DE102017104792A1

DE102017104792A1 - Systeme und Verfahren zur Kalibrierung elektrohydraulischer Ventile

Info

Publication number: DE102017104792A1
Application number: DE102017104792.1A
Authority: DE
Inventors: Tim Dolan
Original assignee: Husco International Inc
Current assignee: Husco International Inc
Priority date: 2016-03-08
Filing date: 2017-03-08
Publication date: 2017-09-14
Also published as: US10443758B2; CN107165889B; US20170261123A1; CN107165889A

Abstract

Es werden Systeme und Verfahren zur Kalibrierung elektrohydraulischer Ventile bereitgestellt. In einem Aspekt umfasst eine Kalibrierungsschaltung eine von einer Zuführleitung isoliert ausgebildete Kalibrierungsleitung, eine zum Bereitstellen einer Fluidverbindung zwischen der Kalibrierungsleitung und einer Flüssigkeitsquelle eingerichtete erste Kalibrierungsöffnung und eine in einer Reihe mit der ersten Kalibrierungsöffnung angeordnete zweite Kalibrierungsöffnung. Die zweite Kalibrierungsöffnung ist auf einer Spule eines elektrohydraulischen Steuerventils angeordnet und zum wahlweisen Bereitstellen einer Fluidverbindung zwischen der Kalibrierungsleitung und einer Niederdruckquelle eingerichtet. Die Kalibrierungsleitung umfasst des Weiteren einen zum Messen eines Drucks in der zwischen der ersten Kalibrierungsöffnung und der zweiten Kalibrierungsöffnung angeordneten Kalibrierungsleitung eingerichteten Drucksensor. Die zweite Kalibrierungsöffnung ist von dem mindestens einen Arbeitsport des elektrohydraulischen Steuerventils isoliert ausgebildet.

Description

QUERBEZUG ZU VERWANDTEN ANMELDUNGEN
Die vorliegende Erfindung basiert auf, beansprucht die Priorität von und umfasst in seiner Gesamtheit durch Bezugnahme die United States Provisional Patent Application No. 62/305,315 , die am 8. März 2016 unter dem Namen „Valve Calibration Core for Spool Position vs. Command” angemeldet wurde.
FESTSTELLUNG IN BEZUG AUF ÖFFENTLICH GEFÖRDERTE FORSCHUNG

Nicht anwendbar.

HINTERGRUND
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich im Allgemeinen auf hydraulische Systeme zur Verwendung in mobilen Maschinen und, insbesondere, auf Systeme und Verfahren zur Kalibrierung von elektrohydraulischen Ventile.
Elektrohydraulische Ventile finden in hydraulischen Systemen in mobilen Maschinen zum Bereitstellen einer Vielzahl von Durchfluss-Steuerungsverbrauchern auf Basis eines elektrischen Eingangssignals von einer Steuerung Verwendung. Beispielsweise können elektrohydraulische Ventile verwendet werden, um unter Druck befindliche Flüssigkeit an einen Verbraucher der mobilen Maschine zu leiten, um eine Fluidverbindung zwischen einem Verbraucher der mobilen Maschine und einem Reservoir bereitzustellen und/oder um einen Flüssigkeitsdruck zu regulieren. In hydraulischen Systemen mit elektrohydraulischen Ventilen ist es gemeinhin üblich, eine Kalibrierung zu benötigen, um zu versuchen, die Auswirkung von Bauteiltoleranzen auf die Leistung des gesamten Systems zu unterbinden.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Offenbarung stellt Systeme und Verfahren zur Kalibrierung elektrohydraulischer Ventile bereit. In einem Aspekt stellt die vorliegende Offenbarung eine zum Kalibrieren eines elektrohydraulischen Steuerventils in einem hydraulischen System betreibbare Kalibrierungsschaltung bereit. Das hydraulische System umfasst eine zum Zuführen einer Flüssigkeit in eine Zuführleitung eingerichtete Pumpe und mindestens einen Verbraucher. Das elektrohydraulische Steuerventil umfasst mindestens einen in Fluidverbindung mit der mindestens einen Verbraucher stehenden Arbeitsport. Die Kalibrierungsschaltung umfasst eine von der Zuführleitung isoliert ausgebildete Kalibrierungsleitung, eine zum Bereitstellen einer Fluidverbindung zwischen der Kalibrierungsleitung und einer Flüssigkeitsquelle eingerichtete erste Kalibrierungsöffnung und eine in einer Reihe mit der ersten Kalibrierungsöffnung angeordnete zweite Kalibrierungsöffnung. Die zweite Kalibrierungsöffnung ist auf einer Spule des elektrohydraulischen Steuerventils angeordnet und zum wahlweisen Bereitstellen einer Fluidverbindung zwischen der Kalibrierungsleitung und einer Niederdruckquelle eingerichtet. Die Kalibrierungsschaltung umfasst des Weiteren einen zum Messen eines Drucks in der Kalibrierungsleitung zwischen der ersten Kalibrierungsöffnung und der zweiten Kalibrierungsöffnung eingerichteten Drucksensor. Die zweite Kalibrierungsöffnung ist von dem mindestens einen Arbeitsport des elektrohydraulischen Steuerventils isoliert ausgebildet.
In einem Aspekt stellt die vorliegende Offenbarung ein zum Kalibrieren eines elektrohydraulischen Steuerventils betreibbares hydraulisches System bereit. Das hydraulische System umfasst eine zum Zuführen von Flüssigkeit in eine Zuführleitung eingerichtete Pumpe, mindestens einen Verbraucher, ein elektrohydraulisches Steuerventil mit mindestens einem Arbeitsport in Fluidverbindung mit dem mindestens einen Verbraucher, eine zum Empfangen eines Durchflusses von einer Kalibrierungsquelle eingerichtete Kalibrierungszuführleitung und eine Kalibrierungsleitung. Das hydraulische System umfasst des Weiteren eine zum wahlweisen Bereitstellen einer Fluidverbindung zwischen der Kalibrierungszuführleitung und der Kalibrierungsleitung eingerichtete erste Kalibrierungsöffnung und eine in einer Reihe mit der ersten Kalibrierungsöffnung angeordnete zweite Kalibrierungsöffnung. Die zweite Kalibrierungsöffnung ist auf einer Spule des elektrohydraulischen Steuerventils angeordnet und zum wahlweisen Bereitstellen einer Fluidverbindung zwischen der Kalibrierungsleitung und einer Niederdruckquelle eingerichtet. Das hydraulische System umfasst des Weiteren einen Drucksensor, der zum Messen eines Drucks in der stromaufwärts von der zweiten Kalibrierungsöffnung angeordneten Kalibrierungsleitung eingerichtet ist. Die Kalibrierungsleitung und die zweite Kalibrierungsöffnung sind von dem mindestens einen Verbraucher isoliert ausgebildet.
In einem Aspekt stellt die Offenbarung ein Verfahren zum Kalibrieren eines elektrohydraulischen Steuerventils in einem hydraulischen System bereit. Das hydraulische System umfasst eine zum Zuführen von Flüssigkeit in eine Zuführleitung eingerichtete Pumpe und mindestens einen Verbraucher. Das elektrohydraulische Steuerventil umfasst mindestens einen in Fluidverbindung mit dem mindestens einen Verbraucher stehenden Arbeitsport. Das Verfahren umfasst ein Bereitstellen eines Durchflusses durch eine erste Kalibrierungsöffnung in eine Kalibrierungsleitung. Die Kalibrierungsleitung ist von der Zuführleitung isoliert ausgebildet. Das Verfahren umfasst des Weiteren ein Steuern des elektrohydraulischen Steuerventils zum Bereitstellen einer Fluidverbindung durch eine zweite Kalibrierungsöffnung von der Kalibrierungsleitung an eine Niederdruckquelle. Die zweite Kalibrierungsöffnung ist auf einer Spule des elektrohydraulischen Steuerventils angeordnet und von dem mindestens einen Verbraucher isoliert ausgebildet. Das Verfahren umfasst des Weiteren ein Überwachen eines Drucks in der Kalibrierungsleitung, während das elektrohydraulische Steuerventil gesteuert wird, ein Bestimmen, wann der Druck in der Kalibrierungsleitung einen vorbestimmten Wert übersteigt, ein Erfassen des auf das elektrohydraulische Steuerventil angewandten Steuerbefehls, wenn der Druck in der Kalibrierungsleitung den vorbestimmten Druckwert übersteigt, ein Kalibrieren einer Position des elektrohydraulischen Steuerventils an den hierauf angewandten Steuerbefehl.
Die vorstehenden und anderen Aspekte und Vorteile der Erfindung können aus der nachstehenden Beschreibung entnommen werden. In der Beschreibung wird Bezug auf die beigefügten Zeichnungen genommen, die einen Teil des Dokuments darstellen und in denen eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anhand von Figuren gezeigt sind. Solch eine Ausführungsform stellt jedoch nicht zwingend den vollständigen Umfang der Erfindung dar, weshalb auf die beigefügten Ansprüche zum Interpretieren des Umfangs der Erfindung verwiesen wird.
BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
Die Erfindung wird besser verstanden und andere als die obenstehend beschriebenen Eigenschaften, Aspekte und Vorteile werden unter Berücksichtigung der folgenden detaillierten Beschreibung der Erfindung eindeutig. Die detaillierte Beschreibung nimmt Bezug auf die folgende Zeichnung:
1 zeigt eine schematische Darstellung einer Kalibrierungsschaltung, die zum Ausführen einer Kalibrierung eines elektrohydraulischen Ventils nach einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung betreibbar ist.
2 zeigt eine schematische Darstellung einer weiteren Kalibrierungsschaltung, die zum Ausführen einer Kalibrierung eines elektrohydraulischen Ventils nach einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung betreibbar ist.
3 zeigt eine schematische Darstellung eines hydraulischen Systems, das zum Ausführen einer Kalibrierung eines elektrohydraulischen Ventils nach einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung betreibbar ist.
4 zeigt ein Flussdiagramm, das die Schritte zum Ausführen einer Offset-Kalibrierung für ein elektrohydraulisches Ventil nach einem der Aspekte der vorliegenden Offenbarung darstellt.
5 zeigt ein Flussdiagramm, das die Schritte zum Ausführen verschiedener Kalibrierungen für ein elektrohydraulisches Ventil nach einem der Aspekte der vorliegenden Offenbarung darstellt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die hierin verwendeten Begriffe „stromabwärts” und „stromaufwärts” sind Begriffe, die die Richtung bezogen auf den Durchfluss einer Flüssigkeit angeben. Der Begriff „stromabwärts” bezieht sich auf die Richtung des Durchflusses, während sich der Begriff „stromaufwärts” auf die entgegengesetzte Richtung des Durchflusses bzw. die Richtung entgegen des Durchflusses bezieht.
1 zeigt ein den Schutzbereich der Erfindung nicht einschränkendes Beispiel einer Kalibrierungsschaltung 10, das zum Ausführen einer Kalibrierung eines oder mehrerer elektrohydraulischer Steuerventile nach einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung betreibbar ist. Die Kalibrierungsschaltung 10 kann eine Druckquelle 12 umfassen, die in Fluidverbindung mit einer Kalibrierungszuführleitung 14 steht und zum Zuführen der Kalibrierungszuführleitung 14 mit unter Druck befindlicher Flüssigkeit eingerichtet ist. Ein Ventil 16 kann stromabwärts der Flüssigkeitsquelle 12 auf der Kalibrierungszuführleitung 14 angeordnet sein und wahlweise zwischen mindestens zwei Positionen beweglich sein und mindestens zwei Ports 18 und 20 umfassen. In einer ersten Position des Ventils kann das Ventil 16 zum Hemmen einer Fluidverbindung zwischen den mindestens zwei Ports 18 und 20 eingerichtet sein. In einer zweiten Position des Ventils kann das Ventil 16 zum Bereitstellen einer Fluidverbindung zwischen den mindestens zwei Ports 18 und 20 eingerichtet sein, um die Kalibrierungszuführleitung 14 und eine Kalibrierungsleitung 22 durch eine erste Kalibrierungsöffnung 24 zu verbinden. In manchen, den Schutzbereich der Erfindung nicht einschränkenden Beispielen kann das Ventil 16 auf elektrohydraulische Weise zwischen der ersten und der zweiten Position des Ventils verstellt werden.
Ein Verbrauchersteuerventil 26 kann durch einen oder mehrere Arbeitsports 30 mit einem Verbraucher 28 (z. B. einem hydraulischen Aktuator oder Motorbelastung) verbunden sein. Das Verbrauchersteuerventil 26 kann zum wahlweisen Bereitstellen einer Fluidverbindung von der Flüssigkeitsquelle 12, oder einer anderen von der Flüssigkeitsquelle 12 getrennten Flüssigkeitsquelle, an den Verbraucher 28 und von dem Verbraucher 28 an einen Flüssigkeitsbehälter (nicht dargestellt) eingerichtet sein. Zusätzlich zu dem einen oder den mehreren Arbeitsports 30 kann das Verbrauchersteuerventil 26 mindestens zwei zusätzliche Ports 32 und 34 umfassen, die von dem Verbraucher 28 isoliert ausgebildet sind (d. h., isoliert von dem einen oder den mehreren Arbeitsports 30). Das Verbrauchersteuerventil 26 kann wahlweise zwischen mindestens zwei Positionen beweglich sein. In einer ersten Position des Verbraucherventils kann das Verbrauchersteuerventil 26 zum Hemmen einer Fluidverbindung zwischen den mindestens zwei zusätzlichen Ports 32 und 34 eingerichtet sein. In einer zweiten Position des Verbraucherventils kann das Verbrauchersteuerventil 26 zum Bereitstellen einer Fluidverbindung zwischen den mindestens zwei zusätzlichen Ports 32 und 34 eingerichtet sein, um die Kalibrierungsleitung 22 an eine Niederdruckquelle 36 durch eine zweite Kalibrierungsöffnung 38 zu verbinden. In manchen, den Schutzbereich der Erfindung nicht einschränkenden Beispielen kann das Verbrauchersteuerventil 26 auf elektrohydraulische Weise zwischen der ersten und der zweiten Position des Verbraucherventils aktiviert werden.
In manchen, den Schutzbereich der Erfindung nicht einschränkenden Beispielen kann die Niederdruckquelle 36 eine Linie, die mit einem Flüssigkeitsbehälter oder Reservoir verbunden ist, oder eine Linie, die mit einer Wanne verbunden ist, sein. In dem dargestellten, den Schutzbereich der Erfindung nicht einschränkenden Beispiel kann die erste Kalibrierungsöffnung 24 eine feste Öffnung und die zweite Kalibrierungsöffnung 38 eine variable Öffnung sein. In manchen, den Schutzbereich der Erfindung nicht einschränkenden Beispielen kann die erste Kalibrierungsöffnung 24 eine auf entweder der Kalibrierungszuführleitung 14 oder der Kalibrierungsleitung 22 und stromaufwärts von und in Reihe mit der zweiten Kalibrierungsöffnung 38 angeordnete dauerhafte Öffnung sein. In manchen, den Schutzbereich der Erfindung nicht einschränkenden Beispielen kann die erste Kalibrierungsöffnung 24 wesentlich kleiner als die zweite Kalibrierungsöffnung 38 ausgebildet sein. Das heißt, eine von der zweiten Kalibrierungsöffnung 38 definierte Mindesteinschränkung kann geringer als eine von der ersten Kalibrierungsöffnung 24 definierte Einschränkung sein. Dies kann gewährleisten, dass der Druck in der Kalibrierungszuführleitung 14 generell konstant bleibt, während die Kalibrierungsleitung 22 über die zweite Kalibrierungsöffnung 38 mit der Niederdruckquelle 36 verbunden ist. Ein Drucksensor 40 kann stromabwärts von der ersten Kalibrierungsöffnung 24 und stromaufwärts von der zweiten Kalibrierungsöffnung 38 auf der Kalibrierungsleitung 22 angeordnet sein.
Wie untenstehend beschrieben, ermöglicht die Kalibrierungsschaltung 10 verschiedene auszuführende Kalibrierungen des Verbrauchersteuerventils 26. Zum Beispiel ermöglicht die Reihenanordnung der ersten Kalibrierungsöffnung 24 und der zweiten Kalibrierungsöffnung 38 als auch die Verbindung der Kalibrierungsleitung 22 zu der Niederdruckquelle 36, dass der Drucksensor 40 einen Druckabfall in der Kalibrierungsleitung 22 erfasst, sobald die Verbindung zwischen der Kalibrierungsleitung 22 und der Niederdruckquelle 36 durch die zweite Kalibrierungsöffnung 38 besteht. Auf diese Weise kann eine Kalibrierung der Position des Verbrauchersteuerventils 26 als ein Verbraucher der Steuerbefehlseingabe an das Verbrauchersteuerventil 26 bereitgestellt sein.
2 zeigt ein weiteres, den Schutzbereich der Erfindung nicht einschränkendes Beispiel einer Kalibrierungsschaltung 50 nach einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung. Die Kalibrierungsschaltung 50 aus 2 kann der Kalibrierungsschaltung 10 aus 1 ähnlich sein, bis auf die wie untenstehend beschriebenen oder anhand der Figuren ersichtlichen Merkmale. Ähnliche Bauteile sind mit ähnlichen Bezugszeichen versehen. Wie in 2 gezeigt, kann das Bypass-Steuerventil 16 gar nicht benötigt sein. Stattdessen kann die erste Kalibrierungsöffnung 24 eine zum Bereitstellen einer Fluidverbindung zwischen der Kalibrierungszuführleitung 14 und der Kalibrierungsleitung 22 angeordnete, feste Öffnung sein. Das elektrohydraulische Steuerventil 26 kann generell in eine erste Position 52 vorgespannt sein, in der das Verbrauchersteuerventil 26 zum Bereitstellen einer Fluidverbindung zwischen den mindestens zwei zusätzlichen Ports 32 und 34 eingerichtet sein kann, um die Kalibrierungsleitung 22 mit einer Niederdruckquelle 36 durch die zweite Kalibrierungsöffnung 38 zu verbinden. In einer zweiten Position 54 kann das Verbrauchersteuerventil 26 zum Hemmen einer Fluidverbindung zwischen den mindestens zwei zusätzlichen Ports 32 und 34 eingerichtet sein. Die Kalibrierungsschaltung 10 ermöglicht verschiedene auszuführende Kalibrierungen des Verbrauchersteuerventils 26.
3 zeigt ein den Schutzbereich der Erfindung nicht einschränkendes Beispiel der Kalibrierungsschaltung 10, das in einem hydraulischen System 100 nach einem Aspekt der Offenbarung angewandt wird. Das hydraulische System 100 umfasst eine Pumpe 102, ein Reservoir 104 und eine Steuerventilanordnung 106. In dem gezeigten, den Schutzbereich der Erfindung nicht einschränkenden Beispiel kann die Pumpe 102 eine feste Verstellpumpe sein. In anderen, den Schutzbereich der Erfindung nicht einschränkenden Beispielen kann die Pumpe 102 eine variable Verstellpumpe sein.
Die Pumpe 102 kann zum Ansaugen einer Flüssigkeit, wie beispielsweise Öl, aus einem Reservoir 104 eingerichtet sein und die Flüssigkeit unter erhöhten Druck an einen Pumpenausgang 108 liefern. Der Pumpenausgang 108 kann in Fluidverbindung mit einer Zuführleitung 110 stehen, die sich in und durch die Steuerventilanordnung 106 erstreckt. Eine Rückführleitung 112 kann sich durch die Steuerventilanordnung 106 erstrecken und in Fluidverbindung mit dem Reservoir 104 stehen.
Die Steuerventilanordnung 106 kann ein Bypass-Steuerventil 114 und ein Verbrauchersteuerventil 116 umfassen. Das Verbrauchersteuerventil 116 kann zum Steuern eines Durchflusses zwischen einem Verbraucher 118 und der Pumpe 102 und dem Reservoir 104 eingerichtet sein. Es sollte angemerkt werden, dass die Anzahl an in dem Hydrauliksystem 100 dargestellten Verbrauchern und entsprechenden Verbrauchersteuerventilen den Schutzbereich der Erfindung in keiner Weise einschränkt und das Hydrauliksystem 100 in anderen den Schutzbereich der Erfindung nicht einschränkenden Beispielen mehr als ein Verbraucher 18 und eine entsprechende Anzahl an Verbrauchersteuerventilen 116 umfassen kann. Die Steuerventilanordnung 106 kann einen einzelnen einstückigen Körper oder physisch separate Ventilbereiche, die nebeneinander verbunden sind, umfassen.
Das Bypass-Steuerventil 114 kann eine zwischen drei Positionen bewegliche Bypass-Spule 120 umfassen. In anderen, den Schutzbereich der Erfindung nicht einschränkenden Beispielen kann die Bypass-Spule 120 zwischen mehr als drei oder weniger als drei Positionen beweglich sein. Das Bypass-Steuerventil 114 kann einen Bypass-Eingangsport 122, einen Bypass-Ausgangsport 124, einen Bypass-Kalibrierungseingangsport 126 und einen Bypass-Kalibrierungsausgangsport 128 umfassen. Es sollte angemerkt werden, dass die Anzahl an Ports auf dem Bypass-Steuerventil 114 in keiner Weise als einschränkend betrachtet werden soll. In anderen, den Schutzbereich der Erfindung nicht einschränkenden Beispielen kann das Bypass-Steuerventil 114 so ausgebildet sein, dass es mehr als zwei oder weniger als zwei Ports zusätzlich zu dem Bypass-Kalibrierungseingangsport 126 und dem Bypass-Kalibrierungsausgangsport 128 umfasst.
Der Bypass-Eingangsport 122 kann in Fluidverbindung mit der Zuführleitung 110 stehen und der Bypass-Ausgangsport 124 kann in Fluidverbindung mit dem Rückführleitung 112 stehen. Der Bypass-Kalibrierungseingangsport 126 kann in Fluidverbindung mit einer Kalibrierungszuführleitung 130 stehen. Die Kalibrierungszuführleitung 130 kann sich durch die Steuerventilanordnung 106 erstrecken und von der Zuführleitung 110 getrennt sein. Der Bypass-Kalibrierungsausgangsport 128 kann in Fluidverbindung mit einer Kalibrierungsleitung 132 stehen. Die Kalibrierungsleitung 132 kann sich durch die Steuerventilanordnung 106 erstrecken und von der Zuführleitung 110 getrennt sein.
In dem dargestellten, den Schutzbereich der Erfindung nicht einschränkenden Beispiel kann eine Fluidverbindung zwischen dem Bypass-Eingangsport 122 und dem Bypass-Ausgangsport bereitgestellt sein, wenn die Bypass-Spule 120 in einer ersten Bypass-Position 134 ist, und kann eine Fluidverbindung zwischen dem Bypass-Kalibrierungseingangsport 126 und dem Bypass-Kalibrierungsausgangsport 128 gehemmt sein. Wenn die Bypass-Spule 120 in eine zweite Bypass-Position 136 verstellt ist, kann die Fluidverbindung jeweils zwischen dem Bypass-Eingangsport 122 und dem Bypass-Ausgangsport 124 und zwischen dem Bypass-Kalibrierungseingangsport 126 und dem Bypass-Kalibrierungsausgangsport 128 gehemmt sein. Wenn die Bypass-Spule 120 in eine dritte Bypass-Position 138 verstellt ist, kann durch eine Bypass-Öffnung 140 eine Fluidverbindung zwischen dem Bypass-Eingangsport 122 und dem Bypass-Ausgangsport 124 bereitgestellt sein und eine Fluidverbindung kann durch eine Bypass-Kalibrierungsöffnung 142 zwischen dem Bypass-Kalibrierungseingangsport 126 und dem Bypass-Kalibrierungsausgangsport 128 bereitgestellt sein. In manchen, den Schutzbereichen der Erfindung nicht einschränkenden Beispielen kann die Bypass-Kalibrierungsöffnung 142 eine feste Öffnung sein. Es sollte angemerkt werden, dass die bestimmte Anordnung der Bypass-Positionen 134, 136 und 138 in keiner Weise als einschränkend betrachtet werden soll und dass die Bypass-Positionen 134, 136 und 138 in jeder beliebigen Reihenfolge auf der Bypass-Spule 120 angeordnet sein kann. In dem dargestellten, den Schutzbereich der Erfindung nicht einschränkenden Beispiel ist die Verbindung zwischen dem Bypass-Kalibrierungseingangsport 126 und dem Bypass-Kalibrierungsausgangsport 128 unabhängig von anderen, durch das Bypass-Steuerventil 114 vereinfachte Verbindungen ausgebildet.
Das Bypass-Steuerventil 114 kann generell durch eine Bypass-Feder 144 in die erste Bypass-Position 134 vorgespannt sein. Das Bypass-Steuerventil 114 kann durch eine Bypass-Pilotspule 146 elektrohydraulisch gesteuert aktiviert werden, wobei die Bypass-Pilotspule 146 in elektrischer Kommunikation mit einer Steuerung 148 steht. Beim Betrieb kann ein elektrisches Signal (z. B. ein elektrischer Strom) durch die Steuerung 148 auf die Bypass-Pilotspule 146 wahlweise angewandt werden. Als Reaktion auf einen Empfang des elektrischen Signals von der Steuerung 148 kann die Bypass-Pilotspule 146 ein Pilotsignal an das Bypass-Steuerventil 114 bereitstellen, das wiederum im Verhältnis zu einer Größe des elektrischen Signals die Bypass-Spule 120 von der ersten Bypass-Position 134 in Richtung der dritten Bypass-Position 138 verstellen kann. Daher kann die Größe des durch die Steuerung 148 zugeführten, elektrischen Signals einer Verstellposition der Bypass-Spule 120 zwischen der ersten Bypass-Position 134 und der dritten Bypass-Position 138 proportional entsprechen. In anderen, den Schutzbereich der Erfindung nicht einschränkenden Beispielen kann das Bypass-Steuerventil 114 durch ein in Eingriff mit der Bypass-Spule 120 statt der Bypass-Pilotspule 146 stehendes Solenoid aktiviert werden.
Das Verbrauchersteuerventil 116 kann eine zwischen drei Positionen bewegliche Verbraucherspule 150 umfassen. In anderen, den Schutzbereich der Erfindung nicht einschränkenden Beispielen kann die Verbraucherspule 150 mehr als oder weniger als drei Positionen umfassen. Das Verbrauchersteuerventil 116 kann einen Verbrauchereingangsport 152, einen ersten Verbraucherausgangsport 154, einen zweiten Verbraucherausgangsport 156, einen Verbraucherkalibrierungseingangsport 158, einen Verbraucherkalibrierungsausgangsport 160, einen ersten Arbeitsport 162 und einen zweiten Arbeitsport 164 umfassen. Es sollte angemerkt werden, dass die Anzahl an Ports auf dem Verbrauchersteuerventil 116 in keiner Weise als einschränkend betrachtet werden soll. In anderen, den Schutzbereich der Erfindung nicht einschränkenden Beispielen kann das Verbrauchersteuerventil 116 ausgebildet sein, mehr als oder weniger als fünf Ports zusätzlich zu dem Verbraucherkalibrierungseingangsport 158 und dem Verbraucherkalibrierungsausgangsport 160 zu umfassen.
Der Verbrauchereingangsport 152 kann in Fluidverbindung mit der Zuführleitung 110 stehen. Der erste Verbraucherausgangsport 154 und der zweite Verbraucherausgangsport 156 können jeweils in Fluidverbindung mit der Rückführleitung 112 stehen. Der Verbraucherkalibrierungseingangsport 158 kann in Fluidverbindung mit der Kalibrierungsleitung 132 stehen und der Verbraucherkalibrierungsausgangsport 160 kann in Fluidverbindung mit einer Wannenleitung 166 stehen. In anderen, den Schutzbereich der Erfindung nicht einschränkenden Beispielen kann der Verbraucherkalibrierungsausgangsport 160 in Fluidverbindung mit der Rückführleitung 112 stehen. Wie in 3 dargestellt, sind weder der Verbraucherkalibrierungseingangsport 158 noch der Verbraucherkalibrierungsausgangsport 160 mit weder dem ersten Arbeitsport 162 noch dem zweiten Arbeitsport 164 verbunden. Daher kann jeglicher Durchfluss zwischen dem Verbraucherkalibrierungseingangsport 158 und dem Verbraucherkalibrierungsausgangsport 160 von dem Verbraucher 18 isoliert ausgebildet sein.
Der erste Arbeitsport 162 kann in Fluidverbindung mit einem ersten Verbraucherport 168 des Verbrauchers 18 stehen und der zweite Arbeitsport 164 kann in Fluidverbindung mit einem zweiten Verbraucherport 170 des Verbrauchers 18 stehen. In dem dargestellten, den Schutzbereich der Erfindung nicht einschränkenden Beispiel ist der Verbraucher 18 ein hydraulischer Aktor. In anderen, den Schutzbereich der Erfindung nicht einschränkenden Beispielen kann der Verbraucher 18 ein weiteres Gerät sein, das von einer von dem Verbrauchersteuerventil 116 (z. B. ein Motor) gesteuerte Flüssigkeit angetrieben werden muss.
In dem dargestellten, den Schutzbereich der Erfindung nicht einschränkenden Beispiel kann eine Fluidverbindung zwischen dem Verbrauchereingangsport 152 und dem zweiten Arbeitsport 164 bereitgestellt sein, wenn die Verbraucherspule 150 in eine erste Position 172 verstellt ist, und kann eine Fluidverbindung zwischen dem ersten Arbeitsport 162 und dem zweiten Verbraucheraungangsport 156 bereitgestellt sein. Zudem kann in der ersten Position 172 durch eine Verbraucherkalibrierungsöffnung 174 eine Fluidverbindung zwischen dem Verbraucherkalibrierungseingangsport 158 und dem Verbraucherkalibrierungsausgangsport 160 bereitgestellt sein. Wenn sich die Verbraucherspule 150 in einer zweiten Position 176 befindet, kann eine Fluidverbindung zwischen allen Ports 152, 154, 156, 158, 160, 162 und 164 gehemmt sein. Wenn die Verbraucherspule 150 in eine dritte Position 178 verstellt ist, kann eine Fluidverbindung zwischen dem Verbrauchereingangsport 152 und dem ersten Arbeitsport 162 bereitgestellt sein und eine Fluidverbindung zwischen dem zweiten Arbeitsport 164 und dem ersten Verbraucherausgangsport 154 bereitgestellt sein. Zudem kann in der dritten Position 178 eine Fluidverbindung durch die Verbraucherkalibrierungsöffnung 174 zwischen dem Verbraucherkalibrierungseingangsport 158 und dem Verbraucherkalibrierungsausgangsport 160 bereitgestellt sein. Es sollte angemerkt werden, dass die Verbraucherspule 150 zwei identische Verbraucherkalibrierungsöffnungen 174 umfassen kann oder die Verbraucherspule 150 in manchen, den Schutzbereich der Erfindung nicht einschränkenden Beispielen verschiedene Verbraucherkalibrierungsöffnungen 174 auf verschiedenen Seiten einer Nut (oder Einschnitten) auf der Verbraucherspule 150 definieren kann. Dennoch funktionieren die Verbraucherkalibrierungsöffnungen 174 während des Kalibrierungsverfahrens ungeachtet ihrer speziellen Einschränkungseigenschaften ähnlich.
In manchen, den Schutzbereich der Erfindung nicht einschränkenden Beispielen kann die Verbraucherkalibrierungsöffnung 174 eine variable Öffnung sein. Eine durch die Bypass-Kalibrierungsöffnung 142 bereitgestellte Einschränkung kann wesentlich geringer als die von der Verbraucherkalibrierungsöffnung 174 bereitgestellte Einschränkung ausgebildet sein. Zusätzlich können die Bypass-Kalibrierungsöffnung 142 und die Verbraucherkalibrierungsöffnung 174 in einer Reihe angeordnet sein. Auf diese Weise kann der Druck in der Kalibrierungszuführleitung 132 im Großen und Ganzen konstant bleiben, wenn durch die Bypass-Kalibrierungsöffnung 142 eine Fluidverbindung zwischen der Kalibrierungszuführleitung 130 und der Kalibrierungsleitung 132 bereitgestellt ist, und der Druck in der Kalibrierungsleitung 132 kann abfallen, wenn die Kalibrierungsleitung 132 durch die Verbraucherkalibrierungsöffnung 174 mit der Wannenleitung 166 verbunden ist.
Das Verbrauchersteuerventil 116 kann üblicherweise durch eine erste Feder 180 und eine entgegengesetzte zweite Feder 182 in die zweite Position 176 vorgespannt sein. In anderen, den Schutzbereich der Erfindung nicht einschränkenden Beispielen kann das Verbrauchersteuerventil 116 üblicherweise in die erste Position 172 oder in die dritte Position 178 vorgespannt sein. Das Verbrauchersteuerventil 116 kann durch eine erste Pilotspule 184 und eine zweite Pilotspule 186 elektrohydraulisch gesteuert aktiviert werden. Die erste Pilotspule 184 und die zweite Pilotspule 186 können in elektrischer Kommunikation mit der Steuerung 148 stehen. Bei Betrieb kann ein elektrisches Signal (z. B. ein elektrischer Strom) durch die Steuerung 148 wahlweise auf entweder die erste Pilotspule 184 oder die zweite Pilotspule 186 angewandt werden. Sollte die Verbraucherspule 150 in Richtung der ersten Position 172 bewegt werden, kann die Steuerung 148 ein elektrisches Signal an die erste Pilotspule 184 bereitstellen. Als Reaktion hierauf kann die erste Spule 184 ein Pilotsignal an das Verbrauchersteuerventil 116 bereitstellen, das wiederum in einem Verhältnis zu einer Größe des elektrischen Signals die Verbraucherspule 150 in Richtung der ersten Position 172 verstellen kann. Sollte die Verbraucherspule 150 im Gegenteil hierzu in Richtung der dritten Position 178 bewegt werden, kann die Steuerung 148 ein elektrisches Signal an die zweite Pilotspule 186 bereitstellen. Als Reaktion hierauf kann die zweite Pilotspule 186 ein Pilotsignal an das Verbrauchersteuerventil 116 bereitstellen, das wiederum im Verhältnis zu einer Größe des elektrischen Signals die Verbraucherspule 150 in Richtung der dritten Position 178 verstellen kann. Daher kann die durch die Steuerung 148 an die erste Pilotspule 184 oder die zweite Pilotspule 186 bereitgestellte Größe einer Verstellposition der Verbraucherspule 150 zwischen der ersten Position 172 oder der dritten Position 178 proportional entsprechen. In anderen, den Schutzbereich der Erfindung nicht einschränkenden Beispielen kann das Verbrauchersteuerventil 116 durch einen oder mehrere in Eingriff mit der Verbraucherspule 150 statt der ersten und zweiten Pilotspule 184 und 186 stehende Solenoide verstellt werden.
Ein Kalibrierungsdrucksensor 188 kann stromabwärts von der Bypass-Kalibrierungsöffnung 142 und stromaufwärts von der Verbraucherkalibrierungsöffnung 174 auf der Kalibrierungsleitung 132 angeordnet sein. In dem dargestellten, den Schutzbereich der Erfindung nicht einschränkenden Beispiel kann eine Kalibrierungsquelle 190 in Fluidverbindung mit einem Eingang 192 der Kalibrierungszuführleitung 130 stehen. Die Kalibrierungsquelle 190 kann in Form einer außerhalb der Pumpe 102 angeordneten Pumpe ausgebildet sein. Die Kalibrierungsquelle 190 kann eingerichtet sein, wahlweise eine unter Druck befindliche Flüssigkeit (z. B. Öl) in die Kalibrierungszuführleitung 130 einzuleiten. In anderen, den Schutzbereich der Erfindung nicht einschränkenden Beispielen kann das hydraulische System 100 keine Kalibrierungsquelle 190 umfassen und stattdessen kann die Pumpe 102 eingerichtet sein, wahlweise eine unter Druck befindliche Flüssigkeit in die Kalibrierungszuführleitung 130 einzuleiten. Ein Pumpendrucksensor 194 kann stromabwärts des Pumpenausgangs 108 und stromaufwärts des Bypass-Eingangsports 122 auf der Zuführleitung 110 angeordnet sein. Es sollte angemerkt werden, dass der Pumpendrucksensor 194 nicht benötigt wird, um die in diesem Dokument beschriebenen Kalibrierungsverfahren auszuführen.
Das hydraulische System 100 kann zum Ausführen einer Kalibrierung des Verbrauchersteuerventils 116 betreibbar sein, um den Einfluss von Bauteiltoleranzen auf die Leistung des gesamten Systems zu unterbinden. Insbesondere vereinfacht die Reihenverbindung der Bypass-Kalibrierungsöffnung 142 und die Verbraucherkalibrierungsöffnung 174 entlang der Kalibrierungsleitung 132, wie untenstehend beschrieben, die Kalibrierung des Verbrauchersteuerventils 116. Dennoch sollte angemerkt werden, dass die spezielle Ausführung der Bauteile innerhalb des hydraulischen Systems 100 in keiner Weise als einschränkend betrachtet werden soll. Das bedeutet, dass die in diesem Dokument beschriebenen Systeme und Verfahren zur Kalibrierung von Ventilen auf sämtliche hydraulische Systeme mit einem oder mehreren elektrohydraulischen Ventilen, die zum Steuern eines Durchflusses an einen Verbraucher verbunden sind, angewandt werden können.
Der Betrieb des hydraulischen Systems 100 beim Ausführen verschiedener Kalibrierungsverfahren wird untenstehend mit Bezug auf die 2 bis 4 beschrieben. Es sollte angemerkt werden, dass die Kalibrierungssysteme und -verfahren ebenfalls auf die Kalibrierungsschaltung 10 aus 1, 2 oder auf ein anderes hydraulisches System, das mittels der in diesem Dokument beschriebenen Eigenschaften und Techniken ausgebildet ist, angewandt werden können. In manchen, den Schutzbereich der Erfindung nicht einschränkenden Beispielen kann die Steuerung 148 zum Bereitstellen von Anweisungen an das Bypass-Steuerventil 114 und das Verbrauchersteuerventil 116, zum Überwachen des durch den Kalibrierungsdrucksensor 188 erfassten Drucks und/oder zum Ausführen der in diesem Dokument beschriebenen Kalibrierungsberechnungsverfahren eingerichtet sein.
4 zeigt ein den Schutzbereich der Erfindung nicht einschränkendes Beispiel der Schritte zum Ausführen einer Offset-Kalibrierung für das Verbrauchersteuerventil 116 nach einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung. Wenn die Offset-Kalibrierung beginnen soll, kann in Schritt 200 die Kalibrierungsquelle 190 mit der Kalibrierungsleitung 132 verbunden sein. Dies kann durch Anweisen des Bypass-Steuerventils 114, sich in die dritte Position 138 zu bewegen, vereinfacht sein. In der dritten Bypass-Position 138 stellt das Bypass-Steuerventil 114 durch die Bypass-Kalibrierungsöffnung 142 eine Fluidverbindung von der Kalibrierungszuführleitung 130 zu der Kalibrierungsleitung 132 bereit. Wie obenstehend beschrieben, kann in anderen, den Schutzbereich der Erfindung nicht einschränkenden Beispielen die Pumpe 102 zum Zuführen einer unter Druck befindlicher Flüssigkeit in die Kalibrierungszuführleitung 130 statt in die externe Kalibrierungsquelle 190 eingerichtet sein.
Da die Kalibrierungsquelle 190 einen Durchfluss durch die Bypass-Kalibrierungsöffnung 142 in die Kalibrierungsleitung 132 bereitstellt, kann ein Kalibrierungszuführdruck in Schritt 202 gemessen werden. Der Kalibrierungszuführdruck kann dem durch den Kalibrierungsdrucksensor 188 gemessenen Druck entsprechen, wenn kein Steuerbefehl an das Verbrauchersteuerventil 116 bereitgestellt ist (d. h., das Verbrauchersteuerventil 116 ist in der zweiten Position 176, in der der Durchfluss von der Kalibrierungsleitung 132 durch das Verbrauchersteuerventil 116 gehemmt ist). Der in Schritt 202 gemessene Kalibrierungszuführdruck kann als Referenzdruck während der Kalibrierung verwendet werden und, sobald er erfasst ist, von der Steuerung 148 gespeichert werden. Sobald der Kalibrierungszuführdruck erfasst wurde, kann in Schritt 204 das Verbrauchersteuerventil 116 gesteuert werden (d. h., die Steuerung 148 kann ein elektrisches Signal anwenden, das zum Bewegen der Verbraucherspule 150 von der zweiten Position 176 in Richtung der ersten Position 172 oder der dritten Position 178 führt).
Während das Verbrauchersteuerventil 116 in Schritt 204 gesteuert wird, kann der Kalibrierungsdrucksensor 188 in Schritt 206 überwacht werden. Auf diese Art kann der Druck in der Kalibrierungsleitung 132 als ein Verbraucher des an das Verbrauchersteuerventil 116 zugeführten Steuerbefehls (z. B. ein elektrisches Signal von der Steuerung 148) überwacht werden. Während die Verbraucherspule 150 ihre Position während des Steuerbefehls an das Verbrauchersteuerventil 116 ändert, kann die Verbindung zwischen der Kalibrierungsleitung 132 und der Wannenleitung 166 stetig durch die Verbraucherkalibrierungsöffnung 174 bereitgestellt werden. Die Wannenleitung 166 kann einen wesentlich geringeren Druck als die Kalibrierungsleitung 132 aufweisen und so kann der von dem Kalibrierungsdrucksensor 188 erfasste Druck abfallen, während das Verbrauchersteuerventil 116 gesteuert wird.
Während der Kalibrierungsdrucksensor 188 den Druck in der Kalibrierungsleitung 132 überwacht, kann in Schritt 208 bestimmt werden, ob in Schritt 202 der in der Kalibrierungsleitung 132 überwachte Druckwert einen vorbestimmten Druckwert übersteigt. Zum Beispiel kann in Schritt 208 bestimmt werden, wann der Druck in der Kalibrierungsleitung 132 auf ein vorbestimmtes Verhältnis des Kalibrierungszuführdrucks abfällt. Das vorbestimmte Verhältnis kann zum Angeben, wann das Verbrauchersteuerventil 116 anfängt, „sich einen Spalt zu öffnen”, oder wann ein Durchfluss hierdurch geleitet wird, eingerichtet sein. Alternativ oder zusätzlich kann bestimmt werden, wann der Druck in der Kalibrierungsleitung 132 einen bekannten Druck übersteigt, zum Beispiel einen bekannten Druck der Wannenleitung 166. Das bedeutet, dass der Druck in der Kalibrierungsleitung 132 von dem Kalibrierungsdrucksensor 188 überwacht werden kann und bestimmt werden kann, wann der überwachte Druck einen bekannten Druckwert übersteigt (entweder ausgehend von einem Druckwert unterhalb des bekannten Druckwerts zu einem Druckwert oberhalb des bekannten Werts oder umgekehrt).
Elektrohydraulische Steuerventile können eine bekannte oder vorbestimmte Beziehung zwischen einer Einschränkung über das Steuerventil und dem auf das Steuerventil angewandten Steuerbefehl definieren. Dennoch muss die Einschränkung als ein Verbraucher des Steuerbefehls so kalibriert sein, um Variierungen und Toleranzen innerhalb des hydraulischen Systems Rechnung tragen zu können. Daher ermöglicht ein Finden oder Definieren eines bekannten Punkts auf der Einschränkung/dem Druck/der Position im Vergleich zur Steuerbefehlskurve ein Definieren der restlichen Kurve und/oder ein Definieren des x-Achsenabschnitts der Kurve.
Wenn in Schritt 208 bestimmt wird, dass der Druck in der Kalibrierungsleitung 132 den vorbestimmten Druckwert übersteigt, kann der an das Verbrauchersteuerventil 116 zugeführte Steuerbefehlswert an diesem Übersteigungspunkt erfasst werden und ein Steuerbefehl-Offset kann in Schritt 210 berechnet werden. Der Steuerbefehl-Offset in Schritt 210 kann durch Vergleichen des erfassten Steuerbefehlswerts mit einem Ausgangssteuerbefehlswert berechnet werden, wobei der Ausgangssteuerbefehlswert mit dem Verbrauchersteuerventil 116, das beginnt, Flüssigkeit hierdurch strömen zu lassen, übereinstimmen soll. Daher kann die Beziehung zwischen dem an das Verbrauchersteuerventil 116 bereitgestellten Steuerbefehl und der entsprechenden Position der Verbraucherspule 150 kalibriert werden. Da die Kalibrierungsschaltung (d. h., die Kalibrierungszuführleitung 130, die Kalibrierungsleitung 132, die Bypass-Kalibrierungsöffnung 142 und die Verbraucherkalibrierungsöffnung 174) von dem Verbraucher 118 isoliert ausgebildet ist, kann das Offsetkalibrierungsverfahren zu jedem Zeitpunkt sicher während des Betriebs des hydraulischen Systems 100 begonnen werden. Daher kann der Offsetsteuerbefehl für das Verbrauchersteuerventil 116 kontinuierlich überprüft und verbessert werden.
5 zeigt ein den Schutzbereich der Erfindung nicht einschränkendes Beispiel der Schritte zum Ausführen verschiedener Kalibrierungsverfahren für das Verbrauchersteuerventil 116 nach einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung. Wenn das Kalibrierungsverfahren beginnen soll, kann die Kalibrierungsquelle 190 in Schritt 300 mit der Kalibrierungsleitung 132 verbunden sein. Dies kann durch Anweisen des Bypass-Steuerventils 114 zum Verstellen in die dritte Bypass-Position 138 vereinfacht sein. In der dritten Bypass-Position 138 stellt das Bypass-Steuerventil 114 durch die Bypass-Kalibrierungsöffnung 142 eine Fluidverbindung von der Kalibrierungszuführleitung 130 zu der Kalibrierungsleitung 132 bereit. Wie obenstehend in anderen, den Schutzbereich der Erfindung nicht einschränkenden Beispielen beschrieben, kann die Pumpe 102 zum Bereitstellen von unter Druck befindlicher Flüssigkeit in die Kalibrierungszuführleitung 130 statt in die externe Kalibrierungsquelle 190 eingerichtet sein.
Da die Kalibrierungsquelle 190 einen Durchfluss durch die Bypass-Kalibrierungsöffnung 142 in die Kalibrierungsleitung 132 bereitstellt, kann ein Kalibrierungszuführdruck in Schritt 302 gemessen werden. Der Kalibrierungszuführdruck kann der von dem Kalibrierungsdrucksensor 188 gemessene Druck sein, wenn kein Steuerbefehl an das Verbrauchersteuerventil 116 bereitgestellt wird (d. h., das Verbrauchersteuerventil 116 ist in der zweiten Position 176, in der ein Durchfluss durch das Verbrauchersteuerventil 116 von der Kalibrierungsleitung 132 gehemmt ist). Der in Schritt 302 gemessene Kalibrierungszuführdruck kann als Referenzdruck während der Kalibrierung verwendet und, sobald er erfasst ist, von der Steuerung 148 gespeichert werden. Sobald der Kalibrierungszuführdruck erfasst ist, kann in Schritt 304 ein Mindestwert eines Steuerbefehls an das Verbrauchersteuerventil 116 durch einen Höchstwert ausgetauscht werden (d. h., die Steuerung 148 kann einen Mindestwert eines in das Verbrauchersteuerventil 116 zugeführten elektrischen Signals durch einen Höchstwert austauschen, der zum Bewegen der Verbraucherspule 150 von der zweiten Position 176 zu der ersten Position 172 oder der dritten Position 178 führt). Während die Verbraucherspule 150, während das Verbrauchersteuerventil 116 von dem Mindestwert zu dem Höchstwert gesteuert wird, ihre Position ändert, kann die Verbindung zwischen der Kalibrierungsleitung 132 und der Wannenleitung 166 stetig durch die Verbraucherkalibrierungsöffnung 174 bereitgestellt werden. Die Wannenleitung 166 kann einen wesentlich geringeren Druck als die Kalibrierungsleitung 132 aufweisen und daher kann der von dem Kalibrierungsdrucksensor 188 erfasste Druck abfallen, während die Kalibrierungsleitung 132 mit der Wannenleitung 166 verbunden ist.
Während das Verbrauchersteuerventil 116 in Schritt 304 von einem Mindeststeuerbefehl zu einem Höchststeuerbefehl gesteuert wird, kann der Druck in der Kalibrierungsleitung 132 von dem Kalibrierungsdrucksensor 188 in Schritt 306 überwacht werden. Auf diese Weise kann der Druck in der Kalibrierungsleitung 132 als ein Verbraucher des in das Verbrauchersteuerventil 116 zugeführten Steuerbefehls (z. B. ein elektrisches Signal von der Steuerung 148) überwacht werden. Auf Basis des überwachten Drucks in der Kalibrierungsleitung 132 können ein oder mehrere Kalibrierungsabläufe ausgeführt werden. Zum Beispiel kann eine Steuerbefehl-Offsetkalibrierung in den Schritten 308 und 310 berechnet werden. Die in den Schritten 308 und 310 berechnete Steuerbefehl-Offsetkalibrierung kann dem obenstehend beschriebenen Verfahren mit Bezug auf die Schritte 208 und 210 in 4 ähneln.
Alternativ oder zusätzlich kann in Schritt 312 eine Mehrpunkt-Kalibrierungskarte auf Basis von dem Druck in der Kalibrierungsleitung 132 erzeugt werden, während ein Minimum des Steuerbefehls an das Verbrauchersteuerventil 116 durch ein Maximum ausgetauscht wird. In manchen, den Schutzbereich der Erfindung nicht einschränkenden Beispielen kann die Mehrpunkt-Kalibrierungskarte eine Beziehung zwischen dem Steuerbefehl an das Verbrauchersteuerventil 116 und der entsprechenden Position der Verbraucherspule 150 kalibrieren. Zum vereinfachten Erzeugen der Mehrpunkt-Kalibrierungskarte kann eine von der Verbraucherkalibrierungsöffnung 174 bereitgestellte Einschränkung eine bekannte Beziehung zur Position der Verbraucherspule 150 definieren. Die Beziehung zwischen der Einschränkung der Verbraucherkalibrierungsöffnung 174 und der Position der Verbraucherspule 150 kann jede Form annehmen (z. B. linear, exponentiell, parabolisch, polynominal, usw.), solange die Beziehung bekannt oder definiert ist. Die Mehrpunkt-Kalibrierungskarte kann in Schritt 312 mittels der bekannten Beziehung zwischen der Einschränkung der Verbraucherkalibrierungsöffnung 174 und der Position der Verbraucherspule 150 und des von dem Kalibrierungsdrucksensor 188 gemessenen Drucks in der Kalibrierungsleitung 132 erzeugt werden. Zum Beispiel kann der von dem Kalibrierungsdrucksensor 188 gemessene Druck überwacht werden, um zu bestimmen, wann der Druck in der Kalibrierungsleitung 132 mindestens zwei verschiedene erwartete Drücke auf Basis von bekannten Eigenschaften der Verbraucherspule 150 als ein Verbraucher des Steuerbefehls übersteigt. Die entsprechenden auf das Verbrauchersteuerventil 116 angewandten Steuerbefehlswerte, die auftreten, wenn die mindestens zwei erwarteten Druckwerte überstiegen sind, können erfasst werden. Auf Basis der erfassten Steuerbefehlswerte, die auftreten, wenn der Druck in der Kalibrierungsleitung 132 die mindestens zwei erwarteten Druckwerte übersteigen, können die vorbestimmten Eigenschaften der Verbraucherspule 150 zum Kalibrieren des Verbrauchersteuerventils 116 kompensiert sein. Das bedeutet, eine Mehrpunkt-Kalibrierungskarte kann für das Verbrauchersteuerventil 116 erzeugt werden. Es sollte angemerkt werden, dass das Verbrauchersteuerventil 116 nicht von einem Mindeststeuerbefehl zu einem Höchststeuerbefehl gesteuert werden muss, um ein Erzeugen einer Mehrpunkt-Kalibrierungskarte zu vereinfachen. Der Steuerbefehlswert kann erfasst werden, wenn mindestens zwei verschiedene erwartete Druckwerte überstiegen sind. Die mindestens zwei erwarteten Druckwerte können jederzeit in dem Bereich der auf das Verbrauchersteuerventil 116 angewandten Steuerbefehle auftreten.
Ein Austauschen des Steuerbefehls an das Verbrauchersteuerventil 116 von einem Mindestwert zu einem Höchstwert kann den Druck in der Kalibrierungsleitung 132 verändern, um das in Schritt 310 zu berechnende Kalibrierungsoffset und/oder die in Schritt 312 zu erzeugende Mehrpunkt-Kalibrierungskarte zu ermöglichen. Zusätzlich kann eine Hysterese weiter durch Austauschen des Steuerbefehls an das Verbrauchersteuerventil 116 von dem Höchstwert zurück zu dem Mindestwert in Schritt 314 kalibriert werden. Auch hier kann die bekannte Beziehung zwischen der Einschränkung der Verbraucherkalibrierungsöffnung 174 und der Position der Verbraucherspule 150 wie auch der von dem Kalibrierungsdrucksensor 188 gemessene Druck in der Kalibrierungsleitung 132 zum Erzeugen einer weiteren Mehrpunkt-Kalibrierungskarte des Steuerbefehls an das Verbrauchersteuerventil 116 im Vergleich zu einer Position der Verbraucherspule 150 verwendet werden. Die, als das Verbrauchersteuerventil 116 von einem Minimum zu einem Maximum gesteuert wurde, erzeugte Mehrpunkt-Kalibrierungskarte kann in Schritt 316 mit der, als das Verbrauchersteuerventil 116 von einem Maximum zu einem Minimum gesteuert wurde, erzeugte Mehrpunkt-Kalibrierungskarte zum Berechnen einer Hysteresekarte als ein Verbraucher des Steuerbefehls an das Verbrauchersteuerventil 116 verglichen werden. Es sollte angemerkt werden, dass das Steuern des Verbrauchersteuerventils 116 von einem Mindeststeuerbefehl zu einem Höchststeuerbefehl und zurück zu einem Mindeststeuerbefehl nur ein den Schutzbereich der Erfindung nicht einschränkendes Beispiel zum Erzeugen von Hysteresekalibrierungsdaten darstellt. In anderen, den Schutzbereich der Erfindung nicht einschränkenden Beispielen kann das Verbrauchersteuerventil 116 zwischen einem ersten Steuerbefehlswert und einem zweiten Steuerbefehlswert in eine erste Richtung gesteuert werden und folglich zwischen dem ersten Steuerbefehlswert und dem zweiten Steuerbefehlswert in eine der ersten Richtung entgegengesetzten zweiten Richtung gesteuert werden. Der Steuerbefehlswert, wenn der überwachte Druck in der Kalibrierungsleitung 132 einen vorbestimmten Wert übersteigt, kann erfasst werden, wenn das elektrohydraulische Steuerventil in die erste Richtung und in die zweite Richtung gesteuert wird. Eine Hysteresekalibrierung kann auf Basis von erfassten Steuerbefehlswerten berechnet werden, wenn der überwachte Druck in der Kalibrierungsleitung 132 den vorbestimmten Druck übersteigt, während das elektrohydraulische Steuerventil in die erste Richtung und in die zweite Richtung gesteuert wird. Die Hysteresekalibrierung stellt den benötigten Unterschied in der Steuerbefehlsgabe dar, um dieselbe Ventilposition zu erreichen (wie von dem überwachten Druck in der Kalibrierungsleitung 132 angegeben).
Es sollte angemerkt werden, dass ein oder mehrere unter Bezugnahme von 5 beschriebene Kalibrierungsverfahren unabhängig voneinander oder gleichzeitig ausführbar sind. Des Weiteren gilt die Reihenfolge der in 5 dargestellten Kalibrierungsverfahren in keiner Weise als einschränkend. Zum Beispiel kann der Kalibrierungsdrucksensor 188 in manchen, den Schutzbereich der Erfindung nicht einschränkenden Beispielen den Druck in der Kalibrierungsleitung 132 durchgehend messen und das Verbrauchersteuerventil 116 kann von einem Minimum zu einem Maximum und zurück zu einem Minimum gesteuert werden. Anschließend können auf Basis des gemessenen Drucks in der Kalibrierungsleitung 132 ein Kalibrierungsoffset, eine Mehrpunkt-Kalibrierungskarte und/oder eine Hysteresekarte berechnet werden.
Die in diesem Dokument beschriebenen Systeme und Verfahren liefern verschiedene Kalibrierungsverfahren für ein elektrohydraulisches Ventil. Zum Beispiel können eine Offset-Berechnung zum Kalibrieren eines Verbrauchersteuerventilbefehls zu einer Spulenposition, eine Mehrpunkt-Karte zum Kalibrieren eines Verbrauchersteuerventilbefehls zur Spulenposition und/oder eine Hysteresekalibrierung als ein Verbraucher eines Steuerbefehls an ein Verbrauchersteuerventil realisiert sein. Diese Kalibrierungsverfahren können Variierungen im Betrieb, wo eine Systemkalibrierung benötigt wird, reduzieren.
Die Verwendung einer Kalibrierungsleitung, die von der Hauptzuführleitung isoliert ausgebildet ist, und eine Verbrauchersteueröffnung, die von einem Verbraucher isoliert ausgebildet ist, ermöglichen die in diesem Dokument beschriebenen Kalibrierungsverfahren, die bei einem niedrigeren Druck ausführbar sind (d. h., ein wesentlich niedriger Druck als der Druck im Normalbetrieb). In manchen, den Schutzbereich der Erfindung nicht einschränkenden Beispielen kann der zum Ausführen der in diesem Dokument beschriebenen Kalibrierungsverfahren benötigte Druck nur der zum vollständigen Ausführen der zu kalibrierenden Verbraucherspule benötigte Druck sein. Zusätzlich eliminiert die Isolation der Kalibrierungsschaltung von der Hauptversorgungsleitung und dem Verbraucher die Notwendigkeit zum Bewegen des Verbrauchers oder dass sich das System in einem hohen Energiestadium während der Kalibrierung befinden muss. Dies ist für eine sichere Kalibrierung mobiler Maschinen im praktischen Einsatz vorteilhaft. Die Isolation der Kalibrierungsschaltung stellt des Weiteren sicher, dass die Verbraucher und die Hauptzuführleitung keine Flüssigkeit in die Kalibrierungsleitung abfließen lassen. Zudem benötigt die Isolation der Kalibrierungsschaltung von der Hauptzuführleitung und dem Verbraucher nicht, dass ein Verbraucher mit dem zu kalibrierenden elektrohydraulischen Steuerventil verbunden ist oder in Fluidverbindung steht. Dies kann zum Beispiel ermöglichen, dass die in diesem Dokument beschriebenen Kalibrierungsverfahren während einer Montage oder für einen Hilfsverbraucher ohne installierte Zusatzteile ausführbar sind.
In diesem Dokument wurden Ausführungsformen derart beschrieben, dass sich eine eindeutige und prägnante Beschreibung ergibt, aber es ist vorgesehen und wird auch angemerkt, dass Ausführungsformen auf verschiedene Weisen kombiniert oder getrennt werden können, ohne den Schutzbereich der Erfindung zu verlassen. Zum Beispiel wird angemerkt, dass alle in diesem Dokument beschriebenen, bevorzugten Eigenschaften auf sämtliche Aspekte der in diesem Dokument beschriebenen Erfindung anwendbar sind.
Daher ist die Erfindung nicht zwingend auf die in diesem Dokument beschriebenen, bestimmten Ausführungsformen und Beispiele eingeschränkt und eine Vielzahl anderer Ausführungsformen, Beispiele, Verwendungszwecke, Modifizierungen und andere Abweichungen der Ausführungsformen, Beispiele und Verwendungszwecke von den beigefügten Ansprüchen eingeschlossen werden. Die gesamte Offenbarung jedes in diesem Dokument angeführten Patents und jeder Veröffentlichung sind durch Bezugnahme auf ebendiese eingeschlossen.
Verschiedene Eigenschaften und Vorteile der Erfindung sind durch die folgenden Ansprüchen dargelegt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 62/305315 [0001]

Claims

Kalibrierungsschaltung, betreibbar zum Kalibrieren eines elektrohydraulischen Steuerventils in einem hydraulischen System, wobei das hydraulische System eine zum Zuführen von Flüssigkeit in eine Zuführleitung eingerichtete Pumpe und mindestens einen Verbraucher aufweist, wobei das elektrohydraulische Steuerventil mindestens einen Arbeitsport in Fluidverbindung mit dem mindestens einen Verbraucher umfasst, wobei die Kalibrierungsschaltung Folgendes umfasst: eine von der Zuführleitung isoliert ausgebildete Kalibrierungsleitung; eine zum Bereitstellen einer Fluidverbindung zwischen der Kalibrierungsleitung und der Flüssigkeitsquelle eingerichtete erste Kalibrierungsöffnung; eine in einer Reihe mit der ersten Kalibrierungsöffnung angeordnete zweite Kalibrierungsöffnung; wobei die zweite Kalibrierungsöffnung auf einer Spule des elektrohydraulischen Steuerventils angeordnet und zum wahlweisen Bereitstellen einer Fluidverbindung zwischen der Kalibrierungsleitung und einer Niederdruckquelle eingerichtet ist; und einen zum Messen eines Drucks in der Kalibrierungsleitung zwischen der ersten Kalibrierungsöffnung und der zweiten Kalibrierungsöffnung eingerichteten Drucksensor, wobei die zweite Kalibrierungsöffnung von dem mindestens einen Arbeitsport des elektrohydraulischen Steuerventils isoliert ausgebildet ist.
Kalibrierungsschaltung nach Anspruch 1, des Weiteren umfassend: eine zum Empfangen eines Durchflusses von der Flüssigkeitsquelle eingerichtete Kalibrierungszuführleitung.
Kalibrierungsschaltung nach Anspruch 2, wobei sich die Flüssigkeitsquelle außerhalb der Pumpe befindet.
Kalibrierungsschaltung nach Anspruch 2, wobei die Flüssigkeitsquelle die Pumpe ist.
Kalibrierungsschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die erste Kalibrierungsöffnung eine feste Öffnung ist.
Kalibrierungsschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die erste Kalibrierungsöffnung zum wahlweisen Bereitstellen einer Fluidverbindung zwischen der Kalibrierungsleitung und einer Flüssigkeitsquelle eingerichtet ist.
Kalibrierungsschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die zweite Kalibrierungsöffnung eine variable Öffnung ist.
Kalibrierungsschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei eine von der zweiten Kalibrierungsöffnung definierte Mindesteinschränkung geringer ist als eine von der ersten Kalibrierungsöffnung definierte Einschränkung.
Kalibrierungsschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, des Weiteren umfassend: ein Bypass-Steuerventil, das wahlweise zwischen einer ersten Position, in der eine Fluidverbindung zwischen der Kalibrierungszuführleitung und der Kalibrierungsleitung gehemmt ist, und einer zweiten Position, in der die Fluidverbindung zwischen der Kalibrierungszuführleitung und der Zuführleitung bereitgestellt ist, beweglich ist.
Kalibrierungsschaltung nach Anspruch 9, wobei die erste Kalibrierungsöffnung auf einer Spule des Bypass-Steuerventils angeordnet ist.
Kalibrierungsschaltung nach Anspruch 10, wobei eine Verbindung durch die erste Kalibrierungsöffnung in dem Bypass-Steuerventil von anderen hierdurch erzeugten Verbindungen isoliert ausgebildet ist.
Kalibrierungsschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, des Weiteren umfassend: eine Steuerung in elektrischer Verbindung mit dem Drucksensor und dem elektrohydraulischen Steuerventil.
Kalibrierungsschaltung nach Anspruch 12, wobei die Steuerung für Folgendes betreibbar ist: Überwachen eines Drucks in der Kalibrierungsleitung; Steuern des elektrohydraulischen Steuerventils, um durch eine zweite Kalibrierungsöffnung eine Fluidverbindung von der Kalibrierungsleitung an eine Niederdruckquelle bereitzustellen; Bestimmen, wann der Druck in der Kalibrierungsleitung einen vorbestimmten Druckwert übersteigt; Erfassen des auf das elektrohydraulische Steuerventil angewandten Steuerbefehls, wenn der Druck in der Kalibrierungsleitung den vorbestimmten Druckwert übersteigt; und Kalibrieren einer Position des elektrohydraulischen Steuerventils an den hierauf angewandten Steuerbefehl.
Hydraulisches System, das zum Kalibrieren eines elektrohydraulischen Steuerventils eingerichtet ist, umfassend: eine zum Bereitstellen von Flüssigkeit in eine Zuführleitung eingerichtete Pumpe; mindestens einen Verbraucher; ein elektrohydraulisches Steuerventil mit mindestens einem in Fluidverbindung mit dem mindestens einen Verbraucher stehenden Arbeitsport; eine zum Empfangen eines Durchflusses von einer Kalibrierungsquelle eingerichtete Kalibrierungszuführleitung; eine Kalibrierungsleitung; eine zum wahlweisen Bereitstellen einer Fluidverbindung zwischen der Kalibrierungszuführleitung und der Kalibrierungsleitung eingerichtete erste Kalibrierungsöffnung; eine in einer Reihe mit der ersten Kalibrierungsöffnung angeordnete zweite Kalibrierungsöffnung; wobei die zweite Kalibrierungsöffnung auf einer Spule des elektrohydraulischen Steuerventils angeordnet und zum wahlweisen Bereitstellen einer Fluidverbindung zwischen der Kalibrierungsleitung und einer Niederdruckquelle eingerichtet ist; und einen zum Messen eines Drucks in dem stromaufwärts von der zweiten Kalibrierungsöffnung angeordneten Kalibrierungsleitung eingerichteten Drucksensor, wobei die Kalibrierungsleitung und die zweite Kalibrierungsöffnung von dem mindestens einen Verbraucher isoliert ausgebildet sind.
Hydraulik System nach Anspruch 14, des Weiteren umfassend: ein Bypass-Steuerventil, das wahlweise zwischen einer ersten Position, in der die Fluidverbindung zwischen der Kalibrierungszuführleitung und der Kalibrierungsleitung gehemmt ist, und einer zweiten Position, in der die Fluidverbindung zwischen der Kalibrierungszuführleitung und der Kalibrierungsleitung bereitgestellt ist, verstellbar ist.
Kalibrierungsschaltung nach Anspruch 15, wobei die erste Kalibrierungsöffnung auf einer Spule des Bypass-Steuerventils angeordnet ist.
Kalibrierungsschaltung nach Anspruch 16, wobei eine Verbindung durch die erste Kalibrierungsöffnung in dem Bypass-Steuerventil von anderen hierdurch erzeugten Verbindungen isoliert ausgebildet ist.
Hydraulik System nach einem der Ansprüche 14 bis 17, des Weiteren umfassend: eine Steuerung, die in elektrischer Verbindung mit dem Drucksensor und dem elektrohydraulischen Steuerventil steht.
Hydraulik System nach Anspruch 18, wobei die Steuerung für Folgendes betreibbar ist: Überwachen eines Drucks in der Kalibrierungsleitung; Steuern des elektrohydraulischen Steuerventils, um durch eine zweite Kalibrierungsöffnung eine Fluidverbindung von der Kalibrierungsleitung an eine Niederdruckquelle bereitzustellen; Bestimmen, wann der Druck in der Kalibrierungsleitung einen vorbestimmten Druckwert übersteigt; Erfassen des auf das elektrohydraulische Steuerventil angewandten Steuerbefehls, wenn der Druck in der Kalibrierungsleitung den vorbestimmten Druckwert übersteigt; und Kalibrieren einer Position des elektrohydraulischen Steuerventils an den hierauf angewandten Steuerbefehl.
Verfahren zum Kalibrieren eines elektrohydraulischen Steuerventils in einem hydraulischen System, wobei das hydraulische System eine zum Bereitstellen von Flüssigkeit in eine Zuführleitung eingerichtete Pumpe und mindestens einen Verbraucher umfasst, wobei das elektrohydraulische Steuerventil mindestens einen in einer Fluidverbindung mit dem mindestens einen Verbraucher stehenden Arbeitsport umfasst, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Bereitstellen eines Durchflusses in eine Kalibrierungsleitung durch eine erste Kalibrierungsöffnung, wobei die Kalibrierungsleitung von der Zuführleitung isoliert ausgebildet ist; Steuern des elektrohydraulischen Ventils, um durch eine zweite Kalibrierungsöffnung eine Fluidverbindung von der Kalibrierungsleitung an eine Niederdruckquelle bereitzustellen, wobei die zweite Kalibrierungsöffnung auf einer Spule des elektrohydraulischen Steuerventils angeordnet und von dem mindestens einen Verbraucher isoliert ausgebildet ist; Überwachen eines Drucks in der Kalibrierungsleitung, während das elektrohydraulische Steuerventil gesteuert wird; Bestimmen, wann der Druck in der Kalibrierungsleitung einen vorbestimmten Druckwert übersteigt; Erfassen des auf das elektrohydraulische Steuerventil angewandten Steuerbefehls, wenn der Druck in der Kalibrierungsleitung einen vorbestimmten Druckwert übersteigt; und Kalibrieren einer Position des elektrohydraulischen Steuerventils an den hierauf angewandten Steuerbefehl.
Verfahren nach Anspruch 20, wobei ein Kalibrieren einer Position des elektrohydraulischen Steuerventils an den hierauf angewandten Steuerbefehl Folgendes umfasst: Vergleichen des erfassten Steuerbefehls mit einem vorbestimmten Steuerbefehl und Berechnen eines Steuerbefehl-Offsets auf Basis des Unterschieds zwischen dem erfassten Steuerbefehl und dem vorbestimmten Steuerbefehl.
Verfahren nach Anspruch 20 oder 21, des Weiteren umfassend: Erfassen von mindestens zwei auf das elektrohydraulische Ventil angewandten Steuerbefehlen, wenn der Druck in der Kalibrierungsleitung mindestens zwei erwartete Druckwerte übersteigt, wobei die mindestens zwei erwarteten Drücke auf vorbestimmte Eigenschaften des elektrohydraulischen Steuerventils basieren; Erzeugen einer Mehrpunkt-Kalibrierungskarte, die einer Position des elektrohydraulischen Steuerventils mit einem hierauf angewandten Steuerbefehl entspricht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 22, des Weiteren umfassend: Steuern des zwischen einem ersten Steuerbefehlswert und einem zweiten Steuerbefehlswert angeordneten elektrohydraulischen Steuerventils in eine erste Richtung und Steuern des zwischen dem ersten Steuerbefehlswert und dem zweiten Steuerbefehlswert angeordneten elektrohydraulischen Steuerventils in eine der ersten Richtung entgegengesetzten zweite Richtung.
Verfahren nach Anspruch 23, des Weiteren umfassend: Erfassen des Steuerbefehlswertes, wenn der überwachte Druck in der Kalibrierungsleitung einen vorbestimmten Wert übersteigt, wenn das elektrohydraulische Steuerventil in die erste Richtung gesteuert ist, und Erfassen des Steuerbefehlswertes, wenn der überwachte Druck in der Kalibrierungsleitung einen vorbestimmten Wert übersteigt, wenn das elektrohydraulische Steuerventil in die zweite Richtung gesteuert ist.
Verfahren nach Anspruch 24, des Weiteren umfassend: Berechnen einer Hysterese-Kalibrierung auf Basis von den erfassten Steuerbefehlswerten, wenn der überwachte Druck in der Kalibrierungsleitung den vorbestimmten Druck übersteigt, während das elektrohydraulische Steuerventil in die erste und zweite Richtung gesteuert ist.