DE112018005686T5 - Hydraulischer steuerkreis für eine baumaschine - Google Patents

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Abstract

[PROBLEM] Bereitstellen eines hydraulischen Steuerkreises für eine Baumaschine, der eine Zeitdauer vom Starten eines Motors bis zum Erreichen des erforderlichen Drucks eines Pumpenölkanals verkürzen kann. [LÖSUNG] Ein Hydrauliksteuerkreis 2 für eine Baumaschine umfasst Folgendes: eine Hydraulikpumpe 6, die von einem Motor 4 angetrieben wird; einen hydraulischen Aktuator 8, der mit Hydrauliköl betrieben wird, das von der Hydraulikpumpe 6 abgegeben wird; ein hydraulisches Pilotsteuerventil 10, das eine Menge und eine Richtung der Zufuhr des Hydrauliköls zum Hydraulikaktuator 8 von der Hydraulikpumpe 6 steuert; einen Pumpenölkanal 16, der die Hydraulikpumpe 6 und einen Pumpenanschluss 10a des hydraulischen Pilotsteuerventils 10 verbindet; einen Bypassölkanal 28, der vom Pumpenölkanal 16 abzweigt und sich zu einem Hydrauliköltank 20 erstreckt; ein Bypassventil 30, das in dem Bypassölkanal 28 angeordnet ist und eine Menge des Hydrauliköls steuert, das über den Bypassölkanal 28 zum Hydrauliköltank 20 zurückkehrt; und einen Pilotölkanal 38, der vom Pumpenölkanal 16 abzweigt und sich zu einem Pilotanschluss 10d des hydraulischen Pilotsteuerventils 10 erstreckt; ein elektromagnetisches Proportionaldruckminderventil 46, das in dem Pilotölkanal 38 angeordnet ist und einen Druck steuert, der auf den Pilotanschluss 10d wirkt; eine Steuerung 50, die einen Betrieb des Bypassventils 30 und des elektromagnetischen Proportionaldruckminderventils 46 steuert; und eine Betriebsvorrichtung 52 zum Ausgeben eines Betriebssignals an die Steuerung 50 als Reaktion auf eine Bedienung, die von einem Bediener angewendet wird. Die Steuerung 50 stellt den Öffnungsbereich A des Bypassventils 30 in einem Zustand auf einen zweiten Öffnungsbereich A1 ein, wenn kein Betriebssignal von der Betriebsvorrichtung 52 ausgegeben wird, nachdem der Motor 4 gestartet wurde und der Druck des Pumpenölkanals 16 einen erforderlichen Druck PO erreicht hat, und stellt den Öffnungsbereich A des Bypassventils 30 auf den zweiten Öffnungsbereich A2 ein, der während einer Zeitspanne vom Starten des Motors 4 bis zum Erreichen des erforderlichen Drucks PO des Pumpenölkanals 16 kleiner als der erste Öffnungsbereich A1 ist.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen hydraulischen Steuerkreis für eine Baumaschine.
  • STAND DER TECHNIK
  • Im Allgemeinen umfasst ein hydraulischer Steuerkreis für eine Baumaschine wie eine Hydraulikschaufel Folgendes: eine Betriebsvorrichtung zum Ausgeben eines Betriebssignals als Reaktion auf eine von einem Bediener angewendete Bedienung und ein hydraulisches Pilotsteuerventil, das eine Zufuhrmenge und eine Zufuhrrichtung von Hydrauliköl von einer Hydraulikpumpe zu einem hydraulischen Aktuator als Reaktion auf das von der Betriebsvorrichtung ausgegebene Betriebssignal steuert. Zusätzlich kann der hydraulische Steuerkreis für die Baumaschine mit Folgendem versehen sein: einem Bypassölkanal, der von einem Pumpenölkanal abzweigt und sich zu einem Hydrauliköltank erstreckt, um den Druck des Pumpenölkanals einzustellen, der die Hydraulikpumpe und einen Pumpenanschluss des hydraulischen Pilotsteuerventils verbindet, und einem Bypassventil (auch als Entlüftungsventil bezeichnet), das die Menge des Hydrauliköls steuert, das über den Bypassölkanal zum Hydrauliköltank zurückkehrt (siehe z. B. Patentdokument 1). Im Allgemeinen umfasst das Bypassventil Folgendes: ein Bypassventilgehäuse, einen Bypassventilschieber, der beweglich im Bypassventilgehäuse untergebracht ist, eine Bypassventilfeder, die den Bypassventilschieber in eine Ausgangsposition bringt, und einen Proportionalmagneten, der bewirkt, dass sich der Bypassventilschieber gegen eine Druckkraft der Bypassventilfeder bewegt. Das Bypassventil, dessen Öffnungsbereich durch die Bewegung des Bypassventilschiebers eingestellt wird, ist so konfiguriert, dass normalerweise sein Öffnungsbereich an der Ausgangsposition des Bypassventilschiebers maximal wird, und sein Öffnungsbereich allmählich abnimmt, wenn der Bewegungshub von der Ausgangsposition des Bypassventilschiebers zunimmt. Wenn die Betriebsvorrichtung in den Leerlauf geschaltet wird und keine Bedienung auf die Betriebsvorrichtung angewendet wird, befindet sich der Bypassventilschieber in der Ausgangsposition, so dass der Öffnungsbereich des Bypassventils maximiert wird und das von der Hydraulikpumpe abgegebene Hydrauliköl durch den Bypassölkanal fließt und zum Hydrauliköltank zurückgeführt wird. Dementsprechend wird der Druck des Pumpenölkanals klein, wenn die Betriebsvorrichtung in den Leerlauf geschaltet wird, und somit wird eine Energieeinsparung erreicht. Da der Bewegungshub des Bypassventilschiebers allmählich zunimmt, wenn die auf die Arbeitsvorrichtung ausgeübte Betriebsmenge zunimmt, wird andererseits der Öffnungsbereich des Bypassventils allmählich kleiner, und daher nimmt die Menge des Hydrauliköls, das durch den Bypassölkanal zum Hydrauliköltank zurückkehrt, ab. Dementsprechend wird das von der Hydraulikpumpe abgegebene Hydrauliköl vom hydraulischen Pilotsteuerventil gesteuert und dem Hydraulikaktuator zugeführt.
  • Zusätzlich kann ein Bypassventil in einem Hydrauliksteuerkreis vorgesehen sein, dem Hydrauliköl von einer Hydraulikpumpe, die einem Pumpenölkanal gemeinsam ist, und einem Pilotölkanal, der mit einem Pilotanschluss eines hydraulischen Pilotsteuerventils verbunden ist, zugeführt wird. (Siehe zum Beispiel das Patentdokument 2.)
  • DOKUMENTE DES STANDS DER TECHNIK
  • PATENTDOKUMENTE
    • PATENTDOKUMENT 1 Japanische Patentanmeldung Nr. 2013-127273
    • PATENTDOKUMENT 2 Japanische Patentanmeldung Nr. 2001-263304
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • PROBLEME, DIE VON DER ERFINDUNG ZU LÖSEN SIND
  • In einem Fall, in dem jedoch ein Bypassventil in dem Hydrauliksteuerkreis vorgesehen ist, dem Hydrauliköl von einer Hydraulikpumpe zugeführt wird, die einem Pumpenölkanal und einem Pilotölkanal gemeinsam ist, dauert es einige Zeit, bis der Druck des Pumpenölkanals ab dem Start des Motors einen erforderlichen Druck erreicht, und somit besteht das Problem einer schlechten Betriebsreaktion eines hydraulischen Aktuators auf die Bedienung, der auf die Betriebsvorrichtung angewendet wird. Da insbesondere der Bypassventilschieber durch eine Druckkraft einer Bypassventilfeder beim Starten des Motors in einer Ausgangsposition positioniert wird, ist der Öffnungsbereich des Bypassventils ähnlich dem Öffnungsbereich des Bypassventils maximal, wenn die Betriebsvorrichtung in den Leerlauf geschaltet wird, und eine Motordrehzahl ist niedrig und die Pumpenausstoßmenge ist unmittelbar nach dem Starten des Motors gering. Dementsprechend dauert es einige Zeit, bis der Druck des Pumpenölkanals ab dem Start des Motors den erforderlichen Druck erreicht. Somit wird das Betriebsverhalten des hydraulischen Aktuators auf die Bedienung, die auf die Betriebsvorrichtung ausgeübt wird, schlecht.
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die im Hinblick auf die obige Tatsache gemacht wurde, besteht darin, einen hydraulischen Steuerkreis für eine Baumaschine bereitzustellen, der in der Lage ist, die Zeit zu verkürzen, bis der Druck des Pumpenölkanals ab dem Start des Motors einen erforderlichen Druck erreicht.
  • MITTEL ZUR LÖSUNG DER PROBLEME
  • Um die obigen Probleme zu lösen, stellt die vorliegende Erfindung einen hydraulischen Steuerkreis wie nachstehend beschrieben bereit. Das heißt, ein hydraulischer Steuerkreis für eine Baumaschine umfasst Folgendes: eine Hydraulikpumpe, die von einem Motor angetrieben wird; einen hydraulischen Aktuator, der mit Hydrauliköl betrieben wird, das von der Hydraulikpumpe abgegeben wird; ein hydraulisches Pilotsteuerventil, das eine Menge und eine Richtung der Zufuhr des Hydrauliköls von der Hydraulikpumpe zum Hydraulikaktuator steuert; einen Pumpenölkanal, der die Hydraulikpumpe und einen Pumpenanschluss des hydraulischen Pilotsteuerventils verbindet; einen Bypassölkanal, der von dem Pumpenölkanal abzweigt und sich zu einem Hydrauliköltank erstreckt; ein Bypassventil, das im Bypassölkanal angeordnet ist und eine Menge des Hydrauliköls steuert, das über den Bypassölkanal zum Hydrauliköltank zurückkehrt; einen Pilotölkanal, der vom Pumpenölkanal abzweigt und sich zu einem Pilotanschluss des hydraulischen Pilotsteuerventils erstreckt; ein elektromagnetisches proportionales Druckminderventil, das im Pilotölkanal angeordnet ist und einen Druck steuert, der auf den Pilotanschluss wirkt; eine Steuerung, die den Betrieb des Bypassventils und des elektromagnetischen Proportionaldruckminderventils steuert; und eine Betriebsvorrichtung zum Ausgeben eines Betriebssignals an die Steuerung als Reaktion auf eine Bedienung, die von einem Bediener angewendet wurde. Die Steuerung stellt den Öffnungsbereich des Bypassventils auf einen ersten Öffnungsbereich in einem Zustand ein, in dem kein Betriebssignal von der Betriebsvorrichtung ausgegeben wird, nachdem der Motor gestartet wurde und der Druck des Pumpenölkanals einen erforderlichen Druck erreicht hat, und stellt den Öffnungsbereich des Bypassventils auf einen zweiten Öffnungsbereich ein, der während einer Zeitspanne vom Starten des Motors bis zum Erreichen des erforderlichen Drucks des Pumpenölkanals kleiner als der erste Öffnungsbereich ist.
  • Das Bypassventil umfasst ein Bypassventilgehäuse, einen Bypassventilschieber, der beweglich im Bypassventilgehäuse untergebracht ist, eine Bypassventilfeder, die den Bypassventilschieber in eine Ausgangsposition bringt, und einen Proportionalmagneten, der bewirkt, dass sich der Bypassventilschieber gegen eine Druckkraft der Bypassventilfeder bewegt. Vorzugsweise wird der Öffnungsbereich des Bypassventils auf den zweiten Öffnungsbereich eingestellt, wenn der Bypassventilschieber in der Ausgangsposition positioniert ist, der Öffnungsbereich des Bypassventils wird auf 0 eingestellt, wenn ein Bewegungshub von der Ausgangsposition des Bypassventilschiebers einen ersten Bewegungshub erreicht, und der Öffnungsbereich des Bypassventils wird auf den ersten Öffnungsbereich eingestellt, wenn ein Bewegungshub von der Ausgangsposition des Bypassventilschiebers einen zweiten Bewegungshub erreicht, der größer als der erste Bewegungshub ist.
  • VORTEILHAFTE WIRKUNGEN DER ERFINDUNG
  • Gemäß dem hydraulischen Steuerkreis, der durch die vorliegende Erfindung bereitgestellt wird, stellt die Steuerung den Öffnungsbereich des Bypassventils auf den ersten Öffnungsbereich in einem Zustand ein, in dem der Motor gestartet wird und der Druck des Pumpenölkanals einen erforderlichen Druck erreicht hat und kein Betriebssignal von der Betriebsvorrichtung ausgegeben wird, und stellt den Öffnungsbereich des Bypassventils auf den zweiten Öffnungsbereich ein, der während einer Zeitspanne vom Starten des Motors bis zum Erreichen des erforderlichen Drucks des Pumpenölkanals kleiner als der erste Öffnungsbereich ist. Somit kann die Zeit vom Start des Motors bis der Druck im Pumpenölkanal den erforderlichen Druck erreicht verkürzt werden.
  • Figurenliste
    • 1 ist ein Schaltplan, der eine hydraulische Steuerschaltung für eine Baumaschine darstellt, die gemäß der vorliegenden Erfindung konfiguriert ist.
    • 2 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einem Bewegungshub einer Spule eines Bypassventils und einem Öffnungsbereich des in 1 dargestellten Bypassventils zeigt.
    • 3 ist ein Schaltplan in einem Fall, in dem mehrere Hydraulikpumpen vorgesehen sind.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Nachfolgend werden Ausführungsformen eines hydraulischen Steuerkreises für eine gemäß der vorliegenden Erfindung konfigurierte Baumaschine unter Bezugnahme auf die Zeichnungen diskutiert.
  • Der in 1 dargestellte Hydrauliksteuerkreis 2, der auf eine Baumaschine wie eine Hydraulikschaufel angewendet wird, umfasst Folgendes: eine Hydraulikpumpe 6 mit variabler Verdrängung, die von einem Motor 4 angetrieben wird, einen hydraulischen Aktuator 8, der mit Hydrauliköl betrieben wird, das von der Hydraulikpumpe 6 abgegeben wird, und mehrere (drei in der dargestellten Ausführungsform) hydraulische Pilotsteuerventile 10, die eine Menge und eine Richtung der Zufuhr des Hydrauliköls zum Hydraulikaktuator 8 von der Hydraulikpumpe 6 steuern. Obwohl in 1 der Einfachheit halber nur ein hydraulischer Aktuator 8 dargestellt ist, ist der hydraulische Aktuator 8, der aus einem Hydraulikzylinder oder einem Hydraulikmotor besteht, mit jedem der hydraulischen Pilotsteuerventile 10 verbunden. Jedes hydraulische Pilotsteuerventil 10 umfasst ein Steuerventilgehäuse (nicht dargestellt), einen Steuerventilschieber 12, der beweglich im Steuerventilgehäuse untergebracht ist, und ein Paar Steuerventilfedern 14, die den Steuerventilschieber 12 in eine Ausgangsposition bringen. Innerhalb des Steuerventilgehäuses ist Folgendes gebildet: ein Pumpenanschluss 10a, der mit der Hydraulikpumpe 6 durch einen Pumpenölkanal 16 verbunden ist, eine Tanköffnung 10b, die durch einen Tankölkanal 18 mit einem Hydrauliköltank 20 verbunden ist, ein Paar Aktuatoranschlüsse 10c, die über ein Paar Aktuatorölkanäle 22 und mit dem hydraulischen Aktuator 8 verbunden sind, und ein Paar Pilotanschlüsse 10d, zu denen das Hydrauliköl (Pilotöl) zum Bewegen des Steuerventilschiebers 12 geleitet wird. Das hydraulische Pilotsteuerventil 10 der dargestellten Ausführungsform ist vom Typ mit geschlossener Mitte, bei dem die gegenseitige Kommunikation zwischen dem Pumpenanschluss 10a, dem Tankanschluss 10b und dem Paar von Aktuatoranschlüssen 10c unterbrochen ist, wenn der Steuerventilschieber 12 durch die Steuerventilfeder 14 in einer neutralen Position positioniert ist. Wenn der Druck des zu einem der beiden Pilotanschlüsse 10d geleiteten Hydrauliköls größer wird als die Druckkraft der Steuerventilfeder 14, die auf der anderen Seite des Paares der Pilotanschlüsse 10d angeordnet ist, wird der Steuerventilschieber 12 aus der neutralen Position bewegt und der Pumpenanschluss 10a und einer der beiden Aktuatoranschlüsse 10c stehen miteinander in Verbindung, und der andere des Paares der Aktuatoranschlüsse 10c und der Tankanschluss 10b stehen miteinander in Verbindung. Dann wird das Hydrauliköl von der Hydraulikpumpe 6 über den Pumpenölkanal 16, das hydraulische Pilotsteuerventil 10 und einen der beiden Aktuatorölkanäle 22 zum Hydraulikaktuator 8 geleitet und das Hydrauliköl wird vom Hydraulikaktuator 8 über den anderen der beiden Aktuatorölkanäle 22, das hydraulische Pilotsteuerventil 10 und den Tankölkanal 18 zum Hydrauliköltank 20 zurückgeführt, damit der hydraulische Aktuator 8 betätigt wird. Wie in 1 in der dargestellten Ausführungsform dargestellt, sind die Hydraulikpumpe 6 und jeder der Pumpenanschlüsse 10a parallel durch den Pumpenölkanal 16 miteinander verbunden. Ein Rückschlagventil 24 zum Halten eines Lastdrucks des hydraulischen Aktuators 8 ist in einem stromaufwärtigen Seitenteil jedes der Pumpenanschlüsse 10a in dem Pumpenölkanal 16 angeordnet. In dem Pumpenölkanal 16 ist ein Drucksensor 26 vorgesehen, der den Druck des Pumpenölkanals 16 erfasst.
  • Wie in 1 dargestellt, umfasst der Hydrauliksteuerkreis 2 Folgendes: einen Bypassölkanal 28, der vom Pumpenölkanal 16 abzweigt und sich zum Hydrauliköltank 20 erstreckt, und ein Bypassventil 30, das in dem Bypassölkanal 28 angeordnet ist und die Menge des Hydrauliköls steuert, das über den Bypassölkanal 28 zum Hydrauliköltank 20 zurückkehrt. Das Bypassventil 30 umfasst ein Bypassventilgehäuse (nicht gezeigt), einen Bypassventilschieber 32, der beweglich im Bypassventilgehäuse untergebracht ist, eine Bypassventilfeder 34, die an einer Endseite des Bypassventilschiebers 32 angeordnet ist und den Bypassventilschieber 32 in eine Ausgangsposition bringt, und einen Proportionalmagneten 36, der an der anderen Endseite des Bypassventilschiebers 32 angeordnet ist und bewirkt, dass sich der Bypassventilschieber 32 gegen die Druckkraft der Bypassventilfeder 34 bewegt. Der Öffnungsbereich des Bypassventils 30 wird durch die Bewegung des Bypassventilschiebers 32 eingestellt und die Menge des Hydrauliköls, das durch den Bypassölkanal 28 zum Hydrauliköltank 20 zurückkehrt, wird gemäß dem Öffnungsbereich des Bypassventils 30 gesteuert.
  • Unter Bezugnahme auf 2 wird die Beziehung zwischen einem Bewegungshub S (horizontale Achse in 2) von einer Anfangsposition des Bypassventilschiebers 32 und einem Öffnungsbereich A (vertikale Achse in 2) des Bypassventils 30 diskutiert. In einem Zustand, in dem kein Strom an den Proportionalmagneten 36 angelegt wird, wird der Bypassventilschieber 32 durch die Bypassventilfeder 34 in der Ausgangsposition positioniert. Wenn elektrischer Strom an den Proportionalmagneten 36 angelegt wird, bewirkt der Proportionalmagnet 36, dass sich der Bypassventilschieber 32 gegen eine Druckkraft der Bypassventilfeder 34 bewegt. Wenn der an den Proportionalmagneten 36 angelegte Strom zunimmt, nimmt der Bewegungshub S von der Ausgangsposition des Bypassventilschiebers 32 zu. Wie in 2 dargestellt, wird vorzugsweise der Öffnungsbereich A des Bypassventils 30 auf einen zweiten Öffnungsbereich A2 eingestellt, wenn der Bypassventilschieber 32 in der Ausgangsposition positioniert ist (wenn der Bewegungshub S 0 ist); der Öffnungsbereich A des Bypassventils 30 wird auf 0 (vollständig geschlossen) eingestellt, wenn der Bewegungshub S von der Anfangsposition des Bypassventilschiebers 32 einen ersten Bewegungshub S1 erreicht; und der Öffnungsbereich A des Bypassventils 30 wird auf einen ersten Öffnungsbereich A1 (A1 > A2) eingestellt, der größer ist als der zweite Öffnungsbereich A2, wenn der Bewegungshub S von der Ausgangsposition des Bypassventilschiebers 32 einen zweiten Bewegungshub S2 (S2 > S1) erreicht, der größer als der erste Bewegungshub S1 ist. In der dargestellten Ausführungsform ist der Öffnungsbereich A des Bypassventils 30 bei A2 konstant, bis der Bypassventilschieber 32 leicht aus der Ausgangsposition bewegt wird und S0 erreicht, welcher ein Bewegungshub ist, der kleiner als der erste Bewegungshub S1 ist. Indem dadurch der Öffnungsbereich A des Bypassventils 30 in einem Bereich nahe der Anfangsposition des Bypassventilschiebers 32 konstant gemacht wird, kann der Öffnungsbereich A des Bypassventils 30 am zweiten Öffnungsbereich A2 in einem Zustand eingestellt werden, in dem der Strom nicht an den Proportionalmagneten 36 angelegt wird, selbst wenn die Druckkraft der Bypassventilfeder 34 geringfügig kleiner als ein Auslegungswert ist, d. h. die Genauigkeit des Öffnungsbereichs A des Bypassventils 30 erhöht wird. Dann nimmt in einem Bereich, bis der Bewegungshub S den ersten Bewegungshub S1 von S0 erreicht, der Öffnungsbereich A vom zweiten Öffnungsbereich A2 kontinuierlich auf 0 (vollständig geschlossen) ab, wenn der Bewegungshub S zunimmt. Als nächstes ist in einem Bereich, bis der Bewegungshub S S1' erreicht, der etwas größer als der erste Bewegungshub S1 vom ersten Bewegungshub S1 ist, der Öffnungsbereich A konstant bei 0 (vollständig geschlossen). Dann steigt in einem Bereich, bis der Bewegungshub S den zweiten Bewegungshub S2 von S1' erreicht, der Öffnungsbereich A kontinuierlich von 0 (vollständig geschlossen) zum ersten Öffnungsbereich A1 an, wenn der Bewegungshub S zunimmt. Ferner wird in der dargestellten Ausführungsform, wenn der Bewegungshub S einen dritten Bewegungshub S3 erreicht (S3> S2), der größer als der zweite Bewegungshub S2 ist, der Öffnungsbereich A des Bypassventils 30 auf einen dritten Öffnungsbereich A3 (A3 > A1) eingestellt, der größer als der erste Öffnungsbereich A1 ist. Ferner vergrößert sich in einem Bereich, bis der Bewegungshub S den dritten Bewegungshub S3 vom zweiten Bewegungshub S2 erreicht, der Öffnungsbereich A kontinuierlich vom ersten Öffnungsbereich A1 zum dritten Öffnungsbereich A3, wenn der Bewegungshub S zunimmt.
  • Der hydraulische Steuerkreis 2 wird unter Bezugnahme auf 1 diskutiert. Der Hydrauliksteuerkreis 2 enthält einen Pilotölkanal 38, der vom Pumpenölkanal 16 abzweigt und sich zu jedem der Pilotanschlüsse 10d des hydraulischen Pilotsteuerventils 10 erstreckt. Das heißt, in dem Hydrauliksteuerkreis 2 wird das Hydrauliköl von der Hydraulikpumpe 6 gemeinsam mit dem Pumpenölkanal 16 und dem Pilotölkanal 38 zugeführt. In dem Pilotölkanal 38 sind ein Druckminderventil 40, das den Druck des von der Hydraulikpumpe 6 abgegebenen Hydrauliköls reduziert, um einen Pilotprimärdruck zu erzeugen, ein Rückschlagventil 42 zum Halten des Pilotprimärdrucks, ein Druckspeicher 44 zum Glätten des Pilotprimärdrucks und eine Vielzahl von elektromagnetischen Proportionaldruckminderventilen 46, die den Druck (Pilotsekundärdruck) steuern, der auf den Pilotanschluss 10d des hydraulischen Pilotsteuerventils 10 wirkt, in dieser Reihenfolge von der stromaufwärtigen Seite angeordnet. Da der Öffnungsbereich des elektromagnetischen Proportionaldruckminderventils 46 in einem Zustand 0 (vollständig geschlossen) ist, wenn kein Strom an das elektromagnetische Proportionaldruckminderventil 46 angelegt wird, ist der Steuerventilschieber 12 des hydraulischen Pilotsteuerventils 10 durch die Steuerventilfeder 14 in der neutralen Position positioniert. Wenn ein elektrischer Strom an das Proportionaldruckminderventil 46 des Magneten angelegt wird, wird das elektromagnetische Proportionaldruckminderventil 46 geöffnet und der Öffnungsbereich des elektromagnetischen Proportionaldruckminderventils 46 nimmt zu, wenn der an das elektromagnetische Proportionaldruckminderventil 46 angelegte Strom zunimmt. Wenn der Öffnungsbereich des Proportional-Druckmindermagnetventils 46 zunimmt, nimmt der Pilotsekundärdruck auf der stromabwärtigen Seite des geöffneten elektromagnetischen Proportionaldruckminderventils 46 zu und der Steuerventilschieber 12 ist so ausgelegt, dass er sich durch den Pilotsekundärdruck aus der neutralen Position bewegt. Ferner ist in der dargestellten Ausführungsform ein zusätzlicher Ölkanal 48 vorgesehen, der zwischen dem Rückschlagventil 42 und dem elektromagnetischen Proportionaldruckminderventil 46 in dem Pilotölkanal 38 abzweigt und sich zu dem Hydrauliköltank 20 erstreckt, der durch die andere Endseite des Bypassventilschiebers 32 (die Seite, auf der der Proportionalmagnet 36 angeordnet ist) verläuft, so dass der Pilotprimärdruck auf die andere Endseite des Bypassventilschiebers 32 wirkt. In 1 ist der Einfachheit halber nur ein Paar elektromagnetischer Proportionaldruckminderventile 46 dargestellt, aber das elektromagnetische Proportionaldruckminderventil 46 ist mit dem Steueranschluss 10d jedes hydraulischen Pilotsteuersteuerventils 10 verbunden, das heißt, jedes Paar von Proportional-Druckmindermagnetventilen 46 ist für ein hydraulisches Pilotsteuerventil 10 vorgesehen.
  • Wie in 1 dargestellt, umfasst der Hydrauliksteuerkreis 2 eine Steuerung 50, die den Betrieb des Bypassventils 30 und der elektromagnetischen Proportionaldruckminderventile 46 steuert, und eine Betriebsvorrichtung 52, die ein Betriebssignal gemäß einer von einem Bediener angewendeten Bedienung an die Steuerung 50 ausgibt. Die Betriebsvorrichtung 52 kann aus einem Bedienhebel, den der Bediener manuell betätigt, oder einem Bedienpedal, auf das der Bediener einen Trittvorgang ausführt, bestehen. Die Betriebsvorrichtung 52 ist elektrisch mit der Steuerung 50 verbunden und gibt ein aus einem elektrischen Signal gebildetes Betriebssignal an die Steuerung 50 gemäß der Menge und Richtung der vom Bediener angewendeten Bedienung aus. Die Steuerung 50 ist elektrisch mit jedem der elektromagnetischen Proportionaldruckminderventile 46 verbunden und steuert den an jedes der elektromagnetischen Proportionaldruckminderventile 46 angelegten Strom gemäß dem Betriebssignal, das von der Betriebsvorrichtung 52 ausgegeben wird. Das heißt, die Steuerung 50 legt keinen elektrischen Strom an jedes der elektromagnetischen Proportionaldruckminderventile 46 in einem Zustand an, in dem das Betriebssignal nicht von der Betriebsvorrichtung 52 ausgegeben wird, sie ändert den elektrischen Strom, der an die elektromagnetischen Proportionaldruckminderventile 46 angelegt werden soll, entsprechend einer Bedienung, die an die Betriebsvorrichtung 52 gemäß der Änderung des Betriebssignals der Betriebsvorrichtung 52 angewendet wird, basierend auf der Erhöhung des Betrags der Bedienung, die auf die Betriebsvorrichtung 52 angewendet wird, um den Öffnungsbereich des elektromagnetischen Proportionaldruckminderventils 46 zu vergrößern. Zusätzlich ist die Steuerung 50 auch elektrisch mit dem Proportionalmagneten 36 des Bypassventils 30 verbunden. Die Betriebssteuerung des Bypassventils 30 durch die Steuerung 50 wird weiter unten diskutiert. Ferner ist die Steuerung 50 auch elektrisch mit dem Drucksensor 26 verbunden und ein vom Drucksensor 26 erfasster Wert des Drucks des Pumpenölkanals 16 wird von dem Drucksensor 26 in die Steuerung 50 eingegeben.
  • Der Betrieb des wie oben beschrieben konfigurierten Hydrauliksteuerkreises 2 wird diskutiert. Zunächst wird der Betrieb des Hydrauliksteuerkreises 2 in einem Zustand nach dem Starten des Motors 4 und dem Erreichen eines erforderlichen Drucks P0 des Pumpenölkanals 16 diskutiert. In einem Zustand, in dem von der Betriebsvorrichtung 52 kein Betriebssignal an die Steuerung 50 ausgegeben wird, nachdem der Motor 4 gestartet wurde und der Druck des Pumpenölkanals 16 den erforderlichen Druck P0 erreicht hat (d. h. wenn die Betriebsvorrichtung 52 in den Leerlauf geschaltet wird, ohne dass eine Bedienung auf die Betriebsvorrichtung 52 angewendet wird), legt die Steuerung 50 elektrischen Strom an den Proportionalmagneten 36 des Bypassventils 30 an, so dass der Bewegungshub S von der Anfangsposition des Bypassventilschiebers 32 den zweiten Bewegungshub S2 erreicht, um den Öffnungsbereich A des Bypassventils 30 auf den ersten Öffnungsbereich A1 einzustellen. Die Größe des ersten Öffnungsbereichs A1 ist eine Größe, die es ermöglicht, den Druck des Pumpenölkanals 16 auf einem Niveau des erforderlichen Drucks P0 in einem Zustand zu halten, in dem die Drehzahl des Motors 4 ein Niveau einer vorbestimmten Drehzahl (z. B. eine Nenndrehzahl) ist, und die Fördermenge der Hydraulikpumpe 6 ein Niveau einer vorbestimmten Menge ist. Der erforderliche Druck P0 beträgt beispielsweise etwa 4 MPa, was einem Wert entspricht, der größer als der Pilotprimärdruck ist. Der Pilotprimärdruck ist ein Wert, der größer als ein Maximalwert eines Pilotsekundärdrucks zum Betreiben des Steuerventilschiebers 12 gegen die Druckkraft der Steuerventilfeder 14 ist. Andererseits führt das Erhöhen des Drucks des Pumpenölkanals 16, wenn die Betriebsvorrichtung in den Leerlauf geschaltet wird, zu einem Anstieg des Kraftstoffverbrauchs, der nicht für die Arbeit der Baumaschine verwendet wird, weshalb es angemessen ist, dass der erforderliche Druck P0 unter dem Gesichtspunkt der Energieeinsparung so gering wie möglich ist. Wenn sich die Betriebsvorrichtung im Leerlauf befindet, legt die Steuerung 50 keinen elektrischen Strom an jedes der elektromagnetischen Proportionaldruckminderventile 46 an und daher ist der Öffnungsbereich jedes der elektromagnetischen Proportionaldruckminderventile 46 0 (vollständig geschlossen), und jeder der Steuerventilschieber 12 ist durch die Steuerventilfeder 14 in der neutralen Position positioniert. Wenn der Zustand, in dem das Betriebssignal nicht von der Betriebsvorrichtung 52 an die Steuerung 50 ausgegeben wird, für eine vorbestimmte Zeit andauert, legt die Steuerung 50 elektrischen Strom an den Proportionalmagneten 36 des Bypassventils 30 an, so dass der Bewegungshub S einen dritten Bewegungshub S3 erreicht, um den Öffnungsbereich A des Bypassventils 30 auf einen dritten Öffnungsbereich A3 einzustellen. Folglich wird der Druckverlust des Bypassölkanals 28 verringert und somit kann eine Energieeinsparung erreicht werden, wenn die Betriebsvorrichtung in den Leerlauf geschaltet wird.
  • Wenn eine Bedienung auf die Betriebsvorrichtung 52 angewendet wird und ein Betriebssignal von der Betriebsvorrichtung 52 ausgegeben wird, nachdem der Motor 4 gestartet wurde und der Druck des Pumpenölkanals 16 den erforderlichen Druck P0 erreicht hat, legt die Steuerung 50 elektrischen Strom an das elektromagnetische Proportionaldruckminderventil 46 an, das dem Betrieb entspricht, der an die Arbeitsvorrichtung 52 angewendet wird, und öffnet das elektromagnetische Proportionaldruckminderventil 46 in Abhängigkeit von dem Betriebssignal, das von der Betriebsvorrichtung 52 ausgegeben wird. Dann wirkt der Pilotsekundärdruck auf den Pilotanschluss 10d des hydraulischen Pilotsteuerventils 10 entsprechend dem Betrieb, der auf die Betriebsvorrichtung 52 angewendet wird, wodurch sich der Steuerventilschieber 12 bewegt. Zusätzlich ändert die Steuerung 50 auf direkt proportionaler Basis elektrischen Strom, der an den Proportionalmagneten 36 des Bypassventils 30 angelegt wird, gemäß dem von der Betriebsvorrichtung 52 ausgegebenen Betriebssignal. Das heißt, wenn die auf die Betriebsvorrichtung 52 angewendete Bedienungsmenge von 0 (wenn die Betriebsvorrichtung in Neutralstellung gebracht ist) auf das Maximum ansteigt, verringert die Steuerung 50 direkt proportional den Bewegungshub S von der Ausgangsposition des Bypassventilschiebers 32 vom zweiten Bewegungshub S2 zum ersten Bewegungshub S1 oder S1' und verringert direkt proportional den Öffnungsbereich A des Bypassventils 30 vom ersten Öffnungsbereich A1 auf 0 (vollständig geschlossen). Daher nimmt die Menge des Hydrauliköls, das zu dem Hydrauliköltank 20 zurückkehrt und durch den Bypassölkanal 28 fließt, in Abhängigkeit von der Menge der Bedienung ab, die auf die Betriebsvorrichtung 52 angewendet wird, und das von der Hydraulikpumpe 6 abgegebene Hydrauliköl wird dem Hydraulikaktuator 8 zugeführt und läuft durch den Pumpenölkanal 16, das hydraulische Pilotsteuerventil 10 und einen Aktuatorölkanal 22, wodurch der hydraulische Aktuator 8 betätigt wird.
  • Wie oben beschrieben, stellt in dem Hydrauliksteuerkreis 2, wenn die Betriebsvorrichtung in den Leerlauf geschaltet wird, in einem Zustand, nachdem der Motor 4 gestartet wurde und der Druck des Pumpenölkanals 16 den erforderlichen Druck P0 erreicht hat, die Steuerung 50 den Öffnungsbereich A des Bypassventils 30 auf den Öffnungsbereich A1 ein. Dementsprechend wird der Druck des Pumpenölkanals 16 auf einem Niveau des erforderlichen Drucks P0 gehalten, der größer als der Pilotprimärdruck zum Erzeugen des Pilotsekundärdrucks ist, so dass der Pilotsekundärdruck sofort auf den Steuerventilschieber 12 wirkt, wenn die Bedienung der Arbeitsvorrichtung 52 angewendet wird, um eine Menge und eine Richtung der Zufuhr des Hydrauliköls, das dem Hydraulikaktuator 8 zugeführt wird, steuern zu können. Somit ist das Betriebsverhalten des hydraulischen Aktuators 8 auf den Betrieb, der auf die Betriebsvorrichtung 52 angewendet wird, vorzuziehen. In der dargestellten Ausführungsform wird Pilotöl zur anderen Endseite des Bypassventilschiebers 32 geleitet, indem ein zusätzlicher Ölkanal 48 bereitgestellt wird, und der Proportionalmagnet 36 und der Pilotprimärdruck wirken auf die andere Endseite des Bypassventilschiebers 32. Aus diesem Grund wird der Öffnungsbereich des Bypassventils 30 größer als der zweite Öffnungsbereich A2, wenn die Betriebsvorrichtung in den Leerlauf geschaltet wird. Entsprechend dazu, wenn der Druck des Pumpenölkanals 16 kleiner als der erforderliche Druck P0 wird und der Pilotprimärdruck kleiner als der vorbestimmte Druck wird, wird der Bewegungshub S des Bypassventilschiebers 32 kleiner als der zweite Bewegungshub S2, und dementsprechend wird der Öffnungsbereich A des Bypassventils 30 kleiner. Somit wird der Druck des Pumpenölkanals 16 so eingestellt, dass der erforderliche Druck P0 erreicht wird.
  • Als nächstes wird der Betrieb des hydraulischen Steuerkreises 2 beim Starten des Motors 4 diskutiert. Da von der Steuerung 50 kein elektrischer Strom an den Proportionalmagneten 36 des Bypassventils 30 angelegt wird, bevor der Motor 4 gestartet wird, wird der Bypassventilschieber 32 durch die Bypassventilfeder 34 in der Ausgangsposition positioniert, und somit wird der Öffnungsbereich A des Bypassventils 30 auf den zweiten Öffnungsbereich A2 eingestellt. Zusätzlich ist der Öffnungsbereich jedes elektromagnetischen proportionalen Druckminderventils 46 0 (vollständig geschlossen), weil von der Steuerung 50 auch kein Strom an jedes der elektromagnetischen Proportionaldruckminderventile 46 angelegt wird und daher ist der Steuerventilschieber 12 jedes der hydraulischen Pilotsteuerventile 10 durch die Steuerventilfeder 14 in der neutralen Position positioniert. Wenn der Motor 4 auf diese Weise gestartet wird, wird der Pumpenölkanal 16 durch das hydraulische Pilotsteuerventil 10 geschlossen und der Pilotölkanal 38 wird durch jedes der elektromagnetischen Proportionaldruckminderventile 46 geschlossen. Der Öffnungsbereich A des Bypassventils 30 ist jedoch auf den zweiten Öffnungsbereich A2 eingestellt, d. h. der Bypassölkanal 28 wird nicht durch das Bypassventil 30 geschlossen. Diese Konfiguration verhindert einen plötzlichen Druckanstieg des Pumpenölkanals 16 unmittelbar nach dem Starten des Motors 4 und dem Antrieb der Hydraulikpumpe 6 durch den Motor 4 und verhindert einen raschen Anstieg der Motorlast 4 aufgrund des plötzlichen Druckanstiegs des Pumpenölkanals 16. Zusätzlich legt die Steuerung 50 während einer Zeitdauer vom Starten des Motors 4 bis zum Erreichen des erforderlichen Drucks P0 des Pumpenölkanals 16 keinen elektrischen Strom an den Proportionalmagneten 36 des Bypassventils 30 an und jedes der elektromagnetischen Proportionaldruckminderventile 46 stellt auch den Öffnungsbereich A des Bypassventils 30 auf den zweiten Öffnungsbereich A2 kleiner als den ersten Öffnungsbereich A1 ein und schließt die elektromagnetischen Proportionaldruckminderventile 46 ähnlich wie vor dem Starten des Motors 4. Auf diese Weise wird der Öffnungsbereich A des Bypassventils 30 während einer Zeitdauer d vom Starten des Motors 4 bis zum Erreichen des erforderlichen Drucks P0 des Pumpenölkanals 16 auf den zweiten Öffnungsbereich A2 eingestellt, der kleiner als der erste Öffnungsbereich A1 ist, wenn die Betriebsvorrichtung in den Leerlauf geschaltet wird. Somit kann die Zeit vom Start des Motors 4 bis zum Erreichen des erforderlichen Drucks P0 im Pumpenölkanal 16 verkürzt werden. Mit anderen Worten wird der Öffnungsbereich A des Bypassventils 30 unmittelbar nach dem Starten des Motors 4, wobei die Drehzahl des Motors 4 kleiner als die vorbestimmte Drehzahl ist und die Fördermenge der Hydraulikpumpe 6 auch kleiner als die vorbestimmte Fördermenge ist, auf den zweiten Öffnungsbereich A2 eingestellt, der kleiner als der erste Öffnungsbereich A1 ist, der einer Größe entspricht, die es ermöglicht, den Druck des Pumpenölkanals 16 auf einem Niveau des erforderlichen Drucks P0 in einem Zustand zu halten, in dem die Drehzahl des Motors 4 ein Niveau der vorbestimmten Drehzahl ist und der Ausstoßbetrag der Hydraulikpumpe 6 ein Niveau des vorbestimmten Betrags ist. Im Vergleich zum Stand der Technik, bei dem der Öffnungsbereich des Bypassventils 30, wenn die Betriebsvorrichtung in den Leerlauf geschaltet wird, und der Öffnungsbereich des Bypassventils 30 unmittelbar nach dem Starten des Motors 4 gleich sind, kann die Zeit vom Start des Motors 4 bis zum Erreichen des erforderlichen Drucks im Pumpenölkanal 16 verkürzt werden. Somit wird ein verbessertes Betriebsverhalten des hydraulischen Aktuators auf die Bedienung, die auf die Betriebsvorrichtung ausgeübt wird, erreicht.
  • Wenn in der dargestellten Ausführungsform beispielsweise der Betrieb des Bypassventils 30 aufgrund dessen unterbrochen ist, dass ein elektrischer Draht, der die Steuerung 50 und den Proportionalmagneten 36 des Bypassventils 30 verbindet, unterbrochen ist, dann wird der Bypassventilschieber 32 durch die Bypassventilfeder 34 in der Ausgangsposition positioniert und der Öffnungsbereich A des Bypassventils 30 erreicht den zweiten Öffnungsbereich A2. Selbst in dem oben erwähnten Fall steigt der Druck des Pumpenölkanals 16 bis zu einem Grad an, der ausreicht, um den Pilotsekundärdruck so weit zu sichern, dass sich der Bypassventilschieber 32 bewegt, und somit kann die Baumaschine auch im oben genannten Fall teilweise betrieben werden.
  • In Bezug auf eine Konfiguration, in der die Steuerung 50 erfasst, dass der Motor 4 gestartet ist, kann sie so konfiguriert sein, dass ein Schalter (nicht dargestellt) des Motors 4 und die Steuerung 50 elektrisch miteinander verbunden sind und eine Bedienung, die auf den Schalter zum Starten oder Stoppen des Motors 4 angewendet wird, in die Steuerung 50 eingegeben wird, wodurch die Steuerung 50 erkennen kann, dass der Motor 4 gestartet wurde. Alternativ kann sie so konfiguriert sein, dass sie einen Drehzahldetektor (nicht dargestellt) zum Erfassen einer Drehzahl des Motors 4 bereitstellt, um den Drehzahldetektor und die Steuerung 50 elektrisch zu verbinden und die Drehzahl des Motors 4 in die Steuerung 50 einzugeben, wodurch die Steuerung 50 erkennen kann, dass der Motor 4 gestartet wurde.
  • In der dargestellten Ausführungsform wurde ein Beispiel beschrieben, bei dem das Hydrauliköl dem Pumpenölkanal 16 und dem Pilotölkanal 38 von der einzelnen Hydraulikpumpe 6 zugeführt wird. Wie in 3 dargestellt, kann sie jedoch so konfiguriert sein, dass ein Wechselventil 60 in einem Abschnitt auf der stromaufwärtigen Seite des Druckminderventils 40 in dem Pilotölkanal 38 vorgesehen ist und das Hydrauliköl von einer der Vielzahl von Hydraulikpumpen 6 dem Pilotölkanal 38 zuführt. In dem in 3 dargestellten Beispiel sind eine Vielzahl von Bypassölkanälen 28, die von jedem der Pumpenölkanäle 16 der Vielzahl von Hydraulikpumpen 6 abzweigen und sich zu den Hydrauliköltanks 20 erstrecken, und die Bypassventile 30, die in den jeweiligen Bypassölkanälen 28 angeordnet sind, vorgesehen.
  • Bezugszeichenliste
    • 2
    hydraulischer Steuerkreis
    4
    Motor
    6
    Hydraulikpumpe
    8
    hydraulischer Aktuator
    10
    hydraulisches Pilotsteuerventil
    10a
    Pumpenanschluss
    10b
    Tankanschluss
    10c
    Aktuatoranschluss
    10d
    Pilotanschluss
    16
    Pumpenölkanal
    20
    Hydrauliköltank
    28
    Bypassölkanal
    30
    Bypassventil
    32
    Bypassventilschieber
    34
    Bypassventilfeder
    36
    Proportionalmagnet
    38
    Pilotölkanal
    46
    elektromagnetisches Proportionaldruckminderventil
    50
    Steuerung
    52
    Betriebsvorrichtung
    A
    Öffnungsbereich des Bypassventils
    A1
    erster Öffnungsbereich
    A2
    zweiter Öffnungsbereich
    S1
    erster Bewegungshub
    S2
    zweiter Bewegungshub
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2013127273 [0003]
    • JP 2001263304 [0003]

Claims (2)

  1. Hydrauliksteuerkreis für eine Baumaschine, wobei der Hydrauliksteuerkreis Folgendes umfasst: eine Hydraulikpumpe, die von einem Motor angetrieben wird; einen hydraulischen Aktuator, der mit Hydrauliköl betrieben wird, das von der Hydraulikpumpe abgegeben wird; ein hydraulisches Pilotsteuerventil, das eine Menge und eine Richtung der Zufuhr des Hydrauliköls von der Hydraulikpumpe zum Hydraulikaktuator steuert; einen Pumpenölkanal, der die Hydraulikpumpe und einen Pumpenanschluss des hydraulischen Pilotsteuerventils verbindet; einen Bypassölkanal, der von dem Pumpenölkanal abzweigt und sich zu einem Hydrauliköltank erstreckt; ein Bypassventil, das im Bypassölkanal angeordnet ist und eine Menge des Hydrauliköls steuert, das über den Bypassölkanal zum Hydrauliköltank zurückkehrt; einen Pilotölkanal, der vom Pumpenölkanal abzweigt und sich zu einem Pilotanschluss des hydraulischen Pilotsteuerventils erstreckt; ein elektromagnetisches Proportionaldruckminderventil, das im Pilotölkanal angeordnet ist und einen Druck steuert, der auf den Pilotanschluss wirkt; eine Steuerung, die den Betrieb des Bypassventils und des elektromagnetischen Proportionaldruckminderventils steuert; und eine Betriebsvorrichtung zum Ausgeben eines Betriebssignals an die Steuerung als Reaktion auf eine Bedienung, die von einem Bediener angewendet wurde, wobei die Steuerung den Öffnungsbereich des Bypassventils auf einen ersten Öffnungsbereich in einem Zustand einstellt, in dem kein Betriebssignal von der Betriebsvorrichtung ausgegeben wird, nachdem der Motor gestartet wurde und der Druck des Pumpenölkanals einen erforderlichen Druck erreicht hat, und den Öffnungsbereich des Bypassventils auf den zweiten Öffnungsbereich einstellt, der während einer Zeitspanne vom Starten des Motors bis zum Erreichen des erforderlichen Drucks des Pumpenölkanals kleiner als der erste Öffnungsbereich ist.
  2. Hydrauliksteuerkreis für die Baumaschine nach Anspruch 1, wobei das Bypassventil Folgendes umfasst: ein Bypassventilgehäuse, einen Bypassventilschieber, der beweglich im Bypassventilgehäuse untergebracht ist, eine Bypassventilfeder, die den Bypassventilschieber in eine Ausgangsposition bringt, und einen Proportionalmagneten, der bewirkt, dass sich der Bypassventilschieber gegen eine Druckkraft der Bypassventilfeder bewegt, wobei der Öffnungsbereich des Bypassventils auf den zweiten Öffnungsbereich eingestellt wird, wenn der Bypassventilschieber in der Ausgangsposition positioniert ist, der Öffnungsbereich des Bypassventils auf 0 eingestellt wird, wenn ein Bewegungshub von der Ausgangsposition des Bypassventilschiebers einen ersten Bewegungshub erreicht, und der Öffnungsbereich des Bypassventils auf den ersten Öffnungsbereich eingestellt wird, wenn ein Bewegungshub von der Ausgangsposition des Bypassventilschiebers einen zweiten Bewegungshub erreicht, der größer als der erste Bewegungshub ist.
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