DE69325702T2

DE69325702T2 - Hydraulische antriebsvorrichtung einer hydraulischen baumaschine

Info

Publication number: DE69325702T2
Application number: DE69325702T
Authority: DE
Inventors: Toichi Hirata; Koji Ishikawa; Masami Ochiai; Genroku Sugiyama
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 1992-08-25
Filing date: 1993-08-25
Publication date: 1999-12-02
Anticipated expiration: 2013-08-26
Also published as: WO1994004828A1; DE69325702D1; EP0614016B1; EP0614016A1; US5421155A; KR0156960B1; JP3139767B2; EP0614016A4

Description

TECHNISCHER BEREICH

Die vorliegende Erfindung betrifft eine hydraulisches Ansteuerungssystem für hydraulische Arbeitsmaschinen und insbesondere ein hydraulisches Ansteuerungssystem, das in hydraulische Arbeitsmaschinen, wie hydraulische Bagger, eingebaut ist und ein Wegeventil bzw. Richtungssteuerventil mit einem mittigen Durchlaß aufweist.

TECHNISCHER HINTERGRUND

Wie beispielsweise in der JP, B, 47-3927 und der JP, B, 50-5354 beschrieben, umfaßt ein hydraulisches Ansteuerungssystem des vorstehend genannten Typs gemäß dem Stand der Technik eine Hydraulikpumpe mit verstellbarem Verdrängungsvolumen, mindestens ein durch von der Hydraulikpumpe zugeführtes Hydraulikfluid angetriebenes Stellglied, ein Wegeventil mit mittigem Durchlaß zur Steuerung eines Stroms des dem Stellglied von der Hydraulikpumpe zugeführten Hydraulikfluids, das einen mit einer verstellbaren Zulaufdrossel versehenen Zulaufkanal und einen mit einer verstellbaren Ablaßdrossel ausgestatteten mittigen Durchlaß aufweist, einen Niederdruckkreislauf, eine mittige Durchlaßleitung zum Verbinden des mittigen Durchlasses mit dem Niederdruckkreislauf an einer Position stromabseitig der verstellbaren Ablaßdrossel, einen in der mittigen Durchlaßleitung angeordneten Druckgenerator, beispielsweise eine feste Drossel, und einen Pumpenregler zur Steuerung des Verdrängungsvolumens der Hydraulikpumpe unter Verwendung des von der festen Drossel erzeugten Drucks als Steuerdruck.
Der Pumpenregler führt entsprechend dem von der festen Drossel erzeugten Steuerdruck eine allgemein bekannte negative Steuerung aus. Genauer führt der Pumpenregler eine Steuerung aus, bei der das Verdrängungsvolumen der Hydraulikpumpe gesteigert wird, wenn der Steuerdruck sinkt, und das Verdrängungsvolumen der Pumpe gesenkt wird, wenn dieser ansteigt.
Bei dem derart aufgebauten Stand der Technik wird der Öffnungsgrad der verstellbaren Ablaßdrossel des Wegeventils allmählich verringert, wenn das. Wegeventil mit der Absicht, das Stellglied anzutreiben, allmählich aus seiner neutralen Stellung verschoben wird, und im Gegensatz dazu wird der Öffnungsgrad seiner verstellbaren Zulaufdrossel allmählich gesteigert.
Wenn sich das Wegeventil in seiner neutralen Stellung oder am Ausgangspunkt seines Hubs befindet, d. h. wenn die verstellbare Ablaßdrossel beginnt, sich zu schließen, ist der von der festen Drossel erzeugte Steuerdruck hoch, und die Hydraulikpumpe wird auf einem vorgegebenen kleinen Verdrängungsvolumen gehalten, so daß sie das Hydraulikfluid mit einer Bereitschaftsfördermenge fördert, die einen dem vorstehend erwähnten kleinen Verdrängungsvolumen entsprechenden kleinen Wert aufweist. Wenn die verstellbare Ablaßdrossel allmählich geschlossen wird, steigt der Druck des von der Hydraulikpumpe geförderten Hydraulikfluids, d. h. der Pumpendruck. Wird nun davon ausgegangen, daß der Lastdruck des Stellglieds Pa ist, beginnt das Stellglied zu dem Zeitpunkt, zu dem der Pumpendruck über Pa ansteigt, sich zu bewegen. Wenn das Stellglied beginnt, sich zu bewegen, und die Zufuhr des Hydraulikfluids von der Hydraulikpumpe zu dem Stellglied einsetzt, wird die durch dem mittigen Durchlaß strömende Strömungsmenge entsprechend verringert. Durch diese Verringerung der durch den mittigen Durchlaß strömenden Strömungsmen ge wird der von der festen Drossel in der mittigen Durchlaßleitung erzeugte Steuerdruck verringert. Der Pumpenregler wird daher derart angetrieben, daß das Verdrängungsvolumen der Hydraulikpumpe gesteigert wird. Dadurch wird die Fördermenge der Hydraulikpumpe allmählich gesteigert, wodurch eine vorgegebene Strömungsmengenkennlinie, d. h. eine vorgegebene Dosierkennlinie, erzeugt wird.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG

Bei dem vorstehend beschriebenen Stand der Technik treten jedoch die folgenden Probleme auf.
Wenn der Lastdruck des Stellglieds ein verhältnismäßig geringer Druck P2 ist, wird die Fördermenge der Hydraulikpumpe entsprechend einer Steigerung eines Steuerschieberhubs des Wegeventils verhältnismäßig langsam gesteigert, und daher wird auch die Strömungsmenge des dem Stellglied zugeführten Hydraulikfluids als Reaktion auf den Steuerschieberhub verhältnismäßig langsam gesteigert, wodurch sich zufriedenstellende Dosiereigenschaften ergeben.
Wenn jedoch der Lastdruck des Stellglieds ein Druck P1 ist, der höher als P2 ist, beginnt das Stellglied nicht, sich zu bewegen, bis die verstellbare Ablaßdrossel wo weit geschlossen ist, daß der Pumpendruck über P1 ansteigt. Bei einem Pumpendruck, der nicht höher als P1 ist, wird daher die durch den mittigen Durchlaß strömende Strömungsmenge nicht verringert, und daher wird die Pumpenfördermenge nicht gesteigert. Zu dem Zeitpunkt, zu dem die verstellbare Ablaßdrossel so weit geschlossen ist, daß der Pumpendruck über P1 ansteigt, wird dann die den mittigen Durchlaß passierende Strömungsmenge verringert, und die Pumpenfördermenge wird abrupt gesteigert. Als Reaktion auf dies wird auch die Strömungsmenge des dem Stellglied zugeführten Hydraulikfluids ab rupt gesteigert, wodurch die Dosiereigenschaften erheblich verschlechtert werden.
Wird als Beispiel ein hydraulischer Bagger herangezogen, wird die vorstehend erwähnte Verschlechterung der Dosiereigenschaften erheblicher, insbesondere wenn unter der Annahme, daß das Stellglied ein Armzylinder zum Ansteuern des Arms oder ein Auslegerzylinder zum Ansteuern des Auslegers ist, ein Arm oder ein Ausleger betätigt werden. Genauer ist, wenn die Last bei leerer Schaufel gering ist, der Lastdruck des Armzylinders bzw. des Auslegerzylinders so gering, daß der Arm bzw. der Ausleger ausreichend zufriedenstellend betätigt werden kann. Bei einer hohen Last, wie sie auftritt, wenn eine schwere Last gehoben werden soll, ist der Lastdruck jedoch so hoch, daß der Arm bzw. der Ausleger sich nicht bewegt, wenn ein Hebel zur Betätigung eines zu dem Arm gehörigen Wegeventils bzw. eines zu dem Ausleger gehörigen Wegeventils in gewissem Maße verschoben wird, jedoch beginnt, sich zu bewegen, wenn der Hebel weiter verschoben wird, so daß er sich der Nähe des Hubendes nähert. Darauf wird, nur ein wenig nach der Verschiebung des Hebels in den vorstehend beschriebenen Zustand, die Betätigungsgeschwindigkeit des Arms bzw. des Auslegers abrupt beschleunigt. Dementsprechend muß ein Bediener die Arbeit mit erheblicher Sorgfalt ausführen, wodurch keine Verbesserung der Arbeitseffizienz zu erwarten ist und der Bediener stark ermüdet.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein hydraulisches Ansteuerungssystem für hydraulische Arbeitsmaschinen zu schaffen, durch das bei einer geringen Last ebenso zufriedenstellende Dosiereigenschaften wie beim Stand der Technik realisiert und auch bei einer hohen Last zufriedenstellende Dosiereigenschaften sichergestellt werden können.
Zur Lösung der vorstehend genannten Aufgabe wird erfindungsgemäß ein hydraulisches Ansteuerungssystem für hydraulische Arbeitsmaschinen mit einer Hydraulikpumpe mit veränder licher Fördermenge bzw. mit verstellbarem Verdrängungsvolumen, zumindest einem Stellglied, das durch von der Hydraulikpumpe zugeführtes Hydraulikfluid betätigt wird, einem Richtungssteuerungsventil bzw. Wegeventil mit mittigem Durchlaß, das Zulaufwege aufweist, die mit veränderlichen Zulaufbegrenzern bzw. verstellbaren Zulaufdrosseln versehen sind, und das den Fluß des dem Stellglied von der Hydraulikpumpe zugeführten Hydraulikfluids steuert, einem Niederdruckkreislauf, einer mittigen Durchlaßleitung, die den mittigen Durchlaßweg bzw. Durchlaßkanal an einer Position stromabseitig des veränderlichen Ablaßbegrenzers bzw. der verstellbaren Ablaßdrossel mit dem Niederdruckkreislauf verbindet, einer Druckerzeugungseinrichtung in der mittigen Durchlaßleitung, einer ersten Signalerzeugungseinrichtung zum Erzeugen eines ersten Steuerungssignals, das in Abhängigkeit des von der Druckerzeugungseinrichtung erzeugten Drucks eine erste Sollfördermenge bzw. ein erstes Sollverdrängungsvolumen der Hydraulikpumpe bestimmt, und einem Pumpenregler zur Steuerung der Fördermengen bzw. Sollverdrängungsvolumen der hydraulischen Pumpe nach Maßgabe des ersten Steuerungssignals geschaffen, wobei das hydraulische Ansteuerungssystem ferner eine zweite Signalerzeugungseinrichtung zur Erzeugung eines zweiten Steuerungssingals, das eine zweite Sollfördermenge bzw. ein zweites Sollverdrängungsvolumen der Hydraulikpumpe bestimmt, und eine Auswahleinrichtung zur Auswahl desjenigen Steuerungssignals aus dem ersten Steuerungssignal und dem zweiten Steuerungssignal, das die größere Sollfördermenge bzw. das größere Sollverdrängungsvolumen ergibt, als drittes Steuerungssignal aufweist, wobei das dritte Steuerungssignal dem Pumpenregler zugeführt wird.
Bei der derart konstruierten vorliegenden Erfindung wird das durch das zweite Steuerungssignal von der zweiten Signalerzeugungseinrichtung bestimmte zweite Sollverdrängungsvolumen vorab derart eingestellt, daß es kleiner als das durch das von dem ersten Steuerungssignal bestimmte erste Sollverdrängungsvolumen ist, wenn der Lastdruck des Stellglieds verhältnismäßig niedrig ist, jedoch bei einem höheren Lastdruck des Stellglieds höher als das erste Sollverdrängungsvolumen wird. Dementsprechend wird bei einer Betätigung des Stellglieds bei einer geringen Last von der Auswahleinrichtung das erste Steuerungssignal ausgewählt und zur Steuerung der Hydraulikpumpe an den Pumpenregler angelegt, so daß das von dem ersten Steuerungssignal bestimmte erste Sollverdrängungsvolumen erzeugt wird. Dadurch können ebenso gute Dosiereigenschaften wie beim Stand der Technik erzielt werden.
Ferner wird bei einer Betätigung des Stellglieds bei einer hohen Last von der Auswahleinrichtung das zweite Steuersignal ausgewählt und zur Steuerung der Hydraulikpumpe an den Pumpenregler angelegt, so daß das zweite Sollverdrängungsvolumen erzeugt wird, das sich von dem durch das erste Steuersignal bestimmten ersten Sollverdrängungsvolumen unterscheidet und größer als dieses ist. Dadurch steigt die dem Stellglied zugeführte Strömungsmenge bei einer Steigerung der Hubgröße des Wegeventils verhältnismäßig langsam, wodurch zufriedenstellende Dosiereigenschaften erzeugt werden.
Bei dem vorstehend beschriebenen hydraulischen Ansteuerungssystem ist die zweite Signalerzeugungseinrichtung vorzugsweise eine Einrichtung zur Erzeugung eines von der Hubgröße des Wegeventils abhängigen variablen Steuerungssignals als zweites Steuerungssignal. Die zweite Signalerzeugungseinrichtung kann eine Einrichtung zur Erzeugung eines Steuerungssignals mit einer konstanten Größe als zweites Steuerungssignals sein.
Vorzugsweise umfaßt die erste Signalerzeugungseinrichtung eine erste Drucksignalleitung zum Beaufschlagen der Auswahleinrichtung mit dem von der ersten Druckerzeugungseinrichtung erzeugten Druck als erstem Signaldruck, und die zweite Signalerzeugungseinrichtung umfaßt eine elektrische Signalerzeugungseinrichtung zur Erzeugung eines elektrischen Signals mit einer Größe, die dem zweiten Sollverdrängungsvolumen entspricht, eine Signalumwandlungseinrichtung zur Umwandlung des elektrischen Signals in ein Drucksignal und eine zweite Drucksignalleitung zur Beaufschlagung der Auswahleinrichtung mit dem Drucksignal als zweites Steuersignal. Hierbei umfaßt die elektrische Signalerzeugungseinrichtung vorzugsweise eine Einrichtung zur Erfassung der Hubgröße des Wegeventils und zur Ausgabe eines elektrischen Erfassungssignals und eine Einrichtung zur Erzeugung des elektrischen Signals entsprechend dem Erfassungssignal.
Vorzugsweise umfaßt die erste Signalerzeugungseinrichtung eine Einrichtung zur Erfassung des von der Druckerzeugungseinrichtung erzeugten Drucks und zur Ausgabe eines elektrischen Erfassungssignals und eine Einrichtung zur Berechnung eines dem ersten Sollverdrängungsvolumen entsprechenden ersten Sollwerts als erstes Steuersignal entsprechend dem Erfassungssignal, wobei die erste Signalerzeugungseinrichtung eine Einrichtung zum Berechnen eines dem zweiten Sollverdrängungsvolumen entsprechenden zweiten Sollwerts als zweites Steuersignal umfaßt und die Auswahleinrichtung eine Einrichtung zur Auswahl des größeren aus dem ersten und dem zweiten Sollwert und eine Einrichtung zur Erzeugung eines dem ausgewählten Sollwert entsprechenden elektrischen Ansteuerungssignals und zur Ausgabe des elektrischen Ansteuerungssignals an den Regler aufweist. Hierbei weist die zweite Signalerzeugungseinrichtung vorzugsweise ferner eine Einrichtung zur Erfassung der Hubgröße des Wegeventils und zur Ausgabe eines elektrischen Erfassungssignals auf, und die Einrichtung zur Berechnung des zweiten Sollwerts ist eine Einrichtung zur Berechnung des zweiten Sollwerts in Abhängigkeit von dem Erfassungssignal.
Vorzugsweise umfaßt die erste Signalerzeugungseinrichtung eine erste Drucksignalleitung zum Beaufschlagen der Auswahleinrichtung mit dem von der Druckerzeugungseinrichtung erzeugten Druck als erstem Steuersignal, und die zweite Signalerzeugungseinrichtung umfaßt eine zweite Drucksignalleitung zum Beaufschlagen der Auswahleinrichtung mit einem dem zweiten Sollverdrängungsvolumen entsprechenden Drucksignal als zweites Steuersignal. Hierbei ist das Wegeventil vorzugsweise ein durch einen Steuerdruck angesteuertes steuerdruckbetriebenes Ventil, und die zweite Drucksignalleitung bringt den Steuerdruck als Drucksignal auf.
Vorzugsweise umfaßt die zweite Signalerzeugungseinrichtung eine Einrichtung zum Speichern von mindestens zwei voneinander verschiedenen Sollverdrängungsvolumen mit konstanten Größen als zweites Sollverdrängungsvolumen, eine als Reaktion auf ein Ein-/Aus-Signal betätigte Einrichtung zur Auswahl eines der beiden Sollverdrängungsvolumen und eine Einrichtung zur Erzeugung des zweiten Steuersignals entsprechend dem ausgewählten Sollverdrängungsvolumen. Hierbei umfaßt die zweite Signalerzeugungseinrichtung vorzugsweise ferner eine vom Bediener betätigte Einrichtung zur Ausgabe des Ein-/Aus- Signals. Die zweite Signalerzeugungseinrichtung kann ferner eine Einrichtung zur Erzeugung des Ein-/Aus-Signals entsprechend einer Betätigung des Wegeventils umfassen.
Vorzugsweise ist der Pumpenregler ein negativer Regler, der derart arbeitet, daß er das Verdrängungsvolumen der Hydraulikpumpe steigert, wenn der Wert des dritten Steuersignals sinkt, und die erste und die zweite Signalerzeugungseinrichtung sind Einrichtungen zur Erzeugung jeweiliger Steuersignale, deren Werte bei einer größeren Hubgröße des Wegeventils kleiner werden, als erstes und zweites Steuersignal.
Der Pumpenregler kann ein positiver Regler sein, der derart arbeitet, daß er das Verdrängungsvolumen der Hydraulikpumpe bei einer Steigerung des Werts des dritten Steuersignals steigert, und die erste und die zweite Signalerzeugungseinrichtung können Einrichtungen zur Erzeugung jeweiliger Steuersignale, deren Werte bei einer größeren Hubgröße des Wegeventils größer sind, als erstes und zweites Steuersignal sein.
Ferner kann das vorstehend beschriebene hydraulische Ansteuerungssystem derart beschaffen sein, daß es zumindest ein erstes und ein zweites Stellglied, die durch von der Hydraulikpumpe zugeführtes Hydraulikfluid angetrieben werden, ein erstes Wegeventil mit mittigem Durchlaß, das mit Zulaufkanälen mit verstellbaren Zulaufdrosseln und einem mittigen Durchlaß mit verstellbaren Ablaßdrosseln verstehen ist und den Strom des dem ersten Stellglied von der Hydraulikpumpe zugeführten Hydraulikfluids steuert, und ein zweites Wegeventil mit mittigem Durchlaß umfaßt, das Zulaufkanäle mit verstellbaren Zulaufdrosseln und einen mit verstellbaren Ablaßdrosseln versehenen mittigen Drucklaßkanal aufweist und den Strom des dem zweiten Stellglied von der Hydraulikpumpe zugeführten Hydraulikfluids steuert, wobei die mittige Durchlaßleitung die mittigen Durchlaßkanäle des ersten und des zweiten Wegeventils in Reihe mit dem Niederdruckkreislauf verbindet. Hierbei umfaßt die zweite Signalerzeugungseinrichtung vorzugsweise eine erste Erfassungseinrichtung zur Erfassung einer Hubgröße des ersten Wegeventils, eine zweite Erfassungseinrichtung zur Erfassung einer Hubgröße des zweiten Wegeventils und eine Signalerzeugungseinrichtung zur Erzeugung des zweiten Steuersignals entsprechend Ausgangssignalen von der ersten und der zweiten Erfassungseinrichtung.
Die Signalerzeugungseinrichtung umfaßt vorzugsweise eine Einrichtung zur Bestimmung eines dritten Sollverdrängungsvolumens entsprechend dem Ausgangssignal von der ersten Erfassungseinrichtung, eine Einrichtung zur Bestimmung eines vierten Sollverdrängungsvolumens entsprechend dem Ausgangssignal von der zweiten Erfassungseinrichtung und eine Einrichtung zur Addition des dritten und des vierten Sollverdrängungsvolumens zur Erzeugung des zweiten Sollverdrängungsvolumens.
Die Signalerzeugungseinrichtung kann eine Einrichtung zur Bestimmung eines dritten Sollverdrängungsvolumens entsprechend dem Ausgangssignal von der ersten Erfassungseinrichtung, eine Einrichtung zur Bestimmung eines vierten Sollverdrängungsvolumens entsprechend dem Ausgangssignal von der zweiten Erfassungseinrichtung und eine Einrichtung zur Auswahl des größeren aus dem dritten und dem vierten Sollverdrängungsvolumen zur Ermittlung des zweiten Sollverdrängungsvolumens umfassen.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist ein Schaltdiagramm, das ein hydraulisches Ansteuerungssystem für hydraulische Arbeitsmaschinen gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 2 ist eine erläuternde Ansicht, die eine Übergangsstellung eines in Fig. 1 dargestellten Wegeventils zeigt;
Fig. 3(a) ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen einem Steuerschieberhub des Wegeventils und Öffnungsgraden einer verstellbaren Ablaßdrossel und einer verstellbaren Zulaufdrossel zeigt; Fig. 3(b) ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Steuerschieberhub des Wegeventils und einem Förderdruck einer Hydraulikpumpe zeigt; Fig. 3(c) ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Steuerschieberhub des Wegeventils und dem ersten und dem zweiten Steuerdruck zeigt; Fig. 3(d) ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Steuerschieberhub des Wegeventils und einer Fördermenge der Hydraulikpumpe zeigt; und Fig. 3(e) ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Steuerschieberhub des Wegeventils und einer einem Stellglied zugeführten Strömungsmenge zeigt;
Fig. 4 ist ein Schaltdiagramm, das den Aufbau eines in Fig. 1 dargestellten Pumpenreglers zeigt;
Fig. 5 ist ein Diagramm, das eine Steuerkennlinie des in Fig. 4 dargestellten Pumpenreglers zeigt;
Fig. 6 ist ein Blockdiagramm, das eine Steuerfunktion einer in Fig. 1 dargestellten Steuereinheit zeigt;
Fig. 7 ist ein Diagramm, das eine Steuerkennlinie der in Fig. 6 dargestellten Steuereinheit zeigt;
Fig. 8 ist ein Schaltdiagramm, das ein hydraulisches Ansteuerungssystem für hydraulische Arbeitsmaschinen gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 9 ist ein Schaltdiagramm, das den Aufbau eines in Fig. 8 dargestellten Pumpenreglers zeigt;
Fig. 10 ist ein Blockdiagramm, das eine Steuerfunktion einer in Fig. 8 dargestellten Steuereinheit zeigt;
Fig. 11 ist ein Diagramm, das eine Steuerkennlinie der Steuereinheit mit der in Fig. 10 dargestellten Steuerfunktion zeigt;
Fig. 12 ist ein Schaltdiagramm, das ein hydraulisches Ansteuerungssystem für hydraulische Arbeitsmaschinen gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 13 ist ein Schaltdiagramm, das den Aufbau eines in Fig. 12 dargestellten Pumpenreglers zeigt;
Fig. 14 ist ein Diagramm, das eine Steuerkennlinie des in Fig. 13 dargestellten Pumpenreglers zeigt;
Fig. 15 ist ein Diagramm, das eine Druckerzeugungskennlinie eines in Fig. 12 dargestellten Druckgenerators zeigt;
Fig. 16 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen einem Steuerschieberhub des Wegeventils und einem ersten und einem zweiten Steuerdruck bei dem in Fig. 13 dargestellten hydraulischen Ansteuerungssystem zeigt;
Fig. 17 ist ein Schaltdiagramm, das ein hydraulisches Ansteuerungssystem für Arbeitsmaschinen gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 18 ist ein Blockdiagramm, das eine Steuerfunktion einer in Fig. 17 dargestellten Steuereinheit zeigt;
Fig. 19 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Steuerschieberhub des Wegeventils und einem ersten und einem zweiten Steuerdruck bei dem in Fig. 17 dargestellten hydraulischen Ansteuerungssystem zeigt;
Fig. 20(a) ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Steuerschieberhub des Wegeventils und einer Fördermenge der Hydraulikpumpe zeigt; und Fig. 20(b) ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Steuerschieberhub des Wegeventils und einer einem Stellglied zugeführten Strömungsmenge zeigt;
Fig. 21 ist ein Schaltdiagramm, das ein hydraulisches Ansteuerungssystem für hydraulische Arbeitsmaschinen gemäß einer Modifikation der in Fig. 17 dargestellten vierten Ausführungsform zeigt;
Fig. 22 ist ein Schaltdiagramm, das ein hydraulisches Ansteuerungssystem für hydraulische Arbeitsmaschinen gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 23 ist ein Blockdiagramm, das eine Steuerfunktion einer in Fig. 22 dargestellten Steuereinheit zeigt; und
Fig. 24 ist ein Blockdiagramm, das ein weiteres Beispiel einer Steuerfunktion der in Fig. 22 dargestellten Steuereinheit zeigt.

BESTE METHODE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG

Im folgenden werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen hydraulischen Ansteuerungssystems für hydraulische Arbeitsmaschinen beschrieben.

Erste Ausführungsform

Zunächst erfolgt unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 7 eine Beschreibung einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Gemäß Fig. 1 ist ein hydraulisches Ansteuerungssystem gemäß der ersten Ausführungsform beispielsweise in einen hydraulischen Bagger eingebaut und umfaßt eine Hydraulikpumpe 2 mit verstellbarem Verdrängungsvolumen, ein durch von der Hydraulikpumpe 2 zugeführtes Hydraulikfluid angetriebenes Stellglied, beispielsweise einen Armzylinder 3, ein Wegeventil 1 mit mittigem Durchlaß zur Steuerung des Stroms des dem Armzylinder 3 von der Hydraulikpumpe 2 zugeführten Hydraulikfluids und eine mittige Durchlaßleitung 20.
Das Wegeventil 1 ist ein durch einen über eine Steuerleitung 30a, 30b aufgebrachten Steuerdruck angesteuertes steuerdruckbetätigtes Ventil mit einem mittigen Durchlaß 1a, Zulaufkanälen 1b1, 1b2 und Ablaßkanälen 1c1, 1c2. Wie in Fig. 2 dargestellt, sind jeweils der mittige Durchlaß 1a mit verstellbaren Ablaßdrosseln 21a, 21b, die Zulaufkanäle 1b1, 1b2 mit verstellbaren Zulaufdrosseln 22a, 22b und die Ablaßkanäle 1c1, 1c2 mit verstellbaren Ablaßdrosseln 23a, 23b versehen. Der mittige Durchlaß 1a ist stromabseitig der verstellbaren Ablaßdrosseln 21a, 21b über die mittige Durchlaßleitung 20 mit einem Niederdruckkreislauf, d. h. einem Reservoir 24 verbunden.
Wenn das Wegeventil 1 allmählich aus seiner neutralen Stellung verschoben wird, zeigt die Beziehung zwischen dem Öffnungsgrad der verstellbaren Ablaßdrosseln 21a, 21b und dem Öffnungsgrad der verstellbaren Zulaufdrosseln 22a, 22b die in Fig. 3(a) dargestellten Kennlinien. Genauer wird Öffnungsgrad der verstellbaren Ablaßdrosseln 21a, 21b bei einer Steigerung des Steuerschieberhubs des Wegeventils 1 allmählich verringert, und im Gegensatz dazu wird der Öffnungsgrad der verstellbaren Zulaufdrosseln 22a, 22b bei einer Steigerung des Steuerschieberhubs allmählich erhöht.
Gemäß Fig. 1 weist das hydraulische Ansteuerungssystem gemäß dieser Ausführungsform ferner einen in der mittigen Durchlaßleitung 20 angeordneten Druckgenerator, beispielsweise eine feste Drossel 4, eine erste Drucksignalleitung 5 zum Aufbringen des von der festen Drossel 4 erzeugten Drucks als ersten Steuerdruck, einen Drucksensor 32 zur Erfassung der Größe des über die Steuerleitung 30a aufgebrachten Steuerdrucks und zur Ausgabe eines der erfaßten Größe entsprechenden elektrischen Erfassungssignals, eine Steuereinheit 34 zum Ausführen einer arithmetischen Operation auf der Grundlage des Erfassungssignals und zur Ausgabe eines einem zweiten Steuerdruck entsprechenden elektrischen Ansteuerungssignals, eine Hydraulikquelle 35, ein durch das von der Steuereinheit 34 ausgegebene Ansteuerungssignal angetriebenes elektrisches Proportionalreduzierventil 33 zur Erzeugung des zweiten Steuerdrucks unter Verwendung des Hydraulikfluids von der Hydraulikquelle 35, eine zweite Drucksignalleitung 36 zum Aufbringen des von dem elektromagnetischen Proportionalreduzierventil 33 erzeugten zweiten Steuerdrucks, ein Ventil 31 zur Auswahl des niedrigeren Drucks aus dem über die erste Drucksignalleitung 5 aufgebrachten ersten Steuerdruck und dem über die zweite Drucksignalleitung 36 aufgebrachten zweiten Steuerdruck und zur Ausgabe des ausgewählten Steuerdrucks an eine dritte Drucksignalleitung 37 und einen Pumpenregler 6 zur Steuerung des Verdrängungsvolumens der Hydraulikpumpe 2 entsprechend dem an die dritte Drucksignalleitung 37 ausgegebenen Steuerdruck auf.
Der Pumpenregler 6 ist ein negativer Regler, daher steuert er die Hydraulikpumpe 2 so, daß das Verdrängungsvolumen der Hydraulikpumpe 2 gesteigert wird, wenn der Steuer druck sinkt, und daß das Verdrängungsvolumen gesenkt wird, wenn er steigt.
Einzelheiten des Pumpenreglers 6 sind in Fig. 4 dargestellt. Der Pumpenregler 6 besteht aus einem Kolben 6a, einer Kammer 6b mit geringem Durchmesser und einer Kammer 6c mit großem Durchmesser zur jeweiligen Aufnahme der entgegengesetzten Enden des Kolbens 6a und ein entsprechend dem über die dritte Drucksignalleitung 37 aufgebrachten Steuerdruck betätigtes Servoventil 6d. Die Kammer 6b mit kleinem Durchmesser ist mit einer Förderleitung der Hydraulikpumpe 2 verbunden, und die Kammer 6c mit großem Durchmesser kann abhängig von einer Betätigung des Servoventils 6d selektiv mit der Kammer 6b mit kleinem Durchmesser oder dem Reservoir 24 verbunden werden.
Der Pumpenregler 6 hat die folgenden Eigenschaften. Wenn der Steuerdruck hoch ist, wird das Servoventil 6d gemäß Fig. 4 nach links verschoben, worauf die Kammer 6b mit kleinem Druckmesser und die Kammer 6c mit großem Durchmesser miteinander verbunden werden. Zu diesem Zeitpunkt wird sowohl der Kammer 6b mit kleinem Druckmesser als auch der Kammer 6c mit großem Durchmesser der Pumpendruck zugeführt, wodurch der Kolben 6a aufgrund einer Differenz zwischen den Druckaufnahmebereichen der Kammer 6b mit kleinem Druckmesser und der Kammer 6c mit großem Durchmesser gemäß Fig. 4 nach links bewegt wird. Dadurch wird die Hydraulikpumpe 2 derart gesteuert, daß sie, wie in Fig. 5 dargestellt, auf einer verhältnismäßig kleinen vorgegebenen Kapazität 10a (einem verhältnismäßig kleinen vorgegebenen Verdrängungsvolumen) gehalten wird.
Wenn dann der Steuerdruck auf einen Wert sinkt, der kleiner als der in Fig. 5 gezeigte Wert Pc1 ist, wird das Servoventil 6d gemäß Fig. 4 nach rechts verschoben, worauf die Kammer 6c mit großem Durchmesser mit dem Reservoir 24 verbunden wird. Daher wird der Kolben 6a durch den auf die Kammer 6b mit kleinem Durchmesser aufgebrachten Pumpendruck gemäß Fig. 4 nach rechts bewegt. Dadurch wird die Hydraulikpumpe 2, wie in Fig. 5 dargestellt, derart gesteuert, daß sie ein Verdrängungsvolumen 10b aufweist, das allmählich von dem vorstehend erwähnten Verdrängungsvolumen 10a ansteigt.
Ferner wird die Hydraulikpumpe 2 derart gesteuert, daß sie ein vorgegebenes maximales Verdrängungsvolumen 10c aufweist, wenn der Steuerdruck auf einen Wert sinkt, der kleiner als der in Fig. 5 gezeigte Wert Pc2 ist.
Bei einer allmählichen Verschiebung des Wegeventils 1 in seine in Fig. 1 auf der rechten Seite dargestellte verschobene Stellung mit der Absicht des Ausfahrens des Armzylinders 3, ist die Beziehung zwischen dem Steuerschieberhub des Wegeventils 1 und dem über die erste Signalleitung 5 aufgebrachten ersten Steuerdruck wie nachstehend angegeben, da sich der Öffnungsgrad der verstellbaren Ablaßdrosseln 21a und der Öffnungsgrad der verstellbaren Zulaufdrosseln 22a wie in Fig. 3(a) dargestellt ändern. Genauer ist bei einem Betrieb mit einer geringen Last, bei dem der Lastdruck des Armzylinders 3 verhältnismäßig gering ist, wie in Fig. 3(b) durch P2 dargestellt, der erste Steuerdruck verhältnismäßig hoch und über einen Bereich X2 des Steuerschieberhubs, d. h. bei dem Steuerschieberhub, bis zu dem der Pumpendruck derart ansteigt, daß er den Lastdruck des Armzylinders 3 übersteigt, konstant, bevor der Armzylinder 3 beginnt, sich zu bewegen, und anschließend sinkt er bei einer Steigerung des Steuerschieberhubs in einem annähernd proportionalen Verhältnis, wie in Fig. 3(c) durch eine durchgehende Linie dargestellt. Andererseits ist bei einem Betrieb mit einer hohen Last, bei dem der Lastdruck des Armzylinders 3 hoch wird, wie in Fig. 3(b) durch P1 dargestellt, der Bereich X1 des Steuerschiebers vor dem Beginn einer Bewegung des Armzylinders 3 größer als der Bereich X2 bei P2; der erste Steuerdruck wird nämlich über einen größeren Bereich konstant gehalten und sinkt an schließend in einem annähernd proportionalen Verhältnis zu einer Steigerung des Steuerschieberhubs rasch ab, wie in Fig. 3(c) durch eine Punkt-Strich-Linie dargestellt.
Die Steuereinheit 34 umfaßt, wie in Fig. 6 dargestellt, einen Funktionsgenerator 25 zur Speicherung der Beziehung, bei der ein Sollvetdrängungsvolumen h2 bei einem Anstieg des Steuerdrucks Pa als Wert des von dem Drucksensor 32 ausgegebenen Erfassungssignals ansteigt, und zur Berechnung des Sollverdrängungsvolumens h2 in Abhängigkeit von dem Steuerdruck Pa und einen Funktionsgenerator 26 zum Einstellen der Beziehung, bei der ein elektrisches Ansteuerungssignal E bei einer Steigerung des von dem Funktionsgenerator 25 ausgegebenen Sollverdrängungsvolumens h2 sinkt. Als Ergebnis der arithmetischen Operation gibt die Steuereinheit 34 das elektrische Ansteuerungssignal E an das elektromagnetische Proportionalreduzierventil 33 aus, das bei einer Steigerung des Steuerdrucks Pa verringert wird, wie in Fig. 7 dargestellt. Das elektromagnetische Proportionalreduzierventil 33 wird von dem Ansteuerungssignal E angesteuert, so daß es einen Druck als zweiten Signaldruck erzeugt, dessen Größe annähernd proportional zu dem Ansteuerungssignal E ist.
Die Beziehung zwischen dem derart erzeugten zweiten Steuerdruck und dem Steuerschieberhub des Wegeventils 1 wird, wie in Fig. 3(c) durch eine gestrichelte Linie dargestellt, so eingestellt, daß der zweite Steuerdruck geringfügig höher als der in Fig. 3(c) durch die durchgehende Linie dargestellte erste Steuerdruck ist, der sich bei einer geringen Last und einem verhältnismäßig geringen vorgegebenen Lastdruck des Armzylinders 3, beispielsweise dem vorstehend erwähnten Druck P2, ergibt.
Bei dem vorstehend beschriebenen Aufbau fungiert der erste Steuerdruck als erstes Steuersignal zur Bestimmung eines ersten Sollverdrängungsvolumens der Hydraulikpumpe 2, und die feste Drossel 4 und die erste Drucksignalleitung 5 bilden gemeinsam eine erste Signalerzeugungseinrichtung, die den ersten Steuerdruck erzeugt. Ebenso fungiert der zweite Steuerdruck als zweites Steuersignal zur Bestimmung eines zweiten Sollverdrängungsvolumens (gemäß Fig. 6 h2) der Hydraulikpumpe 2, und der Drucksensor 32, die Steuereinheit 34, die Hydraulikquelle 35, das elektromagnetische Proportionalreduzierventil 33 und die zweite Drucksignalleitung 36 bilden gemeinsam eine zweite Signalerzeugungseinrichtung, die das zweite Steuersignal erzeugt. Ferner bildet das Ventil 31 zur Auswahl des niedrigeren Drucks eine Auswahleinrichtung zur Auswahl desjenigen Steuersignals aus dem ersten Steuersignal und dem zweiten Steuersignal, das ein größeres Sollverdrängungsvolumen erzeugt, und zum Aufbringen des ausgewählten Steuersignals auf den Pumpenregler 6.
Die wie vorstehend beschrieben aufgebaute erste Ausführungsform arbeitet wie folgt.
Im folgenden wird beispielsweise davon ausgegangen, daß bei einer geringen Last bei leerer Schaufel, d. h. bei einem verhältnismäßig geringen Lastdruck, wie in Fig. 3(b) durch P2 dargestellt, das Wegeventil 1 mit der Absicht, den Armzylinder 3 auszufahren, allmählich in seine in Fig. 1 auf der rechten Seite dargestellte verschobene Stellung verschoben wird. In dieser Situation wird, wie vorstehend unter Bezugnahme auf Fig. 3(a) erläutert, der Öffnungsgrad der verstellbaren Ablaßdrossel 21a allmählich verringert, der Öffnungsgrad der verstellbaren Zulaufdrossel 22a dagegen vergrößert. Der von der festen Drossel 4 erzeugte Druck wird zu diesem Zeitpunkt als erster Steuerdruck über die erste Drucksignalleitung 5 auf einen linken Antriebsabschnitt des in Fig. 1 dargestellten Auswahlventils 31 aufgebracht. Andererseits wird der Steuerschieberhub des Wegeventils 1 von dem Drucksensor 32 als in der Steuerleitung 30a erzeugter Steuerdruck Pa erfaßt und anschließend in die Steuereinheit 34 eingegeben. Die Steuereinheit 34 gibt, wie in Fig. 7 dargestellt, abhängig von dem Steuerdruck Pa das Ansteuerungssignal E an das elektromagnetische Proportionalreduzierventil 33 aus, worauf das elektromagnetische Proportionalreduzierventil 33 derart angesteuert wird, daß ein rechter Ansteuerungsabschnitt des in Fig. 1 dargestellten Auswahlventils 31 über die zweite Drucksignalleitung 36 mit dem zweiten Steuerdruck beaufschlagt wird.
Der derart auf das Auswahlventil 31 aufgebrachte erste und zweite Steuerdruck sind, wie vorstehend erwähnt, wie in Fig. 3(c) jeweils durch die durchgehende Linie und die gestrichelte Linie dargestellt gegeben. Der zweite Steuerdruck ist größer als der erste Steuerdruck, wodurch das Auswahlventil 31 in seine in Fig. 1 auf der rechten Seite dargestellte eine verschobene Stellung geschaltet wird. Dementsprechend wird die erste Drucksignalleitung 5 über das Auswahlventil 31 mit der dritten Drucksignalleitung 37 verbunden, wogegen die Verbindung zwischen der zweiten Drucksignalleitung 36 und der dritten Drucksignalleitung 37 unterbrochen wird. Dadurch wird der Pumpenregler 6 durch den ersten Steuerdruck gesteuert.
Wenn sich das Wegeventil 1 am Anfangspunkt seines Hubs befindet, d. h. wenn die in dem mittigen Durchlaß 1a angeordnete verstellbare Ablaßdrossel 21a beginnt, sich zu schließen, wird die Hydraulikpumpe 2 auf dem in Fig. 5 dargestellten vorgegebenen kleinen Verdrängungsvolumen 10a gehalten, wodurch das Hydraulikfluid mit einer Bereitschaftsströmungsmenge gefördert wird, die einen dem Verdrängungsvolumen 10a entsprechenden kleinen Wert aufweist. Wenn die verstellbare Ablaßdrossel 21a allmählich geschlossen wird, steigt der Druck des von der Hydraulikpumpe 2 geförderten Hydraulikfluids, d. h. der Pumpendruck, wie in Fig. 3(b) dargestellt. Zu dem Zeitpunkt, zu dem der Pumpendruck P2 übersteigt, beginnt der Armzylinder 3, sich zu bewegen. Wenn der Armzylinder 3 beginnt, sich zu bewegen, und die Zufuhr des Hydraulikfluids von der Hydraulikpumpe zu dem Stellglied einsetzt, wird die durch den mittigen Durchlaß 1a strömende Strömungsmenge entsprechend verringert. Durch diese Verringerung der durch den mittigen Durchlaß strömenden Strömungsmenge 1a wird der von der festen Drossel 4 erzeugte Druck verringert. Dadurch wird auch der über die erste Drucksignalleitung 5 auf den Pumpenregler 6 und das Ventil 31 zur Auswahl des niedrigeren Drucks aufgebrachte erste Steuerdruck verringert, wodurch der Pumpenregler 6 derart angesteuert wird, daß das Verdrängungsvolumen der Hydraulikpumpe 2 gesteigert wird. Dadurch wird die Fördermenge der Hydraulikpumpe 2 allmählich gesteigert, wodurch eine vorgegebene Strömungsmengenkennlinie, d. h. eine vorgegebene Dosierkennlinle, erzeugt wird.
Die Beziehung zwischen dem Steuerschieberhub des Wegeventils 1 und der zu diesem Zeitpunkt erhaltenen Pumpenfördermenge ist wie in Fig. 3(d) durch die Kennlinie "bei einem Druck P2" dargestellt. Dementsprechend ist die Beziehung zwischen dem Steuerschieberhub des Wegeventils 1 und der dem Armzylinder 3 zugeführten Strömungsmenge wie in Fig. 3(e) durch die Kennlinie "bei einem Druck P2" dargestellt.
Anders ausgedrückt steigt die Pumpenfördermenge entsprechend einer Steigerung des Steuerschieberhubs des Wegeventils 1 verhältnismäßig langsam, wie in Fig. 3(d) durch die Kennlinie "bei einem Druck P2" dargestellt, da der Lastdruck des Armzylinders 3 durch einen verhältnismäßig geringen Druck P2 gegeben ist, und dementsprechend steigt auch die dem Armzylinder 3 zugeführte Strömungsmenge in bezug auf den Steuerschieberhub mit einer ähnlichen Beziehung wie bei der Kennlinie des Pumpenförderdrucks verhältnismäßig langsam, wie in Fig. 3(e) durch eine Kennlinie "bei einem Druck P2" dargestellt. Dadurch können zufriedenstellende Dosiereigenschaften erzielt werden.
Als alternatives Beispiel ist, wie vorstehend erwähnt, bei einer allmählichen Verschiebung des Wegeventils 1 in seine in Fig. 1 auf der rechten Seite dargestellte verschobene Stellung mit der Absicht eines Ausfahrens des Armzylinders 3 bei einer hohen Last bei einer an der Schaufel hängenden Last, d. h. in einer Situation, in der der Lastdruck ziemlich hoch ist, wie in Fig. 3 durch P1 dargestellt, der über die erste Drucksignalleitung 5 auf den linken Ansteuerungsabschnitt des Auswahlventils 31 aufgebrachte erste Steuerdruck wie in Fig. 3(c) durch die Punkt-Strich-Linie dargestellt gegeben, wogegen der über das elektromagnetische Proportionalreduzierventil 33 und die zweite Drucksignalleitung 36 auf den rechten Ansteuerungsabschnitt des Auswahlventils 31 aufgebrachte zweite Steuerdruck gehalten wird, wie in Fig. 3(c) durch die gestrichelte Linie dargestellt. Hierbei ist der erste Steuerdruck größer als der zweite Steuerdruck, wodurch das Auswahlventil 31 in seine in Fig. 1 auf der linken Seite dargestellte andere verschobene Stellung geschaltet wird. Dementsprechend wird die zweite Drucksignalleitung 36 über das Auswahlventil 31 mit der dritten Drucksignalleitung 37 verbunden, wogegen die Verbindung zwischen der ersten Drucksignalleitung 5 und der dritten Drucksignalleitung 37 unterbrochen wird. Dadurch wird der Pumpenregler 6 durch den zweiten Steuerdruck gesteuert. Die Beziehung zwischen dem Steuerschieberhub des Wegeventils 1 und der zu diesem Zeitpunkt erhaltenen Pumpenfördermenge ist wie in Fig. 3(d) durch die Kennlinie "bei einem Druck P1" dargestellt gegeben. Die resultierende Kennlinie der Pumpenfördermenge in bezug auf den Steuerschieberhub weist Werte auf, die ein wenig kleiner als bei der Kennlinie "bei einem Druck P2" sind, beide Kennlinien stimmen jedoch hinsichtlich des Aufbaus ihrer Kurven annähernd miteinander überein. Dementsprechend ist die Beziehung zwischen dem Steuerschieberhub des Wegeventils 1 und der dem Armzylinder 3 zugeführten Strömungsmenge wie in Fig. 3(e) durch die Kennlinie "bei einem Druck P1" dargestellt gegeben. Die resultierende Kennlinie der dem Armzylinder 3 zugeführten Strömungsmenge in bezug auf den Steuerschieberhub weist Werte auf, die etwas kleiner als bei der Kennlinie "bei einem Druck P2" sind, beide Kennlinien stimmen jedoch hinsichtlich des Aufbaus ihrer Kurven annähernd miteinander überein. Dementsprechend steigt auch bei einer hohen Last die dem Armzylinder 3 zugeführte Strömungsmenge entsprechend einer Steigerung des Steuerschieberhubs des Wegeventils 1 verhältnismäßig langsam an, wodurch, ähnlich wie bei einer geringen Last, zufriedenstellende Dosiereigenschaften erzielt werden.
Zum Vergleich sind die Beziehung zwischen dem Steuerschieberhub und der Pumpenfördermenge und die Beziehung zwischen dem Steuerschieberhub und der dem Stellglied zugeführten Strömungsmenge beim Stand der Technik in den Fig. 3(d) und 3(e) jeweils durch Punkt-Strich-Linien dargestellt. Da der Pumpenregler 6 beim Stand der Technik selbst dann von dem ersten Steuerdruck angetrieben wird, wenn der Lastdruck des Armzylinders 3, wie in Fig. 3(b) durch P1 dargestellt, ziemlich hoch ist, beginnt der Armzylinder 3 in einem Zustand, in dem die Hydraulikpumpe das Hydraulikfluid mit der Bereitschaftsfördermenge zuführt, nicht, sich zu bewegen, wenn die verstellbare Ablaßdrossel 21a nicht so weit gedrosselt wird, daß der Pumpendruck über P1 ansteigt. Bei einem Pumpendruck, der geringer als P1 ist, wird daher die durch den mittigen Drucklaßkanal 1a strömende Strömungsmenge nicht verringert, und daher wird die Pumpenfördermenge nicht gesteigert. Wenn der Öffnungsgrad der verstellbaren Ablaßdrossel 21a so weit verringert wird, daß der Pumpendruck P1 übersteigt, beginnt die durch den mittigen Durchlaß strömende Strömungsmenge, sich zu verringern, worauf die Fördermenge der Pumpe abrupt gesteigert wird, wie in Fig. 3(d) durch die Punkt-Strich- Linie dargestellt. Dementsprechend wird auch die dem Armzylinder 3 zugeführte Strömungsmenge in bezug auf den Steuerschieberhub des Wegeventils 1 in einem ähnlichen Verhältnis wie bei der Kennlinie der Fördermenge der Pumpe abrupt gesteigert, wie in Fig. 3(e) durch die Punkt-Strich-Linie dargestellt, was bedeutet, daß die Dosiereigenschaften erheblich verschlechtert werden.
Bei der ersten Ausführungsform steigt, wie vorstehend beschrieben, zusätzlich dazu, daß bei einer geringen Last ebenso gute Dosiereigenschaften wie herkömmlicherweise geboten werden, die dem Armzylinder 3 zugeführte Strömungsmenge bei einer großen Last entsprechend einer Steigerung des Steuerschieberhubs des Wegeventlis 1 ebenfalls verhältnismäßig langsam, was zu zufriedenstellenden Dosiereigenschaften führt, die annähernd denen bei einer geringen Last vergleichbar sind. Es ist daher möglich, die Nachteile zu überwinden, die bei der Betätigung des Hebels des Wegeventils 1 bei einer hohen Last auftraten, die Arbeitseffizienz zu verbessern und die Ermüdung des Bedieners bei der Betätigung der Hebel zu verringern.

Zweite Ausführungsform

Unter Bezugnahme auf die Fig. 8 bis 11 wird eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. In diesen Figuren sind mit den in Fig. 1 sowie den weiteren dargestellten identische Elemente durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Bei dieser Ausführungsform sind die erste Signalerzeugungseinrichtung, die zweite Signalerzeugungseinrichtung, die Auswahleinrichtung und der Pumpenregler elektrisch aufgebaut.
Gemäß Fig. 8 weist ein hydraulisches Ansteuerungssystem gemäß der zweiten Ausführungsform neben dem Drucksensor 32 der ersten Ausführungsform einen Drucksensor 5A zum Erfassen der Größe des von der festen Drossel 4 erzeugen Drucks und zur Ausgabe eines entsprechenden elektrischen Erfassungssignals an eine Steuereinheit 24A und einen Winkelverschiebungssensor 40 zur Erfassung eines Kippwinkels h einer Taumelscheibe beispielsweise als Variable, die das Verdrängungsvolumen der Hydraulikpumpe 2 angibt, und zur Ausgabe eines entsprechenden elektrischen Erfassungssignals an die Steuereinheit 34A auf. Auf der Grundlage der Erfassungssignale von den Drucksensoren 32, 5A und des Winkelverschiebungssensors 40 gibt die Steuereinheit 34A elektrische Ein-/Aus- Ansteuerungssignale aus, durch die ein Pumpenregler 6A das Verdrängungsvolumen der Hydraulikpumpe 2 steuert.
Der Aufbau des Pumpenreglers 6A ist in Fig. 9 dargestellt. Der Pumpenregler 6A umfaßt ein in einem ersten Kanal, der die Kammer 6b mit kleinem Durchmesser mit der Kammer 6c mit großem Durchmesser verbindet, angeordnetes erstes elektromagnetisches Verteilventil 6e zum Öffnen oder Schließen des ersten Kanals als Reaktion auf ein von der Steuereinheit 34A ausgegebenes erstes elektrisches. Ansteuerungssignal und ein in einem zweiten Kanal, der die Kammer 6c mit großem Durchmesser mit dem Reservoir verbindet, angeordnetes zweites elektromagnetisches Verteilventil 6f zum Öffnen oder Schließen des zweiten Kanals als Reaktion auf ein von der Steuereinheit 34A ausgegebenes zweites elektrisches Ansteuerungssignal.
Bei dem in Fig. 9 dargestellten Pumpenregler 6A wird der Pumpendruck sowohl der Kammer 6b mit kleinem Durchmesser als auch der Kammer 6c mit großem Durchmesser zugeführt, indem das zweite elektromagnetische Verteilventil 6f geschlossen gehalten und das erste elektromagnetische Verteilventil 6e derart betätigt werden, daß es sich öffnet, wodurch der Kolben 6a aufgrund einer Differenz zwischen den Druckaufnahmebereichen der Kammer 6b mit kleinem Durchmesser und der Kammer 6c mit großem Durchmesser gemäß Fig. 9 nach links bewegt wird, wodurch die Hydraulikpumpe 2 derart gesteuert wird, daß ihr Verdrängungsvolumen verringert wird. Andererseits wird die Verbindung zwischen der Kammer 6a mit kleinem Durchmesser und der Kammer 6c mit großem Durchmesser unterbrochen, und die Kammer 6c mit großem Durchmesser wird mit dem Reservoir verbunden, indem das erste elektromagnetische Verteilventil 6e geschlossen gehalten und das zweite elektromagnetische Verteilventil 6f derart betätigt werden, daß es sich öffnet, wodurch der Kolben 6a durch den auf die Kammer 6a mit kleinem Durchmesser aufgebrachten Pumpendruck gemäß Fig. 9 nach rechts bewegt wird, wodurch die Hydraulikpumpe 2 derart gesteuert wird, daß ihr Verdrängungsvolumen gesteigert wird.
Ebenso umfaßt die Steuereinheit 34A, wie in Fig. 10 dargestellt, einen Funktionsgenerator 25 zur Speicherung der Beziehung, bei der ein erstes Sollverdrängungsvolumen h1 bei einer Steigerung des von der festen Drossel 4 als Wert des von dem Drucksensor 5A ausgegebenen Erfassungssignals erzeugten Drucks Pc verringert wird, und zur Berechnung des ersten Sollverdrängungsvolumens h1 in Abhängigkeit von dem Druck Pc, einen Funktionsgenerator 42 zur Speicherung der Beziehung, bei der ein zweites Sollverdrängungsvolumen h2 bei einer Steigerung des Steuerdrucks Pa als Wert des von dem Drucksensor 32 ausgegebenen Erfassungssignals gesteigert wird, und zur Berechnung des zweiten Sollverdrängungsvolumens h2 in Abhängigkeit von dem Steuerdruck Pa, eine Einrichtung 43 zur Auswahl des maximalen Werts zum Vergleichen der Größe des von dem Funktionsgenerator 41 ausgegebenen ersten Sollverdrängungsvolumens h1 mit der Größe des von dem Funktionsgenerator 42 ausgegebenen zweiten Sollverdrängungsvolumens h2 und zur Ausgabe des größeren als drittes Sollverdrängungsvolumen h0, eine Subtraktionseinrichtung 44 zur Berechnung einer Abweichung Z zwischen dem dritten Sollverdrängungsvolumen h0 und dem Wert h des von dem Winkelverschiebungssensor 40 ausgegebenen Erfassungssignals, eine Ausgabeeinheit 45 zur Ausgabe des Signals EIN an das in Fig. 9 dargestellte elektromagnetische Verteilventil 6f bei einem positiven Wert der Abweichung Z und eine Ausgabeeinheit 45 zur Ausgabe des Signals EIN an das in Fig. 9 dargestellte elektromagnetische Verteilventil 6e bei einem negativen Wert der Abweichung Z.
Wenn von dem Funktionsgenerator 41 das erste Sollverdrängungsvolumen h1 erhalten wird, wie vorstehend beschrie ben, ist die Beziehung zwischen dem auf die Steuerleitung 30a aufgebrachten Steuerdruck Pa für das Wegeventil 1 und dem ersten Sollverdrängungsvolumen wie in Fig. 11 dargestellt. Genauer ist bei dem Betrieb mit einer geringen Last, bei dem der Lastdruck des Armzylinders 3 verhältnismäßig gering ist, wie in Fig. 3(b) durch P2 dargestellt, das erste Sollverdrängungsvolumen h1 minimal und über einen Bereich X2 des Steuerschieberhubs konstant, bevor der Armzylinder 3 beginnt, sich zu bewegen, d. h. bei dem Steuerdruck, der dem Steuerschieberhub entspricht, bis der Pumpendruck über den Lastdruck des Armzylinders 3 ansteigt, und anschließend steigt es bei einer Steigerung des Steuerdrucks mit einem annähernd proportionalen Verhältnis, wie in Fig. 11 durch eine durchgehende Linie dargestellt. Andererseits ist bei einem Betrieb mit einer hohen Last, bei der der Lastdruck des Armzylinders 3 hoch wird, wie in Fig. 3(b) durch P1 dargestellt, der einem Bereich X1 des Steuerschieberhubs entsprechende Steuerdruck höher als der dem Bereich X2 bei P2 entsprechende Steuerdruck, bevor der Armzylinder 3 beginnt, sich zu bewegen, das erste Sollverdrängungsvolumen h1 wird nämlich über einen größeren Bereich konstant gehalten und steigt anschließend bei einer Steigerung des Steuerdrucks Pa mit einem annähernd proportionalen Verhältnis abrupt an, wie in Fig. 11 durch eine Punkt- Strich-Linie dargestellt.
Im Vergleich zu der vorstehend genannten Beziehung zwischen dem Steuerdruck Pa und dem ersten Sollverdrängungsvolumen h1 ist die Beziehung zwischen dem von dem Funktionsgenerator 42 erzeugten zweiten Sollverdrängungsvolumen h2 und dem Steuerdruck Pa, wie in Fig. 11 durch eine gestrichelte Linie dargestellt, derart eingestellt, daß das zweite Sollverdrängungsvolumen h2 geringfügig kleiner als das in Fig. 11 durch eine durchgehende Linie dargestellte erste Sollverdrängungsvolumen h1 ist, das sich bei einer geringen Last und bei einem verhältnismäßig geringen vorgegebenen Lastdruck des Arm zylinders 3, beispielsweise dem vorstehend erwähnten Druck P2, ergibt.
Bei dem vorstehend beschriebenen Aufbau bilden die feste Drossel 4, der Drucksensor 5A und der Funktionsgenerator 41 der Steuereinheit 34A gemeinsam eine erste Signalerzeugungseinrichtung, die ein erstes Steuersignal zur Bestimmung des ersten Sollverdrängungsvolumens h1 erzeugt. Ebenso bilden der Drucksensor 32 und der Funktionsgenerator 42 der Steuereinheit 34A gemeinsam eine zweite Signalerzeugungseinrichtung, die ein zweites Steuersignal zur Bestimmung des zweiten Sollverdrängungsvolumens h2 erzeugt. Ferner bildet die Einrichtung 43 zur Auswahl des maximalen Werts der Steuereinheit 34A eine Auswahleinrichtung zur Auswahl desjenigen Steuersignals aus dem ersten Steuersignal und dem zweiten Steuersignal, das ein größeres Sollverdrängungsvolumen erzeugt, und zum Aufbringen des ausgewählten Steuersignals an den Pumpenregler 6A.
Bei der wie vorstehend erläutert aufgebauten zweiten Ausführungsform ist, wie vorstehend erwähnt, das von dem Funktionsgenerator 41 der Steuereinheit 34A berechnete erste Sollverdrängungsvolumen h1 wie in Fig. 11 durch die durchgehende Linie gegeben, und das zweite Sollverdrängungsvolumen h2 ist, wie vorstehend erwähnt, wie in Fig. 11 durch die gestrichelte Linie dargestellt gegeben, wenn das Wegeventil 1 beispielsweise bei einer geringen Last mit leerer Schaufel, d. h. in einem Zustand, in dem der Lastdruck, wie in Fig. 3(b) durch P2 dargestellt, verhältnismäßig gering ist, mit der Absicht eines Ausfahrens des Armzylinders allmählich in seine in Fig. 8 auf der rechten Seite dargestellte verschobene Stellung verschoben wird. Daher ist das erste Sollverdrängungsvolumen h1 größer als das zweite Sollverdrängungsvolumen h2, wodurch die Einrichtung 43 zur Auswahl des maximalen Werts das erste Sollverdrängungsvolumen h1 als drittes Sollverdrängungsvolumen h0 auswählt. Die Subtraktionseinrichtung 44 und die Ausgangseinheiten 45, 46 wandeln das dritte Sollverdrängungsvolumen h0 (= h1) in das elektrische Ein-/Aus- Ansteuerungssignal um, das an die elektromagnetischen Verteilventile 6e, 6f des Pumpenreglers 6A ausgegeben wird. Als Ergebnis wird das Verdrängungsvolumen der Hydraulikpumpe 2 derart gesteuert, daß es mit dem ersten Sollverdrängungsvolumen h1 in Übereinstimmung gebracht wird.
Die Beziehung zwischen dem Steuerschieberhub des Wegeventils 1 und der zu diesem Zeitpunkt erhaltenen Pumpenfördermenge ist der in Fig. 3(d) durch die Kennlinie "bei einem Druck P2" dargestellten ähnlich. Dementsprechend ist die Beziehung zwischen dem Steuerschieberhub des Wegeventils 1 und der dem Armzylinder 3 zugeführten Strömungsmenge der in Fig. 3(e) durch die Kennlinie "bei einem Druck P2" dargestellten ähnlich. Anders ausgedrückt steigt, wie bei der ersten Ausführungsform, die dem Armzylinder 3 zugeführte Strömungsmenge in bezug auf den Steuerschieberhub verhältnismäßig langsam an, wodurch zufriedenstellende Dosiereigenschaften erzielt werden.
Als alternatives Beispiel ist das von dem Funktionsgenerator 41 der Steuereinheit 34A berechnete erste Sollverdrängungsvolumen h1 wie in Fig. 11 durch eine Punkt-Strich- Linie dargestellt gegeben, und das zweite Sollverdrängungsvolumen h2 ist, wie vorstehend erwähnt, wie in Fig. 11 durch die gestrichelte Linie dargestellt gegeben, wenn das Wegeventil 1 bei einer hohen Last, bei der eine Last an der Schaufel hängt, d. h. in einem Zustand, in dem der Lastdruck ziemlich hoch ist, wie in Fig. 3(b) durch P1 dargestellt, mit der Absicht eines Ausfahrens des Armzylinders 3 allmählich in seine in Fig. 1 auf der rechten Seite dargestellte verschobene Stellung verschoben wird. Daher ist das zweite Sollverdrängungsvolumen h2 größer als das erste Sollverdrängungsvolumen h1, wodurch die Einrichtung 43 zur Auswahl des maximalen Werts das zweite Sollverdrängungsvolumen h2 als drittes Soll verdrängungsvolumen h0 auswählt. Die Subtraktionseinrichtung 44 und die Ausgabeeinheiten 45, 46 wandeln das dritte Sollverdrängungsvolumen h0 (= h2) in das elektrische Ein-/Aus- Ansteuerungssignal um, das an die elektromagnetischen Verteilventile 6e, 6f des Pumpenreglers 6A ausgegeben wird. Dadurch wird das Verdrängungsvolumen der Hydraulikpumpe 2 derart gesteuert, daß es mit dem zweiten Sollverdrängungsvolumen h2 in Übereinstimmung gebracht wird.
Die Beziehung zwischen dem Steuerschieberhub des Wegeventils 1 und der zu diesem Zeitpunkt erhaltenen Pumpenfördermenge ist dem in Fig. 3(d) durch die Kennlinie "bei einem Druck P1" dargestellten ähnlich. Dementsprechend ist die Beziehung zwischen dem Steuerschieberhub des Wegeventils 1 und der dem Armzylinder 3 zugeführten Strömungsmenge der in Fig. 3(e) durch die Kennlinie "bei einem Druck P1" dargestellten ähnlich. Dementsprechend steigt auch bei einer hohen Last die dem Armzylinder 3 zugeführte Strömungsmenge entsprechend einer Steigerung des Steuerschieberhubs des Wegeventils 1 verhältnismäßig langsam an, wodurch, ähnlich wie bei einer geringen Last, zufriedenstellende Dosiereigenschaften erhalten werden.
Bei der zweiten Ausführungsform werden daher zusätzlich dazu, daß bei einer geringen Last ebenso gute Dosiereigenschaften wie herkömmlicherweise geboten werden, auch bei einer hohen Last zufriedenstellende Dosiereigenschaften erzielt, die annähernd mit denen bei einer geringen Last vergleichbar sind. Es ist daher möglich, die Arbeitseffizienz zu verbessern und die Ermüdung des Bedieners zu verringern.

Dritte Ausführungsform

Unter Bezugnahme auf die Fig. 12 bis 16 wird eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. In diesen Figuren sind die mit den in Fig. 1 und den weiteren gezeigten identischen Elemente durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Bei dieser Ausführungsform sind die erste Signalerzeugungseinrichtung, die zweite Signalerzeugungseinrichtung, die Auswahleinrichtung und der Pumpenregler hydraulisch aufgebaut, und der Pumpenregler ist ein positiver Pumpenregler.
Gemäß Fig. 12 umfaßt ein hydraulisches Ansteuerungssystem gemäß der dritten Ausführungsform einen in der mittigen Durchlaßleitung 20 angeordneten Druckgenerator 4B zur Erzeugung eines Drucks, der bei einer Steigerung des Steuerschieberhubs des Wegeventils 1 ansteigt, eine erste Drucksignalleitung 5B zum Aufbringen des von dem Druckgenerator 4B erzeugten Drucks als ersten Steuerdruck, eine zweite Drucksignalleitung 36B zum Aufbringen des über die Steuerleitung 30a aufgebrachten Steuerdrucks als zweiten Steuerdruck, ein Ventil zur Auswahl des höheren Drucks, beispielsweise ein Wechselventil 31, zur Auswahl des höheren aus dem ersten und dem zweiten Steuerdruck, die jeweils über die erste und die zweite Drucksignalleitung 5B, 36B aufgebracht werden, und zur Ausgabe des ausgewählten Steuerdrucks an eine dritte Drucksignalleitung 37B und einen Pumpenregler 6B zur Steuerung des Verdrängungsvolumens der Hydraulikpumpe 2 entsprechend dem an die dritte Drucksignalleitung 37B ausgegebenen Steuerdruck.
Der Pumpenregler 6B ist ein positiver Regler; daher steuert er die Hydraulikpumpe 2 derart, daß das Verdrängungsvolumen der Hydraulikpumpe 2 bei einem Anstieg des Steuerdrucks gesteigert und bei einer Verringerung desselben verringert wird.
Einzelheiten des Pumpenreglers 6B sind in Fig. 13 dargestellt. Der Pumpenregler 6B ist aus einem Kolben 6a, einer Kammer 6b mit kleinem Durchmesser und einer Kammer 6c mit großem Durchmesser zur jeweiligen Aufnahme der entgegengesetzten Enden des Kolbens 6a und einem entsprechend dem über die dritte Drucksignalleitung 37B aufgebrachten Steuerdruck betätigten Servoventil 6d aufgebaut. Die Kammer 6b mit kleinem Durchmesser ist mit einer Förderleitung der Hydraulikpumpe 2 verbunden, und die Kammer 6c mit großem Durchmesser kann abhängig von einer Betätigung des Servoventils 6d selektiv mit der Kammer 6b mit kleinem Durchmesser oder dem Reservoir 24 verbunden werden.
Der Pumpenregler 6 hat die folgenden Eigenschaften. Wenn der Steuerdruck niedrig ist, wird das Servoventil 6d gemäß Fig. 13 nach links verschoben, worauf die Kammer 6b mit kleinem Durchmesser und die Kammer 6c mit großem Durchmesser miteinander verbunden werden. Zu diesem Zeitpunkt wird sowohl der Kammer 6b mit kleinem Durchmesser als auch der Kammer 6c mit großem Durchmesser der Pumpendruck zugeführt, wodurch der Kolben 6a aufgrund einer Differenz zwischen den Druckaufnahmebereichen der Kammer 6b mit kleinem Durchmesser und der Kammer 6c mit großem Durchmesser gemäß Fig. 13 nach links bewegt wird. Dadurch wird die Hydraulikpumpe 2 derart gesteuert, daß sie auf einer verhältnismäßig kleinen vorgegebenen Kapazität (einem verhältnismäßig kleinen vorgegebenen Verdrängungsvolumen) 7a gehalten wird, wie in Fig. 14 dargestellt.
Wenn anschließend der Steuerdruck auf einen Wert ansteigt, der größer als der in Fig. 14 gezeigte Wert Ps1 ist, wird das Servoventil 6d gemäß Fig. 13 nach rechts verschoben, worauf die Kammer 6c mit großem Durchmesser mit dem Reservoir 24 verbunden wird. Daher wird der Kolben 6a durch den auf die Kammer 6b mit kleinem Durchmesser aufgebrachten Pumpendruck gemäß Fig. 13 nach rechts bewegt. Dadurch wird die Hydraulikpumpe 2 derart gesteuert, daß sie ein Verdrängungsvolumen 7b aufweist, das allmählich von dem vorstehend genannten Verdrängungsvolumen 7a gesteigert wird, wie in Fig. 14 dargestellt.
Wenn der Steuerdruck auf einen Wert ansteigt, der größer als der in Fig. 14 dargestellte Wert Ps2 ist, wird die Hydraulikpumpe 2 ferner derart gesteuert, daß sie ein vorgegebenes maximales Verdrängungsvolumen 7c aufweist.
Erneut gemäß Fig. 12 umfaßt der Druckgenerator 4B eine Begrenzungseinrichtung 50 mit einem proportional zu der durch den mittigen Durchlaß 1a strömenden Strömungsmenge gegen die Zugkraft einer Feder 4d verschiebbaren Steuerschieber 4a zur Steigerung jeweiliger Öffnungsgrade einer Kerbe 4c zur Erfassung der Strömungsmenge und einer verstellbaren Drossel 4c, eine Hydraulikquelle 51 zur Zufuhr von Hydraulikfluid zu der verstellbaren Drossel 4b der Begrenzungsvorrichtung 50 und eine zwischen der verstellbaren Drossel 4b und der Hydraulikquelle 51 vorgesehene feste Drossel 4b. Die verstellbare Drossel 4b ist an ihrer Eingangsseite derart mit der ersten Drucksignalleitung 5b verbunden, daß der von der verstellbaren Drossel 4b erzeugte Druck als erster Steuerdruck auf die erste Drucksignalleitung 5B aufgebracht wird. Die Kerbe 4c zur Erfassung der Strömungsmenge und die verstellbare Drossel 4b sind an ihren Ausgangsseiten mit dem Reservoir 24 verbunden.
Der Druckgenerator 4B weist die in Fig. 15 dargestellten Eigenschaften auf. Genauer nimmt die durch den in Fig. 12 dargestellten mittigen Durchlaß 1a strömende Strömungsmenge einen verhältnismäßig großen Wert Qo an, wenn das Wegeventil 1 in seinem neutralen Zustand gehalten wird, und der Steuerschieber 4a der Begrenzungseinrichtung 50 wird gegen die Zugkraft der Feder 4d in einem großen Ausmaß gemäß Fig. 12 nach oben verschoben. Daher sind die Öffnungsgrade der Kerbe 4c zur Erfassung der Strömungsmenge und der verstellbaren Drossel 4b so groß, daß der von der verstellbaren Drossel 4b erzeugte Druck, d. h. der auf die erste Drucksignalleitung 5B aufgebrachte erste Steuerdruck, auf einem verhältnismäßig kleinen Wert Pco gehalten wird. Wenn das Wegeventil 1 mit der Absicht eines Ausfahrens des Armzylinders 3 allmählich aus dem vorstehend beschriebenen Zustand in seine in Fig. 12 auf der rechten Seite dargestellte verschobene Stellung verschoben wird, wird die durch den mittigen Durchlaß 1a strömende Strömungsmenge entsprechend verringert. Daher überwiegt nun die Zugkraft der Feder 4d in der Begrenzungsvorrichtung 50, worauf der Steuerschieber 4a gemäß Fig. 12 nach unten bewegt wird, wodurch die Öffnungsgrade der verstellbaren Drossel 4b und der Kerbe 4c zur Erfassung der Strömungsmenge verringert werden. Dadurch wird ein von der Hydraulikquelle 51 zu dem Reservoir 24 führender Kanal einer Begrenzung ausgesetzt, und der von der verstellbaren Drossel 4b erzeugte Druck, d. h. der auf die erste Drucksignalleitung 5B aufgebrachte erste Steuerdruck, wird allmählich gesteigert.
Da der erste Steuerdruck von dem Druckgenerator 4B erzeugt wird, wie vorstehend beschrieben, ist die Beziehung zwischen dem Steuerschieberhub des Wegeventils 1 und dem ersten Steuerdruck wie in Fig. 16 dargestellt. Genauer wird bei einem Betrieb mit einer geringen Last, bei dem der Lastdruck des Armzylinders 3, wie in Fig. 3(b) durch P2 dargestellt, verhältnismäßig niedrig ist, der erste Steuerdruck über einen Bereich X2 des Steuerschieberhubs, d. h. bei dem Steuerschieberhub, bis der Pumpendruck derart ansteigt, daß er den Lastdruck des Armzylinders 3 übersteigt, auf dem vorstehend erwähnten, verhältnismäßig niedrigen Wert Pco gehalten, bevor der Armzylinder 3 beginnt, sich zu bewegen, und verringert sich anschließend bei einer Steigerung des Steuerschieberhubs mit einem annähernd proportionalen Verhältnis, wie in Fig. 16 durch eine durchgehende Linie dargestellt. Andererseits ist bei einem Betrieb mit einer hohen Last, bei dem der Lastdruck des Armzylinders 3 hoch wird, wie in Fig. 3(b) durch P1 dargestellt, der Bereich X1 des Steuerschieberhubs vor dem Beginn der Bewegung des Armzylinders 3 größer als der Bereich X2 bei P2, der erste Steuerdruck wird nämlich über einen größeren Bereich auf dem verhältnismäßig kleinen Wert Pco gehalten und steigt danach bei einer Steigerung des Steuerschieberhubs mit einem annähernd proportionalen Verhältnis abrupt anschließend an, wie in Fig. 16 durch eine Punkt-Strich-Linie dargestellt.
Die Beziehung zwischen dem Steuerschieberhub und dem als zweiter Steuerdruck auf die zweite Drucksignalleitung 36B aufgebrachten Steuerdruck ist wie in Fig. 16 durch eine gestrichelte Linie dargestellt. Daher steigt der zweite Steuerdruck annähernd proportional zu einer Steigerung des Steuerschieberhubs an.
Im Vergleich zu der Beziehung zwischen dem von dem Druckgenerator 4B erzeugten ersten Steuerdruck und dem Steuerschieberhub ist die Beziehung zwischen dem auf die zweite Drucksignalleitung 36B aufgebrachten zweiten Steuerdruck und dem Steuerschieberhub derart eingestellt, daß der zweite Steuerdruck geringfügig kleiner als der in Fig. 16 durch eine durchgehende Linie dargestellte erste Steuerdruck ist, der sich bei einer geringen Last und bei einem verhältnismäßig niedrigen vorgegebenen Lastdruck des Armzylinders 3, beispielsweise bei dem vorstehend erwähnten Druck P2, ergibt.
Bei dem vorstehend beschriebenen Aufbau fungiert der erste Steuerdruck als erstes Steuersignal zur Bestimmung eines ersten Sollverdrängungsvolumens der Hydraulikpumpe 2, und der Druckgenerator 4B und die erste Drucksignalleitung 5B bilden gemeinsam die erste Signalerzeugungseinrichtung, die das erste Steuersignal zur Bestimmung des ersten Sollverdrängungsvolumens erzeugt. Ebenso fungiert der zweite Steuerdruck als zweites Steuersignal zur Bestimmung eines zweiten Sollverdrängungsvolumens der Hydraulikpumpe 2, und die zweite Drucksignalleitung 36B bildet die zweite Signalerzeugungseinrichtung, die das zweite Steuersignal zur Bestimmung des zweiten Sollverdrängungsvolumens erzeugt. Ferner bildet das Wechselventil 31B die Auswahleinrichtung zur Auswahl desjenigen aus dem ersten Steuersignal und dem zweiten Steuersignal, das ein größeres Sollverdrängungsvolumen erzeugt, und zum Aufbringen des ausgewählten Steuersignals auf den Pumpenregler.
Wenn bei der wie vorstehend erläutert aufgebauten dritten Ausführungsform das Wegeventil 1 mit der Absicht eines Ausfahrens des Armzylinders 3 beispielsweise bei leerer Schaufel mit einer geringen Last, d. h. in einem Zustand, in dem der Lastdruck, wie in Fig. 3(b) durch P2 dargestellt, verhältnismäßig gering ist, allmählich in seine in Fig. 12 auf der rechten Seite dargestellte verschobene Stellung verschoben wird, ist der auf die erste Drucksignalleitung 5B aufgebrachte erste Steuerdruck wie in Figur. 16 durch die durchgehende Linie dargestellt gegeben, und der auf die zweite Drucksignalleitung 36B aufgebrachte zweite Steuerdruck ist wie in Fig. 16 durch die gestrichelte Linie dargestellt gegeben, wie vorstehend erläutert. Daher ist der erste Steuerdruck größer als der zweite Steuerdruck, wodurch das Wechselventil 31B den ersten Steuerdruck auswählt, der über die dritte Drucksignalleitung 37B auf den Pumpenregler 6B aufgebracht wird. Dadurch wird der Pumpenregler 6B durch den ersten Steuerdruck gesteuert.
Die Beziehung zwischen dem Steuerschieberhub des Wegeventils 1 und der zu diesem Zeitpunkt erhaltenen Pumpenfördermenge ist der in Fig. 3(d) durch die Kennlinie "bei einem Druck P2" dargestellten ähnlich. Dementsprechend ist die Beziehung zwischen dem Steuerschieberhub des Wegeventils 1 und der dem Armzylinder 3 zugeführten Strömungsmenge der in Fig. 3(e) durch die Kennlinie "bei einem Druck P2" dargestellten ähnlich. Anders ausgedrückt steigt, wie bei der ersten Ausführungsform, die dem Armzylinder 3 zugeführte Strömungsmenge in bezug auf den Steuerschieberhub verhältnismäßig langsam, wodurch zufriedenstellende Dosiereigenschaften erzielt werden.
Als alternatives Beispiel ist, wenn das Wegeventil 1 mit der Absicht, den Armzylinder 3 auszufahren, bei einer ho hen Last bei einer an der Schaufel hängenden Last, d. h. in einem Zustand, in dem der Lastdruck ziemlich hoch ist, wie in Fig. 3(b) durch P1 dargestellt, allmählich in seine in Fig. 1 auf der rechten Seite dargestellte verschobene Stellung verschoben wird, der auf die erste Drucksignalleitung 5B aufgebrachte erste Steuerdruck wie in Fig. 16 durch die Punkt- Strich-Linie dargestellt gegeben, und der auf die zweite Drucksignalleitung 36B aufgebrachte zweite Steuerdruck ist wie in Fig. 16 durch die gestrichelte Linie dargestellt gegeben, wie vorstehend erläutert. Daher ist der zweite Steuerdruck größer als der erste Steuerdruck, wodurch das Wechselventil 31B den zweiten Steuerdruck auswählt, der über die dritte Drucksignalleitung 37B auf den Pumpenregler 6B aufgebracht wird. Dadurch wird der Pumpenregler 6B durch den zweiten Steuerdruck gesteuert.
Die Beziehung zwischen dem Steuerschieberhub des Wegeventils 1 und der zu diesem Zeitpunkt erhaltenen Pumpenfördermenge ist der in Fig. 3(d) durch die Kennlinie "bei einem Druck P1" dargestellten ähnlich. Dementsprechend ist die Beziehung zwischen dem Steuerschieberhub des Wegeventils 1 und der dem Armzylinder 3 zugeführten Strömungsmenge der in Fig. 3(e) durch die Kennlinie "bei einem Druck P1" dargestellten ähnlich. Dementsprechend steigt bei einer hohen Last die dem Armzylinder 3 zugeführte Strömungsmenge entsprechend einer Steigerung des Steuerschieberhubs des Wegeventils 1 ebenso verhältnismäßig langsam an, wodurch, ähnlich wie einer geringen Last, zufriedenstellende Dosiereigenschaften erzielt werden.
Bei der dritten Ausführungsform können daher zusätzlich dazu, daß bei einer geringen Last ebenso gute Dosiereigenschaften wie herkömmlicherweise geboten werden, auch bei einer hohen Last zufriedenstellende Dosiereigenschaften erzielt werden, die annähernd mit denen bei einer geringen Last ver gleichbar sind. Es ist daher möglich, die Arbeitseffizienz zu verbessern und die Ermüdung des Bedieners zu verringern.

Vierte Ausführungsform

Unter Bezugnahme auf die Fig. 17 bis 20 wird eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. In diesen Figuren bezeichnen mit den in den Fig. 1 und den weiteren identische Elemente durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Bei dieser Ausführungsform ist die zweite Signalerzeugungseinrichtung derart beschaffen, daß sie ein Steuersignal mit einem konstanten Pegel erzeugt.
Gemäß Fig. 17 umfaßt ein hydraulisches Ansteuerungssystem gemäß der vierten Ausführungsform, ähnlich wie die erste Ausführungsform, die feste Drossel 4, die erste Drucksignalleitung 5, das elektromagnetische Proportionalreduzierventil 33, die Hydraulikquelle 35, die zweite Drucksignalleitung 36, das Ventil 31 zur Auswahl des niedrigeren Drucks und den negativen Pumpenregler 6 sowie ferner einen vom Bediener betätigten Auswahlschalter 60 zur Erzeugung eines Ein-/Aus- Signals und eine durch das Ein-/Aus-Signal von dem Auswahlschalter 60 betätigte Steuereinheit 34C zur Ausgabe eines dem zweiten Steuerdruck entsprechenden elektrischen Ansteuerungssignals an das elektromagnetische Proportionalreduzierventil 33.
Die Steuereinheit 34C umfaßt, wie in Fig. 18 dargestellt, eine erste Einstelleinheit 61 zur Speicherung eines ersten Sollverdrängungsvolumens ha, eine zweite Einstelleinheit 62 zur Speicherung eines zweiten Sollverdrängungsvolumens hb, das größer als das erste Sollverdrängungsvolumen ha ist, eine Auswahleinrichtung 63 zur Auswahl des ersten Sollverdrängungsvolumens ha als Sollverdrängungsvolumen h2, wenn der Auswahlschalter 60 nicht betätigt wird und das von ihm erzeugte Signal AUS ist, und des zweiten Sollverdrängungsvo lumens hb als Sollverdrängungsvolumen h2, wenn der Auswahlschalter 60 betätigt wird, so daß er das Signal EIN erzeugt, und einen Funktionsgenerator 26 zum Einstellen der Beziehung, bei der ein elektrisches Ansteuerungssignal E bei einer Steigerung des von der Auswahleinrichtung 63 ausgewählten Sollverdrängungsvolumens h2 verringert wird. Als Reaktion gibt die Steuereinheit 34C das elektrische Ansteuerungssignal E, das dem ersten Sollverdrängungsvolumen ha entspricht, an das elektromagnetische Proportionalreduzierventil 33 aus, wenn das von dem Auswahlschalter 60 ausgegebene Signal AUS ist, und gibt ebenso das elektrische Ansteuerungssignal E, das dem zweiten Sollverdrängungsvolumen hb entspricht, an das elektromagnetische Proportionalreduzierventil 33 aus, wenn von dem Auswahlschalter 60 das Signal EIN ausgegeben wird, worauf das elektromagnetische Proportionalreduzierventil 33 einen Druck mit einem konstanten Pegel, der einem der Sollverdrängungsvolumen entspricht, als zweiten Steuerdruck erzeugt.
Der auf diese Weise erzeugte Steuerdruck wird derart eingestellt, daß er, wie in Fig. 19 durch gestrichelte Linien dargestellt, größer als ein maximaler Wert des ersten Steuerdrucks ist, wenn das erste Sollverdrängungsvolumen ha ausgewählt wird, und kleiner als der maximale Wert des ersten Steuerdrucks, wenn das zweite Sollverdrängungsvolumen hb ausgewählt wird.
Bei dem vorstehend beschriebenen Aufbau fungiert der erste Steuerdruck als erstes Steuersignal zur Bestimmung des ersten Sollverdrängungsvolumens der Hydraulikpumpe 2, und die feste Drossel 4 und die erste Drucksignalleitung 5 bilden gemeinsam die erste Signalerzeugungseinrichtung, die das erste Steuersignal erzeugt. Ebenso fungiert der zweite Steuerdruck als zweites Steuersignal zur Bestimmung des zweiten Sollverdrängungsvolumens (gemäß Fig. 18 h2) der Hydraulikpumpe 2, und der Auswahlschalter 60, die Steuereinheit 34C, die Hydraulikquelle 35, das elektromagnetische Proportionalredu zierventil 33 und die zweite Drucksignalleitung 36 bilden gemeinsam die zweite Signalerzeugungseinrichtung, die das zweite Steuersignal erzeugt. Ferner bildet das Ventil 6 zur Auswahl des niedrigeren Drucks die Auswahleinrichtung zur Auswahl desjenigen aus dem ersten Steuersignal und dem zweiten Steuersignal, das ein größeres Sollverdrängungsvolumen erzeugt, und zum Aufbringen des ausgewählten Steuersignals auf den Pumpenregler 6.
Bei der wie vorstehend beschrieben aufgebauten vierten Ausführungsform wird, wenn der Auswahlschalter 60 nicht betätigt wird, so daß das Signal AUS gehalten wird, beispielsweise bei einer geringen Last bei leerer Schaufel, d. h. in einem Zustand, in dem der Lastdruck verhältnismäßig gering ist, wie in Fig. 3(b) durch P2 dargestellt, von der Steuereinheit 34C das erste Sollverdrängungsvolumen ha ausgewählt, und der auf die zweite Drucksignalleitung 36 aufgebrachte zweite Steuerdruck ist, wie vorstehend erwähnt, größer als der maximale Wert des ersten Steuerdrucks. Daher wählt das Ventil 31 zur Auswahl des niedrigeren Drucks den ersten Steuerdruck aus, der über die dritte Drucksignalleitung 37 auf den Pumpenregler 6 aufgebracht wird. Dadurch wird der Pumpenregler 6 durch den ersten Steuerdruck gesteuert.
Die Beziehung zwischen dem Steuerschieberhub des Wegeventils 1 und der zu diesem Zeitpunkt erhaltenen Pumpenfördermenge ist wie in Fig. 20(a) durch eine Kennlinie "bei einem Druck P2" dargestellt. Dementsprechend ist die Beziehung zwischen dem Steuerschieberhub des Wegeventils 1 und der dem Armzylinder 3 zugeführten Strömungsmenge wie in Fig. 20(b) durch eine Kennlinie "bei einem Druck P2" dargestellt. Anders ausgedrückt wird, wie bei der ersten Ausführungsform, die dem Armzylinder 3 zugeführte Strömungsmenge in bezug auf den Steuerschieberhub verhältnismäßig langsam erhöht, wodurch zufriedenstellende Dosiereigenschaften erhalten werden.
Als alternatives Beispiel wird bei einer hohen Last bei einer an der Schaufel hängenden Last, d. h. in einem Zustand, in dem der Lastdruck ziemlich hoch ist, wie in Fig. 3(b) durch P1 dargestellt, bei einer derartigen Betätigung des Auswahlschalters 60, daß das Signal EIN erzeugt wird, von der Steuereinheit 34C das zweite Sollverdrängungsvolumen hb ausgewählt, und der auf die zweite Drucksignalleitung 36 aufgebrachte zweite Steuerdruck ist, wie vorstehend erwähnt, kleiner als der maximale Wert des ersten Steuerdrucks. Daher wählt das Ventil 31 zur Auswahl des niedrigeren Drucks den zweiten Steuerdruck aus, bis der Steuerschieberhub den in Fig. 19 dargestellten Wert Xa erreicht, wobei der zweite Steuerdruck über die dritte Drucksignalleitung 37 auf den Pumpenregler 6 aufgebracht wird, so daß der Pumpenregler 6 durch den zweiten Steuerdruck gesteuert wird. Nachdem der Steuerschieberhub Xa überschritten hat, wählt das Ventil 31 zur Auswahl des niedrigeren Drucks den ersten Steuerdruck aus, der über die dritte Drucksignalleitung 37 auf den Pumpenregler 6 aufgebracht wird, so daß der Pumpenregler 6 durch den zweiten Steuerdruck gesteuert wird.
Die Beziehung zwischen dem Steuerschieberhub des Wegeventils 1 und der zu diesem Zeitpunkt erhaltenen Pumpenfördermenge ist wie in Fig. 20(a) durch eine Kennlinie "bei einem Druck P1" dargestellt. Dementsprechend ist die Beziehung zwischen dem Steuerschieberhub des Wegeventils 1 und der dem Armzylinder 3 zugeführten Strömungsmenge wie in Fig. 20(b) durch die Kennlinie "bei einem Druck P1" dargestellt. Dementsprechend wird bei einer hohen Last die dem Armzylinder 3 zugeführte Strömungsmenge entsprechend einer Steigerung des Steuerschieberhubs des Wegeventils 1 ebenfalls verhältnismäßig langsam erhöht, wodurch, ähnlich wie bei einer geringen Last, zufriedenstellende Dosiereigenschaften erzielt werden.
Daher können bei der vierten Ausführungsform zusätzlich dazu, daß bei einer geringen Last ebenso gute Dosiereigen schaften wie herkömmlicherweise geboten werden, auch bei einer hohen Last zufriedenstellende Dosiereigenschaften erzielt werden, die annähernd mit denen bei einer geringen Last vergleichbar sind. Es ist daher möglich, die Arbeitseffizienz zu verbessern und eine Ermüdung des Bedieners zu vermindern.
In Fig. 21 ist eine Modifikation der vierten Ausführungsform dargestellt. Diese Modifikation umfaßt anstelle des von dem Bediener betätigten Auswahlschalters 60 einen Druckschalter 65 zum Ansteuern des Wegeventils 1, der als Reaktion auf den Steuerdruck Pa betätigt werden kann. Der Druckschalter 65 erzeugt von sich aus das Signal AUS, wenn kein Steuerdruck Pa erzeugt und das Wegeventil 1 in seiner neutralen Stellung gehalten wird, und gibt das Signal EIN aus, wenn der Steuerdruck Pa erzeugt und das Wegeventil 1 verschoben werden. Bei dieser Modifikation erfolgt daher sowohl bei einer geringen als auch bei einer hohen Last ein ähnlicher Betrieb wie bei der vierten Ausführungsform bei einer hohen Last, wodurch auch bei einer hohen Last zufriedenstellende Dosiereigenschaften erzielt werden.

Fünfte Ausführungsform

Unter Bezugnahme auf die Fig. 22 bis 24 wird eine fünfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. In diesen Figuren sind die mit den in Fig. 1 und den weiteren dargestellten identischen Elemente durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Bei dieser Ausführungsform wird die vorliegende Erfindung für einen Hydraulikkreislauf angewendet, der mehrere Wegeventile mit mittigem Durchlaß umfaßt.
Gemäß Fig. 22 umfaßt ein hydraulisches Ansteuerungssystem gemäß der fünften Ausführungsform zusätzlich zu dem Aufbau gemäß der ersten Ausführungsform ein weiters Stellglied, beispielsweise einen Auslegerzylinder 70, das durch das von der Hydraulikpumpe 2 zugeführte Hydraulikfluid angetrieben wird, und ein weiteres Wegeventil 71 mit mittigem Durchlaß zur Steuerung des Stroms des dem Auslegerzylinder 70 von der Hydraulikpumpe 2 zugeführten Hydraulikfluids, das stromabseitig des Wegeventils 1 für den Armzylinder angeordnet ist.
Das Wegeventil 70 ist ebenfalls ein durch einen über eine Steuerleitung 72a, 72b aufgebrachten Steuerdruck angesteuertes steuerdruckbetriebenes Ventil, das einen mittigen Durchlaß 71a, Zulaufkanäle 71b1, 71b2 und Ablaßkanäle 71c1, 71c2 aufweist. Wie bei dem Wegeventil 1 weisen der mittige Durchlaß 71a, die Zulaufkanäle 71b1, 71b2 und die Ablaßkanäle 71c1, 71c2, wie in Fig. 2 dargestellt, jeweils verstellbare Ablaßdrosseln 21a, 21b, verstellbare Zulaufdrosseln 22a, 22b und verstellbare Ablaufdrosseln 23a, 23b auf. Die mittige Durchlaßleitung 20 verbindet die mittigen Durchlaßkanäle 1a, 71a der Wegeventile 1, 71 in Reihe mit dem Reservoir 24. Die feste Drossel 4 ist als Druckgenerator stromabseitig des mittigen Durchlasses 71a des Wegeventils 71 angeordnet. Eine von den Zulaufkanälen 71b1, 71b2 des Wegeventils 71 gemeinsam genutzte Öffnung zur Zufuhr des Hydraulikfluids ist über eine Leitung 73b zur Zufuhr von Hydraulikfluid parallel mit einer von den Zulaufkanälen 1b1, 1b2 des Wegeventils gemeinsam genutzten Öffnung zur Zufuhr des Hydraulikfluids verbunden.
Ferner ist mit der Steuerleitung 72a ein Drucksensor 74 zur Erfassung der Größe des über die Steuerleitung 72a aufgebrachten Steuerdrucks und zur Ausgabe eines der erfaßten Größe entsprechenden elektrischen Erfassungssignals verbunden, wobei das Erfassungssignal an eine Steuereinheit 34D ausgegeben wird.
Die Steuereinheit 34D umfaßt, wie in Fig. 23 dargestellt, einen Funktionsgenerator 75 zur Speicherung der Beziehung, bei der ein erstes Sollverdrängungsvolumen h2a bei einer Steigerung des Steuerdrucks Pa als Wert des von dem Drucksensor 32 ausgegebenen Erfassungssignals ansteigt, und zur Berechnung des ersten Sollverdrängungsvolumens h2 in Abhängigkeit von dem Steuerdruck Pa, einen Funktionsgenerator 76 zur Speicherung der Beziehung, bei der ein zweites Sollverdrängungsvolumen h2b bei einer Steigerung des Steuerdrucks Pb als Wert des von dem Drucksensor 75 ausgegebenen Erfassungssignals ansteigt, und zur Berechnung des zweiten Sollverdrängungsvolumens h2b in Abhängigkeit von dem Steuerdruck Pb, eine Additionseinrichtung 77 zum Addieren des von den Funktionsgeneratoren 75, 76 ausgegebenen ersten und zweiten Sollverdrängungsvolumens h2a, h2b und zur Bestimmung eines neuen Sollverdrängungsvolumens h2 und einen Funktionsgenerator 26 zum Einstellen der Beziehung, bei der ein elektrisches Ansteuerungssignal E bei einer Steigerung des Sollverdrängungsvolumens h2 verringert wird. Dadurch gibt die Steuereinheit 34D das elektrische Ansteuerungssignal E, das sich bei einer Steigerung der Summe der beiden Steuerdrücke Pa und Pb verringert, an das elektromagnetische Proportionalreduzierventil 33 aus. Das elektromagnetische Proportionalreduzierventil 33 wird durch das Ansteuerungssignal E angesteuert, um einen Druck, dessen Größe annähernd proportional zu dem Ansteuerungssignal E ist, als zweiten Steuerdruck zu erzeugen.
Die Beziehung zwischen dem derart erzeugten zweiten Steuerdruck und dem Steuerschieberhub des Wegeventils 1 ist derart eingestellt, daß der zweite Steuerdruck größer als der erste Steuerdruck ist, der sich bei einer geringen Last bei einem vorgegebenen Lastdruck ergibt, wenn der Armzylinder 3 oder der Auslegerzylinder 70 allein betätigt werden, und der zweite Steuerdruck ist ebenfalls geringfügig größer als der erste Steuerdruck, der sich bei einer geringen Last, einem vorgegebenen Lastdruck und einer gleichzeitigen Betätigung des Armzylinders 3 und des Auslegerzylinders 70 ergibt.
Bei dem vorstehend beschriebenen Aufbau fungiert der erste Steuerdruck, ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform, als erstes Steuersignal zur Bestimmung des ersten Soll verdrängungsvolumens der Hydraulikpumpe 2, und die feste Drossel 4 und die erste Drucksignalleitung 5 bilden gemeinsam die erste Signalerzeugungseinrichtung, die das erste Steuersignal erzeugt. Ebenso fungiert der zweite Steuerdruck als zweites Steuersignal zur Bestimmung des zweiten Sollverdrängungsvolumens (gemäß Fig. 23 h2) der Hydraulikpumpe 2, und die Drucksensoren 32, 74, die Steuereinheit 34D, die Hydraulikquelle 35, das elektromagnetische Proportionalreduzierventil 33 und die zweite Drucksignalleitung 36 bilden gemeinsam die zweite Signalerzeugungseinrichtung, die das zweite Steuersignal erzeugt. Ferner bildet das Ventil 6 zur Auswahl des niedrigeren Drucks die Auswahleinrichtung zur Auswahl desjenigen aus dem ersten Steuersignal und dem zweiten Steuersignal, das ein größeres Sollverdrängungsvolumen erzeugt, und zum Aufbringen des ausgewählten Steuersignals auf den Pumpenregler 6.
Bei der wie vorstehend beschrieben aufgebauten Ausführungsform können bei der alleinigen Betätigung des Armzylinders 3 ähnliche Vorteile wie bei der ersten Ausführungsform erzielt werden, und auch bei einer kombinierten Betätigung, bei der der Armzylinder 3 und der Auslegerzylinder 70 gleichzeitig angesteuert werden, können sowohl bei einer geringen und einer hohen Last zufriedenstellende Dosiereigenschaften erzielt werden. Es ist daher möglich, die Arbeitseffizienz zu verbessern und eine Ermüdung des Bedieners bei einer hohen Last zu verringern.
Obwohl bei der vorstehend beschriebenen fünften Ausführungsform das von den Funktionsgeneratoren 75, 76 ausgegebene erste und zweite Sollverdrängungsvolumen h2a, h2b zur Bestimmung des neuen Sollverdrängungsvolumens h2 von der Additionseinrichtung 77 addiert werden, kann, wie in Fig. 24 dargestellt, anstelle der Additionseinrichtung eine Einrichtung 78 zur Auswahl des maximalen Werts zur Bestimmung des größeren unter dem ersten und dem zweiten Sollverdrängungsvolumen h2a, h2b als neues Sollverdrängungsvolumen h2 vorgesehen sein. Bei dieser Modifikation können ebenfalls ähnliche Vorteile erzielt werden.
Obwohl bei der ersten, der zweiten, der vierten und der fünften Ausführungsform die feste Drossel 4 als in der mittigen Durchlaßleitung 20 angeordneter Druckgenerator verwendet wird, kann statt dessen überdies jeder andere geeignete Strömungswiderstand, wie ein Entlastungsventil, verwendet werden.

INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT

Erfindungsgemäß können nicht nur bei einer geringen Last, sondern auch bei einer hohen Last zufriedenstellende Dosiereigenschaften erzielt werden. Dadurch können im Vergleich zum Stand der Technik die Vorteile einer Verbesserung der Arbeitseffizienz und einer Verringerung der Ermüdung des Bedieners bei einer hohen Last geboten werden.

Claims

1. Hydraulisches Ansteuerungssystem für hydraulische Arbeitsmaschinen mit einer Hydraulikpumpe mit veränderlicher Fördermenge (2), zumindest einem Stellglied (3), der von einem von der Hydraulikpumpe gelieferten Hydraulikfluid betätigt wird, einem Richtungssteuerungsventil (1) mit mittigem Durchlaß, das Zulaufwege (1b1, 1b2) hat, die mit veränderlichen Zulaufbegrenzern (22a, 22b) versehen sind, und einem mittigen Durchlaßweg (1a), der mit veränderlichen Ablaßbegrenzern (21a, 21b) versehen ist, und das den Fluß des von der hydraulischen Pumpe gelieferten hydraulischen Fluids zum Stellglied steuert, einem Niederdruckkreislauf (24), einer mittigen Durchlaßleitung (20), die den mittigen Durchlaßweg mit dem Niederdruckkreislauf an einer Stelle unterhalb des veränderlichen Ablaßbegrenzers verbindet, einer Druckerzeugungseinrichtung (4) in der mittigen Durchlaßleitung, einer ersten Signalerzeugungseinrichtung zum Erzeugen eines ersten Steuerungssignals, das eine erste Sollfördermenge der hydraulischen Pumpe bestimmt, in Abhängigkeit des von der Druckerzeugungseinrichtung erzeugten Drucks, und einem Pumpenregler (6) zur Steuerung der Fördermengen der hydraulischen Pumpe nach Maßgabe des ersten Steuerungssignals, wobei das hydraulische Ansteuerungssystem dadurch gekennzeichnet ist, daß es außerdem aufweist:

eine zweite Signalerzeugungseinrichtung (32-26) zur Erzeugung eines zweiten Steuerungssignals, das eine zweite Sollfördermenge der hydraulischen Pumpe (2) bestimmt, und

eine Auswahleinrichtung (31), um als drittes Steuerungssignal aus dem ersten Steuerungssignal und dem zweiten Steuerungssignal dasjenige auszuwählen, das die größere Sollfördermenge ergibt, wobei das dritte Steuerungssignal dem, Pumpenregler (6) zugeführt wird.

2. Hydraulisches Ansteuerungssystem für hydraulische Arbeitsmaschinen nach Anspruch 1, bei der die zweite Signalerzeugungseinrichtung eine Einrichtung (32-36) ist zum Erzeugen eines Steuerungssignals als zweites Steuerungssignal, das in Abhängigkeit von der Hubgröße des Richtungssteuerungsventils (1) veränderlich ist.

3. Hydraulisches Ansteuerungssystem für hydraulische Arbeitsmaschinen nach Anspruch 1, bei dem die zweite Signalerzeugungseinrichtung eine Einrichtung (33, 34C, 35, 36, 60) ist zum Erzeugen eines Steuerungssignals konstanter Größe als zweites Steuerungssignal.

4. Hydraulisches Ansteuerungssystem für hydraulische Arbeitsmaschinen nach Anspruch 1, bei dem die erste Signalerzeugungseinrichtung eine erste Drucksignalleitung (5) aufweist zum Zuführen des von der Druckerzeugungseinrichtung (4) erzeugten Drucks als erstes Steuerungssignal zur Auswahleinrichtung (31), und wobei die zweite Signalerzeugungseinrichtung eine Erzeugungseinrichtung (32, 34) für elektrische Signale aufweist zum Erzeugen eines elektrischen Signals eines Betrags entsprechend der zweiten Sollfördermenge, eine Signalwandlungseinrichtung (33, 35) zum Wandeln des elektrischen Signals in ein Drucksignal, und eine zweite Drucksignalleitung (36) zum Zuführen des Drucksignals zur Auswahleinrichtung (31) als zweites Steuerungssignal.

5. Hydraulisches Ansteuerungssystem für hydraulische Arbeitsmaschinen nach Anspruch 4, bei dem die Erzeugungseinrichtung für elektrische Signale eine Einrichtung (32) aufweist zum Erfassen der Hubgröße des Richtungssteuerungsventils und zum Ausgeben eines elektrischen Erfassungssignals, und eine Einrichtung (34) zum Erzeugen des elektrischen Signals nach Maßgabe des Erfassungssignals.

6. Hydraulisches Ansteuerungssystem für hydraulische Arbeitsmaschinen nach Anspruch 1, bei dem die erste Signalerzeugungseinrichtung eine Einrichtung (5A) aufweist zum Erfassen des durch die Druckerzeugungseinrichtung erzeugten Drucks und zum Ausgeben eines elektrischen Erfassungssignals, und eine Einrichtung (34A, 41) zum Berechnen eines ersten Sollwerts entsprechend der ersten Sollfördermenge nach Maßgabe des Erfassungssignals als erstes Steuerungssignal, wobei die zweite Signalerzeugungseinrichtung eine Einrichtung (34A, 42) aufweist zum Berechnen eines zweiten Sollwerts entsprechend der zweiten Sollförderleistung als zweites Steuerungssignal, und wobei die Auswahleinrichtung eine Einrichtung (34A, 43) aufweist zum Auswählen des größeren aus erstem und zweitem Sollwert, und eine Einrichtung (43A, 44-46) zur Erzeugung eines elektronischen Ansteuerungssignal entsprechend dem ausgewählten Sollwert und zum Ausgeben des elektrischen Ansteuerungssignal an den Regler (6A).

7. Hydraulisches Ansteuerungssystem für hydraulische Arbeitsmaschinen nach Anspruch 6, bei der die zweite Signalerzeugungseinrichtung eine Einrichtung (32) aufweist zur Erfassung der Hubgröße des Richtungssteuerungsventils und zum Ausgeben eines elektrischen Erfassungssignals, und wobei die Einrichtung zur Berechnung des zweiten Sollwerts eine Einrichtung (34A, 42) ist zur Berechnung des zweiten Sollwerts nach Maßgabe des Erfassungssignals.

8. Hydraulisches Ansteuerungssystem für hydraulische Arbeitsmaschinen nach Anspruch 1, bei dem die erste Signalerzeugungseinrichtung eine erste Drucksignalleitung (5B) aufweist zum Zuführen des durch die Druckerzeugungseinrichtung (4B) erzeugten Drucks als erstes Steuerungssignal zur Auswahleinrichtung (6B), und wobei die zweite Signalerzeugungseinrichtung eine zweite Drucksignalleitung (36B) aufweist zum Zuführen eines Drucksignals eines Betrags entsprechend der zweiten Soll fördermenge als zweites Steuerungssignal zur Auswahleinrichtung (6B).

9. Hydraulisches Ansteuerungssystem für hydraulische Arbeitsmaschinen nach Anspruch 8, bei dem das Richtungssteuerungsventil (1) ein steuerdruckbetriebenes Ventil ist, das durch einen Steuerdruck betätigt wird, wobei die zweite Drucksignalleitung (36B) den Steuerdruck als Drucksignal zuführt.

10. Hydraulisches Ansteuerungssystem für hydraulische Arbeitsmaschinen nach Anspruch 1, bei dem die zweite Signalerzeugungseinrichtung eine Einrichtung (34C, 61, 62) aufweist zum Speichern als zweite Sollfördermenge von zumindest zwei Sollfördermengen mit konstanten, aber unterschiedlichen Beträge, eine Einrichtung (34C, 63), die auf ein An/Aus-Signal hin betätigt wird zum Auswählen eines der zweite Sollfördermengen, und eine Einrichtung (34C, 26, 33, 35, 36) zur Erzeugung des zweiten Steuerungssignals nach Maßgabe der ausgewählten Sollfördermenge.

11. Hydraulisches Ansteuerungssystem für hydraulische Arbeitsmaschinen nach Anspruch 10, bei dem die zweite Signalerzeugungseinrichtung außerdem durch einen Bediener betätigte Einrichtung (60) zum Ausgeben des An/Aus-Signals aufweist.

12. Hydraulisches Ansteuerungssystem für hydraulische Arbeitsmaschinen nach Anspruch 10, bei dem die zweite Signalerzeugungseinrichtung außerdem eine Einrichtung (65) zum Erzeugen des An/Aus-Signals nach Maßgabe einer Betätigung des Richtungssteuerungsventils (1) erzeugt.

13. Hydraulisches Ansteuerungssystem für hydraulische Arbeitsmaschinen nach Anspruch 1, bei dem der Pumpenregler ein Regler (6) vom negativen Typ ist, der so wirkt, daß die Fördermenge der Hydraulikpumpe (2), erhöht wird, wenn sich der Wert des dritten Steuerungssignals verringert, wobei die erste und die zweite Signalerzeugungseinrichtung Einrichtungen (4, 5) und (32- 36) sind zum Erzeugen von Steuerungssignalen als erstes und zweites Steuerungssignal, deren Werte bei größeren Hubgrößen des Richtungssteuerungsventils (1) kleiner sind.

14. Hydraulisches Ansteuerungssystem für hydraulische Arbeitsmaschinen nach Anspruch 1, bei dem der Pumpenregler ein Regler (6B) vom positiven Typ ist, der so wirkt, daß die Fördermenge der Hydraulikpumpe (2) erhöht wird, wenn sich der Wert des dritten Steuerungssignals erhöht, wobei die erste und die zweite Signalerzeugungseinrichtung Einrichtungen (4B) und (36B) sind zum Erzeugen von Steuerungssignalen als erstes und zweites Steuerungssignal, deren Werte bei größeren Hubgrößen des Richtungssteuerungsventils (1) größer sind.

15. Hydraulisches Ansteuerungssystem für hydraulische Arbeitsmaschinen nach Anspruch 1, mit zumindest einem ersten und zweitem Stellglied (3, 70), die durch das von der Hydraulikpumpe (2) gelieferte Hydraulikfluid betrieben werden, einem ersten Richtungssteuerungsventil (1) mit mittigem Durchlaß mit einem Einlaßweg (1b1, 1b2), der mit einem veränderlichen Einlaßbegrenzer (22a, 22b) versehen ist, und einem mittigen Durchlaßweg (1a), der mit einem veränderlichen Ablaßbegrenzer (21a, 21b) versehen ist, und das den Fluß des von der Hydraulikpumpe gelieferten Hydraulikfluids zum ersten Stellglied steuert, und einem zweiten Richtungssteuerungsventil (21) mit mittigem Durchlaß, das Einlaßwege (71b1, 71b2) hat, die mit veränderlichen Einlaßbegrenzern (22a, 22b) versehen sind, und einem mittigen Durchlaßweg (71a), der mit einem veränderlichen Ablaßbegrenzer (21a, 21b) versehen ist, und das den Fluß des von der Hydraulikpumpe gelieferten Hydraulikfluids zum zweiten Stellglied steuert, wobei die mittige Durchlaßleitung (20) die mittigen Durchlaßwege (1a, 71a) des ersten und des zweiten Richtungssteuerungsventils seriell mit dem Niederdruckkreislauf (24) verbindet, wobei

die zweite Signalerzeugungseinrichtung eine erste Erfassungseinrichtung (32) aufweist zum Erfassen der Hubgröße des ersten Richtungssteuerungsventils (1), eine zweite Erfassungseinrichtung (74) zum Erfassen einer Hubgröße des zweiten Richtungssteuerungsventils (71), und eine Signalerzeugungseinrichtung (34D, 33, 35, 36) zum Erzeugen des zweiten Steuerungssignals nach Maßgabe von Ausgabesignalen aus der ersten und zweiten Erfassungseinrichtung.

16. Hydraulisches Ansteuerungssystem für hydraulische Arbeitsmaschinen nach Anspruch 15, bei dem die zweite Signalerzeugungseinrichtung eine Einrichtung (34D, 75) aufweist zum Bestimmen einer dritten Sollfördermenge nach Maßgabe des Ausgangssignals der ersten Erfassungseinrichtung (32), eine Einrichtung (34D, 76) zum Bestimmen einer vierten Sollfördermenge nach Maßgabe des Ausgangssignals der zweiten Erfassungseinrichtung (74), und eine Einrichtung (34D, 77) zum Addieren der, dritten und der vierten Sollfördermenge zur Erzeugung der zweiten Sollfördermenge.

17. Hydraulisches Ansteuerungssystem für hydraulische Arbeitsmaschinen nach Anspruch 15, bei dem die zweite Signalerzeugungseinrichtung (34D, 75) aufweist zum Bestimmen einer dritten Sollfördermenge nach Maßgabe des Ausgangssignals der ersten Erfassungseinrichtung (32), eine Einrichtung (34D, 76) zum Bestimmen einer vierten Sollfördermenge nach Maßgabe des Ausgangssignals der zweiten Erfassungseinrichtung (74), und eine Einrichtung (34D, 78) zum Auswählen des größeren Wertes aus dritter und vierter Sollfördermenge, um die zweite Sollfördermenge zu erzeugen.