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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Steuersystem für eine Baumaschine, in der ein Rücklauffluid eines Auslegerzylinders als eine Regenerationsflussrate verwendet wird.
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Stand der Technik
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JP2011-179541A gibt eine Steuereinrichtung zum Drehen eines Fluiddruckmotors unter Verwendung eines Rücklauffluids aus einem Auslegerzylinder zum Drehen eines Motorgenerators durch die Drehkraft des Fluiddruckmotors an. Bei dieser Steuereinrichtung ist ein Regenerationssteuerventil in einem Durchgang vorgesehen, der eine kolbenseitige Kammer des Auslegerzylinders mit einem Auslegerschaltventil verbindet, und ist das Regenerationssteuerventil mit einem Regenerationsflussdurchgang verbunden, der wiederum mit dem Fluiddruckmotor verbunden ist.
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Wenn das Regenerationssteuerventil zu einer normalen Position versetzt ist, wird die Kommunikation zwischen der kolbenseitigen Kammer und dem Regenerationsflussdurchgang blockiert. Und wenn das Regenerationssteuerventil zu einer Regenerationssteuerposition versetzt ist, die einer Schaltposition entspricht, wird ein Teil des Rücklauffluids als eine Regenerationsflussrate zu dem Regenerationsflussdurchgang zugeführt. In einem Schaltprozess, in dem das Regenerationssteuerventil von der normalen Position zu der Schaltposition geschaltet wird, wird der Öffnungsgrad des Regenerationsflussdurchgangs kontinuierlich geändert und wird die Regenerationsflussrate in Übereinstimmung mit dem Öffnungsgrad der Regenerationsflussrate gesteuert.
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Der Öffnungsgrad des Regenerationssteuerventils wird in Übereinstimmung mit einem Ausgabesignal aus einer Steuereinrichtung gesteuert. Die Steuereinrichtung steuert den Öffnungsgrad des Regenerationssteuerventils in Übereinstimmung mit einem Spulenhub des Auslegerschaltventils zum Steuern des Auslegerzylinders. Die Steuereinrichtung ist also derart konfiguriert, dass bei einer Vergrößerung des Spulenhubs der Öffnungsgrad des Regenerationssteuerventils größer wird, wodurch die zu dem Fluiddruckmotor geführte Regenerationsflussrate vergrößert wird.
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Wenn ein Fluid zu dem Fluiddruckmotor zugeführt wird, wird der Fluiddruckmotor gedreht und wird ein mit dem Fluiddruckmotor verbundener Motorgenerator gedreht, um eine Stromerzeugung durchzuführen. Eine koaxial mit dem Fluiddruckmotor zu drehende Hilfspumpe ist mit dem Motorgenerator verbunden, wobei die Hilfspumpe mittels der Leistung des Motorgenerators angetrieben und gedreht wird.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Wenn bei der oben beschriebenen herkömmlichen Vorrichtung der Spulenhub des Auslegerschaltventils größer ist, wird der Öffnungsgrad des Regenerationssteuerventils weiter vergrößert. Die Drehung des Fluiddruckmotors wird also in Übereinstimmung mit der Vergrößerung des Öffnungsgrads des Regenerationssteuerventils vergrößert, sodass die Ausgabe des Motorgenerators die Nennleistung überschreiten kann. Wenn die Ausgabe des Motorgenerators die Nennleistung überschreitet, kann unter Umständen ein Bruch des Motorgenerators verursacht werden.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Steuersystem für eine Baumaschine anzugeben, mit dem verhindert werden kann, dass ein Motorgenerator die Nennleistung überschreitet.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Steuersystem für eine Baumaschine angegeben, das umfasst: einen Auslegerzylinder, der durch einen Kolben in eine kolbenseitige Kammer und eine stangenseitige Kammer geteilt wird, wobei der Auslegerzylinder derart betrieben wird, dass er expandiert und kontrahiert wird, indem ein Arbeitsfluid zu der kolbenseitigen Kammer oder der stangenseitigen Kammer zugeführt wird, und dabei einen Ausleger antreibt; ein Auslegerschaltventil, das ausgebildet ist, um eine Zuführgröße des zu der kolbenseitigen Kammer oder der stangenseitigen Kammer zuzuführenden Arbeitsfluids mittels eines Hubs einer Spule einzustellen; einen Fluiddruckmotor, der ausgebildet ist, um einen Motorgenerator anzutreiben, und mittels eines von der kolbenseitigen Kammer geführten Rücklauffluids gedreht wird; ein Regenerationssteuerventil, das ausgebildet ist, um die kolbenseitige Kammer mit dem Auslegerschaltventil und dem Fluiddruckmotor zu verbinden, wobei das Regenerationssteuerventil ausgebildet ist, um eine erste Zuführgröße und eine zweite Zuführgröße einzustellen, wobei die erste Zuführgröße einer Zuführgröße des von der kolbenseitigen Kammer zu dem Auslegerschaltventil zugeführten Arbeitsfluids entspricht und die zweite Zuführgröße einer Zuführgröße des von der kolbenseitigen Kammer zu dem Fluiddruckmotor zugeführten Arbeitsfluids entspricht; und eine Steuereinrichtung, die ausgebildet ist, um das Regenerationssteuerventil derart zu steuern, dass die zweite Zuführgröße kleiner als die erste Zuführgröße wird, wenn die Hubgröße der Spule einen oberen Grenzwert oder mehr erreicht.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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1 ist ein Hydraulikkreisdiagramm eines Steuersystems für eine Baumaschine gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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2 ist ein Hydraulikkreisdiagramm eines Steuersystems für eine Baumaschine gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Beschreibung von Ausführungsformen
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Im Folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
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Mit Bezug auf 1 wird im Folgenden eine erste Ausführungsform beschrieben.
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Ein Steuersystem für eine Baumaschine enthält erste und zweite Hauptpumpen MP1 und MP2 mit einer variablen Kapazität. Die erste Hauptpumpe MP1 ist mit einem ersten Kreissystem verbunden, und die zweite Hauptpumpe MP2 ist mit einem zweiten Kreissystem verbunden.
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Das erste Kreissystem umfasst ein Schaltventil 1 zum Steuern eines Drehmotors, ein Schaltventil 2 zum Steuern eines Armzylinders, ein Zwei-Geschwindigkeiten-Auslegerschaltventil 3 zum Steuern eines Auslegerzylinders BC, ein Schaltventil 4 zum Steuern eines Ersatzzubehörs, und ein Schaltventil 5 zum Steuern eines linken Fahrtmotors in dieser Reihenfolge von der stromaufwärts gelegenen Seite.
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Die entsprechenden Schaltventile 1 bis 5 sind in Reihe über einen neutralen Flussdurchgang 6 verbunden und parallel über einen parallelen Durchgang 7 verbunden. Der neutrale Flussdurchgang 6 und der parallele Durchgang 7 sind mit der ersten Hauptpumpe MP1 verbunden. Eine Pilotdruck-Steuerdrossel 8 zum Erzeugen eines Pilotdrucks ist mit dem neutralen Flussdurchgang 6 auf der stromabwärts gelegenen Seite des Schaltventils 5 für den linken Fahrtmotor verbunden. Die Drossel 8 erzeugt einen höheren Pilotdruck auf der stromaufwärts gelegenen Seite der Drossel 8, wenn die Flussrate eines durch die Drossel 8 fließenden Arbeitsfluids größer ist.
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Wenn alle Schaltventile 1 bis 5 jeweils zu neutralen Position oder zu Positionen in Nachbarschaft zu den neutralen Positionen versetzt sind, führt der neutrale Flussdurchgang 6 das gesamte oder einen Teil des von der ersten Hauptpumpe MP1 zu dem ersten Kreissystem zugeführten Arbeitsfluids über die Drossel 8 zu einem Tank T. Weil in diesem Fall die durch die Drossel 8 hindurchgehende Flussrate groß ist, wird ein hoher Pilotdruck auf der stromaufwärts gelegenen Seite der Drossel 8 erzeugt.
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Wenn dagegen jedes der Schaltventile 1 bis 5 zu einem Vollhubzustand geschaltet ist, ist der neutrale Flussdurchgang 6 geschlossen und wird der Fluss des Fluids gestoppt. Weil in diesem Fall keine Flussrate durch die Drossel 8 fließt, wird der Pilotdruck bei null gehalten. Es ist zu beachten, dass in Abhängigkeit von den Betätigungsgrößen der Schaltventile 1 bis 5 ein Teil der Pumpenausgabegröße zu einem Stellglied geführt wird und ein Teil derselben von dem neutralen Flussdurchgang 6 zu dem Tank T geführt wird. In diesem Fall erzeugt die Drossel 8 den Pilotdruck in Übereinstimmung mit einer durch den neutralen Flussdurchgang 6 fließenden Flussrate. Das heißt, dass die Drossel 8 den Pilotdruck in Übereinstimmung mit den Betätigungsgrößen der Schaltventile 1 bis 5 erzeugt.
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Ein Pilotflussdurchgang 9 ist mit dem neutralen Flussdurchgang 6 zwischen dem Schaltventil 5 und der Drossel 8 verbunden. Der Pilotflussdurchgang 9 ist mit einem Regler 10 zum Steuern eines Kippwinkels der ersten Hauptpumpe MP1 verbunden. Der Regler 10 steuert den Kippwinkel der ersten Hauptpumpe MP1 umgekehrt proportional zu dem Pilotdruck des Pilotflussdurchgangs 9 und steuert eine Verdrängungsgröße pro Drehung der ersten Hauptpumpe MP1. Wenn also der Fluss des. neutralen Flussdurchgangs 6 gestoppt wird und der Pilotdruck null wird, weil jedes der Schaltventile 1 bis 5 zu dem Vollhubzustand geschaltet wird, wird der Kippwinkel der ersten Hauptpumpe MP1 maximal und wird die Verdrängungsgröße pro Drehung maximal.
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Das zweite Kreissystem umfasst ein Schaltventil 11 zum Steuern des rechten Fahrtmotors, ein Schaltventil 12 zum Steuern eines Schaufelzylinders, ein Auslegerschaltventil 13 zum Steuern des Auslegerzylinders BC, und ein Schaltventil 14 zum Steuern der zwei Geschwindigkeiten des Armzylinders in dieser Reihenfolge von der stromaufwärts gelegenen Seite.
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Die entsprechenden Schaltventile 11 bis 14 sind in Reihe über einen neutralen Flussdurchgang 15 verbunden. Die entsprechenden Schaltventile 11 bis 13 sind auch parallel über einen parallelen Durchgang 16 verbunden. Der neutrale Flussdurchgang 15 und der parallele Durchgang 16 sind mit der zweiten Hauptpumpe MP2 verbunden. Eine Pilotdruck-Steuerdrossel 17 ist mit dem neutralen Flussdurchgang 15 auf der stromabwärts gelegenen Seite des Schaltventils 14 verbunden. Die Drossel 17 erzeugt einen höheren Pilotdruck auf der stromaufwärts gelegenen Seite der Drossel 17, wenn die Flussrate des durch die Drossel 17 fließenden Arbeitsfluids größer ist.
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Ein Pilotflussdurchgang 18 ist mit dem neutralen Flussdurchgang 15 zwischen dem am weitesten stromabwärts gelegenen Schaltventil 14 und der Drossel 17 verbunden. Der Pilotflussdurchgang 18 ist mit einem Regler 19 zum Steuern des Kippwinkels der zweiten Hauptpumpe MP2 verbunden. Der Regler 19 steuert den Kippwinkel der zweiten Hauptpumpe MP2 umgekehrt proportional zu dem Pilotdruck des Pilotflussdurchgangs 18 und steuert eine Verdrängungsgröße pro Drehung der zweiten Hauptpumpe MP2. Wenn also ein Fluss des neutralen Flussdurchgangs 15 gestoppt wird und der Pilotdruck gleich null wird, indem jedes der Schaltventile 11 bis 14 zu dem Vollhubzustand geschaltet wird, wird der Kippwinkel der zweiten Hauptpumpe MP2 maximal und wird die Verdrängungsgröße pro Drehung maximal.
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Die Drucksensoren 20, 21 erfassen jeweils die zu den Reglern 10, 19 geführten Pilotdrücke und geben die Pilotdrücke in eine Steuereinrichtung C ein. Das Bezugszeichen E in 1 gibt einen Motor an, der als eine Leistungsquelle der ersten Hauptpumpe MP1 und der zweiten Hauptpumpe MP2 dient; und das Bezugszeichen 22 gibt einen mit dem Motor E verbundenen Generator an.
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Jedes der Schaltventile 1 bis 5, 11 bis 14 wird durch den Pilotdruck geschaltet, der in Übereinstimmung mit einer Betätigungsgröße eines Hebels eines Pilotbetätigungsventils (nicht in den Zeichnungen gezeigt) erzeugt wird. Eine mit der Steuereinrichtung C verbundene Huberfassungseinheit (nicht in den Zeichnungen gezeigt) ist in dem Pilotbetätigungsventil vorgesehen. Die Huberfassungseinheit erfasst eine Betätigungsrichtung und eine Betätigungsgröße des Pilotbetätigungsventils und gibt die Richtung und die Größe in die Steuereinrichtung C ein. Die Steuereinrichtung C bestimmt einen Spulenhub jedes der Schaltventile 1 bis 5, 11 bis 14 aus der Betätigungsgröße des Hebels des Pilotbetätigungsventils.
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Das Auslegerschalventil 13 ist mit einem Durchgang 24, der mit einer kolbenseitigen Kammer 23a des Auslegerzylinders BC kommuniziert, und mit einem anderen Durchgang 25, der mit einer stangenseitigen Kammer 23b des Auslegerzylinders BC kommuniziert, verbunden. Ein Regenerationssteuerventil S ist an dem einen Durchgang 24 vorgesehen.
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Wenn das Auslegerschaltventil 13 zu einer Aufwärtssteuerposition geschaltet wird, die der rechten Position in 1 entspricht, wird ein von der zweiten Hauptpumpe MP2 über den parallelen Durchgang 16 zugeführtes Druckfluid zu dem einem Durchgang 24 geführt. Ein von der stangenseitigen Kammer 23b des Auslegerzylinders BC zu dem anderen Durchgang 25 geführtes Rücklauffluid wird über das zu der Aufwärtssteuerposition geschaltete Auslegerschaltventil 13 zu dem Tank T zurückgeführt.
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Wenn das Auslegerschaltventil 13 zu einer Abwärtssteuerposition geschaltet wird, die der linken Position von 1 entspricht, wird das von der zweiten Hauptpumpe MP2 über den parallelen Durchgang 16 zugeführte Druckfluid zu dem anderen Durchgang 25 geführt. Ein von der kolbenseitigen Kammer 23a des Auslegerzylinders BC zu dem einen Durchgang 24 geführtes Rücklauffluid wird über das zu der Abwärtssteuerposition geschaltete Auslegerschaltventil 13 zu dem Tank T zurückgeführt.
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Flusskanäle 26, 27 sind in dem Regenerationssteuerventil S vorgesehen. Der eine Flusskanal 26 ist in der Mitte des einen Durchgangs 24 vorgesehen, der das Auslegerschaltventil 13 mit der kolbenseitigen Kammer 23a des Auslegerzylinders BC verbindet. Der andere Flusskanal 27 ist in der Mitte des Regenerationsflussdurchgangs 28 vorgesehen, der die kolbenseitige Kammer 23a mit dem Fluiddruckmotor M verbindet. Der Regenerationsflussdurchgang 28 verzweigt von einem Verzweigungspunkt 29 zwischen dem Regenerationssteuerventil S und der kolbenseitigen Kammer 23a und ist parallel mit dem einen Durchgang 24 verbunden.
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Eine Feder 30 ist auf einer Seite des Regenerationssteuerventils S vorgesehen, und eine Pilotkammer 31 ist auf der anderen Seite vorgesehen. Das Regenerationssteuerventil S wird normal an einer in der Zeichnung gezeigten normalen Position mittels der Federkraft der Feder 30 gehalten. Wenn der Pilotdruck an der Pilotkammer 31 angelegt wird, wird das Regenerationssteuerventil S zu einer Regenerationssteuerposition geschaltet, die der rechten Position in 1 entspricht. An der normalen Position ist der eine Flusskanal 26 vollständig geöffnet und ist der andere Flusskanal 27 geschlossen. An der Regenerationssteuerposition wird der Öffnungsgrad des einen Flusskanals 26 minimal gehalten und wird der Öffnungsgrad des anderen Flusskanals 27 maximal gehalten.
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Das Regenerationssteuerventil S wird an einer Position gehalten, wo die durch den Pilotdruck empfangene Kraft und die Federkraft der Feder 30 ausgeglichen sind, und steuert die Öffnungsgrade des einen Flusskanals 26 und des anderen Flusskanals 27. Es ist zu beachten, dass die normale Position des Regenerationssteuerventils S eine Position ist, an welcher der andere Flusskanal 27 vollständig geschlossen ist. Wenn der andere Flusskanal 27 auch nur leicht geöffnet ist, entspricht die Position einer Regenerationssteuerposition. Ein Rückschlagventil 32 ist in dem Regenerationsflussdurchgang 28 vorgesehen und gestattet nur eine Leitung von dem Regenerationssteuerventil S zu dem Fluiddruckmotor M.
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Wenn das Regenerationssteuerventil S an der in der Zeichnung gezeigten normalen Position gehalten wird, ist der eine Flusskanal 26 vollständig geöffnet und ist der andere Flusskanal 27 geschlossen. Deshalb wird während der Expansion des Auslegerzylinders BC, während welcher das Druckfluid zu dem einen Durchgang 24 zugeführt wird, das zu dem einen Durchgang 24 zugeführte Druckfluid durch den einen Flusskanal 26 zu der kolbenseitigen Kammer 23a zugeführt. Während der Kontraktion des Auslegerzylinders BC ist der andere Flusskanal 27 geschlossen. Auf diese Weise wird die gesamte Menge des von der kolbenseitigen Kammer 23a zurückgeführten Fluids über den einen Flusskanal 26, den einen Durchgang 24 und das Auslegerschaltventil 13 zu dem Tank T geführt. Deshalb wird die von dem Auslegerzylinder BC über das Regenerationssteuerventil S zu dem Tank T zurückgeführte Flussrate als eine „erste Zuführgröße” bezeichnet.
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Wenn der Pilotdruck an der Pilotkammer 31 des Regenerationssteuerventils S angelegt wird, wird das Regenerationssteuerventil S zu der Steuerposition geschaltet, die der rechten Position in 1 entspricht. Die Schaltgröße des Regenerationssteuerventils S wird in Übereinstimmung mit dem an der Pilotkammer 31 angelegten Pilotdruck gesteuert, wodurch die Öffnungsgrade der Flusskanäle 26, 27 gesteuert werden.
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Das Proportionalsolenoidventil 33 steuert den Pilotdruck der Pilotkammer 31. Eine Feder 34 ist auf einer Seite des Proportionalsolenoidventils 33 vorgesehen, und ein Solenoid 35 ist auf der anderen Seite vorgesehen. Das Proportionalsolenoidventil 33 wird normalerweise an einer in der Zeichnung gezeigten geschlossenen Position gehalten. Wenn das Solenoid 35 erregt wird, wird das Proportionalsolenoidventil 33 zu einer geöffneten Position geschaltet. Das Solenoid 35 ist mit der Steuereinrichtung C verbunden, und der Öffnungsgrad des Proportionalsteuerventils 33 wird in Übereinstimmung mit einem Signal aus der Steuereinrichtung C gesteuert.
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Eine Pilotpumpe PP ist mit dem Proportionalsolenoidventil 33 verbunden. Eine mit dem Tank T kommunizierende Steuerdrossel 36 ist zwischen der Pilotkammer 31 und dem Proportionalsolenoidventil 33 vorgesehen. Wenn der Spulenhub des Auslegerschaltventils 13 einen zuvor festgelegten Hubbereich erreicht, gibt die Steuereinrichtung C ein Signal in Übereinstimmung mit einer Hubgröße des Solenoids 35 aus. Es ist zu beachten, dass die Steuereinrichtung C wie zuvor beschrieben den Spulenhub des Auslegerschaltventils 13 in Übereinstimmung mit einem Signal aus der Huberfassungseinheit bestimmt.
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Wenn das Solenoid 35 des Proportionalsolenoidventils 33 durch das Ausgabesignal aus der Steuereinrichtung C erregt wird, wird der Öffnungsgrad des Proportionalsolenoidventils 33 in Übereinstimmung mit dem Ausgabesignal geregelt. Deshalb wird ein von der Pilotpumpe PP ausgegebenes Fluid zu der Pilotkammer 31 in Übereinstimmung mit dem Öffnungsgrad des Proportionalsolenoidventils 33 zugeführt. Weil das von der Pilotpumpe PP zugeführte Pilotfluid von der Steuerdrossel 36 zu dem Tank T geführt wird, wird der Pilotdruck in Übereinstimmung mit dem Öffnungsgrad des Proportionalsolenoidventils 33 an der Pilotkammer 31 angelegt. Es ist zu beachten, dass ein Proportionalsolenoid-Druckreduktionsventil anstelle des Proportionalsolenoidventils 33 verwendet werden kann. In diesem Fall ist die Steuerdrossel 36 nicht erforderlich und kann das Proportionalsolenoid-Druckreduktionsventil 31 direkt mit der Pilotkammer 31 verbunden sein.
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Wenn der Pilotdruck an der Pilotkammer 31 angelegt wird, steuert das Regenerationssteuerventil S die Öffnungsgrade des einen Flusskanals 26 und des anderen Flusskanals 27 in Übereinstimmung mit dem Pilotdruck. Wenn zum Beispiel der Pilotdruck niedrig ist, wird der Öffnungsgrad des einen Flusskanals 26 relativ größer als derjenige des anderen Flusskanals 27. Wenn dagegen der Pilotdruck hoch ist, wird das Regenerationssteuerventil S gegen die Federkraft der Feder 30 geschaltet. Auf diese Weise wird der Öffnungsgrad des einen Flusskanals 26 relativ kleiner als der Öffnungsgrad des anderen Flusskanals 27.
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Wenn der andere Flusskanal 27 geöffnet ist, wird das Rücklauffluid von dem Auslegerzylinder BC über den Flusskanal 27 des Regenerationssteuerventils S und den Regenerationsflussdurchgang 28 zu dem Fluiddruckmotor M geführt. Im Folgenden wird die zu dem Fluiddruckmotor M geführte Flussrate als „zweite Zuführgröße” bezeichnet. Die zweite Zuführgröße wird in Übereinstimmung mit dem Öffnungsgrad des Regenerationssteuerventils S gesteuert. Die Drehgeschwindigkeit des Fluiddruckmotors M und die Drehgeschwindigkeit eines Motorgenerators MG werden in Übereinstimmung mit der zweiten Zuführgröße gesteuert.
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Wenn der andere Flusskanal 27 des Regenerationssteuerventils S geöffnet ist und das Druckfluid zu dem Regenerationsflussdurchgang 28 geführt wird, wird der Fluiddruckmotor M gedreht. Der Motorgenerator MG wird mittels der Leistung des Fluiddruckmotors M gedreht, um eine Stromerzeugung durchzuführen. Der durch den Motorgenerator MG erzeugte Strom wird über einen Wechselrichter 37 in einer Batterie 38 gespeichert. Es ist zu beachten, dass die Batterie 38 mit der Steuereinrichtung C verbunden ist und der Speicherpegel der Batterie 38 durch die Steuereinrichtung C überwacht wird.
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Um in dieser Ausführungsform zu verhindern, dass der Motorgenerator MG die Nennleistung überschreitet, wird das Setzen des Standards des Spulenhubs des Auslegerschaltventils 13 auf der Basis der Nennleistung des Motorgenerators MG geregelt.
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Wenn also der Hub des Auslegerschaltventils 13 innerhalb eines Setzbereichs liegt, steuert die Steuereinrichtung C das Solenoid 35, um den Öffnungsgrad des anderen Flusskanals 27 des Regenerationssteuerventils S zu halten, um das Rücklauffluid von dem Auslegerzylinder BC zu dem Fluiddruckmotor M zuzuführen. Wenn der Hub des Auslegerschaltventils 13 den zuvor gesetzten Bereich überschreitet, d. h. wenn der Hub einen oberen Grenzwert oder mehr des Setzstandards erreicht, wird der Öffnungsgrad des anderen Flusskanals 27 des Regenerationssteuerventils S kleiner vorgesehen, wodurch die zweite Zuführgröße, die der Flussrate des zu dem Fluiddruckmotor M zugeführten Rücklauffluids entspricht, kleiner vorgesehen wird als die erste Zuführrate, die der zu dem Auslegerschaltventil 13 zurückgeführten Flussrate entspricht. Auf diese Weise wird die Drehgeschwindigkeit des Fluiddruckmotors M gesteuert und wird verhindert, dass der Motorgenerator MG mit einer die Nennleistung überschreitenden Drehung gedreht wird.
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Eine Hilfspumpe AP wird koaxial mit dem Fluiddruckmotor M gedreht, wobei die Hilfspumpe AP und der Fluiddruckmotor M mit dem Motorgenerator MG verbunden sind. Die Hilfspumpe AP ist jeweils mit der ersten Hauptpumpe MP1 und der zweiten Hauptpumpe MP2 über die Flussdurchgänge 39, 40 verbunden, die parallel zueinander angeordnet sind. Ein aus der Hilfspumpe AP ausgegebenes Fluid vereint sich mit den aus der ersten Hauptpumpe MP1 und der zweiten Hauptpumpe MP2 ausgegebenen Fluiden. Rückschlagventile 41, 42 sind jeweils an den Flussdurchgängen 39, 40 vorgesehen, wobei die Rückschlagventile 41, 42 nur eine Leitung von der Hilfspumpe AP zu der ersten Hauptpumpe MP1 und der zweiten Hauptpumpe MP2 gestatten.
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Die Regler 43, 44 sind jeweils in dem Fluiddruckmotor M und in der Hilfspumpe AP vorgesehen. Die Regler 43, 44 sind mit der Steuereinrichtung C verbunden und steuern jeweils die Kippwinkel des Fluiddruckmotors M und der Hilfspumpe AP in Übereinstimmung mit Signalen aus der Steuereinrichtung C.
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Im Folgenden werden Operationen der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.
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Wenn das Auslegerschaltventil 13 zu der Aufwärtssteuerposition mittels einer Hebelbetätigung des mit dem Auslegerschaltventil 13 verbundenen Pilotbetätigungsventils geschaltet wird, bestimmt die Steuereinrichtung C auf der Basis des Signals von der Huberfassungseinheit, dass der Auslegerzylinder BC eine nach oben gerichtete Aufgabe ausführt. Wenn bestimmt wird, dass der Auslegerzylinder BC eine nach oben gerichtete Aufgabe ausführt, versetzt die Steuereinrichtung C das Solenoid 35 des Proportionalsolenoidventils 33 in einen nicht-erregten Zustand. Das Proportionalsolenoidventil 33 wird also an der geschlossenen Position gehalten.
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Wenn das Proportionalsolenoidventil 33 an der geschlossenen Position gehalten wird, wird der Pilotdruck nicht an der Pilotkammer 31 des Regenerationssteuerventils S angelegt. Das Regenerationssteuerventil S wird also mittels der Wirkung der Federkraft der Feder 30 an der in der Zeichnung gezeigten normalen Position gehalten. Wenn das Regenerationssteuerventil S an der normalen Position gehalten wird, wird der eine Flusskanal 26 vollständig geöffnet und wird der andere Flusskanal 27 geschlossen.
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Deshalb wird das aus der zweiten Hauptpumpe MP2 ausgegebene Druckfluid von dem Auslegerschaltventil 13 über den einen Durchgang 24 und den einen Flusskanal 26 des Regenerationssteuerventils S zu der kolbenseitigen Kammer 23a des Auslegerzylinders BC zugeführt. Das Rücklauffluid der stangenseitigen Kammer 23b des Auslegerzylinders BC wird über den anderen Durchgang 25 und das Auslegerschaltventil 13 zu dem Tank T zurückgeführt. Der Auslegerzylinder BC wird also expandierend betätigt.
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Wenn dagegen das Auslegerschaltventil 13 mittels der Hebelbetätigung des mit dem Auslegerschaltventil 13 verbundenen Pilotbetätigungsventils zu der Abwärtssteuerposition geschaltet wird, bestimmt die Steuereinrichtung C, dass der Auslegerzylinder BC eine nach unten gerichtete Aufgabe ausführt. Wenn bestimmt wird, dass der Auslegerzylinder BC eine nach unten gerichtete Aufgabe ausführt, bestimmt die Steuereinrichtung C auf der Basis des Signals von der Huberfassungseinheit, ob der Spulenhub innerhalb eines zuvor gesetzten Hubbereichs liegt oder nicht.
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Wenn der Spulenhub des Auslegerschaltventils 13 innerhalb des gesetzten Bereichs liegt, steuert die Steuereinrichtung C einen Erregungsstrom zu dem Solenoid 35 des Proportionalsolenoidventils 33 in Übereinstimmung mit dem Spulenhub. Der Pilotdruck wird also zu der Pilotkammer 31 des Regenerationssteuerventils S geführt. Wenn der Pilotdruck an der Pilotkammer 31 angelegt wird, wird das Regenerationssteuerventil S in Übereinstimmung mit dem Pilotdruck zu der Regenerationssteuerposition geschaltet und werden die Öffnungsgrade des einen Flusskanals 26 und des anderen Flusskanals 27 gesteuert.
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Die Steuereinrichtung C steuert den Gesamtöffnungsgrad der beiden Flusskanäle 26, 27 derart, dass die Abwärtsgeschwindigkeit des Auslegerzylinders BC eine durch die Betätigungsgröße des Hebels bestimmte und durch einen Bediener gewünschte Geschwindigkeit wird. Dabei steuert die Steuereinrichtung C die Öffnungsgrade derart, dass der Öffnungsgrad des Flusskanals 27 größer als derjenige des Flusskanals 26 wird. Deshalb wird das Rücklauffluid des Auslegerzylinders BC während der Abwärtsbewegung an dem Verzweigungspunkt 29 in ein über den einen Flusskanal 26, den Durchgang 24 und das Auslegerschaltventil 13 zu dem Tank T zurückzuführendes Rücklauffluid und in ein von dem anderen Flusskanal 27 über den Regenerationsflussdurchgang 28 zu dem Fluiddruckmotor M zurückzuführendes Rücklauffluid geteilt.
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Wenn das Fluid zu dem Fluiddruckmotor M zugeführt wird, wird der Fluiddruckmotor M gedreht. Die Steuereinrichtung C betätigt den Regler 43 des Fluiddruckmotors M, um das Drehmoment des Fluiddruckmotors M zu steuern, sodass die Abwärtsgeschwindigkeit des Auslegerzylinders BC die durch den Bediener gewünschte Geschwindigkeit wird.
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Die Steuereinrichtung C bestimmt immer auf der Basis der Betätigungsgröße des Hebels des Pilotbetätigungsventils, ob das Auslegerschaltventil 13 innerhalb des zuvor gesetzten Bereichs des Spulenhubs liegt. Wenn der Spulenhub des Auslegerschaltventils 13 den zuvor gesetzten Bereich überschreitet, d. h. wenn der Spulenhub den oberen Grenzwert oder mehr des Setzstandards erreicht, reduziert die Steuereinrichtung C den Erregungsstrom zu dem Solenoid 35 des Proportionalsolenoidventils 33 und reduziert dadurch den an der Pilotkammer 31 des Regenerationssteuerventils S angelegten Pilotdruck.
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Wenn der an der Pilokammer 31 angelegte Pilotdruck niedriger wird, wird das Regenerationssteuerventil S durch die Wirkung der Feder 30 bewegt, um den Öffnungsgrad des Flusskanals 27 zu drosseln und den Öffnungsgrad des Flusskanals 26 relativ zu vergrößern. Deshalb wird die zu dem Fluiddruckmotor M zugeführte Flussrate kleiner und wird die Drehgeschwindigkeit des Fluiddruckmotors M niedriger.
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Wenn die Steuereinrichtung C den Spulenhub des Auslegerschaltventils 13 überwacht und der Hub den zuvor gesetzten Bereich überschreitet, betätigt die Steuereinrichtung C das Regenerationssteuerventil S, um die zu dem Fluiddruckmotor M zugeführte Flussrate zu reduzieren. Auf diese Weise kann verhindert werden, dass der Motorgenerator MG mit einer die Nennleistung überschreitenden Drehung gedreht wird.
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Und wenn der Fluiddruckmotor M den Motorgenerator MG antreibt und veranlasst, dass dieser eine Stromerzeugung durchführt, betätigt die Steuereinrichtung C den Regler 44 der Hilfspumpe AP, um den Kippwinkel der Hilfspumpe AP auf null zu setzen. Auf diese Weise kann verhindert werden, dass die Hilfspumpe AP verschwenderisch Strom verbraucht.
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Und wenn die Antriebskraft der Hilfspumpe AP durch die Leistung des Fluiddruckmotors M unterstützt wird, betätigt die Steuereinrichtung C den Regler 43 des Fluiddruckmotors M, um das Drehmoment des Fluiddruckmotors M derart zu steuern, dass die Abwärtsgeschwindigkeit des Auslegerzylinders BC die durch den Bediener gewünschte Geschwindigkeit wird.
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Und wenn die Steuereinrichtung C den Speicherpegel der Batterie 38 überwacht und die Batterie 38 einen vollen Ladezustand aufweist, betätigt die Steuereinrichtung C den Regler 43 in dem Fluiddruckmotor M, um den Kippwinkel des Fluiddruckmotors M auf null zu setzen. Wenn der Kippwinkel des Fluiddruckmotors M gleich null wird, geht die Last nahe zu null. Um jedoch die Abwärtsgeschwindigkeit des Auslegerzylinders BC auch dann nicht zu beeinflussen, wenn die Last null wird, steuert die Steuereinrichtung C das Proportionalsolenoidventil 33, um die Flusskanäle 26 und 27 des Regenerationssteuerventils S zu steuern.
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Mit Bezug auf 2 wird im Folgenden eine zweite Ausführungsform beschrieben.
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Ein Steuersystem für eine Baumaschine der vorliegenden Ausführungsform unterscheidet sich von demjenigen der ersten Ausführungsform nur dadurch, dass ein Ableitungsventil BV an dem Regenerationsflussdurchgang 28 und ein Proportionalsolenoidventil 45 zum Steuern des Ableitungsventils BV vorgesehen sind. Es werden gleiche Bezugszeichen für gleiche Elemente wie in der ersten Ausführungsform verwendet, wobei hier auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
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Eine Feder 46 ist auf einer Seite des Ableitungsventils BV vorgesehen, und eine Pilotkammer 47 ist auf der anderen Seite vorgesehen. Das Ableitungsventil BV wird normalerweise an einer geschlossenen Position, die der in der Zeichnung gezeigten normalen Position entspricht, mittels der Wirkung der Federkraft der Feder 46 gehalten. Wenn der Pilotdruck an der Pilotkammer 47 angelegt wird, wird das Ableitungsventil BV zu einer Steuerposition geschaltet, die der rechten Position in 2 entspricht. Wenn das Ableitungsventil BV zu der Steuerposition geschaltet wird, wird ein Teil der Flussrate des Regenerationsflussdurchgangs 28 zu dem Tank T geführt. Der Öffnungsgrad des Ableitungsventils BV wird durch den an der Pilotkammer 47 angelegten Pilotdruck gesteuert.
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Das Proportionalsolenoidventil 45 steuert den Pilotdruck der Pilotkammer 47. Eine Feder 48 ist auf einer Seite des Proportionalsolenoidventils 45 vorgesehen, und ein Solenoid 49 ist auf der anderen Seite vorgesehen. Das Proportionalsolenoidventil 45 wird normalerweise an der in der Zeichnung gezeigten geschlossenen Position gehalten. Wenn das Solenoid 49 erregt wird, wird das Proportionalsolenoidventil 45 zu einer geöffneten Position geschaltet. Das Solenoid 49 ist mit der Steuereinrichtung C verbunden, und der Öffnungsgrad des Proportionalsolenoidventils 45 während eines Schaltvorgangs von der geschlossenen Position zu der geöffneten Position wird in Übereinstimmung mit dem Signal aus der Steuereinrichtung C gesteuert.
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Die Pilotpumpe PP ist mit dem Proportionalsolenoidventil 45 verbunden. Eine mit dem Tank T kommunizierende Steuerdrossel 50 ist zwischen der Pilotkammer 47 und dem Proportionalsolenoidventil 45 vorgesehen. Wenn der Spulenhub des Auslegerschaltventils 13 einen zuvor gesetzten Hub oder mehr erreicht, d. h. wenn der Spulenhub den oberen Grenzwert oder mehr des Setzstandards erreicht, gibt die Steuereinrichtung C ein Signal in Übereinstimmung mit der Hubgröße an das Solenoid 49 aus. Die Steuereinrichtung C bestimmt den Spulenhub des Auslegerschaltventils 13 in Übereinstimmung mit der Betätigungsgröße des Hebels in dem Pilotbetätigungsventil.
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Wenn das Solenoid 49 des Proportionalsolenoidventils 45 mittels dem Ausgabesignal aus der Steuereinrichtung C erregt wird, wird der Öffnungsgrad des Proportionalsolenoidventils 45 in Übereinstimmung mit dem Ausgabesignal bestimmt. Das aus der Pilotpumpe PP ausgegebene Fluid wird zu der Pilotkammer 47 des Ableitungsventils BV in Übereinstimmung mit dem Öffnungsgrad des Proportionalsolenoidventils 45 zugeführt. Weil das von der Pilotpumpe PP zugeführte Pilotfluid von der Steuerdrossel 50 zu dem Tank T geführt wird, wird der Pilotdruck in Übereinstimmung mit dem Öffnungsgrad des Proportionalsolenoidventils 45 an der Pilotkammer 47 angelegt.
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Wenn der Pilotdruck an der Pilotkammer 47 des Ableitungsventils BV angelegt wird, wird das Ableitungsventil BV zu der Steuerposition geschaltet und wird der Öffnungsgrad des Ableitungsventils BV in Übereinstimmung mit dem Pilotdruck gesteuert. Deshalb wird ein Teil der zu dem Regenerationsflussdurchgang 28 zugeführten Flussrate über das Ableitungsventil BV zu dem Tank T zurückgeführt.
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Weil auf diese Weise der zu dem Regenerationsflussdurchgang 28 zugeführte Teil der Flussrate zu dem Tank T zurückgeführt wird, kann verhindert werden, dass der Motorgenerator MG derart gedreht wird, dass er die Nennleistung aufgrund einer Erhöhung der Drehgeschwindigkeit des Fluiddruckmotors M überschreitet. Deshalb kann wie auch in der ersten Ausführungsform verhindert werden, dass der Motorgenerator MG einen Bruch aufgrund der die Nennleistung überschreitenden Drehung veranlasst.
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Es ist zu beachten, dass ein Proportionalsolenoid-Druckreduktionsventil anstelle des Proportionalsolenoidventils 45 verwendet werden kann. In diesem Fall ist die Steuerdrossel 50 nicht erforderlich und kann das Proportionalsolenoid-Druckreduktionsventil direkt mit der Pilotkammer 47 verbunden sein.
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Vorstehend wurden Ausführungsformen der Erfindung beschrieben, wobei die beschriebenen Ausführungsformen lediglich beispielhaft für die Anwendung der vorliegenden Erfindung sind und der Erfindungsumfang nicht auf die spezifischen Aufbauten der hier beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist.
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Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der
japanischen Patentanmeldung Nr. 2012-164518 , die am 25. Juli 2012 am japanischen Patentamt eingereicht wurde und hier vollständig unter Bezugnahme eingeschlossen ist.
