DE112013003534T5

DE112013003534T5 - Hydraulisches Antriebssystem

Info

Publication number: DE112013003534T5
Application number: DE201311003534
Authority: DE
Inventors: c/o Komatsu Ltd. Akiyama Teruo; c/o Komatsu Ltd. Iida Noboru; c/o Komatsu Ltd. Saito Koji; c/o Komatsu Ltd. Watanabe Takayuki; c/o Komatsu Ltd. Sasano Kenji
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 2012-10-19
Filing date: 2013-09-25
Publication date: 2015-04-02
Also published as: JP2014084878A; US20150176610A1; JP6091154B2; WO2014061407A1; CN104395613A; CN104395613B; US9845814B2

Abstract

Ein Hydraulikfluidströmungsweg hat einen ersten Strömungsweg und einen zweiten Strömungsweg. Der erste Strömungsweg verbindet einen ersten Pumpenanschluss und eine erste Kammer in einem Hydraulikzylinder. Der zweite Strömungsweg verbindet einen zweiten Pumpenanschluss und eine zweite Kammer in dem Hydraulikzylinder. Der Hydraulikfluidströmungsweg bildet einen geschlossenen Kreis zwischen der Hydraulikpumpe und dem Hydraulikzylinder. Der Entnahmeströmungsweg gibt einen Teil des Hydraulikfluides aus dem zweiten Strömungsweg ab. Ein Steuerventil verbindet den zweiten Strömungsweg über eine Drossel mit dem Entnahmeströmungsweg, wenn ein Betätigungsbetrag eines Betätigungselements zum Absenken eines Arbeitsgeräts kleiner ist als ein vorgegebener Betätigungsbetrag, so dass der Hydraulikdruck in dem zweiten Strömungsweg auf einem Wert unter dem Entlastungsdruck gehalten wird. Der vorgegebene Betätigungsbetrag ist kleiner oder gleich einem maximalen Betätigungsbetrag für das Absenken des Arbeitsgeräts.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Vorliegende Erfindung betrifft eine hydraulisches Antriebssystem.
TECHNISCHER HINTERGRUND
Maschinen wie Bagger und Radlader sind mit einem Arbeitsgerät versehen, das durch einen Hydraulikzylinder angetrieben wird. Der Hydraulikzylinder wird mit dem Hydraulikfluid aus einer Hydraulikpumpe versorgt. Das Hydraulikfluid wird dem Hydraulikzylinder über einen Hydraulikkreis zugeführt. Patentdokument 1 zum Beispiel schlägt ein Arbeitsgerät vor, das mit einem geschlossenen Hydraulikkreis für die Zuführung des Hydraulikfluides zu dem Hydraulikzylinder ausgestattet ist. Der geschlossene Hydraulikkreis regeneriert die potenzielle Energie des Arbeitsgeräts. Es ist daher möglich, den Kraftstoffverbrauch einer die Hydraulikpumpe antreibenden Antriebsmaschine zu reduzieren.
Der vorstehend beschriebene Hydraulikkreis ist auch mit einem Entlastungsventil versehen. Das Entlastungsventil öffnet, wenn der Hydraulikdruck in dem geschlossenen Hydraulikkreis auf einem oder über einem vorgegebenen Entlastungsdruck liegt. Dadurch reguliert das Entlastungsventil den Anstieg des Hydraulikdrucks in dem geschlossenen Hydraulikkreis.
ZITIERTE DOKUMENTE
PATENTLITERATUR

Patentliteratur 1: Offengelegte japanische Patentanmeldungs-Publikation Nr. 2003-21104

ÜBERSICHT
TECHNISCHES PROBLEM
Lediglich das Entlastungsventil reguliert den Hydraulikdruck in dem vorstehend beschriebenen Hydraulikkreis. Anders als bei einem offenen Hydraulikkreis, in welchem das Hydraulikfluid aus dem Hydraulikzylinder in einen Hydraulikfluidtank geleitetet wird, zirkuliert das Hydraulikfluid, das aus dem Hydraulikzylinder ausgestoßen wird, in dem geschlossenen Hydraulikkreis durch den geschlossenen Hydraulikkreis und kehrt zurück zur Hydraulikpumpe. Infolgedessen neigt der Hydraulikdruck in dem geschlossenen Hydraulikkreis zu einem Anstieg bis zu dem Entlastungsdruck.
Der Hydraulikdruck in dem geschlossenen Hydraulikkreis tendiert daher zu einem raschen Anstieg, auch wenn ein Maschinenführer Steuerorgan dahingehend betätigt, dass ein Arbeitsgerät langsam abgesenkt wird. In diesem Fall empfindet es der Maschinenführer als schwierig, aufgrund der hohen Beschleunigungskraft des Arbeitsgeräts dieses in eine gewünschte Höhe zu manövrieren.
In einigen Fällen zum Beispiel wird ein Hydraulikbagger derart betätigt, dass der obere Drehwagen etwa in einem Winkel von 90° zu den Raupenketten positioniert ist, während die Unterseite des Löffels des Arbeitsgeräts auf den Boden gedrückt wird, so dass sich eine der Raupenketten von dem Boden abhebt. Befindet sich das Fahrzeug in einer solchen Orientierung, lässt sich Schmutz, der an den Raupenketten haftet, entfernen, indem Wasser mit hohem Druck auf die Raupenketten gesprüht und die Raupenketten dabei gedreht werden. Dabei nimmt der Fahrzeugführer eine Einstellung eines Stiels vor, in der dieser etwa 90° relativ zu dem Boden positioniert wird, und in der die Unterseite des Löffels auf den Boden gedrückt wird. Danach senkt der Maschinenführer den Ausleger langsam ab, um die Raupenkette von dem Boden abzuheben.
Wie vorstehend beschrieben wurde, hebt sich die Raupenkette jedoch schlagartig von dem Boden ab, wenn der Hydraulikdruck in dem geschlossenen Hydraulikkreis rasch ansteigt. Wenn sich die Raupe schlagartig von dem Boden abhebt, empfindet es der Fahrzeugführer als schwierig, die Position der Raupenkette in eine gewünschte Höhe zu bringen.
Das Ziel vorliegender Erfindung ist die Bereitstellung eines hydraulischen Antriebssystems, das die Einstellung der Position eines Arbeitsgeräts in einer gewünschten Höhe erleichtert.
PROBLEMLÖSUNG
Ein hydraulisches Antriebssystem gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Hydraulikpumpe, eine Antriebsquelle, ein Arbeitsgerät, einen Hydraulikzylinder, einen Hydraulikfluidströmungsweg, ein Entlastungsventil, ein Betätigungselement, einen Entnahmeströmungsweg und ein Steuerventil. Die Hydraulikpumpe hat einen ersten Pumpenanschluss und einen zweiten Pumpenanschluss. Die Hydraulikpumpe lässt sich umschalten zwischen einem ersten Zustand und einem zweiten Zustand. In dem ersten Zustand nimmt die Hydraulikpumpe Hydraulikfluid aus dem zweiten Pumpenanschluss auf und gibt das Hydraulikfluid aus dem ersten Pumpenanschluss ab. In dem zweiten Zustand nimmt die Hydraulikpumpe Hydraulikfluid aus dem ersten Pumpenanschluss auf und gibt Hydraulikfluid aus dem zweiten Pumpenanschluss ab. Die Antriebsquelle treibt die Hydraulikpumpe an. Das von der Hydraulikpumpe abgegebene Hydraulikfluid treibt den Hydraulikzylinder an. Der Hydraulikzylinder hat eine erste Kammer und eine zweite Kammer. Der Hydraulikzylinder stößt das Hydraulikfluid aus der ersten Kammer aus und leitet das Hydraulikfluid in die zweite Kammer, um das Arbeitsgerät abzusenken. Der Hydraulikzylinder leitet das Hydraulikfluid in die erste Kammer und stößt das Hydraulikfluid in die zweite Kammer aus, um das Arbeitsgerät anzuheben. Der Hydraulikfluidströmungsweg umfasst einen ersten Strömungsweg und einen zweiten Strömungsweg. Der erste Strömungsweg verbindet den ersten Pumpenanschluss und die erste Kammer. Der zweite Strömungsweg verbindet den zweiten Pumpenanschluss und die zweite Kammer. Der Hydraulikfluidströmungsweg bildet einen geschlossenen Kreis zwischen der Hydraulikpumpe und dem Hydraulikzylinder. Das Entlastungsventil öffnet, wenn der Hydraulikdruck in dem Hydraulikfluidströmungsweg bei dem oder über dem Entlastungsdruck liegt. Das Betätigungselement dient zum Betätigen des Arbeitsgeräts. Der Entnahmeströmungsweg dient zum Ableiten eines Teils des Hydraulikfluides aus dem zweiten Strömungsweg. Wenn ein Betätigungsbetrag des Betätigungselements zum Absenken des Arbeitsgeräts kleiner ist als ein vorgegebener Betätigungsbetrag, verbindet das Steuerventil den zweiten Strömungsweg über eine Drossel mit dem Entnahmeströmungsweg, um den Hydraulikdruck in dem zweiten Strömungsweg unterhalb des Entlastungsdrucks zu halten. Der vorgegebene Betätigungsbetrag ist kleiner oder gleich einem maximalen Betätigungsbetrag des Betätigungselements zum Absenken des Arbeitsgeräts.
Ein Arbeitsfahrzeug gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist das hydraulische Antriebssystem gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung, wobei das Steuerventil eine Öffnung zwischen dem zweiten Strömungsweg und dem Entnahmeströmungsweg schließt, wenn der Betätigungsbetrag des Betätigungselements größer als oder gleich einem vorgegebenen Betätigungsbetrag ist.
Ein Arbeitsfahrzeug gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist das hydraulische Antriebssystem gemäß dem ersten oder dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung, ferner umfassend eine Pumpensteuerung. Die Pumpensteuerung steuert die Kapazität der Hydraulikpumpe. Die Hydraulikpumpe umfasst eine erste Hydraulikpumpe und eine zweite Hydraulikpumpe. Die Pumpensteuerung reduziert die der zweiten Pumpe zugemessene Kapazität um eine vorgegebene Kapazität, wenn der Betätigungsbetrag des Betätigungselements kleiner als ein vorgegebener Betätigungsbetrag ist. Die vorgegebene Kapazität ist die Hydraulikpumpenkapazität entsprechend dem Durchflussstrom (kann auch Volumenstrom oder Flussrate bezeichnet werden) des Hydraulikfluides, das von dem zweiten Strömungsweg in den Entnahmeströmungsweg abgezweigt wird.
Ein Arbeitsfahrzeug gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist das hydraulische Antriebssystem gemäß einem der Aspekte eins bis drei der vorliegenden Erfindung, wobei das Steuerventil den Öffnungsbereich zwischen dem zweiten Strömungsweg und dem Entnahmeströmungsweg derart einstellt, dass der Hydraulikdruck in dem zweiten Strömungsweg entsprechend einer Zunahme des Betätigungsbetrags des Betätigungselements ansteigt, wenn der Betätigungsbetrag des Betätigungselements kleiner als der vorgegebene Betätigungsbetrag ist.
Ein Arbeitsfahrzeug gemäß einem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung ist das hydraulische Antriebssystem gemäß einem der Aspekte eins bis vier der vorliegenden Erfindung, ferner umfassend einen Speisekreis. Der Speisekreis ist ein Hydraulikkreis, der das Hydraulikfluid in dem Hydraulikfluidströmungsweg ergänzt. Der Entnahmeströmungsweg ist mit dem Speisekreis verbunden.
Ein Arbeitsfahrzeug gemäß einem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist das hydraulische Antriebssystem gemäß einem der Aspekte eins bis vier der vorliegenden Erfindung, wobei der Entnahmeströmungsweg mit dem ersten Strömungsweg verbunden ist.
Ein Arbeitsfahrzeug gemäß einem siebten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist das hydraulische Antriebssystem gemäß einem der Aspekte eins bis vier der vorliegenden Erfindung, ferner umfassend einen Hydraulikfluidtank. Der Hydraulikfluidtank speichert das Hydraulikfluid. Der Entnahmeströmungsweg ist mit dem Hydraulikfluidtank verbunden.
VORTEILHAFTE WIRKUNGEN DER ERFINDUNG
Bei dem hydraulischen Antriebssystem gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird der zweite Strömungsweg über ein Drosselventil mit dem Entnahmeströmungsweg verbunden, wenn der Betätigungsbetrag des Betätigungselement zum Absenken des Arbeitsgeräts kleiner ist als ein vorgegebener Betätigungsbetrag. Daher wird ein Teil des Hydraulikfluides in dem zweiten Strömungsweg in den Entnahmeströmungsweg abgeleitet, und der Hydraulikdruck in dem zweiten Strömungsweg wird auf einem Wert niedriger als der Entlastungsdruck gehalten. Die Beschleunigungskraft zum Absenken des Arbeitsgeräts kann daher unterdrückt werden. Dies erleichtert dem Maschinenführer das Einstellen der Position des Arbeitsgeräts in einer gewünschten Höhe.
Bei dem hydraulischen Antriebssystem gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die Öffnung zwischen dem zweiten Strömungsweg und dem Entnahmeströmungsweg geschlossen, wenn der Betätigungsbetrag des Betätigungselements größer als oder gleich einem vorgegebenen Betätigungsbetrag ist. Deshalb kann das Arbeitsgerät rasch abgesenkt werden, wenn der Betätigungsbetrag des Betätigungselements größer oder gleich einem vorgegebenen Betätigungsbetrag ist. Die Effizienz des Arbeitsgeräts lässt sich dadurch erhöhen.
Bei dem hydraulischen Antriebssystem gemäß dem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann der Speisevolumenstrom in den Hydraulikfluidströmungsweg verringert werden. Es ist daher möglich, den Kraftstoffverbrauch der Antriebsquelle zu verbessern.
Bei dem hydraulischen Antriebssystem gemäß dem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung steigt der Hydraulikdruck in dem zweiten Strömungsweg entsprechend der Zunahme des Betätigungsbetrags des Betätigungselements, auch wenn der Betätigungsbetrag des Betätigungselements kleiner ist als der vorgegebene Betätigungsbetrag. Es ist daher möglich, die Betriebsgeschwindigkeit des Arbeitsgeräts mit dem Betätigungselement einzustellen.
Bei dem hydraulischen Antriebssystem gemäß dem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung wird das aus dem zweiten Strömungsweg abgeleitete Hydraulikfluid über den Speisekreis zur Hydraulikpumpe zurückgeleitet. Infolgedessen kann das abgeleitete Hydraulikfluid in der Hydraulikpumpe wiederverwendet werden.
Bei dem hydraulischen Antriebssystem gemäß dem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird das Hydraulikfluid aus dem zweiten Strömungsweg über den Entnahmeströmungsweg in den ersten Strömungsweg geleitet. Infolgedessen wird das aus dem zweiten Strömungsweg abgeleitete Hydraulikfluid über den ersten Strömungsweg zur Hydraulikpumpe zurückgeleitet.
Bei dem hydraulischen Antriebssystem gemäß dem siebten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird das Hydraulikfluid aus dem zweiten Strömungsweg über den Entnahmeströmungsweg in den Hydrauliktank geleitet.
Infolgedessen wird das aus dem zweiten Strömungsweg abgeleitete Hydraulikfluid zur Hydraulikpumpe geleitet.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt eine Außenansicht eines Hydraulikbaggers, der ein hydraulisches Antriebssystem gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung enthält;
2 ist ein Blockdiagramm einer Konfiguration eines Hydrauliksystems gemäß der ersten Ausführungsform;
3 zeigt in einem Diagramm den Öffnungsbereich für das Absenken des Auslegers und eine Entnahmeöffnungsbereich;
4 zeigt ein Verhältnis zwischen einem Betätigungsbetrag zum Absenken des Auslegers und dem Hydraulikdruck in einem zweiten Pumpenströmungsweg;
5 ist ein Blockdiagramm einer Konfiguration des hydraulischen Antriebssystems gemäß einer zweiten Ausführungsform;
6 ist ein Blockdiagramm einer Konfiguration des hydraulischen Antriebssystems gemäß einer dritten Ausführungsform;
7 ist ein Blockdiagramm einer Konfiguration des hydraulischen Antriebssystems gemäß einer vierten Ausführungsform;
8 ist ein Flussdiagramm zur Darstellung des Verfahrens zum Steuern der der Hydraulikpumpe zugemessenen Kapazität in dem hydraulischen Antriebssystem gemäß einer fünften Ausführungsform.
BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
Ein hydraulisches Antriebssystem gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
1. Ausführungsform
1 ist eine perspektivische Darstellung eines Hydraulikbaggers 100 mit einem hydraulischen Antriebssystem gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Hydraulikbagger 1 hat einen Fahrzeugkörper 1 und ein Arbeitsgerät 2. Der Fahrzeugkörper 1 hat einen drehbaren Oberwagen 3, eine Kabine 4 und einen Unterwagen 5. Der drehbare Oberwagen 3 ist auf dem Unterwagen 5 montiert. Der drehbare Oberwagen 3 ist auf dem Unterwagen 5 derart vorgesehen, dass er sich bezüglich des Unterwagens 5 drehen kann. In dem drehbaren Oberwagen 3 sind Einrichtungen wie eine Antriebsmaschine und eine Hydraulikpumpe, die nachstehend beschrieben werden, untergebracht. Die Kabine 4 liegt auf der Vorderseite des drehbaren Oberwagens 3. Eine nachstehend beschriebene Betätigungsvorrichtung ist in der Kabine 4 vorgesehen. Der Unterwagen 5 hat Raupenketten 5a, 5b, durch deren Drehung der Hydraulikbagger 100 fährt.
Das Arbeitsgerät 2 ist an der Vorderseite des Fahrzeugkörpers 1 montiert. Das Arbeitsgerät 2 umfasst einen Ausleger 90, einen Stiel 91 und einen Löffel 92. Das untere Ende des Auslegers 90 ist über einen Auslegerbozen 96 schwenkbar an dem drehbaren Oberwagen 3 befestigt. Das untere Ende des Stiels 91 ist über einen Stielbolzen 97 schwenkbar an dem vorderen Ende des Auslegers 90 befestigt. Der Löffel 92 ist über einen Löffelbolzen 98 schwenkbar an dem vorderen Ende des Stiels 91 befestigt. Ein Hydraulikzylinder 14 steuert den Ausleger 90 an. Ein Hydraulikzylinder 94 steuert den Stiel 91 an. Ein Hydraulikzylinder 95 steuert den Löffel 92 an.
2 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration des hydraulischen Antriebssystems darstellt. Das hydraulische Antriebssystem ist ein System für den Antrieb des Auslegers 90. Das hydraulische Antriebssystem umfasst eine Antriebsmaschine 11, eine Hauptpumpe 10, einen Hydraulikzylinder 14, einen Hydraulikfluidströmungsweg 15, ein Steuerventil 16 und eine Pumpensteuerung 24.
Die Antriebsmaschine 11 treibt die Hauptpumpe 10 an. Die Antriebsmaschine 11 ist ein Beispiel einer Antriebsquelle bei vorliegender Erfindung. Die Antriebsmaschine 11 kann zum Beispiel ein Dieselmotor sein. Die Ausgangsleistung der Antriebsmaschine 11 wird durch die Einstellung der Kraftstoffeinspritzmenge gesteuert, die von einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung 21 eingespritzt wird. Eine Antriebsmaschinensteuerung 22 steuert die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 21, um dadurch die Einstellung der Kraftstoffeinspritzmenge zu steuern. Darüber hinaus kann die Ist-Drehzahl der Antriebsmaschine 11 über einen Drehzahlsensor 23 detektiert werden, und ein Detektionssignal von dem Drehzahlsensor 23 kann jeweils in die Antriebsmaschinensteuerung 23 und die Pumpensteuerung 24 eingegeben werden.
Die Hauptpumpe 10 umfasst eine erste Hydraulikpumpe 12 und eine zweite Hydraulikpumpe 13. Die erste Hydraulikpumpe 12 und die zweite Hydraulikpumpe 13 werden durch die Antriebsmaschine 11 angetrieben und fördern Hydraulikfluid. Das von der Hauptpumpe 10 gelieferte Hydraulikfluid wird über das Steuerventil 16 zu dem Hydraulikzylinder 14 geleitet.
Die erste Hydraulikpumpe 12 ist eine hydraulische Verstellpumpe. Die Kapazität der ersten Hydraulikpumpe 12 wird gesteuert durch eine Steuerung des Neigungswinkels in der ersten Hydraulikpumpe 12. Der Neigungswinkel in der ersten Hydraulikpumpe 12 wird gesteuert durch einen ersten Pumpendurchsatz-Steuerabschnitt 25. Der erste Pumpendurchsatz-Steuerabschnitt 25 steuert den Neigungswinkel der ersten Hydraulikpumpe 12 auf der Basis eines von der Pumpensteuerung 24 empfangenen Befehlssignals. Dadurch steuert der erste Pumpendurchsatz-Steuerabschnitt 25 den von der ersten Hydraulikpumpe abgegebenen Volumenstrom des Hydraulikfluides.
Die erste Hydraulikpumpe 12 ist eine hydraulische Zweirichtungs-Austragspumpe. Insbesondere hat die erste Hydraulikpumpe 12 einen ersten Pumpenanschluss 12a und einen zweiten Pumpenanschluss 12b. Die erste Hydraulikpumpe 12 kann umgeschaltet werden zwischen einem ersten Durchflusszustand und einem zweiten Durchflusszustand. In dem ersten Durchflusszustand nimmt die erste Hydraulikpumpe 12 Hydraulikfluid aus dem zweiten Pumpenanschluss 12b auf und gibt Hydraulikfluid aus dem ersten Pumpenanschluss 12a ab. Im zweiten Durchflusszustand nimmt die erste Hydraulikpumpe 12 Hydraulikfluid aus dem ersten Pumpenanschluss 12a auf und gibt Hydraulikfluid aus dem zweiten Pumpenanschluss 12b ab.
Die zweite Hydraulikpumpe 13 ist eine hydraulische Verstellpumpe. Die Kapazität der zweiten Hydraulikpumpe 13 wird durch die Steuerung eines Neigungswinkels in der zweiten Hydraulikpumpe 13 gesteuert. Der Neigungswinkel in der zweiten Hydraulikpumpe 13 kann durch einen zweiten Pumpendurchsatz-Steuerabschnitt 26 gesteuert werden. Der zweite Pumpendurchsatz-Steuerabschnitt 26 steuert den Neigungswinkel in der zweiten Hydraulikpumpe 13 auf der Basis eines von der Pumpensteuerung 24 gesteuerten Befehlssignals. Dadurch steuert der zweite Pumpendurchsatz-Steuerabschnitt 26 den Volumenstrom des von der zweiten Hydraulikpumpe 13 abgegebenen Hydraulikfluides.
Die zweite Hydraulikpumpe 13 ist eine hydraulische Zweirichtungs-Austragspumpe. Insbesondere hat die zweite Hydraulikpumpe 13 einen ersten Pumpenanschluss 13a und einen zweiten Pumpenanschluss 13b (kann auch jeweils als Pumpenstutzen bezeichnet werden). Die zweite Hydraulikpumpe 13 kann umgeschaltet werden zwischen einem ersten Durchflusszustand und einem zweiten Durchflusszustand, ähnlich wie die erste Hydraulikpumpe 12. In dem ersten Durchflusszustand nimmt die zweite Hydraulikpumpe 13 Hydraulikfluid aus dem zweiten Pumpenanschluss 13b auf und gibt Hydraulikfluid aus dem ersten Pumpenanschluss 13a ab. In dem zweiten Durchflusszustand nimmt die zweite Hydraulikpumpe 13 Hydraulikfluid aus dem ersten Pumpenanschluss 13 auf und gibt Hydraulikfluid aus dem zweiten Pumpenanschluss 13b ab.
Das von der ersten Hydraulikpumpe 12 und von der zweiten Hydraulikpumpe 13 geförderte Hydraulikfluid treibt den Hydraulikzylinder 14 an. Wie vorstehend beschrieben wurde, steuert der Hydraulikzylinder 14 den Ausleger 90 an. Fährt der Hydraulikzylinder 14 aus, bewegt sich das vordere Ende des Auslegers 90 nach oben. Das heißt, das Arbeitsgerät 2 bewegt sich nach oben. Fährt der Hydraulikzylinder 14 ein, bewegt sich das vordere Ende des Auslegers 90 nach unten. Das heißt, das Arbeitsgerät 2 bewegt sich nach unten. Ferner kann in einem bestimmten Anbringungszustand des Hydraulikzylinders 14 dessen Ausfahren bewirken, dass sich das Arbeitsgerät 2 nach unten bewegt. In diesem Fall bewegt sich das Arbeitsgerät 2 nach oben, wenn der Hydraulikzylinder 14 einfährt. Der Hydraulikzylinder 14 hat eine Zylinderstange 14a und ein Zylinderrohr 14b. Die Zylinderstange 14a teilt den Innenraum des Zylinderrohres 14b in eine erste Kammer 14c und eine zweite Kammer 14d.
Der Hydraulikzylinder 14 fährt aus und fährt ein, wenn Hydraulikfluid in die und aus der ersten Kammer 14c und zweiten Kammer 14d geleitet wird. Insbesondere fährt der Hydraulikzylinder 14 aus, wenn das Hydraulikfluid in die erste Kammer 14c eingeleitet und das Hydraulikfluid aus der zweiten Kammer 14d abgeleitet wird. Der Hydraulikzylinder 14 fährt ein, wenn das Hydraulikfluid in die zweite Kammer 14d eingeleitet und das Hydraulikfluid aus der ersten Kammer 14c abgeleitet wird. Der Druckaufnahmebereich der Zylinderstange 14a in der ersten Kammer 14c ist größer als der Druckaufnahmebereich der Zylinderstange 14a in der zweiten Kammer 14d. Daher wird, wenn der Hydraulikzylinder 14 ausfährt, eine Hydraulikfluidmenge in die erste Kammer 14c geleitet, die größer ist als die Hydraulikfluidmenge, die aus der zweiten Kammer 14d abgeleitet wird. Wenn der Hydraulikzylinder 14 einfährt, wird aus der ersten Hydraulikkammer 14c eine Hydraulikfluidmenge abgeleitet, die größer ist als die in die zweite Kammer 14d eingeleitete Hydraulikfluidmenge.
Der Hydraulikfluidströmungsweg 15 verbindet die erste Hydraulikpumpe 12, die zweite Hydraulikpumpe 13 und den Hydraulikzylinder 14. Der Hydraulikfluidströmungsweg 15 umfasst einen ersten Strömungsweg 15a und einen zweiten Strömungsweg 15b. Der erste Strömungsweg 15a verbindet den ersten Pumpenanschluss 12a der ersten Hydraulikpumpe 12 und die erste Kammer 14c in dem Hydraulikzylinder 14. Der erste Pumpenanschluss 13a in der zweiten Hydraulikpumpe 13 ist mit dem ersten Strömungsweg 15a verbunden. Der zweite Strömungsweg 15b verbindet den zweiten Pumpenanschluss 12b in der ersten Hydraulikpumpe 12 und die zweite Kammer 14d in dem Hydraulikzylinder 14. Der zweite Pumpenanschluss 13b in der zweiten Hydraulikpumpe 13 ist mit dem Hydraulikfluidtank 27 verbunden.
Der erste Strömungsweg 15a umfasst einen ersten Zylinderströmungsweg 31 und einen ersten Pumpenströmungsweg 33. Der zweite Strömungsweg 15b umfasst einen zweiten Zylinderströmungsweg 32 und einen zweiten Pumpenströmungsweg 34. Der erste Zylinderströmungsweg 31 ist mit der ersten Kammer 14c in dem Hydraulikzylinder 14 verbunden. Der zweite Zylinderströmungsweg 32 ist mit der zweiten Kammer 14d in dem Hydraulikzylinder 14 verbunden. Der erste Pumpenströmungsweg 33 leitet Hydraulikfluid über den ersten Zylinderströmungsweg 31 in die erste Kammer 14c in dem Hydraulikzylinder 14. Alternativ nimmt der erste Pumpenströmungsweg 33 über den ersten Zylinderströmungsweg 31 Hydraulikfluid aus der ersten Kammer 14c auf.
Der erste Pumpenströmungsweg 33 ist mit dem ersten Pumpenanschluss 12a in der ersten Hydraulikpumpe 12 verbunden. Zusätzlich ist der erste Pumpenströmungsweg 33 mit dem ersten Pumpenanschluss 13a in der zweiten Hydraulikpumpe 13 verbunden. Dementsprechend wird der erste Pumpenströmungsweg 33 mit Hydraulikfluid sowohl aus der ersten Hydraulikpumpe 12 als auch der zweiten Hydraulikpumpe 13 versorgt. Der zweite Pumpenströmungsweg 34 leitet über den zweiten Zylinderströmungsweg 32 Hydraulikfluid in die zweite Kammer 14d in dem Hydraulikzylinder 14. Alternativ nimmt der zweite Pumpenströmungsweg 34 über den zweiten Zylinderströmungsweg 32 Hydraulikfluid aus der zweiten Kammer 14d in dem Hydraulikzylinder 14 auf.
Der zweite Pumpenströmungsweg 34 ist mit dem zweiten Pumpenanschluss 12b in der ersten Hydraulikpumpe 12 verbunden. Der zweite Pumpenanschluss 13b der zweiten Hydraulikpumpe 13 ist mit dem Hydraulikfluidtank 27 verbunden. Dementsprechend wird der zweite Pumpenströmungsweg 34 mit Hydraulikfluid aus der ersten Hydraulikpumpe 12 versorgt. Wie vorstehend beschrieben wurde, bildet der Hydraulikfluidströmungsweg 15, der den ersten Strömungsweg 15a und den zweiten Strömungsweg 15 enthält, einen geschlossenen Kreis zwischen der Hauptpumpe 10 und dem Hydraulikzylinder 14.
Das hydraulische Antriebssystem ist ferner mit einer Speisepumpe 28 versehen. Die Speisepumpe 28 ist eine Hydraulikpumpe zum Ergänzen des Hydraulikfluides in dem ersten Strömungsweg 15a oder in dem zweiten Strömungsweg 15b. Die durch die Antriebsmaschine 11 angetriebene Speisepumpe 28 gibt das Hydraulikfluid ab. Die Speisepumpe 28 ist eine Hydraulikpumpe mit fester Kapazität. Der Hydraulikfluidströmungsweg 15 enthält ferner einen Speisekreis 35. Der Speisekreis 35 ist über ein Rückschlagventil 41a mit dem ersten Pumpenströmungsweg 33 verbunden. Das Rückschlagventil 41a öffnet, wenn der Hydraulikdruck in dem ersten Pumpenströmungsweg 33 niedriger ist als der Hydraulikdruck in dem Speisekreis 35.
Der Speisekreis 35 ist über ein Rückschlagventil 41b mit dem zweiten Pumpenströmungsweg 34 verbunden. Das Rückschlagventil 41b öffnet, wenn der Hydraulikdruck in dem zweiten Pumpenströmungsweg 34 niedriger ist als der Hydraulikdruck in dem Speisekreis 35. Außerdem ist der Speisekreis 35 über ein Entlastungsventil 42 (kann auch als Überdruckventil oder Druckbegrenzungsventil bezeichnet werden) mit dem Hydraulikfluidtank 27 verbunden. Das Entlastungsventil 42 hält den Hydraulikdruck in dem Speisekreis 35 auf einem vorgegebenen Speisedruck. Wenn der Hydraulikdruck in dem ersten Pumpenströmungsweg 33 oder in dem zweiten Pumpenströmungsweg 34 unter den Hydraulikdruck in dem Speisekreis 35 abfällt, wird Hydraulikfluid aus der Speisepumpe 28 über den Speisekreis 35 in den ersten Pumpenströmungsweg 33 oder in den zweiten Pumpenströmungsweg 34 geleitet. Dadurch kann der Hydraulikdruck in dem ersten Pumpenströmungsweg 33 und in dem zweiten Pumpenströmungsweg 34 auf einem vorgegebenen oder höheren Wert gehalten werden.
Der Hydraulikfluidströmungsweg 15 enthält ferner einen Entlastungsströmungsweg 36. Der Entlastungsströmungsweg 36 ist über ein Rückschlagventil 41c mit dem ersten Pumpenströmungsweg 33 verbunden. Das Rückschlagventil 41c öffnet, wenn der Hydraulikdruck in dem ersten Pumpenströmungsweg 33 größer ist als der Hydraulikdruck in dem Entlastungsströmungsweg 36. Der Entlastungsströmungsweg 36 ist über ein Rückschlagventil 41d mit dem zweiten Pumpenströmungsweg 34 verbunden.
Das Rückschlagventil 41d öffnet, wenn der Hydraulikdruck in dem zweiten Pumpenströmungsweg 34 größer ist als der Hydraulikdruck in dem Entlastungsströmungsweg 36. Der Entlastungsströmungsweg 36 ist über ein Entlastungsventil 43 mit dem Speisekreis 35 verbunden. Das Entlastungsventil 43 hält den Hydraulikdruck in dem Entlastungsströmungsweg 36 auf einem vorgegebenen oder niedrigeren Entlastungsdruck. Aus diesem Grund kann der Hydraulikdruck in dem ersten Pumpenströmungsweg 33 und in dem zweiten Pumpenströmungsweg 34 auf einem vorgegebenen oder niedrigeren Entlastungsdruck gehalten werden.
Das hydraulische Antriebssystem enthält einen Entnahmeströmungsweg 37 (kann auch als Ablauf- oder Entlastungsströmungsweg bezeichnet werden). Der Entnahmeströmungsweg 37 ist mit dem Speisekreis 35 verbunden. Ein Teil des Hydraulikfluides in dem zweiten Strömungsweg 15b strömt in den Entnahmeströmungsweg 37, wenn sich das Arbeitsgerät 2 nach unten bewegt. Die Steuerung der Abwärtsbewegung des Arbeitsgeräts 2 wird später im Detail erläutert.
Das Steuerventil 16 ist ein elektromagnetisches Steuerventil, das auf der Basis eines Befehlssignals von der Pumpensteuerung 24 gesteuert wird. Das Steuerventil 16 steuert den Volumenstrom des dem Zylinder 14 zugeführten Hydraulikfluides auf der Basis eines Befehlssignals von der Pumpensteuerung 24. Das Steuerventil 16 ist zwischen die Hauptpumpe 10 und den Hydraulikzylinder 14 in dem Hydraulikfluid-Strömungsweg 15 geschaltet. Wenn der Hydraulikzylinder 14 ausfährt, steuert das Steuerventil 16 den Volumenstrom des Hydraulikfluides, das dem Zylinder 14 aus dem ersten Pumpenströmungsweg 33 zugeführt wird, und den Volumenstrom des Hydraulikfluides, das aus dem ersten Pumpenströmungsweg 33 in den Entnahmeströmungsweg 37 geleitet wird. Außerdem steuert das Steuerventil 16, wenn der Hydraulikzylinder 14 einfährt, den Volumenstrom des Hydraulikfluides, das dem Hydraulikzylinder 14 aus dem zweiten Pumpenströmungsweg 34 zugeleitet wird, und den Volumenstrom des Hydraulikfluides, das aus dem zweiten Pumpenströmungsweg 34 in den Entnahmeströmungsweg 37 geleitet wird.
Das Steuerventil 16 hat einen Port 16a für die erste Pumpe, einen Port 16b für den ersten Zylinder, einen ersten Entnahme-Port 16c und einen ersten Bypass-Port 16d. Der Port 16a für die erste Pumpe ist über einen ersten Richtungssteuerungsabschnitt 44 mit dem ersten Pumpenströmungsweg 33 verbunden. Der erste Richtungssteuerungsabschnitt 44 ist ein Rückschlagventil, das den Durchfluss des Hydraulikfluides in einer Richtung reguliert. Der Port 16b für den ersten Zylinder ist mit dem ersten Zylinderströmungsweg 31 verbunden. Der erste Entnahme-Port 16c ist mit dem Entnahmeströmungsweg 37 verbunden. Der vorgenannte erste Richtungssteuerungsabschnitt 44 lässt Hydraulikfluid aus dem ersten Pumpenströmungsweg 33 in den ersten Zylinderströmungsweg 31 strömen und verhindert, dass das Hydraulikfluid aus dem ersten Zylinderströmungsweg 31 in den ersten Pumpenströmungsweg 33 strömt, wenn das Steuerventil 16 das Hydraulikfluid aus dem ersten Pumpenströmungsweg 33 in den ersten Zylinderströmungsweg 31 leitet.
Das Steuerventil 16 hat ferner einen Port 16e für die zweite Pumpe, einen Port 16f für den zweiten Zylinder, einen zweiten Entnahme-Port 16g und einen zweiten Bypass-Port 16h. Der Port 16e für die zweite Pumpe ist über einen zweiten Richtungssteuerungsabschnitt 45 mit dem zweiten Pumpenströmungsweg 34 verbunden. Der zweite Richtungssteuerungsabschnitt 45 ist ein Rückschlagventil, dass den Durchfluss des Hydraulikfluides in einer Richtung steuert. Der Port 16f für den zweiten Zylinder ist mit dem zweiten Zylinderströmungsweg 32 verbunden. Der zweite Entnahme-Port 16g ist mit dem Entnahmeströmungsweg 37 verbunden.
Der vorgenannte zweite Richtungssteuerungsabschnitt 45 lässt Hydraulikfluid aus dem zweiten Pumpenströmungsweg 34 in den zweiten Zylinderströmungsweg 32 strömen und verhindert, dass das Hydraulikfluid aus dem zweiten Zylinderströmungsweg 32 in den zweiten Pumpenströmungsweg 34 strömt, wenn das Steuerventil 16 das Hydraulikfluid aus dem zweiten Pumpenströmungsweg 34 in den zweiten Zylinderströmungsweg 32 leitet.
Das zweite Steuerventil 16 kann umgeschaltet werden zwischen einem Zustand in einer ersten Position P1, einem Zustand in einer zweiten Position P2, einem Zustand in einer Neutralposition Pn und einem Zustand in einer dritten Position P3. Im Zustand der ersten Position P1 verbindet das Steuerventil 16 den Port 16a für die erste Pumpe und den Port 16b für den ersten Zylinder und verbindet den Port 16f für den zweiten Zylinder und den zweiten Bypass-Port 16h. Dementsprechend verbindet das Steuerventil 16 im Zustand der ersten Position P1 den ersten Pumpenströmungsweg 33 über den ersten Richtungssteuerungsabschnitt 44 mit dem ersten Zylinderströmungsweg 31 und verbindet den zweiten Zylinderströmungsweg 32 unter Umgehung des zweiten Richtungssteuerungsabschnitts 45 mit dem zweiten Pumpenströmungsweg 34. Außerdem sind, wenn sich das Steuerventil 16 im Zustand der ersten Position P1 befindet, der erste Bypass-Port 16d, der erste Entnahme-Port 16c, der Port 16e für die zweite Pumpe und der zweite Entnahme-Port 16g von allen anderen Ports isoliert.
Wenn der Hydraulikzylinder 14 ausfährt, werden die erste Hydraulikpumpe 12 und die zweite Hydraulikpumpe 13 in einem ersten Durchflusszustand angesteuert, und das Steuerventil 16 ist auf den Zustand der ersten Position P1 eingestellt. Dadurch strömt das Hydraulikfluid, das aus dem ersten Pumpen-Port 12a der ersten Hydraulikpumpe 12 und aus dem ersten Pumpen-Port 13a der zweiten Hydraulikpumpe 13 abgegeben wird, durch den ersten Pumpenströmungsweg 33, den ersten Richtungssteuerungsabschnitt 44 und den zweiten Zylinderströmungsweg 31 und wird in die erste Kammer 14c des Hydraulikzylinders 14 geleitet. Außerdem strömt das Hydraulikfluid in der zweiten Kammer 14d des Hydraulikzylinders 14 durch den zweiten Zylinderströmungsweg 32 und den zweiten Pumpenströmungsweg 34 und wird an dem zweiten Pumpen-Port 12b der ersten Hydraulikpumpe 12 aufgenommen. Der Hydraulikzylinder 14 fährt dadurch aus.
Im Zustand der zweiten Position P2 verbindet das Steuerventil 16 den Port 16e für die zweite Pumpe und den Port 16f für den zweiten Zylinder und verbindet den Port 16b für den ersten Zylinder und den ersten Bypass-Port 16d. Dementsprechend verbindet das Steuerventil 16 im Zustand der zweiten Position P2 den ersten Zylinderströmungsweg 31 unter Umgehung des ersten Richtungssteuerungsabschnitts 44 mit dem ersten Pumpenströmungsweg und verbindet den zweiten Pumpenströmungsweg über den zweiten Richtungssteuerungsabschnitt 45 mit dem zweiten Zylinderströmungsweg 32. Darüber hinaus sind, wenn sich das Steuerventil 16 im Zustand der zweiten Position P2 befindet, der Port 16a für die erste Pumpe, der erst Entnahme-Port 16c, der zweite Bypass-Port 16h und der zweite Entnahme-Port 16g von allen anderen Ports isoliert.
Wenn der Zylinder 14 einfährt, werden die erste Hydraulikpumpe 12 und die zweite Hydraulikpumpe 13 in einem zweiten Durchflusszustand angesteuert, und das Steuerventil 16 wird auf den Zustand der zweiten Position P2 eingestellt. Dadurch strömt das Hydraulikfluid, das aus dem zweiten Pumpen-Port 12b der ersten Hydraulikpumpe 12 ausströmt, durch den zweiten Pumpenströmungsweg 34, den zweiten Richtungssteuerungsabschnitt 45 und den zweiten Zylinderströmungsweg 32 und wird in die zweite Kammer 14d des Hydraulikzylinders 14 geleitet. Außerdem strömt das Hydraulikfluid in der ersten Kammer 14c des Hydraulikzylinders 14 durch den ersten Zylinderströmungsweg 31 und den ersten Pumpenströmungsweg 33 und wird an dem ersten Pumpen-Port 12a der ersten Hydraulikpumpe 12 und dem ersten Pumpen-Port 13a der zweiten Hydraulikpumpe 13 aufgenommen. Der Hydraulikzylinder 14 fährt folglich ein.
Im Zustand der Neutralposition Pn verbindet das Steuerventil 16 den ersten Bypass-Port 16d und den ersten Entnahme-Port 16c und verbindet den zweiten Bypass-Port 16h und den zweiten Entnahme-Port 16g. Dementsprechend verbindet das Steuerventil 16 im Zustand der Neutralposition Pn den ersten Pumpenströmungsweg 33 unter Umgehung des ersten Richtungssteuerungsabschnitts 44 mit dem Entnahmeströmungsweg 37 und verbindet den zweiten Pumpenströmungsweg 34 unter Umgehung des zweiten Richtungssteuerungsabschnitts 45 mit dem Entnahmeströmungsweg 37. Darüber hinaus sind, wenn sich das Steuerventil 16 im Zustand der Neutralposition Pn befindet, der Port 16a für die erste Pumpe, der Port 16b für den ersten Zylinder, der Port 16e für die zweite Pumpe und der Port 16f für den zweiten Zylinder von allen anderen Ports isoliert.
Im Zustand der dritten Position P3 verbindet das Steuerventil 16 den Port 16e für die zweite Pumpe und den Port 16f für den zweiten Zylinder und verbindet den Port 16b für den ersten Zylinder und den ersten Bypass-Port 16d. Dementsprechend verbindet das Steuerventil 16 im Zustand der dritten Position P3 den ersten Zylinderströmungsweg 31 unter Umgehung des Richtungssteuerungsabschnitts 44 mit dem ersten Pumpenströmungsweg 33 und verbindet den zweiten Pumpenströmungsweg 34 über den zweiten Richtungssteuerungsabschnitt 45 mit dem zweiten Zylinderströmungsweg 32. Darüber hinaus verbindet das Steuerventil 16 im Zustand der dritten Position P3 den zweiten Bypass-Port 16h über ein Drosselventil 17 mit dem zweiten Entnahme-Port 16g. Dementsprechend verbindet das Steuerventil 16 im Zustand der dritten Position P3 den zweiten Pumpenströmungsweg 34 über das Drosselventil 17 mit dem Entnahmeströmungsweg 37.
Folglich wird der Entnahmeströmungsweg 37 unter Verzweigung von dem zweiten Strömungsweg 15b mit dem zweiten Strömungsweg 15b verbunden. Wenn sich das Steuerventil 16 im Zustand der dritten Position P3 befindet, sind der Port 16a für die erste Pumpe und der erste Entnahme-Port 16c von allen anderen Ports isoliert.
Das Steuerventil 16 lässt sich auf den Zustand einer geeigneten Position zwischen der ersten Position P1 und der Neutralposition Pn einstellen. Folglich kann das Steuerventil 16 den Volumenstrom des Hydraulikfluides, das über den ersten Richtungssteuerungsabschnitt 44 aus dem ersten Pumpenströmungsweg 33 in den ersten Zylinderströmungsweg 31 geleitet wird, und den Volumenstrom des Hydraulikfluides, das aus dem ersten Pumpenströmungsweg 33 in den Entnahmeströmungsweg 37 geleitet wird, steuern. Das heißt, das Steuerventil 16 steuert den Volumenstrom des Hydraulikfluides, das aus der ersten Hydraulikpumpe 12 und zweiten Hydraulikpumpe 13 in die erste Kammer 14c in dem Hydraulikzylinder 14 geleitet wird, und steuert den Volumenstrom des Hydraulikfluides, das aus der ersten Hydraulikpumpe 12 und der zweiten Hydraulikpumpe 13 in den Entnahmeströmungsweg 37 geleitet wird.
Das Steuerventil 16 lässt sich auf den Zustand einer geeigneten Position zwischen der zweiten Position P2 und der Neutralposition Pn einstellen. Folglich kann das Steuerventil 16 den Volumenstrom des Hydraulikfluides, das über den zweiten Richtungssteuerungsabschnitt 45 aus dem zweiten Pumpenströmungsweg 34 in den zweiten Zylinderströmungsweg 32 geleitet wird, und den Volumenstrom des Hydraulikfluides, das aus dem zweiten Pumpenströmungsweg 34 in den Entnahmeströmungsweg 37 geleitet wird, steuern. Das heißt, das Steuerventil 16 steuert den Volumenstrom des Hydraulikfluides, das aus der ersten Hydraulikpumpe 12 in die zweite Kammer 14d in dem Hydraulikzylinder 14 geleitet wird, und steuert den Volumenstrom des Hydraulikfluides, das aus der ersten Hydraulikpumpe 12 in den Entnahmeströmungsweg 37 geleitet wird.
Das Steuerventil 16 lässt sich auf den Zustand einer geeigneten Position zwischen der zweiten Position P2 und der dritten Position P3 einstellen. Folglich kann das Steuerventil 16 den Volumenstrom des Hydraulikfluides, das aus der zweiten Pumpenströmungsweg 34 in den Entnahmeströmungsweg 37 abgeleitet wird, steuern.
Das hydraulische Antriebssystem enthält ferner eine Betätigungsvorrichtung 46. Die Betätigungsvorrichtung 46 hat ein Betätigungselement 46a und einen Betätigungsdetektor 46b. Das Betätigungselement 46a ist ein Element zum Betätigen des Hydraulikzylinders 14. Zum Beispiel kann das Betätigungselement 46a ein Auslegerbetätigungshebel sein. Das Betätigungselement 46a kann von einer Neutralposition in eine der beiden folgenden Richtungen bewegt werden: in eine Richtung, die den Hydraulikzylinder 14 ausfahren lässt, und in eine Richtung, die den Hydraulikzylinder 14 einfahren lässt.
Der Betätigungsdetektor 46b detektiert einen Betätigungsbetrag des Betätigungselements 46a (als "Auslegerbetätigungsbetrag" bezeichnet) und die Betätigungsrichtung. Der Betätigungsdetektor 46b kann ein Sensor sein, der die Position des Betätigungselements 46a detektiert. In einer Neutralposition des Betätigungselements 46 ist der Auslegerbetätigungsbetrag gleich Null. Ein Betätigungssignal, das den Auslegerbetätigungsbetrag und die Betätigungsrichtung anzeigt, kann von dem Betätigungsdetektor 46b in die Pumpensteuerung 24 eingegeben werden. Die Pumpensteuerung 24 berechnet eine Soll-Durchflussrate des dem Hydraulikzylinder 14 zuzuführenden Hydraulikfluides entsprechend dem Auslegerbetätigungsbetrag.
Die Antriebsmaschinensteuerung 22 steuert eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung 21 zum Steuern des Ausgangsleistung der Antriebsmaschine 11. In der Antriebsmaschinensteuerung 22 ist ein Kennfeld gespeichert, in dem Ausgangsdrehmomentkennlinien festgelegt sind, die auf der Basis von festgelegten Soll-Drehzahlen und Arbeitsmoden bestimmt werden. Die Ausgangsdrehmomentkennlinien geben ein Verhältnis zwischen dem Ausgangsdrehmoment und der Drehzahl der Antriebsmaschine 11 an. Die Antriebsmaschinensteuerung 22 steuert die Ausgangsleistung der Antriebsmaschine auf der Basis der Ausgangsdrehmomentkennlinien der Antriebsmaschine.
Die Pumpensteuerung 24 verwendet das Steuerventil 16 zum Steuern des Volumenstroms des Hydraulikfluides, das dem Hydraulikzylinder 14 zugeführt wird. Darüber hinaus steuert die Pumpensteuerung 24 den Volumenstrom des Hydraulikfluides, das dem Hydraulikzylinder 14 zugeführt wird, unter Verwendung des ersten Pumpendurchsatz-Steuerabschnitts 25 und des zweiten Pumpendurchsatz-Steuerabschnitts 26. Die Pumpensteuerung 24 ist ein Beispiel des Pumpensteuerabschnitts bei vorliegender Erfindung. Der Volumenstrom, der genauer ist als jener, der mit dem ersten Pumpendurchsatz-Steuerabschnitt 25 und mit dem zweiten Pumpendurchsatz-Steuerabschnitt 26 gesteuert wird, kann mittels des Steuerventils 16 gesteuert werden.
Zum Beispiel kann die Pumpensteuerung 24 den Volumenstrom mittels des Steuerventils 16 steuern (im Folgenden als "Niedriggeschwindigkeitssteuerung" bezeichnet), wenn der Betätigungsbetrag des Betätigungselements 46a einem vorgegebenen oder kleinerem Wert entspricht. Die Pumpensteuerung 24 kann den Volumenstrom mittels des ersten Pumpendurchsatz-Steuerabschnitts 25 und des zweiten Pumpendurchsatz-Steuerabschnitts 26 steuern (im Folgenden als "Normalsteuerung" bezeichnet), wenn der Betätigungsbetrag des Betätigungselements 46a größer ist als der vorgegebene Wert.
Während der Normalsteuerung steuert die Pumpensteuerung 24 die der ersten Hydraulikpumpe 12 und der zweiten Hydraulikpumpe 13 zugeteilte Kapazität, um dadurch die Saugmomente in der ersten Hydraulikpumpe 12 und in der zweiten Hydraulikpumpe 13 auf der Basis der Pumpen-Saugmomentkennlinien zu steuern. Die Pumpen-Saugmomentkennlinien geben das Verhältnis zwischen dem Pumpensaugmoment und der Antriebsmaschinendrehzahl an. Die Pumpen-Saugmomentkennlinien können vorab auf der Basis eines Arbeitsmodus und eines Betätigungsmodus bestimmt und in der Pumpensteuerung 24 gespeichert werden.
Während der Niedriggeschwindigkeitssteuerung steuert die Pumpensteuerung 24 das Steuerventil 16 dahingehend, dass die Kapazität der ersten Hydraulikpumpe 12 und der zweiten Hydraulikpumpe 13 beibehalten und der Volumenstrom des Hydraulikfluides, das dem Hydraulikzylinder 14 zugeleitet wird, damit gesteuert wird.
Die Entnahmesteuerung wird nachstehend beschrieben. Die Entnahmesteuerung schickt einen Teil des Hydraulikfluides in dem zweiten Strömungsweg 15b in den Entnahmeströmungsweg 37, wenn der Hydraulikzylinder 14 einfährt, das heißt, wenn sich das Arbeitsgerät 2 nach unten bewegt. Insbesondere steuert die Pumpensteuerung 24 das Steuerventil 16 entsprechend dem Absenk-Betätigungsbetrag des Auslegers auf der Basis der Entnahmeöffnungsbereich-Information L2, die in 3 dargestellt ist. Der Absenk-Betätigungsbetrag des Auslegers entspricht dem Auslegerbetätigungsbetrag, wenn das Absenken des Arbeitsgeräts 2 veranlasst wird.
3 zeigt eine Öffnungsbereich-Information L1 für das Absenken des Auslegers und eine Öffnungsbereich-Information L2 für die Entnahme. Die Öffnungsbereich-Information L1 für das Absenken des Auslegers definiert das Verhältnis zwischen dem Absenk-Betätigungsbetrag des Auslegers und dem Öffnungsbereich für das Absenken des Auslegers. Der Öffnungsbereich für das Absenken des Auslegers ist der Bereich der Öffnung zwischen dem zweiten Pumpenströmungsweg 34 und dem zweiten Zylinderströmungsweg 32 in dem Steuerventil 16. In 3 wird der Betätigungsbetrag für das Absenken des Auslegers als Prozentsatz des maximalen Betätigungsbetrags des Betätigungselements 46a angegeben, wobei der maximale Betätigungsbetrag 100% entspricht.
Entsprechend der Öffnungsbereich-Information L1 für das Absenken des Auslegers vergrößert sich der Öffnungsbereich für das Absenken des Auslegers mit einer Zunahme des Betätigungsbetrags für das Absenken des Auslegers, wenn der Betätigungsbetrag für das Absenken des Auslegers A1 oder größer und kleiner als A2 ist. Die vorgenannte Niedriggeschwindigkeitssteuerung wird durchgeführt, wenn der Betätigungsbetrag für das Absenken des Auslegers A1 oder größer und kleiner als A2 ist. Die vorgenannte Normalsteuerung wird durchgeführt, wenn der Betätigungsbetrag für das Absenken des Auslegers größer oder gleich A2 ist. Insbesondere vergrößert sich der Öffnungsbereich für das Absenken des Auslegers entsprechend der Zunahme des Betätigungsbetrags für das Absenken des Auslegers schneller als bei der Niedrigkeitsgeschwindigkeitssteuerung, wenn der Betätigungsbetrag für das Absenken des Auslegers gleich A2 oder größer und kleiner als A4 ist. Ferner entspricht der Öffnungsbereich für das Absenken des Auslegers dem Maximalwert Max, wenn der Betätigungsbetrag für das Absenken des Auslegers größer oder gleich A4 ist. Das heißt, der Öffnungsbereich in dem Steuerventil 16 zwischen dem zweiten Pumpenströmungsweg 34 und dem zweiten Zylinderströmungsweg 32 ist maximal.
Die Entnahmeöffnungsbereich-Information L2 definiert das Verhältnis zwischen dem Betätigungsbetrag für das Absenken des Auslegers und den Entnahmeöffnungsbereich während der Entnahmesteuerung. Der Entnahmeöffnungsbereich ist ein Öffnungsbereich zwischen dem zweiten Pumpenströmungsweg 34 und dem Entnahmeströmungsweg 37 in dem Steuerventil 16. Der Entnahmeöffnungsbereich wird gesteuert durch eine Einstellung des Steuerventils 16 zwischen dem Zustand der dritten Position P3 und dem Zustand der zweiten Position P2.
Wenn der Betätigungsbetrag für das Absenken des Auslegers ein vorgegebener Betätigungsbetrag A2 oder größer und kleiner als ein vorgegebener Betätigungsbetrag A3 ist, vergrößert sich der Entnahmeöffnungsbereich entsprechend einer Zunahme des Betätigungsbetrags für das Absenken des Auslegers. Wenn der Betätigungsbetrag für das Absenken des Auslegers der vorgegebene Betrag A3 oder größer und kleiner als ein vorgegebener Betätigungsbetrag A5 ist, bleibt der Entnahmeöffnungsbereich konstant auf b2. Wenn der Betätigungsbetrag für das Absenken des Auslegers der vorgegebene Betätigungsbetrag A5 oder größer und kleiner als ein vorgegebener Betätigungsbetrag A6 ist, verkleinert sich der Entnahmeöffnungsbereich entsprechend einer Zunahme des Betätigungsbetrags für das Absenken des Auslegers. Wenn der Betätigungsbetrag für das Absenken bei dem oder über dem vorgegebenen Betätigungsbetrag A6 liegt, ist der Entnahmeöffnungsbereich gleich Null. Das heißt, wenn der Betätigungsbetrag für das Absenken des Auslegers bei dem oder über dem vorgegebenen Betätigungsbetrag A6 liegt, wird die Öffnung zwischen dem zweiten Pumpenströmungsweg 34 und dem Entnahmeströmungsweg 37 geschlossen.
Wenn der Betätigungsbetrag für das Absenken des Auslegers kleiner ist als der vorgegebene Betätigungsbetrag A6, strömt ein Teil des Hydraulikfluides in dem zweiten Pumpenströmungsweg 34 in den Entnahmeströmungsweg 37. Folglich wird ein Anstieg des Hydraulikdrucks in dem zweiten Pumpenströmungsweg 34 verhindert. 4 zeigt das Verhältnis zwischen dem Betätigungsbetrag für das Absenken des Auslegers und dem Hydraulikdruck in dem zweiten Pumpenströmungsweg. Wie in 4 dargestellt ist, wird bei einem Betätigungsbetrag für das Absenken des Auslegers, der kleiner ist als der vorgegebene Betätigungsbetrag A6, der Hydraulikdruck in dem zweiten Pumpenströmungsweg 34 auf einem Druck gehalten, der niedriger ist als der Entlastungsdruck Pr des Entlastungsventils 43. Wenn ferner der Betätigungsbetrag für das Absenken des Auslegers kleiner ist als ein vorgegebener Betätigungsbetrag A6, steigt der Hydraulikdruck in dem zweiten Pumpenströmungsweg 34 entsprechend einer Zunahme des Betätigungsbetrags für das Absenken des Auslegers auf einen Wert innerhalb eines Drucks an, der niedriger ist als der Entlastungsdruck Pr.
Wie in 3 dargestellt ist, bleibt der Entnahmeöffnungsbereich schließlich konstant auf b1, wenn der Betätigungsbetrag für das Absenken des Auslegers kleiner ist als der vorgegebene Betätigungsbetrag A2. Wenn der Entnahmeöffnungsbereich konstant bleibt, wird das Steuerventil 16 auf eine Position zwischen der Neutralposition N und dem Zustand in der dritten Position P3 eingestellt.
Es folgt nunmehr auf der Basis von 2 die Beschreibung eines Beispiels der Hydraulikfluidströmung während einer Entnahme. Das Verhältnis des Druckaufnahmebereichs der Zylinderstange 14a in der ersten Kammer 14c und des Druckaufnahmebereichs der Zylinderstange 14a in der zweiten Kammer 14d sei angenommen 2:1. Wenn sich das Arbeitsgerät 2 nach unten bewegt, wird das Hydraulikfluid in die zweite Kammer 14d geleitet, um ein Einfahren des Zylinders 14 zu bewirken. Wenn zum Beispiel die Einströmrate aus dem zweiten Zylinderströmungsweg 32 in die zweite Kammer 14d gleich 0,8 beträgt, beträgt die Ausströmrate aus der ersten Kammer 14c in den ersten Zylinderströmungsweg 31 gleich 1,6. In der folgenden Beschreibung sind die Werte, die den Volumenstrom angeben, Beispiele der Volumenstromverteilung in dem jeweiligen Strömungsweg.
Die Ausströmrate der ersten Hydraulikpumpe 12 und die Ausströmrate der zweiten Hydraulikpumpe 13 sei angenommen jeweils 1,0. In diesem Fall beträgt der Volumenstrom in dem zweiten Pumpenströmungsweg 34 gleich1,0. Die Pumpensteuerung 24 stellt das Steuerventil 16 auf den Zustand zwischen der zweiten Position und der dritten Position P3 ein, so dass die Größe des Entnahmeöffnungsbereichs dem Betätigungsbetrag für das Absenken des Auslegers angemessen ist. Folglich strömt ein Anteil von 0,2 des Hydraulikfluides in dem zweiten Pumpenströmungsweg 34 in den Entnahmeströmungsweg 37. Der Volumenstrom des Hydraulikfluides, das in den Entnahmeströmungsweg 37 gesandt wird, wird durch den Entnahmeöffnungsbereich definiert. Der restliche Anteil von 0,8 des Hydraulikfluides strömt durch den zweiten Zylinderströmungsweg 32 und in die zweite Kammer 14d des Hydraulikzylinders 14.
Wenn der Hydraulikzylinder 14 einfährt und das Arbeitsgerät 2 sich nach unten bewegt, wird ein Anteil von 1,6 des Hydraulikfluides aus der ersten Kammer 14c des Hydraulikzylinders 14 ausgestoßen. Der Anteil von 1,6 des Hydraulikfluides strömt durch den ersten Zylinderströmungsweg 31 und in den ersten Pumpenströmungsweg 33.
Hingegen wird der Anteil von 0,2 des Hydraulikfluides aus dem Entnahmeströmungsweg 37 mit einem Anteil von 0,2 des Hydraulikfluides in dem Speisekreis 35, der von der Speisepumpe 28 kommt, zusammengeführt. Ein Anteil von insgesamt 0,4 des Hydraulikfluides strömt aus dem Speisekreis 35 in den ersten Pumpenströmungsweg 33.
Der Anteil von 1,6 des Hydraulikfluides aus dem ersten Zylinderströmungsweg 31 wird in dem ersten Pumpenströmungsweg 33 mit dem Anteil von 0,4 des Hydraulikfluides aus dem Speisekreis 35 zusammengeführt. Ein Anteil von 1,0 des Hydraulikfluides aus dem ersten Pumpenströmungsweg 33 strömt sowohl zurück in die Hydraulikpumpe 12 als auch zurück in die Hydraulikpumpe 13, da die erste Hydraulikpumpe 12 und die zweite Hydraulikpumpe 13 auf die gleiche Kapazität eingestellt sind.
Das hydraulische Antriebssystem gemäß vorliegender Ausführungsform hat folgende Merkmale.
Wenn der Betätigungsbetrag des Betätigungselements 46a für das Absenken des Auslegers kleiner ist als der vorgegebene Betätigungsbetrag A6, wird der zweite Pumpenströmungsweg 34 über das Drosselventil 17 mit dem Entnahmeströmungsweg 37 verbunden. Daher wird ein Teil des Hydraulikfluides in dem zweiten Pumpenströmungsweg 34 in den Entnahmeströmungsweg 37 abgeleitet, und der Hydraulikdruck in dem zweiten Pumpenströmungsweg 34 bleibt innerhalb des Entlastungsdrucks. Deshalb kann die Beschleunigung beim Absenken des Arbeitsgeräts 2 gesteuert werden. Dies erleichtert dem Maschinenführer die Einstellung der Position des Arbeitsgeräts 2 in der richtigen Höhe.
Wenn der Betätigungsbetrag des Betätigungselements 46a für das Absenken des Auslegers bei dem vorgegebenen Betrag A6 oder darüber liegt, wird die Öffnung zwischen dem zweiten Pumpenströmungsweg 34 und dem Entnahmeströmungsweg 37 geschlossen. Daher wird, wenn der Betätigungsbetrag für das Absenken des Auslegers bei dem vorgegebenen Betätigungsbetrag A6 oder darüber liegt, das gesamte Hydraulikfluid in dem zweiten Strömungsweg 34 über den zweiten Zylinderströmungsweg 32 in die zweite Kammer 14d in dem Hydraulikzylinder 14 geleitet. Das Ergebnis ist ein rasches Absenken des Arbeitsgeräts 2, wodurch dessen Effizienz verbessert wird.
Wenn der Betätigungsbetrag des Betätigungselements 46a für das Absenken des Auslegers kleiner als der vorgegebene Betrag A6 ist, wird der Entnahmeöffnungsbereich derart eingestellt, dass der Hydraulikdruck in dem zweiten Pumpenströmungsweg 34 entsprechend einer Zunahme des Betätigungsbetrags für das Absenken des Auslegers ansteigt. Dadurch steigt der Hydraulikdruck in dem zweiten Pumpenströmungsweg 34 entsprechend einer Zunahme des Betätigungsbetrags für das Absenken des Auslegers auch dann an, wenn der Betätigungsbetrag für das Absenken des Auslegers kleiner ist als der vorgegebene Betätigungsbetrag A6. Daher kann der Maschinenführer die Betriebsgeschwindigkeit des Arbeitsgeräts 2 mit dem Betätigungselement 46a einstellen.
Das entnommene Hydraulikfluid strömt über den Speisekreis 35 zurück in die Hydraulikpumpen 12, 13 und kann demzufolge in den Hydraulikpumpen 12, 13 wiederverwendet werden.
2. Zweite Ausführungsform
5 zeigt ein hydraulisches Antriebssystem gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das hydraulische Antriebssystem gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hat einen dritten Entnahme-Port 16i in dem Steuerventil 16. Der dritte Entnahme-Port 16i ist über einen dritten Richtungssteuerungsabschnitt 48 mit dem zweiten Pumpenströmungsweg 34 verbunden. Der dritte Richtungssteuerungsabschnitt 48 lässt das Hydraulikfluid aus dem zweiten Pumpenströmungsweg 34 in den dritten Entnahme-Port 16i strömen und verhindert, dass das Hydraulikfluid aus dem dritten Entnahme-Port 16i in den zweiten Pumpenströmungsweg 34 einströmt.
Außerdem verbindet das Steuerventil 16 im Zustand der dritten Position P3 den dritten Entnahme-Port 16i und den ersten Bypass-Port 16d über das Drosselventil 17. Daher verbindet das Steuerventil 16 im Zustand der dritten Position P3 den zweiten Pumpenströmungsweg 34 über das Drosselventil 17 mit einem Strömungsweg 38. Der Strömungsweg 38 verbindet den ersten Bypass-Port 16d und den ersten Pumpenströmungsweg 33. Das heißt, in der zweiten Ausführungsform entspricht der Strömungsweg 38, der den ersten Bypass-Port 16d und den ersten Pumpenströmungsweg 33 verbindet, einem Entnahmeströmungsweg.
Im Zustand der dritten Position P3 verbindet das Steuerventil 16 den Port 16b für den ersten Zylinder und den ersten Bypass-Port 16d und verbindet den Port 16e für die zweite Pumpe und den Port 16b für den zweiten Zylinder. Daher wird im Zustand der dritten Position P3 des Steuerventils 16 ein Teil des Hydraulikfluides in dem zweiten Pumpenströmungsweg 34 mit dem Hydraulikfluid dem ersten Zylinderströmungsweg 31 zusammengeführt und strömt in den ersten Pumpenströmungsweg 33 ein. Ansonsten ist die Konfiguration des hydraulischen Antriebssystems gemäß der zweiten Ausführungsform die gleiche wie die Konfiguration des hydraulischen Antriebssystems gemäß der ersten Ausführungsform.
Es folgt nun die Beschreibung eines Beispiels der Hydraulikfluidströmung während der Entnahmesteuerung bei dem hydraulischen Antriebssystem gemäß der zweiten Ausführungsform auf der Basis von 5. Die Ausströmrate der ersten Hydraulikpumpe 12 und die Ausströmrate der zweiten Hydraulikpumpe 13 beträgt jeweils 1,0. In diesem Fall beträgt der Volumenstrom in dem zweiten Pumpenströmungsweg 34 gleich 1,0. Die Pumpensteuerung 24 stellt das Steuerventil 16 ein auf den Zustand zwischen der zweiten Position und der dritten Position P3, so dass der Entnahmeöffnungsbereich dem Betätigungsbetrag für das Absenken des Auslegers angemessen ist. Der Entnahmeöffnungsbereich ist ein Öffnungsbereich zwischen dem dritten Entnahme-Port 16i und dem ersten Bypass-Port 16d.
Bei einer Einstellung des Steuerventils 16 wie vorstehend beschrieben strömt ein Anteil von 0,2 des Hydraulikfluides in dem zweiten Pumpenströmungsweg 34 in den Entnahme-Port 16i. Der restliche Anteil von 0,8 des Hydraulikfluides strömt durch den zweiten Zylinderströmungsweg 32 und strömt in die zweite Kammer 14d in dem Hydraulikzylinder 14 ein.
Wenn der Hydraulikzylinder 14 einfährt und das Arbeitsgerät 2 sich nach unten bewegt, wird ein Anteil von 1,6 des Hydraulikfluides aus der ersten Kammer 14c des Hydraulikzylinders 14 ausgestoßen. Der Anteil von 1,6 des Hydraulikfluides strömt durch den ersten Zylinderströmungsweg 31 und strömt in den ersten Pumpenströmungsweg 33. In der Zwischenzeit wird der Anteil von 0,2 des Hydraulikfluides aus dem dritten Entnahme-Port 16i mit dem Anteil von 1,6 des Hydraulikfluides aus dem ersten Zylinderströmungsweg 31 zusammengeführt. Der Anteil von insgesamt 1,8 des Hydraulikfluides strömt durch den Strömungsweg 38 und strömt in den ersten Pumpenströmungsweg 33. Dagegen wird ein Anteil von 0,2 des Hydraulikfluides aus dem Speisekreis 35 in den ersten Pumpenströmungsweg 33 geleitet.
Der Anteil von 1,8 des Hydraulikfluides aus dem Strömungsweg 38 wird mit dem Anteil von 0,2 des Hydraulikfluides aus dem Speisekreis 35 in dem ersten Pumpenströmungsweg 33 zusammengeführt. Der Anteil von 0,1 des Hydraulikfluides aus dem ersten Pumpenströmungsweg 33 kehrt zurück zur ersten Hydraulikpumpe 12 und zur zweiten Hydraulikpumpe 13, da die erste Hydraulikpumpe 12 und die zweite Hydraulikpumpe 13 auf die gleiche Kapazität eingestellt sind.
Das vorstehend beschriebene hydraulische Antriebssystem gemäß der zweiten Ausführungsform erzielt die gleichen Wirkungen wie das hydraulische Antriebssystem gemäß der ersten Ausführungsform.
3. Dritte Ausführungsform
6 zeigt ein hydraulisches Antriebssystem gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das hydraulische Antriebssystem gemäß der dritten Ausführungsform schließt die zweite Pumpe 13, die in dem hydraulischen Antriebssystem gemäß der ersten Ausführungsform vorgesehen ist, aus. Dementsprechend wird die Hauptpumpe 10 durch nur eine Hydraulikpumpe (die erste Hydraulikpumpe 12) gebildet. Ferner enthält das hydraulische Antriebssystem gemäß der dritten Ausführungsform ein Zweiwegeventil 51.
Das Zweiwegeventil 51 hat einen ersten Einlass-Port 51a, einen zweiten Einlass-Port 51b, einen Abfluss-Port 51c, einen ersten Druckaufnehmer 51d und einen zweiten Druckaufnehmer 51e. Der erste Einlass-Port 51a ist mit dem ersten Strömungsweg 15a verbunden. Der zweite Einlass-Port 51b ist mit dem zweiten Strömungsweg 15b verbunden. Insbesondere ist der erste Einlass-Port 51a mit dem ersten Pumpenströmungsweg 33 verbunden. Der zweite Einlass-Port 51b ist mit dem zweiten Pumpenströmungsweg 34 verbunden. Der Abfluss-Port 51c ist mit einem Abflussströmungsweg 52 verbunden. Der Abflussströmungsweg 52 ist über den Entnahmeströmungsweg 37 mit dem Speisekreis 35 verbunden. Der erste Druckaufnehmer 51d ist über einen ersten Pilotströmungsweg 53 mit dem ersten Strömungsweg 15a verbunden. Dadurch wird der Hydraulikdruck in dem ersten Strömungsweg 15a an dem ersten Druckaufnehmer 51d angelegt. Ein Drosselventil 54 ist in dem ersten Pilotströmungsweg 53 angeordnet. Der zweite Druckaufnehmer 51e ist über einen zweiten Pilotströmungsweg 55 mit dem zweiten Strömungsweg 15b verbunden. Dadurch wird der Hydraulikdruck in dem zweiten Strömungsweg 15b an dem zweiten Druckaufnehmer 51e angelegt. Ein Drosselventil 56 ist in dem zweiten Pilotströmungsweg 55 angeordnet.
Das Zweiwegeventil 51 kann entsprechend dem Hydraulikdruck in dem ersten Strömungsweg 15a und dem Hydraulikdruck in dem zweiten Strömungsweg 15b umgeschaltet werden zwischen dem Zustand einer ersten Position Q1, dem Zustand einer zweiten Position Q2 und dem Zustand einer Neutralposition Qn. Im Zustand der ersten Position Q1 verbindet das Zweiwegeventil 51 den zweiten Einlass-Port 51b und den Abfluss-Port 51c. Daher wird der zweite Strömungsweg 15b mit dem Abflussströmungsweg 52 verbunden. Im Zustand der zweiten Position Q2 verbindet das Zweiwegeventil 51 den ersten Einlass-Port 51a und den Abfluss-Port 51c. Daher wird der erste Strömungsweg 15a mit dem Abflussströmungsweg 52 verbunden. Im Zustand der Neutralposition Qn sperrt das Zweiwegeventil 51 den Durchfluss zwischen dem ersten Einlass-Port 51a, dem zweiten Einlass-Port 51b und dem Abfluss-Port 51c.
Das Zweiwegeventil 51 hat einen Schieber 57, ein erstes elastisches Element 58 und ein zweites elastisches Element 59. Das erste elastische Element 58 drückt den Schieber 57 von der Seite des ersten Druckaufnehmers 51d in Richtung auf die Seite des zweiten Druckaufnehmers 51e. Das zweite elastische Element 59 drückt den Schieber 57 von der Seite des zweiten Druckaufnehmers 51c in Richtung auf die Seite des ersten Druckaufnehmers 51d. Das erste elastische Element 58 ist an dem Schieber 57 befestigt und ist dabei gegenüber seiner ursprünglichen Länge zusammengedrückt. Das erste elastische Element 58 ist an dem Schieber 57 derart befestigt, dass das erste elastische Element 58 den Schieber 57 mit Druck beaufschlagt, wobei eine erste Anschlagkraft auf den Schieber 57 ausgeübt wird, wenn sich der Schieber 57 in einer Neutralposition befindet. Das zweite elastische Element 59 ist an dem Schieber 57 befestigt und dabei gegenüber seiner ursprünglichen Länge zusammengedrückt. Das zweite elastische Element 59 übt eine zweite Anschlagkraft auf den Schieber 57 aus, wenn sich der Schieber 57 in der Neutralposition befindet.
Das Verhältnis des Druckaufnahmebereichs des ersten Druckaufnehmers 51d und des Druckaufnahmebereichs des zweiten Druckaufnehmers 51e ist äquivalent zu dem Verhältnis des Druckaufnahmebereichs der ersten Kammer 14c und des Druckaufnahmebereichs der zweiten Kammer 14d. Wenn das Verhältnis des Druckaufnahmebereichs der ersten Kammer 14c und des Druckaufnahmebereichs der zweiten Kammer 14d gleich 2:1 ist, ist das Verhältnis des Druckaufnahmebereichs des ersten Druckaufnehmers 51d und des Druckaufnahmebereichs des zweiten Druckaufnehmers 51e gleich 2:1.
Wenn die aufgrund des Hydraulikdrucks in dem ersten Strömungsweg 15a auf den ersten Druckaufnehmer 51d ausgeübte Kraft größer ist als die Kraft, die aufgrund des Hydraulikdrucks in dem zweiten Strömungsweg 15b auf den zweiten Druckaufnehmer 51e ausgeübt wird, schaltet das Zweiwegeventil 51 um in den Zustand der ersten Position Q1. Dadurch werden der zweite Strömungsweg 15b und der Abflussströmungsweg 52 verbunden. Als Ergebnis strömt ein Teil des Hydraulikfluides in dem zweiten Strömungsweg 15b über den Abflussströmungsweg 52 und den Entnahmeströmungsweg 37 in Speisekreis 35. Wenn die aufgrund des Hydraulikdrucks in dem zweiten Strömungsweg 15b auf den zweiten Druckaufnehmer 51e ausgeübte Kraft größer ist als die Kraft, die aufgrund des Hydraulikdrucks in dem ersten Strömungsweg 15a auf den ersten Druckaufnehmer 51d ausgeübt wird, schaltet das Zweiwegeventil 51 um in den Zustand der zweiten Position Q2. Dadurch werden der ersten Strömungsweg 15a und der Abflussströmungsweg 52 verbunden. Das Ergebnis ist, dass ein Teil des Hydraulikfluides in dem ersten Strömungsweg 15a über den Abflussströmungsweg 52 und den Entnahmeströmungsweg 37 in den Speisekreis 35 strömt.
Ansonsten ist die Konfiguration des hydraulischen Antriebssystems gemäß der dritten Ausführungsform die gleiche wie die Konfiguration des hydraulischen Antriebssystems gemäß der ersten Ausführungsform. Im Folgenden wird ein Beispiel der Hydraulikfluidströmung in dem hydraulischen Antriebssystem gemäß der dritten Ausführungsform während der Entnahmesteuerung auf der Basis von 6 beschrieben.
Die Ausströmrate der ersten Hydraulikpumpe 12 sei angenommen 1,0. In diesem Fall beträgt der Volumenstrom in dem zweiten Pumpenströmungsweg 34 gleich 1,0. Die Pumpensteuerung 24 stellt das Steuerventil 16 auf den Zustand zwischen der zweiten Position und der dritten Position P3 ein, so dass die Größe des Entnahmeöffnungsbereichs dem Betätigungsbetrag für das Absenken des Auslegers angemessen ist. Folglich strömt ein Anteil von 0,2 des Hydraulikfluides aus dem zweiten Pumpenströmungsweg 34 in den Entnahmeströmungsweg 37 ein. Der verbleibende Anteil von 0,8 des Hydraulikfluides strömt durch den zweiten Zylinderströmungsweg 32 und strömt in die zweite Kammer 14d des Hydraulikzylinders 14.
Wenn der Hydraulikzylinder 14 einfährt und sich das Arbeitsgerät 2 nach unten bewegt, wird ein Anteil von 1,6 des Hydraulikfluides aus der ersten Kammer 14c des Hydraulikzylinders 14 ausgestoßen. Der Anteil von 1,6 des Hydraulikfluides strömt durch den ersten Zylinderströmungsweg 31 und strömt in den ersten Pumpenströmungsweg 33.
Wenn der erste Hydraulikzylinder 14 einfährt, um ein Absenken des Arbeitsgeräts 2 zu bewirken, schaltet das Zweiwegeventil 51 um in den Zustand der zweiten Position Q2. Ein Anteil von 0,6 des Hydraulikfluides in dem ersten Pumpenströmungsweg 33 strömt durch das Zweiwegeventil 51 und strömt in den Entnahmeströmungsweg 37. Der verbleibende Anteil von 1,0 des Hydraulikfluides kehrt zur ersten Hydraulikpumpe 12 zurück.
Darüber hinaus wird ein Anteil von 0,2 des Hydraulikfluides aus dem zweiten Pumpenströmungsweg 34 mit dem Anteil von 0,6 des Hydraulikfluides aus dem Zweiwegeventil 51 in dem Entnahmeströmungsweg 37 zusammengeführt und strömt in den Speisekreis 35. Der Gesamtbetrag von 0,8 des Hydraulikfluides strömt über das Entlastungsventil 42 aus dem Speisekreis 35 in den Hydraulikfluidtank 27.
Das vorstehend beschriebene hydraulische Antriebssystem gemäß der dritten Ausführungsform erzielt die gleichen Wirkungen wie das hydraulische Antriebssystem gemäß der ersten Ausführungsform.
4. Vierte Ausführungsform
7 zeigt ein hydraulisches Antriebssystem gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Ähnlich wie das hydraulische Antriebssystem gemäß der dritten Ausführungsform enthält das hydraulische Antriebssystem gemäß der vierten Ausführungsform die Hauptpumpe 10 des hydraulischen Antriebssystems gemäß der zweiten Ausführungsform, die durch nur eine Hydraulikpumpe (die erste Hydraulikpumpe 12) gebildet wird. Ferner enthält das hydraulische Antriebssystem gemäß der vierten Ausführungsform ähnlich wie das hydraulische Antriebssystem gemäß der dritten Ausführungsform ein Zweiwegeventil 51. Ansonsten ist die Konfiguration des hydraulischen Antriebssystems in der vierten Ausführungsform die gleiche wie in der zweiten Ausführungsform des hydraulischen Antriebssystems.
Nachstehend wird ein Beispiel der Hydraulikfluidströmung während der Entnahmesteuerung bei dem hydraulischen Antriebssystem gemäß der auf der Basis von 7 beschriebenen vierten Ausführungsform erläutert. Die Ausströmrate der ersten Hydraulikpumpe 12 sei angenommen 1,0. In diesem Fall beträgt der Volumenstrom in dem zweiten Pumpenströmungsweg gleich 1,0. Die Pumpensteuerung stellt das Steuerventil 16 auf einen Zustand zwischen der zweiten Position und der dritten Position P3 ein, so dass die Größe des Entnahmeöffnungsbereichs dem Betätigungsbetrag für das Absenken des Auslegers angemessen ist.
Folglich strömt ein Anteil von 0,2 des Hydraulikfluides aus dem zweiten Pumpenströmungsweg 34 in den Entnahme-Port 16i. Der restliche Anteil von 0,8 des Hydraulikfluides strömt durch den zweiten Zylinderströmungsweg 32 und strömt in die zweite Kammer 14d in dem Hydraulikzylinder 14.
Wenn der Hydraulikzylinder 14 einfährt und sich das Arbeitsgerät 2 nach unten bewegt, wird ein Anteil von 1,6 des Hydraulikfluides aus der ersten Kammer 14c des Hydraulikzylinders 14 ausgestoßen. Der Anteil von 1,6 des Hydraulikfluides strömt durch den ersten Zylinderströmungsweg 31 und strömt in den ersten Pumpenströmungsweg 33. An diesem Punkt wird der Anteil von 0,2 des Hydraulikfluides aus dem dritten Entnahme-Port 16i mit dem Anteil von 1,6 des Hydraulikfluides aus dem ersten Zylinderströmungsweg 31 zusammengeführt. Der Gesamtanteil von 1,8 des Hydraulikfluides strömt durch den Strömungsweg 38 und strömt in den ersten Pumpenströmungsweg 33.
Wenn der Hydraulikzylinder 14 einfährt, um ein Absenken des Arbeitsgeräts 2 zu bewirken, schaltet das Zweiwegeventil 51 um in den Zustand der zweiten Position Q2. Der Anteil von 0,8 des Hydraulikfluides in dem ersten Pumpenströmungsweg 33 strömt durch das Zweiwegeventil 51 und strömt in den Entnahmeströmungsweg 37. Der restliche Anteil von 0,1 des Hydraulikfluides kehrt zur ersten Hydraulikpumpe 12 zurück.
Darüber hinaus strömt ein Anteil von 0,8 des Hydraulikfluides aus dem Zweiwegeventil 51 durch den Entnahmeströmungsweg 37 und strömt in den Speisekreis 35. Der Gesamtanteil von 0,8 des Hydraulikfluides aus dem Speiskreis 35 strömt über das Entlastungsventil 42 in den Hydraulikfluidtank 27.
Das vorstehend beschriebene hydraulische Antriebssystem gemäß der vierten Ausführungsform erzielt die gleichen Wirkungen wie das hydraulische Antriebssystem gemäß der ersten Ausführungsform.
5. Fünfte Ausführungsform
Während der Normalsteuerung steuert die Pumpensteuerung 24 die Kapazität der ersten Hydraulikpumpe 12 und der zweiten Hydraulikpumpe 13, um das Saugmoment der ersten Hydraulikpumpe 12 und der zweiten Hydraulikpumpe 13 auf der Basis der Pumpenansaugmoment-Kennlinien zu steuern. Wenn jedoch der Betätigungsbetrag für das Absenken des Auslegers kleiner ist als ein vorgegebener Betätigungsbetrag A6, kann die Pumpensteuerung 24 von der für die zweite Hydraulikpumpe 13 vorgesehenen Kapazität eine Kapazität subtrahieren, die dem Volumenstrom des Hydraulikfluides entspricht, das dem zweiten Hydraulikströmungsweg 34 entnommen wird. 8 zeigt in einem Flussdiagramm den Ablauf der Steuerung der für die zweite Hydraulikpumpe 13 vorgesehenen Kapazität bei dem hydraulischen Antriebssystem gemäß der fünften Ausführungsform.
In Schritt S1 detektiert die Pumpensteuerung 24 den Betätigungsbetrag für das Absenken des Auslegers. Die Pumpensteuerung 24 detektiert den Betätigungsbetrag für das Absenken des Auslegers durch ein Signal von dem Betätigungsdetektor 46b.
In Schritt S2 berechnet die Pumpensteuerung 24 einen Entnahmeöffnungsbereich (A). Die Pumpensteuerung 24 berechnet den Entnahmeöffnungsbereich (A) auf der Basis der Entnahmeöffnungsbereich-Information L2 anhand des Betätigungsbetrags für das Absenken des Auslegers.
In Schritt S3 detektiert die Pumpensteuerung 24 einen Pumpendruck (P2) und einen Speisedruck (Pc). Der Pumpendruck (P2) ist der Hydraulikdruck in dem zweiten Pumpenströmungsweg 34. Der Speisedruck (Pc) ist ein Hydraulikdruck in dem Speisekreis 35. Die Pumpensteuerung 24 detektiert den Pumpendruck (P2) und den Speisedruck (Pc) durch ein Signal, das zum Beispiel in dem Hydraulikkreis bereitgestellt wird.
In Schritt S4 berechnet die Pumpensteuerung 24 die Entnahmeflussrate (Qb). Die Entnahmeflussrate (Qb) ist die Rate des Hydraulikfluides, das dem zweiten Pumpenströmungsweg 34 entnommen wird. Die Pumpensteuerung 24 berechnet die Entnahmeflussrate (Qb) anhand der folgenden Formel 1. Qb = CA√P2 – Pc Formel 1
Dabei ist C eine vorgegebene Konstante; A ist der in Schritt S2 berechnete Entnahmeöffnungsbereich; P2 ist der in Schritt S3 detektierte Pumpendruck und Pc ist der in Schritt S3 detektierte Speisedruck.
In Schritt S5 berechnet die Pumpensteuerung 24 die Pumpendrehzahl (N). Die Pumpendrehzahl (N) ist die Drehzahl beider Hydraulikpumpen 12, 13. Zum Beispiel berechnet die Pumpensteuerung 24 die Pumpendrehzahl (N) aus der durch den Drehzahlsensor 23 detektierten Drehzahl der Antriebsmaschine 11.
In Schritt S6 berechnet die Pumpensteuerung 24 eine verringerte Kapazität (ΔD) der zweiten Hydraulikpumpe. Die Pumpensteuerung 24 berechnet die verringerte Kapazität (ΔD) der zweiten Hydraulikpumpe anhand der folgenden Formel 2. ΔD = Qb/N Formel 2
Dabei ist Qb die in Schritt S4 berechnete Entnahmeflussrate und N ist die Pumpendrehzahl, die in Schritt S5 detektiert wurde.
In Schritt S7 verringert die Pumpensteuerung 24 die für die zweite Hydraulikpumpe 13 vorgesehene Kapazität um die verringerte Kapazität (ΔD). Die Pumpensteuerung 24 sendet ein Befehlssignal, das der Kapazität entspricht, welche die verringerte Kapazität (ΔD) von der für die zweite Hydraulikpumpe 13 vorgesehenen Kapazität subtrahiert.
Bei dem hydraulischen Antriebssystem gemäß der fünften Ausführungsform kann die Speiseflussrate, die von der Speisepumpe 28 erhöht wird, verringert werden. Dadurch lässt sich der Kraftstoffverbrauch der Antriebsquelle weiter verbessern. Wenn zum Beispiel in der ersten Ausführungsform der Volumenstrom in den Entnahmeströmungsweg 37 gleich 0,2 beträgt, wie in 2 dargestellt, bewegt sich der Volumenstrom von 0,2 nicht durch den Hydraulikzylinder 14. Dementsprechend erhöht sich die Ausströmrate aus dem Hydraulikzylinder 14 nicht von 0,2 auf 0,4. Dadurch kann die Differenz von 0,2 des Volumenstroms von der Speisepumpe 28 geliefert werden. Bei dem hydraulischen Antriebssystem gemäß der fünften Ausführungsform hingegen wird die Kapazität der zweiten Hydraulikpumpe um eine Kapazität von 0,2 verringert. Es ist daher nicht notwendig, das in dem ersten Pumpenströmungsweg 33 strömende Hydraulikfluid aus der Speisepumpe 28 zu ergänzen. Dadurch ist es möglich, die Flussrate der Speisepumpe 28 zu verringern.
Damit ist die Beschreibung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung abgeschlossen. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Ausführungsform beschränkt, sondern kann auf verschiedene Weise modifiziert werden, sofern die Modifikationen nicht von dem Erfindungsgedanken abweichen.
Das hydraulische Antriebssystem beschränkt sich nicht auf den Antrieb des Auslegers eines Hydraulikbaggers, sondern kann auch für den Antrieb von anderen Arbeitsgeräten anderer Arbeitsfahrzeug verwendet werden. Zum Beispiel kann das hydraulische Antriebssystem verwendet werden für den Antrieb eines Hubarms eines Radladers. Alternativ kann das hydraulische Antriebssystem verwendet werden für den Antrieb der Schar eines Bulldozers.
Die Antriebsquelle ist nicht auf eine Antriebsmaschine beschränkt, sondern kann auch ein Elektromotor sein.
Das Steuerventil 16 kann auch ein hydraulisches Steuerventil 16 sein, das mit einem Pilotdruck arbeitet. In diesem Fall kann ein elektromagnetisches Proportionaldruckminderungsventil zwischen die Pumpensteuerung 24 und das hydraulische Steuerventil geschaltet sein. Die Pumpensteuerung 24 verwendet ein Befehlssignal zum Steuern des elektromagnetischen Proportionaldruckminderungsventils. Das elektromagnetische Proportionaldruckminderungsventil versorgt das hydraulische Steuerventil mit einem Pilotdruck entsprechend dem Befehlssignal. Das hydraulische Steuerventil kann Steuerungen entsprechend dem Pilotdruck umschalten. Das elektromagnetische Proportionaldruckminderungsventil mindert den Druck des Hydraulikfluides, das von der Pilotpumpe abgegeben wird und erzeugt einen Pilotdruck. Anstelle des Hydraulikfluides aus der Pilotpumpe kann das Hydraulikfluid aus der Speisepumpe 28 verwendet werden.
In den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ist der Entnahmeströmungsweg 37 mit dem Speisekreis 35 verbunden. Der Entnahmeströmungsweg 37 kann jedoch auch mit einem anderen Kreis verbunden sein, zum Beispiel mit dem Hydraulikfluidtank 27. Wenn der Entnahmeströmungsweg 37 jedoch mit dem Hydraulikfluidtank 27 verbunden ist, kann das Hydraulikfluid aus dem Entnahmeströmungsweg 37 nicht in den Hydraulikpumpen 12, 13 wiederverwendet werden. Deshalb muss die Hydraulikpumpe 28 vergrößert werden. Daher wird eine Verbindung des Entnahmeströmungswegs 37 mit dem Speisekreis 35 bevorzugt.
In den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen führt die Pumpensteuerung 24 die Normalsteuerung und die Niedriggeschwindigkeitssteuerung durch. Diese Steuerungen können jedoch entfallen. Zum Beispiel kann die Niedriggeschwindigkeitssteuerung entfallen.
In den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ist der vorgegebene Betätigungsbetrag A6 ein Wert von weniger als 100%. Der vorgegebene Betätigungsbetrag kann jedoch ein Wert von 100% sein.
INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
Durch vorliegende Erfindung wird ein hydraulische Antriebssystem vorgeschlagen, das die Einstellung der Position eines Arbeitsgeräts in einer gewünschten Höhe erleichtert.

Claims

Hydraulisches Antriebssystem, umfassend: eine Hydraulikpumpe mit einem ersten Pumpenanschluss und einem zweiten Pumpenanschluss, wobei die Hydraulikpumpe umgeschaltet werden kann zwischen einem Abgabezustand, in dem das Hydraulikfluid von dem zweiten Pumpenanschluss aufgenommen wird und das Hydraulikfluid von dem ersten Pumpenanschluss abgegeben wird; und einem Abgabezustand, in dem das Hydraulikfluid von dem ersten Pumpenanschluss aufgenommen wird und das Hydraulikfluid von dem zweiten Pumpenanschluss abgegeben wird; eine Antriebsquelle für den Antrieb der Hydraulikpumpe; ein Arbeitsgerät; einen Hydraulikzylinder, der durch das von der Hydraulikpumpe abgegebene Hydraulikfluid angetrieben wird, wobei der Hydraulikzylinder eine erste Kammer und eine zweite Kammer hat und der Hydraulikzylinder konfiguriert ist für den Ausstoß des Hydraulikfluides aus der ersten Kammer und für die Zuführung des Hydraulikfluides in die zweite Kammer, um das Arbeitsgerät abzusenken, und für die Zuführung des Hydraulikfluides in die erste Kammer und den Ausstoß des Hydraulikfluides aus der zweiten Kammer, um das Arbeitsgerät anzuheben; einen Hydraulikfluidströmungsweg mit einem ersten Strömungsweg, der den ersten Pumpenanschluss und die erste Kammer verbindet, und mit einem zweiten Strömungsweg, der den zweiten Pumpenanschluss und die zweite Kammer verbindet, wobei der Hydraulikfluidströmungsweg einen geschlossenen Kreis zwischen der Hydraulikpumpe und dem Hydraulikzylinder bildet; ein Entlastungsventil, das öffnet, wenn der Hydraulikdruck in dem Hydraulikfluidströmungsweg auf oder über dem Entlastungsdruck liegt; ein Betätigungselement zum Betätigen des Arbeitsgeräts; einen Entnahmeströmungsweg für die Entnahme eines Teils des Hydraulikfluides aus dem zweiten Strömungsweg; und ein Steuerventil, das konfiguriert ist für die Verbindung des zweiten Strömungsweges über eine Drossel mit dem Entnahmeströmungsweg, um den Hydraulikdruck in dem zweiten Strömungsweg auf einem Druck zu halten, der kleiner ist als der Entlastungsdruck, wenn ein Betätigungsbetrag des zum Absenken des Arbeitsgeräts verwendeten Betätigungselements kleiner ist als ein vorgegebener Betätigungsbetrag, der kleiner oder gleich einem maximalen Betätigungsbetrag ist.
Hydraulisches Antriebssystem nach Anspruch 1, wobei das Steuerventil eine Öffnung zwischen dem zweiten Strömungsweg und dem Entnahmeströmungsweg schließt, wenn der Betätigungsbetrag des Betätigungselements größer oder gleich dem vorgegebenen Betätigungsbetrag ist.
Hydraulisches Antriebssystem nach Anspruch 1 oder 2, ferner umfassend eine Pumpensteuerung zum Steuern der Kapazität der Hydraulikpumpe; wobei die Pumpensteuerung eine erste Hydraulikpumpe und eine zweite Hydraulikpumpe umfasst; wobei bei einem Betätigungsbetrag des Betätigungselements, der kleiner ist als der vorgegebene Betätigungsbetrag, die Pumpensteuerung die der zweiten Hydraulikpumpe zugemessene Kapazität um eine Kapazität verringert, die dem Durchflussstrom des Hydraulikfluides entspricht, das aus dem zweiten Strömungsweg in den Entnahmeströmungsweg abgezweigt wird.
Hydraulisches Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Steuerventil den Öffnungsbereich zwischen dem zweiten Strömungsweg und dem Entnahmeströmungsweg derart einstellt, dass der Hydraulikdruck in dem zweiten Strömungsweg entsprechend einer Zunahme des Betätigungsbetrags des Betätigungselements ansteigt, wenn der Betätigungsbetrag des Betätigungselements kleiner als der vorgegebene Betätigungsbetrag ist.
Hydraulisches Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner umfassend: einen Speisekreis zum Ergänzen des Hydraulikfluides in dem Hydraulikfluidströmungsweg; wobei der Entnahmeströmungsweg mit dem Speisekreis verbunden ist.
Hydraulisches Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Entnahmeströmungsweg mit dem ersten Strömungsweg verbunden ist.
Hydraulisches Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner umfassend einen Hydraulikfluidtank zum Speichern von Hydraulikfluid, wobei der Entnahmeströmungsweg mit dem Hydraulikfluidtank verbunden ist.