Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft einen hydraulischen Antrieb und ein Verfahren zum regenerativen Absenken eines Elements einer Arbeitsmaschine.

Hintergrund der Erfindung

Mobile Arbeitsmaschinen, wie z.B. Bagger, Telehandler, Reach Stacker, und andere besitzen Ausleger, mit denen schwere Lasten angehoben und diese nach einem Transport bzw. Umsetzen der Last wieder abgesenkt werden können. Der Absenkvorgang kann hierbei je nach Anwendung sehr schnell und weniger fein positionierbar oder aber langsamer und fein positionierbar erfolgen. In der Regel erfolgt das Absenken einer Last dissipativ über die Einstellung eines Volumenstroms über eine verstellbare Blende, durch welche die Geschwindigkeit sehr gut kontrolliert werden kann.

Offenbarung der Erfindung

Erfindungsgemäß werden ein hydraulischer Antrieb für eine oder in einer Arbeitsmaschine und ein Verfahren zum regenerativen Absenken eines Elements einer Arbeitsmaschine mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung. Die nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen und Vorteile gelten für den Antrieb und das Verfahren in gleicher Weise.

Die vorgeschlagenen Antriebs- und Steueranordnungen können bestehende Systeme in der Art erweitern, dass ein regeneratives Absenken einer aktiven Last ermöglicht wird und die potenzielle Energie in wesentlichen Teilen zurückgewonnen werden kann. Die Anordnung kann dafür Sorge tragen, dass zusätzliche Verbraucher weiterhin angesteuert werden können. Die vorgestellte Lösung kann insbesondere modular als eine mögliche Plattform aufbaubar und auf verschiedene Anwendungen übertragbar ausgeführt sein. Zur Realisierung dieser Vorteile wird bei einem hydraulischen Antrieb zwischen einem Linearverbraucher, z.B. Hubzylinder, und der Hydromaschine eine Rückleitung vorgesehen, um Hydroflüssigkeit (Hydraulikflüssigkeit, z.B. Hydrauliköl) zum Antreiben der Hydromaschine zurückzuführen, und gleichzeitig ein Schaltventil zwischen Hydromaschine und Ventilblock, insbesondere Wegeventilanordnung, um die Verbindung der Hydromaschine zum Ventilblock zu sperren. Bei geschlossenem Schaltventil, d.h. das Schaltventil befindet sich im Sperrzustand, kann vom ersten Verbraucher zurückströmende Hydroflüssigkeit verwendet werden, um die Hydromaschine, die, da sie nulldurchschwenkbar ist, auch als Hydromotor wirken kann, anzutreiben. Es wird also hydraulische Leistung in mechanische Leistung gewandelt, die über die Kopplung mit Hydropumpe regeneriert wird. Überschüssige Leistung kann in elektrische Energie gewandelt und gespeichert werden. Insgesamt wird so die Regeneration von potentieller Energie einer Last, etwa eines Elements (z.B. Ausleger) einer Arbeitsmaschine, die beim Absenken einen Rückstrom unter Druck stehender Hydroflüssigkeit bewirkt, ermöglicht.

Der hydraulische Antrieb ist für eine oder in einer Arbeitsmaschine vorgesehen, die einen hydraulischen Linearverbraucher und wenigstens einen weiteren hydraulischen Verbraucher aufweist, wobei der Linearverbraucher eine erste Kammer aufweist und so angeordnet ist, dass ein Volumenstrom unter Druck stehender Hydroflüssigkeit in die erste Kammer eine Bewegung eines Elements (Heben bzw. Senken, je nachdem, ob die Hydroflüssigkeit in die oder aus der ersten Kammer strömt) der Arbeitsmaschine (z.B. Bagger) bewirkt. Das Element ist beispielsweise ein Ausleger, eine Hubplattform o.Ä. der Arbeitsmaschine. Der Linearverbraucher weist insbesondere ein oder mehrere Hydrozylinder (Hydraulikzylinder) auf. Im Prinzip kann vorgesehen sein, dass der Linearverbraucher mehrere Hydrozylinder und damit mehrere Kammern aufweist, deren Druckbeaufschlagung die gleiche Bewegung bewirkt (etwa ein Ausleger eines Baggers, der durch zwei Hydrozylinder bewegt wird). Zur Vereinfachung werden diese mehreren Kammern (falls vorhanden) im Rahmen dieser Beschreibung zusammengefasst als erste Kammer angesehen (z.B. als erste Kammer, die mehrere Teilkammern, in jedem Hydrozylinder eine, umfasst). Alternativ könnte statt "eine erste Kammer" die Formulierung "wenigstens eine erste Kammer" verwendet werden. Der hydraulische Antrieb weist eine verstellbare Hydromaschine, die nulldurchschwenkbar ist (d.h. ein Schwenkwinkel der Hydromaschine kann sowohl positive als auch negative Werte annehmen), und eine Hydropumpe, deren Antriebe mechanisch gekoppelt sind, auf (mechanische Energie bzw. Leistung kann also zwischen der Hydromaschine und der Hydropumpe übertragen werden). Die mechanische Kopplung erfolgt insbesondere über eine Welle und/oder ein Getriebe. Als Hydromaschine wird eine hydraulische Maschine bezeichnet, die sowohl als hydraulische Pumpe als auch als hydraulischer Motor wirken kann, je nach eingestelltem (positivem/negativem) Schwenkwinkel. Die Hydropumpe kann lediglich als hydraulische Pumpe wirken, ist also, falls es sich nicht um eine Konstantpumpe handelt, nicht nulldurchschwenkbar.

Es ist ein Ventilblock, der auch als Haupt-Ventil bezeichnet werden kann, vorgesehen, der einen hydraulischen Ventil-Eingangsanschluss, einen ersten hydraulischen Verbraucheranschluss, der mit der ersten Kammer des Linearverbrauchers hydraulisch verbindbar bzw. verbunden ist, und wenigstens einen weiteren hydraulischen Ausgangsanschluss, der an den wenigstens einen weiteren Verbraucher anschließbar bzw. angeschlossen ist (hydraulisch verbindbar bzw. verbunden ist), aufweist. Der Ventilblock kann z.B. eine einzelne Baueinheit sein, z.B. als einzelnes (Haupt-)Ventil angesehen werden, oder aus mehreren Bauelementen, z.B. einzelnen (Unter-)Ventilen, modular aufgebaut sein.

Bevorzugt umfasst bzw. ist der Ventilblock (Haupt-Ventil) eine Wegeventilanordnung mit dem hydraulischen Ventil-Eingangsanschluss, wobei die Wegeventilanordnung ein erstes Wegeventil, an dem der erste hydraulische Verbraucheranschluss vorgesehen ist, und wenigstens ein zweites Wegeventil, an dem der wenigstens eine weitere hydraulische Ausgangsanschluss vorgesehen ist, aufweist, wobei das erste und das wenigstens eine zweite Wegeventil mit dem Ventil-Eingangsanschluss hydraulisch verbunden sind. Die Wegeventile der Wegeventilanordnung können also über den Ventil-Eingangsanschluss gemeinsam (d.h. 1 -Kreis-Hydrosystem) mit einem Volumenstrom an Hydroflüssigkeit versorgt werden, welcher durch die Wegeventile auf verschiedene Verbraucher weitergeleitet werden kann. Die Wegeventilanordnung ist ein Beispiel für einen modularen Aufbau des Ventilblocks.

Die Versorgung mit Hydroflüssigkeit erfolgt durch die Hydromaschine und die Hydropumpe. Dabei ist der Hydropumpen-Arbeitsanschluss (direkt) mit dem Ventil-Eingangsanschluss hydraulisch verbunden. In der Verbindung zwischen dem Hydromaschinen-Arbeitsanschluss und dem Ventil-Eingangsanschluss ist ein Schaltventil angeordnet bzw. zwischen dem Hydroma- schinen-Arbeitsanschluss und dem Ventil-Eingangsanschluss hydraulisch verbunden, das in einen Durchlasszustand, in der der Ventil-Eingangsanschluss und der Hydromaschinen-Ar- beitsanschluss hydraulisch verbunden sind, und in einen Sperrzustand, in der der Ventil-Eingangsanschluss und der Hydromaschinen-Arbeitsanschluss hydraulisch getrennt sind, schaltbar ist. Wenn kein regeneratives Absenken erfolgt bzw. außerhalb der Absenkphase, befindet sich das Schaltventil insbesondere im Durchlasszustand, so dass die Hydromaschine der Ventilblock, insbesondere die Wegeventilanordnung, mit Hydroflüssigkeit versorgen kann, z.B. zum Heben einer Last mittels des Linearverbrauchers.

Weiter ist der Hydromaschinen-Arbeitsanschluss mit einer Rückleitung hydraulisch verbunden, die dazu eingerichtet ist, während der Absenkphase einen Volumenstrom an unter Druck stehender Hydroflüssigkeit aus der ersten Kammer des Linearverbrauchers, wenn dieser verbunden ist (d.h. wenn die erste Kammer mit dem hydraulischen Antrieb hydraulisch verbunden ist), aufzunehmen. Am Linearverbraucher kann ein geeignetes Mittel (z.B. Ventil) vorgesehen sein, welches einen Volumenstrom außerhalb der Absenkphase in die Rückleitung unterbindet. Abweichend davon ist dafür bevorzugt ein Rückleitungs-Wegeventil als Bestandteil des hydraulischen Antriebs vorgesehen (siehe weiter unten).

Bevorzugt weist der hydraulische Antrieb eine Steuerung auf, die dazu eingerichtet ist, während der Absenkphase das Schaltventil anzusteuern, in den Sperrzustand zu schalten, den Ventilblock (insbesondere das erste Wegeventil) anzusteuern, so dass eine hydraulische Verbindung vom Ventil-Eingangsanschluss zum ersten Verbraucheranschluss geschlossen ist, und die Hydromaschine anzusteuern, den Schwenkwinkel zu ändern, so dass diese als hydraulischer Motor betrieben werden kann bzw. wird. Diese Schritte erfolgen gleichzeitig bzw. zumindest überlappend.

Bevorzugt weist der hydraulische Antrieb eine elektrische Maschine auf, die mit der Hydromaschine und der Hydropumpe gekoppelt ist (um diese anzutreiben oder durch diese angetrieben zu werden, bzw. mit den Antrieben, z.B. Antriebswellen, der Hydromaschine und der Hydropumpe mechanisch gekoppelt ist), wobei gegebenenfalls die Steuerung weiter bevorzugt dazu eingerichtet ist, die elektrische Maschine und/oder einen Inverter der elektrischen Maschine zu steuern, insbesondere so, dass die elektrische Maschine während der Absenkphase als elektrischer Generator wirkt. Die Verwendung einer elektrischen Maschine, um die Hydromaschine und die Hydropumpe anzutreiben ist vorteilhaft, da, wenn die von der Hydromaschine zurückgewonnene Leistung die von der Hydropumpe benötigte Leistung übersteigt, die überschüssige Leistung von der elektrischen Maschine, die generatorisch betrieben werden kann, in elektrische Leistung gewandelt werden kann. Die gewonnene elektrische Energie kann z.B. in einer Batterie gespeichert werden.

Bevorzugt weist der hydraulische Antrieb ein Rückleitungs-Wegeventil auf, das mit der Rückleitung hydraulisch verbunden ist und mit der ersten Kammer des Linearverbrauchers hydraulisch verbindbar bzw. verbunden ist und dazu eingerichtet ist (wenn mit dem Linearverbraucher verbunden), einen hydraulischen Durchgang zwischen der Rückleitung und der ersten Kammer in steuerbarer und/oder regelbarer Weise wahlweise zu schließen oder zumindest teilweise zu öffnen. Das Rückleitungs-Wegeventil ist weiter bevorzugt ein Proportionalventil. Ebenso weiter bevorzugt ist gegebenenfalls die Steuerung dazu eingerichtet, das Rücklei- tungs-Wegeventil während der Absenkphase anzusteuern, den hydraulischen Durchgang zwischen der Rückleitung und der ersten Kammer teilweise oder ganz zu öffnen. Außerhalb der Absenkphase ist der Durchgang des Rückleitungs-Wegeventils vorzugsweise geschlossen. Entsprechend kann außerhalb der Absenkphase keine Hydroflüssigkeit vom Linearverbraucher zum Hydromaschinen-Arbeitsanschluss fließen. Wenn das Rückleitungs-Wegeventil ein Proportionalventil ist (also Zwischenstellungen aufweist), kann der Volumenstrom vom Linearverbraucher zum Hydromaschinen-Arbeitsanschluss und damit die Absenkgeschwindigkeit gesteuert werden.

Bevorzugt weist der hydraulische Antrieb ein Umlauf-Wegeventil auf, das mit dem Hydropum- pen-Arbeitsanschluss und einem Tankanschluss der Hydropumpe hydraulisch verbunden ist und dazu eingerichtet ist, einen hydraulischen Durchgang zwischen dem Hydropumpen-Ar- beitsanschluss und dem Tankanschluss der Hydropumpe in steuerbarer Weise wahlweise zu schließen oder zumindest teilweise zu öffnen. Das Umlauf-Wegeventil ist weiter bevorzugt ein Proportionalventil. Ebenso weiter bevorzugt ist die Steuerung dazu eingerichtet, das Umlauf- Wegeventil während der Absenkphase anzusteuern, den hydraulischen Durchgang zwischen dem Hydropumpen-Arbeitsanschluss und dem Tankanschluss teilweise oder ganz zu öffnen. Für den Fall, dass während der Absenkphase der wenigstens eine weitere Verbraucher keine oder nur wenig Leistung benötigt, können so hydraulische Neutralumlaufverluste vermieden werden. Diese Ausgestaltung ist insbesondere vorteilhaft, wenn die Hydropumpe eine Konstantpumpe ist.

Bevorzugt weist der hydraulische Antrieb ein Rückschlagventil auf, das mit dem Hydropum- pen-Arbeitsanschluss und dem Ventileingangsanschluss hydraulisch verbunden ist und dazu eingerichtet ist, nur einen Volumenstrom an Hydraulikflüssigkeit vom Hydropumpen-Arbeits- anschluss zum Ventileingangsanschluss zuzulassen (und in entgegengesetzter Richtung zu blockieren). D.h. das Rückschlagventil lässt nur eine Fließrichtung der Hydraulikflüssigkeit (bzw. des Volumenstroms) von dem Hydropumpen-Arbeitsanschluss zu dem Ventil-Eingangsanschluss zu. Ein Abfließen des Volumenstroms der Hydromaschine bei Normalbetrieb (d.h. die Hydromaschine arbeitet als Pumpe und liefert einen Volumenstrom in Wegeventilblock) über das Umlauf-Wegeventil in den Tankkanal kann so vermeiden werden, wenn das Umlauf- Wegeventil geöffnet ist.

Gemäß einer anderen bevorzugten Ausgestaltung ist die Hydropumpe eine verstellbare Hydropumpe. In diesem Fall können Neutralumlaufverluste auch ohne Umlauf-Wegeventil vermieden werden.

Bevorzugt, wenn der Linearverbraucher eine zweite Kammer aufweist, weist der hydraulische Antrieb ein Ausgleichs-Wegeventil auf, das mit der ersten Kammer und der zweiten Kammer hydraulisch verbindbar bzw. verbunden ist und das dazu eingerichtet ist, wenn verbunden, einen hydraulischen Durchgang zwischen der ersten Kammer und der zweiten Kammer in steuerbarer Weise wahlweise zu schließen oder zumindest teilweise zu öffnen. Das Ausgleichs-Wegeventil ist weiter bevorzugt ein Proportionalventil. Ebenso weiter bevorzugt ist die Steuerung dazu eingerichtet, das Ausgleichs-Wegeventil während der Absenkphase anzusteuern, den hydraulischen Durchgang zwischen der ersten Kammer und der zweiten Kammer teilweise oder ganz zu öffnen. Bei der zweiten Kammer handelt es sich etwa um die zweite Kammer eines doppelt wirkenden Hydrozylinders. Die zweite Kammer kann entsprechend mit Hydroflüssigkeit aus der ersten Kammer gefüllt werden, so dass keine weitere Zufuhr an Hydroflüssigkeit notwendig ist. Auch hier (wie bei der ersten Kammer) kann die zweite Kammer wieder mehrere Teilkammern umfassen, etwa wenn der Linearverbraucher mehrere Hydrozylinder umfasst, die gemeinsam die Bewegung (Heben/Senken) des Elements der Arbeitsmaschine bewirken. Bevorzugt ist das Schaltventil und/oder gegebenenfalls die Steuerung so eingerichtet, dass außerhalb der Absenkphase das Schaltventil in den Durchlasszustand geschaltet ist bzw. wird. Das Schaltventil kann z.B. so eingerichtet sein, dass durch eine Feder o.Ä. automatisch in den Durchlasszustand geschaltet wird, wenn kein weiteres Steuersignal anliegt. Alternativ oder zusätzlich könnte eine aktive Ansteuerung durch die Steuerung erfolgen.

Bevorzugt, jeweils gegebenenfalls, ist das Rückleitungs-Wegeventil und/oder gegebenenfalls die Steuerung so eingerichtet, dass außerhalb der Absenkphase der hydraulische Durchgang zwischen der ersten Kammer und der Rückleitung geschlossen wird, und/oder ist das Ausgleichs-Wegventil und/oder gegebenenfalls die Steuerung so eingerichtet, dass außerhalb der Absenkphase der hydraulische Durchgang zwischen der ersten Kammer und der zweiten Kammer geschlossen wird, und/oder ist das Umlauf-Wegeventil und/oder gegebenenfalls die Steuerung so eingerichtet, dass außerhalb der Absenkphase der hydraulische Durchgang zwischen dem Hydropumpen-Arbeitsanschluss und dem Hydropumpen-Tankanschluss geschlossen wird. Auch hier kann jeweils, unabhängig voneinander, vorgesehen sein, dass die geschlossene Position automatisch, z.B. durch eine entsprechende Vorspannung mit einer Feder, eingenommen wird, wenn keine andere Ansteuerung vorliegt, bzw. alternativ oder zusätzlich, dass eine entsprechende Ansteuerung durch die Steuerung erfolgt.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachfolgend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels/von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.

Figurenbeschreibung Figur 1 zeigt einen hydraulischen Antrieb gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.

Figur 2 zeigt einen hydraulischen Antrieb gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.

Figur 3 zeigt einen hydraulischen Antrieb gemäß einerweiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.

Figur 4 zeigt den Ablauf einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Detaillierte Beschreibung der Zeichnung

Figur 1 zeigt einen hydraulischen Antrieb gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. Der hydraulische Antrieb bildet ein offenes 1-Kreis-Hyrauliksystem. Der hydraulische Antrieb umfasst eine Hydromaschine 4, eine Hydropumpe 6, einen Ventilblock, nämlich beispielhaft eine Wegeventilanordnung 8, und ein Schaltventil 10. Die Hydromaschine 4 und die Hydropumpe 6 bzw. deren Antriebswellen sind miteinander mechanisch gekoppelt, d.h. sie sind gemeinsam antreibbar. Dies Kopplung kann z.B. über eine Antriebswelle oder ein Getriebe erfolgen. Die Drehzahlen der Hydromaschine 4 und der Hydropumpe 6 sind also gleich oder stehen zumindest in einem Verhältnis zueinander.

Die Hydromaschine 4 und die Hydropumpe 6 werden vorzugsweise durch eine elektrische Maschine 12 angetrieben, die über einen Inverter 14 mit einer elektrischen Energieversorgung, z.B. einem Gleichspannungssystem und/oder einer Batterie verbunden ist. Der Inverter 14 kann z.B. Gleichstrom von der elektrischen Energieversorgung in Wechselstrom für die elektrische Maschine wandeln, wenn die elektrische Maschine als elektrischer Motor wirkt, und umgekehrt Wechselstrom in Gleichstrom wandeln, wenn die elektrische Maschine als elektrischer Generator wirkt.

Die Hydromaschine 4 ist verstellbar, d.h. ein Schwenkwinkel der Hydromaschine ist verstellbar. Weiterhin ist die Hydromaschine 4 nulldurchschwenkbar, kann also sowohl als hydraulische Pumpe (z.B. positiven Schwenkwinkeln entsprechend) als auch als hydraulischer Motor (z.B. negativen Schwenkwinkeln entsprechend) betrieben werden. Eine solche Hydromaschine wird auch als "mooringfähig" bezeichnet. Die Hydromaschine 4 weist einen (hydraulischen) Hydromaschinen-Arbeitsanschluss 16 und einen Tankanschluss 18, der hier mit einem Tank 20 verbunden ist, auf. Im Pumpenbetrieb erzeugt die Hydromaschine, z.B. angetrieben durch die elektrische Maschine 12, einen Strom an Hydroflüssigkeit (aus dem Tank) vom Tankanschluss 18 zum Hydromaschinen-Arbeitsanschluss 16. Im motorischen Betrieb erzeugt ein Volumenstrom an Hydroflüssigkeit vom Hydromaschinen-Arbeitsanschluss 16 zum Tankanschluss 18 ein Drehmoment bzw. eine mechanische Leistung auf der Antriebsachse der Hydromaschine 4, mit dem die Hydropumpe 6 (zumindest teilweise) angetrieben werden kann, und, falls überschüssige mechanische Leistung erzeugt wird, z.B. zusätzlich die elektrische Maschine 12 angetrieben werden kann.

Die Hydropumpe 6 ist hier eine Konstantpumpe und weist einen Tankanschluss 23 (hier mit dem Tank 20 hydraulisch verbunden) und einen Hydropumpen-Arbeitsanschluss 22 auf. Die Hydropumpe 6 ist dazu eingerichtet, wenn angetrieben, Hydroflüssigkeit vom Tankanschluss 23 zum Hydropumpen-Arbeitsanschluss 22 zu pumpen.

Die Wegeventilanordnung 8 weist einen Ventil-Eingangsanschluss 24 auf, über den die Wegeventilanordnung mit Hydroflüssigkeit versorgbar ist. Die Wegeventilanordnung 8 umfasst ein erstes Wegeventil 26 und wenigstens ein zweites Wegeventil 28, die mit dem Ventil-Eingangsanschluss 24 hydraulisch verbunden sind (nicht dargestellt). Im Allgemeinen kann die Wegeventilanordnung mehr als zwei Wegeventile umfassen. Die gezeigte Wegeventilanordnung ist beispielhaft als modular aufgebauter Wegeventilblock ausgeführt, der mehrere Wegeventil- Sektionen, die über eine Eingangs-Sektion, in der der Ventil-Eingangsanschluss vorgesehen ist, mit Hydroflüssigkeit versorgt werden können. Jede Wegeventil-Sektion entspricht einem Wegeventil, mit jeweiligen Verbraucheranschlüssen. Die Wegeventile der einzelnen Wegeventil-Sektionen sind im Allgemeinen unabhängig voneinander betätigbar bzw. steuerbar. Die Wegeventile weisen in Figur 1 beispielhaft jeweils zwei Verbraucheranschlüsse auf, im Allgemeinen können die Wegeventile unabhängig voneinander auch eine andere Anzahl von Verbraucheranschlüssen aufweisen, also wenigstens einen Verbraucheranschluss. Wenn der Ventilblock nicht modular, sondern als (zumindest teilweise) einheitliche Baueinheit aufgebaut ist, ist der Ventilblock dazu eingerichtet, die Funktionalitäten, die nachfolgend im Zusammenhang mit der Wegeventilanordnung beschrieben werden, zu implementieren. Das erste Wegeventil 26 und das wenigstens eine zweite Wegeventil 28 weisen jeweils zwei Verbraucheranschlüsse auf, d.h. hydraulische Anschlüsse, an denen hydraulische Leitungen, die zu jeweiligen Verbraucher führen angeschlossen werden können. Das erste Wegeventil 26 und das wenigstens eine zweite Wegeventil 28 sind dazu eingerichtet, je nachdem, wie sie angesteuert werden, hydraulische Durchgänge bzw. Verbindungen vom Ventil-Eingangsanschluss zu den Verbraucheranschlüssen ganz oder teilweise freizugeben oder zu blockieren, so dass der Fluss von Hydroflüssigkeit zu jedem der Verbraucheranschlüsse bzw. zu damit verbundenen Verbrauchern gesteuert werden kann.

Der Hydropumpen-Arbeitsanschluss 22 ist mit dem Ventil-Eingangsanschluss 24 hydraulisch verbunden.

Der Hydromaschinen-Arbeitsanschluss 16 ist über das Schaltventil 10 mit dem Ventil-Eingangsanschluss 24 verbunden. Das Schaltventil 10 ist in einen Durchlasszustand (in der Figur gezeigter Zustand) und einen Sperrzustand schaltbar. Im Durchlasszustand ist das Schaltventil 10 offen, d.h. es besteht eine (offene) hydraulische Verbindung zwischen dem Hydroma- schinen-Arbeitsanschluss 16 und dem Ventil-Eingangsanschluss 24, es kann also Hydroflüssigkeit zwischen diesen Anschlüssen fließen. Im Sperrzustand ist das Schaltventil 10 geschlossen, d.h. es besteht keine hydraulische Verbindung zwischen dem Hydromaschinen- Arbeitsanschluss 16 und dem Ventil-Eingangsanschluss 24, es kann also keine Hydroflüssigkeit zwischen diesen Anschlüssen fließen. Das Schaltventil 10 ist beispielweise elektrisch bzw. elektromagnetisch betätigbar, wobei in einer weiteren vorteilhaften Ausführung das Schaltventil 10 auch elektro-hydraulisch durch z.B. sogenannte Druckregelelemente aufgesteuert bzw. betätigt werden kann.

Es ist ein hydraulischer Linearverbraucher 30 bzw. Hydrozylinder (hier ein Differentialzylinder) dargestellt, der mit dem ersten Wegeventil 26 hydraulisch verbunden ist. Hierbei sind Verbraucheranschlüsse des ersten Wegeventils 26 mit Arbeitsanschlüssen bzw. Kammern des Linearverbrauchers 30 hydraulisch verbunden. Im Einzelnen ist ein erster Verbraucheranschluss 34 mit einer ersten Kammer 38 hydraulisch verbunden und ein zweiter Verbraucheranschluss 36 mit einer zweiten Kammer 40 hydraulisch verbunden. Der Linearverbraucher kann auch als erster hydraulischer Verbraucher oder als hydraulischer Primärverbraucher bezeichnet werden. Ebenso ist ein weiterer hydraulischer Verbraucher 32 (hier beispielhaft ebenfalls ein Differentialzylinder) dargestellt, der mit dem wenigstens einen zweiten Wegeventil 28 hydraulisch verbunden ist. Im Allgemeinen können mehr als der gezeigte weitere Verbraucher 32 vorgesehen sein, die mit entsprechenden zweiten Wegeventilen hydraulisch verbunden sind. Es ist also wenigstens ein weiterer hydraulischer Verbraucher vorgesehen, der auch als wenigstens ein zweiter hydraulischer Verbraucher oder als hydraulischer Sekundärverbraucher bezeichnet werden kann.

Der Linearverbraucher 30 ist so eingerichtet, insbesondere so an einer Arbeitsmaschine, in der der hydraulische Antrieb verwendet wird, angeordnet, dass, wenn durch entsprechende Ansteuerung des ersten Wegeventils 26 Hydraulikflüssigkeit in die erste Kammer 38 des Linearverbrauchers geleitet wird (und entsprechend Hydraulikflüssigkeit aus der zweiten Kammer 40 geleitet wird), eine Last angehoben wird (nicht dargestellt). Dies kann z.B. mittels eines Auslegers der Arbeitsmaschine erfolgen. Die Last wird gegen die Wirkung der Schwerkraft angehoben, wobei von einer normalen Arbeitsposition der Arbeitsmaschine ausgegangen wird. Die Hydroflüssigkeit in der ersten Kammer steht unter einem entsprechenden (von der Last bewirkten) Druck.

Zwischen der ersten Kammer 38 des Linearverbrauchers 30 und dem Hydromaschinen-Ar- beitsanschluss 16 der Hydromaschine 4 ist bevorzugt ein Rückleitungs-Wegeventil 42, das hier ein 2/2-Wegeventil mit Zwischenstellung (Proportionalventil) ist, vorgesehen. Ein Anschluss des Rückleitungs-Wegeventils ist mit der ersten Kammer hydraulisch verbunden und der andere Anschluss des Rückleitungs-Wegeventils ist über eine Rückleitung 46 mit dem Hydromaschinen-Arbeitsanschluss 16 hydraulisch verbunden. Das Rückleitungs-Wegeventil 42 ist zwischen einer Geschlossen-Endposition und einer Offen-Endposition verstellbar, wobei in der Geschlossen-Endposition (in der Figur gezeigte Position) keine hydraulische Verbindung zwischen der ersten Kammer und der Rückleitung bzw. dem Hydromaschinen-Arbeits- anschluss besteht und bei Verstellung in Richtung der Offen-Endposition eine Durchgangsöffnung zunehmend freigegeben wird bzw. das Rückleitungs-Wegeventil 42 zunehmend geöffnet wird, so dass eine hydraulische Verbindung zwischen der ersten Kammer und der Rückleitung bzw. dem Hydromaschinen-Arbeitsanschluss besteht und mit zunehmendem Querschnitt freigegeben wird. In der Offen-Endposition ist die Durchgangsöffnung vollständig geöffnet. Das Rückleitungs-Wegeventil 42 bzw. dessen Verstellung ist z.B. elektrisch steuerbar, d.h. das Rückleitungs- Wegeventil 42 ist z.B. elektrisch bzw. elektromagnetisch betätigbar, wobei in einer weiteren vorteilhaften Ausführung das Rückleitungs-Wegeventil 42 auch elektro-hydrau- lisch durch z.B. sogenannte Druckregelelemente aufgesteuert bzw. betätigt werden kann. Die Geschlossen-Endposition kann eine Position sein, die automatisch eingenommen wird (insbesondere außerhalb der Absenkphase, wenn kein weiteres Steuersignal vorliegt, etwa, wie illustriert, durch ein Vorspannelement (z.B. Feder), das eine Bewegung in die Geschlossen- Endposition bewirkt.

Bei geschlossenem Steuerventil 10 und (zumindest teilweise) geöffnetem Rückleitungs- Wegeventil 42 wird unter Druck stehende Hydroflüssigkeit aus der ersten Kammer 38 des Linearverbrauchers 30 durch das Rückleitungs-Wegeventil 42 und die Rückleitung 46 zum Hydro- maschinen-Arbeitsanschluss 16 geleitet, so dass die Hydromaschine 4 als Motor betrieben werden kann, um hydraulische in mechanische Energie (Drehmoment, Drehzahl) zu wandeln. Die Last wird entsprechend gesenkt, so dass potentielle in mechanische Energie gewandelt wird. Die mechanische Energie wird zum Antreiben der Hydropumpe 6 bzw. der generatorisch betriebenen elektrischen Maschine 12 verwendet. Insgesamt erfolgt somit während einer Absenkphase ein regeneratives Absenken, einer mittels des Linearverbrauchers gehobenen Last.

Das erste Wegeventil 26 wird während des regenerativen Absenkens so gesteuert, dass keine hydraulische Verbindung zwischen dem Ventil-Eingangsanschluss 24 und dem ersten Verbraucheranschluss 34 besteht. Vorzugsweise wird zusätzlich das erste Wegeventil 26 während des regenerativen Absenkens so gesteuert, dass keine hydraulische Verbindung zwischen dem Ventil-Eingangsanschluss 24 und dem zweiten Verbraucheranschluss 36 besteht.

Beim regenerativen Absenken (geschlossenes Steuerventil 10) ist die hydraulische Versorgung des wenigstens einen weiteren Verbrauchers 32 durch die Hydropumpe 6, die die Wegeventilanordnung weiterhin mit Hydroflüssigkeit versorgt, sichergestellt.

Es ist außerdem bevorzugt ein Ausgleichs- Wegeventil 44, das hier ein 2/2-Wegeventil mit Zwischenstellung ist, vorgesehen, das zwischen der ersten Kammer 38 und der zweiten Kammer 40 angeordnet ist. Ein Anschluss des Ausgleichs-Wegeventils ist mit der ersten Kammer hydraulisch verbunden (und damit auch mit dem ersten Verbraucheranschluss) und der andere Anschluss des Ausgleichs-Wegeventils ist mit der zweiten Kammer hydraulisch verbunden (und damit auch mit dem zweiten Verbraucheranschluss). Das Ausgleichs-Wegeventil 44 ist, wie das Rückleitungs-Wegeventil 42, zwischen einer Geschlossen-Endposition (keine hydraulische Verbindung zwischen der ersten und der zweiten Kammer) und einer Offen-Endposition verstellbar, wobei ein Durchgang ausgehend von der Geschlossen-Endposition, in der der Durchgang geschlossen ist, zunehmend geöffnet wird (hydraulische Verbindung mit zunehmendem Querschnitt zwischen der ersten und der zweiten Kammer). Das Ausgleichs-Wegeventil 44 ist z.B. elektrisch bzw. elektromagnetisch betätigbar, wobei in einer weiteren vorteilhaften Ausführung das Ausgleichs- Wegeventil 44 auch elektro-hydraulisch durch z.B. sogenannte Druckregelelemente aufgesteuert bzw. betätigt werden kann. Die Geschlossen-Endposition kann eine Position sein, die automatisch eingenommen wird (insbesondere außerhalb der Absenkphase, wenn kein weiteres Steuersignal vorliegt, etwa, wie illustriert, durch ein Vorspannelement (z.B. Feder), das eine Bewegung in die Geschlossen-Endposition bewirkt.

Das Ausgleichs-Wegeventil 44 ermöglicht es, Hydroflüssigkeit zwischen den Kammern zu leiten. Insbesondere wird ermöglicht, beim regenerativen Absenken Hydroflüssigkeit aus der ersten in die zweite Kammer zu leiten, so dass eine Versorgung über das erste Wegeventil bzw. die Wegeventilanordnung 8, die wegen des geschlossenen Schaltventils nur durch die Hydropumpe hydraulisch versorgt wird, nicht notwendig ist.

Beim regenerativen Absenken kann die Geschwindigkeit des Absenkens durch entsprechendes Ansteuern des Rückleitungswegeventils 42 und/oder des Ausgleichs-Wegeventils 44, d.h. durch Steuern der Querschnitte der jeweiligen Durchgänge, gesteuert werden.

Das Ausgleichs- Wegeventil 44 ist hier als gesondertes Ventil ausgeführt. Alternativ könnte das Ausgleichs-Wegeventil bzw. dessen Funktionalität auch im ersten Wegeventil 26 integriert sein. Falls statt des dargestellten doppeltwirkenden Hydrozylinders als Linearverbraucher ein einfachwirkender Hydrozylinder verwendet wird (so dass lediglich die erste Kammer mit unter Druck stehender Hydroflüssigkeit beaufschlagt wird), kann auf das Ausgleichs-Wegeventil 44 verzichtet werden.

Weiter ist bevorzugt zwischen dem Hydropumpen-Arbeitsanschluss 22 und dem Tankanschluss 23 der Hydropumpe 6 ein Umlauf-Wegeventil 48, das hier ein 2/2-Wegeventil mit Zwischenstellung ist, vorgesehen. Ein Anschluss des Umlauf-Wegeventils ist mit dem Hydropum- pen-Arbeitsanschluss 22 hydraulisch verbunden (und damit auch mit dem Ventil-Eingangsanschluss 24) und der andere Anschluss des Umlauf-Wegeventils ist mit dem Tankanschluss 23 der Hydropumpe 6 (und damit auch mit dem Tank) hydraulisch verbunden. Das Umlauf-Wegeventil 48 ist, wie das Rückleitungs- Wegeventil 42 und das Ausgleichs- Wegeventil 44, zwischen einer Geschlossen-Endposition (keine hydraulische Verbindung zwischen dem Hydropumpen- Arbeitsanschluss 22 und dem Tankanschluss 23) und einer Offen-Endposition verstellbar, wobei ein Durchgang ausgehend von der Geschlossen-Endposition, in der der Durchgang geschlossen ist, zunehmend geöffnet wird (hydraulische Verbindung mit zunehmendem Querschnitt zwischen dem Hydropumpen-Arbeitsanschluss 22 und dem Tankanschluss 23). Das Umlauf-Wegeventil 48 ist z.B. elektrisch bzw. elektromagnetisch betätigbar, wobei in einer weiteren vorteilhaften Ausführung das Umlauf-Wegeventil 48 auch elektro-hydraulisch durch z.B. sogenannte Druckregelelemente aufgesteuert bzw. betätigt werden kann. Wenn während eines regenerativen Absenkens der wenigstens eine weitere Verbraucher 32 keine oder nur wenig hydraulische Leistung benötigt, kann das Umlauf-Wegeventil 48 angesteuert werden, eine zumindest teilweise geöffnete Position einzunehmen. Dies ist zweckmäßig, da so Neutralumlaufverluste verringert werden können. Die Geschlossen-Endposition kann eine Position sein, die automatisch eingenommen wird (insbesondere außerhalb der Absenkphase, wenn kein weiteres Steuersignal vorliegt, etwa, wie illustriert, durch ein Vorspannelement (z.B. Feder), das eine Bewegung in die Geschlossen-Endposition bewirkt.

Vorzugsweise ist ein Rückschlagventil 52 zwischen dem Hydropumpen-Arbeitsanschluss 22 und dem Ventileingangsanschluss 24 hydraulisch verbunden. Das Rückschlagventil 52 ist dazu eingerichtet (d.h. so angeordnet bzw. orientiert), dass nur einen Volumenstrom an Hydraulikflüssigkeit vom Hydropumpen-Arbeitsanschluss 22 zum Ventileingangsanschluss 24 zuzulassen wird. Ein Fluss der Hydraulikflüssigkeit vom Ventileingangsanschluss 24 zum Hydropumpen-Arbeitsanschluss 22 wird durch das Rückschlagventil 52 blockiert.

Der hydraulische Antrieb kann weiterhin eine (elektronische) Steuerung 50 umfassen, die dazu eingerichtet ist, die Hydromaschine 4, das Schaltventil 10 und die Wegeventilanordnung 8 bzw. das erste Wegeventil 26 und optional das wenigstens eine zweite Wegeventil 28 zu steuern. Weiter kann die Steuerung 50 dazu eingerichtet sein, jeweils soweit vorhanden, die elektrische Maschine 12 bzw. den Inverter 14, das Rückleitungs-Wegeventil 42, das Ausgleichs- Wegeventil 44 und das Umlauf- Wegeventil 48 zu steuern. Die Steuerung kann in jedem Fall über entsprechende Steuerleitungen (nicht dargestellt) erfolgen. Die Steuerung 50 ist dazu eingerichtet, während eines regenerativen Absenkens bzw. während einer Absenkphase das Schaltventil 10 anzusteuern, so dass es in den Sperrzustand geschaltet wird, und die verstellbare Hydromaschine 4 bzw. deren Schwenkwinkel anzusteuern, so dass die Hydromaschine 4 als Hydromotor wirkt. Der Schwenkwinkel wird hierbei durch Null geschwenkt, so dass die Hydromaschine bei gegebener Drehrichtung ein Drehmoment auf der Antriebwelle erzeugt. Weiterhin wird durch die Steuerung 50 das Rückleitungs-Wege- ventil 42 angesteuert, in eine zumindest teilweise geöffnete Position zu schalten. Auch wird durch die Steuerung 50 während des regenerativen Absenkens das erste Wegeventil 26 angesteuert in einen Zustand zu schalten, in dem keine hydraulische Verbindung zwischen dem Ventil-Eingangsanschluss 24 und dem ersten Verbraucheranschluss 34 besteht. Ebenso wird gegebenenfalls das Ausgleichs-Wegeventil 44 angesteuert, in eine zumindest teilweise geöffnete Position zu schalten. Durch eine geeignete Wahl der geöffneten Position des Rücklei- tungs-Wegeventil 42 und gegebenenfalls der geöffneten Position des Ausgleichs-Wegeventils 44 kann die Absenkgeschwindigkeit gesteuert werden.

Wenn während des regenerativen Absenkens keine oder nur wenig hydraulische Leistung durch den wenigstens einen zweiten Verbraucher 32 benötigt wird, kann die Steuerung 50 gegebenenfalls das Umlaufventil 48 ansteuern, in eine zumindest teilweise geöffnete Position zu schalten.

Die Steuerung 50 kann während des regenerativen Absenkens (d.h. während der Absenkphase) gegebenenfalls die elektrische Maschine 12 bzw. den Inverter 14 ansteuern, die Leistungsabgabe bzw. Drehmomentabgabe der elektrischen Maschine 12 zu verringern. Insbesondere kann, wenn während des regenerativen Absenkens die von der Hydromaschine 4 abgegebene (regenerierte) Leistung die von der Hydropumpe 6 aufgenommene Leistung übersteigt, die elektrische Maschine 12 als elektrischer Generator wirken.

Figur 2 zeigt einen hydraulischen Antrieb gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. Diese entspricht im Wesentlichen der in Figur 1 gezeigten Ausführungsform, so dass im Folgenden lediglich auf Unterschiede eingegangen wird und ansonsten auf die Beschreibung der Figur 1 verwiesen wird.

Im Unterschied zur Figur 1 ist die Hydropumpe 6 der Ausführungsform der Figur 2 eine verstellbare Hydropumpe. Weiterhin ist kein Umlauf-Wegeventil vorgesehen. Da die Hydropumpe 6 verstellbar ist, kann der Fördervolumenstrom der Hydropumpe (bei gegebener Drehzahl) verstellt werden, etwa entsprechend einem Schwenkwinkel der Hydropumpe 6. Insbesondere kann, wenn während eines regenerativen Absenkens der wenigstens eine weitere Verbraucher 32 keine oder nur wenig hydraulische Leistung benötigt, der Schwenkwinkel der Hydropumpe 6 auf null oder nahe null verstellt werden, so dass kein oder nur ein geringer Fördervolumenstrom erzeugt wird. Entsprechend können im hydraulischen Antrieb der Figur 2 Neutralumlaufverluste auch ohne ein Umlauf-Wegeventil verringert werden.

Die Steuerung 50 ist in der Ausführungsform der Figur 2 bevorzugt dazu eingerichtet, die Hydropumpe 6 bzw. deren Schwenkwinkel zu steuern. Wenn während des regenerativen Absenkens keine oder nur wenig hydraulische Leistung durch den wenigstens einen zweiten Verbraucher 32 benötigt wird, kann, anders als in Figur 1 , wo das Umlauf-Wegeventil zumindest teilweise geöffnet wird, die Steuerung 50 den Schwenkwinkel der verstellbaren Hydropumpe auf null oder nahe null verstellen, d.h. die verstellbare Hydropumpe entsprechend ansteuern.

Figur 3 zeigt einen hydraulischen Antrieb gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. Diese entspricht im Wesentlichen der in Figur 1 gezeigten Ausführungsform, so dass im Folgenden lediglich auf Unterschiede eingegangen wird und ansonsten auf die Beschreibung der Figur 1 verwiesen wird.

Im Unterschied zur Figur 1 ist der Linearverbraucher 30 der Ausführungsform der Figur 3 ein einfach wirkender Hydrozylinder und, entsprechend, weist das erste Wegeventil 26 lediglich den ersten Verbraucheranschluss 34 auf. Ein Ausgleichs-Wegeventil ist nicht vorgesehen.

Da es sich beim Linearverbraucher 30 um einen einfach wirkenden Hydrozylinder handelt, weist dieser lediglich eine Kammer, erste Kammer 38 in der Benennung nach Figur 1 , in die unter Druck stehende Hydroflüssigkeit geleitet bzw. abgeleitet wird, um eine Bewegung des Kolbens zu bewirken. Entsprechend kann auf ein Ausgleichs-Wegeventil verzichtet werden. Die erste Kammer 38 ist wie in Figur 1 mit dem ersten Verbraucheranschluss 34 hydraulisch verbunden.

Selbstverständlich ist es auch möglich, die Ausführungsformen der Figuren 2 und 3 zu kombinieren. Ausgehend von Figur 3 ist dann statt der Konstantpumpe eine verstellbare Hydropumpe als Hydropumpe 6 vorgesehen. Das Umlauf-Wegeventil 48 kann dann entfallen. Figur 4 zeigt den Ablauf einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens. Hierbei sind Schritte, die während einer Absenkphase durchgeführt werden, gezeigt. Es handelt sich um ein Verfahren zum regenerative Absenken eines Elements einer Arbeitsmaschine, das durch einen erfindungsgemäßen hydraulischen Antrieb (z.B. entsprechend den Figuren 1 bis 3) angetrieben wird. Dabei bewirkt eine Zu- bzw. Abfuhr an Hydroflüssigkeit zum Linearverbraucher ein Heben bzw. Senken des Elements.

In Schritt 100 wird das Schaltventil in den Sperrzustand geschaltet. In Schritt 110 wird ein Volumenstrom an Hydraulikflüssigkeit aus der ersten Kammer zum Arbeitsanschluss der Hyd- romaschine geleitet und in Schritt 120 die hydraulische Verbindung vom Ventil-Eingangsanschluss zum ersten Verbraucheranschluss geschlossen. In Schritt 130 wird der Schwenkwinkel der Hydromaschine geändert, so dass diese als hydraulischer Motor wirkt. Diese Schritte werden im Wesentlichen gleichzeitig bzw. überlappend durchgeführt. Für eine Beschreibung der Wirkung dieser Schritte wird auf die Beschreibung der Figuren 1 bis 3 verwiesen. Wie bereits erläutert können die genannten Schritte insbesondere durch die Steuerung des hydraulischen Antriebs durchgeführt bzw. veranlasst werden.