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Title:
HYDRAULIC ACTUATION DEVICE FOR A HYDRAULICALLY ACTUATED IMPLEMENT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2023/161173
Kind Code:
A1
Abstract:
A hydraulic actuation device (1) for a hydraulically actuated implement (B) for lifting at least one section (H, S) comprises a lift actuator (2) in the form of a hydraulic cylinder-piston unit, a hydraulic fluid reservoir, a tensioning device (7) for pressurising the hydraulic fluid, a hydraulic supply line (3) leading to a work space of the lift actuator (2), a hydraulic return line (203, 204) for the hydraulic fluid reservoir (6), and a pressure storage unit (207) for storing pressurised hydraulic fluid. It also comprises a differential pressure manifold (100) with a first (112) and a second (113) hydraulic cylinder and, in the first hydraulic cylinder, a first piston (114) and, in the second hydraulic cylinder (113), an element (115) movable therein and having at least one pressure application surface. The first piston (114) divides the first hydraulic cylinder (112) into a first chamber (116) and a second chamber (117). A third chamber (119) containing the element (15) is located in the second hydraulic cylinder (113). The first piston (114) and the element (115) are rigidly coupled to one another. The first chamber (116) can be connected to the supply line (3). One out of the second chamber (117) and the third chamber (119) can be connected to the tensioning device (7) via a pressure feed line (8) and the other chamber (117, 119) can be connected to the pressure storage unit (207).

Inventors:
WEINLAND THOMAS (DE)
Application Number:
PCT/EP2023/054150
Publication Date:
August 31, 2023
Filing Date:
February 20, 2023
Export Citation:
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Assignee:
SERBAY TIMUR (DE)
International Classes:
E02F9/22
Domestic Patent References:
WO2008013466A12008-01-31
Foreign References:
DE102012009668B32013-08-14
DE102012009669B32013-08-14
EP1254319B12004-04-28
DE102007050350A12009-04-02
DE102004032868A12006-02-09
Attorney, Agent or Firm:
RAFFAY & FLECK, PATENTANWÄLTE (DE)
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Claims:
Ansprüche:

1 . Hydraulische Betätigungseinrichtung (1 , 1 ', 1") für ein hydraulisch betätigtes Arbeitsgerät (B) zum Anheben zumindest eines Teilabschnitts (H, S) des Arbeitsgerätes (B), wobei die Betätigungseinrichtung (1 , 1 ', 1") folgende Elemente umfasst:

• wenigstens einen Hubaktuator (2, 219, 222) in Form eines hydraulischen Zylinder-Kolben-Aggregats,

• ein Hydraulikfluidreservoir (6),

• eine Spannvorrichtung (7) zum Beaufschlagen des Hydraulikfluids mit Druck,

• eine Zuführleitung (3, 221 , 223) für mit Druck beaufschlagtes Hydraulikfluid zu einem Arbeitsraum des Hubaktuators (2, 21 9, 222),

• eine Rückführleitung (203, 204) zum Rückführen von Hydraulikfluid in das Hydraulikfluidreservoir (6) und

• wenigstens eine Druckspeichereinheit (207, 237) zum Speichern von unter Druck stehendem Hydraulikfluid, gekennzeichnet durch einen Differenzdruckverteiler (10, 100, 150), welcher einen ersten (12, 1 12, 1 52) und einen zweiten (13, 1 13, 1 53) Hydraulikzylinder und in dem ersten Hydraulikzylinder einen ersten (14, 1 14, 1 54) Kolben und in dem zweiten Hydraulikzylinder (13, 1 13, 1 53) ein zweites in dem zweiten Hydraulikzylinder (13, 1 13, 153) bewegbares, wenigstens eine Druckangriffsfläche aufweisendes Element (15, 1 15, 155) aufweist, wobei der erste Kolben (14, 1 14, 1 54) den ersten Hydraulikzylinder (12, 1 1 2, 152) in eine erste, auf einer ersten Wirkseite des ersten Kolbens (14, 1 14, 1 54) liegende Kammer (1 6, 1 16, 1 56) und eine zweite, auf einer zweiten Wirkseite des ersten Kolbens (14, 1 14, 1 54) liegende Kammer (1 7, 1 17, 1 57) unterteilt, und wobei in dem zweiten Hydraulikzylinder (13, 1 13, 1 53) eine dritte Kammer (19, 1 1 9, 1 59) angeordnet ist, in der das wenigstens eine Druckangriffsfläche (15, 1 1 5, 155) aufweisende Element (1 5, 1 15, 155) mit der Druckangriffsfläche der dritten Kammer (19, 1 19, 159) zugewandt angeordnet ist, wobei der erste Kolben (14, 1 14, 152) und das wenigstens eine Druckangriffsfläche aufweisende Element (15, 1 15, 155) über ein Verbindungsglied (20, 1 20, 160) starr miteinander gekoppelt sind, so dass bei einer Bewegung des gekoppelten Paares aus erstem Kolben (14, 1 14, 154) und dem wenigstens eine Druckangriffsfläche aufweisenden Element (15, 1 1 5, 1 55) dies gemeinsam entweder in eine zu der ersten Wirkseite des ersten Kolbens (14, 1 14, 1 54) und zu einer der Druckangriffsfläche rückgewandt gerichteten Richtung oder, entgegengesetzt in eine zu der zweiten Wirkseite des ersten Kolbens (14, 1 14) und zu der Druckangriffsfläche gerichteten Richtung erfolgt, wobei die erste Kammer (16, 1 1 6) mit der Zuführleitung (3, 221 , 223) verbindbar ist und wobei die eine der zweiten Kammer (1 7, 1 17) oder der dritten Kammer (19, 1 19) über eine Druckspeiseleitung (8) mit der Spannvorrichtung (7) verbindbar ist und wobei die andere der zweiten Kammer (1 7, 1 17) oder der dritten Kammer (19, 1 19) über eine Speicherleitung (208) mit der mindestens einen Druckspeichereinheit (207, 237) verbindbar ist. Hydraulische Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsglied (160) eine Verbindungsstange ist und dass das zweite Element (155) ein stirnseitiges, in den zweiten Hydraulikzylinder (153) hineingeführtes Ende der Verbindungsstange ist und die Druckangriffsfläche eine Stirnfläche des in den zweiten Hydraulikzylinder (153) hineingeführten Endes (155) der Verbindungsstange ist. Hydraulische Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Element ein zweiter Kolben (15, 1 15) ist, der den zweiten Hydraulikzylinder (13, 1 13) in die dritte, auf einer zweiten Wirkseite des zweiten Kolbens (15, 1 15) liegende Kammer (19, 1 19) und eine vierte, auf einer ersten Wirkseite des zweiten Kolbens (15, 1 15) liegende Kammer (18, 1 18) unterteilt, wobei die vierte Kammer (18, 1 18) mit der Rückführleitung (203, 204) verbindbar ist und wobei der erste Kolben (14, 1 14) und der zweite Kolben (15, 1 15) über das Verbindungslied (20, 1 20) starr miteinander gekoppelt sind, so dass bei einer Bewegung der gekoppelten ersten (14, 1 14) und zweiten (15, 1 15) Kolben dies gemeinsam entweder in eine zu der ersten Wirkseite des ersten Kolbens (14, 1 14) und zu der erste Wirkseite des zweiten Kobens (15, 1 15) gerichteten Richtung oder, entgegengesetzt in eine zu der zweiten Wirkseite des ersten Kolbens (14, 1 14) und zu der zweiten Wirkseite des zweiten Kolbens (1 5, 1 15) gerichteten Richtung erfolgt. Hydraulische Betätigungseinrichtung (1 , 1 ', 1") nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch ein Verbindungsglied (20, 120) in Form einer die zweite Kammer (17, 1 17) und die vierte Kammer (18, 1 18) durchragenden Kolbenstange, an der der erste Kolben (14, 1 14) und der zweite Kolben (15, 1 1 5) jeweils jedenfalls in axialer Richtung der Kolbenstange (20, 120) positionsfest festgelegt sind. Hydraulische Betätigungseinrichtung (1 , 1 ', 1 '') nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenfläche des ersten Kolbens (14, 1 14) auf dessen erster Wirkseite größer ist als die Kolbenfläche des ersten Kolbens (14, 1 14) auf dessen zweiter Wirkseite und dass die Kolbenfläche des zweiten Kolbens (15, 1 15) auf dessen erster Wirkseite kleiner ist als die Kolbenfläche (15, 1 15) des zweiten Kolbens (1 5, 1 15) auf dessen zweiter Wirkseite. Hydraulische Betätigungsvorrichtung (1 , 1 ', 1 '') nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Kammer (19, 1 19) und die vierte Kammer (18, 1 18) über eine Kurzschlussleitung miteinander verbindbar sind. Hydraulische Betätigungsvorrichtung (1 , 1 ', 1") nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Differenzdruckverteiler (100) ferner ein zwischen einem ersten Widerlager (126) und einem zweiten Widerlager (1 1 1 b) angeordnetes Spannfederelement (1 27), wobei das erste Widerlager (126) mit dem Verbindungsglied (120) starr gekoppelt ist und das Verbindungsglied (120) relativ zu dem zweiten Widerlager (1 1 1 b) verlagerbar ist, wobei das zweite Widerlager (1 1 1 b) in einem Abschnitt angeordnet ist, der der dritten Kammer (119) näher gelegen ist als der zweiten Kammer (117). Hydraulische Betätigungsvorrichtung (1, 1', 1") nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Differenzdruckverteiler (100) einen äußeren Zylinder (111) aufweist, in dem der erste (112) und der zweite (113) Hydraulikzylinder angeordnet sind, und dass das erste (126) und das zweite (111b) Widerlager in dem äußeren Zylinder (111) angeordnet sind. Hydraulische Betätigungsvorrichtung (1, 1', 1") nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Widerlager (111b) ein der dritten Kammer (119) zugewandter Boden des äußeren Zylinders (111) ist. Hydraulische Betätigungsvorrichtung (1, 1', 1") nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Widerlager (126) ein an einer mit dem Verbindungsglied (120) fest verbundenen, den ersten Hydraulikzylinder (112) umgebenden Hülse (125) ausgebildeter Kragen ist. Hydraulische Betätigungsvorrichtung (1 , 1 ', 1 ") nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannfederelement (127) eine Schraubenfeder ist. Arbeitsmaschine mit einem hydraulisch betätigbaren Arbeitsgerät (B), dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitsmaschine eine hydraulische Betätigungseinrichtung (1, 1', 1") nach einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist.

Description:
Hydraulische Betätigungseinrichtung für ein hydraulisch betätigtes Arbeitsgerät

Die vorliegende Erfindung betrifft eine hydraulische Betätigungseinrichtung für ein hydraulisch betätigtes Arbeitsgerät zum Anheben zumindest eines Teilabschnitts des Arbeitsgerätes mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 . Sie betrifft ferner eine Arbeitsmaschine mit einem Arbeitsgerät und einer hydraulische Betätigungseinrichtung.

Arbeitsgeräte, die über hydraulische Betätigungseinrichtungen betätigt werden, sind in vielfacher Form bekannt, insbesondere auch solche, bei denen jedenfalls ein Teilabschnitt des Arbeitsgeräts mittels hydraulischer Betätigung angehoben wird. Zu nennen seien hier rein beispielhaft Baggerarme, die an Baggern angeordnet sind oder auch Hubarme von Radladern.

Mittels der hydraulischen Betätigungseinrichtung kann dabei z.B. der Grundarm eines Hydraulik-Tieflöffelbaggers bewegt werden. Durch Beaufschlagen eines typischerweise als Druckzylinder zwischen einem Gestellteil und einem oberen Ende des Grundarms montierten und von unten her an dem Grundarm angreifenden Hydraulikaktuators mit unter Druck stehendem Hydraulikfluid erfolgt eine Hub- bzw. Aufwärtsbewegung des Grundarms, bei der die potentielle Energie des Grundarms und des diesen enthaltenden Baggerarms, des Arbeitsgeräts, zunimmt. Um das unter Druck stehende Hydraulikfluid bereitzustellen, wird Hydraulikfluid aus einem Hydraulikfluidreservoir entnommen und mittels einer Hydraulikpumpe gespannt. Hierfür wird entsprechende Energie benötigt, die bei motorbetriebenen Arbeitsmaschinen, wie Baggern in der Regel von dem Fahrzeugmotor bereitzustellen ist.

Beim Absenken des Grundarms des in dem vorstehenden Beispiel in Bezug genommenen Hydraulik-Tieflöffelbaggers muss hingegen keine aktive Beaufschlagung des Aktuators mit unter Druck stehendem Hydraulikfluid erfolgen. Es wird vielmehr das unter Druck in dem Aktuator anliegende Hydraulikfluid abgelassen und über Drosselventile entspannt und in das Hydraulikfluidreservoir zurückgeführt. Denn das Absenken des Grundarms, bei dem die potentielle Energie wiederum verringert wird, erfolgt allein getrieben durch diese potentielle Energie. Diese Energie entweicht dem System aber in der Folge weitgehend ungenutzt, wird in Form von Wärme, z.B. an den Drosselventilen, an die Umgebung abgegeben.

Für einen nachfolgenden Hubvorgang ist daher erneut die Energie in vollem Umfang durch den die Hydraulikpumpe antreibenden Motor bereitzustellen.

Entsprechend sind solche Arbeitsgeräte und sind die hydraulischen Betätigungseinrichtungen energieaufwändig zu betreiben.

Hier hat es nun bereits verschiedene Ansätze gegeben, um die beim Absenken von Teilen der Arbeitsgeräte, die zuvor mittels unter Druck stehendem Hydraulikfluid in eine angehobene Position gebracht worden sind, freiwerdende Energie zu nutzen und zu speichern, um sie dann für einen nachfolgenden Hubvorgang erneut einzusetzen. Mit solchen Ansätzen wird das Ziel verfolgt, im Betrieb derartiger Arbeitsgeräte und der diese betätigenden hydraulischen Betätigungseinrichtungen entsprechend aufzuwendende Energie, z.B. Kraftstoff für den Betrieb eines Maschinenmotors, einzusparen.

In der DE 10 2007 050 350 A1 wird zu diesem Zweck ein besonders gestalteter Hydraulik-Zylinderaktuator vorgeschlagen, der neben den üblichen zwei Hydraulikkammern eine dritte Kammer enthält die über einen in dem Zylinder frei bewegbaren Kolben von einer benachbarten Kammer abgegrenzt ist, und in dem ein Gas angeordnet ist. Dieses Gas wird bei einer Absenkbewegung, bei der zuvor erhaltene potentielle Energie genutzt wird, komprimiert und wird bei einem nachfolgenden Hubvorgang entspannt und unterstützt dabei die Hubbewegung. Dieser Vorschlag stellt allerdings ein rein passives System zur Verfügung, das keine gesteuerte und dosierte Zugabe der gespeicherten und rückgewonnenen Energie ermöglicht.

In der DE 10 2004 032 868 A1 wird vorgeschlagen, neben dem eigentlichen und an sich bekannten Hubaktuator in Form eines Hydraulikhubzylinders, der auch als Hauptzylinder bezeichnet werden kann, einen weiteren Hydraulikzylinder an dem Teil des Arbeitsgeräts anzuordnen, hier an dem Grundarm eines Hydraulikbaggers, der auch als Hilfszylinder bezeichnet werden kann. Dieser Hilfszylinder ist mit einem Hydraulikdruck-Speichergefäß in der Weise verbunden, dass bei einem Absenken des Grundarms Hydraulikfluid mit dem Hilfszylinder komprimiert und in das Hydraulikdruck-Speichergefäß gepresst wird. Bei einem nachfolgenden Hubvorgang kann dieses unter Druck stehend gespeicherte Hydraulikfluid dann genutzt werden, um auch über den Hilfszylinder Hubarbeit zu verrichten. Diese Lösung erlaubt zwar eine Steuerung der Hubunterstützung durch den Einsatz entsprechender Ventile in den Hydraulikleitungen, erfordert allerdings das Anbringen eines weiteren Hydraulikzylinders an dem Teil des Arbeitsgerätes, hier dem Grundarm des Hydraulikbaggers, was zu einem entsprechenden Raumbedarf führt und mit Beschränkungen hinsichtlich der Auslegung des Hilfszylinders verbunden ist. Hier sind der Hauptarbeitszylinder, der von der Hydraulikpumpe gespeist wird, und der Hilfszylinder jedenfalls im Hubmodus parallel verschaltet.

Andere Vorschläge für die Rückgewinnung und Wiederverwertung von potentieller Energie für nachfolgende Hubvorgänge werden in der WO 2008/013466 A1 unterbreitet. Dort wird in einem Konzept auch vorgeschlagen, beim Absenken eines zuvor hydraulisch angehobenen Teils des Arbeitsgeräts, z.B. einem Grundarm eines Baggers, die durch die Absenkung freiwerdende potentielle Energie in einer mechanischen Feder durch Spannen derselben zu speichern und anschließend über eine Umsetzung eines mechanischen Antriebs wieder für die Hubunterstützung zu nutzen. Die dort vorgeschlagene Konstruktion ist sehr komplex und fehleranfällig. Sie kann insbesondere auch nur sehr schwer akkurat gesteuert werden, was aber für ein genaues Arbeiten mit dem Arbeitsgerät jedoch unerlässliche Voraussetzung ist.

Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine hydraulische Betätigungseinrichtung für ein hydraulisch betätigtes Arbeitsgerät zum Anheben zumindest eines Teilabschnitts des Arbeitsgerätes anzugeben, die eine Einsparung von bei Hubvorgängen aufzuwendender Energie erbringt, die dabei aber auch eine einfache und genaue Steuerung des Hubvorganges erlaubt. Zudem soll die erfindungsgemäße hydraulischen Betätigungsvorrichtung auch bei begrenztem Bauraum im Bereich der anzuhebenden Teile des Arbeitsgerätes verwendbar und mit Vorteil auch in bestehenden Arbeitsgeräten nachrüstbar sein.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine hydraulische Betätigungseinrichtung für ein hydraulisch betätigtes Arbeitsgerät zum Anheben zumindest eines Teilabschnitts des Arbeitsgerätes mit den Merkmalen des Anspruchs 1 . Vorteilhafte Weiterbildungen einer solchen hydraulischen Betätigungseinreichung sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 10 angegeben. Ein weiterer Aspekt der Erfindung besteht in einer Arbeitsmaschine, die ein hydraulisch zu betätigendes Arbeitsgerät und eine erfindungsgemäß gestaltete hydraulische Betätigungseinrichtung zum Betätigen des Arbeitsgeräts aufweist.

Erfindungsgemäß umfasst eine hydraulische Betätigungseinrichtung für ein hydraulisch betätigtes Arbeitsgerät zum Anheben zumindest eines Teilabschnitts des Arbeitsgerätes zunächst einmal folgende Elemente:

• wenigstens einen Hubaktuator in Form eines hydraulischen Zylinder-Kolben- Aggregats,

• ein Hydraulikfluidreservoir,

• eine Spannvorrichtung zum Beaufschlagen des Hydraulikfluids mit Druck,

• eine Zuführleitung von mit Druck beaufschlagtem Hydraulikfluid zu einem Arbeitsraum des Hubaktuators und

• eine Rückführleitung zum Rückführen von Hydraulikfluid in das Hydraulikfluidreservoir, • eine Druckspeichereinheit zum Speichern von unter Druck stehendem Hydraulikfluid.

Insoweit stimmt die erfindungsgemäße Betätigungseinrichtung noch mit solchen aus dem Stand der Technik bekannten Einreichungen überein. Das Besondere an der erfindungsgemäßen Betätigungseinrichtung ist nun, dass sie zudem wenigstens einen Differenzdruckverteiler enthält, welcher einen ersten und einen zweiten Hydraulikzylinder aufweist. In dem ersten Hydraulikzylinder ist ein erster Kolben angeordnet. In dem zweiten Hydraulikzylinder ist ein zweites in dem zweiten Hydraulikzylinder bewegbares, wenigstens eine Druckangriffsfläche aufweisendes Element angeordnet. Der erste Kolben unterteilt den ersten Hydraulikzylinder in eine erste, auf einer ersten Wirkseite des ersten Kolbens liegende Kammer und eine zweite, auf einer zweiten Wirkseite des ersten Kolbens liegende Kammer. In dem zweiten Hydraulikzylinder ist eine dritte Kammer angeordnet, in der das wenigstens eine Druckangriffsfläche aufweisendes Element mit der Druckangriffsfläche der dritten Kammer zugewandt angeordnet ist. Der erste Kolben und das wenigstens eine Druckangriffsfläche aufweisende Element sind über ein Verbindungsglied starr miteinander gekoppelt, so dass bei einer Bewegung des gekoppelten Paares aus erstem Kolben und dem wenigstens eine Druckangriffsfläche aufweisenden Element dies gemeinsam entweder in eine zu der ersten Wirkseite des ersten Kolbens und zu einer der Druckangriffsfläche rückgewandt gerichteten Richtung oder, entgegengesetzt in eine zu der zweiten Wirkseite des ersten Kolbens und zu der Druckangriffsfläche gerichteten Richtung erfolgt. Die erste Kammer ist mit der Zuführleitung verbindbar. Eine der zweiten Kammer oder der dritten Kammer ist über eine Druckspeiseleitung mit der Spannvorrichtung verbindbar und die andere der zweiten Kammer oder der dritten Kammer ist über eine Speicherleitung mit der Druckspeichereinheit verbindbar.

Der erfindungsgemäß vorgesehene Differenzdruckverteiler führt den über die Spannvorrichtung, bei der es sich z.B. um eine Hydraulikpumpe handeln kann, unter Druck gesetzten Hydraulikfluidstrom und die hierin enthaltene Energie einerseits und andererseits das in der Druckspeichereinheit gespeicherte Hydraulikfluid und die darin enthaltene Energie zusammen, so dass ein aus der Steuereinheit austretender, dem Hubaktuator zugeführter Hydraulikstrom mit aus den beiden o.g. Quellen stammender insoweit also addierter Energie beaufschlagt wird. Hier wird also kein zusätzlicher Hilfszylinder benötigt, der im eingangs erörterten Stand der Technik zusätzlich zu dem eigentlichen Hubaktuator an dem Arbeitsgerät zu montieren wäre.

Die zu dem Hubaktuator führende Zuführleitung wird aus der ersten Kammer des Differenzdruckverteilers mit unter Druck stehendem Hydraulikfluid gespeist. Eine erste Kammer der zweiten oder dritten Kammer wird mit unter Druck stehendem, von der Spannvorrichtung bereitgestellten Hydraulikfluid beschickt und verlagert den angrenzenden Kolben, bzw. das angrenzende Element mit der Druckangriffsfläche in einer Richtung, die die erste Kammer im Volumen verkleinert. Dies geschieht entweder durch direkte Einwirkung auf den in dem ersten Hydraulikzylinder des Differenzdruckverteilers angeordneten ersten Kolben oder durch Einwirken auf das Element mit der Druckangriffsfläche und dessen starre Verbindung mit dem ersten Kolben. Aus der Druckspeichereinheit zurückgeführtes, unter Druck stehendes Hydraulikfluid kann dann in der anderen der zweiten oder dritten Kammer eingeleitet werden, in der der von der Spannvorrichtung stammende Strom des dort unter Druck gesetzten Hydraulikfluids nicht eingespeist wird, und kann so zusätzlich Kraft auf den ersten Kolben aufbringen und Arbeit beim Ausstößen des unter Druck gesetzten Hydraulikfluids aus der ersten Kammer in Richtung des Hubaktuators erbringen.

Wird der einmal angehobene Abschnitt des Arbeitsgeräts dann abgelassen, so geschieht dies schwerkraftgetrieben, also angetrieben durch die potentielle Energie, die zuvor durch Anheben des Abschnitts erlangt worden ist. Dabei strömt aus dem Hubaktuator, genauer aus dessen Arbeitsraum, getrieben von dem Kolben des Hubaktuators unter Druck stehendes Hydraulikfluid zurück in die erste Kammer des Differenzdruckverteilers. Dadurch wird der erste Kolben zurückgedrängt und in der zweiten Kammer sowie in der dritten Kammer befindliches Hydraulikfluid wird unter Druck gesetzt. Aus derjenigen der beiden genannten Kammern, zweite Kammer oder dritte Kammer, die mit der Druckspeichereinheit verbunden ist, ausgestoßenes Hydraulikfluid kann dann wieder in die Druckspeichereinheit zurückgeführt und dort, unter Druck stehend, gespeichert werden, um bei einem nachfolgenden Hubvorgang wieder zum Einsatz zu kommen.

Erkennbar kann auf diese Weise Energie rückgewonnen und genutzt werden, die bei herkömmlichen Arbeitsgeräten beim Absenken des zuvor angehobenen Teils oder Teilabschnitts in nicht weiter nutzbare Energieformen umgewandelt worden war und insoweit verloren ging.

In einem einfachen Fall kann das Verbindungsglied eine Verbindungsstange sein und kann das zweite Element ein stirnseitiges, in den zweiten Hydraulikzylinder hineingeführtes Ende der Verbindungsstange sein, das dann die Druckangriffsfläche als seine Stirnfläche ausbildet. Auf diese Weise ist ein reines Dreikammersystem in dem Differenzdruckverteiler gebildet.

Es kann aber auch vorgesehen sein, dass das zweite Element ein zweiter Kolben ist, der den zweiten Hydraulikzylinder in die dritte, auf einer zweiten Wirkseite des zweiten Kolbens liegende Kammer und eine vierte, auf einer ersten Wirkseite des zweiten Kolbens liegende Kammer unterteilt, wobei die vierte Kammer it der Rückführleitung verbindbar ist. Der erste Kolben und der zweite Kolben sind dann über das Verbindungslied starr miteinander gekoppelt, so dass bei einer Bewegung der gekoppelten Kolben dies gemeinsam entweder in eine zu der ersten Wirkseite des ersten Kolbens und zu der erste Wirkseite des zweiten Kobens gerichteten Richtung oder, entgegengesetzt in eine zu der zweiten Wirkseite des ersten Kolbens und zu der zweiten Wirkseite des zweiten Kolbens gerichteten Richtung erfolgt.

Aus der vierten Kammer kann Hydraulikfluid in das Reservoir zurückgeführt werden, es kann auch unter geringem Druck stehendes Hydraulikfluid dorthinein nachströmen, wenn das Volumen dieser Kammer durch entsprechende Bewegung der gekoppelten Kolben vergrößert wird. Das den ersten und den zweiten Kolben starr verbindende Verbindungsglied kann insbesondere eine die zweite Kammer und die dritte Kammer durchragende Kolbenstange sein, an der der erste Kolben und der zweite Kolben jeweils jedenfalls in axialer Richtung der Kolbenstange positionsfest festgelegt sind. Eine solche Kolbenstange erlaubt eine zuverlässige und haltbare starre Verbindung der beiden Kolben.

Durch eine wie vorstehend erläutert als Verbindungsglied gewählte Kolbenstange kann insbesondere auch erreicht werden, dass die Kolbenfläche des ersten Kolbens auf dessen erster Wirkseite größer ist als die Kolbenfläche des ersten Kolbens auf dessen zweiter Wirkseite und dass zudem die Kolbenfläche des zweiten Kolbens auf dessen erster Wirkseite kleiner ist als die Kolbenfläche des zweiten Kolbens auf dessen zweiter Wirkseite. Durch solche Unterschiede in den Größen der Wirkflächen kann über eine geeignete Steuerung der Hydraulikfluidströme bzw. Beschaltung der Kammern auch dann eine in eine Richtung wirkende Kraft erhalten werden, wenn zwei im Hinblick auf die Wirkrichtung der Kolben gegenüberliegende Kammern mit Hydraulikfluid aus einer Druckquelle beaufschlagt werden, z.B. mit Hydraulikfluid, das von der Spannvorrichtung zuströmt. Dieser Effekt kann z.B. genutzt werden, um in Folge eines gezielten Kurzschließens von z.B. dritter und vierter Kammer in beide dieser Kammern von der Spannvorrichtung zuströmendes Hydraulikfluid einzuleiten, und so, wenn die Wirkfläche des Kolbens in der dritten Kammer größer ist als diejenige in der vierten Kammer gleichwohl ein Verlagern der Kolben zum Verringern des Volumens der ersten Kammer zu erreichen. Dabei wird dann weit weniger Volumen zuströmenden Hydraulikfluids benötigt, kann aber auch nur eine geringere Kraft auf das aus der ersten Kammer ausgestoßene Hydraulikfluid aufgebracht werden. Eine solche Schaltung kann für die Umsetzung eines sogenannten Eilgangs genutzt werden, bei dem eine schnelle und weniger Kraft erfordernde Hubbewegung des anzuhebenden Teils des Arbeitsgeräts umgesetzt werden soll.

Für die vorstehend genannte Schaltung und auch für weitere mögliche Zwecke kann es mithin von Vorteil sein, wenn die dritte Kammer und die vierte Kammer über eine Kurzschlussleitung miteinander verbindbar sind. Mit einer weiteren möglichen Ausgestaltungsvariante, bei der der Differenzdruckverteiler ferner ein zwischen einem ersten Widerlager und einem zweiten Widerlager angeordnetes Spannfederelement aufweist und bei der das erste Widerlager mit dem Verbindungsglied starr gekoppelt ist und das Verbindungsglied relativ zu dem zweiten Widerlager verlagerbar ist und bei dem ferner das zweite Widerlager in einem Abschnitt angeordnet ist, der der dritten Kammer näher gelegen ist als der zweiten Kammer, wird eine weitere Möglichkeit des Speicherns von Energie geschaffen, die bei einem schwerkraftgetriebenen Absenken des angehobenen Teils des Arbeitsgeräts erhalten wird. Denn dabei wird zusätzlich zu einem möglichen Ausstoß von unter Druck stehendem Hydraulikfluid, das bei einem Einströmen von Hydraulikfluid in die erste Kammer aus der zweiten oder aus der dritten Kammer verdrängt in die Druckspeichereinheit geleitet wird, ein Spannen des Federelements erhalten, durch das Zurückweichen des ersten Kolbens und damit des Verbindungsglieds. Diese dann als Spannenergie gespeicherte Energie wird beim erneuten Verlagern des ersten Kolbens in die entgegengesetzte Richtung wieder genutzt, indem das gespannte Spannfederelement eine Druckkraft auf den ersten Kolben ausübt.

In einer möglichen Ausgestaltungsvariante kann dabei der Differenzdruckverteiler einen äußeren Zylinder aufweisen, in dem der erste und der zweite Hydraulikzylinder angeordnet sind, und können ferner das erste und das zweite Widerlager in dem äußeren Zylinder angeordnet sein. Auf diese Weise wird eine kompakte Bauform des Differenzdruckverteilers erhalten, das in einer baulichen Einheit realisiert werden kann. Als solche kann es einfach verbaut werden, kann auch in bestehenden Arbeitsgeräten oder mit solchen ausgestatteten Arbeitsmaschinen nachgerüstet werden.

Bei der vorstehend erläuterten möglichen Bauform kann dann insbesondere das zweite Widerlager ein der dritten Kammer zugewandter Boden des äußeren Zylinders sein. Das erste Widerlager kann ein an einer mit dem Verbindungsglied fest verbundenen, den ersten Hydraulikzylinder umgebenden Hülse ausgebildeter Kragen sein. Das Spannfederelement kann insbesondere eine Schraubenfeder sein. Eine solche kann z.B. um eine als Verbindungselement dienende Kolbenstange herum angeordnet sein und in dem äußeren Zylinder angrenzend oder auch anstoßend an dessen Mantelwand liegen.

Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen hydraulischen Betätigungseinrichtung für ein hydraulisch betätigtes Arbeitsgerät beschrieben. Hierbei zeigen:

Figur 1 eine Schnittdarstellung durch einen erfindungsgemäß gestalteten Differenzdruckverteiler gemäß einer ersten Ausführungsform mit drei Kammern;

Figur 2a eine Schnittdarstellung durch einen erfindungsgemäß gestalteten Differenzdruckverteiler gemäß einer zweiten Ausführungsform mit vier Kammern;

Figur 2b eine Schnittdarstellung durch einen erfindungsgemäß gestalteten Differenzdruckverteiler gemäß einer dritten Ausführungsform mit vier Kammern und Spannfeder;

Figur 3 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäß gebildeten hydraulischen Betätigungsvorrichtung für einen Grundarm eines Hydraulikbaggers mit dem Grundarm in einer ersten, angehobenen Stellung;

Figur 4 eine schematische Darstellung einer der Betätigungsvorrichtung gemäß Figur 3 ähnlich gebildeten, erfindungsgemäßen hydraulischen Betätigungsvorrichtung für den Grundarm eines Hydraulikbaggers mit dem Grundarm in einer zweiten abgesenkten Stellung;

Figur 4a einen vergrößerten Ausschnitt der Darstellung aus Figur 4 zur besseren Veranschaulichung der Anordnung von Hydraulik-, Sensorsignal- und Steuerleitungen;

Figur 4b einen vergrößerten und teilweise isolierten Ausschnitt der Darstellung aus Figur 4a zur Verdeutlichung des Anschlusses des Differenzdruckverteilers an die diversen Hydraulikleitungen; Figur 5 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäß gebildeten hydraulischen Betätigungsvorrichtung für sowohl einen Grundarm als auch einen Stiel eines Hydraulikbaggers; und

Figur 6 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäß gebildeten hydraulischen Betätigungsvorrichtung für sowohl einen Grundarm als auch einen Stiel eines Umschlagbaggers.

In den Figuren sind verschiedene, schematisch dargestellte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung gezeigt. Diese werden nachstehend erläutert. Die Figuren sind dabei keinesfalls als maßstabsgerecht oder vollständige Konstruktionszeichnungen zu verstehen. Sie beschränken sich in der Wiedergabe vielmehr auf die wesentlichen Elemente, die für das Verständnis der Erfindung wichtig sind.

In den Figuren 1 , 2a und 2b sind zunächst isoliert von dem Rest einer hydraulischen Betätigungsvorrichtung gemäß der Erfindung drei mögliche Ausgestaltungsvarianten für ein wesentliches Kernstück der erfindungsgemäßen hydraulischen Betätigungseinrichtung, nämlich den darin integrierten Differenzdruckverteiler, gezeigt. Ein solcher Differenzdruckverteiler ist dabei für sich genommen bereits eine neue und einzigartige Konstruktion und kann auch isoliert als eine eigenständige Erfindung aufgefasst werden.

In der Figur 1 ist ein Differenzdruckverteiler 1 50 mit drei Kammern gezeigt. Dieser Differenzdruckverteiler 150 setzt sich zusammen aus zwei miteinander über Flanschverbindungen 151 gekoppelten Hydraulikzylinder, einem ersten Zylinder 152 sowie einem zweiten Zylinder 153. In dem ersten Hydraulikzylinder 152 ist ein Kolben 1 54 angeordnet. Dieser Kolben 1 54 unterteilt den ersten Hydraulikzylinder 152 in eine erste Kammer 156 und eine zweite Kammer 157. Der Kolben 154 ist an einer Kolbenstange 160 festgelegt, die die zweite Kammer 157 durchragend durch die Flanschverbindung 151 und eng an der Zylinderwand des zweiten Hydraulikzylinders 153 anliegend in diesen hineingeführt ist und dort mit einer eine Stempelfläche 1 55 ausbildenden Stirnfläche endet. Im Bereich der Flanschverbindung 1 51 ist die Kolbenstange 160 umfangsseitig abgedichtet gegen ein Durchlecken von Hydraulikfluid. Die Stempelfläche begrenzt in dem zweiten Hydraulikzylinder 153 eine dritte Kammer 159.

Stirnseitig an dem ersten Hydraulikzylinder 152 ist eine in die erste Kammer 156 hineinreichende Austrittsöffnung 161 zu erkennen, an die eine Hydraulikleitung angeschlossen werden kann. Über eine seitlich durch die Zylinderwand des ersten Hydraulikzylinders 152 hindurch geführte Durchtrittsöffnung 1 62 ist die zweite Kammer 1 57 mit einer Hydraulikleitung verbindbar. Die dritte Kammer 159 weist stirnseitig des Hydraulikzylinders 153 eine Einlassöffnung 1 64 auf, über die diese dritte Kammer 1 59 mit einer Hydraulikleitung verbunden werden kann.

Wird der Differenzdruckverteiler 150 gemäß der Figur 1 mit Hydraulikleitungen verbunden, so kann insbesondere durch unter Druck stehendes, von zum Beispiel einer Hydraulikpumpe gespanntes, durch die Einlassöffnung 1 64 in die dritte Kammer 1 59 gegebenes Hydraulikfluid, die auf die Stempelfläche 155 wirkt, die Kolbenstange 1 60 in einer in der Figur rechts liegenden Richtung verlagert werden, was durch die starre Kopplung mit dem Kolben 154 dazu führt, dass auch der Kolben 154 in diese Richtung verlagert wird und dabei die erste Kammer 156 im Volumen verringert. So wird dann in der ersten Kammer 156 befindliches Hydraulikfluid unter Druck gesetzt und aus der Austrittsöffnung 1 61 heraus- und in eine dort angeschlossen Hydraulikleitung hineingedrückt. Die hierbei durch das durch die Einlassöffnung 164 in die dritte Kammer 159 hineingedrückte Hydraulikfluid verrichtete Arbeit kann noch weiter dadurch unterstützt werden, dass durch die Durchtrittsöffnung 162 zusätzlich ebenfalls unter Druck stehendes Hydraulikfluid in die zweite Kammer eingebracht wird, welches dann auf die mit der Kolbenstange 20 verbundene Rückseite des Kolbens 154 wirkt, hier einen zusätzlichen Druck ausübt und damit zusätzliche Arbeit verrichtet. Durch die Durchtrittsöffnung 162 kann dann zum Beispiel ein aus einem Druckspeicher entnommenes Quantum unter Druck stehendes Hydraulikfluid eingespeist werden. Alternativ ist auch möglich, die Beschaltung umzukehren und durch die Durchtrittsöffnung 162 ein unter Druck stehendes Primärfluid einzuleiten und durch die Einlassöffnung 164 ein aus einem Druckbehälter entnommenes, dort gespeichertes Quantum an Hydraulikfluid.

In der Figur 2a ist ein Differenzdruckverteiler 10 mit vier Kammern gezeigt. Dieser Differenzdruckverteiler 10 setzt sich zusammen aus zwei miteinander über Flanschverbindungen 1 1 gekoppelten Hydraulikzylinder, einem ersten Zylinder 12 sowie einem zweiten Zylinder 13. in dem ersten Hydraulikzylinder 12 ist ein erster Kolben 14 angeordnet, in dem zweiten Hydraulikzylinder 13 ist ein zweiter Kolben 1 5 angeordnet. Der erste Kolben 14 unterteilt den ersten Hydraulikzylinder 1 2 in eine erste Kammer 1 6 und eine zweite Kammer 17. Der zweite Kolben 15 unterteilt den zweiten Hydraulikzylinder 13 in eine dritte Kammer 19 und eine vierte Kammer 18. Die beiden Kolben 14, 1 5 sind über eine Kolbenstange 20 starr miteinander verbunden, wobei die Kolbenstange 20 die zweite Kammer 17 und die vierte Kammer 18 durchragt und somit in beide Hydraulikzylinder 1 2 und 13 jeweils hineinreicht. Stirnseitig an dem ersten Hydraulikzylinder 12 ist eine in die erste Kammer 1 6 hineinreichende Austrittsöffnung 21 zu erkennen, an die eine Hydraulikleitung angeschlossen werden kann. Über eine seitlich durch die Zylinderwand des ersten Hydraulikzylinders 1 2 hindurch geführte Durchtrittsöffnung 22 ist die zweite Kammer 17 mit einer Hydraulikleitung verbindbar. In ähnlicher Weise mündet eine Durchtrittsöffnung 23 in die vierte Kammer 18. Die dritte Kammer 1 9 weist stirnseitig des Hydraulikzylinders 13 eine Einlassöffnung 24 auf, über die diese dritte Kammer 19 mit einer Hydraulikleitung verbunden werden kann.

Wird der Differenzdruckverteiler 10 gemäß der Figur 2a mit Hydraulikleitungen verbunden, so kann insbesondere durch unter Druck stehendes, von zum Beispiel einer Hydraulikpumpe gespanntes, durch die Einlassöffnung 24 in die dritte Kammer 1 9 gegebenes Hydraulikfluid der zweite Kolben 1 5 in einer in der Figur rechts liegenden Richtung verlagert werden, was durch die starre Kopplung der beiden Kolben 14 und 15 durch die Kolbenstange 20 dazu führt, dass auch der erste Kolben 14 in diese Richtung verlagert wird und dabei die erste Kammer 16 im Volumen verringert. So wird dann in der ersten Kammer 16 befindliches Hydraulikfluid unter Druck gesetzt und aus der Austrittsöffnung 21 heraus- und in eine dort angeschlossen Hydraulikleitung hineingedrückt. Die hierbei durch das durch die Einlassöffnung 24 in die dritte Kammer 1 9 hineingedrückte Hydraulikfluid verrichtete Arbeit kann noch weiter dadurch unterstützt werden, dass durch die Durchtrittsöffnung 22 zusätzlich ebenfalls unter Druck stehendes Hydraulikfluid in die zweite Kammer eingebracht wird, welches dann auf die mit der Kolbenstange 20 verbundene Rückseite des ersten Kolbens 14 wirkt, hier einen zusätzlichen Druck ausübt und damit zusätzliche Arbeit verrichtet. Durch die Durchtrittsöffnung 22 kann dann zum Beispiel ein aus einem Druckspeicher entnommenes Quantum unter Druck stehendes Hydraulikfluid eingespeist werden. Alternativ ist auch möglich, die Beschaltung umzukehren und durch die Durchtrittsöffnung 22 ein unter Druck stehendes Primärfluid einzuleiten und durch die Einlassöffnung 24 ein aus einem Druckbehälter entnommenes, dort gespeichertes Quantum an Hydraulikfluid.

In der Figur 2b ist eine alternative mögliche Ausgestaltung eines Differenzdruckverteilers 100 mit vier Kammern gezeigt. Dieser ist im Kern wesensgleich aufgebaut wie der in Figur 2a gezeigte Differenzdruckverteiler 10 und enthält insbesondere wiederum zwei Hydraulikzylinder, einen ersten Hydraulikzylinder 1 1 2 sowie einen zweiten Hydraulikzylinder 1 13. In der hier gezeigten Ausführungsform sind die beiden Hydraulikzylinder 1 12 und 1 13 gemeinsam in einem Außenzylinder 1 1 1 angeordnet und jeweils mit den Außenzylinder 1 1 1 stirnseitig verschließenden Zylinderkappen 1 1 1 a und 1 1 1 b fest verbunden. Auch hier sind in den Hydraulikzylindern 1 12 und 1 13 jeweils Kolben angeordnet, ein erster Kolben 1 14 in dem ersten Hydraulikzylinder 1 12 und ein zweiter Kolben 1 15 in dem zweiten Hydraulikzylinder 1 13. So sind auch hier die Hydraulikzylinder wiederum in Kammern unterteilt, der erste Hydraulikzylinder 1 14 in eine erste Kammer 1 16 und eine zweite Kammer 1 1 7, der zweite Hydraulikzylinder 1 13 in eine dritte Kammer 1 19 und eine vierte Kammer 1 18. Die beiden Kolben 1 14 und 1 15 sind über eine Kolbenstange 1 20 starr miteinander verbunden, wobei auch hier die Kolbenstange 1 20 durch die zweite Kammer 1 1 7 und die vierte Kammer 1 18 in den beiden Hydraulikzylinder in 1 1 2 und 1 13 geführt ist. Die erste Kammer 1 16 weist auch hier eine Austrittsöffnung 1 21 auf, die auch den Zylinderdeckel 1 1 1 a durchtritt. Eine Durchtrittsöffnung 122 führt in die zweite Kammer 1 17 und kann mit einer Hydraulikleitung verbunden werden. Eine weitere Durchtrittsöffnung 123 führt in die vierte Kammer 1 18 und kann mit einer Hydraulikleitung verbunden werden. Schließlich ist auch eine Einlassöffnung 124 vorgesehen, die die dritte Kammer 1 19 mit einer Hydraulikleitung verbindbar macht und zudem den Zylinderdeckel 1 1 1 b durchtritt. Dieses Kernstück des Differenzdruckverteilers 100 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel kann in analoger Weise wie vorstehend anhand des in Figur 2a gezeigten Ausführungsbeispiels beschrieben geschaltet werden, was in den nachstehenden Beschreibungen der Figuren 3 ff noch einmal deutlicher gemacht werden wird. Der Differenzdruckverteiler 100 weist zusätzlich eine mit der Kolbenstange 120 fest verbundene, über den ersten Hydraulikzylinder 1 12 hinweg geführte Hülse 125 auf, die an einem dem Zylinderdeckel 1 1 1 a zugewandten Ende einen nach außen weisenden Kragen 1 26 ausbildet. Zwischen diesem Kragen 1 26 und dem gegenüberliegenden Zylinderdeckel 1 1 1 b ist eine Spannfeder in Form einer Schraubenfeder 1 27 angeordnet. Diese Schraubenfeder 127 wird, wenn sich die durch die Kolbenstange 1 20 gekoppelte Kombination aus erstem Kolben 1 14 und zweitem Kolben 1 1 5 in der in Figur 2b links liegenden Richtung bewegt, gespannt und speichert damit Energie. Erfolgt eine Bewegung des Kolbenpaares in der umgekehrten Richtung, wird diese Energie durch die Entspannung der Schraubenfeder 127 wieder freigesetzt und verrichtet zusätzliche Arbeit beim Komprimieren des in der ersten Kammer 1 1 6 befindlichen Hydraulikfluids, welches dann unter Druck durch die Auslassöffnung 121 ausgepresst wird.

In den Figuren 3 bis 4b ist eine hydraulische Betätigungseinrichtung 1 gemäß der Erfindung und sind einzelne Bestandteile derselben in einer schematischen Anordnung und in einer beispielhaften Umsetzung in einem Hydraulikbagger dargestellt, wobei diese hydraulische Betätigungseinrichtung 1 insbesondere einen nach den erfindungsgemäßen Prinzipien, wie sie vorstehend beschrieben sind, gebildeten Differenzdruckverteiler, hier einen wie in Figur 2b gezeigten Differenzdruckverteiler 100 enthält. Dabei ist hier wichtig anzumerken, dass der hier beispielhaft gezeigte Differenzdruckverteiler 100 ebenso gut ersetzt werden kann durch einen Differenzdruckverteiler 10, wie dieser in Figur 2a gezeigt und weiter vorstehend beschrieben ist, oder durch einen Differenzdruckverteiler 150, wie dieser in Figur 1 gezeigt und weiter vorstehend beschrieben ist, oder auch durch einen noch einmal anders aufgebauten, aber nach den vorstehend beschriebenen Prinzipien mit den drei oder vier Kammern arbeitenden Differenzdruckverteiler. Wird ein nur mit drei Kammern versehener Differenzdruckverteiler, z.B. der in Figur 1 gezeigte Differenzdruckverteiler 1 50 verwendet, so entfallen selbstverständlich die zu der vierten Kammer geführten Leitungen und können die nachstehend durch diese Leitung beschriebenen Vorteile, insbesondere eine Möglichkeit des Kurzschließen der dritten mit der vierten Kammer des Differenzdruckverteilers mit vier Kammern nicht erhalten werden.

Zur Vereinfachung und Verschlankung der nachfolgenden Beschreibung wird nachstehend einzig der Differenzdruckverteiler 100 in Bezug genommen mit seinen jeweiligen Komponenten, wobei diese Beschreibung entsprechend auch so zu verstehen ist, dass sie auf eine Verwendung des Differenzdruckverteilers 10 mit den entsprechend korrespondierenden Komponenten oder auch - dann eingeschränkt um den Wegfall der vierten Kammer und des zugehörigen Anschlusses - auf eine Verwendung des Differenzdruckverteilers 1 50 gelesen werden kann, mit der Ausnahme für beide abweichenden Fälle derjenigen Beschreibungsteile, die sich auf die Wirkung und den Nutzen der Spannfeder 127 beziehen.

In der Darstellung in den Figuren 3 bis 4b ist als das mit der hydraulischen Betätigungseinrichtung 1 zu betätigen Arbeitsgerät der Baggerarm B des Hydraulikbaggers skizziert. Dieser Baggerarm B ist unterteilt in einen Grundarm H und einen Stiel S, der über ein Gelenk G1 an dem Grundarm H gelenkig angeschlagen ist. Durch ein Gewichtssymbol ist eine an dem Stiel S anlastende Masse m symbolisiert. Weiterhin ist in Form einer Konsole K ein Abschnitt einer Basis bzw. eines Gerüst- oder Gestellteils des Hydraulikbaggers skizziert, an dem relativ dazu über ein Gelenk G2 verschwenkbar der Grundarm H angelagert ist.

Zwischen der Konsole K und dem Grundarm H ist ein Hubaktuator in Form eines Hydraulikzylinders 2 dargestellt, mittels dessen eine Hubbewegung des Grundarms H hydraulisch betätigt ausgeführt werden kann. Über eine Zufuhrleitung 3 kann in den Hydraulikzylinder 2 in einen Arbeitsraum auf der Hubseite des Hydraulikzylinders 2 unter Druck stehendes Hydraulikfluid eingepresst werden, durch welches ein Kolben (hier nicht der dargestellt) verlagert wird, sodass eine mit dem Kolben verbundene Hubkolbenstange 4 aus dem Hydraulikzylinder 2 ausfährt und dadurch den Grundarm H anhebt. Hierbei wird aus einer auf der Senkseite des Hydraulikzylinders 2 liegenden Ausgleichskammer des Hydraulikzylinders 2 Hydraulikfluid verdrängt und wird über eine Rückführleitung 5 abgeführt.

Die hydraulische Betätigungsvorrichtung 1 umfasst ein Hydraulikreservoir 6, in dem Hydraulikfluid drucklos bevorratet ist. Eine Hydraulikpumpe 7 wird aus dem Hydraulikreservoir 6 gespeist und spannt das Hydraulikfluid mit Druck vor. Über eine Druckleitung 8 gelangt das so vorgespannt Hydraulikfluid zu einem Steuerventilblock 9. Über den Steuerventilblock 9 kann das unter Druck stehende Hydraulikfluid in eine Druckzuführleitung 238 überführt werden, die durch ein Umschaltventil 201 mit einer Leitung 233 verbunden werden kann, die ihrerseits in der Einlassöffnung 124 mündet und somit unter Druck stehendes Hydraulikfluid in die dritte Kammer 1 19 des Differenzdruckverteilers 100 speist. Hierdurch wird das durch die Kolbenstange 1 20 gekoppelte Kolbenpaar des Differenzdruckverteilers 100 in der in den Figuren rechts gezeigten Richtung verlagert, sodass aus der ersten Kammer 1 1 6 unter Druck stehendes Hydraulikfluid in eine Auslassleitung 202 gegeben wird, die bei der Ausgestaltungsform nach Figur 3 über den Steuerventilblock 9 mit der Zufuhrleitung 3 verbunden ist und dort dann die vorstehend beschriebene Bewegung des Hydraulikzylinders 2 bewirkt. Bei der Ausführungsform nach Figur 4 ist die Auslassleitung 202 in einem T-Stück direkt mit der Zufuhrleitung 3 verbunden, ohne noch einmal den Weg über den Steuerventilblock 9 zu nehmen. Bei der geschilderten Bewegung des durch die Kolbenstange 120 gekoppelten Kolbenpaars des Differenzdruckverteilers 100 strömt zugleich Hydraulikfluid aus der vierten Kammer 1 18 über eine Druckzuführleitung 200 und die durch das Umschaltventil 201 in dieser Phase mit der Druckzuführleitung 200 verbundene Rücklaufleitung 203 zurück zu dem Schaltventilblock 9 und über diesen in die Rückführleitung 204 und zurück in das Hydraulikreservoir 6. Ebenso wird bei dieser Hubaktion aus dem Hydraulikzylinder 2, genauer aus dessen Ausgleichskammer auf der Senkseite, über die Rückführleitung 5 und durch den Steuerventilblock 9 hindurch in eine Rücklaufleitung 204 gespeist und ebenfalls zurück in das Hydraulikreservoir 6 gelenkt.

Die hydraulische Betätigungseinrichtung 1 enthält zudem auch wenigstens einen, in den hier gezeigten Ausführungsformen nach den Figuren 3 und 4 sogar zwei gekoppelte, Hydraulikdruckspeicher 207. Diese sind über Druckspeicherleitungen 208 mit der Verbindungsleitung 205 verbunden. In der entsprechende Schaltstellung eines Steuerventils 206 kann die Verbindungsleitung 205 von der Rückführleitung 204 getrennt werden und es kann durch Öffnen eines 3-Wege-Ventils 225 zuvor in den Hydraulikdruckspeichern 207 eingebrachtes und dort zwischengespeichertes, unter Druck stehendes Hydraulikfluid durch die Durchtrittsöffnung 122 in die zweite Kammer 1 1 7 des Differenzdruckverteilers 100 eingebracht werden und dort zusätzlichen, den Ausstoß von unter Druck gesetztem Hydraulikfluid durch die Auslassleitung 202 unterstützenden Druck auf den ersten Kolben 1 14 aufbringen.

Wird der Grundarm H abgesenkt, so kann dies getrieben durch die Gewichtskraft der Masse m, bzw. durch die durch eine entsprechende Hochlagerung dieser Masse m im System gespeicherte potentielle Energie erfolgen. Hierbei strömt nun unter geringem Druck stehendes Hydraulikfluid durch die Rückführleitung 5 in die Ausgleichskammer auf der Senkseite des Hydraulikzylinders 2 nach, was durch eine entsprechende Beschaltung des Steuerventilblocks 9 gewährleistet ist, der die zu der dritten Kammer 1 19 führende Leitung 233 hierfür mit der Rückführleitung 5 zusammenschaltet. Sofern das Absenken des Grundarms H die Aufbringung einer Kraft (zusätzlich zu der Gewichtskraft) erfordert, kann von dem Steuerventilblock 9 auch von der Hydraulikpumpe 7 vorgespanntes Hydraulikfluid in die Rückführleitung 5 eingespeist werden. In diesem Fall kann das aus der dritten Kammer 1 19 ausströmende Hydraulikfluid über das Umschaltventil 201 über die Rückführleitung 203 zum Steuerventilblock 9 und von dort in die Rückführleitung 204 und schließlich in das Hydraulikreservoir 6 geleitet werden. Die Zufuhrleitung 3 ist in diesem Fall, entweder durch eine entsprechende Beschaltung des Steuerventilblocks 9 (wie in Figur 3 dargestellt) oder über einen direkten Zugang zu der ersten Kammer 1 14 des Differenzdruckverteilers 100 verbunden (wie in Figur 4 dargestellt in Form eines T-Stücks in der Zufuhrleitung 3) mit der Auslassleitung 202 verbunden,) sodass beim Absenken unter Druck gesetzt des Hydraulikfluid aus der Arbeitskammer auf der Hubseite des Hydraulikzylinders 2 in die erste Kammer 1 16 strömt und darüber dem erstem Kolben 1 14 in der in den Figuren links liegenden Richtung verschiebt und so in der zweiten Kammer 1 17 befindliches Hydraulikfluid komprimiert und aus dieser durch die Durchtrittsöffnung 122 ausstößt in die Verbindungsleitung 205. In diesem Fall ist die Verbindungsleitung 205 an dem Steuerventil 206 geschlossen erreicht wird.

Das unter Druck stehende, aus der zweiten Kammer 1 1 7 ausgestoßen Hydraulikfluid kann dann über das offengeschaltete 3-Wege-Ventil 225 wahlweise in einen oder beide der Hydraulikspeicher 207 überführt und dort gespeichert werden, sodass es bei einem nachfolgenden Hubvorgang zum Anheben des Grundarms H wiederverwendet werden kann. Auf diese Weise wird eine Rückgewinnung der beim Absenken des Grundarms H freiwerdenden potentiellen Energie bei einem erneuten Anheben ermöglicht, in einer Beschaltung, wie sie vorstehend beschrieben ist, bei der nämlich die Druckspeicherleitungen 208 bei die Verbindungsleitung 205 abriegelndem Steuerventil 206 mit der Verbindungsleitung 205 und über diese mit der zweiten Kammer 1 1 7 verbunden werden und dort das unter Druck stehende Hydraulikfluid einspeisen zur Unterstützung beim Verlagern des über die Kolbenstange 1 20 gekoppelten Kolbenpaars in einer Richtung zur Verminderung des Volumens der ersten Kammer 1 16 und zum Ausstößen von unter Druck stehendem Hydraulikfluid in die Auslassleitung 202 (bei der Variante gemäß Figur 3), bzw. direkt in die Zufuhrleitung 3 (bei der Variante gemäß Figur 4). In Figur 4b ist zudem ein Filter 218 zu erkennen, der jenseits der Durchtrittsöffnung 121 angeordnet ist und das aus der ersten Kammer 1 16 austretende Hydraulikfluid filtert, um so etwaigen Abrieb oder andere Partikel aufzufangen, die in der ersten Kammer 1 16 vorhanden sein können. Um durch Hydraulikfluidleckagen verursachte Verluste auszugleichen oder für die Erstinbetriebnahme kann über die Aulassleitung 202 mit Hilfe des Ventils 228, welches über den Steuerventilblock 9 mit der Hydraulikpumpe 7, bzw. dem von der Hydraulikpumpe 7 gespeisten Pumpenkreis, verbindbar ist, vorgespanntes Hydraulikfluid in die erste Kammer 1 1 6 eingeleitet werden. Bei diesem Vorgang ist es möglich, auch die Federvorspannung der Schraubenfeder 1 27 zu erhöhen. Dabei ist der Grundarm H in die maximale Hochstellung zu bringen, welche von einem Endschalter 231 an das Steuergerät 21 2 gemeldet wird. Erst dann wird das Ventil 228 zu der Verbindungsleitung 202 hin geöffnet und wird so lange vorgespanntes Hydraulikfluid in die erste Kammer 1 16 eingelassen, bis der Positionssensor 224 die gewünschte Vorspannungsposition an das Steuergerät 212 meldet. Sollte die Vorspannung der Schraubenfeder 127 verringert werden, so wird vom Steuergerät 212 das Ventil 228 mit der Rücklaufleitung 204 und über diese mit dem Hydraulikreservoir 6 verbunden, um überschüssiges Hydraulikfluid ins Hydraulikreservoir 6 abzugeben, bis der Positionssensor 224 dem Steuergerät 21 1 die gewünschte Position meldet.

Das Umschaltventil 201 hat eine zusätzliche Schaltstellungsmöglichkeit, um einen Betrieb mit reduziertem für das Ausführen der Hubbewegung des Hauptamts H erforderlichen Volumen an unter Druck stehendem Hydraulikfluid zu ermöglichen und so in einem Eilgang einen schnell ausgeführten Hubvorgang zu erlauben. Es kann nämlich die Rücklaufleitung 203 verschließen und die Druckzuführleitung (200) mit der in der dritten Kammer 1 1 9 mündenden Leitung 233 verbinden und kurzschließen. So wird sowohl in die dritte Kammer 1 19 als auch in die vierte Kammer 1 18 des Differenzdruckverteilers 100 durch die Hydraulikpumpe 7 vorgespanntes Hydraulikfluid eingespeist, und es wird kein Rückfluss von Hydraulikfluid aus der vierten Kammer 1 18 in Richtung des Hydraulikreservoirs 6 geschaltet. Obwohl nun auf beide Seiten des zweiten Kolbens 1 15 unter gleichem Druck stehendes Hydraulikfluid aufgebracht wird, wird dennoch eine Bewegung des gekoppelten Kolbenpaares in der in den Figuren rechts liegenden Richtung erreicht. Dies ist die Folge davon, dass die Wirkfläche des zweiten Kolbens 1 15 auf der Seite der dritten Kammer 1 1 9 dadurch gegenüber der Wirkfläche des zweiten Kolbens 1 1 5 auf der Seite der vierten Kammer 1 18 größer ist, dass ein Teil der Kolbenfläche durch die durch die vierte Kammer 1 18 hindurchgeführte Kolbenstange 1 20 belegt ist. Insoweit ergibt sich auch bei in beiden Kammern 1 18, 1 19 anliegendem, gleichen Druck aufgrund des Flächenunterschiedes weiterhin eine in der Figur in Richtung der rechten Seite, also zum Verringern des Volumens der ersten Kammer 1 1 6 wirkenden Kraft. Diese Kraft ist zwar gegenüber einem regulären Betrieb, bei dem in die vierte Kammer 1 18 kein unter Druck stehendes Hydraulikfluid eingebracht wird, geringer. Durch die erwähnte Kurzschaltung wird allerdings weniger Hydraulikfluid benötigt, kann ein Hubvorgang des Grundarms H entsprechend schneller ausgeführt werden. in den Figuren 3 und 4 ist der Hydraulikbagger mit zwei unterschiedlichen Stellungen des Baggerrahmens B gezeigt. Während in der Figur 3 der Baggerarm B mit dem Grundarm H in einer angehobenen Position gezeigt ist, hier einer maximal angehobenen Position, bei der in dem Differenzdruckverteiler 100 die erste Kammer 1 14 maximal im Volumen verkleinert ist, ist in der Figur 4 eine Position gezeigt, in der der Grundarm H teilweise abgesenkt ist, sodass sich das gekoppelte Kolbenpaar in dem Differenzdruckverteiler 100 in eine Position befindet, in der die erste Kammer 1 16 zu einem gewissen Teil mit Hydraulikfluid befüllt ist. Ein Vergleich dieser beiden Figuren zeigt dabei auch, dass die in dem Differenzdruckverteiler 100 angeordnete Spannfeder in Form der Schraubenfeder 127 in der in Figur 4 gezeigten Position um ein gewisses Maß zusammengedrückt und längenverkürzt und mithin gespannt ist, sodass auch in dieser Schraubenfeder 127 in der in Figur 4 gezeigten Position Energie, nun in Form von Spannenergie, gespeichert ist, die bei einem erneuten Anheben des Grundarms H rückgewonnen wird, indem die Feder 127 über die Hülse 1 25 eine entsprechende Schubkraft auf die Kolbenstange 1 20 aufbringt und ebenfalls Druck bzw. Kraft aufbringt zum Komprimieren des in der ersten Kammer 1 1 6 befindlichen Hydraulikfluids. Diese Besonderheit ist selbstverständlich nur bei Verwendung eines Differenzdruckverteilers 100 in der Ausführungsform gemäß Figur 2b oder eines analog mit einem Federelement gebildeten Differenzdruckverteilers möglich. Wird anstelle des Differenzdruckverteilers 100 ein Differenzdruckverteiler 10 gemäß Figur 2a oder ein Differenzdruckverteiler 1 50 gemäß Figur 1 oder ein ähnlich ohne ein Federelement gebildeter Differenzdruckverteiler verwendet, bleibt dieser zusätzliche Effekt selbstverständlich aus.

In den Figuren 3 bis 4b sind, dies jedenfalls in den Figuren 3, 4 und 4a, schematisch auch Betätigungshebel 209, 210 dargestellt, wie sie typischerweise in Hydraulikbaggern für den Baggerführer zum Bedienen des Baggerarms vorgesehen sind, zum Beispiel in Form von joystickartigen Betätigungshebeln. Hier ist angedeutet, dass eine Betätigung der hydraulischen Betätigungsvorrichtung 1 alternativ über einen elektronisch gesteuerten Betätigungshebel 209 erfolgen kann, der über eine Busleitung 21 1 mit einem elektronischen Steuergerät 21 2 verbunden ist, sowie über weitere Busleitungen 213, 214 mit dem Steuerventilblock 9 verbunden ist, oder über einen hydraulischen Steuerhebel 210, der über Hydraulikleitungen 215 und 216 mit dem Steuerventilblock 9 verbunden ist. Im Rahmen der Erfindung wird dabei allerdings eine elektronische Steuerung bevorzugt.

Mit verschiedenen mit einfacher Strichstärke in den Figuren gezogenen Signalleitungen ist angedeutet, dass das elektronische Steuergerät 212 mit unterschiedlichen, in dem System angeordneten Sensoren, dargestellt durch mit den Signalleitungen verbundene rechteckige Kästen, verbunden ist. Über diese Sensoren, zu denen z.B. Drucksensoren 227, 230, 234, der Endschalter 231 , einem Positionssensor 224 oder auch Winkelgeber in den Gelenken G1 und G2 gehören können, kann jeweils der Druck in den angeschlossenen Hydraulikfluidleitungen bestimmt werden und/oder es kann ein Durchfluss durch diese Leitungen ermittelt werden und/oder es können Stellungen und Position überwachter Elemente erfasst werden. Die entsprechend gemessenen Werte werden von dem Steuergerät 212 verarbeitet, um die einzelnen Ventile, insbesondere den Steuerventilblock 9, aber auch das Umschaltventil 206 und die weiteren Ventile anzusteuern und zu beschälten, um insbesondere auch beim Zuschalten oder Abschalten von in den Hydraulikspeicher 207 gespeicherten Hydraulikdruck bzw. des dort gelagerten unter Druck stehenden Hydraulikfluids dieses so zu besorgen, dass keine abrupten Übergänge erfolgen, sondern der Baggerführer weiche und gleichmäßige Bewegungen des Baggerarms, insbesondere des Grundarms H, ausführen kann. Das elektronische Steuergerät 212 kann mit einer Eingabe- und Anzeigeeinrichtung 217 verbunden sein, die einem Baggerführer verschiedene Informationen anzeigen kann, die für das Bedienen der hydraulischen Betätigungseinrichtung 1 erforderlich sind, und über die der Baggerführer Schalt- und Steuerbefehle für das elektronische Steuergerät 212 eingeben kann, beispielsweise dann, wenn ein Werkzeugwechsel und damit einhergehende Lastwechsel anstehen, was eine Anpassung von Parametern nach sich zieht. Über in verschiedenen Positionen des Baggerarms befindliche Sensoren, insbesondere in Form von den bereits erwähnten Winkelgebern in den Gelenken G1 und G2, können die jeweilige Gelenkstellung von dem Steuergerät 212 ermittelt und bei der Beschaltung des Steuerventilblocks 9 sowie der weiteren Ventile berücksichtigt werden. Auch dies ist durch entsprechende Signalleitungen mit einfacher Strichstärke hier symbolisiert. Auf den Einsatz von Winkelgebern in den Gelenken G1 und G2 kann aber auch verzichtet werden. Eine Überwachung der Drücke mit den Drucksensoren, insbesondere den Drucksensoren 230, ist für den Betrieb ausreichen.

Bei dem mit einer Schraubenfeder 127 (oder einem vergleichbaren Federelement) ausgestatteten Differenzdruckverteiler 100 kann eine Vorspannung für den Druck wie nachfolgend erläutert angepasst und eingestellt werden.

Um eine Grundeinstellung auszuführen, wird der Grundarm H in seine höchste Stellung gebracht. Das Erreichen der höchsten Stellung wird von dem Endschalter 231 , oder auch von einem in dem Hyraulikzylinder 2 oder in dem Gelenk G2 vorgesehenen Endschalter, erkannt. Dieser Endschalter 231 gibt dann ein Signal an das Steuergerät 212. Mit dem Positionssensor 224 wird dann die Position der Hülse 125 und damit die Vorspannung der Schraubenfeder 127 gemessen. Der Drucksensor 230 misst den hydraulischen Vorspanndruck in der Verbindungsleitung 205. Von dem elektronischen Steuergerät 21 2 wird dann ein Systemcheck vorgenommen. Sollte der gemessene Vorspanndruck und/oder die Vorspannstellung der Hülse 125, bzw. der Schraubenfeder 1 27 nicht mit in dem elektronischen Steuergerät 21 2 abgelegten Vorgabedaten übereinstimmen, oder möchte der Bediener einen Werkzeugwechsel vornehmen, welchen er über die Eingabe- und Anzeigeeinrichtung 21 7 dem Steuergerät 212 vorgeben kann, und der eine Anpassung der Vorspannung erfordert, so werden vom Steuergerät 212 die Wegeventile 228 und 229 angesteuert, um die Federvorspannung der Schraubenfeder 217 zu verändern. Dies funktioniert für ein Erhöhen bzw. ein Absenken der Federvorspannung wie folgt:

Federvorspannung erhöhen:

Zum Erhöhen der Federvorspannung wird Das Wehrwegeventil 228 geöffnet und so geschaltet, dass vorgespantes Hydraulikfluid von der Pumpe 7 in die erste Kammer 1 16 strömt. Dadurch wird die aus dem ersten Kolben 1 14, der Kolbenstange 120 und dem zweiten Kolben 1 1 5 gebildete Kolbenbenstangeneinheit zusammen mit dem an der mit der Kolbenstange 120 gekoppelten Hülse 125 anliegenden Ende der Schraubenfeder 127 in Richtung der der Zylinderkappe 1 1 1 b verschoben. Hierbei werden die zweite Kammer 1 1 7 und die dritte Kammer 1 19 im Volumen verkleinert und die erste Kammer 1 1 6 und die vierte Kammer 1 18 im Volumen vergrößert. Das aus der zweiten Kammer 1 17 verdrängte Hydraulikfluid wird entweder zu den Hydraulikdruckspeichern 207 geleitet und dort zwischengespeichert, woraus eine Druckerhöhung im Speichersystem resultiert. Alternativ kann zur Umgehung einer Druckerhöhung das Hydraulikfluid über das Mehrwegeventil 229 in das Hydraulikreservoir 6 rückgeführt werden. Ein Rückführen von Hydraulikfluid in das Hydraulikreservoir 6 über das Mehrwegeventil 229 kann auch geschehen, wenn lediglich ein zu hoher Druck aus dem Speichersystem abgelassen werden muss, oder wenn das Mehrwegeventil 229 geöffnet wird, um gespanntes Hydraulikfluid von der Pumpe 7 zur Erhöhung des Speicherdruckes in den Speicherkreis und dort in die Hydraulikdruckspeicher 207, einzulassen, ohne dass die Schraubenfeder 127 dabei vorgespannt wird. Wenn sich die Kolbenstangeneinheit in Richtung der Zylinderkappe 1 1 1 b bewegt, so kann das verdrängte Hydraulikfluid über das in dem Umschaltventil 201 durch Erzeugung eines Überdrucks direkt zum Hydraulikreservoir 6 hin abgelassen werden. Hierfür weist das Umschaltventil 201 ein Überdruckventil auf, das zu der Leitung 235 führt. Das Hydraulikfluid kann aber auch unter Aufrechterhaltung eines Vordrucks mit Hilfe des Mehrwegeventils 228 zum Hydraulikreservoir 6 hin abgelassen werden. Bei beiden Vorgängen wird das Umschaltventil 201 zu der Druckzuführleitung 200 hin offengehalten, damit sich die Menge des Hydraulikfluids in der vierten Kammer 1 18 ausgleichen kann. Federvorspannung absenken:

Um die Kolbenstange 1 20 und mit dieser die Hülse 125 und das daran anliegende Ende der Schraubenfeder 1 27 in Richtung der Zylinderkappe 1 1 1 a zu verschieben und damit das Federvorspannung zu verkleinern, wird Hydraulikfluid über das Mehrwegeventil 228 unter Erhaltung eines Vordrucks zum Hydraulikreservoir 6 hin abgelassen. Gleichzeitig wird von dem Mehrwegeventil 228 vorgespanntes Hydraulikfluid zum Umschaltventil 201 geleitet, von wo aus es über die in den Umschaltventil 201 offengeschaltete Leitung 233 in die dritte Kammer 1 1 9 weitergeleitet wird. Bei diesem Vorgang werden über das Umschaltventil 201 die dritte Kammer 1 19 mit der vierten Kammer 1 18 zusammengeschlossen. Sofern bei diesem Vorgang eine Druckabsenkung im Speichersystem nicht erfolgen soll, so wird über das Mehrwegeventil 229 gespanntes Hydraulikfluid ins Speichersystem nachgeführt.

In der Figur 5 ist eine andere mögliche Ausgestaltung einer hydraulischen Betätigungseinrichtung 1 ' in einer Realisierung in einem Hydraulikbagger gezeigt. Der Unterschied zu der vorstehend in den Figuren 3 bis 4b gezeigten Ausgestaltungsvariante liegt hier darin, dass nicht lediglich der Hydraulikzylinder 2 mit einer einen erfindungsgemäßen Differenzdruckverteiler 100 umfassenden Energierückgewinnung ausgestattet ist, sondern auch ein zweiter Hydraulikzylinder 219, der den Stiel S relativ zu dem Grundarm H bewegt. Hierfür ist in dem diesen Hydraulikzylinder 219 bedienenden Hydraulikkreis ein zweiter, prinzipiell baugleicher Differenzdruckverteiler 100 integriert, welcher in gleichartiger Weise wie der anhand der Figuren 3 bis 4b beschriebene Differenzdruckverteiler 100 verschaltet ist. Insoweit kann auf die Beschreibung der Figuren 3 bis 4b Bezug genommen werden.

Eine Zufuhrleitung 221 ist hier zu dem Hydraulikzylinder 219 in einen Arbeitsraum der Hubseite geführt, wobei durch Einbringen von Hydraulikfluid in diese Druckleitung der Stiel S ausgestellt und angehoben werden kann. Bei einer Absenkbewegung des Stiels S wird entsprechend potentielle Energie abgebaut und umgesetzt in einen Rückdruck von Hydraulikfluid, der in einer wie vorstehend beschriebenen Weise genutzt werden kann, um Hydraulikdruckspeicher 207 und 236 mit unter Druck stehendem Hydraulikfluid zu befüllen und das so energiebeladene Hydraulikfluid zu speichern. Dieses unter Druck stehende Hydraulikfluid kann dann wiederum in einem nächsten Ausstellervorgang zum Ausstellen des Stiels S hubunterstützend eingesetzt werden. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist es durch eine entsprechende mögliche Verschaltung der Hydraulikleitungen über hierfür eingesetzte Ventile dabei insbesondere auch möglich, rückgewonnene Energie aus einem Vorgang des Absenkens des Grundarms H zur Unterstützung eines Ausstellens des Stiels S einzusetzen und umgekehrt. Insbesondere können zu diesem Zweck über ein Ventil 237 die beiden zweiten Kammern 1 1 7 der beiden Differenzdruckverteiler 100 miteinander verbunden werden. Die Besonderheit an dieser Anwendung besteht darin, dass durch das Eigengewicht des Stiels S inklusive einer Last die Zugseite nur bis zum Erreichen der Senkrechten gegenüber der Bodenebene belastet wird. Diese ist auch noch variabel und abhängig von der Stellung des Grundarms H. Darüber hinaus sind auch Laständerungen die dem Gebrauch der Maschine geschuldet sind, möglich. So kann mit ausgestrecktem Stiel S eine Kraft in Richtung der Maschine erzeugt werden, beispielsweise wenn im Abbruch eine Wand umgerissen werden soll. Das bedeutet für das Steuergerät 212, z.B. eine darin arbeitende Software mit Kl, die daraus resultierende Druckkurve so zu gestalten, dass die Druckspeicherung bei abfallenden Drücken immer weiter auf niedriger vorgespannte Hydraulikdruckspeicher 207, 237 herunter verschaltet wird, bis schlussendlich die drucklose Abgabe des aus den Kammern 1 17, 1 19 des Differenzdruckverteilers 100 ausströmenden Hydraulikfluids in das Hydraulikreservoir 6 erfolgt. Bei Einspeisung von Hydraulikfluid auf die Druckseite des Hydraulikzylinders 21 9 wird bei Erreichen eines bestimmten Druckes die Zugseite komplett zum Hydraulikreservoir 6 hin durchgeschaltet

Weiterhin ist in diesem Ausführungsbeispiel ein Kühler 220 vorgesehen, der in der Austrittsleitung 202 angeordnet ist, um durch das Komprimieren des Hydraulikfluids entstehende Wärme besser abzuführen. In der Figur 6 ist schließlich ein weiteres Ausführungsbeispiel einer hydraulischen Betätigungseinrichtung 1" gemäß der Erfindung gezeigt. Hier ist diese Betätigungseinrichtung 1" in einem Umschlagbagger realisiert. Eine vergleichbare Zylinderanordnung ist dabei auch bei Hochlöffelbaggern anzutreffen, so dass auch bei diesen eine wie in der Figur 6 gezeigte Anordnung und Beschaltung vorgesehen sein kann. Bei dem in der Figur 6 gezeigten Ausführungsbeispiel ist auch hier der Grundarm H und ist der betreffende Hydraulikzylinder 2 der diesen anhebt, mit einer Energierückgewinnung und einem entsprechend in dem zugehörigen Hydraulikkreis angeordneten Differenzdruckverteiler 100 versehen und ist zudem ein weiterer Hydraulikzylinder 222, der den Stiel S unter Kraftbeaufschlagung anhebt, ebenfalls an eine Energierückgewinnung angeschlossen und weist hierzu in seinem Hydraulikkreis einen weiteren Differenzdruckverteiler 100 auf. Eine Zufuhrleitung 223, die zu dem Hydraulikzylinder 222, genauer zu dessen Arbeitsraum auf der Hubseite, führt, ist in einer wie vorstehend anhand der Figuren 3 bis 4b beschriebenen Weise mit dem Differenzdruckverteiler 100, genauer mit der ersten Kammer in dem ersten Hydraulikzylinder des Differenzdruckverteilers 100, verbunden. Auch hier arbeitet der zweite Hydraulikkreislauf mit dem zweiten Differenzdruckverteiler 100 analog wie vorstehend beschrieben und ist entsprechend verschaltet.

In der erfindungsgemäßen hydraulischen Betätigungseinrichtung kann insbesondere ein sogenanntes Load Sensing System integriert sein. Mit besonderem Vorteil ist ein solches Load Sensing System auch vorhanden, da ohne ein solches Load Sensing System eine aufgrund der erfindungsgemäßen Ausgestaltung ermöglichte Volumenreduzierung der Pumpenleistung der Hydraulikpumpe 7 nicht steuerbar ist. Da dem Fachmann die Arbeitsweise eines Load Sensing Systems an sich bekannt ist, soll an dieser Stelle auf dessen Funktionsweise nicht näher eingegangen werden. Auch wenn ein mechanisches Load Sensing System prinzipiell verwendbar ist, ist der Einsatz eines elektronisch gesteuerten Load Sensing System im Rahmen der Erfindung besonders vorteilhaft. Die von der Erfindung ausgehenden neuen Verfahrenstechniken erweitern die Funktionsweise der heute eingesetzten elektronischen Load Sensing Systeme und nur diese Erweiterungen werden der Vereinfachung halber nachstehend näher beschrieben. Vorzugsweise ist in allen hier beschriebenen Ausführungsvarianten in dem Steuergerät 21 2 jeweils ein Elektronisches Load Sensing System mit integriert. In diesem Zusammenhang, also in Kombination mit einem Load Sensing System, insbesondere einem elektronischen Load Sensing System, ist es von Vorteil, wenn die Hydraulikpumpe 7 eine Verstellpumpe ist. Die Erfindung kann zwar auch mit einer Konstantpumpe als Hydraulikpumpe 7 umgesetzt werden. Allerdings sind Konstantpumpen im Einsatz nicht so wirtschaftlich.

Das Steuergerät 212 ermittelt für jede vom Bediener des Baggers über den oder die Betätigungshebel 209 und/oder 210 angeforderte Funktion exakt sowohl ein hierfür erforderliches Ausschwenken der Hydraulikpumpe 7 (Volumen und Druck) als auch ein vorzunehmendes Öffnen und Schließen der für die Ausführung der Funktion notwendig zu betätigenden Ventile. Diese Ermittlung kann z.B. über eine in dem Steuergerät 212 integrierte künstliche Intelligenz (Kl) erfolgen.

Dabei ist eine von dem Steuergeräte 212 eingehaltene Hierarchie der einzuleitenden Maßnahmen stets immer so gewählt, dass zuerst die in dem System bereits vorhandenen Speicherdrücke / Volumina, also in dem System vorhandenes, unter Druck stehendes Hydraulikfluid, wozu auch unter Druck stehendes Hydraulikfluid in der dritten Kammer 1 19 gehört, durch Umsteuern in andere Arbeitskreise energetisch genutzt werden. Dies ist im Besonderen relevant für die in den Figuren 5 und 6 gezeigten Ausführungsformen, in denen zwei Aktuatoren an das erfindungsgemäße System angeschlossen sind, entsprechend eine gleichsam verdoppelte Anzahl von Arbeitskreisen vorhanden ist. Erst wenn die in dem System gespeicherten Reserven im Volumen oder Druck nicht ausreichend Hydraulikfluid bereitstellen können, wird von der Hydraulikpumpe 7 vorgespanntes Hydraulikfluid über den Steuerventilblock 9 in das System eingesteuert oder wird Hydraulkfluid zum Hydraulikreservoir 6 hin abgelassen. Um eine gleichmäßige Bewegung zu gewährleisten, wird die Bewegung über verschiedene Sensoren, wie insbesondere Winkelmesser und/oder Drucksensoren, erfasst und werden die Daten dieser Sensoren dem Steuergerät 212 zugeführt. Vom Steuergerät 212 wird die Bewegung dann, insbesondere über eine voreingestellte Hysterese, nachgesteuert. Alternativ oder zusätzlich kann ein definierter Druck in dem dem Arbeitsraum gegenüberliegenden Zylinderraum des angesteuerten Hydraulikzylinders gemessen bzw. erzeugt werden, um so das ablassende Ventil als Drossel zu nutzen, wodurch dann die Arbeitsbewegung insgesamt geglättet wird. Alternativ oder zusätzlich kann ein definierter Druck in dem jeweils dem Hubarbeitsraum der Hydraulikzylinder 2 und 219 gegenüberliegenden Senkarbeitsraum des angesteuerten Hydraulikzylinders 2, bzw. 21 9 gemessen bzw. erzeugt werden, um so das ablassende Ventil als Drossel zu nutzen, wodurch dann die Arbeitsbewegung insgesamt geglättet wird.

So ist es auch möglich, bei einer wie in Figur 6 gezeigten Gestaltung, beim Absenken des Grundarms H und gleichzeitigem Heben des Stiels S das ausströmende, unter Druck stehende Hydraulikfluid aus der dritten Kammer 1 19 des mit dem Aktuator 2 des Grundarms H verbundenen Differenzdruckverteilers 100 über ein Ventil 232 oder über das Steuerventil 9 in die dritte Kammer 1 1 9 des mit dem Aktuator 21 9 verbundenen Differenzdruckverteilers 100 einzuleiten, um den Stiel S ohne oder mit nur geringem Nachsteuern von gespanntem Hydraulikfluid aus der Hydraulikpumpe 7 anzuheben. Zu diesem Vorgang können noch über das Ventil 237 die Speicherkreise, also im Wesentlichen die Verbindungsleitungen 205, der beiden Differenzdruckverteiler 100 kurzgeschlossen werden oder es können die Hydraulikdruckspeicher 207, bzw. 237 einzeln verschaltet werden, so dass auf den mit dem Hydraulikzylinder 2 zum Betätigen des Grundarms H verbundene Differenzdruckverteiler 100 ein leerer Speicher mit geringer Vorspannung oder dieser Differenzdruckspeicher 100 drucklos zum Hydraulikreservoir 6 geschaltet wird, und auf den mit dem Hydraulikzylinder 219 zum Betätigen des Stiels S verbundenen Differenzdruckspeicher 100 ein mit unter hohem Druck stehendem Hydraulikfluid beladener Hydraulikdruckspeicher 207 oder 237 geschaltet wird. Umgekehrt funktioniert das System genauso. Wichtig ist nur in beiden Fällen, dass durch das richtige Beschälten der Hydraulikdruckspeicher 207, 237 gewährleistet ist, das das in dem zu senkenden Arbeitskreis ausströmende Hydraulikfluid einen höheren Druck aufweist als der hebende Arbeitskreis zum Einströmen des Hydraulikfluids benötigt. Diese Vorgänge funktionieren nur so lange wie der Bediener einen gleichzeitigen Senk- und Hebevorgang vorgibt. Bricht der Bediener den Vorgang ab oder wird eine Funktion stärker gefahren als die andere, so müssen von dem Steuergerät 212 Mischpräferenzen errechnet werden, wo unter Umständen Hydraulikfluid aus dem einen Kreis zum Hydraulikreservoir 6 hin abgelassen wird und in dem anderem Kreis gespanntes Hydraulikfluid von der Hydraulikpumpe 7 her teilweise, oder vollständig eingeleitet wird.

Die gezeigten Ausführungsbeispiele stellen nur einige mögliche Ausgestaltungsformen und Varianten einer erfindungsgemäßen hydraulischen Betätigungseinrichtung dar. Es sind weitere und vielfältige Varianten denkbar, eine solche Betätigungseinrichtung zu bilden. Insbesondere ist die Betätigungseinrichtung nicht allein auf eine Anwendung in Baggern beschränkt, sie kann ebenso gut auch in Radladern oder dergleichen Baumaschinen Verwendung finden oder auch in anderen Einrichtungen mit Arbeitsgeräten, bei denen Teile hydraulisch angehoben werden sollen.

Bezugszeichenliste:

1 hydraulische 23 Durchtrittsöffnung

Betätigungseinrichtung

24 Einlassöffnung

1 ' hydraulische

Betätigungseinrichtung 100 Differenzdruckverteiler

1" hydraulische 1 1 1 Außenzylinder

Betätigungseinrichtung

1 1 1 a Zylinderkappe

2 Hydraulikzylinder

1 1 1 b Zylinderkappe

3 Zufuhrleitung

1 12 erster Hydraulikzylinder

4 Hubkolbenstange

1 13 zweiter Hydraulikzylinder

5 Rückführleitung

1 14 erster Kolben

6 Hydraulikreservoir

1 15 zweiter Kolben

7 Hydraulikpumpe

1 16 erste Kammer

8 Druckleitung

1 17 zweite Kammer

9 Steuerventilblock

1 18 vierte Kammer

10 Differenzdruckverteiler

1 19 dritte Kammer

1 1 Flanschverbindung

120 Kolbenstange

12 erster Hydraulikzylinder

121 Austrittsöffnung

13 zweiter Hydraulikzylinder

122 Durchtrittsöffnung

14 erster Kolben

123 Durchtrittsöffnung

15 zweiter Kolben

124 Einlassöffnung

16 erste Kammer

125 Hülse

17 zweite Kammer

126 Kragen

18 vierte Kammer

127 Schraubenfeder

19 dritte Kammer

150 Differenzdruckverteiler

20 Kolbenstange

151 Flanschverbindung

21 Austrittsöffnung

152 erster Hydraulikzylinder

22 Durchtrittsöffnung

153 zweiter Hydraulikzylinder Kolben 217 Eingabe- und Anzeigeeinrichtung

Stempelfläche

218 Filter erste Kammer

219 Hydraulikzylinder zweite Kammer

220 Kühler dritte Kammer

221 Zuleitung

Stange

222 Hydraulikzylinder

Austrittsöffnung

223 Zuleitung

Durchtrittsöffnung

224 Positionssensor

Einlassöffnung

225 3-Wege-Ventil

Druckzuführleitung

226 Drucksensor

Umschaltventil

227 Drucksensor

Auslassleitung

228 Mehrwegeventil

Rücklaufleitung

229 Mehrwegeventil

Rücklaufleitung

230 Drucksensor

Verbindungsleitung

231 Endschalter

Steuerventil

232 Ventil

Hydraulikdruckspeicher

233 Leitung

Druckspeicherleitung

234 Drucksensor

Betätigungshebel

235 Leitung

Betätigungshebel

236 Hydraulikdruckspeicher

Busleitung

237 Ventil elektronisches Steuergerät

238 Druckzuführleitung

Busleitung

Busleitung

B Baggerarm

Hydraulikleitung

G1 Gelenk

Hyeraulikleitung

G2 Gelenk H Grundarm m Masse

K Konsole S Stiel