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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich allgemein auf Hydraulik und bezieht sich insbesondere auf Steuersysteme zum Optimieren der Verwendung von hydraulischem Fluid in einem Erdbaufahrzeug.
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Hintergrund
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Viele Erdbaufahrzeuge verwenden mit Druck beaufschlagtes hydraulisches Fluid als Einrichtung zum Ausführen von Arbeit. Beispielsweise kann bei einem Straßenplanierer ein mit dem Boden in Eingriff kommendes Schild, das von einem Hauptrahmen nach unten abhängt, unter Verwendung von Hydraulikzylindern angehoben, gedreht und geneigt werden; während bei einem Bagger ein Auslegearm mit ersten und zweiten Gelenkarmen und einer Schaufel am Ende der Arme gelenkig angebracht werden können, wobei jedes mit einem Hydraulikzylindern zum Ausführen einer Bewegung verbunden ist.
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Ein anderes Beispiel ist ein Lader. Ein Lader kann von einer Rad- oder Raupenart sein und einen an dem Lader gelenkig angebrachten Hubarm aufweisen, wobei eine drehbare Schaufel oder andere Arbeitsgeräte an einem Ende des Hubarms gelenkig angebracht sind. Ein Hubzylinder kann mit dem Hubarm verbunden sein und ein Kippzylinder kann mit der Schaufel oder dem anderen Arbeitsgerät verbunden sein. Wenn es gewünscht ist, den Arm zu heben, wird dem Hubzylinder hydraulisches Fluid zugeführt, und wenn es gewünscht ist, die Schaufel oder das Arbeitsgerät zu drehen, kann dem Kippzylinder hydraulisches Fluid zugeführt werden.
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Um den Kipp- und Hubzylinder zu steuern, stellen momentan verfügbare Lader typischerweise eine einzelne Pumpenquelle zum fortlaufenden Zuführen von hydraulischem Fluid aus einem Tank oder Reservoir zu einem der Zylinder bereit. Die verwendeten Pumpen können typische Konstantpumpen sein, wobei in diesem Fall ein Steuerventil zum Steuern des zwischen den Zylindern vermittelten Fluids verwendet werden kann. Alternativ können die verwendeten Pumpen typische Verstellpumpen zum Ermöglichen desselben sein.
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Während dies effektiv ist, ist eine solche Anordnung dahingehend begrenzt, dass der Kipp- und Hubzylinder für die meisten Fälle nicht unabhängig und gleichzeitig verwendet werden kann. Beispielsweise wäre der Bediener beim Graben idealerweise zum gleichen Zeitpunkt zum Heben und Kippen in der Lage, um den Prozess zu vereinfachen. Jedoch priorisieren momentan verfügbare Lader zwischen den Hub- und Kippfunktionen, wobei dem Kippen typischerweise eine höhere Priorität als dem Heben eingeräumt wird. Infolgedessen ist der Bediener signifikant in seiner oder ihrer Fähigkeit zum Ausführen der bevorstehenden Aufgabe begrenzt, indem der Bediener zum Beladen der Schaufel kontinuierlich zwischen dem Verwenden der Kippfunktion und der Hubfunktion Hin- und Herschalten muss.
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Zusammenfassung der Offenbarung
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Gemäß einem Aspekt der Offenbarung ist ein Lader offenbart, der einen ersten Hydraulikzylinder, einen zweiten Hydraulikzylinder, eine mit dem ersten Hydraulikzylinder wirkend verbundene erste Hydraulikpumpe, eine mit dem zweiten Hydraulikzylinder wirkend verbundene zweite Hydraulikpumpe und ein Stromteiler- und Stromvereinigerventil aufweisen kann, das dazu angepasst ist, eine Fluidverbindung zwischen der ersten Pumpe und dem zweiten Hydraulikzylinder und zwischen der zweiten Pumpe und dem ersten Hydraulikzylinder zu ermöglichen und zu verhindern.
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Gemäß einem anderen Aspekt der Offenbarung ist ein Erdbaufahrzeug offenbart, das ein Chassis, einen vom Chassis getragenen Motor, einen das Chassis tragenden beweglichen Unterwagen, einen mit einem ersten Arbeitsgerät des Fahrzeugs verbundenen ersten Hydraulikzylinder, einen mit einem zweiten Arbeitsgerät des Fahrzeugs verbundenen zweiten Hydraulikzylinder, eine mit dem ersten Hydraulikzylinder wirkend verbundene erste Hydraulikpumpe, eine mit dem zweiten Hydraulikzylinder wirkend verbundene zweite Hydraulikpumpe und ein Stromteiler- und Stromvereinigerventil aufweisen kann, dass dazu angepasst ist, eine Fluidverbindung zwischen der ersten Pumpe und dem zweiten Hydraulikzylinder und zwischen der zweiten Pumpe und dem ersten Hydraulikzylinder zu ermöglichen und zu verhindern.
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Gemäß einem anderen Aspekt der Offenbarung ist ein Verfahren zum Steuern eines Hydrauliksystems offenbart, das ein Bereitstellen einer Hebehydraulikpumpe, ein Bereitstellen einer Kipphydraulikpumpe, ein Ermitteln, ob eine Grabfunktion ausgeführt wird und ein Zuweisen eines Stroms von der Hebepumpe zu einem Hubzylinder und von einer Kipppumpe zu einem Kippzylinder aufweisen kann, wenn festgestellt wird, dass die Grabfunktion ausgeführt wird.
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Diese und andere Aspekte und Merkmale der Offenbarung werden durch Lesen der folgenden detaillierten Beschreibung einfach verstanden, wenn diese mit den beigefügten Zeichnungen verbunden werden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist eine perspektivische Ansicht eines Laders, der gemäß den Lehren der Offenbarung konstruiert ist;
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2 ist ein Schaubild eines Hydrauliksteuersystems, das gemäß den Lehren der Offenbarung konstruiert ist;
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3 ist ein Schaubild der Fahrzeugsteuerlogik, die von einem Prozessor des offenbarten Systems verwendet werden kann;
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4 ist ein Schaubild der Ventil- und Pumpensteuerlogik, die von dem offenbarten System verwendet werden kann;
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5 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Beispielablauf von Schritten darstellt, die gemäß den Lehren der Offenbarung praktiziert werden können; und
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6 ist ein Ablaufdiagramm, das die Fortsetzung des Ablaufdiagramms der 5 zeigt.
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Detaillierte Beschreibung
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Unter Bezugaufnahme auf die Zeichnungen und mit besonderem Verweis auf die 1 ist ein gemäß den Lehren dieser Offenbarung konstruiertes Erdbaufahrzeug allgemein mit dem Bezugszeichen 20 bezeichnet. Während das Erdbaufahrzeug als Radlader dargestellt ist, sollte verstanden werden, dass die Lehren dieser Offenbarung mit gleicher Wirksamkeit auf viele andere Erdbaufahrzeuge zutreffen, wie Raupenlader, Bagger, Straßenplanierer, Kompaktlader, Kompaktierer, Radbagger, Rohrverleger, Straßenaufreißer und dergleichen, die aber nicht darauf begrenzt sind.
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Jedoch kann der Lader 20, wie in der beispielhaften Ausführungsform gezeigt, ein Chassis 22 aufweisen, das einen Motor 24 trägt und das von Rädern 26 getragen wird. Das Chassis 22 kann ebenfalls eine Bedienstation 28 und einen Hubarm (oder ein Paar von Hubarmen) 30, der an dem Chassis 22 über ein Gelenk 32 gelenkig angebracht ist, aufweisen. Eine Schaufel (oder ein anderes Arbeitsgerät) 34 kann an einem distalen Ende 36 des Hubarms 30 vorgesehen sein. Obwohl es nicht dargestellt ist, sollte verstanden werden, dass eine Reihe von Arbeitsgeräten mit einem solchen Lader 20 möglich sind, die Schilder, Gabeln und mehrere Arten von Schaufeln, wie beispielsweise gezahnte Schaufeln, Auswerferschaufeln, Seitenschaufeln, Abbruchschaufeln und dergleichen umfassen, die aber nicht darauf begrenzt sind.
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Um den Hubarm 30 zu heben oder zu senken, kann ein Hubzylinder 38 das Chassis 22 mit dem Hubarm 30 wirkend verbinden. Typischerweise ist ein Hubzylinder 38 für jeden Hubarm 30 vorgesehen. Der Hubzylinder 38 ist ein Hydraulikzylinder, der, wie es hierin im weiteren Detail beschrieben wird, mit dem Hydrauliksystem 40 des Laders 20 verbunden ist. In ähnlicher Weise, um die Schaufel 34 relativ zu dem Hubarm 30 zu drehen, kann ein oder mehrere Kippzylinder 42 die Schaufel 34 mit dem Chassis 22 wirkend verbinden. Außerdem ist der Hubzylinder 42, wie es im weiteren Detail hierin beschrieben wird, mit dem Hydrauliksystem 40 des Laders 20 verbunden.
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Wie oben angedeutet, wird im Stand der Technik typischerweise der Reihe nach hydraulisches Fluid zu Kipp- und Hubzylindern von einer einzelnen Pumpenquelle geleitet, wobei folglich der Bediener begrenzt wird. Dies verlangsamt die Produktivität und erfordert signifikante Geschicklichkeit und manuelle Fertigkeiten seitens des Bedieners. Jedoch stellt die vorliegende Erfindung in dieser Hinsicht eine signifikante Verbesserung bereit. Unter Bezugnahme auf die 2 ist das Hydrauliksystem 40 im Detail gezeigt. Das Hydrauliksystem 40 weist den zuvor genannten Hubzylinder 38 und Kippzylinder 42 auf. Zusätzlich ist eine Kombination von zugewiesenen Ventilen und Pumpen mit den Zylindern für eine optimale Leistung verbunden. Insbesondere kann eine Hebepumpe 44 primär dem Hubzylinder 38 zugewiesen und mit diesem wirkend verbunden sein und eine Kipppumpe 46 kann primär dem Kippzylinder 42 zugewiesen und mit diesem wirkend verbunden sein. Außerdem kann ein Hubsteuerventil 48 zwischen der Hebepumpe 44 und dem Hubzylinder 38 zum Steuern des hydraulischen Fluidstroms von der Hebepumpe 44 zu dem Hubzylinder 38 und von dem Hubzylinder 38 zurück in einen Tank vorgesehen sein, wie es im weiteren Detail hierin beschrieben wird. In ähnlicher Weise kann ein Kippsteuerventil 50 zwischen der Kipppumpe 46 und dem Kippzylinder 42 vorgesehen sein.
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Die Pumpen 44 und 46 können entweder als Konstantpumpen, wobei die zugehörigen Steuerventile vollständig den Strom zu den Zylindern steuern, oder als Verstellpumpen vorgesehen sein, wobei die zugehörigen Steuerventile in Verbindung mit einer Variabilitätsrate arbeiten, bei der die Pumpen zum Steuern der Stroms arbeiten. Das Hydrauliksystem 40 kann ebenfalls ein Hubbypassventil 52 und ein Kippbypassventil 54 aufweisen, um es dem die Pumpen 44 und 46 verlassenden Fluid zu ermöglichen, in einen Tank, ein Reservoir oder eine Wanne 56 des Hydrauliksystems 20 zurückzukehren, wenn die Steuerventile 48 und 50 in der neutralen Stellung sind.
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Um es den Pumpen 44 und 46 zu ermöglichen, erforderlichenfalls zusammen zu arbeiten, kann ebenfalls ein Stromteiler- und Stromvereinigerventil 58 als Teil des Hydrauliksystems 40 vorgesehen sein. Das Stromteiler- und Stromvereinigerventil 58 ermöglicht es dem hydraulischen Fluid von der Hebepumpe 44 zu dem Kippzylinder 42 geleitet zu werden und dem hydraulischen Fluid von der Kipppumpe 46 zu dem Hubzylinder 38 geleitet zu werden. Das Stromteiler- und Stromvereinigerventil 58 ist ebenfalls dazu in der Lage, die Hubfunktion vollständig von der Kippfunktion durch Verhindern einer solchen Verbindung zwischen der Hebepumpe 44 und dem Kippzylinder 42 und der Kipppumpe 46 und dem Hubzylinder 38 zu trennen und es der Hebepumpe 44 zu ermöglichen, nur mit dem Hubzylinder 38 zu kommunizieren, und es der Kipppumpe 46 zu ermöglichen, Fluid nur zum Kippzylinder 42 zu leiten. Ferner, da das Stromteiler- und Stromvereinigerventil 58 moduliert ist, ist ebenfalls jegliche Kombination zwischen vollständig getrennt und vollständig zusammenarbeitend möglich.
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Eine Signifikanz des zuletzt genannten Merkmals ist, dass, wenn der Lader eine Funktion wie z. B. Graben oder Laden ausführt, das Hydrauliksystem 40 der vorliegenden Offenbarung ein gleichzeitiges und zugeordnetes Verwenden von beiden Zylindern ermöglicht. Dies wird u. a. durch Bereitstellen einer Trennung der Pumpen und Steuerventile für jeden der Kipp- und Hubzylinder bewerkstelligt. Ebenfalls von hoher Bedeutung ist, wie es ferner im Detail hierin beschrieben wird, dass das Hydrauliksystem 40 zusammen mit dem Steueralgorithmus die Verwendung der verfügbaren Hydraulikleistung des Systems 40 verwaltet und die Verwendung dergleichen optimiert, um die bevorstehende Aufgabe am effizientesten und effektivsten durchzuführen. Diese Verwaltung beinhaltet nicht nur die optimale Verwendung von einer oder beiden Pumpen 44 und 46, sondern auch die der verfügbaren Hydraulikleistung des Fahrzeugsantriebs 59. Wie hierin verwendet, ist der Antrieb 59 dahingehend zu verstehen, dass dieser das System, die Vorrichtung und die Struktur aufweist, die eine Fortbewegung des Fahrzeugs ermöglichen.
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Dazu weist das Hydrauliksystem 40 einen Prozessor 60 auf. Der Prozessor 60 kann als Teil einer großen Recheneinheit oder des Prozessors des Motors 24 oder Laders 20 sein oder kann ein lediglich dem Hydrauliksystem 40 zugewiesener Prozessor sein. Der Prozessor 60 kann Signale empfangen, die erforderlichen Aufgaben anzeigen, die angemessene Priorisierung und die Verbindungseinstellung zum Optimieren der Leistung ermitteln und dann Signale für eine oder mehrere der Pumpen, der Steuerventile und des Stromteiler- und Stromvereinigerventils zum Herbeiführen der Leistung erzeugen. Der Prozessor 60 kann Signale von verschiedenen Sensoren 62 empfangen, die als Teil des Hydrauliksystems bereitgestellt sind, wie beispielsweise Hebel, Steuerknöpfe und andere Eingabevorrichtungen, die aber nicht darauf begrenzt sind und die als Teil der Bedienstation 28 und als Teil des Hydrauliksystems 40 vorgesehen sind. Beispielsweise kann die Bedienstation 28 separate Hebel 64 zum Bewegung des Hubzylinders 28 und des Kippzylinders 32 aufweisen und die Sensoren 62 können die Positionen solcher Hebel 64, oder durch Bewegung solcher Hebel erzeugte elektrische Eigenschaften, hydraulische Drücke innerhalb der Zylinder oder dergleichen überwachen.
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Unter Bezugnahme auf die 3 ist die Logik, die von dem Prozessor 60 verwendet werden kann, in schematischer Form gezeigt. Wie oben angegeben, wenn der Lader eine Grab- oder Ladefunktion ausführt, wird das Stromteiler- und Stromvereinigerventil 58 je nach der vorhandenen Bedingung entweder in eine vollständig geschlossene Position oder eine angepasste Position bewegt, so dass die Hebepumpe und die Kipppumpe dem Hubzylinder und dem Kippzylinder zugewiesen werden. Auf diese Weise können der Hub- und Kippzylinder gleichzeitig verwendet werden und die Grab-/Ladefunktion kann am vorteilhaftesten ausgeführt werden. Um zu bestimmen, wann die Grab-/Ladefunktion ausgeführt wird, kann der Prozessor 60 einen Grab-Flag-Algorithmus 80 verwenden, der eine Anzahl von Eingaben zum Bestimmen, ob das Graben/Laden durchgeführt wird, verwendet. Diese Eingaben könnten, wie in der 3 gezeigt, eine Rückmeldung hinsichtlich der Position des Hubhebels 82, der Position des Kipphebels 84, der Position des Hubwerksensors 86, eines Signals 88, das den Gang anzeigt, in dem der Antrieb 59 des Fahrzeugs 20 eingreift, eines Signals 90, das den Druck innerhalb des Hubzylinders 38 anzeigt, und eines Signals 92, das den Druck innerhalb des Kippzylinders 42 anzeigt, aufweisen. Auf Grundlage dieser oder anderer optionaler Eingaben kann dann der Algorithmus 80 feststellen, ob die Grabfunktion durchgeführt wird, und kann ein entsprechendes Signal 94 zu einem Ventil- und Pumpensteueralgorithmus 96 übermitteln.
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Jedoch kann es für den Ventil- und Pumpensteueralgorithmus 96 zum Treffen seiner Entscheidung notwendig sein, dass der Antriebsleistungsverwaltungsalgorithmus 98 einige Eingaben sendet. Wie es wiederum in der 3 gezeigt ist, verwendet dieser Algorithmus 98 Eingaben des Hubzylinderdrucksensors 90, des Kippzylinderdrucksensors 92, das bestimmte Grab-Flag-Algorithmus-Ausgabesignal 94, das Antriebsgangsignal 88, und ein Signal 99, das der für diese Verwendung verfügbaren Motorleistung entspricht. Der Antriebsleistungsverwaltungsalgorithmus 98 gibt dann ein erstes Signal 100 bezüglich der verfügbaren Antriebsleistung und ein Signal 102 bezüglich der verfügbaren Hydraulikleistung aus. Das Hydraulikleistungssignal 102 wird dann neben dem Grab-Flag-Algorithmus-Ausgangssignal 94 als Eingabe für den Ventil- und Pumpensteueralgorithmus 96 verwendet. Dies stimmt mit der Position des Hubhebels 83 und der Position des Kipphebels 84 überein, die ebenfalls als Eingänge zu dem Ventil- und Pumpensteueralgorithmus 96 verwendet werden. Auf Grundlage all dieser Eingaben werden dann von dem Ventil- und/oder Pumpensteueralgorithmus 96 Signale zum Einstellen des Hebepumpenstromausgangssignals 104, des Kipppumpenstromausgangssignals 196, des Stromteiler- und Stromvereinigerventilpositionsausgangssignals 108, des Hubbypassventilstromaussgangssignals 110, des Kippbypassventilstromausgangssignals 112, des Hubsteuerventilstromausgangssignals 114, des Kippsteuerventilstromausgangssignals 116, des Hubsteuerventilregnerationsstromausgangssignals 117 und des Kippsteuerventilregnerationsstromausgangssignals 118 erzeugt.
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Eine genauere Beschreibung der Ventil- und Pumpensteuerlogikalgorithmus 96 ist in der 4 bereitgestellt. Wie darin gezeigt, sind die Hub- und Kipphebelpositionen, wie durch die Signale 82 und 84 dargestellt, immer noch als Eingaben für die Steuerlogik gezeigt. Außerdem sind die Kipp- und Hubzylinderdrücke 90 und 92 ebenfalls auf der linken Seite des Logikdiagramms gezeigt. Jedoch zeigt die Ventil- und Pumpensteuerlogik der 4 auch, dass eine Kraftmodulation und der dadurch resultierende, angepasste Strom, sowie das verfügbare hydraulische Fluid hinsichtlich einer Regeneration und die Strompriorität und -verteilung in die Ermittlungen einbezogen sind, wie es im weiteren Detail hierin beschrieben wird.
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Ausgehend von der Ermittlung der Kraftmodulation kann in der oberen linken Ecke der 4 gesehen werden, dass die Ventil- und Hubhebelpositionen 82 und 84 dazu verwendet werden, zuerst die erfassten Hebelpositionen den entsprechenden Zylindergeschwindigkeiten zuzuordnen. Dies ist im Kasten 120 der 4 gezeigt. Eine solche Zuordnung kann in Form eines Softwaremoduls, einer Wertetabelle oder dergleichen implementiert sein. Wenn die Zylindergeschwindigkeit ermittelt ist, wird dann die Zylindergeschwindigkeit des hydraulischen Fluidstroms, wie vom Kasten 122 der 4 angezeigt, zugeordnet. Auf Grundlage des ermittelten hydraulischen Fluidstroms des Kastens 122 wird dann die Kraftmodulation, wie vom Kasten 124 angezeigt, ermittelt. Die Kraftmodulation ist die modifizierte Stromanforderung auf Grundlage des Drucks zum Erzeugen ähnlicher Leistung für ein Open-Center-Ventilsystem. Bei hohen Drücken wird der Zylinderstrom zu der gleichen Hebeleingabe reduziert.
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Der Kraftmodulationskasten 124 gibt dann ein modifiziertes Stromsignal 126 aus, das zu einer Summenfunktion 128 geleitet wird. Die Summenfunktion 128 verwendet zusammen mit dem modifizierten Stromssignal 126 das Regenerationsstromsignal 130, wie ebenfalls in der 4 gezeigt. Das Regenerationsstromsignal 130 ist ein Ausgang von einem Regenerationsalgorithmus 132, der ebenfalls von der Software des Systems ausgeführt wird. Der Regenerationsalgorithmus 132 berücksichtigt das mit Druck beaufschlagte hydraulische Fluid, das im Zylinder nach einer vorangegangenen Bewegung oder Aktivität verblieben ist. Dieses mit Druck beaufschlagte Fluid kann natürlich dann für weitere Funktionen verwendet werden und wird deshalb, wie oben angedeutet, dem Summenverbindungspunkt 130 zugeführt.
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Auf Grundlage der Kombination des modifizierten Stroms und des Regenerationsstroms wird dann ein gewünschtes Stromsignal 136 ermittelt, das in ein Pumpensteuermodul 138 eingegeben wird. Wie in den 3 und 4 gezeigt und oben beschrieben, erzeugt das Pumpensteuermodul 138 dann die Kipp- und Hubstromsignale 104 und 106. Zusätzlich erzeugt das Pumpensteuermodul 138 ebenfalls ein Ausgangssignal 139, das dann als Eingabe vom Stromteiler- und Stromvereinigerventilalgorithmus 140 verwendet wird. Der Stromteiler- und Stromvereinigerventilalgorithmus 140 verwendet ebenfalls die Drucksignale der Kipp- und Ventilpumpe als Eingabe, das durch die Signale 90 und 92 angezeigt ist. Schließlich ermittelt und gibt der Stromteiler- und Stromvereinigerventilalgorithmus 140 das oben genannte Stromteiler- und Stromvereinigerventilpositionsausgangssignal 108 aus.
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Eine weitere Eingabe zum Stromteiler- und Stromvereinigerventilalgorithmus 140 ist das bereitgestellte Stromsignal 150, wie es von der Stromprioritätslogik 152 und der Stromverteilungslogik 154 bestimmt worden ist. Genauer gesagt, nachdem der Summenverbindungspunkt 130 den gewünschten Strom 136 ermittelt hat, erzeugt das offenbarte System nicht einfach Signale für das Pumpensteuermodul 38 und das Stromteiler- und Stromvereinigerventilsteuermodul 140, sondern berücksichtigt vielmehr die Priorität der verschiedenen, gewünschten Ströme. Dementsprechend wird dann auf Grundlage der gewünschten Stromausgabe 136 des Summenverbindungspunkts 130 und den Drücken 90, 92 innerhalb der Kipp- und Hubzylinder die Strompriorität 152 für die Kipp- und Hubzylinder ermittelt und als Ausgabe 156 für das Stromverteilungslogikmodul 154 verwendet. Das Stromverteilungslogikmodul 154 berücksichtigt ebenfalls die Ausgabe des Ausgangssignals 139 des Pumpsteueralgorithmus 138 und erzeugt das bereitgestellte Stromausgangssignal 150 für den Stromteiler- und Stromvereinigerventilalgorithmus 140.
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Zusammen mit der Ausgabe 150 für den Stromteiler- und Stromvereinigerventilalgorithmus 140 wird auch das zugewiesene Stromsignal 150 als Eingabe für den Ventilsteueralgorithmus 160 verwendet. Der Ventilsteueralgorithmus 160 berücksichtigt ebenfalls das Regenerationsstromsignal 130, die Zylinderdrücke 90, 92 und die Hub- und Kipphebelposition 82, 84. Der Ventilsteueralgorithmus 140 erzeugt dann das oben genannte Hubventilstromsignal 114, Kippventilstromsignal 116, Hubventilregenerationsstromsignal 117 und das Kippventilregenerationsstromsignal 118.
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Während des Betriebs kann deshalb gesehen werden, dass die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Optimieren der Verwendung der verfügbaren Hydraulikleistung des Hydrauliksystems 40 darlegt, um dadurch mehrere Hydraulikfunktionen zu ermöglichen, wie beispielsweise ein Heben und Kippen, die gleichzeitig ausgeführt werden sollen. Die Ablaufdiagramme der 5 und 6 stellen einen beispielhaften Ablauf von Schritten dar, die gemäß den Lehren dieser Offenbarung und durch Software, die in einem in Verbindung mit dem Prozessor 60 arbeitenden Speicher 161 gespeichert ist, praktiziert werden können.
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Im ersten Schritt kann das Verfahren auf Grundlage der Kipp- und Hubhebeleingabe 200 abfragen, ob der Grab-/Ladealgorithmus angezeigt hat, dass ein Grabvorgang begonnen hat, wie durch die Abfrage 202 angezeigt. Wenn die Antwort zu diesem ja ist, werden die Bypassventile 52 und 54, wie im Schritt 204 gezeigt, angemessen positioniert, das Stromteiler- und Stromvereinigerventil 58, wie im Schritt 206 gezeigt, angemessen positioniert, das Hubsteuerventil 48, wie im Schritt 208 gezeigt, auf Grundlage der Hubhebeleingabe gesteuert und das Kippsteuerventil 50, wie im Schritt 210 gezeigt, auf Grundlage der Kipphebeleingabe gesteuert. Wenn jeder dieser Schritte ausgeführt wird, sind die Kipp-/Hebepumpen und Steuerventile vollständig den entsprechenden Kipp- und Hubzylindern zugewiesen und deshalb ist der Bediener dazu in der Lage, beide gleichzeitig zu verwenden. Dies kann es den Hub- und Kipppumpen ermöglichen, bei unterschiedlichen Druckniveaus (wenn die Zylinderlasten unterschiedlich sind) zu arbeiten und deshalb Energie zu sparen.
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Jedoch wird dieser Prozess kontinuierlich überwacht und, wie im Schritt 212 gezeigt, ist ein nächster Schritt in dem Verfahren ein Bestimmen, ob die Drücke innerhalb der Hub- und Kippzylinder größer als ein vorbestimmter Schwellenwert sind. Wenn die Software bestimmt, dass die Antwort zu dieser Abfrage nein ist, behält das Verfahren die Hub- und Kippventilpositionen, wie im Schritt 42 gezeigt, bei. Wenn jedoch der Schritt 212 bestimmt, dass die Drücke innerhalb der Kipp- und/oder Hubzylinder tatsächlich größer als der vorbestimmte Schwellenwert sind, wird ein Schritt 215 ausgeführt, bei dem die Hydraulikleistung zum Antrieb reduziert wird, um es dem Kipp- und/oder Hubzylinderdrücken zu ermöglichen, ebenfalls reduziert zu werden, und um es deshalb den Zylindern zu ermöglichen, mit dem Bewegen fortzufahren und es dem Bediener zu ermöglichen, weiterhin zu graben.
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Zum Vervollständigen des Ablaufdiagramms der 5 kann in der 6 gesehen werden, dass, wenn die Eingangsabfrage 202 bestimmt, dass der Grabvorgang nicht ausgeführt wird, macht das Verfahren dann mit dem Bestimmen weiter, ob das Stromteiler- und Stromvereinigerventil 58 verwendet werden sollte. Dabei kann sich das Stromteiler- und Stromvereinigerventil 58 ausreichend zum Ermöglichen eines Querströmens zwischen den jeweiligen Kipp- und Hebepumpen und dem Kipp- und Hubzylinder öffnen, wie es im weiteren Detail hierin beschrieben wird. Beispielsweise, wenn der Grab-/Ladealgorithmus bestimmt, dass ein Graben nicht ausgeführt wird, kann der Lader 20 anderen Arbeiten zugeordnet sein, beispielsweise mit einem einfachen Heben der gefüllten Schaufel 34, so dass diese an unterschiedlichen Positionen in einen Muldenkipper oder dergleichen ausgeworfen werden kann. In einer solchen Situation kann es gewünscht sein, die Arme des Laders 20 ohne Kippen der Schaufel 34 einfach zu heben. Es kann deshalb vorteilhaft sein, den Ausgang der Kipppumpe 46 zum Unterstützen der Hebepumpe 44 beim Heben der Last zu leiten. Wenn der Arm 30 in eine ausreichenden Höhe zum Ermöglichen des Ausschüttens angehoben ist, wird dieses Hubmerkmal nicht mehr länger benötigt, sondern das Kippmerkmal wird dahingehend benötigt, um die Schaufel in den Annahmelaster auszuschütten. Um die Kippfunktion zu unterstützen, kann der Ausgang der Hebepumpe 44 vollständig oder teilweise zum Unterstützen der Kipppumpe 46 geleitet werden. Dabei kann der Gesamtbetrieb des Laders 20 optimiert und die Produktivität verbessert werden.
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Hinsichtlich des Ablaufdiagramms der 6 kann ein nächster Schritt an diesem Punkt ein Bestimmen sein, ob die Hubfunktion, wie im Schritt 216 gezeigt, befohlen worden ist. Wenn dem so ist, zeigt ein Schritt 218, dass der Prozess 60 dann steuern kann, dass die Hebepumpe 44 lediglich dem Hubzylinder 38 zugewiesen ist, und kann danach bestimmen, ob die Hebepumpe dazu in der Lage ist, der Hubzylinderanforderung, wie im Schritt 220 gezeigt, zu entsprechen. Wenn ja, wird das Stromteiler- und Stromvereinigerventil in einer geschlossenen Position beibehalten und das Bypassventil wird angemessen positioniert, wie im Schritt 222 gezeigt. Wenn nein, wird das Stromteiler- und Stromvereinigerventil 58 positioniert, um es einigem oder dem gesamten hydraulischen Fluid, das von der Kipppumpe 46 erzeugt wird, zu ermöglichen, zum Hubzylinder 38 zum Unterstützen desselben geleitet zu werden, wie ebenfalls im Schritt 224 gezeigt. Wenn die Kippzylinderunterstützung nicht ausreichend ist, der Anforderung wie bestimmt zu entsprechen, kann die zum Antrieb geleitete Hydraulikleistung reduziert und zum Hubzylinder zurückgeleitet werden. Im umgekehrten Fall, wenn es ausreichend ist, werden die Ventilpositionen beibehalten.
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Zur gleichen Zeit, zu der bestimmt wird, ob eine Hubfunktion befohlen worden ist, kann das Verfahren ebenfalls bestimmen, ob eine wie im Schritt 232 bestimmte Kippfunktion ebenfalls angefordert wird. In diesem Fall gibt der Schritt 234 vor, dass die Kipppumpe 46 dem Kippzylinder 42 ein ausreichendes Hydraulikfluidausgabeniveau zuordnet, um der geforderten Aufgabe gerecht zu werden. Wenn die gesamte Ausgabe der Kipppumpe 46 zum Gerechtwerden der angeforderten Bewegung nicht ausreichend ist, wie von dem Schritt 236 bestimmt, kann einiges der oder die gesamte Ausgabe von der Hebepumpe 44 ebenfalls durch angemessenes Positionieren des Stromteiler- und Stromvereinigerventils 58 von dem Prozessor 60 verwendet werden, wie im Schritt 224 gezeigt. Wenn dies ausreichend ist, wird das Stromteiler- und Stromvereinigerventil in einer geschlossenen Position beibehalten und das Bypassventil wird angemessen positioniert, wie im Schritt 238 gezeigt. Ähnlich zu dem oberen, wenn die vollständige Hebepumpenunterstützung zusammen mit der Kipppumpe nicht ausreichend ist, um der Anforderung zu entsprechen, kann dann die Hydraulikleistung des Antriebs verwendet werden. Wenn dies ausreichend ist, werden die Ventilpositionen beibehalten.
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Wenn in der Alternative weder die Kippfunktion noch die Hubfunktion abgerufen werden, wird das Stromteiler- und Stromvereinigerventil 58 geschlossen und die Hub- und die Kippbypassventile 52 und 55 geöffnet, bis zu dem Zeitpunkt, wenn eine solche Bewegung angefordert wird, wie durch einen Schritt 240 gezeigt.
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Hierin ist es wichtig zu beachten, dass, da eine Steuerung des Hydrauliksystems 20 durch den Prozessor 60 automatisiert ist, mehrere Steuerungen- oder Rückmeldungsschleifen implementiert werden können, bei denen sogar nach dem Anfangsoptimierungseinstellung ermittelt und implementiert ist, dass die Leistung, die zu den entsprechenden Zylindern geleitet wird, kontinuierlich überwacht werden kann und, wenn der Anforderung nicht entsprochen wird, wieder ermittelt werden kann. Beispielsweise könnte ein Positionssensor zum Überwachen der Positionen der Schaufel verwendet werden und, wenn diese nicht in der notwendigen Position ist, kann ein entsprechendes Signal erzeugt und zu dem Prozessor 60 kommuniziert werden, um die notwendige Korrektur der Lastverteilungsanordnung zu machen. In ähnlicher Weise könnte ein Drucksensor innerhalb der Zylinder verwendet werden.
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Gewerbliche Anwendbarkeit
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Von dem Vorangegangenen kann gesehen werden, dass die hierin offenbarte Technologie gewerbliche Anwendbarkeit in einer Vielzahl von Einstellungen hat, wie beispielsweise bei Erdbewegungsmaschinen, was aber nicht darauf begrenzt ist. Häufig verwenden solche Fahrzeuge mehrere Hydraulikzylinder, die derart betätigt werden, dass sei gemeinsam eine Aufgabe durchführen. Im Gegensatz zu Versuchen im Stand der Technik, die es nur einem Zylinder erlauben, zu einer Zeit angetrieben zu werden, oder eine sehr begrenzte Quer-Modulation aufweisen, offenbart die vorliegende Erfindung ein hydraulisches System, das es mehreren Zylindern ermöglicht, gleichzeitig und unabhängig voneinander bewegt und angetrieben zu werden.
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Dieser Versucht hat signifikante Anwendbarkeit in Erdbewegungsmaschinen, wie beispielsweise Ladern. Durch Bereitstellen einer Lastverteilungsvorrichtung und -systems können die Hub- und Kippzylinder des Laders gleichzeitig bewegt werden. Dies wiederum macht Laderarbeiten, wie beispielsweise Graben, leichter und effizienter. Die Effizienz wird durch Erhalten der gleichen Arbeiten erhalten, die in kürzerer Zeit gemacht wird. Dies wird durch Hydraulikkreisanordnungen ermöglicht, wie vorher beschrieben durch Anwenden einer Leistungsverwaltung und Grabalgorithmen, die in dieser Anmeldung beschrieben sind.
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In anderen Situationen hat die vorliegende Offenbarung gewerbliche Anwendbarkeit in jedem Fahrzeug oder Maschine mit mehreren hydraulischen Zylindern, die arbeiten müssen oder die gleichzeitig vom Arbeiten profitieren würden.
