DE112013001032T5

DE112013001032T5 - Hydraulisches Antriebssystem

Info

Publication number: DE112013001032T5
Application number: DE112013001032.1T
Authority: DE
Inventors: c/o Komatsu Ltd. Akiyama Teruo; c/o Komatsu Ltd. Iida Noboru; c/o Komatsu Ltd. Saito Koji; c/o Komatsu Ltd. Watanabe Takayuki
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 2012-07-17
Filing date: 2013-06-27
Publication date: 2015-03-05
Also published as: CN104093994A; WO2014013852A1; JP2014020431A; US9695842B2; CN104093994B; US20150013320A1; JP6021144B2

Abstract

Ein Hydraulikzylinder (14) bewirkt das Absenken eines Arbeitsgeräts infolge des Ableitens eines Hydraulikfluids aus einer ersten Kammer (14c) und des Einleitens eines Hydraulikfluids in eine zweite Kammer (14d). Ein Hydraulikfluidströmungsweg (15) hat einen ersten Strömungsweg (15a) und einen zweiten Strömungsweg (15b). Der erste Strömungsweg (15a) verbindet eine erste Pumpenöffnung (12a) und die erste Kammer (14c). Der zweite Strömungsweg (15b) verbindet eine zweite Pumpenöffnung (12b) und die zweite Kammer (14d). Der Hydraulikfluidströmungsweg (15) konfiguriert einen geschlossenen Kreislauf zwischen einer Hydraulikpumpe (12) und dem Hydraulikzylinder (14). Ein Ablassströmungsweg (37) zweigt von dem ersten Strömungsweg (15a) ab. Ein Teil des Hydraulikfluids, das beim Absenken des Arbeitsgeräts aus der ersten Kammer (14c) abgeleitet wird, strömt in den Ablassströmungsweg (37) ein.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein hydraulisches Antriebssystem.
Beschreibung der einschlägigen Technik
Arbeitsmaschinen wie ein Hydraulikbagger oder ein Radlader sind mit einem Arbeitsgerät ausgerüstet, das durch einen Hydraulikzylinder angetrieben wird. Der Hydraulikzylinder wird mit einem Hydraulikfluid versorgt, das von einer Hydraulikpumpe geliefert wird. Die Versorgung des Hydraulikzylinders mit dem Hydraulikfluid erfolgt über einen Hydraulikkreis. Patentdokument 1 zum Beispiel beschreibt eine Arbeitsmaschine, die zur Versorgung des Hydraulikzylinders mit einem Hydraulikfluid einen geschlossenen Hydraulikkreis hat. Da der Hydraulikkreis ein geschlossener Hydraulikkreis ist, wird die potenzielle Energie des Arbeitsgeräts regeneriert. Dadurch lässt sich der Kraftstoffverbrauch eines Motors für den Antrieb der Hydraulikpumpe reduzieren.
Dokumente des Standes der Technik
Literatur

Patentdokument 1: Japanische Patentoffenlegung Nr. 2003-21104 Übersicht

Technisches Problem
Ein Hydraulikbagger zum Beispiel hat einen Ausleger und einen Auslegerzylinder. Der Ausleger wird durch den Auslegerzylinder angetrieben.
Der Auslegerzylinder hat eine erste Kammer und eine zweite Kammer. Der Auslegerzylinder fährt aus, wenn Hydraulikfluid in die erste Kammer eingeleitet und aus der zweiten Kammer abgeleitet wird. Umgekehrt fährt der Hydraulikzylinder ein, wenn das Hydraulikfluid aus der ersten Kammer abgeleitet und in die zweite Kammer eingeleitet wird.
Damit die Arbeitsleistung eines Hydraulikbaggers verbessert werden kann, muss die Absenkgeschwindigkeit des Auslegers auf eine Geschwindigkeit eingestellt werden, die höher ist als die Anhebegeschwindigkeit des Auslegers. Werden zum Beispiel die Betriebszeiten von dem Bodenkontakt des Löffels bis zum vollständigen Ausfahren des Zylinders verglichen, beträgt die zum Absenken des Auslegers benötigte Zeit vorzugsweise 0,7 bis 0,8, wenn die zum Anheben des Auslegers benötigte Zeit 1 beträgt. Die Anhebegeschwindigkeit des Auslegers wird durch die Flussmenge des Hydraulikfluids bestimmt, das in die erste Kammer eingeleitet wird. Deshalb wird die Anhebegeschwindigkeit des Auslegers entsprechend einer Förderkapazität einer durch eine Antriebsquelle angetriebenen Hydraulikpumpe bestimmt. Die Absenkgeschwindigkeit des Auslegers wird durch die Flussmenge des Hydraulikfluids bestimmt, das aus der ersten Kammer abgeleitet wird. Deshalb wird die Absenkgeschwindigkeit des Auslegers entsprechend einer Entleerungsdrossel eines Steuerventils bestimmt, das zwischen die Hydraulikpumpe und den Auslegerzylinder geschaltet ist.
Das Hydraulikfluid wird über die Entleerungsdrossel aus der ersten Kammer abgeleitet und in einen Tankkreislauf gespeist, wenn der Ausleger nicht in dem vorstehend genannten geschlossenen Hydraulikkreis, sondern stattdessen in einem offenen Hydraulikkreis abgesenkt wird. Aus diesem Grund ist die Absenkgeschwindigkeit des Auslegers durch eine Einstellung des Grads der Entleerungsdrossel einstellbar. Bei der Einstellung der Absenkgeschwindigkeit des Auslegers wie vorstehend beschrieben tritt jedoch das folgende Problem auf, wenn versucht wird, einen geschlossenen Hydraulikkreis zu verwenden.
Bei dem geschlossenen Hydraulikkreis strömt das aus der ersten Kammer des Auslegerzylinders abgeleitete Hydraulikfluid zurück zur Hydraulikpumpe, wenn der Ausleger abgesenkt wird. Dadurch wird die Hydraulikpumpe angetrieben. Die Hydraulikpumpe regeneriert dann potenzielle Energie des Arbeitsgeräts, indem sie einen Motoreinsatz ermöglicht. Damit die Absenkgeschwindigkeit des Auslegers erhöht werden kann, muss die von der Hydraulikpumpe aufnehmbare Flussmenge des Hydraulikfluids vergrößert werden, weshalb eine Hydraulikpumpe mit hoher Kapazität benötigt wird. Ein Problem dieser Art ergibt sich in der gleichen Weise bei einem geschlossenen Hydraulikkreis für den Antrieb eines Hubarms eines Radladers oder bei einem geschlossenen Hydraulikkreis für den Antrieb der Schar eines Bulldozers.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein hydraulisches Antriebssystem anzugeben, das eine Erhöhung der Absenkgeschwindigkeit eines Arbeitsgeräts ermöglicht, ohne hierfür eine Hydraulikpumpe mit hoher Kapazität einsetzen zu müssen.
Problemlösung
Ein hydraulisches Antriebssystem gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Hydraulikpumpe, eine Antriebsquelle, ein Arbeitsgerät, einen Hydraulikzylinder, einen Hydraulikfluidströmungsweg und einen Ablassströmungsweg (kann auch als Entleerungs-, Auslass-, Ablauf-, oder Entlastungsströmungsweg bezeichnet werden). Die Hydraulikpumpe hat eine erste Pumpenöffnung und eine zweite Pumpenöffnung. Die Hydraulikpumpe kann zwischen einem ersten Zustand und einem zweiten Zustand umschalten. Im ersten Zustand nimmt die Hydraulikpumpe Hydraulikfluid aus (oder von) der zweiten Pumpenöffnung auf (kann auch als ein- oder zuführen bezeichnet werden) und gibt Hydraulikfluid aus der ersten Pumpenöffnung ab. Im zweiten Zustand nimmt die Hydraulikpumpe Hydraulikfluid aus der ersten Pumpenöffnung auf und gibt Hydraulikfluid aus der zweiten Pumpenöffnung ab. Die Antriebsquelle treibt die Hydraulikpumpe an. Der Hydraulikzylinder wird durch das Hydraulikfluid angetrieben, das von der Hydraulikpumpe geliefert wird. Der Hydraulikzylinder hat eine erste Kammer und eine zweite Kammer. Der Hydraulikzylinder senkt das Arbeitsgerät ab, indem Hydraulikfluid aus der ersten Kammer abgeleitet und Hydraulikfluid in die zweite Kammer eingeleitet wird. Der Hydraulikzylinder hebt das Arbeitsgerät an, indem Hydraulikfluid in die erste Kammer eingeleitet und Hydraulikfluid aus der zweiten Kammer abgeleitet wird. Der Hydraulikfluidströmungsweg umfasst einen ersten Strömungsweg und einen zweiten Strömungsweg. Der erste Strömungsweg verbindet die erste Pumpenöffnung und die erste Kammer. Der zweite Strömungsweg verbindet die zweite Pumpenöffnung und die zweite Kammer. Der Hydraulikfluidströmungsweg bildet einen geschlossenen Kreislauf zwischen der Hydraulikpumpe und dem Hydraulikzylinder. Der Ablassströmungsweg zweigt von dem ersten Strömungsweg ab. Ein Teil des Hydraulikfluids, das beim Absenken des Arbeitsgeräts aus der ersten Kammer abgeleitet wird, strömt in den Ablassströmungsweg ein.
Das hydraulische Antriebssystem gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf das hydraulische Antriebssystem gemäß dem ersten Aspekt und umfasst ferner ein Betätigungselement zur Bewegungsbetätigung des Hydraulikzylinders. Die volle Menge des Hydraulikfluids, das aus der ersten Kammer abgeleitet wird, wird über den ersten Strömungsweg zur ersten Pumpenöffnung zurückgeleitet, wenn ein Betätigungsparameter entsprechend einem Betätigungsbetrag des Betätigungselements kleiner ist als ein vorgeschriebener Wert beim Absenken des Arbeitsgeräts. Ein Teil des Hydraulikfluids, das aus der ersten Kammer abgeleitet wird, strömt in den Ablassströmungsweg, wenn der Betätigungsparameter gleich dem oder größer als der vorgeschriebene Wert beim Absenken der Arbeitsgeräts ist. In diesem Fall ist die Flussmenge des Hydraulikfluids, das in die erste Pumpenöffnung zurückgespeist wird, kleiner als die volle Menge des Hydraulikfluids, das aus der ersten Kammer abgeleitet wird.
Das hydraulische Antriebssystem gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf ein hydraulisches Antriebssystem gemäße dem zweiten Aspekt, wobei der Betätigungsparameter ein Betätigungsbetrag des Betätigungselements ist. Der vorgeschriebene Wert ist ein vorgeschriebener Betätigungsbetrag, der kleiner als ein maximaler Betätigungsbetrag des Betätigungselements ist.
Das hydraulische Antriebssystem gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf das hydraulische Antriebssystem gemäß dem dritten Aspekt und umfasst ferner ein Steuerventil. Das Steuerventil steuert die Flussmenge des Hydraulikfluids, das aus dem ersten Strömungsweg in den Ablassströmungsweg strömt. Eine Öffnung des Steuerventils, die das Steuerventil mit dem Ablassströmungsweg verbindet, beginnt sich zu öffnen, wenn der Betätigungsbetrag des Betätigungselements den vorgeschriebenen Betätigungsbetrag erreicht, und die Öffnungsfläche vergrößert sich mit einer Vergrößerung des Betätigungsbetrags des Betätigungselements.
Das hydraulische Antriebssystem gemäß einem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf das hydraulische Antriebssystem gemäß dem zweiten Aspekt, wobei die Hydraulikpumpe eine Pumpe mit variabler Verdrängung ist. Der Betätigungsparameter ist eine Verdrängung der Hydraulikpumpe. Der vorgeschriebene Wert ist eine maximale Verdrängung der Hydraulikpumpe.
Das hydraulische Antriebssystem gemäß einem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf ein hydraulisches Antriebssystem gemäß dem fünften Aspekt und umfasst ferner ein Steuerventil. Das Steuerventil steuert die Flussmenge des Hydraulikfluids, das aus dem ersten Strömungsweg in den Ablassströmungsweg einströmt. Die Öffnung, die das Steuerventil mit dem Ablassströmungsweg verbindet, beginnt sich zu öffnen, wenn die Verdrängung der Hydraulikpumpe die maximale Verdrängung erreicht, und die Öffnungsfläche vergrößert sich mit einer Vergrößerung des Betätigungsbetrags des Betätigungselements.
Das hydraulische Antriebssystem gemäß einem siebten Aspekt der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf das hydraulische Antriebssystem gemäß dem zweiten Aspekt, wobei die Hydraulikpumpe eine Pumpe mit variabler Verdrängung ist. Der vorgeschriebene Wert ist eine vorgeschriebene Verdrängung, die kleiner als die maximale Verdrängung der Hydraulikpumpe ist.
Das hydraulische Antriebssystem gemäß einem achten Aspekt der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf das hydraulische Antriebssystem gemäß dem siebten Aspekt und umfasst ferner ein Steuerventil. Das Steuerventil steuert die Flussmenge des Hydraulikfluids, das aus dem ersten Strömungsweg in den Ablassströmungsweg einströmt. Die Öffnung, die das Steuerventil mit dem Ablassströmungsweg verbindet, beginnt sich zu öffnen, wenn die Verdrängung der Hydraulikpumpe die vorgeschriebene Verdrängung erreicht, und die Öffnungsfläche vergrößert sich entsprechend einer Vergrößerung des Betätigungsbetrags des Betätigungselements.
Das hydraulische Antriebssystem gemäß einem neunten Aspekt der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf das hydraulische Antriebssystem gemäß dem ersten Aspekt und umfasst ferner ein Steuerventil und einen Drehzahlsensor. Das Steuerventil steuert die Flussmenge des Hydraulikfluids, das aus dem ersten Strömungsweg in den Ablassströmungsweg strömt. Der Drehzahlsensor detektiert eine Drehzahl der Hydraulikpumpe oder der Antriebsquelle. Wenn die Drehzahl der Hydraulikpumpe oder der Antriebsquelle einen vorgeschriebenen Wert, der kleiner als eine vorgeschriebene zulässige Drehzahl ist, übersteigt, beginnt die Öffnung, die das Steuerventil mit dem Ablassströmungsweg verbindet, sich zu öffnen, und die Öffnungsfläche vergrößert sich entsprechend einer Vergrößerung der Drehzahl.
Das hydraulische Antriebssystem gemäß einem zehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf das hydraulische Antriebssystem gemäß einem der Aspekte eins bis neun und umfasst ferner einen Speisekreis zum Ergänzen (oder Nachfüllen) des Hydraulikfluids in dem Hydraulikfluidströmungsweg. Der Ablassströmungsweg ist mit dem Speiskreis verbunden.
Das hydraulische Antriebssystem gemäß einem elften Aspekt der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf das hydraulische Antriebssystem gemäß einem der Aspekte eins bis neun und umfasst ferner einen Hydraulikfluidbehälter zum Speichern des Hydraulikfluids. Der Ablassströmungsweg ist mit dem Hydraulikfluidbehälter verbunden.
Das hydraulische Antriebssystem gemäß einem zwölften Aspekt der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf das hydraulische Antriebssystem gemäß einem der Aspekte eins bis elf und umfasst ferner einen Rückführungsströmungsweg. Der Rückführungsströmungsweg zweigt von dem ersten Strömungsweg ab. Der Rückführungsströmungsweg führt einen Teil des Hydraulikfluids, das aus der ersten Kammer abgeleitet wird, zurück in einen zweiten Strömungsweg.
Wirkungen der Erfindung
Bei dem hydraulischen Antriebssystem gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung strömt ein Teil des Hydraulikfluids, das beim Absenken des Arbeitsgeräts aus der ersten Kammer abgeleitet wird, in einen Ablassströmungsweg ein. Dadurch kann die Flussmenge des aus der ersten Kammer abgeleiteten Hydraulikfluids auch ohne den Einsatz einer Hydraulikpumpe mit hoher Kapazität vergrößert werden. Folglich lässt sich die Absenkgeschwindigkeit eines Arbeitsgeräts auch ohne den Einsatz einer Hydraulikpumpe mit hoher Kapazität erhöhen.
Bei dem hydraulischen Antriebssystem gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung spiegelt sich Absicht des Maschinenführers, das Arbeitsgerät schnell abzusenken, in dem Betätigungsparameter wieder. Dies vermittelt bei der Bedienung des Arbeitsgeräts ein besseres Gefühl, da zum Steuern des Hydraulikfluidstroms zu dem Ablassströmungsweg der Betätigungsparameter verwendet wird.
Bei dem hydraulischen Antriebssystem gemäß dem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung strömt ein Teil des aus der ersten Kammer abgeleiteten Hydraulikfluids in den Ablassströmungsweg, wenn der Betätigungsbetrag des Betätigungselements gleich einem oder größer als ein vorgeschriebener Betätigungsbetrag ist, der kleiner als der maximale Betätigungsbetrag des Betätigungselements ist.
Bei dem hydraulischen Antriebssystem gemäß dem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Absenkgeschwindigkeit des Arbeitsgeräts sogar bei einer ungefähr festgelegten Fluidansaugmenge in der Hydraulikpumpe erhöht werden.
Bei dem hydraulischen Antriebssystem gemäß dem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung strömt ein Teil des aus der ersten Kammer abgeleiteten Hydraulikfluids in den Ablassströmungsweg, wenn die Verdrängung der Hydraulikpumpe die maximale Verdrängung der Hydraulikpumpe erreicht.
Bei dem hydraulischen Antriebssystem gemäß dem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Absenkgeschwindigkeit des Arbeitsgeräts auch dann erhöht werden, wenn die Fluidansaugmenge in der Hydraulikpumpe die maximale Verdrängung erreicht.
Bei dem hydraulischen Antriebssystem gemäß dem siebten Aspekt der vorliegenden Erfindung strömt ein Teil des aus der ersten Kammer abgeleiteten Fluids in den Ablassströmungsweg, wenn die Verdrängung der Hydraulikpumpe die vorgeschriebene Verdrängung, die kleiner als die maximale Verdrängung der Hydraulikpumpe ist, erreicht.
Bei dem hydraulischen Antriebssystem gemäß dem achten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Absenkgeschwindigkeit des Arbeitsgeräts sogar bei einer ungefähr festgelegten Fluidansaugmenge in der Hydraulikpumpe erhöht werden.
Bei dem hydraulischen Antriebssystem gemäß dem neunten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Absenkgeschwindigkeit des Arbeitsgeräts erhöht werden, und die Hydraulikpumpe oder die Antriebsquelle können bei einer Drehzahl angetrieben werden, die niedriger ist als die zulässige Drehzahl.
Bei dem hydraulischen Antriebssystem gemäß dem zehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung strömt ein Teil des Hydraulikfluids, das beim Absenken des Arbeitsgeräts aus der ersten Kammer abgeleitet wird, durch den Ablassströmungsweg, um in den Speisekreis geleitet zu werden.
Bei dem hydraulischen Antriebssystem gemäß dem elften Aspekt der vorliegenden Erfindung strömt ein Teil des Hydraulikfluids, das beim Absenken des Arbeitsgeräts aus der ersten Kammer abgeleitet wird, durch den Ablassströmungsweg in den Hydraulikfluidbehälter.
Bei dem hydraulischen Antriebssystem gemäß dem zwölften Aspekt der vorliegenden Erfindung strömt ein Teil des aus der ersten Kammer abgeleiteten Hydraulikfluids in den Ablassströmungsweg, und ein anderer Teil des aus der ersten Kammer abgeleiteten Hydraulikfluids strömt durch den Rückführungsströmungsweg und wird in den zweiten Strömungsweg zurückgeführt, wenn das Arbeitsgerät abgesenkt wird. Die Absenkgeschwindigkeit des Arbeitsgeräts kann dementsprechend noch weiter erhöht werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Außenansicht eines Hydraulikbaggers mit einem hydraulischen Antriebssystem gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 ist ein Blockdiagramm einer Konfiguration des hydraulischen Antriebssystems gemäß der ersten Ausführungsform;
3 zeigt in einem Diagramm die Pumpenverdrängung und die Ablassöffnungsfläche;
4 zeigt das Verhältnis zwischen der Flussmenge des aus der ersten Kammer eines Hydraulikzylinder abgeleiteten Hydraulikfluids und einem Auslegerbetätigungsbetrag beim Absenken eines Arbeitsgeräts und das Verhältnis zwischen der Flussmenge des in die erste Kammer eingeleiteten Hydraulikfluids und dem Auslegerbetätigungsbetrag beim Anheben des Arbeitsgeräts;
5 zeigt ein Blockdiagramm einer Konfiguration des hydraulischen Antriebssystems gemäß einer zweiten Ausführungsform;
6 zeigt ein Blockdiagramm einer Konfiguration des hydraulischen Antriebssystems gemäß einer dritten Ausführungsform;
7 zeigt ein Blockdiagramm einer Konfiguration des hydraulischen Antriebssystems gemäß einer vierten Ausführungsform;
8 zeigt ein Blockdiagramm einer Konfiguration des hydraulischen Antriebssystems gemäß einer fünften Ausführungsform;
9 zeigt ein Blockdiagramm einer Konfiguration des hydraulischen Antriebssystems gemäß einer sechsten Ausführungsform;
10 zeigt ein Blockdiagramm einer Konfiguration des hydraulischen Antriebssystems gemäß einer siebten Ausführungsform;
11 zeigt in einem Diagramm die Pumpenverdrängung und die Ablassöffnungsfläche bei einem hydraulischen Antriebssystem gemäß einer achten Ausführungsform;
12 zeigt in einem Diagramm die Pumpenverdrängung und die Ablassöffnungsfläche bei einem hydraulischen Antriebssystem gemäß einer neunten Ausführungsform;
13 ist ein Steuerungsflussdiagramm für ein hydraulisches Antriebssystem gemäß einer zehnten Ausführungsform.
Beschreibung von Ausführungsformen
Ein hydraulisches Antriebssystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert.
1. Ausführungsform
1 ist eine perspektivische Darstellung eines Hydraulikbaggers 100 mit dem hydraulischen Antriebssystem gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Hydraulikbagger 100 hat einen Fahrzeugkörper 1 und ein Arbeitsgerät 2. Der Fahrzeugkörper 1 hat einen drehbaren Oberwagen 3, ein Kabine 4 und einen Unterwagen 5. Der drehbare Oberwagen ist auf dem Unterwagen 5 angeordnet. Der drehbare Oberwagen 3 kann sich bezüglich des Unterwagens 5 drehen. Der drehbare Oberwagen 3 enthält Einrichtungen wie eine Antriebsmaschine und eine Hydraulikpumpe, die nachstehend beschrieben wird. Die Kabine 4 ist in dem vorderen Abschnitt des drehbaren Oberwagens 3 vorgesehen. in der Kabine 4 ist eine Bedienvorrichtung, die nachstehend beschrieben wird, vorgesehen. Der Unterwagen 5 trägt Gleisketten 5a und 5b, durch deren Drehung der Hydraulikbagger 100 fahren kann.
Das Arbeitsgerät 2 ist an dem vorderen Abschnitt des Fahrzeugkörpers 1 befestigt und hat einen Ausleger 90, einen Stiel 91 und einen Löffel 92. Der proximale Endbereich des Auslegers 90 ist über einen Auslegerbolzen 96 schwenkbar an dem drehbaren Oberwagen 3 befestigt. Der proximale Endbereich des Stiels 91 ist über einen Stielbolzen 97 schwenkbar an dem distalen Endbereich des Auslegers 90 befestigt. Der Löffel 92 ist über einen Löffelbolzen 98 an dem distalen Endbereich des Stiels 91 schwenkbar befestigt. Der Ausleger 90 wird durch einen Hydraulikzylinder 14 angetrieben. Der Stiel wird durch den Hydraulikzylinder 94 angetrieben. Der Löffel 92 wird durch einen Hydraulikzylinder 95 angetrieben.
2 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration eines hydraulischen Antriebssystems zeigt. Das hydraulische Antriebssystem ist ein System für den Antrieb des Auslegers 90. Das hydraulische Antriebssystem hat eine Antriebsmaschine 11, eine Hauptpumpe 10, den Hydraulikzylinder 14, einen Hydraulikfluidströmungsweg 15, ein Steuerventil 16 und eine Pumpensteuerung 24.
Die Antriebsmaschine 11 treibt die Hauptpumpe 10 an. Die Antriebsmaschine 10 ist ein Beispiel einer Antriebsquelle bei vorliegender Erfindung. Die Antriebsmaschine 11 ist zum Beispiel eine Dieselmaschine, deren Ausgangsleistung durch die Einstellung einer Kraftstoffeinspritzmenge aus einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung 21 gesteuert wird. Die Einstellung der Kraftstoffeinspritzmenge erfolgt durch eine Antriebsmaschinensteuerung 22, die die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 21 steuert. Eine Ist-Drehzahl der Antriebsmaschine 11 wird durch einen Drehzahlsensor 23 detektiert, und Detektionssignale werden in die Antriebsmaschinensteuerung 22 und in die Pumpensteuerung 24 eingelesen.
Die Hauptpumpe 10 umfasst eine erste Hydraulikpumpe 12 und eine zweite Hydraulikpumpe 13. Die erste Hydraulikpumpe 12 und die zweite Hydraulikpumpe 13 werden durch die Antriebsmaschine 11 angetrieben, um Hydraulikfluid zu fördern. Das von der Hauptpumpe 10 abgegebene Hydraulikfluid wird über das Steuerventil 16 dem Hydraulikzylinder 14 zugeführt.
Die erste Hydraulikpumpe 12 ist eine Hydraulikpumpe mit variabler Verdrängung. Die Verdrängung der ersten Hydraulikpumpe 12 wird durch die Steuerung eines Neigungswinkels der ersten Hydraulikpumpe 12 gesteuert. Der Neigungswinkel der ersten Hydraulikpumpe 12 wird durch eine erste Pumpenflussmengen-Steuereinheit 25 gesteuert. Die erste Pumpenflussmengen-Steuereinheit 25 steuert die von der ersten Hydraulikpumpe 12 abgegebene Flussmenge durch eine Steuerung des Neigungswinkels der ersten Hydraulikpumpe 12 auf der Basis von Befehlssignalen von der Pumpensteuerung 24.
Die erste Hydraulikpumpe 12 ist eine hydraulische Zweirichtungs-Austragspumpe. Insbesondere hat die erste Hydraulikpumpe 12 eine erste Pumpenöffnung 12a und eine zweite Pumpenöffnung 12b. Die erste Hydraulikpumpe 12 ist schaltbar zwischen einem ersten Förderzustand und einem zweiten Förderzustand. Im ersten Förderzustand nimmt die erste Hydraulikpumpe 12 Hydraulikfluid aus der zweiten Pumpenöffnung 12b auf und gibt Hydraulikfluid aus der ersten Pumpenöffnung 12a ab. Im zweiten Förderzustand nimmt die erste Hydraulikpumpe 12 Hydraulikfluid aus der ersten Pumpenöffnung 12a auf und gibt Hydraulikfluid aus der zweiten Pumpenöffnung 12b ab.
Die zweite Hydraulikpumpe 13 ist eine Hydraulikpumpe mit variabler Verdrängung. Die Verdrängung der zweiten Hydraulikpumpe 13 wird durch die Steuerung eines Neigungswinkels der zweiten Hydraulikpumpe 13 gesteuert. Der Neigungswinkel der zweiten Hydraulikpumpe 13 wird durch eine zweite Pumpenflussmengen-Steuereinheit 26 gesteuert. Die zweite Pumpenflussmengen-Steuereinheit 26 steuert die von der zweiten Hydraulikpumpe 13 abgegebene Flussmenge durch eine Steuerung des Neigungswinkels der zweiten Hydraulikpumpe 13 auf der Basis von Befehlssignalen von der Pumpensteuerung 24.
Die zweite Hydraulikpumpe 13 ist eine hydraulische Zweirichtungs-Austragspumpe. Insbesondere hat die zweite Hydraulikpumpe 13 eine erste Pumpenöffnung 13a und eine zweite Pumpenöffnung 13b. Die zweite Hydraulikpumpe 13 ist in der gleichen Weise wie die erste Hydraulikpumpe 12 schaltbar zwischen einem ersten Förderzustand und einem zweiten Förderzustand. Im ersten Förderzustand nimmt die zweite Hydraulikpumpe 13 Hydraulikfluid aus der zweiten Pumpenöffnung 13b auf und gibt Hydraulikfluid aus der ersten Pumpenöffnung 13a ab. Im zweiten Förderzustand nimmt die zweite Hydraulikpumpe 13 Hydraulikfluid aus der ersten Pumpenöffnung 13a auf und gibt Hydraulikfluid aus der zweiten Pumpenöffnung 13b ab.
Der Hydraulikzylinder 14 wird durch Hydraulikfluid angetrieben, das von der ersten Hydraulikpumpe 12 und von der zweiten Hydraulikpumpe 13 abgegeben wird. Wie vorstehend beschrieben, treibt der Hydraulikzylinder 14 den Ausleger 90 an. Das distale Ende des Auslegers 90 wird angehoben infolge des Ausfahrens des Hydraulikzylinders 14. Das heißt, das Arbeitsgerät 2 wird angehoben. Das distale Ende des Auslegers 90 wird abgesenkt infolge des Einfahrens des Hydraulikzylinders 14. Das heißt, das Arbeitsgerät 2 wird abgesenkt. Abhängig von dem Anbringungszustand des Hydraulikzylinders 14 kann das Arbeitsgerät 2 auch abgesenkt werden, wenn der Hydraulikzylinder 14 ausgefahren wird. In diesem Fall wird das Arbeitsgerät 2 angehoben, wenn der Hydraulikzylinder 14 eingefahren wird. Der Hydraulikzylinder 14 hat eine Zylinderstange 14a und ein Zylinderrohr 14b. Das Zylinderrohr 14b ist im Inneren durch die Zylinderstange 14a untereilt in eine erste Kammer 14c und eine zweite Kammer 14d.
Der Hydraulikzylinder 14 fährt aus und fährt ein durch das Umschalten zwischen der Zuleitung und Ableitung von Hydraulikfluid in die erste und zweite Kammer 14c und 14d und aus der ersten und zweiten Kammer 14c und 14d. Insbesondere fährt der Hydraulikzylinder 14 aus, wenn das Hydraulikfluid in die erste Kammer 14c eingeleitet und wenn das Hydraulikfluid aus der zweiten Kammer 14d abgeleitet wird. Die Hydraulikzylinder 14 fährt ein durch Einleiten von Hydraulikfluid in die zweite Kammer 14d und Ableiten von Hydraulikfluid aus der ersten Kammer 14c. Ein Druckaufnahmebereich der Zylinderstange 14a in der ersten Kammer 14c ist größer als ein Druckaufnahmebereich der Zylinderstange 14a in der zweiten Kammer 14d. Deshalb wird beim Ausfahren des Hydraulikzylinders 14 mehr Hydraulikfluid in die erste Kammer 14c eingeleitet als aus der zweiten Kammer 14d abgeleitet wird. Wenn der Hydraulikzylinder 14 einfährt, wird mehr Hydraulikfluid aus der ersten Kammer 14c abgeleitet als in die zweite Kammer 14d eingeleitet wird.
Der Hydraulikfluid-Strömungsweg 15 ist mit der ersten Hydraulikpumpe 12, der zweiten Hydraulikpumpe 13 und dem Hydraulikzylinder 14 verbunden. Insbesondere umfasst der Hydraulikfluidströmungsweg 15 einen ersten Strömungsweg 15a und einen zweiten Strömungsweg 15b. Der erste Strömungsweg 15a verbindet die erste Pumpenöffnung 12a der ersten Hydraulikpumpe 12 und die erste Kammer 14c des Hydraulikzylinders 14. Die erste Pumpenöffnung 13a der zweiten Hydraulikpumpe 13 ist mit dem ersten Strömungsweg 15a verbunden. Der zweite Strömungsweg 15b verbindet die zweite Pumpenöffnung 12b der ersten Hydraulikpumpe 12 und der zweiten Kammer 14d des Hydraulikzylinders 14. Die zweite Pumpenöffnung 13b der zweiten Hydraulikpumpe 13 ist mit einem Hydraulikfluidbehälter 27 verbunden.
Der erste Strömungsweg 15a umfasst einen ersten Zylinderströmungsweg 31 und einen ersten Pumpenströmungsweg 33. Der zweite Strömungsweg 15b umfasst einen zweiten Zylinderströmungsweg 32 und einen zweiten Pumpenströmungsweg 34. Der erste Zylinderströmungsweg 31 ist mit der ersten Kammer 14c des Hydraulikzylinders 14 verbunden. Der zweite Zylinderströmungsweg 32 ist mit der zweiten Kammer 14d des Hydraulikzylinders 14 verbunden. Der erste Pumpenströmungsweg 33 ist ein Weg für die Zuführung von Hydraulikfluid über den ersten Zylinderströmungsweg 31 zur ersten Kammer 14c des Hydraulikzylinders 14 oder für die Rückgewinnung von Hydraulikfluid über den ersten Zylinderströmungsweg 31 aus der ersten Kammer 14c des Hydraulikzylinders 14.
Der erste Pumpenströmungsweg 33 ist mit der ersten Pumpenöffnung 12a der ersten Hydraulikpumpe 12 verbunden. Der erste Pumpenströmungsweg 33 ist mit der ersten Pumpenöffnung 13a der zweiten Hydraulikpumpe 13 verbunden. Aus diesem Grund wird Hydraulikfluid sowohl von der ersten Hydraulikpumpe 12 als auch von der zweiten Hydraulikpumpe 13 in den ersten Pumpenströmungsweg 33 gespeist. Der zweite Pumpenströmungsweg 34 ist ein Weg für die Zuführung von Hydraulikfluid über den zweiten Zylinderweg 32 zur zweiten Kammer 14d des Hydraulikzylinders 14 oder für die Rückgewinnung von Hydraulikfluid über den zweiten Zylinderweg 32 aus der zweiten Kammer 14d des Hydraulikzylinders 14.
Der zweite Pumpenströmungsweg 34 ist mit der zweiten Pumpenöffnung 12b der ersten Hydraulikpumpe 12 verbunden. Die zweite Pumpenöffnung 13b der zweiten Hydraulikpumpe 13 ist mit einem Hydraulikfluidbehälter 27 verbunden. Aus diesem Grund wird Hydraulikfluid von der ersten Hydraulikpumpe 12 in den zweiten Pumpenströmungsweg 34 gespeist. Wie vorstehend beschrieben, bildet der Hydraulikfluidströmungsweg 15 mit dem ersten Strömungsweg 15a und dem zweiten Strömungsweg 15b einen geschlossenen Kreislauf zwischen der Hauptpumpe 10 und dem Hydraulikzylinder 14.
Das hydraulische Antriebssystem enthält ferner eine Speisepumpe 28. Die Speisepumpe 28 ist eine Hydraulikpumpe zum Ergänzen des Hydraulikfluids in dem ersten Strömungsweg 15a oder in dem zweiten Strömungsweg 15b. Die Speisepumpe 28 wird durch die Antriebsmaschine 11 angetrieben, um Hydraulikfluid zu fördern. Die Speisepumpe 28 ist eine Hydraulikpumpe mit fester Verdrängung. Der Hydraulikfluidströmungsweg 15 enthält ferner einen Speisekreis 35. Der Speisekreis 35 ist über ein Rückschlagventil 41a mit dem ersten Pumpenströmungsweg 33 verbunden. Das Rückschlagventil 41a ist offen, wenn der Hydraulikdruck des ersten Pumpenströmungswegs 33 niedriger ist als der Hydraulikdruck des Speisekreises 35.
Der Speisekreis 35 ist über ein Rückschlagventil 41b mit dem zweiten Pumpenströmungsweg 34 verbunden. Das Rückschlagventil 41b ist offen, wenn der Hydraulikdruck des zweiten Pumpenströmungswegs 34 niedriger ist als der Hydraulikdruck des Speisekreises 35. Der Speisekreis 35 ist über ein Entlastungsventil 42 mit dem Hydraulikfluidbehälter 27 verbunden. Das Entlastungsventil 42 hält den Hydraulikdruck in dem Speisekreis 35 auf einem vorgegebenen Speisedruck. Wenn der Hydraulikdruck des ersten Pumpenströmungswegs 33 oder des zweiten Pumpenströmungswegs 34 niedriger wird als der Hydraulikdruck in dem Speisekreis 35, wird das Hydraulikfluid über den Speisekreis 35 in den ersten Pumpenströmungsweg 33 oder in den zweiten Pumpenströmungsweg 34 gespeist. Dadurch wird der Hydraulikdruck des ersten Pumpenströmungswegs 33 oder des zweiten Pumpenströmungswegs 34 auf einem vorgeschriebenen Wert oder höher gehalten.
Der Hydraulikfluidströmungsweg 15 enthält ferner einen Entlastungsströmungsweg 36. Der Entlastungsströmungsweg 36 ist über ein Rückschlagventil 41c mit dem ersten Pumpenströmungsweg 33 verbunden. Das Rückschlagventil 41c ist offen, wenn der Hydraulikdruck des ersten Pumpenströmungswegs 33 höher ist als der Hydraulikdruck des Entlastungsströmungswegs 36. Der Entlastungsströmungsweg 36 ist über ein Rückschlagventil 41d mit dem zweiten Pumpenströmungsweg 34 verbunden. Das Rückschlagventil 41d ist offen, wenn der Hydraulikdruck des zweiten Pumpenströmungswegs 34 höher ist als der Hydraulikdruck des Entlastungsströmungswegs 36. Der Entlastungsströmungsweg 36 ist über ein Entlastungsventil 43 mit dem Speisekreis 35 verbunden. Das Entlastungsventil 34 hält den Druck des Entlastungsströmungswegs 36 auf einem Druck gleich oder kleiner einem vorgeschriebenen Entlastungsdruck. Dadurch wird der Hydraulikdruck des ersten Pumpenströmungswegs 33 und des zweiten Pumpenströmungswegs 34 auf einem Druck gleich oder kleiner dem vorgeschriebenen Entlastungsdruck gehalten.
Das hydraulische Antriebssystem hat einen Ablassströmungsweg 37 (kann auch als Entleerungs-, Auslass-, Ablauf-, oder Entlastungsströmungsweg bezeichnet werden). Der Ablassströmungsweg 37 ist mit dem Speisekreis 35 verbunden. Überschüssiges Hydraulikfluid aus dem ersten Pumpenströmungsweg 33 und aus dem zweiten Pumpenströmungsweg 34 wird in den Ablassströmungsweg 37 geleitet, wenn der Hydraulikzylinder 14 bei sehr niedrigen Geschwindigkeiten gesteuert wird. Ein Teil des Hydraulikfluids, das beim Absenken des Arbeitsgeräts 2 aus der ersten Kammer 14c abgeleitet wird, strömt in den Ablassströmungsweg 37. Die Steuerung des Hydraulikzylinders 14 bei sehr niedrigen Geschwindigkeiten und die Steuerung beim Absenken des Arbeitsgeräts 2 werden nachstehend im Detail beschrieben.
Das Steuerventil 16 ist ein elektromagnetisches Steuerventil, das auf der Basis von Befehlssignalen von der Pumpensteuerung 24 gesteuert wird. Das Steuerventil 16 steuert die Flussmenge des Hydraulikfluids, das dem Hydraulikzylinder 14 zugeführt werden muss, auf der Basis von Befehlssignalen von der Pumpensteuerung 24. Das Steuerventil 16 ist in dem Hydraulikfluidströmungsweg zwischen die Hauptpumpe 10 und den Hydraulikzylinder 14 geschaltet. Wenn der Hydraulikzylinder 14 infolge der nachstehend beschriebenen Steuerung des Hydraulikzylinders 14 bei einer sehr niedrigen Geschwindigkeit ausfährt, steuert das Steuerventil 16 die Flussmenge des Hydraulikfluids, das aus dem ersten Pumpenströmungsweg 33 in den Hydraulikzylinder 14 zu leiten ist, und die Flussmenge des Hydraulikfluids, das aus dem ersten Pumpenströmungsweg 33 in den Ablassströmungsweg 37 zu leiten ist. Wenn der Hydraulikzylinder 14 infolge der Steuerung bei einer sehr niedrigen Geschwindigkeit eingefahren wird, steuert das Steuerventil 16 die Flussmenge des Hydraulikfluids, das aus dem zweiten Pumpenströmungsweg 34 in den Hydraulikzylinder 14 zu leiten ist, und die Flussmenge des Hydraulikfluids, das aus dem zweiten Pumpenströmungsweg 34 in den Ablassströmungsweg 37 zu leiten ist.
Das Steuerventil 16 kann ein Hydraulikdrucksteuerventil sein, das durch einen Pilothydraulikdruck gesteuert wird. In diesem Fall ist ein elektromagnetisches Proportional-Druckreduzierventil zwischen die Pumpensteuerung 24 und das Hydraulikdrucksteuerventil geschaltet. Das elektromagnetische Proportional-Druckreduzierventil wird durch Befehlssignale von der Pumpensteuerung 24 gesteuert. Das elektromagnetische Proportional-Druckreduzierventil leitet entsprechend den Befehlssignalen einen Pilothydraulikdruck zu dem Hydraulikdrucksteuerventil. Das Schalten des Hydraulikdrucksteuerventils wird infolge des Pilothydraulikdrucks gesteuert. Das elektromagnetische Proportional-Druckreduzierventil reduziert den Druck des von einer Pilotpumpe abgegebenen Hydraulikfluids, um den Pilothydraulikdruck zu erzeugen. Es kann auch ein Hydraulikfluid verwendet werden, das nicht von der Pilotpumpe, sondern stattdessen von der Speisepumpe 28 abgegeben wird.
Das Steuerventil 16 hat eine erste Pumpenöffnung 16a, eine erste Zylinderöffnung 16b, eine erste Ablassöffnung 16c (kann auch als erste Entleerungsöffnung bezeichnet werden) und eine erste Bypassöffnung 16d. Die erste Pumpenöffnung 16a ist über eine erste Richtungssteuerungseinheit 44 mit dem ersten Pumpenströmungsweg 33 verbunden. Die erste Richtungssteuerungseinheit 44 ist ein Rückschlagventil zum Begrenzen der Strömung des Hydraulikfluids auf eine Richtung. Die erste Zylinderöffnung 16b ist mit dem ersten Zylinderströmungsweg 31 verbunden. Die erste Ablassöffnung 16c ist mit dem Ablassströmungsweg 37 verbunden. Die vorstehend genannte erste Richtungssteuerungseinheit 44 ermöglicht die Strömung des Hydraulikfluids von dem ersten Pumpenströmungsweg 33 zu dem ersten Zylinderströmungsweg 31 und unterbindet die Strömung des Hydraulikfluids von dem ersten Zylinderströmungsweg 31 zu dem ersten Pumpenströmungsweg 33, wenn Hydraulikfluid durch das Steuerventil 16 aus dem ersten Pumpenströmungsweg 33 in den ersten Zylinderströmungsweg 31 geleitet wird.
Das Steuerventil 16 hat ferner eine zweite Pumpenöffnung 16e, eine zweite Zylinderöffnung 16f, eine zweite Ablassöffnung 16g (kann auch als zweite Entleerungsöffnung bezeichnet werden) und eine zweite Bypassöffnung 16h. Die zweite Pumpenöffnung 16e ist über eine zweite Richtungssteuerungseinheit 45 mit dem zweiten Pumpenströmungsweg 34 verbunden. Die zweite Richtungssteuerungseinheit 45 ist ein Rückschlagventil zum Begrenzen der Strömung des Hydraulikfluids auf eine Richtung. Die zweite Zylinderöffnung 16f ist mit dem zweiten Zylinderströmungsweg 32 verbunden. Die zweite Ablassöffnung 16g ist mit dem Ablassströmungsweg 37 verbunden.
Die zweite Richtungssteuerungseinheit 45 ermöglicht die Strömung des Hydraulikfluids von dem zweiten Pumpenströmungsweg 34 zu dem zweiten Zylinderströmungsweg 32 und unterbindet die Strömung des Hydraulikfluids von dem zweiten Zylinderströmungsweg 32 zu dem zweiten Pumpenströmungsweg 34, wenn das Hydraulikfluid durch das Strömungssteuerventil 16 aus dem zweiten Pumpenströmungsweg 34 in den zweiten Zylinderströmungsweg 32 geleitet wird.
Das Steuerventil 16 kann geschaltet werden zwischen einem Zustand in einer ersten Position P1, einem Zustand in einer zweiten Position P2, einem Zustand in einer Neutralposition Pn und einem Zustand in einer dritten Position P3. Das Steuerventil 16 erlaubt eine Verbindung zwischen der ersten Pumpenöffnung 16a und der ersten Zylinderöffnung 16b und zwischen der zweiten Zylinderöffnung 16f und der zweiten Bypassöffnung 16h im Zustand der ersten Position P1. Deshalb verbindet das Strömungssteuerventil 16 den ersten Pumpenströmungsweg 33 über die erste Richtungssteuerungseinheit 44 mit dem ersten Zylinderströmungsweg 34 und verbindet den zweiten Zylinderströmungsweg 32 mit dem zweiten Pumpenströmungsweg 34 unter Umgehung der zweiten Richtungssteuerungseinheit 45 im Zustand der ersten Position P1. Die erste Bypassöffnung 16d, die erste Ablassöffnung 16c, die zweiten Pumpenöffnung 16e und die zweite Ablassöffnung 16g sind sämtlich geschlossen, wenn sich das Steuerventil 16 im Zustand der ersten Position P1 befindet.
Wenn der Hydraulikzylinder 14 ausgefahren wird, werden die erste Hydraulikpumpe 12 und die zweite Hydraulikpumpe 13 im ersten Förderzustand angetrieben, und das Steuerventil 16 wird in den Zustand der ersten Position P1 eingestellt. Dadurch strömt das von der ersten Pumpenöffnung 12a der ersten Hydraulikpumpe 12 und das von der ersten Pumpenöffnung 13a der zweiten Hydraulikpumpe abgegebene Hydraulikfluid durch den ersten Pumpenströmungsweg 33, die erste Richtungssteuerungseinheit 44 und den ersten Zylinderströmungsweg 31, um der ersten Kammer 14c des Hydraulikzylinders 14 zugeführt zu werden. Das Hydraulikfluid in der zweiten Kammer 14d des Hydraulikzylinders 14 strömt durch den zweiten Zylinderweg 32 und durch den zweiten Pumpenströmungsweg 34 und wird in der zweiten Pumpenöffnung 12b der ersten Hydraulikpumpe 12 zurückgewonnen. Der Hydraulikzylinder 14 fährt dadurch aus.
Das zweite Steuerventil 16 erlaubt eine Verbindung zwischen der zweiten Pumpenöffnung 16e und der zweiten Zylinderöffnung 16f und zwischen der ersten Zylinderöffnung 16b und der ersten Bypassöffnung 16d im Zustand der zweiten Position P2. Aus diesem Grund verbindet das Steuerventil 16 den ersten Zylinderströmungsweg 31 unter Umgehung der ersten Richtungssteuerungseinheit 44 mit dem ersten Pumpenströmungsweg 34 und verbindet den zweiten Pumpenströmungsweg 34 über die zweite Richtungssteuerungseinheit 45 mit dem zweiten Zylinderströmungsweg 32 im Zustand der zweiten Position P2. Die erste Pumpenöffnung 16a, die erste Ablassöffnung 16c, die zweite Bypassöffnung 16h und die zweite Ablassöffnung 16g sind sämtlich geschlossen, wenn sich das Steuerventil 16 im Zustand der zweiten Position P2 befindet.
Wenn der Hydraulikzylinder 14 eingefahren wird, werden die erste Hydraulikpumpe 12 und die zweite Hydraulikpumpe 13 im zweiten Förderzustand angetrieben, und das Steuerventil 16 ist in den Zustand der zweiten Position P2 eingestellt. Dadurch strömt das von der zweiten Pumpenöffnung 12b der ersten Hydraulikpumpe 12 abgegebene Hydraulikfluid durch den zweiten Pumpenströmungsweg 34, die zweite Richtungssteuerungseinheit 45 und den zweiten Zylinderströmungsweg 32, um der zweiten Kammer 14d des Hydraulikzylinders 14 zugeführt zu werden. Das Hydraulikfluid in der ersten Kammer 14c des Hydraulikzylinders 14 strömt durch den ersten Zylinderströmungsweg 31 und durch den ersten Pumpenströmungsweg 33, um in der ersten Pumpenöffnung 12a der ersten Hydraulikpumpe 12 und in der ersten Pumpenöffnung 13a der zweiten Hydraulikpumpe 13 zurückgewonnen zu werden. Der Hydraulikzylinder 14 fährt folglich ein.
Das Steuerventil 16 erlaubt eine Verbindung zwischen der ersten Bypassöffnung 16d und der ersten Ablassöffnung 16c und zwischen der zweiten Bypassöffnung 16h und der zweiten Ablassöffnung 16g im Zustand der Neutralposition Pn. Deshalb verbindet das Steuerventil 16 den ersten Pumpenströmungsweg 33 unter Umgehung der ersten Richtungssteuerungseinheit 44 mit dem Ablassströmungsweg 37 und verbindet den zweiten Pumpenströmungsweg 34 unter Umgehung des zweiten Richtungssteuerungsventil 45 mit dem Ablassströmungsweg 37 im Zustand der Neutralposition Pn. Wenn sich das Steuerventil 16 im Zustand der Neutralposition Pn befindet, sind die erste Pumpenöffnung 16a, die erste Zylinderöffnung 16b, die zweite Pumpenöffnung 16e und die zweite Zylinderöffnung 16f sämtlich geschlossen.
Das Steuerventil 16 erlaubt eine Verbindung zwischen der zweiten Pumpenöffnung 16e und der zweiten Zylinderöffnung 16f und zwischen der ersten Zylinderöffnung 16b und der ersten Bypassöffnung 16d im Zustand der dritten Position P3. Deshalb verbindet das Steuerventil 16 den ersten Zylinderströmungsweg 31 unter Umgehung der ersten Richtungssteuerungseinheit 44 mit dem ersten Pumpenströmungsweg 34 und verbindet den zweiten Pumpenströmungsweg 34 über die zweite Richtungssteuerungseinheit 45 mit dem zweiten Zylinderströmungsweg 32 im Zustand der dritten Position P3. Darüber hinaus erlaubt das Steuerventil 16 eine Verbindung der ersten Ablassöffnung 16c über ein Drosselventil 17 mit der ersten Zylinderöffnung 16b im Zustand der dritten Position P3. Deshalb verbindet das Steuerventil 16 den ersten Zylinderströmungsweg 31 über das Drosselventil 17 mit dem Ablassströmungsweg 37 im Zustand der dritten Position P3.
Dadurch wird der Ablassströmungsweg 37 mit dem ersten Strömungsweg 15a derart verbunden, dass er von dem ersten Strömungsweg 15a abzweigt. Die erste Pumpenöffnung 16a, die zweite Bypassöffnung 16h und die zweite Ablassöffnung 16g sind sämtlich geschlossen, wenn sich das Steuerventil 16 im Zustand der dritten Position P3 befindet.
Das Steuerventil 16 kann in den Zustand jeder Position zwischen der ersten Position P1 und der Neutralposition Pn eingestellt werden. Dadurch kann das Steuerventil 16 die Flussmenge des Hydraulikfluids, das über die erste Richtungssteuerungseinheit 44 von dem ersten Pumpenströmungsweg 33 zu dem ersten Zylinderströmungsweg 31 zu leiten ist, und die Flussmenge des Hydraulikfluids, das von dem ersten Pumpenströmungsweg 33 zu dem Ablassströmungsweg 37 zu leiten ist, steuern. Insbesondere kann das Steuerventil 16 die Flussmenge des Hydraulikfluids, das aus der ersten Hydraulikpumpe 12 und aus der zweiten Hydraulikpumpe 13 in die erste Kammer 14c des Hydraulikzylinders 14 zu leiten ist, und die Flussmenge des Hydraulikfluids, das aus der ersten Hydraulikpumpe 12 und aus der zweiten Hydraulikpumpe 13 in den Ablassströmungsweg 37 zu leiten ist, steuern.
Das Steuerventil 16 kann in den Zustand jeder Position zwischen der zweiten Position P2 und der Neutralposition Pn eingestellt werden. Dadurch kann das Steuerventil 16 die Flussmenge des Hydraulikfluids, das über die zweite Richtungssteuerungseinheit 45 von dem zweiten Pumpenströmungsweg 34 zu dem zweiten Zylinderströmungsweg 32 zu leiten ist, und die Flussmenge des Hydraulikfluids, das von dem zweiten Pumpenströmungsweg 34 zu dem Ablassströmungsweg 37 zu leiten ist, steuern. Das heißt, das Steuerventil 16 kann die Flussmenge des Hydraulikfluids, das aus der ersten Hydraulikpumpe 12 in die zweite Kammer 14d des Hydraulikzylinders 14 zu leiten ist, und die Flussmenge des Hydraulikfluids, das aus der ersten Hydraulikpumpe 12 in den Ablassströmungsweg 37 zu leiten ist, steuern.
Das Steuerventil 16 kann in den Zustand jeder Position zwischen der zweiten Position P2 und der dritten Position P3 eingestellt werden. Dadurch kann das Steuerventil 16 die Flussmenge des Hydraulikfluids, das aus dem ersten Zylinderströmungsweg 31 in den Ablassströmungsweg 37 abzuleiten ist, steuern. Wenn sich das Steuerventil 16 im Zustand einer Position zwischen der Position P2 und der Position P3 befindet, ist eine Öffnung zwischen der ersten Zylinderöffnung 16b und der ersten Bypassöffnung 16d vollständig offen. Ferner ist eine Öffnung zwischen der zweiten Pumpenöffnung 16e und der zweiten Zylinderöffnung 16f vollständig offen.
Das hydraulische Antriebssystem hat ferner eine Betätigungsvorrichtung 46. Die Betätigungsvorrichtung 46 enthält ein Betätigungselement 46a und eine Betätigungs-Detektionseinheit 46b. Das Betätigungselement 46a ist ein Element für eine Bewegungsbetätigung des Hydraulikzylinders 14. Zum Beispiel ist das Betätigungselement 46a ein Bedienhebel für den Ausleger. Das Betätigungselement 46a kann in zwei Richtungen betätigt werden: in eine Richtung zum Ausfahren des Hydraulikzylinders 14 aus der Neutralposition und in eine Richtung zum Einfahren des Hydraulikzylinders 14 aus der Neutralposition.
Die Betätigungs-Detektionseinheit 46b detektiert den Betätigungsbetrag (im Folgenden als ”Auslegerbetätigungsbetrag” bezeichnet) und die Betätigungsrichtung des Betätigungselements 46a. Die Betätigungs-Detektionseinheit 46b ist zum Beispiel ein Sensor zum Detektieren einer Position des Betätigungselements 46a. Wenn das Betätigungselement 46 in der Neutralposition positioniert ist, ist der Betätigungsbetrag des Betätigungselements 46a Null. Detektionssignale, die den Betätigungsbetrag und die Betätigungsrichtung angeben, werden von der Betätigungs-Detektionseinheit 46b in die Pumpensteuerung 24 eingegeben. Die Pumpensteuerung 24 berechnet eine Sollflussmenge des dem Hydraulikzylinder 14 zuzuführenden Hydraulikfluids gemäß dem Betätigungsbetrag des Betätigungselements 46a.
Die Antriebsmaschinensteuerung 22 steuert die Ausgangsleistung der Antriebsmaschine 11 durch eine Steuerung der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 21. Ausgangsdrehmoment-Charakteristiken der Antriebsmaschine, die auf der Basis einer eingestellten Solldrehzahl der Antriebsmaschine und eines Arbeitsmodus bestimmt werden, werden als Kennfeld in der Antriebsmaschinensteuerung 22 gespeichert. Die Ausgangsdrehmoment-Charakteristiken der Antriebsmaschine geben das Verhältnis zwischen dem Ausgangsdrehmoment und der Drehzahl der Antriebsmaschine 11 an. Die Antriebsmaschinensteuerung 22 steuert die Ausgangsleistung der Antriebsmaschine auf der Basis der Ausgangsdrehmoment-Charakteristiken der Antriebsmaschine.
Wenn die Sollflussmenge innerhalb des durch das Betätigungselement 46a eingestellten vorgeschriebenen Bereichs liegt, nutzt die Pumpensteuerung 24 das Steuerventil 16, um die Flussmenge des Hydraulikfluids zu steuern, die dem Hydraulikzylinder 14 zugeführt wird. Wenn die Sollflussmenge größer ist als der durch das Betätigungselement 46a eingestellte vorgeschriebene Bereich, nutzt die Pumpensteuerung 24 die erste Pumpenflussmengen-Steuereinheit 25 und die zweite Pumpenflussmengen-Steuereinheit 26 zum Steuern der Flussmenge des Hydraulikfluids, das dem Hydraulikzylinder 14 zugeführt wird. Insbesondere wenn der Auslegerbetätigungsbetrag innerhalb eines vorgeschriebenen Bereichs sehr niedriger Geschwindigkeiten liegt, nutzt die Pumpensteuerung 24 das Steuerventil 16 zum Steuern der Flussmenge des Hydraulikfluids, das dem Hydraulikzylinder 14 zugeführt wird. Wenn der Hydraulikzylinder 14 ausgefahren wird, nutzt die Pumpensteuerung 24 die erste Pumpenflussmengen-Steuereinheit 25 und die zweite Pumpenflussmengen-Steuereinheit 26 zum Steuern der Flussmenge des Hydraulikfluids, das dem Hydraulikzylinder 14 zugeführt wird, wenn der Betätigungsbetrag des Betätigungselements 46a größer als der vorgeschriebene sehr kleine Geschwindigkeitsbereich ist. Wenn der Hydraulikzylinder 14 eingefahren wird, nutzt die Pumpensteuerung 24 die erste Pumpenflussmengen-Steuereinheit 25 zum Steuern der Flussmenge des Hydraulikfluids, das dem Hydraulikzylinder 14 zuzuführen ist, wenn der Auslegerbetätigungsbetrag größer ist als der vorgeschriebene sehr kleine Geschwindigkeitsbereich ist.
Der vorgeschriebene sehr kleine Geschwindigkeitsbereich ist ein Betätigungsbereich des Betätigungselements 46a entsprechend dem vorgeschriebenen Bereich der vorgenannten Sollflussmenge. Insbesondere ist der ”vorgeschriebene sehr kleine Geschwindigkeitsbereich” ein Betätigungsbereich des Betätigungselements 46a, wenn der Hydraulikzylinder bei sehr kleinen Geschwindigkeiten gesteuert wird. Das heißt, der ”vorgeschriebene sehr kleine Geschwindigkeitsbereich” ist ein Betätigungsbereich des Betätigungselements 46a, der notwendig ist zum Steuern einer sehr kleinen Flussmenge, um eine minimal steuerbare Flussmenge der Förderflussmenge der Hydraulikpumpen zu unterschreiten. Zum Beispiel ist der vorgeschriebene sehr kleine Geschwindigkeitsbereich ein Bereich von etwa 15 bis 20% des maximalen Betätigungsbetrags in der Ausfahrrichtung des Hydraulikzylinders 14 von der Neutralposition. Der vorgeschriebene sehr kleine Geschwindigkeitsbereich ist ein Bereich von etwa 15 bis 20% des maximalen Betätigungsbetrags in der Einfahrrichtung des Hydraulikzylinders 14 von der Neutralposition. Im Folgenden wird die Steuerung des Hydraulikzylinders 14 bei einem Betätigungsbetrag des Betätigungselements 46a, der innerhalb des vorgeschriebenen Betätigungsbereichs liegt, als ”Kleinstgeschwindigkeitssteuerung” bezeichnet. Die Steuerung des Hydraulikzylinders 14 bei einem Betätigungsbetrag des Betätigungselements 46a, der größer ist als der vorgeschriebene Betätigungsbereich, wird als ”Normalsteuerung” bezeichnet. Im Folgenden wird die Steuerung beim Ausfahren des Hydraulikzylinders 14 erläutert.
Die Pumpensteuerung 24 steuert die Flussmenge des Hydraulikfluids zu dem Hydraulikzylinder 14 durch eine Steuerung des Steuerventils 16 während der Kleinstgeschwindigkeitssteuerung des Hydraulikzylinders 14. Wenn der Auslegerbetätigungsbetrag kleiner als der vorgeschriebene sehr kleine Geschwindigkeitsbereich ist, stellt die Pumpensteuerung 24 das Steuerventil 16 in den Zustand der Neutralposition Pn ein. Dadurch ist die Öffnungsfläche zwischen dem ersten Pumpenströmungsweg 33 und dem ersten Zylinderströmungsweg 31 gleich Null, wenn der Auslegerbetätigungsbetrag kleiner ist als der vorgeschriebene sehr kleine Geschwindigkeitsbereich. Das Durchfluss-Steuerventil 16 wird derart gesteuert, dass sich die Öffnungsfläche zwischen dem ersten Pumpenströmungsweg 33 und dem Ablassströmungsweg 37 mit einer Vergrößerung des Auslegerbetätigungsbetrags entsprechend verkleinert. Wenn der Auslegerbetätigungsbetrag gleich Null ist, setzt die Pumpensteuerung 24 den Neigungswinkel der ersten Hydraulikpumpe 12 und den Neigungswinkel der zweiten Hydraulikpumpe 13 auf Null.
Die Pumpensteuerung 24 steuert das Steuerventil 16 zwischen dem Zustand der ersten Position P1 und dem Neutralzustand Pn, während der Pumpenbetätigungsbetrag innerhalb des vorgeschriebenen sehr kleinen Geschwindigkeitsbereichs liegt (siehe b1 bis b2 in 3). Insbesondere wird das Steuerventil 16 derart gesteuert, dass bei einer Vergrößerung des Auslegerbetätigungsbetrags die Öffnungsfläche zwischen dem ersten Pumpenströmungsweg 33 und dem ersten Zylinderströmungsweg 31 entsprechend größer wird, wenn der Auslegerbetätigungsbetrag innerhalb des vorgeschriebenen sehr kleinen Bereichs liegt. Das Durchfluss-Steuerventil 16 wird derart gesteuert, dass bei einer Vergrößerung des Pumpenbetätigungsbetrags die Öffnungsfläche zwischen dem ersten Pumpenströmungsweg 33 und dem Ablassströmungsweg 37 entsprechend kleiner wird.
Das Durchfluss-Steuerventil 16 wird derart gesteuert, dass, wenn der Auslegerbetätigungsbetrag den maximalen Betätigungsbetrag des sehr kleinen Geschwindigkeitsbereichs erreicht (siehe b2 in 3), die Öffnungsfläche zwischen dem ersten Pumpenströmungsweg 33 und dem Ablassströmungsweg 37 gleich Null wird. Darüber hinaus wird eine Gesamtförderflussmenge der ersten Hydraulikpumpe 12 und der zweiten Hydraulikpumpe 13 auf einer vorgeschriebenen Förderflussmenge gehalten, wenn der Auslegerbetätigungsbetrag innerhalb des vorgeschriebenen sehr kleinen Geschwindigkeitsbereichs liegt. Insbesondere werden vorgeschriebene Neigungswinkel der ersten Hydraulikpumpe 12 und der zweiten Hydraulikpumpe 13 beibehalten, so dass die Gesamtförderflussmenge der ersten Hydraulikpumpe 12 und der zweiten Hydraulikpumpe 13 auf der vorgeschriebenen Förderflussmenge gehalten wird. Die vorgeschriebene Förderflussmenge ist größer als die Sollflussmenge, die dem Auslegerbetätigungsbetrag entspricht. Deshalb wird das aus der ersten Hydraulikpumpe 12 und aus der zweiten Hydraulikpumpe 13 zugeführte Hydraulikfluid aufgeteilt zwischen dem Hydraulikzylinder 14 und dem Ablassströmungsweg 37. Insbesondere wird von dem Hydraulikfluid aus der ersten Hydraulikpumpe 12 und aus der zweiten Hydraulikpumpe 13 ein Teil der Flussmenge, die für die Kleinstgeschwindigkeitssteuerung des Hydraulikzylinders 14 benötigt wird, über den ersten Zylinderströmungsweg 31 zu dem Hydraulikzylinder 14 geleitet. Überschüssiges Hydraulikfluid wird über den Ablassströmungsweg 37 in den Speisekreis 35 geleitet. Das überschüssige Hydraulikfluid wird aus dem Speiskreis 35 in den ersten Pumpenströmungsweg 33 oder in den zweiten Pumpenströmungsweg 34 zurückgespeist oder über das Entlastungsventil 42 in den Hydraulikfluidbehälter 27 geleitet.
Die Pumpensteuerung 24 steuert die Flussmenge des Hydraulikfluids zu dem Hydraulikzylinder 14 durch eine Steuerung der ersten Pumpenflussmengen-Steuereinheit 25 und der zweiten Pumpenflussmengen-Steuereinheit 26 während der normalen Steuerung des Hydraulikzylinders 14. Insbesondere wenn der Auslegerbetätigungsbetrag größer ist als der vorgeschriebene sehr kleine Geschwindigkeitsbereich, stellt die Pumpensteuerung 24 das Steuerventil 16 in den Zustand der ersten Position P1 ein. Die Öffnungsfläche zwischen dem ersten Pumpenströmungsweg 33 und dem Ablassströmungsweg 37 wird deshalb auf Null eingestellt. Das heißt, die Verbindung zwischen dem ersten Pumpenströmungsweg 33 und dem Ablassströmungsweg 37 wird geschlossen.
Wenn der Auslegerbetätigungsbetrag größer als der vorgeschriebene sehr kleine Geschwindigkeitsbereich ist, öffnet die Pumpensteuerung 24 die Öffnungsfläche zwischen dem ersten Pumpenströmungsweg 33 und dem ersten Zylinderströmungsweg 31 vollständig. Wenn der Auslegerbetätigungsbetrag größer als der vorgeschriebene sehr kleine Geschwindigkeitsbereich ist, werden die erste Pumpenflussmengen-Steuereinheit 25 und die zweite Pumpenflussmengen-Steuereinheit 26 derart gesteuert, dass die Gesamtförderflussmenge der ersten Hydraulikpumpe 12 und der zweiten Hydraulikpumpe 13 zu der dem Auslegerbetätigungsbetrag entsprechenden Sollflussmenge wird.
Das Ergebnis ist, dass die volle Menge des Hydraulikfluids, das aus dem Pumpenströmungsweg 33 in das Steuerventil 16 zu leiten ist, dem Hydraulikzylinder 14 zugeführt wird. Befindet sich der Hydraulikzylinder 14 im Normalbetrieb, steuert die Pumpensteuerung 24 die Förderflussmenge der ersten Hydraulikpumpe 12 und die Förderflussmenge der zweiten Hydraulikpumpe 13 auf solche Weise, dass ein Absorptionsdrehmoment der ersten Hydraulikpumpe 12 und ein Absorptionsdrehmoment der zweiten Hydraulikpumpe 13 auf der Basis der Pumpenabsorptionsdrehmoment-Charakteristiken gesteuert wird. Die Pumpenabsorptionsdrehmoment-Charakteristiken geben das Verhältnis zwischen dem Pumpenabsorptionsdrehmoment und der Antriebsmaschinendrehzahl an. Die Pumpenabsorptionsdrehmoment-Charakteristiken werden auf der Basis eines Arbeitsmodus und der Antriebsbedingungen vorher festgelegt und in der Pumpensteuerung 24 gespeichert.
Die Steuerung des Hydraulikzylinders 14 bei Einfahren des Hydraulikzylinders 14 beinhaltet zusätzlich zu der vorstehend beschriebenen Kleinstgeschwindigkeitssteuerung und Normalsteuerung eine Hochgeschwindigkeitssteuerung. Die Kleinstgeschwindigkeitssteuerung beim Einfahren des Hydraulikzylinders 14 ist die gleiche wie die Kleinstgeschwindigkeitssteuerung beim Ausfahren des Zylinders 14. Jedoch wird beim Einfahren des Hydraulikzylinders 14 Hydraulikfluid aus der ersten Hydraulikpumpe 12 ohne die Zuleitung von Hydraulikfluid aus der zweiten Hydraulikpumpe 13 in den Hydraulikzylinder 14 gespeist. Deshalb wird ein Teil des Hydraulikfluids, das von der ersten Hydraulikpumpe 13 abgegeben wird, über den zweiten Pumpenströmungsweg 34 und den zweiten Zylinderströmungsweg 32 zu dem Hydraulikzylinder 14 geleitet.
Überschüssiges Hydraulikfluid, das ein Teil des Hydraulikfluids ist, das von der ersten Hydraulikpumpe 12 abgegeben wird, wird über den Ablassströmungsweg 37 in den Speisekreis 35 geleitet. Dabei steuert die Pumpensteuerung 24 das Steuerventil 16 zum Steuern der Flussmenge des Hydraulikfluids, das aus der ersten Hydraulikpumpe 12 in den Hydraulikzylinder 14 gespeist wird und die Flussmenge des Hydraulikfluids, das aus der ersten Hydraulikpumpe 12 in den Ablassströmungsweg 37 geleitet wird.
Die Normalsteuerung beim Einfahren des Hydraulikzylinders 14 ist die gleiche wie beim Ausfahren des Hydraulikzylinders 14. Jedoch wird beim Einfahren des Hydraulikzylinders 14 während des Normalbetriebs Hydraulikfluid, das von der ersten Hydraulikpumpe 12 abgegeben wird, über den zweiten Pumpenströmungsweg 34 und den zweiten Zylinderströmungsweg 32 zu dem Hydraulikzylinder 14 geleitet. Dabei steuert die Pumpensteuerung 24 die Förderflussmenge der ersten Hydraulikpumpe 12 durch eine Steuerung der ersten Pumpenflussmengen-Steuereinheit 25.
Es folgt eine Erläuterung der Hochgeschwindigkeitssteuerung. Ein Teil des Hydraulikfluids, das beim Einfahren des Hydraulikzylinders 14, d. h. beim Absenken des Arbeitsgeräts 2, aus der ersten Kammer 14c des Hydraulikzylinders 14 abgeleitet wird, wird bei der Hochgeschwindigkeitssteuerung in den Ablassströmungsweg 3 geleitet. Insbesondere steuert die Pumpensteuerung 24 das Steuerventil 16 entsprechend dem Auslegerbetätigungsbetrag auf der Basis der Ablassöffnungsflächen-Kurve L2, die in 3 gezeigt ist. 3 zeigt die Pumpenverdrängungs-Kurve L1 und die Ablassöffnungsflächen-Kurve L2. Die Pumpenverdrängungs-Kurve L1 beschreibt das Verhältnis zwischen dem Auslegerbetätigungsbetrag und der Verdrängung der ersten Hydraulikpumpe 12. Die Pumpenverdrängung vergrößert sich in Übereinstimmung mit einer Vergrößerung des Auslegerbetätigungsbetrags, wie das in der Pumpenverdrängungs-Kurve L1 abgebildet ist. Die Verdrängung der ersten Hydraulikpumpe 12 erreicht die maximale Verdrängung Dmax bei einem vorgeschriebenen Wert A1 des Auslegerbetätigungsbetrags.
Die Ablassöffnungsflächen-Kurve L2 beschreibt das Verhältnis zwischen dem Auslegerbetätigungsbetrag und der Ablassöffnungsfläche unter der Hochgeschwindigkeitssteuerung. Die Ablassöffnungsfläche ist die Öffnungsfläche einer Öffnung des Steuerventils 16, die das Steuerventil 16 mit dem Ablassströmungsweg 37 verbindet. In 3 ist mit L3 die Ablassöffnungsflächen-Kurve unter der vorstehend beschriebenen Kleinstgeschwindigkeitssteuerung angetragen. Die Ablassöffnungsfläche wird gesteuert durch eine Einstellung des Steuerventils 16 in einen Zustand zwischen der zweiten Position P2 und der dritten Position P3 bei der Hochgeschwindigkeitssteuerung.
Die Ablassöffnungsfläche beträgt Null, wenn der Auslegerbetätigungsbetrag kleiner ist als der vorgeschriebene Wert A1, wie durch die Ablassöffnungsflächen-Kurve L2 dargestellt. Das heißt, die Verbindung zwischen dem Ablassströmungsweg 37 und der ersten Strömungsweg 158 wird geschlossen, wenn der Auslegerbetätigungsbetrag den vorgeschriebenen Wert A1 unterschreitet. Daher wird bei einem Auslegerbetätigungsbetrag, der beim Absenken des Arbeitsgeräts 2 kleiner ist als der vorgeschriebene Wert A1, das gesamte Hydraulikfluid, das aus der ersten Kammer 14c abgeleitet wird, über den ersten Strömungsweg 15a zur ersten Pumpenöffnung 12a der ersten Hydraulikpumpe 12 und zur ersten Pumpenöffnung 138 der zweiten Hydraulikpumpe 13 zurückgeleitet. Die Ablassöffnungsfläche vergrößert sich entsprechend der Vergrößerung des Auslegerbetätigungsbetrags, wenn der Auslegerbetätigungsbetrag gleich dem oder größer als der vorgeschriebene Wert A1 ist. Deshalb beginnt die Öffnung, die das Steuerventil 16 mit dem Ablassströmungsweg 37 verbindet, sich zu öffnen, wenn der Auslegerbetätigungsbetrag den vorgeschriebenen Wert A1 erreicht. Das heißt, die Öffnung, die das Steuerventil 16 mit dem Ablassströmungsweg 37 verbindet, beginnt sich zu öffnen, wenn die Verdrängung der ersten Hydraulikpumpe 12 die maximale Verdrängung Dmax erreicht. Die Ablassöffnungsfläche vergrößert sich dann entsprechend einer Vergrößerung des Auslegerbetätigungsbetrags. Das Ergebnis ist, dass ein Teil des Hydraulikfluids, das aus der ersten Kammer 14c abgeleitet wird, in den Ablassströmungsweg 37 einströmt, wenn der Auslegerbetätigungsbetrag gleich dem oder größer als der vorgeschriebene Wert A1 ist, wenn das Arbeitsgerät 2 abgesenkt wird. Dadurch ist die Flussmenge des Hydraulikfluids, das zu den ersten Pumpenöffnungen 12a und 13a zurückgeleitet wird, kleiner als die volle Menge des Hydraulikfluids, das aus der ersten Kammer 14c abgeleitet wird.
Es kann ein Sensor vorgesehen sein, der den Neigungswinkel der ersten Hydraulikpumpe 12 auf der Basis des durch die Betätigungsdetektionseinheit 46b detektierten Auslegerbetätigungsbetrags detektiert, und die Pumpensteuerung 24 kann auf der Basis des durch den Sensor detektierten Neigungswinkels der ersten Hydraulikpumpe 12 bestimmen, ob die Verdrängung der ersten Hydraulikpumpe 12 die maximale Verdrängung Dmax erreicht hat.
Ein Beispiel der Strömung des Hydraulikfluids während der Hochgeschwindigkeitssteuerung wird mit Bezug auf 2 erläutert. Ein Verhältnis zwischen dem Druckaufnahmebereich in der ersten Kammer 14c und dem Druckaufnahmebereich in der zweiten Kammer 14d der Zylinderstange 14a beträgt angenommen 2:1. Beim Absenken des Arbeitsfahrzeugs 2 wird das Hydraulikfluid in die zweite Kammer 14d geleitet, da der Hydraulikzylinder 14 eingefahren wird. Wenn die Einströmmenge aus dem zweiten Zylinderströmungsweg 32 in die zweite Kammer 14d gleich ”1,0” ist, ist die Ausströmmenge aus der ersten Kammer 14c in den ersten Zylinderströmungsweg 31 gleich ”2,0”.
Die Pumpensteuerung 24 setzt das Steuerventil 16 in einen Zustand zwischen Position P2 und Position P3, so dass die Entleeumgsöffnungsfläche einen Wert entsprechend dem Auslegerbetätigungsbetrag erreicht. Dadurch wird ein Teil des Hydraulikfluids, der zum Beispiel ”0,4” beträgt und ein Teil des Hydraulikfluids in dem ersten Hydraulikfluid-Strömungsweg 31 ist, in den Ablassströmungsweg 37 geleitet. Die Menge des Hydraulikfluids, das in den Ablassströmungsweg 37 geleitet wird, wird durch die Ablassöffnungsfläche bestimmt. Darüber hinaus wird der restliche Teil des Hydraulikfluids, der ”1,6” beträgt, in den ersten Pumpenströmungsweg 33 geleitet. Da die erste Hydraulikpumpe 12 und die zweite Hydraulikpumpe 13 auf die gleiche Verdrängung eingestellt sind, wird das in den ersten Pumpenströmungsweg 33 geleitete Hydraulikfluid zu gleichen Teilen von jeweils ”0,8” zur ersten Hydraulikpumpe 12 und zur zweiten Hydraulikpumpe 13 zurückgeleitet. Der ”0,8” betragende Teil des von der ersten Hydraulikpumpe 12 abgegebenen Hydraulikfluids, und ein ”0,2” betragender Teil des Hydraulikfluids aus dem Speisekreis 35 werden als der Gesamtteil vom ”1,0” des Hydraulikfluids in den zweiten Pumpenströmungsweg 34 geleitet.
Der Teil des Hydraulikfluids aus dem Speisekreis 35, der ”0,2” beträgt, ist ein Teil des Hydraulikfluids, der in den Ablassströmungsweg 37 geleitet wird. Der verbleibende Teil des Hydraulikfluids, der ”0,2” beträgt, wird über das Entlastungsventil 42 aus dem Speisekreis 35 in den Hydraulikfluidbehälter 27 geleitet. Der Teil des Hydraulikfluids in dem zweiten Pumpenströmungsweg 34, der ”1,0” beträgt, wird über das Steuerventil 16 in die zweite Kammer 14d des Hydraulikzylinders 14 geleitet.
Das hydraulische Antriebssystem gemäß vorliegender Ausführungsform hat die folgenden Merkmale.
Ein Teil des Hydraulikfluids, das beim Absenken des Arbeitsgeräts 2 aus der ersten Kammer 14c abgeleitet wird, strömt in den Ablassströmungsweg 37. 4 zeigt ein Verhältnis L11 zwischen der Flussmenge des aus der ersten Kammer 14c abgeleiteten Hydraulikfluids und dem Auslegerbetätigungsbetrag, wenn das Arbeitsgerät 2 abgesenkt wird, und ein Verhältnis L12 zwischen der Flussmenge des in die erste Kammer 14c geleiteten Hydraulikfluids und dem Auslegerbetätigungsbetrag, wenn das Arbeitsgerät 2 angehoben wird. Wie 4 zeigt, ist die Flussmenge des aus der ersten Kammer 14c abgeleiteten Hydraulikfluids beim Absenken des Arbeitsgeräts 2 größer als die Flussmenge des in die erste Hydraulikkammer 14c geleiteten Hydraulikfluids beim Anheben des Arbeitsgeräts 2. Das Ergebnis ist, dass die Absenkgeschwindigkeit des Arbeitsgeräts 2 höher sein kann als die Anhebegeschwindigkeit des Arbeitsgeräts 2.
Darüber hinaus ist ein schraffierter Bereich ΔQ in 4 ein größerer Teil der Ausströmmenge aus der ersten Kammer 14c, der benötigt wird, damit die Absenkgeschwindigkeit des Arbeitsgeräts 2 höher sein kann als die Anhebegeschwindigkeit des Arbeitsgeräts 2. Das dem größeren Teil entsprechende Hydraulikfluid wird in den Ablassströmungsweg 37 geleitet. Dadurch kann die Absenkgeschwindigkeit des Arbeitsgeräts 2 erhöht werden, ohne die Kapazität der ersten Hydraulikpumpe 12 und der zweiten Hydraulikpumpe 13 vergrößern zu müssen.
Die Ablassöffnungsfläche wird entsprechend dem Auslegerbetätigungsbetrag bestimmt. Die Absicht des Maschinenführers, das Arbeitsgerät 2 rasch abzusenken, spiegelt sich in dem Auslegerbetätigungsbetrag wieder. Dadurch wird das Gefühl bei der Bedienung des Arbeitsgeräts 2 verbessert, indem der Auslegerbetätigungsbetrag für die Steuerung des Hydraulikfluidstroms zu dem Ablassströmungsweg 37 verwendet wird.
Die mit dem Ablassströmungsweg 37 verbundene Öffnung wird geöffnet, wenn der Auslegerbetätigungsbetrag gleich dem oder größer als der vorgeschriebene Betätigungsbetrag A1 ist, der kleiner als der maximale Betätigungsbetrag des Betätigungselements 46a ist. Das Ergebnis ist, dass die Absenkgeschwindigkeit des Arbeitsgeräts 2 erhöht werden kann, während die Fluidansaugmengen der ersten Hydraulikpumpe 12 und der zweiten Hydraulikpumpe 13 im Wesentlichen festgelegt sind. Darüber hinaus ist der vorgeschriebene Betätigungsbetrag A1 der Auslegerbetätigungsbetrag, für den die Verdrängung der ersten Hydraulikpumpe 12 die maximale Verdrängung Dmax erreicht. Daher beginnt die Pumpensteuerung 24, die Öffnung zu öffnen, die das Steuerventil 16 mit dem Ablassströmungsweg 37 verbindet, wenn die Verdrängung der ersten Hydraulikpumpe 12 die maximale Verdrängung Dmax erreicht, und vergrößert dann die Ablassöffnungsfläche des Steuerventils 16 entsprechend einer Vergrößerung des Auslegerbetätigungsbetrags. Dadurch kann die Absenkgeschwindigkeit des Arbeitsgeräts 2 selbst dann erhöht werden, wenn die Fluidansaugmenge der ersten Hydraulikpumpe 12 die maximale Verdrängung Dmax erreicht.
2. Zweite Ausführungsform
Ein hydraulisches Antriebssystem gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in 5 dargestellt. Das Steuerventil 16 bei dem hydraulischen Antriebsystem gemäß der zweiten Ausführungsform hat einen Rückführungsströmungsweg 18, der eine Verbindung zwischen der ersten Zylinderöffnung 16b und der zweiten Zylinderöffnung 16f im Zustand der dritten Position P3 erlaubt. Wenn sich das Steuerventil 16 im Zustand der dritten Position P3 befindet, zweigt der Rückführungsströmungsweg 18 von dem ersten Strömungsweg 15a ab und führt einen Teil des aus der ersten Kammer 14c abgeleiteten Hydraulikfluids zurück in den zweiten Strömungsweg 15b. Ein Rückschlagventil 19 und ein Drosselventil 20 sind in dem Rückführungsströmungsweg 18 angeordnet. Das Rückschlagventil 19 lässt das Hydraulikfluid von dem ersten Strömungsweg 15a zu dem zweiten Strömungsweg 15b strömen. Das Rückschlagventil 19 verhindert jedoch, dass das Hydraulikfluid von dem zweiten Strömungsweg 15b zurück zu dem ersten Strömungsweg 15a strömt.
Das Steuerventil 16 erlaubt eine Verbindung zwischen der ersten Ablassöffnung 16c und der ersten Zylinderöffnung 16b über das Drosselventil 17 und erlaubt eine Verbindung zwischen der ersten Zylinderöffnung 16b und der zweiten Zylinderöffnung 16f über das Rückschlagventil 19 und das Drosselventil 20 im Zustand der dritten Position P3. Das heißt, das Steuerventil 16 verbindet den ersten Zylinderströmungsweg 31 über das Drosselventil 17 mit dem Ablassströmungsweg 37 und verbindet den ersten Zylinderströmungsweg 31 über das Rückschlagventil 19 und das Drosselventil 20 mit dem zweiten Zylinderströmungsweg 32 im Zustand der dritten Position P3. Ansonsten ist das hydraulische Antriebssystem gemäß der zweiten Ausführungsform in der gleichen Weise konfiguriert wie das hydraulische Antriebssystem gemäß der ersten Ausführungsform.
Ein Beispiel der Hydraulikfluidströmung während der Hochgeschwindigkeitssteuerung in dem hydraulischen Antriebssystem gemäß der zweiten Ausführungsform wird mit Bezug auf 5 erläutert. Beträgt die Einströmmenge aus dem zweiten Zylinderströmungsweg 32 in die zweite Kammer 14d beim Absenken des Arbeitsgeräts ”1,0”, dann beträgt die Ausströmmenge aus der ersten Kammer 14c in den ersten Zylinderströmungsweg 31 ”2,0”. Die Pumpensteuerung 24 stellt das Steuerventil 16 in einen Zustand zwischen der zweiten Position P2 und der dritten Position P3 ein, so dass die Ablassöffnungsfläche einen Wert entsprechend dem Auslegerbetätigungsbetrag erreicht. Das Ergebnis ist, dass ein Hydraulikfluidteil von ”0,2”, der ein Teil des Hydraulikfluids in dem ersten Zylinderströmungsweg 31 ist, in den Ablassströmungsweg 37 geleitet wird. Darüber hinaus wird ein Hydraulikfluidteil von ”0,2”, der ein Teil des Hydraulikfluids in dem ersten Zylinderströmungsweg 31 ist, über den Rückführungsströmungsweg 18 in den zweiten Zylinderströmungsweg 32 geleitet.
Der Hydraulikfluidteil von ”0,2”, der in den Ablassströmungsweg 37 geleitet wird, wird über den Speisekreis 35 und das Entlastungsventil 42 in den Hydraulikfluidbehälter 27 geleitet. Der restliche Hydraulikfluidteil von ”1,6” in dem ersten Zylinderströmungsweg 31 wird in den ersten Pumpenströmungsweg 33 geleitet und zu Teilen von jeweils ”0,8” zur ersten Hydraulikpumpe 12 und zur zweiten Hydraulikpumpe 13 geleitet. Der Hydraulikfluidteil von ”0,8” wird aus der ersten Hydraulikpumpe 12 in den zweiten Pumpenströmungsweg 34 geleitet und mit dem Hydraulikfluidteil von ”0,2” aus dem Rückführungsströmungsweg 18 zusammengeführt. Der gesamte Hydraulikfluidteil von ”1,0” wird dann in die zweite Kammer 14d des Hydraulikzylinders 14 geleitet.
Wie vorstehend beschrieben, können bei dem hydraulischen Antriebssystem gemäß der zweiten Ausführungsform die gleichen Wirkungen erzielt werden wie bei dem hydraulischen Antriebssystem gemäß der ersten Ausführungsform. Bei dem hydraulischen Antriebssystem gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Teil des Hydraulikfluids, das aus der ersten Kammer 14c abgeleitet wird, in den Ablassströmungsweg 37 geleitet, und ein weiterer Teil des Hydraulikfluids, das aus der ersten Kammer 14c abgeleitet wird, strömt durch den Rückführungsströmungsweg 18 zurück in den zweiten Strömungsweg 15b, wenn das Arbeitsgerät 2 abgesenkt wird. Dementsprechend kann die Absenkgeschwindigkeit des Arbeitsgeräts 2 weiter erhöht werden.
3. Dritte Ausführungsform
Ein hydraulisches Antriebssystem gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in 6 dargestellt. Das hydraulische Antriebssystem gemäß der dritten Ausführungsform enthält einen Ablassströmungsweg 38 (kann auch als Entleerungs-, Auslass-, Ablauf-, oder Entlastungsströmungsweg bezeichnet werden). Das Steuerventil 16 hat eine dritte Ablassöffnung 16i (kann auch als dritte Entleerungsöffnung bezeichnet werden). Der Ablassströmungsweg 38 ist mit der dritten Ablassöffnung 16i und mit dem Hydraulikfluidbehälter 27 verbunden. Das Steuerventil 16 enthält den Rückführungsströmungsweg 18, der eine Verbindung zwischen der ersten Zylinderöffnung 16b und der zweiten Zylinderöffnung 16f in Zustand der dritten Position P erlaubt. Wenn sich das Steuerventil 16 im Zustand der dritten Position P3 befindet, zweigt der Rückführungsströmungsweg 18 von dem ersten Strömungsweg 15a ab und leitet einen Teil des aus der ersten Kammer 14c abgeleiteten Hydraulikfluids zurück in den zweiten Strömungsweg 15b. Das Rückschlagventil 19 und das Drosselventil 20 sind in dem Rückführungsströmungsweg 18 angeordnet.
Das Steuerventil 16 erlaubt eine Verbindung zwischen der ersten Zylinderöffnung 16b und der dritten Ablassöffnung 16i über die Drosselventile 20 und 17 und erlaubt eine Verbindung zwischen der ersten Zylinderöffnung 16b und der zweiten Zylinderöffnung 16f über das Drosselventil 20 und das Rückschlagventil 19 im Zustand der dritten Position P3. Das heißt, das Steuerventil 16 verbindet den ersten Zylinderströmungsweg 31 über die Drosselventile 20 und 17 mit dem Ablassströmungsweg 38 und verbindet den ersten Zylinderströmungsweg 31 über das Drosselventil 20 und das Rückschlagventil 19 mit dem zweiten Zylinderströmungsweg 32 im Zustand der dritten Position P3. Ansonsten ist das hydraulische Antriebssystem gemäß der dritten Ausführungsform in der gleichen Weise konfiguriert wie das hydraulische Antriebssystem gemäß der ersten Ausführungsform.
Ein Beispiel der Hydraulikfluidströmung während der Hochgeschwindigkeitssteuerung in dem hydraulischen Antriebssystem gemäß der dritten Ausführungsform wird mit Bezug auf 6 erläutert. Wenn die Einströmmenge aus dem zweiten Zylinderströmungsweg 32 in die zweite Kammer 14d beim Absenken des Arbeitsgeräts ”1,0” beträgt, beträgt die Ausströmmenge aus der ersten Kammer 14c in den ersten Zylinderströmungsweg 31 ”2,0”. Die Pumpensteuerung 24 stellt das Steuerventil 16 in einen Zustand zwischen der zweiten Position P2 und der dritten Position P3 ein, so dass die Ablassöffnungsfläche einen Wert entsprechend dem Auslegerbetätigungsbetrag erreicht. Das Ergebnis ist, dass ein Hydraulikfluidteil von ”0,2”, der ein Teil des Hydraulikfluids in dem ersten Zylinderströmungsweg 31 ist, über den Ablassströmungsweg 38 in den Hydraulikfluidbehälter 27 geleitet wird.
Darüber hinaus wird ein Hydraulikfluidteil von ”0,2”, der ein Teil des Hydraulikfluids in dem ersten Zylinderströmungsweg 31 ist, über die Rückführungsströmungsleitung 18 in den zweiten Zylinderströmungsweg 32 geleitet. Der verbleibende Hydraulikfluidteil von ”1,6” in dem ersten Zylinderströmungsweg 31 wird in den ersten Pumpenströmungsweg 33 geleitet und jeweils in Hydraulikfluidteilen von ”0,8” zur ersten Hydraulikpumpe 12 und zur zweiten Hydraulikpumpe 13 zurückgeleitet. Der Hydraulikfluidteil von ”0,8” wird aus der ersten Hydraulikpumpe 12 in den zweiten Pumpenströmungsweg 34 geleitet und mit dem Hydraulikfluidteil von ”0,2” aus dem Rückführungsströmungsweg 18 zusammengeführt. Der gesamte Hydraulikfluidteil von ”1,0” wird in die zweite Kammer 14d des Hydraulikzylinders 14 geleitet.
Wie vorstehend beschrieben, können bei dem hydraulischen Antriebssystem gemäß der dritten Ausführungsform die gleichen Wirkungen erzielt werden wie bei dem hydraulischen Antriebssystem gemäß der ersten Ausführungsform. Bei dem hydraulischen Antriebssystem gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Teil des Hydraulikfluids, das aus der ersten Kammer 14c abgeleitet wird, in den Ablassströmungsweg 38 geleitet, und der andere Teil des aus der ersten Kammer 14c abgeleiteten Hydraulikfluids strömt durch den Rückführungsströmungsweg 18 und wird zurück in den zweiten Strömungsweg 15b geleitet, wenn das Arbeitsgerät 2 abgesenkt wird. Die Absenkgeschwindigkeit des Arbeitsgeräts kann daher noch weiter erhöht werden.
4. Vierte Ausführungsform
Ein hydraulisches Antriebssystem gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in 7 dargestellt. Das Steuerventil 16 in dem hydraulischen Antriebssystem gemäß der vierten Ausführungsform erlaubt eine Verbindung zwischen der ersten Zylinderöffnung 16b und der dritten Ablassöffnung 16i über das Rückschlagventil 19 und das Drosselventil 17 und erlaubt eine Verbindung zwischen der ersten Zylinderöffnung 16b und der zweiten Zylinderöffnung 16f über das Drosselventil 20 und das Rückschlagventil 19 im Zustand der dritten Position P3. Das heißt, das Steuerventil 16 verbindet den ersten Zylinderströmungsweg 31 über das Rückschlagventil 19 und das Drosselventil 17 mit dem Ablassströmungsweg 38 und verbindet den ersten Zylinderströmungsweg 31 über das Rückschlagventil 19 und das Drosselventil 20 mit dem zweiten Zylinderströmungsweg 32 im Zustand der dritten Position P3. Ansonsten ist das hydraulische Antriebssystem gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in der gleichen Weise konfiguriert wie das hydraulische Antriebssystem gemäß der dritten Ausführungsform, so dass eine gesonderte Erläuterung an dieser Stelle entfällt. Bei dem hydraulischen Antriebssystem gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können die gleichen Wirkungen erzielt werden wie bei dem hydraulischen Antriebssystem gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
5. Fünfte Ausführungsform
Ein hydraulisches Antriebssystem gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in 8 dargestellt. Die zweite Hydraulikpumpe 13 in dem hydraulischen Antriebssystem der ersten Ausführungsform entfällt bei dem hydraulischen Antriebssystem gemäß der fünften Ausführungsform. Die Hauptpumpe 10 ist daher als eine Hydraulikpumpe (die erste Hydraulikpumpe 12) konfiguriert. Das hydraulische Antriebssystem gemäß der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält ein Zweiwegeventil 51.
Das Zweiwegeventil 51 hat eine erste Einlassöffnung 51a, eine zweite Einlassöffnung 51b, eine Abflussöffnung 51c, einen ersten Druckaufnahmebereich 51d und einen zweiten Druckaufnahmebereich 51e. Die erste Einlassöffnung 51a ist mit dem ersten Strömungsweg 15a verbunden. Die zweite Einlassöffnung 51b ist mit dem zweiten Strömungsweg 15b verbunden. Insbesondere ist die erste Einlassöffnung 51a mit dem ersten Pumpenströmungsweg 33 verbunden. Die zweite Einlassöffnung 51b ist mit dem zweiten Pumpenströmungsweg 34 verbunden. Die Abflussöffnung 51c ist mit einem Abflussströmungsweg 52 verbunden. Der Abflussströmungsweg 52 ist über den Ablassströmungsweg 37 mit dem Ladekreis 35 verbunden. Der erste Druckaufnahmebereich 51d ist über einen ersten Pilotströmungsweg 53 mit dem ersten Strömungsweg 15a verbunden. Dadurch wird der erste Druckaufnahmebereich 51d mit dem Hydraulikfluid des ersten Strömungswegs 15a beaufschlagt. Ein Drosselventil 54 ist in dem ersten Pilotströmungsweg 53 angeordnet. Der zweite Druckaufnahmebereich 51e ist über einen zweiten Pilotströmungsweg 55 mit dem zweiten Strömungsweg 15b verbunden. Dadurch wird der zweite Druckaufnahmebereich 51e mit dem Fluiddruck des zweiten Strömungswegs 15b beaufschlagt. Ein Drosselventil 56 ist in dem zweiten Pilotströmungsweg 55 angeordnet.
Das Zweiwegeventil 51 wird geschaltet zwischen einem Zustand einer ersten Position Q1, einem Zustand einer zweiten Position Q2 und einem Zustand einer Neutralposition Q3 gemäß dem Fluiddruck des ersten Strömungswegs 15 und des Fluiddrucks des zweiten Strömungswegs 15b. Das Zweiwegeventil 51 erlaubt eine Verbindung zwischen der zweiten Einlassöffnung 51b und der Abflussöffnung 51c im Zustand der ersten Position Q1. Dadurch wird der zweite Strömungsweg 15b mit dem Abflussströmungsweg 52 verbunden. Das Zweiwegeventil 51 erlaubt eine Verbindung zwischen der ersten Eingangsöffnung 51a und der Abflussöffnung 51c im Zustand der zweiten Position Q2. Dadurch wird der erste Strömungsweg 15a mit dem Abflussströmungsweg 52 verbunden. Das Zweiwegeventil 51 blockiert die Verbindung zwischen der ersten Einlassöffnung 51a, der zweiten Einlassöffnung 51b und der Abflussöffnung 51c im Zustand der Neutralposition Qn.
Das Zweiwegeventil 51 hat einen Schieber 57, ein erstes elastisches Element 58 und ein zweites elastisches Element 59. Das erste elastische Element 58 drückt den Schieber 57 von dem ersten Druckaufnahmebereich 51d in Richtung auf den zweiten Druckaufnahmebereich 51e. Das zweite elastische Element 59 drückt den Schieber 57 von dem zweiten Druckaufnahmebereich 51e in Richtung auf den ersten Druckaufnahmebereich 51d. Das erste elastische Element 58 ist in einem Zustand, in dem es über seine natürliche Länge hinaus zusammengedrückt wird, an dem Schieber 57 befestigt. Das erste elastische Element 58 ist derart befestigt, dass dieses den Schieber 57 mit einer ersten Anschlagkraft beaufschlagt, wenn sich der Schieber in der Neutralposition befindet. Das zweite elastische Element 59 ist an dem Schieber 57 in einem Zustand befestigt, in dem es über seine natürliche Länge hinaus zusammengedrückt wird. Das zweite elastische Element 59 ist derart befestigt, dass dieses den Schieber 57 mit einer zweiten Anschlagkraft beaufschlagt, wenn sich der Schieber 57 in einer Neutralposition befindet.
Das Verhältnis zwischen dem Druckaufnahmebereich des ersten Druckbereichs 51d und dem Druckaufnahmebereich des zweiten Druckbereichs 51e ist gleich dem Verhältnis zwischen dem Druckaufnahmebereich der ersten Kammer 14c und dem Druckaufnahmebereich der zweiten Kammer 14d. Wenn zum Beispiel das Verhältnis zwischen dem Druckaufnahmebereich der ersten Kammer 14c und dem Druckaufnahmebereich 14d gleich 2:1 ist, ist das Verhältnis zwischen dem Druckaufnahmebereich des ersten Druckbereichs 51d und dem Druckaufnahmebereich des zweiten Druckbereichs 51e gleich 2:1.
Wenn eine Kraft, die auf den ersten Druckaufnahmebereich 51d ausgeübt wird, aufgrund eines Fluiddrucks des ersten Strömungswegs 15a größer ist als eine Kraft, die aufgrund des Fluiddrucks des zweiten Strömungswegs 15b auf den ersten Druckaufnahmebereich 51d ausgeübt wird, nimmt das Zweiwegeventil 51 den Zustand der ersten Position Q1 ein. Folglich wird der zweite Strömungsweg 15b mit dem Abflussströmungsweg 52 verbunden. Dadurch strömt der Teil des Hydraulikfluids des zweiten Strömungswegs 15b über den Abflussströmungsweg und den Ablassströmungsweg 37 in den Speisekreis 35. Wenn eine Kraft, die auf den zweiten Druckaufnahmebereich 51e ausgeübt wird, aufgrund des Fluiddrucks des zweiten Strömungswegs 15b größer ist als eine Kraft, die aufgrund des Fluiddrucks in dem ersten Strömungsweg 15a auf den ersten Druckaufnahmebereich 51d ausgeübt wird, nimmt das Zweiwegeventil 51 den Zustand der zweiten Position Q2 ein. Folglich wird der erste Strömungsweg 15a mit dem Abflussströmungsweg 52 verbunden. Dadurch strömt ein Teil des Hydraulikfluids des ersten Strömungswegs 15a über den Abflussströmungsweg 52 und den Ablassströmungsweg 37 in den Speisekreis 35.
Ansonsten ist das hydraulische Antriebssystem gemäß der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in der gleichen Weise konfiguriert wie das hydraulische Antriebssystem gemäß der ersten Ausführungsform. Ein Beispiel einer Hydraulikfluidströmung während der Hochgeschwindigkeitssteuerung in dem hydraulischen Antriebssystem gemäß der fünften Ausführungsform wird mit Bezug auf 8 erläutert.
Wie vorstehend beschrieben, ist das Verhältnis zwischen dem Druckaufnahmebereich des ersten Druckbereichs 51d und dem Druckaufnahmebereich des zweiten Druckbereichs 51e in dem Zweiwegeventil 51 gleich dem Verhältnis zwischen dem Druckaufnahmebereich der ersten Kammer 14c und dem Druckaufnahmebereich der zweiten Kammer 14d. Die Gleichung (p1 + α) × S1 > P2 × S2 wird hergeleitet, wenn der Hydraulikzylinder 14 eingefahren wird, um das Arbeitsgerät 2 abzusenken, wobei der Fluiddruck der ersten Kammer 14c gleich P1 und der Fluiddruck der zweiten Kammer 14d gleich P2 ist, wenn eine auf die Zylinderstange 14a wirkende externe Kraft ignoriert wird, und der Fluiddruck der ersten Kammer 14c, der der auf die Zylinderstange 14a wirkenden externen Kraft entgegenwirkt, ist a, die Druckaufnahmefläche des ersten Druckaufnahmebereichs 51d ist S1, und die Druckaufnahmefläche des zweiten Druckaufnahmebereichs 51e ist S2. Deshalb wird das Zweiwegeventil 51 in den Zustand der ersten Position Q1 geschaltet, wenn der Hydraulikzylinder 14 eingefahren wird, um das Arbeitsgerät 2 abzusenken.
Beträgt die Einströmmenge aus dem zweiten Zylinderströmungsweg 32 in die zweite Kammer 14d beim Absenken des Arbeitsgeräts 2 zum Beispiel ”1,0”, dann beträgt die Ausströmmenge aus der ersten Kammer 14c in den ersten Zylinderströmungsweg 31 ”2,0”. Die Pumpensteuerung 24 stellt das Steuerventil 16 so ein, dass dieses sich zwischen dem Zustand der ersten Position P2 und dem Zustand der dritten Position P3 befindet, so dass die Ablassöffnungsfläche einen Wert entsprechend dem Auslegerbetätigungsbetrag erreicht. Infolgedessen wird ein Hydraulikfluidteil von ”0,4”, der ein Teil des Hydraulikfluids in dem ersten Zylinderströmungsweg 31 ist, in den Ablassströmungsweg 37 geleitet. Der restliche Teil von ”1,6” des Hydraulikfluids wird in den ersten Pumpenströmungsweg 33 geleitet. Deshalb wird der ”1,6” betragende Teil des Hydraulikfluids zur ersten Hydraulikpumpe 12 zurückgeführt. Dadurch wird der ”1,6” betragende Teil des Hydraulikfluids von der ersten Hydraulikpumpe 12 an den zweiten Pumpenströmungsweg 34 abgegeben.
Der ”0,6” betragende Teil des Hydraulikfluids von dem ”1,6” betragenden Teil des Hydraulikfluids in dem zweiten Pumpenströmungsweg 34 wird über das Zweiwegeventil 51 und den Abflussströmungsweg 52 in den Ablassströmungsweg 37 gespeist. Der ”1,0” betragende Teil des in dem zweiten Pumpenströmungsweg 34 verbleibenden Hydraulikfluids wird über das Steuerventil 16 in die zweite Kammer 14d des Hydraulikzylinders 14 gespeist. Der ”0,6” betragende Teil des Hydraulikfluids aus dem Zweiwegeventil 51 konvergiert mit dem ”0,4” betragenden Teil des Hydraulikfluids aus dem ersten Zylinderströmungsweg 31 in dem Ablassströmungsweg 37. Der ”1,0” betragende Gesamtteil des Hydraulikfluids in dem Ablassströmungsweg 37 wird über den Speisekreis 35 und das Entlastungsventil 42 in den Hydraulikfluidbehälter 27 geleitet.
Wie vorstehend beschrieben, können bei dem hydraulischen Antriebssystem gemäß der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die gleichen Wirkungen erzielt werden wie bei dem hydraulischen Antriebssystem gemäß der ersten Ausführungsform.
6. Sechste Ausführungsform
Ein hydraulisches Antriebssystem gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in 9 dargestellt. Das hydraulische Antriebssystem gemäß der sechsten Ausführungsform enthält ein Steuerventil 29 anstelle des Steuerventils 16 des hydraulischen Antriebssystems der ersten Ausführungsform. Das Steuerventil 29 ist ein elektromagnetisches Steuerventil, das auf der Basis von Befehlssignalen von der Pumpensteuerung 24 gesteuert wird. Das Steuerventil 29 ist zwischen den ersten Strömungsweg 15a und den Ablassströmungsweg 37 geschaltet. Das Durchflusssteuerventil 29 steuert die Flussmenge des Hydraulikfluids, das aus dem ersten Strömungsweg 15a in den Ablassströmungsweg 37 geleitet werden muss, auf der Basis von Befehlssignalen von der Pumpensteuerung 24.
Das Steuerventil 29 kann geschaltet werden zwischen einem Zustand einer offenen Position Po und einem Zustand einer geschlossenen Position Pc. Im Zustand der offenen Position Po verbindet das Steuerventil 29 den ersten Zylinderströmungsweg 31 über das Drosselventil 17 mit dem Ablassströmungsweg 37. Dadurch wird der Ablassströmungsweg 37 derart mit dem ersten Strömungsweg 15a verbunden, dass dieser von dem ersten Strömungsweg 15a abzweigt. Im Zustand der geschlossenen Position Pc schließt das Steuerventil 29 die Verbindung zwischen dem ersten Zylinderströmungsweg 31 und dem Ablassströmungsweg 37. Das Steuerventil 29 kann in den Zustand einer beliebigen Position zwischen der offenen Position Po und der geschlossenen Position Pc eingestellt werden. Dadurch wird das Steuerventil 29 derart gesteuert, dass es die Ablassöffnungsfläche entsprechend dem Auslegerbetätigungsbetrag ändert, was in der gleichen Weise geschieht wie bei dem Steuerventil 16 der ersten Ausführungsform. Ansonsten ist das hydraulische Antriebssystem gemäß der sechsten Ausführungsform in der gleichen Weise konfiguriert wie das hydraulische Antriebssystem gemäß der ersten Ausführungsform. Ein Beispiel einer Hydraulikfluidströmung während einer Hochgeschwindigkeitssteuerung in dem hydraulischen Antriebssystem gemäß der sechsten Ausführungsform wird mit Bezug auf 9 erläutert.
Beträgt die Einströmmenge aus dem zweiten Zylinderströmungsweg 32 in die zweite Kammer 14d beim Absenken des Arbeitsgeräts 2 zum Beispiel ”1,0”, dann beträgt die Ausströmmenge aus der ersten Kammer 14c in den ersten Zylinderströmungsweg 31 ”2,0”. Die Pumpensteuerung 24 stellt das Steuerventil 29 derart ein, dass dieses sich zwischen dem Zustand der offenen Position Po und dem Zustand der geschlossenen Position Pc befindet, so dass die Ablassöffnungsfläche des Steuerventils einen dem Auslegerbetätigungsbetrag entsprechenden Wert erreicht. Dadurch wird ein ”0,4” betragender Teil des Hydraulikfluids, der ein Teil des Hydraulikfluids in dem ersten Zylinderströmungsweg 31 ist, in den Ablassströmungsweg 37 geleitet. Darüber hinaus wird der restliche Teil von ”1,6” des Hydraulikfluids in den ersten Pumpenströmungsweg 33 geleitet.
Da die Verdrängung der ersten Hydraulikpumpe 12 und der zweiten Hydraulikpumpe 13 gleich ist, wird jeweils ein Teil von ”0,8” des in den ersten Pumpenströmungsweg 33 gespeisten Hydraulikfluids zur ersten Hydraulikpumpe 12 und zur zweiten Hydraulikpumpe 13 zurückgeführt. Der ”0,8” betragende Teil des Hydraulikfluids, das von der ersten Hydraulikpumpe 12 abgegeben wird, und ein ”0,2” betragender Teil des Hydraulikfluids aus dem Speisekreis 35 werden als Gesamtteil des Hydraulikfluids, der ”1,0” beträgt, in den zweiten Pumpenströmungsweg 34 gespeist. Der ”0,2” betragende Teil des Hydraulikfluids aus dem Speisekreis 35 ist ein Teil des Hydraulikfluids, das in den Ablassströmungsweg 37 geleitet wird. Der restliche Teil des Hydraulikfluids von ”0,2” wird über das Entlastungsventil 42 aus dem Speisekreis 35 in den Hydraulikfluidbehälter 27 geleitet. Der ”1,0” betragende Teil des Hydraulikfluids in dem zweiten Pumpenströmungsweg 34 wird über den zweiten Zylinderströmungsweg 32 in die zweite Kammer 14d des Hydraulikzylinders 14 geleitet.
Wie vorstehend beschrieben, können bei dem hydraulischen Antriebssystem gemäß der sechsten Ausführungsform die gleichen Wirkungen erzielt werden wie bei dem hydraulischen Antriebssystem gemäß der ersten Ausführungsform.
7. Siebte Ausführungsform
Ein hydraulisches Antriebssystem gemäß einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in 10 dargestellt. Das hydraulische Antriebssystem gemäß der siebten Ausführungsform enthält einen Elektromotor 60 anstelle der Antriebsmaschine 11 des hydraulischen Antriebssystems der ersten Ausführungsform. Die erste Hydraulikpumpe 12 und die zweite Hydraulikpumpe 13 in dem hydraulischen Antriebssystem gemäß der siebten Ausführungsform sind Pumpen mit fester Verdrängung. Der Drehzahldetektor 23 detektiert eine Ist-Drehzahl des Elektromotors 60. Die Pumpensteuerung 24 steuert die Förderflussmengen der ersten Hydraulikpumpe 12 und der zweiten Hydraulikpumpe 13 durch eine Steuerung der Drehzahl des Elektromotors 60. Ansonsten ist die Konfiguration des hydraulischen Antriebssystems gemäß der siebten Ausführungsform die gleiche wie die Konfiguration des hydraulischen Antriebssystems gemäß der ersten Ausführungsform. Die Hydraulikfluidströmung während der Hochgeschwindigkeitssteuerung in dem hydraulischen Antriebssystem gemäß der siebten Ausführungsform ist die gleiche wie in dem hydraulischen Antriebssystem gemäß der ersten Ausführungsform. Bei dem hydraulischen Antriebssystem gemäß der siebten Ausführungsform können die gleichen Wirkungen erzielt werden wie bei dem hydraulischen Antriebssystem der ersten Ausführungsform.
8. Achte Ausführungsform
Die Öffnung des Steuerventils 16, die mit dem Ablassströmungsweg 37 verbunden ist, beginnt sich bei dem hydraulischen Antriebssystem gemäß der ersten Ausführungsform zu öffnen, wenn der Auslegerbetätigungsbetrag den vorgeschriebenen Wert A1 erreicht. Die Öffnung des Steuerventils 16, die mit dem Ablassströmungsweg 37 verbunden ist, kann jedoch auch beginnen sich zu öffnen, wenn der Auslegerbetätigungsbetrag einen vorgeschriebenen Wert Ath erreicht, wie in 11 dargestellt. Der vorgeschriebene Wert Ath ist kleiner als der maximale Betätigungsbetrag des Betätigungselements 46a. Der vorgeschriebene Wert Ath beträgt zum Beispiel 86%, wenn der maximale Betätigungsbetrag des Betätigungselements 46a 100% beträgt. Der vorgeschriebene Wert Ath ist größer als der vorgeschriebene Wert A1 des Auslegerbetätigungsbetrags, welcher die Verdrängung der ersten Hydraulikpumpe 12 ist, die die maximale Verdrängung Dmax erreicht. Ebenso wie bei der ersten Ausführungsform kann bei dem hydraulischen Antriebssystem gemäß vorliegender Ausführungsform die Absenkgeschwindigkeit des Arbeitsgeräts 2 erhöht werden, während die Fluidansaugmenge der ersten Hydraulikpumpe 12 und der zweiten Hydraulikpumpe 13 annähernd festgelegt ist.
9. Neunte Ausführungsform
Die Öffnung des Steuerventils 16, die mit dem Ablassströmungsweg 37 verbunden ist, beginnt sich bei dem hydraulischen Antriebssystem gemäß der ersten Ausführungsform zu öffnen, wenn der Auslegerbetätigungsbetrag den vorgeschriebenen Wert A1 erreicht. Das heißt, die Öffnung des Steuerventils 16, die mit dem Ablassströmungsweg 37 verbunden ist, beginnt sich zu öffnen, wenn die Verdrängung der ersten Hydraulikpumpe 12 die maximale Verdrängung Dmax erreicht. Jedoch kann die Öffnung des Steuerventils 16, die mit dem Ablassströmungsweg 37 verbunden ist, auch beginnen sich zu öffnen, wenn die Verdrängung der ersten Hydraulikpumpe 12 eine vorgeschriebene Verdrängung D1 erreicht, die kleiner als die maximale Verdrängung Dmax ist. A2 in 12 gibt den Auslegerbetätigungsbetrag an, wenn die Verdrängung der ersten Hydraulikpumpe 12 den ersten vorgeschriebenen Wert D1 erreicht.
Zum Beispiel bestimmt die Pumpensteuerung 24 auf der Basis des durch einen Sensor detektierten Neigungswinkels der ersten Hydraulikpumpe 12, dass die Verdrängung der ersten Hydraulikpumpe 12 die vorgeschriebene Verdrängung D1 erreicht. Die Pumpensteuerung 24 beginnt mit dem Öffnen der Öffnung, die das Steuerventil 16 mit dem Ablassströmungsweg 37 verbindet, wenn die Verdrängung der ersten Hydraulikpumpe 12 die vorgeschriebene Verdrängung D1 erreicht, und vergrößert dann die Ablassöffnungsfläche des Steuerventils 16 entsprechend einer Vergrößerung des Auslegerbetätigungsbetrags. Dadurch kann die Absenkgeschwindigkeit des Arbeitsgeräts 2 erhöht werden, während die Fluidansaugmenge der ersten Hydraulikpumpe 12 annähernd festgelegt ist.
10. Zehnte Ausführungsform
Die Pumpensteuerung 24 bei dem hydraulischen Antriebssystem gemäß der ersten Ausführungsform steuert die Ablassöffnungsfläche des Steuerventils 16 entsprechend dem Auslegerbetätigungsbetrag. Die Ablassöffnungsfläche kann jedoch auch entsprechend der Antriebsmaschinendrehzahl gesteuert werden.
13 ist ein Flussdiagramm, das die Verarbeitung für die Steuerung der Ablassöffnungsfläche bei dem hydraulischen Antriebssystem gemäß der zehnten Ausführungsform darstellt.
In Schritt S1 detektiert die Pumpensteuerung 24 eine Antriebsmaschinendrehzahl Na. Die Pumpensteuerung 24 detektiert die Antriebsmaschinendrehzahl Na auf der Basis von Detektionssignalen des Drehzahlsensors 23. In Schritt S2 bestimmt die Pumpensteuerung 24, ob die aktuelle Antriebsmaschinendrehzahl Na größer als eine erste Schwelle ”N0 – ΔN1” ist. N0 ist eine zulässige Drehzahl der Antriebsmaschine 11. ΔN1 ist eine vorgeschriebene positive Konstante. Deshalb ist die erste Schwelle ”N0 – ΔN1” kleiner als die zulässige Drehzahl N0. Wenn die aktuelle Antriebsmaschinendrehzahl Na gleich der oder kleiner als die erste Schwelle ”N0 – ΔN1” ist, kehrt die Routine zurück zu Schritt S1. Wenn die aktuelle Antriebsmaschinendrehzahl Na größer ist als die erste Schwelle ”N0 – ΔN1”, führt die Routine weiter zu Schritt S3.
In Schritt S3 steuert die Pumpensteuerung 24 das Steuerventil 16 zum Öffnen der Öffnung (Ablassöffnung), die mit dem Ablassströmungsweg 37 verbunden ist. In Schritt S4 detektiert die Pumpensteuerung 24 die Antriebsmaschinendrehzahl Na. In Schritt S5 bestimmt die Pumpensteuerung 24, ob die aktuelle Antriebsmaschinendrehzahl Na größer ist als eine zweite Schwelle ”N0 – ΔN2”. ΔN2 ist eine vorgeschriebene positive Konstante. Deshalb ist die zweite Schwelle ”N0 – ΔN2” kleiner als die zulässige Drehzahl. Darüber hinaus ist die zweite Schwelle ”N0 – ΔN2” größer als die erste Schwelle ”N0 – ΔN1”. Wenn die aktuelle Antriebsmaschinendrehzahl Na größer ist als die zweite Schwelle ”N0 – ΔN2”, führt die Routine weiter zu Schritt S6. In Schritt S6 steuert die Pumpensteuerung 24 das Steuerventil 16 zum Vergrößern der Ablassöffnungsfläche, und die Routine kehrt zurück zu Schritt S4.
Wenn in Schritt S5 die aktuelle Antriebsmaschinendrehzahl Na gleich der oder kleiner als die zweite Schwelle ”N0 – ΔN2” ist, führt die Routine weiter zu Schritt S7. In Schritt S7 hält die Pumpensteuerung 24 die aktuelle Größe der Ablassöffnungsfläche. Als nächstes detektiert die Pumpensteuerung 24 in Schritt S8 die Antriebsmaschinedrehzahl Na. In Schritt S9 bestimmt die Pumpensteuerung 24, ob die aktuelle Antriebsmaschinendrehzahl Na kleiner ist als die erste Schwelle ”N0 – ΔN1”. Wenn die aktuelle Antriebsmaschinendrehzahl Na nicht kleiner ist als die erste Schwelle ”N0 – ΔN1”, kehrt die Routine zurück zu Schritt S5. Wenn die aktuelle Antriebsmaschinendrehzahl Na kleiner ist als die erste Schwelle ”N0 – ΔN1”, führt die Routine weiter zu Schritt S10. In Schritt S10 steuert die Pumpensteuerung 24 das Steuerventil 16 zum Schließen der Öffnung (Ablassöffnung), die mit dem Ablassströmungsweg 37 verbunden ist, und die Routine kehrt dann zurück zu Schritt S1.
Wenn bei dem hydraulischen Antriebssystem gemäß der zehnten Ausführungsform die Antriebsmaschinendrehzahl Na größer wird als die erste Schwelle ”N0 – ΔN1”, beginnt sich die mit dem Ablassströmungsweg 37 verbundene Öffnung des Steuerventils 16 zu öffnen. Wenn die Antriebsmaschinendrehzahl Na weiter erhöht wird und die zweite Schwelle ”N0 – ΔN2” übersteigt, wird die Ablassöffnungsfläche vergrößert. Dies führt zu einer Vergrößerung der Flussmenge des Hydraulikfluids, das in den Ablassströmungsweg 37 gespeist wird. Das heißt, die Flussmenge des zur ersten Hydraulikpumpe 12 und zur zweiten Hydraulikpumpe 13 zurückzuführenden Hydraulikfluids wird verringert. Dadurch lässt sich ein Anstieg der Drehzahl der ersten Hydraulikpumpe 12 und der zweiten Hydraulikpumpe 13 verhindern. Bei dem hydraulischen Antriebssystem gemäß der zehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Absenkgeschwindigkeit des Arbeitsgeräts 2 erhöht und die Antriebsmaschine 11 bei einer Drehzahl angetrieben werden, die niedriger ist als die zulässige Drehzahl.
Vorliegende Erfindung wurde anhand der vorstehenden Ausführungsformen beschrieben. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt, sondern erlaubt innerhalb ihres Rahmens verschiedene Modifikationen.
Das hydraulische Antriebssystem ist nicht auf ein System für den Antrieb eines Auslegers an einem Hydraulikbagger beschränkt, sondern kann auch ein System für den Antrieb eines Arbeitsgeräts an einem anderen Arbeitsfahrzeug sein. Zum Beispiel kann das hydraulische Antriebssystem ein System für den Antrieb eines Hubarms eines Gabelstaplers sein. Wahlweise kann das hydraulische Antriebssystem ein System für den Antrieb der Schar eines Bulldozers sein.
Die Pumpensteuerung 24 in der zehnten Ausführungsform kann die Ablassöffnungsfläche entsprechend der Drehzahl der ersten Hydraulikpumpe 12 steuern anstelle einer Steuerung entsprechend der Drehzahl der Antriebsmaschine. In diesem Fall detektiert die Pumpensteuerung 24 die Drehzahl der Hydraulikpumpe 12 auf der Basis von Detektionssignalen eines Sensors, der die Drehzahl der ersten Hydraulikpumpe 12 detektiert. Wenn anstelle der Antriebsmaschine 11 ein Elektromotor verbindet wird, kann die Pumpensteuerung 24 die Ablassöffnungsfläche wahlweise entsprechend der Drehzahl des Elektromotors steuern anstelle einer Steuerung entsprechend der Drehzahl der Antriebsmaschine. In diesem Fall detektiert die Pumpensteuerung 24 die Drehzahl des Elektromotors auf der Basis von Detektionssignalen eines Sensors zum Detektieren der Drehzahl des Elektromotors.
Das hydraulische Antriebssystem gemäß der siebten Ausführungsform enthält anstelle der Antriebsmaschine 11 des hydraulischen Antriebssystems der ersten Ausführungsform den Elektromotor 60. Auch die hydraulischen Antriebssysteme gemäß den Ausführungsformen zwei bis sechs und acht bis zehn können anstelle der Antriebsmaschine 11 den Elektromotor 60 aufweisen.
Der Ablassströmungsweg 37, der in den Ausführungsformen beschrieben ist, ist mit dem Speisekreis 35 verbunden, kann jedoch auch mit einem anderen Kreis verbunden sein, zum Beispiel mit dem Hydraulikfluidbehälter 27. Die Kleinstgeschwindigkeitssteuerung kann bei den vorstehenden Ausführungsformen entfallen.
INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
Erfindungsgemäß wird ein hydraulische Antriebssystem bereitgestellt, das eine Erhöhung der Absenkgeschwindigkeit eines Arbeitsgeräts ermöglicht, ohne hierfür eine Hydraulikpumpe mit hoher Kapazität einsetzen zu müssen.
Bezugszeichenliste

12: erste Hydraulikpumpe
12a: erste Pumpenöffnung
12b: zweite Pumpenöffnung
11: Antriebsmaschine
2: Arbeitsgerät
14: Hydraulikzylinder
14c: erste Kammer
14d: zweite Kammer
15: Hydraulikfluidströmungsweg
15a: erster Strömungsweg
15b: zweiter Strömungsweg
37, 38: Ablassströmungsweg
46a: Betätigungselement
16: Steuerventil
23: Drehzahlsensor
35: Speisekreis
27: Hydraulikfluidbehälter
18: Rückführungsströmungsweg

Claims

Hydraulisches Antriebssystem, umfassend: eine Hydraulikpumpe mit einer ersten Pumpenöffnung und einer zweiten Pumpenöffnung, wobei die Hydraulikpumpe schaltbar ist zwischen einem Zustand, in dem Hydraulikfluid aus der zweiten Pumpenöffnung aufgenommen und Hydraulikfluid aus der ersten Pumpenöffnung abgegeben wird, und einem Zustand, in dem Hydraulikfluid aus der ersten Pumpenöffnung aufgenommen und aus der zweiten Pumpenöffnung abgebeben wird; eine Antriebsquelle, die konfiguriert ist für den Antrieb der Hydraulikpumpe; ein Arbeitsgerät; einen Hydraulikzylinder, der durch das von der Hydraulikpumpe abgegebene Hydraulikfluid angetrieben wird und der eine erste Kammer und eine zweite Kammer hat, wobei der Hydraulikzylinder konfiguriert ist für das Absenken des Arbeitsgeräts, indem Hydraulikfluid aus der ersten Kammer abgeleitet und Hydraulikfluid in die zweite Kammer eingeleitet wird, und für das Anheben des Arbeitsgeräts, indem Hydraulikfluid in die erste Kammer eingeleitet und Hydraulikfluid aus der zweiten Kammer abgeleitet wird; einen Hydraulikfluidströmungsweg mit einem ersten Strömungsweg, der die erste Pumpenöffnung und die erste Kammer verbindet, und einem zweiten Strömungsweg, der die zweite Pumpenöffnung und die zweite Kammer verbindet, wobei der Hydraulikfluidströmungsweg einen geschlossenen Kreislauf zwischen der Hydraulikpumpe und dem Hydraulikzylinder konfiguriert; und einen Ablassströmungsweg, der von dem ersten Strömungsweg abzweigt, wobei in dem Ablassströmungsweg ein Teil des Hydraulikfluids strömt, das beim Absenken des Arbeitsgeräts aus der ersten Kammer abgeleitet wird.
Hydraulisches Antriebssystem nach Anspruch 1, ferner umfassend: ein Betätigungselement zum Betätigen des Hydraulikzylinders, wobei eine volle Menge des Hydraulikfluids, das aus der ersten Kammer abgeleitet wird, über den ersten Strömungsweg zur ersten Pumpenöffnung zurückgeleitet wird, wenn beim Absenken des Arbeitsgeräts ein Betriebsparameter entsprechend einem Betätigungsbetrag des Betätigungselements kleiner ist als ein vorgeschriebener Betrag; und wobei ein Teil des Hydraulikfluids, das aus der ersten Kammer abgeleitet wird, wenn beim Absenken des Arbeitsgeräts der Betriebsparameter gleich dem oder größer als der vorgeschriebene Wert ist, zu dem Ablassströmungsweg strömt, und wobei eine Flussmenge des Hydraulikfluids, das zur ersten Pumpenöffnung zurückgeführt werden muss, kleiner ist als die volle Menge des Hydraulikfluids, das aus der ersten Kammer abgeleitet wird.
Hydraulisches Antriebssystem nach Anspruch 2, wobei: der Betriebsparameter ein Betätigungsbetrag des Betätigungselements ist; und wobei der vorgeschriebene Wert ein vorgeschriebener Betätigungsbetrag ist, der kleiner ist als ein maximaler Betätigungsbetrag des Betätigungselements.
Hydraulisches Antriebssystem nach Anspruch 3, ferner umfassend: ein Steuerventil, das konfiguriert ist für die Steuerung einer Flussmenge des Hydraulikfluids, die aus dem ersten Strömungsweg in den Ablassströmungsweg einströmt; wobei eine Öffnung des Steuerventils, die mit dem Ablassströmungsweg verbunden ist, sich zu öffnen beginnt, wenn der Betätigungsbetrag des Betätigungselements den vorgeschriebenen Betätigungsbetrag erreicht, und wobei die Öffnungsfläche entsprechend einer Vergrößerung des Betätigungsbetrags des Betätigungselements vergrößert wird.
Hydraulisches Antriebssystem nach Anspruch 2, wobei: die Hydraulikpumpe eine Pumpe mit variabler Verdrängung ist; der Betriebsparameter eine Verdrängung der Hydraulikpumpe ist; und der vorgeschriebene Wert eine maximale Verdrängung der Hydraulikpumpe ist.
Hydraulisches Antriebssystem nach Anspruch 5, ferner umfassend: ein Steuerventil, das konfiguriert ist für die Steuerung einer Flussmenge des Hydraulikfluids, das aus dem Ablassströmungsweg in den ersten Strömungsweg einströmt; wobei eine Öffnung des Steuerventils, die mit dem Ablassströmungsweg verbunden ist, sich zu öffnen beginnt, wenn die Verdrängung der Hydraulikpumpe die maximale Verdrängung erreicht, und wobei die Öffnungsfläche entsprechend einer Vergrößerung des Betätigungsbetrags des Betätigungselements vergrößert wird.
Hydraulisches Antriebssystem nach Anspruch 2, wobei: die Hydraulikpumpe eine Pumpe mit variabler Verdrängung ist; der Betriebsparameter eine Verdrängung der Hydraulikpumpe ist; und der vorgeschriebene Wert eine vorgeschriebene Verdrängung kleiner als die maximale Verdrängung der Hydraulikpumpe ist.
Hydraulisches Antriebssystem nach Anspruch 7, ferner umfassend: ein Steuerventil, das konfiguriert ist für die Steuerung einer Flussmenge des Hydraulikfluids, das aus dem ersten Strömungsweg in den Ablassströmungsweg einströmt; wobei eine Öffnung des Steuerventils, die mit dem Ablassströmungsweg verbunden ist, sich zu öffnen beginnt, wenn die Verdrängung der Hydraulikpumpe die vorgeschriebene Verdrängung erreicht, und wobei die Öffnungsfläche entsprechend einer Vergrößerung des Betätigungsbetrags des Betätigungselements vergrößert wird.
Hydraulisches Antriebssystem nach Anspruch 1, ferner umfassend: ein Steuerventil, das konfiguriert ist für die Steuerung einer Flussmenge des Hydraulikfluids, das aus dem ersten Strömungsweg in den Ablassströmungsweg einströmt; und einen Drehzahlsensor, der konfiguriert ist für die Detektion einer Drehzahl der Hydraulikpumpe oder der Antriebsquelle; wobei, wenn die Drehzahl der Hydraulikpumpe oder der Antriebsquelle einen vorgeschriebenen Wert kleiner als eine vorgeschriebene zulässige Drehzahl übersteigt, eine Öffnung des Steuerventils, die mit dem Ablassströmungsweg verbunden ist, sich zu öffnen beginnt, und die Öffnungsfläche sich entsprechend der Erhöhung der Drehzahl vergrößert.
Hydraulisches Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, ferner umfassend: einen Speisekreis, der konfiguriert ist für das Ergänzen des Hydraulikfluids in dem Hydraulikströmungsweg; wobei der Ablassströmungsweg mit dem Speisekreis verbunden ist.
Hydraulisches Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, ferner umfassend: einen Hydraulikfluidbehälter, der konfiguriert ist für die Speicherung des Hydraulikfluids; wobei der Ablassströmungsweg mit dem Hydraulikfluidbehälter verbunden ist.
Hydraulisches Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 11, ferner umfassend: einen Rückführungsströmungsweg, der von dem ersten Strömungsweg abzweigt, wobei der Rückführungsströmungsweg konfiguriert ist für die Rückführung eines Teils des Hydraulikfluids, das aus der ersten Kammer abgeleitet wird, in den zweiten Strömungsweg.