate über den ersten Zylinderweg 31 dem Hydraulikzylinder 14 zugeführt. Überschüssiges Hydraulikfluid wird über den Einstellweg 37 in den Speiseweg 35 geleitet. Das überschüssige Hydraulikfluid wird aus dem Speiseweg 35 in die erste Hydraulikpumpe 33 oder in den ersten Hydraulikweg 34 zurückgeleitet oder über das Ladeentlastungsventil 42 in den Hydraulikfluidtank 27 geleitet.
Die Pumpensteuereinheit 24 steuert die Flussrate des Hydraulikfluids zu dem Hydraulikzylinder 14 während der Normalsteuerung des Hydraulikzylinders 14 durch eine Steuerung der ersten Pumpenflussraten-Steuereinheit 25 und der zweiten Pumpenflussraten-Steuereinheit 26. Insbesondere bei einem Betätigungsbetrag des Betätigungselements 46a, der größer als der vorgegebene Bereich ist, stellt die Pumpensteuereinheit 24 das Flussraten-Steuerventil 16 auf den Zustand der ersten Position P1 ein, weshalb der Öffnungsflächenbereich zwischen dem ersten Pumpenweg 33 und dem Einstellweg 37 Null wird, wie anhand der Linie L2 in 2 dargestellt. Insbesondere wird die Verbindung zwischen dem ersten Pumpenweg 33 und dem Einstellweg 37 gesperrt. Wenn der Betätigungsbetrag des Betätigungselements 46a größer als der vorgegebene Betätigungsbereich ist, öffnet die Pumpensteuereinheit 24 den Öffnungsflächenbereich zwischen dem ersten Pumpenweg 33 und dem ersten Zylinderweg 31 vollständig. Insbesondere wenn der Betätigungsbetrag des Betätigungselements 46a den zweiten Betätigungsbetrag a2 erreicht, sendet die Pumpensteuereinheit 24 ein Befehlssignal an das Flussraten-Steuerventil 16, damit dieses den Öffnungsflächenbereich zwischen dem ersten Pumpenweg 33 und dem ersten Zylinderweg 31 vollständig öffnet. Jedoch ist es bedingt durch die Konstruktion des Flussraten-Steuerventils 16 unmöglich, in dem Moment, in dem der Betätigungsbetrag des Betätigungselements 46a den zweiten Betätigungsbetrag a2 erreicht, zu bewirken, dass der Öffnungsflächenbereich zwischen dem ersten Pumpenweg 33 und dem ersten Zylinderweg 31 vollständig geöffnet wird. Infolgedessen vergrößert sich der Öffnungsflächenbereich zwischen dem ersten Pumpenweg 33 und dem ersten Zylinderweg 31 in Richtung auf die vollständige Öffnung in einer Region, in der der Betätigungsbetrag des Betätigungselements 46a zwischen dem zweiten Betätigungsbetrag a2 und dem dritten Betätigungsbetrag a3 liegt. Wenn der Betätigungsbetrag des Betätigungselements 46a den dritten Betätigungsbetrag a3 erreicht, der größer als der zweite Betätigungsbetrag a2 ist, erreicht der Öffnungsflächenbereich zwischen dem ersten Pumpenweg 33 und dem ersten Zylinderweg 31 bei der Konstruktion des Flussraten-Steuerventils 16 den vollständig geöffneten Zustand. Ist der Betätigungsbetrag des Betätigungselements 46a gleich dem oder größer als der dritte Betätigungsbetrag a3, wird der Öffnungsflächenbereich zwischen dem ersten Pumpenweg 33 und dem ersten Zylinderweg 31 im vollständig geöffneten Zustand gehalten. Ist der Betätigungsbetrag des Betätigungselements 46a größer als der vorgegebene Betätigungsbereich, werden die erste Pumpenflussraten-Steuereinheit 25 und die zweite Pumpenflussraten-Steuereinheit 26 so gesteuert, dass die Gesamt-Abgabeflussrate der ersten Hydraulikpumpe 12 und der zweiten Hydraulikpumpe 13 zu der dem Betätigungsbetrag des Betätigungselements 46a entsprechenden Zielflussrate wird. Dadurch wird dem Hydraulikzylinder 14 die volle Menge des aus dem ersten Pumpenweg 33 in das Flussraten-Steuerventil 16 geleiteten Hydraulikfluids zugeführt. Unter Normalsteuerung des Hydraulikzylinders 14 steuert die Pumpensteuereinheit 24 die Abgabeflussrate der ersten Hydraulikpumpe 12 und die Abgabeflussrate der zweiten Hydraulikpumpe 13 derart, dass ein Absorptionsdrehmoment der ersten Hydraulikpumpe 12 und ein Absorptionsdrehmoment der zweiten Hydraulikpumpe 13 auf der Basis der Pumpenabsorptionsdrehmoment-Charakteristiken gesteuert werden. Die Pumpenabsorptionsdrehmoment-Charakteristiken geben das Verhältnis zwischen dem Pumpenabsorptionsdrehmoment und der Motordrehgeschwindigkeit an. Die Pumpenabsorptionsdrehmoment-Charakteristiken werden vorab auf der Basis eines Arbeitsmodus und auf der Basis von Antriebsbedingungen erstellt und in der Pumpensteuereinheit 24 hinterlegt.
Vorstehend wurde die Steuerung durch die Pumpensteuereinheit 24 beim Ausfahren des Hydraulikzylinders 14 beschrieben. Die Steuerung durch die Pumpensteuereinheit 24 erfolgt in der gleichen Weise, wenn der Hydraulikzylinder 14 eingefahren wird. Jedoch wird beim Einfahren des Hydraulikzylinders 14 Hydraulikfluid aus der ersten Hydraulikpumpe 12 ohne eine Zuführung von Hydraulikfluid aus der zweiten Hydraulikpumpe 13 in den Hydraulikzylinder 14 geleitet. Deshalb wird beim Einfahren des Hydraulikzylinders 14 unter Normalsteuerung das von der ersten Hydraulikpumpe 12 abgegebene Hydraulikfluid über den zweiten Pumpenweg 34 und den zweiten Pumpenweg 32 in den Hydraulikzylinder 14 geleitet. Die Pumpensteuereinheit 24 steuert die Abgabeflussrate der ersten Hydraulikpumpe 12 durch die Steuerung der ersten Pumpenflussraten-Steuereinheit 25. Wenn der Hydraulikzylinder 14 während der Mikro-Drehgeschwindigkeitssteuerung eingefahren wird, wird ein Teil des Hydraulikfluids, das von der ersten Hydraulikpumpe 12 abgegeben wird, dem Hydraulikzylinder 14 über den zweiten Pumpenweg 34 und den zweiten Zylinderweg 32 zugeführt. Der Überschuss des Hydraulikfluids, das von der ersten Hydraulikpumpe 12 abgegeben wird, wird über den Einstellweg 37 in den Speiseweg 35 geleitet. Die Pumpensteuereinheit 24 steuert die Flussrate des von der ersten Hydraulikpumpe 12 an den Hydraulikzylinder 14 abgegebenen Hydraulikfluids und die Flussrate des von der ersten Hydraulikpumpe 12 an den Einstellweg 37 abgegebenen Hydraulikfluids durch eine Steuerung des Flussraten-Steuerventils 16.
Das hydraulische Antriebssystem 1 gemäß vorliegender Erfindung hat die folgenden Charakteristiken.
Die Flussrate des Hydraulikfluids, das dem Hydraulikzylinder 14 zugeführt wird, wird während der Mikro-Drehgeschwindigkeitssteuerung des Hydraulikzylinders 14 durch das Flussraten-Steuerventil 16 gesteuert. Dadurch lässt sich die Flussrate des dem Hydraulikzylinder 14 zugeführten Hydraulikfluids als sehr kleine Flussrate steuern, auch wenn die minimal steuerbare Flussrate der Abgabeflussrate der Hydraulikpumpe nicht ausreichend klein ist, um eine Steuerung der Zielflussrate als sehr kleine Flussrate zuzulassen (wobei sich in der folgenden Erläuterung der Begriff "Hydraulikpumpe" auf die erste Hydraulikpumpe 12 und auf die zweite Hydraulikpumpe 13 bezieht, wenn der Hydraulikzylinder 14 ausgefahren wird, und auf die Hydraulikpumpe 12, wenn der Hydraulikzylinder 14 eingefahren wird). Infolgedessen ist eine Mikro-Drehgeschwindigkeitssteuerung des Hydraulikzylinders möglich.
Die Flussrate des dem Hydraulikzylinder 14 zugeführten Hydraulikfluids wird durch das Steuern der Flussrate der Hydraulikpumpe während der Normalsteuerung des Hydraulikzylinders 14 gesteuert. Während der Energieverlust des Flussraten-Steuerventils 16 höher wird, wenn durch das Flussraten-Steuerventil 16 Hydraulikfluid mit einer hohen Flussrate gesteuert wird, lässt sich das Entstehen eines solchen Energieverlusts bei dem hydraulischen Antriebssystem 1 gemäß vorliegender Erfindung verhindern.
Darüber hinaus erlaubt die ersten Richtungssteuerungseinheit 44 oder die zweite Richtungssteuerungseinheit 45, dass Hydraulikfluid aus der Hydraulikpumpe in den Hydraulikzylinder 14 strömt, und verhindert, dass Hydraulikfluid aus dem Hydraulikzylinder 14 in den Hydraulikpumpe strömt, wenn über das Flussraten-Steuerventil das Hydraulikfluid aus der Hydraulikpumpe in den Hydraulikzylinder 14 gespeist wird. Dadurch lässt sich der Hubbetrag des Hydraulikzylinders 14 halten, wenn das Maß der Betätigung sehr gering ist. Wenn ein Ausleger zum Beispiel mit einer sehr niedrigen Geschwindigkeit angehoben wird, lässt sich verhinder, dass der Ausleger aufgrund eines Rückstroms des Hydraulikfluids aus dem Hydraulikzylinder 14 nach untern sackt.
Der Öffnungsgrad des Weges in dem Flussraten-Steuerventil 16 entspricht während der Normalsteuerung des Hydraulikzylinders 14 der vollständigen Öffnung. Dadurch können ein Druckverlust des Hydraulikfluids in dem Flussraten-Steuerventil 16 und ein Energieverlust verhindert werden.
Der erste Pumpenweg 33, der erste Zylinderweg 31 und der Einstellweg 37 sind mit dem Flussraten-Steuerventil 16 verbunden. Der zweite Pumpenweg 34 und der zweite Zylinderweg 32 sind ebenfalls mit dem Flussraten-Steuerventil 16 verbunden. Aus diesem Grund wird sowohl die Flussrate des Hydraulikfluids, das aus der Pumpe in den Hydraulikzylinder geleitet wird, als auch die Flussrate des Hydraulikfluids, das aus der Hydraulikpumpe in den Einstellweg 37 geleitet wird, durch das Flussraten-Steuerventil 16 gesteuert. Dadurch lassen sich die Steuerung der Flussrate des Hydraulikfluids, das aus der Hydraulikpumpe in den Hydraulikzylinder 14 geleitet wird, und die Steuerung der Flussrate des Hydraulikfluids, das aus der Hydraulikpumpe in den Einstellweg 37 geleitet wird, durch das Flussraten-Steuerventil 16 ohne Weiteres koordinieren.
Die Abgabeflussrate der Hydraulikpumpe während der Mikro-Drehgeschwindigkeitssteuerung des Hydraulikzylinders 14 wird als Flussrate gesteuert, die größer oder gleich der Zielflussrate ist, indem eine Steuerung des Kippwinkels der Hydraulikpumpe erfolgt. Folglich kann die Flussrate des Hydraulikfluids, das dem Hydraulikzylinder 14 zugeführt wird, durch das Flussraten-Steuerventil 16 eingestellt werden, und die Steuerung der Flussrate des Hydraulikfluids an den Hydraulikzylinder 14 ist mit größerer Genauigkeit möglich. Während Hydraulikfluid mit einer Flussrate, die höher ist als die für den Hydraulikzylinder 14 benötigte Flussrate, von der Hydraulikpumpe abgegeben wird, ist der Energieverlust gering, da während der Mikro-Drehgeschwindigkeitssteuerung die Abgabeflussrate der Hydraulikpumpe ursprünglich niedrig ist.
2. Zweite Ausführungsform
Als nächstes wird ein hydraulisches Antriebssystem 2 gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. 3 ist ein Blockdiagramm einer Konfiguration eines hydraulischen Antriebssystems 2 gemäß der zweiten Ausführungsform. In 3 sind Elemente, die mit der ersten Ausführungsform konfigurationsgleich sind, mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
Der Hydraulikfluidweg 15 in dem hydraulischen Antriebssystem 2 enthält einen ersten Einstellweg 51 und einen zweiten Einstellweg 52 anstelle des ersten Einstellweges 37 in der ersten Ausführungsform. Der erste Einstellweg 51 und der zweite Einstellweg 52 sind jeweils mit dem Hydraulikfluidtank 27 verbunden. Das hydraulische Antriebssystem 2 enthält ferner ein erstes Entlastungsventil 53 und eine zweites Entlastungsventil 54. Der erste Einstellweg 51 ist über das erste Entlastungsventil 53 mit dem ersten Pumpenweg 33 verbunden. Der zweite Einstellweg 52 ist über das zweite Entlastungsventil 54 mit dem zweiten Pumpenweg 34 verbunden. Der Hydraulikfluidweg 15 enthält ferner einen ersten Pilotweg 55 und einen zweiten Pilotweg 56. Der erste Pilotweg 55 ist mit der ersten Einstellöffnung 16c in dem Flussraten-Steuerventil 16 verbunden. Der zweite Pilotweg 56 ist mit der zweiten Einstellöffnung 16g in dem Flussraten-Steuerventil 16 verbunden.
Das erste Entlastungsventil 53 hat eine erste Pilotöffnung 53a und eine zweite Pilotöffnung 53b. Die erste Pilotöffnung 53a ist mit dem ersten Pilotweg 55 verbunden. Die zweite Pilotöffnung 53b ist mit dem ersten Pumpenweg 33 verbunden. Das erste Entlastungsventil 53 ist ein Beispiel einer Einstellflussraten-Steuereinheit in vorliegender Erfindung. Das erste Entlastungsventil 53 steuert die Flussrate des Hydraulikfluids, das dem ersten Einstellweg 51 aus dem ersten Pumpenweg 33 in Reaktion auf einen Differenzhydraulikdruck zwischen einem an der ersten Pilotöffnung 53a angelegten Hydraulikdruck und einem an der zweiten Pilotöffnung 53b angelegten Hydraulikdruck zugeführt wird. Insbesondere steuert das erste Entlastungsventil 53 die Flussrate des Hydraulikfluids, das dem ersten Einstellweg 51 aus dem ersten Pumpenweg 33 in Reaktion auf den Differenzhydraulikdruck zwischen dem ersten Pumpenweg 33 und dem ersten Pilotweg 55 zugeführt wird. Insbesondere erlaubt das erste Entlastungsventil 53 eine Verbindung zwischen dem ersten Pumpenweg 33 und dem ersten Einstellweg 51, wenn der Differenzhydraulikdruck zwischen dem ersten Pumpenweg 33 und dem ersten Pilotweg 55 höher ist als ein vorgegebener Einstelldruck. Ein Öffnungsflächenbereich zwischen dem ersten Pumpenweg 33 und dem ersten Einstellweg 51 in dem ersten Entlastungsventil 53 wird in Übereinstimmung mit dem abnehmenden Differenzhydraulikdruck zwischen dem ersten Pumpenweg 33 und dem ersten Pilotweg 55 kleiner. Das erste Entlastungsventil 53 sperrt die Verbindung zwischen dem ersten Pumpenweg 33 und dem ersten Einstellweg 51, wenn der Differenzhydraulikdruck zwischen dem ersten Pumpenweg 33 und dem ersten Pilotweg 51 gleich dem oder niedriger als der vorgegebene Einstelldruck ist. Das erste Entlastungsventil 53 hat ein elastisches Element 53c wie beispielsweise eine Feder, und der vorgenannte vorgegebene Einstelldruck wird durch eine Vorspannkraft des elastischen Elements 53c reguliert.
Das zweite Entlastungsventil 54 hat eine erste Pilotöffnung 54a und eine zweite Pilotöffnung 54b. Die erste Pilotöffnung 54a ist mit dem zweiten Pilotweg 56 verbunden. Die zweite Pilotöffnung 54b ist mit dem zweiten Pumpenweg 34 verbunden. Das zweite Entlastungsventil 54 steuert die Flussrate des Hydraulikfluids, das dem zweiten Einstellweg 52 aus dem zweiten Pumpenweg 34 in Reaktion auf einen Differenzhydraulikdruck zwischen einem an der ersten Pilotöffnung 54a angelegten Hydraulikdruck und einem an der zweiten Pilotöffnung 54b angelegten Hydraulikdruck zugeführt wird. Insbesondere steuert das zweite Entlastungsventil 54 die Flussrate des Hydraulikfluids, das dem zweiten Einstellweg 52 aus dem zweiten Pumpenweg 34 in Reaktion auf den Differenzhydraulikdruck zwischen dem zweiten Pumpenweg 34 und dem zweiten Pilotweg 56 zugeleitet wird. Das zweite Entlastungsventil 54 erlaubt eine Verbindung zwischen dem zweiten Pumpenweg 34 und dem zweiten Einstellweg 52, wenn der Differenzhydraulikdruck zwischen dem zweiten Pumpenweg 34 und dem zweiten Pilotweg 56 höher als der vorgegebene Einstelldruck ist. Ein Öffnungsflächenbereich zwischen dem zweiten Pumpenweg 34 und dem zweiten Einstellweg 52 in dem zweiten Entlastungsventil 54 wird in Übereinstimmung mit dem abnehmenden Differenzhydraulikdruck zwischen dem zweiten Pumpenweg 34 und dem zweiten Pilotweg 56 kleiner. Das zweite Entlastungsventil 54 sperrt die Verbindung zwischen dem zweiten Pumpenweg 34 und dem zweiten Einstellweg 52, wenn der Differenzhydraulikdruck zwischen dem zweiten Pumpenweg 34 und dem zweiten Pilotweg 56 gleich dem oder niedriger als der vorgegebene Einstelldruck ist. Das zweite Entlastungsventil 54 hat ein elastisches Element 54c wie beispielsweise eine Feder, und der vorgegebene Einstelldruck wird durch eine Vorspannkraft des elastischen Elements 54c reguliert.
Das Flussraten-Steuerventil 16 hat ferner eine Tanköffnung 16t. Die Tanköffnung 16t ist mit dem Hydraulikfluidtank 27 verbunden. Das Flussraten-Steuerventil 16 ist umschaltbar zwischen einem Zustand einer ersten Position P1, einem Zustand einer zweiten Position P2 und einem Zustand einer Neutralposition Pn, entsprechend einem Befehlssignal von der Pumpensteuereinheit 24.
Im Zustand der ersten Position P1 erlaubt das Flussraten-Steuerventil 16 eine Verbindung der ersten Pumpenöffnung 16a mit der Zylinderöffnung 16b und der ersten Einstellöffnung 16c über eine Drosselung und erlaubt eine Verbindung der zweiten Zylinderöffnung 16f und der zweiten Einstellöffnung 16g mit der Bypassöffnung 16h. Deshalb verbindet das Flussraten-Steuerventil 16 im Zustand der ersten Position P1 den ersten Pumpenweg 33 über die erste Richtungssteuerungseinheit 44 und die Drosselung 16m mit dem ersten Zylinderweg 31 und verbindet den ersten Zylinderweg 31 mit dem ersten Pilotweg 55. Das Flussraten-Steuerventil 16 verbindet den zweiten Zylinderweg 32 und den zweiten Pilotweg 56 unter Umgehung der zweiten Richtungssteuerungseinheit 45 mit dem zweiten Pumpenweg 34. Die erste Bypassöffnung 16d, die Tanköffnung 16t und die zweiten Pumpenöffnung 16e sind sämtlich geschlossen, wenn sich das Flussraten-Steuerventil 16 im Zustand der ersten Position P1 befindet.
Im Zustand der zweiten Position P2 erlaubt das Flussraten-Steuerventil 16 eine Verbindung der zweiten Pumpenöffnung 16e mit der zweiten Zylinderöffnung 16f und der zweiten Einstellöffnung 16g über eine Drosselung 16n und erlaubt eine Verbindung der ersten Zylinderöffnung 16b und der ersten Bypassöffnung 16c mit der ersten Bypassöffnung 16d. Deshalb verbindet das Flussraten-Steuerventil 16 im Zustand der zweiten Position P2 den zweiten Pumpenweg 34 über die zweite Richtungssteuerungseinheit 45 und die Drosselung 16n mit dem zweiten Zylinderweg 32 und verbindet den zweiten Zylinderweg 32 und den zweiten Pilotweg 56. Das Flussraten-Steuerventil 16 verbindet den ersten Zylinderweg 31 und den ersten Pilotweg 55 unter Umgehung der ersten Richtungssteuerungseinheit 44 mit dem ersten Pumpenweg 33. Die erste Bypassöffnung 16h, die Tanköffnung 16t und die erste Pumpenöffnung 16a sind sämtlich geschlossen, wenn sich das Flussraten-Steuerventil 16 im Zustand der zweiten Position P2 befindet.
Das Flussraten-Steuerventil 16 erlaubt im Zustand der Neutralposition Pn eine Verbindung zwischen der ersten Einstellöffnung 16c, der zweiten Einstellöffnung 16g und der Tanköffnung 16t. Deshalb verbindet das Flussraten-Steuerventil 16 im Zustand der Neutralposition Pn den ersten Pilotweg 55 und den zweiten Pilotweg 56 mit dem Hydraulikfluidtank 27. Wenn sich das Flussraten-Steuerventil 16 im Zustand der Neutralposition Pn befindet, sind die erste Pumpenöffnung 16a, die erste Zylinderöffnung 16b, die erste Bypassöffnung 16d, die zweite Pumpenöffnung 16e, die zweite Zylinderöffnung 16f und die zweite Bypassöffnung 16h sämtlich geschlossen.
Das Flussraten-Steuerventil 16 kann zwischen dem Zustand der ersten Position P1 und dem Zustand der Neutralposition Pn auf den Zustand einer beliebigen Position eingestellt werden. Dadurch ist das Flussraten-Steuerventil 16 in der Lage, die Flussrate des Hydraulikfluids, das dem ersten Zylinderweg 31 über die erste Richtungssteuerungseinheit 44 aus dem ersten Pumpenweg 33 zugeleitet wird, zu steuern. Insbesondere ist das Flussraten-Steuerventil 16 in der Lage, die Flussrate des Hydraulikfluids zu steuern, das aus der ersten Hydraulikpumpe 12 und aus der zweiten Hydraulikpumpe 13 in die erste Kammer 14c des Hydraulikzylinders 14 geleitet wird.
Das Flussraten-Steuerventil 16 kann zwischen dem Zustand der zweiten Position P2 und dem Zustand der Neutralposition Pn auf den Zustand einer beliebigen Position eingestellt werden. Dadurch ist das Flussraten-Steuerventil 16 in der Lage, die Flussrate des Hydraulikfluids, das dem zweiten Zylinderweg 32 über die zweite Richtungssteuerungseinheit 45 aus dem zweiten Pumpenweg 34 zugeleitet wird, zu steuern. Insbesondere ist das Flussraten-Steuerventil 16 in der Lage, die Flussrate des Hydraulikfluids zu steuern, das aus der ersten Hydraulikpumpe 12 in die zweite Kammer 14d des Hydraulikzylinders 14 geleitet wird.
4 ist Diagramm zur Darstellung von Änderungen des Öffnungsflächenbereichs des Flussraten-Steuerventils 16 in Relation zu dem Betätigungsbetrag des Betätigungselements 46a beim Ausfahren des Hydraulikzylinders 14. Die Linie L3 stellt den Öffnungsflächenbereich zwischen der ersten Pumpenöffnung 16a und der ersten Zylinderöffnung 16b in dem Flussraten-Steuerventil 16 dar. Insbesondere stellt die Linie L3 den Öffnungsflächenbereich zwischen dem ersten Pumpenweg 33 und dem ersten Zylinderweg 31 dar. Die Linie L4 in 4 stellt den Öffnungsflächenbereich zwischen der ersten Zylinderöffnung 16b der ersten Einstellöffnung 16c dar. Insbesondere stellt die Linie L4 den Öffnungsflächenbereich zwischen dem ersten Zylinderweg 34 und dem ersten Pilotweg 55 dar.
Wenn der Betätigungsbetrag des Betätigungselements 46a gleich oder über einem Betätigungsbetrag a0 ist, der unterhalb des vorgegebenen Betätigungsbereichs liegt, steuert die Pumpensteuereinheit 24 das Flussraten-Steuerventil 16 zwischen dem Zustand der ersten Position P1 und dem Zustand der Neutralposition Pn. Folglich wird der Öffnungsflächenbereich zwischen dem ersten Zylinderweg 31 und dem ersten Pilotweg 55 auf dem ersten Öffnungsflächenbereich gehalten, wie anhand der Linie L4 dargestellt. Dadurch wird der Hydraulikdruck des ersten Zylinderweges 31 an der ersten Pilotöffnung 53a in dem ersten Entlastungsventil 53 angelegt. Deshalb wird bei einem Betätigungsbetrag des Betätigungselements 46a, der gleich dem oder größer als der Betätigungsbetrag a0 ist, der Hydraulikdruck des ersten Zylinderweges an der ersten Pilotöffnung 53a in dem ersten Entlastungsventil 53 angelegt.
Das Flussraten-Steuerventil 16 wird dahingehend gesteuert, dass mit der Zunahme des Betätigungsbetrags des Betätigungselements 46a eine entsprechende Zunahme des Öffnungsflächenbereichs zwischen dem Pumpenweg 33 und dem ersten Zylinderweg 31 erfolgt, wenn der Betätigungsbetrag des Betätigungselements 46a innerhalb des vorgegebenen Betätigungsbereichs liegt, wie durch die Linie L3 dargestellt. Zu diesem Zeitpunkt steuert die Pumpensteuereinheit 24 das Flussraten-Steuerventil 16 in einer solchen Weise, dass die Flussrate des Hydraulikfluids, das dem Hydraulikzylinder 14 zugeführt wird, die Zielflussrate erfüllt, die dem Betätigungsbetrag des Betätigungselements 46a entspricht. Der Differenzhydraulikdruck zwischen dem ersten Pumpenweg 33 und dem ersten Zylinderweg 31 ist höher als ein vorgegebener Einstelldruck, da der Öffnungsflächenbereich zwischen dem ersten Zylinderweg 31 und dem ersten Pumpenweg 33 klein ist, wenn der Betätigungsbetrag des Betätigungselements 46a innerhalb des vorgegebenen Betätigungsbereichs liegt, wie durch die Linie L3 dargestellt. Dadurch erlaubt das erste Entlastungsventil 53 eine Verbindung zwischen dem ersten Pumpenweg 33 und dem ersten Einstellweg 51. Das Hydraulikfluid, das von der ersten Hydraulikpumpe 12 und von der zweiten Hydraulikpumpe 13 abgegeben wird, wird dadurch zwischen dem ersten Zylinderweg 31 und dem ersten Einstellweg 51 aufgeteilt, so dass ein Teil des Hydraulikfluids, das von der ersten Hydraulikpumpe 12 und von der zweiten Hydraulikpumpe 13 abgegeben wird, in den Hydraulikzylinder 14 und das überschüssige Hydraulikfluid über den ersten Einstellweg 51 in den Speiseweg 35 geleitet wird.
Mit einem zunehmendem Betätigungsbetrag des Betätigungselements 46a vergrößert sich der Öffnungsflächenbereich zwischen dem ersten Zylinderweg 31 dem ersten Pumpenweg 33, wie durch die Linie L3 dargestellt. Der Differenzhydraulikdruck zwischen dem ersten Pumpenweg 33 und dem ersten Zylinderweg 31 wird gleich dem oder niedriger als der vorgegebene Einstelldruck, wenn der Betätigungsbetrag des Betätigungselements 46a den vorgegebenen Betätigungsbereich überschreitet. Infolgedessen sperrt das erste Entlastungsventil 53 die Verbindung zwischen dem ersten Pumpenweg 33 und dem ersten Einstellweg 51, so dass Hydraulikfluid, das von der ersten Hydraulikpumpe 12 und von der zweiten Hydraulikpumpe 13 abgegeben wird, in den ersten Zylinderweg 31 geleitet wird, ohne in den ersten Einstellweg 51 geleitet zu werden. Dadurch wird die volle Menge des Hydraulikfluids, das aus dem ersten Pumpenweg 33 in das Flussraten-Steuerventil 16 geleitet wird, dem Hydraulikzylinder 14 zugeführt. Wenn der Betätigungsbetrag des Betätigungselements 46a größer als der vorgegebene Betätigungsbereich ist, werden die erste Pumpenflussraten-Steuereinheit 25 und die zweite Pumpenflussraten-Steuereinheit 26 derart gesteuert, dass die Gesamt-Abgabeflussrate der ersten Hydraulikpumpe 12 und der zweiten Hydraulikpumpe 13 zur Zielabgaberate wird, die dem Betätigungsbetrag des Betätigungselements 46a entspricht.
Weitere Steuerungen und Konfigurationen des hydraulischen Antriebssystems 2 sind die gleichen wie die des hydraulischen Antriebssystems 1 in der ersten Ausführungsform, so dass deren Erläuterung an dieser Stelle entfällt.
Das hydraulische Antriebssystem 2 gemäß der vorliegenden Ausführungsform hat die gleichen Charakteristiken wie das hydraulische Antriebssystem 1 gemäß der ersten Ausführungsform. Darüber hinaus hat das hydraulische Antriebssystem 2 gemäß der vorliegenden Ausführungsform die folgenden Charakteristiken.
Der Differenzhydraulikdruck zwischen dem ersten Pumpenweg 33 und dem ersten Zylinderweg 31 ist größer als der vorgegebene Einstelldruck, wenn der Betätigungsbetrag des Betätigungselements 46a innerhalb des vorgegebenen Betätigungsbereichs liegt. Deshalb erlaubt das Entlastungsventil 53 die Verbindung zwischen dem ersten Pumpenweg 33 und dem ersten Einstellweg 51, wenn der Betätigungsbetrag des Betätigungselements 46a innerhalb des vorgegebenen Betätigungsbereichs liegt. Infolgedessen wird überschüssiges Hydraulikfluid in den ersten Einstellweg 51 geleitet.
Der Öffnungsflächenbereich zwischen dem ersten Pumpenweg 33 und dem ersten Einstellweg 51 vergrößert sich in Entsprechung zu einer Vergrößerung des Differenzhydraulikdrucks zwischen dem ersten Pumpenweg 33 und dem ersten Zylinderweg 31, wenn der Betätigungsbetrag des Betätigungselements 46a innerhalb des vorgeschriebenen Bereichs liegt. Aus diesem Grund kann die Flussrate des dem ersten Einstellweg 51 zugeführten Hydraulikfluids in Reaktion auf den Differenzhydraulikdruck zwischen dem ersten Pumpenweg 33 und dem ersten Zylinderweg 31 eingestellt werden.
Darüber hinaus ist der Differenzhydraulikdruck zwischen dem ersten Pumpenweg 33 und dem ersten Zylinderweg 31 gleich dem oder niedriger als der vorgegebene Einstelldruck, wenn der Betätigungsbetrag des Betätigungselements 46a größer als der vorgegebene Betätigungsbereich ist. Deshalb sperrt das erste Entlastungsventil 53 die Verbindung zwischen dem ersten Pumpenweg 33 und dem ersten Einstellweg 51, wenn der Betätigungsbetrag des Betätigungselements 46a größer als der vorgegebene Betätigungsbereich ist. Das Entstehen eines Energieverlusts lässt sich somit verhindern, indem ein Teil des Hydraulikfluids dem Einstellweg 51 zugeführt wird, wenn die Flussrate des Hydraulikdrucks hoch ist.
Vorstehend wurden die Charakteristiken und die Steuerung durch die Pumpensteuereinheit 24 beim Ausfahren des Hydraulikzylinders 14 beschrieben. Die Charakteristiken und die Steuerung durch die Pumpensteuereinheit 24 sind jedoch die gleichen wie die vorstehend beschriebenen, wenn der Hydraulikzylinder 14 eingefahren wird.
3. Dritte Ausführungsform
Als nächstes wird ein hydraulisches Antriebssystem 3 gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. 5 ist ein Blockdiagramm einer Konfiguration eines hydraulischen Antriebssystems 3 gemäß der dritten Ausführungsform. Elemente in 5, die konfigurationsgleich sind mit Elementen der ersten Ausführungsform, sind mit den gleichen Bezugszeichen wie in der ersten Ausführungsform gekennzeichnet. Ebenso sind Elemente in 5, die konfigurationsgleich sind mit Elementen der zweiten Ausführungsform, mit den gleichen Bezugszeichen wie in der zweiten Ausführungsform gekennzeichnet.
Wie in 5 dargestellt ist, ist das Flussraten-Steuerventil 16 umschaltbar zwischen einem Zustand einer dritten Position P3 und einem Zustand einer vierten Position P4, zusätzlich zu dem Zustand der ersten Position P1, dem Zustand der zweiten Position P2 und dem Zustand der Neutralposition Pn der zweiten Ausführungsform.
Das Flussraten-Steuerventil 16 erlaubt eine Verbindung zwischen der ersten Pumpenöffnung 16a und der ersten Zylinderöffnung 16b und zwischen der ersten Bypassöffnung 16d und der ersten Einstellöffnung 16c im Zustand der dritten Position P3. Das Flussraten-Steuerventil 16 erlaubt eine Verbindung zwischen der zweiten Zylinderöffnung 16f, der zweiten Einstellöffnung 16g und der zweiten Bypassöffnung 16h im Zustand der dritten Position P3. Deshalb erlaubt das Flussraten-Steuerventil 16 eine Verbindung des ersten Pumpenweges 33 mit dem ersten Zylinderweg 31 über die erste Richtungssteuerungseinheit 44 und erlaubt eine Verbindung des ersten Pumpenweges 33 mit dem ersten Pilotweg 55 unter Umgehung der ersten Richtungssteuerungseinheit 44 im Zustand der dritten Position P3. Das Flussraten-Steuerventil 16 erlaubt auch eine Verbindung des zweiten Zylinderweges 32 und des zweiten Pilotweges 56 mit dem zweiten Pumpenweg 34 unter Umgehung der zweiten Richtungssteuerungseinheit 45.
Das Flussraten-Steuerventil 16 erlaubt eine Verbindung zwischen der zweiten Pumpenöffnung 16e und der zweiten Zylinderöffnung 16f und zwischen der zweiten Bypassöffnung 16h und der zweiten Einstellöffnung 16g im Zustand der vierten Position P4. Das Flussraten-Steuerventil 16 erlaubt auch eine Verbindung der ersten Zylinderöffnung 16b, der ersten Einstellöffnung 16c mit der ersten Bypassöffnung 16d im Zustand der vierten Position P4. Mithin erlaubt das Flussraten-Steuerventil 16 eine Verbindung des zweiten Pumpenweges 34 über die zweite Richtungssteuerungseinheit 45 mit dem zweiten Zylinderweg 32 und verbindet den zweiten Pumpenweg 34 unter Umgehung der zweiten Richtungssteuerungseinheit 45 mit dem zweiten Pilotweg 56 im Zustand der vierten Position P4. Auch erlaubt das Flussraten-Steuerventil 16 im Zustand der vierten Position P4 eine Verbindung des ersten Zylinderweges 31 und des ersten Pilotweges 51 mit dem ersten Pumpenweg 33 unter Umgehung der ersten Richtungssteuerungseinheit 44.
6 ist ein Diagramm zur Darstellung der Änderungen des Öffnungsflächenbereichs des Flussraten-Steuerventils 16 in Relation zu dem Betätigungsbetrag des Betätigungselements 46a beim Ausfahren des Hydraulikzylinders 14. Die Linie L5 in 6 stellt den Öffnungsflächenbereich zwischen der ersten Pumpenöffnung 16a und der ersten Zylinderöffnung 16b in dem Flussraten-Steuerventil 16 dar. Insbesondere stellt die Linie L5 den Öffnungsflächenbereich zwischen dem ersten Pumpenweg 33 und dem ersten Zylinderweg 31 dar. Die Linie L6 in 6 stellt den Öffnungsflächenbereich zwischen der ersten Zylinderöffnung 16b und der ersten Einstellöffnung 16c dar. Insbesondere stellt die Linie L6 den Öffnungsflächenbereich zwischen dem ersten Zylinderweg 31 dem ersten Pilotweg 55 dar. Die Linie L7 stellt den Öffnungsflächenbereich zwischen der ersten Bypassöffnung 16d und der ersten Einstellöffnung 16c in dem Flussraten-Steuerventil 16 dar. Insbesondere stellt die Linie L7 den Öffnungsflächenbereich zwischen dem ersten Pumpenweg 33 und dem ersten Pilotweg 55 dar.
Die Steuerung des Flussraten-Steuerventils 16, die anhand der Linien L5 und L6 dargestellt ist, ist die gleiche wie die vorstehend beschriebene Steuerung des Flussraten-Steuerventils 16, die anhand der Linien L3 und L4 in der zweiten Ausführungsform dargestellt ist, weshalb eine Erläuterung an dieser Stelle entfällt.
Wie die Linie L7 zeigt, wird bei dem hydraulischen Antriebssystem 3 gemäß vorliegender Ausführungsform das Flussraten-Steuerventil 16 vom Zustand der ersten Position P1 in den Zustand der dritten Position P3 geschaltet, wenn der Betätigungsbetrag des Betätigungselements 46a größer wird als der vorgegebene Betätigungsbereich. Der erste Pumpenweg 33 und der erste Pilotweg 55 sind verbunden, wenn sich das Flussraten-Steuerventil 16 im Zustand der dritten Position befindet. Folglich wird der Hydraulikdruck des ersten Pumpenweges 33 an der ersten Pilotöffnung 53a in dem ersten Entlastungsventil 53 angelegt, weshalb der Differenzhydraulikdruck zwischen der ersten Pilotöffnung 53a und der zweiten Pilotöffnung 53b des ersten Entlastungsventils gleich Null wird. Folglich sperrt das erste Entlastungsventil 53 die Verbindung zwischen dem ersten Pumpenweg 33 und dem ersten Einstellweg 51 aufgrund der Vorspannkraft des elastischen Elements 53c. Der erste Pumpenweg 33 und der erste Zylinderweg 31 sind verbunden, wenn sich das Flussraten-Steuerventil 16 im Zustand der dritten Position P3 befindet. Infolgedessen wird das Hydraulikfluid aus der ersten Hydraulikpumpe 12 und aus der zweiten Hydraulikpumpe 13 in den ersten Zylinderweg 31 geleitet, ohne in den zweiten Einstellweg 51 geleitet zu werden.
Weitere Konfigurationen und Steuerungen in dem hydraulischen Antriebssystem 3 sind die gleichen wie in dem hydraulischen Antriebssystem 1 der ersten Ausführungsform und wie in dem hydraulischen Antriebssystem 2 der zweiten Ausführungsform, so dass eine Erläuterung an dieser Stelle entfällt.
Das hydraulische Antriebssystem 3 gemäß der vorliegenden Ausführungsform hat die gleichen Charakteristiken wie das hydraulische Antriebssystem 1 gemäß der ersten Ausführungsform und wie das hydraulische Antriebssystem 2 gemäß der zweiten Ausführungsform. Darüber hinaus hat das hydraulische Antriebssystem 3 gemäß der vorliegenden Ausführungsform die folgenden Charakteristiken.
Der erste Pilotweg 55 wird mit dem ersten Pumpenweg 33 verbunden, und die Verbindung zwischen dem ersten Zylinderweg 31 und dem ersten Pilotweg 55 wird gesperrt, wenn der Betätigungsbetrag des Betätigungselements 46a den vorgegebenen Betätigungsbereich übersteigt. Folglich kann die Verbindung zwischen dem ersten Pumpenweg 33 und dem ersten Einstellweg 51 ungeachtet des Hydraulikdrucks in dem ersten Zylinderweg 31 durch das erste Entlastungsventil 53 gesperrt werden. Mithin lässt sich die Verbindung zwischen dem ersten Pumpenweg 33 und dem ersten Einstellweg 51 ungeachtet der Größe einer auf den Hydraulikzylinder 14 wirkenden Last unter geeigneter Zeitsteuerung sperren.
Vorstehend wurden die Charakteristiken und die Steuerung durch die Pumpensteuereinheit 24 beim Ausfahren des Hydraulikzylinders 14 beschrieben. Die Charakteristiken und die Steuerung durch die Pumpensteuereinheit 24 sind jedoch die gleichen wie die vorstehend beschriebenen, wenn der Hydraulikzylinder 14 eingefahren wird.
4. Vierte Ausführungsform
Als nächstes wird ein hydraulisches Antriebssystem 4 gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. 7 ist ein Blockdiagramm einer Konfiguration eines hydraulischen Antriebssystems 4 gemäß der vierten Ausführungsform, wobei Elemente in 7 die konfigurationsgleich mit Elementen der Ausführungsformen eins bis drei sind, mit den gleichen Bezugszeichen wie in den Ausführungsformen eins bis drei gekennzeichnet sind.
Bei dem hydraulischen Antriebssystem 4 sind der erste Einstellweg 51 und der zweite Einstellweg 52 jeweils mit dem Speiseweg 35 verbunden. Das Flussraten-Steuerventil 16 hat eine Speiseöffnung 16p. Die Speiseöffnung 16p ist mit dem Speiseweg 35 verbunden.
Im Zustand der ersten Position P1 erlaubt das Flussraten-Steuerventil 16 eine Verbindung der ersten Pumpenöffnung 16a über die Drosselung 16m mit der ersten Zylinderöffnung 16b und mit der ersten Einstellöffnung 16c und sie erlaubt eine Verbindung der zweiten Zylinderöffnung 16f und der zweiten Einstellöffnung 16g über eine Drosselung 16i mit der zweiten Bypassöffnung 16h. Folglich verbindet das Flussraten-Steuerventil 16 im Zustand der ersten Position P1 den ersten Pumpenweg 33 über die erste Richtungssteuerungseinheit 44 und die Drosselung 16m mit dem ersten Zylinderweg 31 und verbindet den ersten Zylinderweg 31 mit dem ersten Pilotweg 55. Das Flussraten-Steuerventil 16 verbindet den zweiten Zylinderweg 32 und den zweiten Pilotweg 56 über die Drosselung 16i und unter Umgehung der zweiten Richtungssteuerungseinheit 45 mit dem zweiten Pumpenweg 34.Die erste Bypassöffnung 16d, die Speiseöffnung 16p und die zweite Pumpenöffnung 16e sind sämtlich geschlossen, wenn sich das Flussraten-Steuerventil 16 im Zustand der ersten Position P1 befindet.
Im Zustand der zweiten Position P2 erlaubt das Flussraten-Steuerventil 16 eine Verbindung der zweiten Pumpenöffnung 16e mit der zweiten Zylinderöffnung 16f und der zweiten Einstellöffnung 16g über die Drosselung 16n und erlaubt eine Verbindung der ersten Zylinderöffnung 16b und der ersten Bypassöffnung 16c mit der ersten Bypassöffnung 16d über eine Drosselung 16j. Deshalb verbindet das Flussraten-Steuerventil 16 im Zustand der zweiten Position P2 den zweiten Pumpenweg 34 mit dem zweiten Zylinderweg 32 über die zweite Richtungssteuerungseinheit 45 und die Drosselung 16n und verbindet den zweiten Zylinderweg 32 und den zweiten Pilotweg 56. Das Flussraten-Steuerventil 16 verbindet den ersten Zylinderweg 31 und den ersten Pilotweg 55 über die Drosselung 16j und unter Umgehung der ersten Richtungssteuerungseinheit 44 mit dem ersten Pumpenweg 33. Die zweite Bypassöffnung 16h, die Speiseöffnung 16p und die erste Pumpenöffnung 16a sind sämtlich geschlossen, wenn sich das Flussraten-Steuerventil 16 im Zustand der zweiten Position P2 befindet.
Das Flussraten-Steuerventil 16 erlaubt eine Verbindung zwischen der ersten Einstellöffnung 16j, der zweiten Einstellöffnung 16g und der Speiseöffnung 16g im Zustand der Neutralposition Pn. Deshalb verbindet das Flussraten-Steuerventil 16 im Zustand der Neutralposition Pn den ersten Pilotweg 55 und den zweiten Pilotweg 56 mit dem Speiseweg 35. Wenn sich das Flussraten-Steuerventil 16 im Zustand der Neutralposition Pn befindet, sind die erste Pumpenöffnung 16a, die erste Zylinderöffnung 16b, die erste Bypassöffnung 16d, die zweite Pumpenöffnung 16e, die zweiten Zylinderöffnung 16f und die zweite Bypassöffnung 16h sämtlich geschlossen.
Die weiteren Steuerungsfunktionen und Konfigurationen des hydraulischen Antriebssystems 4 sind die gleichen wie jene der hydraulischen Antriebssysteme 1 bis 3 in den Ausführungsformen eins bis drei, so dass deren Erläuterung an dieser Stelle entfällt.
Wenn das Flussraten-Steuerventil 16 infolge der Rückstellung des Betätigungselements 46a in die Neutralposition in den Zustand der Neutralposition Pn zurückkehrt, lässt sich die Rückkehr in die Neutralposition (0 cc/rev) aufgrund einer Ansprechverzögerung des Kippwinkels der ersten Hydraulikpumpe 12 und/oder der zweiten Hydraulikpumpe 13 unter Umständen nicht erreichen. Bei dem hydraulischen Antriebssystem 4 gemäß der vorliegenden Ausführungsform sind der erste Pilotweg 55 und der zweite Pilotweg 56 mit dem Speiseweg 35 verbunden, wenn sich das Flussraten-Steuerventil 16 im Zustand der Neutralposition Pn befindet. Infolgedessen steigt der Druck in dem ersten Pumpenweg 33 oder in dem zweiten Pumpenweg 34 nicht auf den oder über den Druck an, der durch den Speisedruck und die elastischen Elemente 53c und 54c der Entlastungsventile 53 und 54 bestimmt wird. Somit lässt sich verhindern, dass bei der Rückstellung des Betätigungselements 46a in die Neutralposition in dem ersten Pumpenweg 33 oder in dem zweiten Pumpenweg 34 ein hoher Druck entsteht.
Wenn sich das Flussraten-Steuerventil 16 im Zustand der ersten Position P1 befindet, wirkt der Hydraulikdruck auf der stromaufwärtigen Seite, d.h. auf der Seite des Hydraulikzylinders 14, der Drosselung 16i in dem Flussraten-Steuerventil 16 auf die erste Pilotöffnung 54a des zweiten Entlastungsventils 54. In diesem Fall ist der Hydraulikdruck der ersten Pilotöffnung 54a höher als der Hydraulikdruck der zweiten Pilotöffnung 54b in dem zweiten Entlastungsventil 54, wodurch das zweite Entlastungsventil 54 geschlossen wird. Folglich wird aus der zweiten Kammer 14d des Hydraulikzylinders 14 zurückkehrendes Hydraulikfluid von dem zweiten Entlastungsventil 54 nicht in den zweiten Einstellweg 52 abgeleitet. Da insbesondere die volle Menge an zurückkehrendem Hydraulikfluid der ersten Hydraulikpumpe 12 zugeführt wird, ist der Betrag der zurückgewonnenen Energie hoch.
Wenn sich das Flussraten-Steuerventil 16 im Zustand der zweiten Position P2 befindet, wirkt der Hydraulikdruck auf der stromaufwärtigen Seite, d.h. auf der Seite des Hydraulikzylinders 14, der Drosselung 16j in dem Flussraten-Steuerventil 16 auf die erste Pilotöffnung 53a des ersten Entlastungsventils 53. In diesem Fall ist der Hydraulikdruck der ersten Pilotöffnung 53a höher als der Hydraulikdruck der zweiten Pilotöffnung 53b in dem ersten Entlastungsventil 53, wodurch das erste Entlastungsventil 53 geschlossen wird. Folglich wird aus der ersten Kammer 14c des Hydraulikzylinders 14 zurückkehrendes Hydraulikfluid von dem ersten Entlastungsventil 53 nicht in den ersten Einstellweg 51 abgeleitet. Da insbesondere die volle Menge an zurückkehrendem Hydraulikfluid der ersten Hydraulikpumpe 12 und der zweiten Hydraulikpumpe 13 zugeführt wird, ist der Betrag der zurückgewonnenen Energie hoch.
5. Fünfte Ausführungsform
Als nächstes wird ein hydraulisches Antriebssystem 5 gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. 8 ist ein Blockdiagramm einer Konfiguration eines hydraulischen Antriebssystems gemäß der fünften Ausführungsform. Elemente in 8, die konfigurationsgleich sind mit Elementen der Ausführungsformen eins bis vier, sind mit den gleichen Bezugsziffern wie in den Ausführungsformen eins bis vier gekennzeichnet.
Der erste Pilotweg 55 in dem hydraulischen Antriebssystem 5 ist mit dem ersten Zylinderweg 31 verbunden. Der zweite Zylinderweg 56 ist mit dem zweiten Zylinderweg 32 verbunden.
Das Flussraten-Steuerventil 16 erlaubt eine Verbindung zwischen der ersten Bypassöffnung 16d und der ersten Einstellöffnung 16c und zwischen der zweiten Bypassöffnung 16h und der zweiten Einstellöffnung 16g im Zustand der Neutralposition Pn. Folglich verbindet das Flussraten-Steuerventil 16 im Zustand der Neutralposition Pn den ersten Pumpenweg 33 unter Umgehung der ersten Richtungssteuerungseinheit 44 mit dem Einstellweg 37 und verbindet den zweiten Pumpenweg 34 unter Umgehung der zweiten Richtungssteuerungseinheit 45 mit dem Einstellweg 37. Wenn sich das Flussraten-Steuerventil 16 im Zustand der Neutralposition Pn befindet, sind die erste Pumpenöffnung 16a, die erste Zylinderöffnung 16b, die zweiten Pumpenöffnung 16e und die zweite Pumpenöffnung 16f sämtlich geschlossen.
9 ist ein Diagramm zur Darstellung von Änderungen des Öffnungsflächenbereichs des Flussraten-Steuerventils 16 in Relation zu dem Betätigungsbetrag des Betätigungselements 46a. Die Linie L7 in 9 stellt den Öffnungsflächenbereich zwischen der ersten Pumpenöffnung 16a und der ersten Zylinderöffnung 16b in dem Flussraten-Steuerventil 16 dar. Insbesondere stellt die Linie L7 den Öffnungsflächenbereich zwischen dem Pumpenweg 33 und dem ersten Zylinderweg 31 dar. Die Linie L8 stellt den Öffnungsflächenbereich zwischen der ersten Bypassöffnung 16d und der ersten Einstellöffnung 16c in dem Flussraten-Steuerventil 16 dar. Insbesondere stellt die Linie 8 den Öffnungsflächenbereich zwischen dem ersten Pumpenweg 33 und dem Einstellweg 37 dar. Wie 9 zeigt, ist eine Öffnung zwischen dem ersten Pumpenweg 33 und dem Einstellweg 37 geschlossen, wenn eine Öffnung (siehe Betätigungsbetrag a1) zwischen dem ersten Pumpenweg 33 und dem ersten Zylinderweg 31 in dem Flussraten-Steuerventil 16 offen ist.
Die weiteren Steuerungen und Konfigurationen des hydraulischen Antriebssystems 5 sind die gleichen wie jene der hydraulischen Antriebssysteme 1 bis 4 in den Ausführungsformen eins bis vier, weshalb deren Erläuterung an dieser Stelle entfällt.
Bei dem hydraulischen Antriebssystem 5 gemäß der vorliegenden Ausführungsform muss nicht notwendigerweise eine Öffnung für die Verbindung des ersten Pilotweges 55 und des zweiten Pilotweges 56 vorgesehen sein, so dass eine kompakte Ausgestaltung des Flussraten-Steuerventils 16 möglich ist.
Wenn der erste Pilotweg 55 mit dem ersten Zylinderweg 31 und der zweite Pilotweg 56 mit dem zweiten Zylinderweg 32 verbunden ist, wirkt auf die erste Pilotöffnung 53a des ersten Entlastungsventils 53 oder auf die erste Pilotöffnung 54a des zweiten Entlastungsventils 54 ein Haltedruck, wenn das Flussraten-Steuerventil 16 in den Zustand der Neutralposition Pn zurückgebracht wird. In diesem Fall besteht die Möglichkeit, dass der Druck in dem ersten Pumpenweg 33 oder in dem zweiten Pumpenweg 34 auf den oder über den Druck ansteigt, der durch den Haltedruck und die elastischen Elemente 53c und 54c der Entlastungsventile 53 und 54 bestimmt wird.
Jedoch sind bei dem hydraulischen Antriebssystem 5 gemäß der vorliegenden Ausführungsform der erste Pumpenweg 33 und der zweite Pumpenweg 34 über den Einstellweg 37 mit dem Speiseweg 35 verbunden, wenn sich das Flussraten-Steuerventil 16 im Zustand der Neutralposition Pn befindet. Deshalb lässt sich verhindern, dass bei der Rückstellung des Betätigungselements 46a in die Neutralposition in dem ersten Pumpenweg 33 oder in dem zweiten Pumpenweg 34 ein hoher Druck entsteht.
Bei dem hydraulischen Antriebssystem 5 gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann die Mikro-Drehgeschwindigkeitssteuerung durch die Entlastungsventile 53 und 54 erfolgen. 10 zeigt Unterschiede in den Eigenschaften des Flussraten-Steuerventils 14 und des Entlastungsventils 53 und 54. Die Linie L9 in 10 stellt ein Verhältnis zwischen dem Hydraulikdruck des ersten Pumpenweges 33 und der Flussrate des Hydraulikfluids dar, das in dem Flussraten-Steuerventil 14 aus dem ersten Pumpenweg 33 in den Speiseweg 35 gefördert wird. Alternativ kann die Linie L9 in 10 auch ein Verhältnis zwischen dem Hydraulikdruck des zweiten Pumpenweges 34 und der Flussrate des Hydraulikfluids darstellen, das in dem Flussraten-Steuerventil 14 aus dem zweiten Pumpenweg 34 in den Speiseweg 34 gefördert wird. Die Linie L10 stellt ein Verhältnis zwischen dem Hydraulikdruck des ersten Pumpenweges 33 und der Flussrate des Hydraulikfluids dar, das in dem ersten Entlastungsventil 53 aus dem ersten Pumpenweg 33 in den Speiseweg 35 gefördert wird. Alternativ kann die Linie L10 auch ein Verhältnis zwischen dem Hydraulikdruck des zweiten Pumpenweges 34 und der Flussrate des Hydraulikfluids darstellen, das in dem zweiten Entlastungsventil 54 aus dem zweiten Pumpenweg 34 in den Speiseweg 35 gefördert wird.
Die tatsächliche Abgabeflussrate der Hydraulikpumpen 12 und 13 kann aufgrund der Toleranzen der Pumpenflussraten-Steuereinheiten 25 und 26 während der Mikro-Drehgeschwindigkeitssteuerung des Hydraulikzylinders 14 von der Zielflussrate abweichen. Zum Beispiel sei angenommen, dass Qc1 in 10 die Zielflussrate ist und dass die tatsächliche Abgabeflussrate zwischen Qc2 und Qc3 schwankt. In diesem Fall ist eine Schwankung ΔPp2 des Pumpendrucks in den Entlastungsventilen 53 und 54 geringer als eine Schwankung ΔPp1 des Pumpendrucks in dem Flussraten-Steuerventil 16. Somit lässt sich der Schwankungsbereich stärker vermindern, wenn anstelle des Flussraten-Steuerventils 16 die Entlastungsventile 53 und 54 für die Durchführung der Mikro-Drehgeschwindigkeitssteuerung verwendet werden. Infolgedessen lässt sich die Drehgeschwindigkeitsabweichung des Hydraulikzylinders 14 während der Mikro-Drehgeschwindigkeitssteuerung minimieren.
6. Weitere Ausführungsformen
Wenngleich die Erfindung anhand der vorstehenden Ausführungsformen beschrieben wurde, ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt. Vielmehr sind innerhalb des Rahmens der Erfindung verschiedene Modifikationen möglich.
In der ersten Ausführungsform ist der Einstellweg 37 ist mit dem Speiseweg 35 verbunden. Der Einstellweg 37 kann aber ebenso mit dem Hydraulikfluidtank 27 verbunden sein, wie das in einem hydraulischen Antriebssystem 6 in 11 gezeigt ist. In diesem Fall wird überschüssiges Hydraulikfluid bei einem Betätigungsbetrag des Betätigungselements 46a, der innerhalb des vorgegebenen Betätigungsbereichs liegt, in den Hydrauliktank 27 geleitet.
Die Pumpenflussraten-Steuereinheiten 25 und 26 steuern die Abgabeflussrate der Hydraulikpumpen 12 und 13 durch eine Steuerung der Kippwinkel der Hydraulikpumpen 12 und 13 in der ersten Ausführungsform. Doch kann die Pumpenflussraten-Steuereinheit der vorliegenden Erfindung die Abgabeflussrate der Hydraulikpumpen auch durch die Steuerung der Drehgeschwindigkeit der Hydraulikpumpen steuern. Als Antriebsquelle kann zum Beispiel ein Elektromotor 57 verwendet werden, wie in dem hydraulischen Antriebssystem 7 in 12 gezeigt ist. In diesem Fall kann die Pumpenflussraten-Steuereinheit ein Antriebskreis 58 für die Steuerung der Drehgeschwindigkeit des Elektromotors 57 sein. Wenn der Betätigungsbetrag des Betätigungselements 46a gleich Null ist, stoppt die Pumpensteuereinheit 24 den Elektromotor 57 und stoppt die Drehung der Hydraulikpumpen 12 und 13. Wenn der Betätigungsbetrag des Betätigungselements 46a innerhalb eines vorgegebenen Betätigungsbereichs liegt, steuert die Pumpensteuereinheit 24 die Drehgeschwindigkeiten der Hydraulikpumpen 12 und 13 derart, dass die Abgabeflussrate der Hydraulikpumpen 12 und 13 gleich der oder größer als die Zielflussrate ist, die dem Betätigungsbetrag des Betätigungselements 46a entspricht, indem die Drehgeschwindigkeit des Elektromotors 57 gesteuert wird. Wenn der Betätigungsbetrag des Betätigungselements 46a größer als der vorgegebene Bereich ist, steuert die Pumpensteuereinheit 24 die Drehgeschwindigkeiten der Hydraulikpumpen 12 und 13 derart, dass die Abgabeflussrate der Hydraulikpumpen 12 und 13 die Zielflussrate erfüllt, die dem Betätigungsbetrag des Betätigungselements 46a entspricht, indem die Drehgeschwindigkeit des Elektromotors 57 gesteuert wird.
In der zweiten und dritten Ausführungsform ist die Tanköffnung 16t mit dem Hydraulikfluidtank 27 verbunden. Die Tanköffnung 16t kann jedoch auch mit dem Speiseweg 35 verbunden sein. In diesem Fall lässt sich die Kapazität der Speisepumpe 28 verringern.
Das hydraulische Antriebssystem 5 gemäß der fünften Ausführungsform enthält das erste Entlastungsventil 53 und das zweite Entlastungsventil 54. In einem hydraulischen Antriebssystem 8, das in 13 dargestellt ist, kann aber auch nur das erste Entlastungsventil 53 vorgesehen sein, wodurch eine kompakte Ausbildung des hydraulischen Antriebssystems 8 möglich ist.
Die Zielflussraten-Einstelleinheit ist in den vorstehenden Ausführungsformen das Betätigungselement 46a. Die Zielflussraten-Einstelleinheit der vorliegenden Erfindung kann jedoch auch eine Recheneinheit zum Berechnen der Zielflussrate gemäß Bedingungen sein, zum Beispiel gemäß den Antriebsbedingungen.
Wenn der Betätigungsbetrag des Betätigungselements 46a größer als der vorgegebene Betätigungsbereich ist, das heißt, die Zielflussrate ist höher als der vorgegebene Bereich in den vorstehenden Ausführungsformen, entspricht der Öffnungsgrad des Weges in dem Flussraten-Steuerventil 16 für die Ermöglichung einer Verbindung der Hydraulikpumpen und des Hydraulikzylinders 14 dem vollen Öffnungsgrad, wobei der Begriff "vollständig offen" unter Umständen nicht dem konstruktionsmäßigen maximalen Öffnungsgrad des Flussraten-Steuerventils 16 entspricht. Zum Beispiel kann "vollständig offen" einem maximalen Öffnungsgrad in dem Einsatzbereich des Flussraten-Steuerventils 16 während der Normalsteuerung entsprechen.
In den vorstehenden Ausführungsformen ist die vorliegende Erfindung in einem hydraulischen Antriebssystem verwendbar, das mit einer Zwillingspumpe arbeitet, wobei die beiden Hydraulikpumpen 12 und 13 mit dem Hydraulikzylinder 14 verbunden sind. Die vorliegende Erfindung kann jedoch auch in einem hydraulischen Antriebssystem mit nur einer Pumpe verwendet werden, wobei nur eine Hydraulikpumpe mit dem Hydraulikzylinder 14 verbunden ist.
Während in den vorstehenden Ausführungsformen die Mikro-Drehgeschwindigkeitssteuerung durch die Verwendung des Betätigungsbetrags des Betätigungselements 46a als Parameter verwendet wird, der der Zielflussrate entspricht, kann die Mikro-Steuerung auch direkt anhand der Zielflussrate bestimmt werden. Insbesondere kann der "Betätigungsbetrag des Betätigungselements 46a" ersetzt werden durch die "Zielflussrate", und der "vorgegebene Betätigungsbereich" kann ersetzt werden durch den "vorgegebenen Bereich", der in den vorstehenden Ausführungsformen dem vorgegebenen Betätigungsbereich entspricht.
Als Beispiel der Einstellflussraten-Steuereinheit der vorliegenden Erfindung gemäß den vorstehenden Ausführungsformen wurde das Entlastungsventil beschrieben. Es können jedoch verschiedene Arten von Vorrichtungen für die Steuerung der Flussrate des Hydraulikfluids gemäß dem Differenzhydraulikdruck verwendet werden.
Als Beispiel der Richtungssteuerungseinheit der vorliegenden Erfindung gemäß den vorstehenden Ausführungsformen wurde das Rückschlagventil beschrieben. Es können jedoch verschiedene Arten von Vorrichtungen verwendet werden, solang die Strömungsrichtung des Hydraulikfluids auf eine Richtung beschränkt wird.
Während das Flussraten-Steuerventil 16 in den vorstehenden Ausführungsformen ein elektromagnetisches Steuerventil ist, kann das Flussraten-Steuerventil 16 auch ein Hydraulikdruck-Steuerventil sein, das durch einen Pilothydraulikdruck gesteuert wird. In diesem Fall wird ein elektromagnetisches Proportionaldruckminderungsventil zwischen die Pumpensteuereinheit 24 und das Hydraulikdruck-Steuerventil geschaltet. Das elektromagnetische Proportionaldruckminderungsventil wird durch Befehlssignale von der Pumpensteuereinheit 24 gesteuert. Das elektromagnetische Proportionaldruckminderungsventil liefert gemäß Befehlssignalen einen Pilothydraulikdruck an das hydraulische Drucksteuerventil. Das hydraulische Drucksteuerventil wird durch ein Schalten entsprechend dem Pilothydraulikdruck gesteuert. Das elektromagnetische Proportionaldruckminderungsventil vermindert den Druck des von der Pilotpumpe geförderten Hydraulikfluids, um einen Pilotdruck zu generieren. Anstelle von Hydraulikfluid aus der Pilotpumpe kann auch Hydraulikfluid aus der Speisepumpe 28 verwendet werden.
INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
Erfindungsgemäß wird in einem hydraulischen Antriebssystem, das mit einem geschlossenen Hydraulikkreis versehen ist, eine Mikro-Drehgeschwindigkeitssteuerung des Hydraulikzylinders ermöglicht.
Bezugszeichenliste

1–8: hydraulisches Antriebssystem
11: Antriebsmaschine
10: Hauptpumpe
12a: erste Pumpöffnung
12b: zweite Pumpöffnung
14: Hydraulikzylinder
14a: Zylinderstange
14b: Zylinderrohr
14c: erste Kammer
14d: zweite Kammer
15: Hydraulikfluidweg
16: Flussraten-Steuerventil
16a: erste Pumpenöffnung
16b: erste Zylinderöffnung
16c: erste Einstellöffnung
16d: erste Bypassöffnung
16e: zweite Pumpenöffnung
16f: zweite Zylinderöffnung
16g: zweite Einstellöffnung
16h: zweite Bypassöffnung
16i: Drosselung
16j: Drosselung
16m: Drosselung
16n: Drosselung
16p: Speiseöffnung
21: Kraftstoffeinspritzvorrichtung
22: Antriebsmaschinensteuerung
23: Drehgeschwindigkeitssensor
24: Pumpensteuereinheit
25: erste Pumpenflussraten-Steuereinheit
26: zweite Pumpenflussraten-Steuereinheit
27: Hydraulikfluidtank
28: Speisepumpe
31: erster Zylinderweg
32: zweiter Zylinderweg
33: erster Pumpenweg
34: zweiter Pumpenweg
35: Speiseweg
36: Entlastungsweg
37: Einstellweg
41: Rückschlagventil
42: Ladeentlastungsventil
43: Entlastungsventil
44: erste Richtungssteuerungseinheit
45: zweite Richtungssteuerungseinheit
46a: Betätigungselement
46b: Betätigungs-Detektoreinheit
51: erster Einstellweg
52: zweiter Einstellweg
53: erstes Entlastungsventil
53a: erste Pilotöffnung
53b: zweite Pilotöffnung
54: zweites Entlastungsventil
55: erster Pilotweg
56: zweiter Pilotweg
57: Elektromotor
58: Antriebskreis
L1–L10: Linie
P1: erste Position
P2: zweite Position
P3: dritte Position
P4: vierte Position
Pn: Neutralposition
a0–a3: Betätigungsbetrag
ΔPp1: Schwankung
ΔPp2: Schwankung

Claims

Hydraulisches Antriebssystem (1), umfassend: eine Hydraulikpumpe (10); eine Antriebsquelle (57), die für den Antrieb der Hydraulikpumpe (10) konfiguriert ist; einen Hydraulikzylinder (14), der durch Hydraulikfluid, das von der Hydraulikpumpe (10) abgegeben wird, angetrieben wird; einen Hydraulikfluidweg (15), der zwischen der Hydraulikpumpe (10) und dem Hydraulikzylinder (14) einen geschlossenen Kreis bildet; eine Pumpenflussraten-Steuereinheit (25, 26), die konfiguriert ist für die Steuerung einer Abgabeflussrate der Hydraulikpumpe (10); ein Flussraten-Steuerventil (16), das in dem Hydraulikfluidweg (15) zwischen die Hydraulikpumpe (10) und den Hydraulikzylinder (14) geschaltet ist, wobei das Flussraten-Steuerventil (16) konfiguriert ist für die Steuerung einer Flussrate des Hydraulikfluids, das dem Hydraulikzylinder (14) von der Hydraulikpumpe (10) zugeführt wird; eine Richtungssteuerungseinheit (44, 45), die konfiguriert ist, einen Fluss von Hydraulikfluid von der Hydraulikpumpe (10) zu dem Hydraulikzylinder (14) zuzulassen und einen Fluss von Hydraulikfluid von dem Hydraulikzylinder (14) zur Hydraulikpumpe (10) zu verhindern, wenn über das Flussraten-Steuerventil (16) Hydraulikfluid von der Hydraulikpumpe (10) dem Hydraulikzylinder (14) zugeführt wird; eine Zielflussraten-Einstelleinheit, die konfiguriert ist für die Einstellung einer Zielflussrate von Hydraulikfluid, das dem Hydraulikzylinder (14) zugeführt wird; und eine Steuervorrichtung (24), die konfiguriert ist für ein Steuern einer Flussrate von Hydraulikfluid, das dem Hydraulikzylinder (14) zugeführt wird, durch das Flussraten-Steuerventil (16), wenn die Zielflussrate innerhalb eines vorgegebenen Bereichs liegt, und für ein Steuern einer Flussrate von Hydraulikfluid, das dem Hydraulikzylinder (14) zugeführt wird, durch die Pumpenflussraten-Steuereinheit (25, 26), wenn die Zielflussrate größer als der vorgegebene Bereich ist.
Hydraulisches Antriebssystem (1) nach Anspruch 1, wobei die Steuervorrichtung (24) einen Öffnungsgrad eines Weges in dem Flussraten-Steuerventil (16) komplett öffnet, um eine Verbindung zwischen der Hydraulikpumpe (10) und dem Hydraulikzylinder (14) zu ermöglichen, wenn die Zielflussrate größer als der vorgegebene Bereich ist.
Hydraulisches Antriebssystem (1) nach Anspruch 1, wobei der Hydraulikfluidweg (15) einen Einstellweg (37) aufweist, dem Hydraulikfluid für die Hydraulikpumpe (10) zugeführt wird; und wobei eine Abgabeflussrate der Hydraulikpumpe (10) auf eine Flussrate eingestellt wird, die größer als die Zielflussrate ist, und Hydraulikfluid von der Hydraulikpumpe (10) auf den Hydraulikzylinder (14) und den Einstellweg (37) verteilt zugeführt wird, wenn die Zielflussrate innerhalb des vorgegebenen Bereichs liegt.
Hydraulisches Antriebssystem (1) nach Anspruch 3, wobei eine Abgabeflussrate der Hydraulikpumpe (10) auf die Zielflussrate eingestellt wird und ein Weg zwischen dem Einstellweg (37) und der Hydraulikpumpe (10) in dem Hydraulikfluidweg (15) geschlossen wird, wenn die Zielflussrate größer als der vorgegebene Bereich ist.
Hydraulisches Antriebssystem (1) nach Anspruch 3, wobei das Flussraten-Steuerventil (16) eine Flussrate eines Hydraulikfluids, das dem Hydraulikzylinder (14) von der Hydraulikpumpe (10) zugeführt wird, und eine Flussrate eines Hydraulikfluids, das von der Hydraulikpumpe (10) dem Einstellweg (37) zugeführt wird, steuert.
Hydraulisches Antriebssystem (1) nach Anspruch 5, wobei der Hydraulikweg ferner einen Pumpenweg (33, 34), der mit der Hydraulikpumpe (10) verbunden ist, und einen Zylinderweg (31, 32), der mit dem Hydraulikzylinder (14) verbunden ist, aufweist; und wobei das Flussraten-Steuerventil (16) eine Pumpenöffnung (16a, 16e), die über die Richtungssteuerungseinheit (44, 45) mit dem Pumpenweg (33, 34) verbunden ist, eine Zylinderöffnung (16b, 16f), die mit dem Zylinderweg (31, 32) verbunden ist, und eine Einstellöffnung (16c, 16g), die mit dem Einstellweg (37) verbunden ist, aufweist.
Hydraulisches Antriebssystem (1) nach Anspruch 3, ferner umfassend: eine Einstellflussraten-Steuereinheit, die konfiguriert ist für das Steuern einer Flussrate eines Hydraulikfluids, das von der Hydraulikpumpe (10) dem Einstellweg (37) zugeführt wird; wobei der Hydraulikfluidweg (15) ferner einen Pumpenweg (33, 34), der mit der Hydraulikpumpe (10) verbunden ist, einen Zylinderweg (31, 32), der mit dem Hydraulikzylinder (14) verbunden ist, und einen Pilotweg (55, 56), der mit einer Pilotöffnung (53a, 53b) in der Einstellflussraten-Steuereinheit verbunden ist, aufweist; wobei die Einstellflussraten-Steuereinheit eine Verbindung zwischen dem Pumpenweg (33, 34) und dem Einstellweg (37) zulässt, wenn ein Differenzhydraulikdruck zwischen dem Pumpenweg (33, 34) und dem Pilotweg (55, 56) höher als ein vorgegebener Einstelldruck ist, und die Verbindung zwischen der Hydraulikpumpe (10) und dem Einstellweg (37) sperrt, wenn ein Differenzhydraulikdruck zwischen dem Pumpenweg (33, 34) und dem Pilotweg (55, 56) gleich dem oder niedriger als der vorgegebene Einstelldruck ist; wobei das Flussraten-Steuerventil (16) den Pumpenweg (33, 34) und den Zylinderweg (31, 32) verbindet und den Zylinderweg (31, 32) und den Pilotweg (55, 56) verbindet; und wobei ein Differenzhydraulikdruck zwischen dem Pumpenweg (33, 34) und dem Zylinderweg (31, 32) höher als der vorgegebene Einstelldruck ist, wenn die Zielflussrate innerhalb des vorgegebenen Bereichs liegt, und ein Differenzhydraulikdruck zwischen dem Pumpenweg (33, 34) und dem Zylinderweg (31, 32) gleich dem oder niedriger als der vorgegebene Einstelldruck ist, wenn die Zielflussrate größer als der vorgegebene Bereich ist.
Hydraulisches Antriebssystem (1) nach Anspruch 3, ferner umfassend: eine Einstellflussraten-Steuereinheit, die konfiguriert ist für das Steuern einer Flussrate eines Hydraulikfluids, das von der Hydraulikpumpe (10) dem Einstellweg (37) zugeführt wird; wobei der Hydraulikfluidweg (15) ferner einen Pumpenweg (33, 34), der mit der Hydraulikpumpe (10) verbunden ist, einen Zylinderweg (31, 32), der mit dem Hydraulikzylinder (14) verbunden ist, und einen Pilotweg (55, 56), der mit einer Pilotöffnung (53a, 53b) in der Einstellflussraten-Steuereinheit verbunden ist, aufweist; und wobei die Einstellflussraten-Steuereinheit eine Verbindung zwischen dem Pumpenweg (33, 34) und dem Einstellweg (37) zulässt, wenn ein Differenzhydraulikdruck zwischen dem Pumpenweg (33, 34) und dem Pilotweg (55, 56) höher als ein vorgegebener Einstelldruck ist, und die Verbindung zwischen der Hydraulikpumpe (10) und dem Einstellweg (37) sperrt, wenn ein Differenzhydraulikdruck zwischen dem Pumpenweg (33, 34) und dem Pilotweg (55, 56) gleich dem oder niedriger als der vorgegebene Einstelldruck ist; und wobei ein Differenzhydraulikdruck zwischen dem Pumpenweg (33, 34) und dem Zylinderweg (31, 32) höher als der vorgegebene Einstelldruck ist, wenn die Zielflussrate innerhalb des vorgegebenen Bereichs liegt; wobei das Flussraten-Steuerventil (16) den Pumpenweg (33, 34) und den Zylinderweg (31, 32) verbindet und den Zylinderweg (31, 32) und den Pilotweg (55, 56) verbindet, wenn die Zielflussrate innerhalb des vorgegebenen Bereichs liegt; und wobei das Flussraten-Steuerventil (16) den Pumpenweg (33, 34) und den Zylinderweg (31, 32) verbindet und den Pilotweg (55, 56) mit dem Pumpenweg (33, 34) verbindet, wenn die Zielflussrate größer als der vorgegebene Bereich ist.
Hydraulisches Antriebssystem (1) nach Anspruch 3, ferner umfassend: eine Einstellflussraten-Steuereinheit, die konfiguriert ist für das Steuern einer Flussrate eines Hydraulikfluids, das von der Hydraulikpumpe (10) dem Einstellweg (37) zugeführt wird; wobei der Hydraulikfluidweg (15) ferner einen Pumpenweg (33, 34), der mit der Hydraulikpumpe (10) verbunden ist, einen Zylinderweg (31, 32), der mit dem Hydraulikzylinder (14) verbunden ist, und einen Pilotweg (55, 56), der mit dem Zylinderweg (31, 32) und mit einer Pilotöffnung (53a, 53b) in der Einstellflussraten-Steuereinheit verbunden ist, aufweist; wobei die Einstellflussraten-Steuereinheit eine Verbindung zwischen dem Pumpenweg (33, 34) und dem Einstellweg (37) zulässt, wenn ein Differenzhydraulikdruck zwischen dem Pumpenweg (33, 34) und dem Pilotweg (55, 56) höher als ein vorgegebener Einstelldruck ist, und die Verbindung zwischen der Hydraulikpumpe (10) und dem Einstellweg (37) sperrt, wenn ein Differenzhydraulikdruck zwischen dem Pumpenweg (33, 34) und dem Pilotweg (55, 56) gleich dem oder niedriger als der vorgegebene Einstelldruck ist; und wobei ein Differenzhydraulikdruck zwischen dem Pumpenweg (33, 34) und dem Zylinderweg (31, 32) höher als der vorgegebene Einstelldruck ist, wenn die Zielflussrate innerhalb des vorgegebenen Bereichs liegt, und ein Differenzhydraulikdruck zwischen dem Pumpenweg (33, 34) und dem Zylinderweg (31, 32) gleich dem oder niedriger als der vorgegebene Einstelldruck ist, wenn die Zielflussrate größer als der vorgegebene Bereich ist.
Hydraulisches Antriebssystem (1) nach Anspruch 9, wobei das Flussraten-Steuerventil (16) im Zustand der Neutralposition (Pn) die Verbindung zwischen dem Pumpenweg (33, 34) und dem Zylinderweg (31, 32) sperrt und den Pumpenweg (33, 34) mit dem Einstellweg (37) verbindet.
Hydraulisches Antriebssystem (1) nach Anspruch 10, wobei eine Öffnung zwischen dem Pumpenweg (33, 34) und dem Einstellweg (37) geschlossen ist, wenn eine Öffnung des Flussraten-Steuerventils (16) zwischen dem Pumpenweg (33, 34) und dem Zylinderweg (31, 32) offen ist.
Hydraulisches Antriebssystem (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 11, ferner umfassend: eine Speisepumpe (28), die konfiguriert ist für das Nachführen von Hydraulikfluid an die Hydraulikpumpe (10); wobei der Hydraulikfluidweg (15) ferner einen Speiseweg (35) enthält, der die Speisepumpe (28) und die Hydraulikpumpe (10) verbindet; und wobei der Einstellweg (37) mit dem Speiseweg (35) verbunden ist.
Hydraulisches Antriebssystem (1) nach Anspruch 7, ferner umfassend: eine Speisepumpe (28), die konfiguriert ist für das Nachführen von Hydraulikfluid an die Hydraulikpumpe (10); wobei der Hydraulikfluidweg (15) ferner einen Speiseweg (35) enthält, der die Speisepumpe (28) und die Hydraulikpumpe (10) verbindet; und wobei das Flussraten-Steuerventil (16) in einem Zustand der Neutralposition (Pn) die Verbindung zwischen dem Pumpenweg (33, 34) und dem Zylinderweg (31, 32) sperrt und den Pilotweg (55, 56) mit dem Speiseweg (35) verbindet.
Hydraulisches Antriebssystem (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 11, ferner umfassend: einen Hydraulikfluidtank (27) zum Speichern des Hydraulikfluids; wobei der Einstellweg (37) mit dem Hydraulikfluidtank (27) verbunden ist.
Hydraulisches Antriebssystem (1) nach Anspruch 1, wobei die Hydraulikpumpe (10) eine Verstellpumpe ist; wobei die Pumpenflussraten-Steuereinheit (25, 26) eine Abgabeflussrate der Hydraulikpumpe (10) durch eine Steuerung eines Kippwinkels der Hydraulikpumpe (10) steuert; wobei die Zielflussraten-Einstelleinheit ein Betätigungselement (46a) ist, das von einem Maschinenführer betätigt wird; und wobei die Steuervorrichtung (24) den Kippwinkel der Hydraulikpumpe (10) auf Null einstellt, wenn ein Betätigungsbetrag (a0–a3) des Betätigungselements (46a) Null ist; und wobei die Steuervorrichtung (24) den Kippwinkel der Hydraulikpumpe (10) derart steuert, dass die Abgabeflussrate der Hydraulikpumpe (10) die dem Betätigungsbetrag (a0–a3) des Betätigungselements (46a) entsprechende Zielflussrate erfüllt oder überschreitet, wenn der Betätigungsbetrag (a0–a3) des Betätigungselements (46a) innerhalb eines vorgegebenen Betätigungsbereichs liegt, der einem vorgegebenen Bereich des Zielflussrate entspricht.
Hydraulisches Antriebssystem (1) gemäß Anspruch 1, wobei die Pumpenflussraten-Steuereinheit (25, 26) eine Abgabeflussrate der Hydraulikpumpe (10) durch die Steuerung einer Drehgeschwindigkeit der Hydraulikpumpe (10) steuert; wobei die Zielflussraten-Einstelleinheit ein Betätigungselement (46a) ist, das von einem Maschinenführer betätigt wird; und wobei die Steuervorrichtung (24) die Drehung der Hydraulikpumpe (10) stoppt, wenn ein Betätigungsbetrag (a0–a3) des Betätigungselements (46a) Null ist; und wobei die Steuervorrichtung (24) die Drehgeschwindigkeit der Hydraulikpumpe (10) derart steuert, dass die Abgabeflussrate der Hydraulikpumpe (10) die dem Betätigungsbetrag (a0–a3) des Betätigungselements (46a) entsprechende Zielflussrate erfüllt oder überschreitet, wenn der Betätigungsbetrag (a0–a3) des Betätigungselements (46a) innerhalb eines vorgegebenen Betätigungsbereichs liegt, der einem vorgegebenen Bereich der Zielflussrate entspricht.
Hydraulisches Antriebssystem (1) gemäß Anspruch 1, wobei die Hydraulikpumpe (10) eine erste Pumpöffnung (12a) und eine zweite Pumpöffnung (12b) aufweist und umschaltbar ist zwischen einem Zustand, in dem sie Hydraulikfluid von der zweiten Pumpöffnung (12b) ansaugt und Hydraulikfluid von der ersten Pumpöffnung (12a) abgibt, und einem Zustand, in dem sie Hydraulikfluid von der ersten Pumpöffnung (12a) ansaugt und Hydraulikfluid von der zweiten Pumpöffnung (12b) abgibt; wobei der Hydraulikzylinder (14) eine erste Kammer (14c) und eine zweite Kammer (14d) aufweist und ausfährt und einfährt, indem die Zuleitung und Ableitung des Hydraulikfluids zwischen der ersten Kammer (14c) und zweiten Kammer (14d) umgeschaltet wird; wobei der Hydraulikfluidweg (15) einen ersten Pumpenweg (33), der mit der ersten Pumpöffnung (12a) verbunden ist, einen zweiten Pumpenweg (34), der mit der zweiten Pumpöffnung (12b) verbunden ist, einen ersten Zylinderweg (31), der mit der ersten Kammer (14c) verbunden ist, und einen zweiten Zylinderweg (32), der mit der zweiten Kammer (14d) verbunden ist, aufweist; wobei die Richtungssteuerungseinheit (44, 45) eine erste Richtungssteuerungseinheit (44) und eine zweite Richtungssteuerungseinheit (45) umfasst; wobei die erste Richtungssteuerungseinheit (44) den Fluss von Hydraulikfluid von dem ersten Pumpenweg (33) zu dem ersten Zylinderweg (31) zulässt und den Fluss von Hydraulikfluid von dem ersten Zylinderweg (31) zu dem Pumpenweg (33) verhindert, wenn durch das Flussraten-Steuerventil (16) Hydraulikfluid von dem ersten Pumpenweg (33) dem ersten Zylinderweg (31) zugeführt wird; wobei die zweite Richtungssteuerungseinheit (45) den Fluss von Hydraulikfluid von dem zweiten Pumpenweg (34) zu dem zweiten Zylinderweg (32) zulässt und den Fluss von Hydraulikfluid von dem zweiten Zylinderweg (32) zu dem zweiten Pumpenweg (34) verhindert, wenn durch das Flussraten-Steuerventil (16) Hydraulikfluid von dem zweiten Pumpenweg (34) dem zweiten Zylinderweg (32) zugeführt wird; wobei das Flussraten-Steuerventil (16) umschaltbar ist zwischen einem Zustand einer ersten Position (P1) und einem Zustand einer zweiten Position (P2); wobei das Flussraten-Steuerventil (16) im Zustand der ersten Position (P1) den ersten Pumpenweg (33) über die erste Richtungssteuerungseinheit (44) mit dem ersten Zylinderweg (31) verbindet und den zweiten Zylinderweg (32) unter Umgehung der zweiten Richtungssteuerungseinheit (45) mit dem zweiten Pumpenweg (34) verbindet; und wobei das Flussraten-Steuerventil (16) im Zustand der zweiten Position (P2) den ersten Zylinderweg (31) unter Umgehung der ersten Richtungssteuerungseinheit (44) mit dem ersten Pumpenweg (33) verbindet und den zweiten Pumpenweg (34) über die zweite Richtungssteuerungseinheit (45) mit dem zweiten Zylinderweg (32) verbindet.