DE69302012T2

DE69302012T2 - Hydraulischer regenerator

Info

Publication number: DE69302012T2
Application number: DE69302012T
Authority: DE
Inventors: Toichi Ushiku-Shi Ibaraki 300-12 Hirata; Masami Atsugi-Shi Kanagawa 243-02 Ochiai; Genroku Inashiki-Gun Ibaraki 300-04 Sugiyama
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 1992-12-04
Filing date: 1993-12-03
Publication date: 1996-09-05
Anticipated expiration: 2013-12-04
Also published as: DE69302012D1; EP0629781A1; US5442912A; JP3139769B2; EP0629781B1; KR950700493A; EP0629781A4; KR0145142B1; WO1994013959A1

Description

TECHNISCHER BEREICH

Die vorliegende Erfindung betrifft eine hydraulische Rückgewinnungsvorrichtung, mit der beim Antrieb von Arbeitsgliedern, wie beispielsweise einem Ausleger, einem Arm und einer Schaufel eines hydraulischen Baggers, zum Steigern der Geschwindigkeit des Arbeitsglieds die hydraulische Kraft von Hydraulikfluid wiederverwendet wird, das von einem hydraulischen Betätiger bzw. Stellglied zu einem Reservoir zurückgeleitet wird, und insbesondere eine hydraulische Rückgewinnungsvorrichtung, mit der die hydraulische Kraft beispielsweise selbst bei abrupten Druckänderungen wirkungsvoll wiederverwendet werden kann.

TECHNISCHER HINTERGRUND

Eine in hydraulischen Antriebssystemen vorgesehene hydraulische Rückgewinnungsvorrichtung nach dem Stand der Technik ist beispielsweise in der JP-B-4-57881 beschrieben. Diese hydraulische Rückgewinnungsvorrichtung ist in einem hydraulischen Antriebssystem mit mehreren durch von einer Hydropumpe mit variablem Verdrängungsvolumen zugeführtem Hydraulikfluid betriebenen Stellgliedern und mehreren zwischen der Hydropumpe und den mehreren Stellgliedern vorgesehenen Wegeventilen zur Steuerung jeweiliger Ströme des den entsprechenden Stellgliedern zugeführten Hydraulikfluids vorgesehen. Die hydraulische Rückgewinnungsvorrichtung umfaßt eine in einer ersten Leitung, die eine Reservoiröffnung zumindest eines der mehreren Wegeventile und ein Reservoir verbindet, angeordnete variable Widerstandseinrichtung, d.h. ein Rückgewinnungssteuerventil, eine dritte Leitung, die einen stromaufseitig des Rückgewinnungssteuerventils angeordneten Abschnitt der ersten Leitung und eine mit einer Pumpenöffnung des Wegeventils verbundene zweite Leitung verbindet, und ein in der dritten Leitung angeordnetes Rückschlagventil zum Ermöglichen eines Strömens des Hydraulikfluids in nur einer Richtung von der ersten Leitung zur zweiten Leitung.
Das Rückgewinnungssteuerventil umfaßt einen mit einer variablen Drossel ausgebildeten Steuerschieber, einen hydraulischen Antriebsabschnitt, der zum Antreiben des Steuerschiebers bzw. der Spule in der Ventilöffnungsrichtung mit dem Druck in der zweiten Leitung als von der Betätigung eines Hydraulikzylinders abhängige Zustandsvariable beaufschlagt wird und eine Einstellfeder zum Bewegen des Steuerschiebers in der Ventilöffnungsrichtung. Ein Öffnungsbereich (ein Beschränkungsgrad) der variablen Drossel wird auf die Position eingestellt, in der der Druck, mit dem der hydraulische Antriebsabschnitt beaufschlagt wird, und die Druckkraft der Einstellfeder einander ausgleichen.
Wird das Wegeventil in einer Richtung zum Ausfahren einer Stange des Hydraulikzylinders als entsprechendes Stellglied betätigt, wird die Hydraulikkammer auf der Unterseite des Hydraulikzylinders über die erste Leitung und das Wegeventil mit dem Hydraulikfluid von der Hydropumpe beaufschlagt. Andererseits strömt das bei der Betätigung des Hydraulikzylinders von einer Hydraulikkammer auf der Stangenseite zugeführte Hydraulikfluid in das Wegeventil und wird dann über die erste Leitung und die variable Drossel des Rückgewinnungssteuerventils in das Reservoir eingeleitet. Zu diesem Zeitpunkt wird die variable Drossel in ihrer geschlossenen oder gedrosselten Position gehalten, wobei die Last des Hydraulikzylinders klein ist und die Druckkraft aufgrund des Drucks in der zweiten Leitung, mit dem der hydraulische Antriebsabschnitt des Rückgewinnungssteuerventils beaufschlagt wird, kleiner als die Druckkraft der Einstellfeder ist, und daher wird ein dem Grad der Begrenzung entsprechender Druck in der ersten Leitung erzeugt. Zu dem Zeitpunkt, zu dem der derart erzeugte Druck in der ersten Leitung den Druck in der zweiten Leitung übersteigt, wird zugelassen, daß ein Teil des zurückgeleiteten Fluids, das aus dem Wegeventil in die erste Leitung strömt, zur Rückgewinnung über die dritte Leitung und das Rückschlagventil in die zweite Leitung gelangt, worauf es nach der Zusammenführung mit dem Hydraulikfluid von der Hydropumpe dem Wegeventil zugeführt wird. Daher wird die Strömungsmenge des der Hydraulikkammer auf der Unterseite des Hydraulikzylinders zugeführten Hydraulikfluids um eine Menge gesteigert, die der von der ersten Leitung eingeleiteten zurückgewonnenen Strömungsmenge entspricht, wodurch eine Bewegungsgeschwindigkeit des Hydraulikzylinders entsprechend gesteigert wird.
Wenn andererseits die Last des Hydraulikzylinders erhöht und der Druck in der Hydraulikkammer auf der Unterseite gesteigert werden, werden der Förderdruck der Hydropumpe und ebenso der Druck in der zweiten Leitung, mit dem der hydraulische Antriebsabschnitt des Rückgewinnungssteuerventils beaufschlagt wird, erhöht. Daher wird der Steuerschieber des Rückgewinnungssteuerventils in der Ventilöffnungsrichtung verschoben, und der Druck in der ersten Leitung wird derart verringert, daß der Druck in der zweiten Leitung höher als der Druck in der ersten Leitung wird. Dadurch werden das Rückschlagventil geschlossen gehalten und die Antriebskraft des Hydraulikzylinders gegen die große Last gewährleistet.
Kurz ausgedrückt wird beim vorstehend beschriebenen Stand der Technik, wenn die Last des Hydraulikzylinders gering ist, zumindest ein Teil des von dem Hydraulikzylinder zum Reservoir zurückgeleiteten Hydraulikfluids zurückgewonnen und zum Antrieb des Hydraulikzylinders verwendet, wodurch die Bewegungsgeschwindigkeit des Hydraulikzylinders gesteigert und dadurch die Wirkungsgrad der Arbeit verbessert wird. Wenn die Last des Hydraulikzylinders gesteigert wird, wird die Antriebskraft des Hydraulikzylinders ebenfalls erhöht, wodurch ein sicherer Antrieb der Last ermöglicht wird.
Ein weiteres Beispiel einer hydraulischen Rückgewinnungsvorrichtung nach dem Stand der Technik ist in dem US-Patent Nr.5,168,705 beschrieben. Diese hydraulische Rückgewinnungsvorrichtung ist derart beschaffen, daß ein Verschiebungsgrad des Wegeventils als der Betätigung des Hydraulikzylinders entsprechende Zustandsvariable verwendet und ein Öffnungsbereich der variablen Drossel des Rückgewinnungssteuerventils im Zusammenhang mit dem Verschiebungsgrad des Wegeventils geändert wird. Insbesondere ist die variable Drossel des Rückgewinnungssteuerventils auf dem gleichen Steuerschieber wie die des Wegeventils ausgebildet, auf dem variable Einlaß- und Auslaß-Dosierdrosseln ausgebildet sind. Wenn das Wegeventil fein betätigt wird, ist der Öffnungsbereich der variablen Drossel des Rückgewinnungssteuerventils ebenso wie bei den variablen Einlaß- und Auslaß- Dosierdrosseln des Wegeventils klein, der Druck in der ersten Leitung wird derart gesteigert, daß ein Teil des Hydraulikfluids zurückgewonnen werden kann, ohne daß eine Hohlraumbildung verursacht wird. Wenn der Verschiebungsgrad des Wegeventils gesteigert wird, werden der Öffnungsbereich der variablen Drossel des Rückgewinnungssteuerventils größer als bei den variablen Einlaß- und Auslaß-Dosierdrosseln des Wegeventils, der Druck in der ersten Leitung verringert und die Antriebskraft des Hydraulikzylinders gegen die große Last gewährleistet.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG

Bei den vorstehend beschriebenen Vorrichtungen nach dem Stand der Technik wird jedoch die der Betätigung des Hydraulikzylinders entsprechende Zustandsvariable (der Druck in der zweiten Leitung oder der Verschiebungsgrad des Wegeventils) direkt verwendet, so daß sie zur Steuerung der variablen Drossel des Rückgewinnungssteuerventils auf des Rückgewinnungssteuerventil einwirkt. Dadurch treten die folgenden Probleme auf.
Bei der in der oben beschriebenen JP-B-4-57881 beschriebenen hydraulischen Rückgewinnungsvorrichtung muß die in dem Rückgewinnungssteuerventil angeordnete Einstellfeder eine geringe Länge und einen kleinen Federdurchmesser aufweisen, da das normalerweise verwendete Rückgevinnungssteuerventil klein ist. Dies führt zu einer kleinen Federkonstante und einer steilen Verschiebungskennlinie des Steuerschiebers in bezug auf den Förderdruck der Hydropumpe (den Druck in der zweiten Leitung). Daher wird selbst bei geringfügigen Änderungen des Förderdrucks der Hydropumpe (des Drucks in der zweiten Leitung) die Strömungsmenge des durch die variable Drossel strömenden Hydraulikfluids abrupt verändert.
Dementsprechend werden die folgenden Probleme verursacht:
(1) Wenn der Förderdruck der Hydropumpe nur leicht verändert wird, wenn der Hydraulikzylinder zum Ausfahren seiner Stange betätigt wird, wird die von der ersten Leitung zur zweiten Leitung zurückgewonnene Strömungsmenge abrupt verändert, und die Bewegungsgeschwindigkeit des Hydraulikzylinders wird rasch verändert. Dadurch wird die Bedienbarkeit erheblich verschlechtert.
(2) Wenn der Förderdruck der Hydropumpe lediglich geringfügig verändert wird, wird eine durch die variable Drossel des Rückgewinnungbsteuerventils ausströmende Menge abrupt verändert, und dadurch werden Druckänderungen in der ersten Leitung und in der zweiten Leitung gesteigert, wodurch die Gefahr eines Nachlaufs auftritt.
Gemäß dem in dem vorstehend erwähnten US-Patent Nr. 5,168,705 beschriebenen Stand der Technik ist eine Strömungsmengenkennlinie der variablen Drossel des Rückgewinnungssteuerventils in bezug auf den Verschiebungsgrad des Wegeventils derart steil, daß die zurückgewonnenen Strömungsmenge selbst bei geringfügigen Veränderungen des Verschiebungsgrads abrupt verändert wird, da die variable Drossel des Rückgewinnungssteuerventils auf dem gleichen Steuerschieber wie die des Wegeventils ausgebildet ist, auf dem variable Einlaß- und Auslaß- Dosierdrosseln ausgebildet sind. Dementsprechend treten, wie bei dem vorstehend beschriebenen Stand der Technik, ebenso die Probleme beispielsweise einer Verschlechterung der Bedienbarkeit aufgrund einer raschen Anderung der Bewegungsgeschwindigkeit des Hydraulikzylinders und der Gefahr der Verursachung eines Nachlaufs auf.
Damit die variable Drossel des Rückgewinnungssteuerventils in bezug auf den Förderdruck der Hydropumpe oder den Verschiebungsgrad des Wegeventils eine sanfte Strömungsmengenkennlinie aufweist, muß überdies eine die variable Drossel definierende Kontaktfläche des Steuerschiebers mit sehr hoher Genauigkeit gefertigt werden, wodurch ein weiteres technisches Problem auftritt.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine hydraulische Rückgewinnungsvorrichtung zu schaffen, bei der eine Kennlinie der variablen Widerstandseinrichtung wahlweise eingestellt und abrupte Änderungen einer zurückgewonnenen Strömungsmenge verhindert werden können.
Um die oben ausgeführte Aufgabe zu lösen, wird erfindungsgemäß eine hydraulische Rückgewinnungsvorrichtung geschaffen, die in einem hydraulischen Antriebssystem vorgesehen ist, das mehrere Betätiger bzw. Stellglieder aufweist, die durch von einer Hydropumpe mit veränderlichem Verdrängungsvolumen zugeführtem Hydraulikfluid betätigt werden, und zum Steuern entsprechender den zugehörigen Betätigern zugeführten Hydraulikfluidströme mehrere Wegeventile aufweist, die zwischen der Hydropumpe und den mehreren Stellgliedern angeordnet sind, wobei die hydraulische Rückgewinnungsvorrichtung zum Steuern einer Strömungsrate bzw. -menge, die gemäß einem Steuersignal von der Reservoiröffnung zu dem Reservoir strömt, variable Widerstandsmittel aufweist, die in einer ersten Leitung angeordnet sind, welche eine Reservoiröffnung von zumindest einem der mehreren Wegeventile und ein Reservoir verbindet, eine dritte Leitung aufweist, die einen Teil der ersten Leitung stromauf der variablen Widerstandsmittel und eine zweite Leitung in Verbindung bringt, die mit einer Pumpenöffnung des einen Wegeventils verbunden ist, und ein in der dritten Leitung angeordnetes Rückschlagventil aufweist, So daß das Hydraulikfluid nur in eine Richtung von der ersten Leitung in Richtung zur zweiten Leitung strömen kann, wobei die hydraulische Rückgewinnungsvorrichtung ferner enthält: (a) Erfassungsmittel zum Erfassen einer Zustandsvariablen betreffend einen Betrieb des Betätigers; (b) Steuermittel zum Empfangen eines Signals von den Erfassungsmitteln und zum Erzeugen eines Ansteuersignals entsprechend der Zustandsvariablen, basierend auf einem im voraus in denselben gespeicherten Verhältnis; und (c) Steuersignalerzeugungsmittel zum Aufnehmen des Ansteuersignals und zum Erzeugen des Steuersignals entsprechend dem Ansteuersignal.
Bei der vorstehend beschriebenen hydraulischen Rückgewinnungsvorrichtung kann die Zustandsvariable ein Druck sein, der bei einer Betätigung des zu dem Wegeventil gehörigen Stellglieds verändert wird. Hierbei stellt das vorab gespeicherte Verhältnis ein Verhältnis zwischen dem Druck und dem Ansteuersignal derart ein, daß eine Änderung der durch die variablen Widerstandsmittel bzw. die variable Widerstandseinrichtung pro Einheitsänderung des Drucks als Zustandsvariable ausströmende Menge kleiner wird, als sie es bei einem direkten Antrieb der variablen Widerstandseinrichtung mit dem Druck wäre Alternativ kann der Druck als Zustandsvariable ein Förderdruck der Hydropumpe oder ein Lastdruck des zu dem Wegeventil gehörigen Stellglieds sein.
Bei der oben beschriebenen hydraulischen Rückgewinnungsvorrichtung kann die Zustandsvariable ein zur Vorgabe einer Betätigung des zugehörigen Stellglieds an das Wegeventil angelegtes Betriebssignal sein. Hierbei stellt das vorab gespeicherte Verhältnis ein Verhältnis zwischen dem Betriebssignal und dem Ansteuersignal derart ein, daß eine durch die variable Widerstandseinrichtung pro Einheitsänderung des Betriebssignals als Zustandsvariable in der zweiten Leitung verursachte Druckänderung kleiner wird, als es bei einem direkten Antrieb der variablen Widerstandseinrichtung mit dem Betriebssignal der Fall wäre. Wenn das Wegeventil ein Führungsventil ist, kann das Betriebssignal als Zustandsvariable ein Führungsdruck sein, mit dem das Wegeventil beaufschlagt wird.
Bei der vorstehend beschriebenen hydraulischen Rückgewinnungsvorrichtung kann die Zustandsvariable einen Druck, der bei der Betätigung des zu dem Wegeventil gehörigen Stellglieds verändert wird, und ein Betriebssignal umfassen, das zur Vorgabe einer Betätigung des zugehörigen Stellglieds an das Wegeventil angelegt wird. Hierbei enthält die Steuereinrichtung eine Einrichtung zur Kombination des Drucks und des Betriebssignals zur Erzeugung des Ansteuersignals.
Die Zustandsvariable kann ebenso ein zur Vorgabe einer Betätigung des zugehörigen Stellglieds an das Wegeventil angelegtes Betriebssignal und ein zur Vorgabe einer Betätigung des zugehörigen Stellglieds an das andere Wegeventil angelegtes Betriebssignal enthalten. Hierbei enthält die Steuereinrichtung eine Einrichtung zur Kombination der beiden Betriebssignale zur Erzeugung des Ansteuersignals.
Ferner kann die Zustandsvariable einen Druck, der bei einer Betätigung des zu dem Wegeventil gehörigen Stellglieds verändert wird, ein zur Vorgabe einer Betätigung des zugehörigen Stellglieds an das Wegeventil angelegtes Betriebssignal und ein zur Vorgabe einer Betätigung des zugehörigen Stellglieds an das andere Wegeventil angelegtes Betriebssignal enthalten. Hierbei enthält die Steuereinrichtung eine Einrichtung zur Kombination des Drucks und der beiden Betriebssignale zur Erzeugung des Ansteuersignals.
Vorzugsweise weist die oben beschriebene hydraulische Rückgewinnungsvorrichtung ferner eine Modusschalteinrichtung zur Ausgabe eines Modussignals an die Steuereinrichtung auf, und die Steuereinrichtung enthält eine Speichereinrichtung zum Speichern mehrerer Verhältnisse zwischen den Zustandsvariablen und dem Ansteuersignal als vorab gespeichertes Verhältnis und eine Auswahleinrichtung zur Erzeugung des Ansteuersignals auf der Grundlage eines der mehreren Verhältnisse als Reaktion auf das Modussignal.
Vorzugsweise weist die vorstehend beschriebene hydraulische Rückgewinnungsvorrichtung ferner eine Rückgewinnungsauswahlschalteinrichtung zur Ausgabe eines Auswahlsignals an die Steuereinrichtung auf, und die Steuereinrichtung enthält eine Schalteinrichtung zum Schalten des Ausgangs des Ansteuersignals als Reaktion auf das Auswahlsignal.
Bei der vorstehend beschriebenen hydraulischen Rückgewinnungsvorrichtung ist die variable Widerstandsvorrichtung vorzugsweise eine Ventileinrichtung mit einer variablen Drossel. Die variable Widerstandseinrichtung kann ein variables Entlastungsventil sein.
Ebenso ist die Einrichtung zur Erzeugung des Steuersignals vorzugsweise ein elektromagnetisches Proportionalventil zur Erzeugung eines Führungsdrucks.
Vorzugsweise weist die vorstehend beschriebene hydraulische Rückgewinnungsvorrichtung ein zwischen der Erfassungseinrichtung und der Steuereinrichtung angeordnetes Tiefpaßfilter zur Entfernung niederfrequenter Komponenten des Signals von der Erfassungseinrichtung auf.
Die Funktionsweise der wie vorstehend beschrieben angeordneten vorliegenden Erfindung wird im folgenden beschrieben.
Wenn das Wegeventil in dem in dem erfindungsgemäßen hydraulischen Antriebssystem betätigt wird, wird das Hydraulikfluid dem zu dem Wegeventil gehörigen Stellglied zugeführt. Ebenso wird das von dem Stellglied ablaufende Hydraulikfluid über die Reservoiröffnung des Wegeventils und die erste Leitung in die variable Widerstandseinrichtung eingeleitet. Wenn die in die variable Widerstandseinrichtung eingeleitete Strömungsmenge steigt, wird der Druck in der ersten Leitung erhöht. Wenn der Druck in der ersten Leitung den Druck in der zweiten Leitung übersteigt, wird das Rückschlagventil geöffnet, wodurch über die dritte Leitung ein Strömen des Hydraulikfluids als zurückgewonnene Strömungsmenge aus der ersten Leitung in die zweite Leitung ermöglicht wird, wodurch die Bewegungsgeschwindigkeit des Stellglieds gesteigert wird.
Andererseits wird die mit der Betätigung des Stellglieds in Zusammenhang stehende Zustandsvariable von Zeit zu Zeit verändert. Eine derartige Änderung der Zustandsvariable wird von der Erfassungseinrichtung erfaßt und die in die Steuereinrichtung eingegeben. Die Steuereinrichtung erzeugt das Ansteuersignal entsprechend der Zustandsvariable auf der Grundlage des vorab gespeicherten Verhältnisses und gibt es an die Einrichtung zur Erzeugung des Steuersignals aus. Die Einrichtung zur Erzeugung des Steuersignals erzeugt das Steuersignal entsprechend dem Ansteuersignal, wobei das Steuersignal an die variable Widerstandseinrichtung ausgegeben wird. Entsprechend dem Steuersignal steuert die variable Widerstandseinrichtung die über die erste Leitung in das Reservoir strömende Strömungsmenge.
Das vorab in der Steuereinrichtung gespeicherte Verhältnis kann wahlweise eingestellt werden, und daher kann eine Kennlinie der variablen Widerstandseinrichtung ebenso wahlweise eingestellt werden. Dementsprechend kann bei der Verwendung des Drucks, der bei der Betätigung des zu dem Wegeventil gehörigen Stellglieds verändert wird, beispielsweise des Förderdrucks der Hydropumpe, als Zustandsvariable das vorab gespeicherte Verhältnis so eingestellt werden, daß ein derartiges Verhältnis zwischen dem vorstehend genannten Druck und dem Ansteuersignal hergestellt wird, daß eine Änderung der pro Einheitsänderung des Drucks als Zustandsvariable durch die variable Widerstandseinrichtung ausströmenden Menge kleiner wird, als es bei einem direkten Antrieb der variablen Widerstandseinrichtung mit dem vorstehend genannten Druck der Fall wäre. Durch eine derartige Einstellung des Verhältnisses wird die zurückgewonnene Strömungsmenge weniger verändert.
Als Alternative kann bei der Verwendung des zur Vorgabe der Betätigung des zugehörigen Stellglieds an das Wegeventil angelegten Betriebssignals als Zustandsvariable das vorab gespeicherte Verhältnis so eingestellt werden, daß ein derartiges Verhältnis zwischen dem Betriebssignal und dem Ansteuersignal hergestellt wird, daß eine von der variablen Widerstandseinrichtung pro Einheitsänderung in der zweiten Leitung verursachte Änderung des Betriebssignals als Zustandsvariable kleiner wird, als es bei einem direkten Antrieb der variablen Widerstandseinrichtung mit dem Betriebssignal der Fall wäre. Durch eine derartige Einstellung des Verhältnisses wird die zurückgewonnene Strömungsmenge sanfter geändert.
Daher ermöglicht die vorliegende Erfindung die wahlweise Einstellung einer Kennlinie der variablen Widerstandseinrichtung und die Vermeidung abrupter Änderungen der zurückgewonnenen Strömungsmenge.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist ein Diagramm, das die gesamte Anordnung eines mit einer hydraulischen Rückgewinnungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgestatteten hydraulischen Antriebssystems zeigt;
Fig. 2 ist ein Blockdiagramm, das die Anordnung einer Steuereinheit gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
Fig. 3 ist eine Darstellung, die das Verhältnis zwischen einem Förderdruck einer Hydropumpe und einem in einem Speicher der Steuereinheit gespeicherten Ansteuersignal gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
Fig. 4 ist ein Diagramm, das das Verhältnis zwischen dem Ansteuersignal und einem an ein elektromagnetisches Proportionalventil angelegten und von diesem erzeugten Führungsdruck gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
Fig. 5 ist ein Diagramm, das das Verhältnis zwischen dem Förderdruck der Hydropumpe und dem von dem elektromagnetischen Proportionalventil erzeugten Führungsdruck gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
Fig. 6 ist ein Diagramm, das das Verhältnis zwischen dem Führungsdruck und einem Steuerschieberhub eines Rückgewinnungssteuerventils gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
Fig. 7 ist ein Diagramm, das das Verhältnis zwischen dem Steuerschieberhub des Rückgewinnungssteuerventils und einem Öffnungsbereich der variablen Drossel gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
Fig. 8 ist ein Diagramm, das das Verhältnis zwischen dem Öffnungsbereich der variablen Drossel des Rückgewinnungssteuerventils, einer durch das Rückgewinnungssteuerventil ausströmenden Menge und einem Differenzdruck über die variable Drossel gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
Fig. 9 ist ein Diagramm, das das Verhältnis zwischen dem Förderdruck der Pumpe und der durch das Rückgewinnungssteuerventil ausströmenden Menge gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
Fig. 10 ist ein Diagramm, das das Verhältnis zwischen dem Förderdruck der Pumpe und einer aufgrund des Rückgewinnungssteuerventils zurückgewonnenen Strömungsmenge gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
Fig. 11 ist ein Diagramm, das die gesamte Anordnung eines mit einer hydraulischen Rückgewinnungsvorrichtung ausgestatteten hydraulischen Antriebssystems als Vergleichsbeispiel zeigt;
Fig. 12 ist ein Diagramm, das das Verhältnis zwischen einem Druck in der zweiten Leitung und einem Steuerschieberhub eines Rückgewinnungssteuerventils gemäß dem Vergleichsbeispiel zeigt;
Fig. 13 ist ein Diagramm, das das Verhältnis zwischen dem Steuerschieberhub des Rückgewinnungssteuerventils und einem Öffnungsbereich einer variablen Drossel gemäß dem Vergleichsbeispiel zeigt;
Fig. 14 ist ein Diagramm, das das Verhältnis zwischen dem Druck in der zweiten Leitung und einer durch das Rückgewinnungssteuerventil ausströmenden Menge gemäß dem Vergleichsbeispiel zeigt;
Fig. 15 ist ein Diagramm, das das Verhältnis zwischen dem Druck in der zweiten Leitung und der zurückgewonnenen Strömungsmenge gemäß dem Vergleichsbeispiel zeigt;
Fig. 16 ist ein Diagramm, das die gesamte Anordnung eines mit einer hydraulischen Rückgewinnungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgestatteten hydraulischen Antriebssystems zeigt;
Fig. 17 ist ein Diagramm, das die gesamte Anordnung eines mit einer hydraulischen Rückgewinnungsvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgestatteten hydraulischen Antriebssystems zeigt;
Fig. 18 ist eine Darstellung, die das Verhältnis zwischen dem Führungsdruck und dem im Speicher einer Steuereinheit gespeicherten Ansteuersignal gemäß der dritten Ausführungsform zeigt;
Fig. 19 ist ein Diagramm, das die gesamte Anordnung eines mit einer hydraulischen Rückgewinnungsvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgestatteten hydraulischen Antriebssystems zeigt;
Fig. 20 ist eine Darstellung, die das Verhältnis zwischen dem Führungsdruck und dem Ansteuersignal sowie das Verhältnis zwischen dem Förderdruck der Pumpe und einem Änderungskoeffizienten, die im Speicher einer Steuereinheit gemäß der vierten Ausführungsform gespeichert sind, und eine Verarbeitungsfunktion der Steuereinheit zeigt;
Fig. 21 ist ein Diagramm, das die gesamte Anordnung eines mit einer hydraulischen Rückgewinnungsvorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgestatteten hydraulischen Antriebssystems zeigt;
Fig. 22 ist eine Darstellung, die das Verhältnis zwischen Führungsdrücken und dem im Speicher einer Steuereinheit gespeicherten Ansteuersignal gemäß der fünften Ausführungsform zeigt;
Fig. 23 ist ein Diagramm, das die gesamte Anordnung eines mit einer hydraulischen Rückgewinnungsvorrichtung gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgestatteten hydraulischen Antriebssystems zeigt;
Fig. 24 ist eine Darstellung, die das Verhältnis zwischen den Führungsdrücken und dem Ansteuersignal sowie das Verhältnis zwischen dem Förderdruck der Pumpe und einem Änderungskoeffizienten, die im Speicher einer Steuereinheit gemäß der sechsten Ausführungsform gespeichert sind, sowie eine Verarbeitungsfunktion der Steuereinheit zeigt;
Fig. 25 ist ein Diagramm, das die gesamte Anordnung eines mit einer hydraulischen Rückgewinnungsvorrichtung gemäß einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgestatteten hydraulischen Antriebssystems zeigt;
Fig. 26 ist eine Darstellung, die das Verhältnis zwischen den Führungsdrücken und dem Ansteuersignal sowie das Verhältnis zwischen dem Förderdruck der Pumpe und einem Änderungskoeffizienten, die im Speicher einer Steuereinheit gemäß der siebten Ausführungsform gespeichert sind, sowie eine Verarbeitungsfunktion der Steuereinheit zeigt;
Fig. 27 ist eine Darstellung, die das Verhältnis zwischen den Führungsdrücken und dem Ansteuersignal sowie das Verhältnis zwischen dem Förderdruck der Pumpe und einem Änderungskoeffizienten, die im Speicher einer Steuereinheit gemäß einer achten Ausführungsform gespeichert sind, sowie eine Verarbeitungsfunktion der Steuereinheit zeigt; und
Fig. 28 ist ein Diagramm, das die gesamte Anordnung eines mit einer hydraulischen Rückgewinnungsvorrichtung gemäß einer neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgestatteten hydraulischen Antriebssystems zeigt.

BESTER MODUS ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG

Im folgenden werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben. Es wird darauf hingewiesen, daß gemäß den folgenden Ausführungsformen die Erfindung für einen Hydraulikkreislauf für einen nicht dargestellten hydraulischen Bagger angewendet wird.

Erste Ausführungsform

Eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 15 beschrieben.
Gemäß Fig. 1 weist ein hydraulisches Antriebssystem für einen hydraulischen Bagger eine Hydropumpe 1 mit variablem Verdrängungsvolumen, deren Verdrängungsvolumen von einem Regler 1A gesteuert wird, mehrere durch von der Hydropumpe 1 gefördertes Hydraulikfluid betriebene Stellglieder 4, 5 und mehrere jeweils zwischen der Hydropumpe 1 und den mehreren Stellgliedern 4, 5 angeordnete Wegeventile 2, 3 zur Steuerung von jeweiligen Strömen des den zugehörigen Stellgliedern zugeführten Hydraulikfluids auf.
Das Stellglied 4 ist beispielsweise ein Hydraulikzylinder zum Antreiben eines (nicht dargestellten) Arms des hydraulischen Baggers, und das Stellglied 5 ist ein Hydraulikmotor zum Antreiben einer (nicht dargestellten) Schwenkvorrichtung des hydraulischen Baggers.
Die Wegeventile 2, 3 sind Zentrumsbypassventile, durch die eine die Hydropumpe 1 und ein Reservoir 9 verbindende Zentrumsbypassleitung 1B verläuft und die über eine Zufuhrleitung 10A und einem Pumpenleitung 10B der Hydropumpe 1 parallel zueinander verbunden sind. Die Wegeventile 2, 3 werden mit Führungsdrücken Pia1, Pia2 und Pib1, Pib2 betätigt, die jeweils durch Steuerhebeleinheiten 2A, 3B erzeugt werden, und weisen jeweils eine variable Einlaß-Dosierdrossel 25 und eine variable Auslaß- Dosierdrossel 26 auf, deren Begrenzungsgrade abhängig vom der Bewegungsgrad eines Steuerschiebers eingestellt werden.
Das Wegeventil 2 weist eine über eine erste Leitung 12 als Ablaufleitung mit dem Reservoir 9 verbundene Reservoiröffnung 23 und eine über eine zweite Leitung 10C als Zufuhrleitung mit der Pumpenleitung 10B verbundene Pumpenöffnung 24 auf. Ein Rückschlagventil 8 zum Verhindern eines Zurückströmens des Hydraulikfluids von der Pumpenöffnung 24 zur Pumpenleitung 10B ist in der zweiten Leitung 10C angeordnet. Zum Wegeventil 3 gehörige Gegenstücke sind ähnlich angeordnet.
In dem wie vorstehend beschrieben aufgebauten hydraulischen Antriebssystem ist eine hydraulische Rückgewinnungsvorrichtung gemäß dieser Ausführungsform vorgesehen. Die hydraulische Rückgewinnungsvorrichtung weist ein Rückgewinnungssteuerventil 6 als in der ersten Leitung 12 angeordnete Druckerzeugungseinrichtung, eine einen stromaufseitig des Rückgewinnungssteuerventils 6 angeordneten Abschnitt der ersten Leitung 12 und die zweite Leitung 10C zum Zwecke der Rückgewinnung verbindende dritte Leitung 14 und ein in der dritten Leitung 14 angeordnetes Rückschlagventil 7 zum Ermöglichen eines Strömens des Hydraulikfluids in nur einer Richtung von der ersten Leitung 12 zur zweiten Leitung 10C auf.
Das Rückgewinnungssteuerventil 6 weist einen mit einer variablen Drossel 6a ausgebildeten Steuerschieber 6b, einen hydraulischen Antriebsabschnitt 6c, der zum Antrieb des Steuerschiebers 6b in der Ventilschließrichtung mit einem Führungsdruck Px beaufschlagt wird, und eine Einstellfeder 6d zum Drükken des Steuerschiebers 60 in die Ventilöffnungsrichtung auf. Ein Öffnungsbereich (ein Begrenzungsgrad) der variablen Drossel 6a wird auf die Position eingestellt, in der der Führungsdruck, mit dem der hydraulische Antriebsabschnitt 6c beaufschlagt wird, und die Druckkraft der Einstellfeder 6d einander ausgleichen.
Die hydraulische Rückgewinnungsvorrichtung gemäß dieser Ausführungsform enthält ferner eine Erfassungseinrichtung, beispielsweise einen Drucksensor 101, zur Erfassung eines Förderdrucks Pd der Hydropumpe 1 als von der Betätigung des Hydraulikzylinders 4 abhängige Zustandsvariable, ein Tiefpaßfilter 120 zur Entfernung eines Pulsierens des Förderdrucks Pd der Hydropumpe 1, das zu Beginn und bei der Beendigung der Betätigung auftritt, eine Druckvorgabeeinrichtung zur Erzeugung eines Führungsdrucks Px, mit dem der hydraulische Antriebsabschnitt 6c des Rückgewinnungssteuerventils 6 beaufschlagt wird, um dadurch den Steuerschieber 60 anzutreiben, beispielsweise ein elektromagnetisches Proportionalventil 105 zur Erzeugung eines einem Ansteuersignal i entsprechenden sekundären Drucks als Führungsdruck Px auf der Grundlage eines primären Führungsdrucks von der Hydraulikquelle 105A, und eine Steuereinheit 100 zur Aufnahme des als Erfassungswert des Drucksensors 101 gegebenen Förderdrucks Pd der Hydropumpe 1 über das Filter 120, die das dem Förderdruck der Pumpe entsprechende Ansteuersignal i erzeugt und es anschließend an das elektromagnetische Proportionalventil 105 ausgibt.
Die Steuereinheit 100 umfaßt, wie in Fig. 2 dargestellt, eine Eingangseinheit 112 zum Empfang des Förderdrucks Pd der Hydropumpe 1 nach einer A/D-Umwandlung desselben, einen Speicher 110 zum Speichern des vorab eingestellten Verhältnisses zwischen dem Förderdruck Pd der Hydropumpe 1 und dem Ansteuersignal i für das elektromagnetische Proportionalventil 105, eine Verarbeitungseinheit 111 zum Lesen des dem Förderdruck Pd der Hydropumpe 1 entsprechenden Ansteuersignals i aus dem Speicher 110 und zum Ausgeben desselben und eine Ausgangseinheit 113 zum Umwandeln eines Signalausgangs von der Verarbeitungseinheit 111 in ein Stromsignal als Ansteuersignal i und zu dessen Ausgabe an das elektromagnetische Proportionalventil 105.
Das Verhältnis zwischen dem Förderdruck Pd der Hydropumpe 1 und dem in dem Speicher 110 gespeicherten Ansteuersignal i ist derart eingestellt, daß das Ansteuersignal i, wie in Fig. 3 dargestellt, verringert wird, wenn der Förderdruck Pd der Hydropumpe 1 ansteigt. Eine Ausgangskennlinie des elektromagnetischen Proportionalventils 105 ist derart eingestellt, daß der Führungsdruck Px, wie in Fig. 4 dargestellt, gesteigert wird, wenn das Ansteuersignal i ansteigt. Dementsprechend ist das Verhältnis zwischen dem Förderdruck Pd der Hydropumpe 1 und dem Führungsdruck Px derart gegeben, daß der Führungsdruck Px, wie in Fig. 5 dargestellt, verringert wird, wenn der Förderdruck Pd der Pumpe ansteigt.
Andererseits ist für das Rückgewinnungssteuerventil 6 eine Verschiebung x des Steuerschiebers 60 im wesentlichen proportional zum Führungsdruck Px, mit dem der hydraulische Antriebsabschnitt 6c beaufschlagt wird, wie in Fig. 6 dargestellt, und ein Öffnungsbereich A der variablen Drossel 6a ist derart eingestellt, daß er verringert wird, wenn die Verschiebung x des Steuerschiebers 60 gesteigert wird, wie in Fig. 7 dargestellt. Ebenso ist, wenn ein Differenzdruck ΔP über die variable Drossel 6a auf ΔPo festgelegt ist, eine Strömungsmenge (ausströmende Menge) Qo des durch die variable Drossel 6a strömenden Hydraulikfluids im wesentlichen proportional zum Öffnungsbereich A der variablen Drossel 6a, wie in Fig. 8 dargestellt. Daher ist das Verhältnis zwischen dem Förderdruck Pd der Hydropumpe 1 und der Strömungsmenge (der ausströmenden Menge) Qo des durch die variable Drossel 6a strömenden Hydraulikfluids derart, daß die ausströmende Menge Qo, wie in Fig. 9 dargestellt, gesteigert wird, wenn der Förderdruck Pd der Hydropumpe 1 ansteigt. Zu diesem Zeitpunkt wird, wie in Fig. 10 dargestellt, eine über die dritte Leitung 14 und das Rückschlagventil 7 von der ersten Leitung 12 zur zweiten Leitung 10C strömende zurückgewonnene Strömungsmenge Qr verringert, wenn der Förderdruck Pd der Hydropumpe 1 ansteigt.
Das Verhältnis zwischen dem Förderdruck Pd der Pumpe und dem im Speicher 110 gespeicherten Ansteuersignal i ist durch die Verwendung einer Eingabeeinrichtung, wie einer Tastatur 100a, wahlweise neu ladbar.
Bei der wie vorstehend beschrieben angeordneten ersten Ausführungsform wird beispielsweise, wenn die Steuerhebeleinheit 2A zum Erzeugen des Führungsdrucks Pia1 zum Verschieben des Wegeventils 2 in eine durch 2a bezeichnete Position betätigt wird, ein Strömen des Hydraulikfluids von der Hydropumpe 1 über die Zufuhrleitung 10A, die Pumpenleitung 10B, die zweite Leitung 10C, das Rückschlagventil 8 und die Pumpe 24 in das Wegeventil 2 ermöglicht, und das Hydraulikfluid wird über eine Stellgliedöffnung 22 einer Hydraulikkammer 4a auf der Unterseite des Hydraulikzylinders 4 zugeführt. Der Hydraulikzylinder 4 wird dadurch in einer Richtung angetrieben, in der die Stange ausgefahren wird. Andererseits strömt das bei der Betätigung des Hydraulik- zylinders 4 von einer Hydraulikkammer 4b auf der Stangenseite zugeführte Hydraulikfluid über dessen Stellgliedöffnung 21 in das Wegeventil 2 und wird dann nach dem Durchströmen der Reservoiröffnung 23 über die variable Drossel 6a des Rückgewinnungssteuerventils 6 in das Reservoir 9 abgelassen.
Bei dem vorstehend beschriebenen Vorgang zum Antrieb des Hydraulikzylinders 4 ist, wenn die auf den Hydraulikzylinder 4 aufgebrachte Last gering ist, wie es beispielsweise bei einer horizontalen Zugarbeit verursacht wird, bei der ein Arm in eine vertikal nach unten verlaufende Stellung gedreht wird, der Druck in der Hydraulikkammer 4a auf der Unterseite des Hydraulikzylinders 4 gering, und der von dem Drucksensor 101 erfaßte Förderdruck Pd der Hydropumpe 1 ist ebenso niedrig. Daher wird das Ansteuersignal i in der Steuereinheit 100 mit einem großen Wert berechnet (siehe Fig. 3) und von der Ausgangseinheit 113 in ein Stromsignal umgewandelt, wobei das Stromsignal an das elektromagnetische Proportionalventil 105 ausgegeben wird. Daher wird der Führungsdruck Px gesteigert (siehe Fig. 5), der Steuerschieber 6b des Rückgewinnungssteuerventils 6 wird auf der Seite gehalten, auf der der Öffnungsbereich A der variablen Drossel 6a klein wird (siehe Figuren 6 und 7), und in der ersten Leitung 12 wird ein dem Grad der Begrenzung der variablen Drossel 6a entsprechender Druck erzeugt. Zu dem Zeitpunkt, zu dem der derart erzeugte Druck den Druck in der zweiten Leitung 10C übersteigt, wird einem Teil des zurückströmenden Fluids, das aus der Reservoiröffnung 23 in die erste Leitung 12 strömt, über die dritte Leitung 14 und das Rückschlagventil 7 das Strömen in die zweite Leitung 10C ermöglicht, und es wird dann nach der Zusammenführung mit dem Hydraulikfluid von der Hydraulikpumpe 1 der Pumpenöffnung 24 zugeführt. Daher wird die Strömungsmenge des dem Hydraulikzylinder 4 zugeführten Hydraulikfluids um eine der von der ersten Leitung 12 eingeleiteten zurückgewonnenen Strömungsmenge entsprechende Menge gesteigert, wodurch eine Bewegungsgeschwindigkeit des Hydraulikzylinders 4 entsprechend gesteigert wird.
Wenn andererseits die auf den Hydraulikzylinder 4 aufgebrachte Last groß ist, wie dies beispielsweise bei einer Grabarbeit verursacht wird, wird der Druck in der Hydraulikkammer 4a auf der Unterseite hoch, und der von dem Drucksensor 101 erfaßte Förderdruck Pd der Hydraulikpumpe 1 wird ebenfalls hoch. Daher wird das Ansteuersignal i in der Steuereinheit 100 mit einem geringen Wert berechnet und an das elektromagnetische Proportionalventils 105 ausgegeben (siehe Fig. 3). Daher wird der Führungsdruck Px gesenkt (siehe Fig. 5), der Steuerschieber 6b des Rückgewinnungssteuerventils 6 wird auf die Seite bewegt, auf der der Öffnungsbereich A der variablen Drossel 6a groß wird (siehe Figuren 6 und 7), und der durch die variable Drossel 6a in der ersten Leitung 12 erzeugte Druck wird gesenkt. Dadurch wird der Druck in der ersten Leitung 12 geringer als der Druck in der zweiten Leitung 10C, wodurch das Rückschlagventil 7 geschlossen wird und das aus der Reservoiröffnung 23 zur ersten Leitung 12 strömende zurückströmende Fluid strömt nicht in die zweite Leitung 10C (siehe Fig. 10) und wird über die variable Drossel 6a des Rückgewinnungssteuerventils 6 vollständig in das Reservoir 9 abgelassen (siehe Fig. 9). Zu diesem Zeitpunkt tritt aufgrund der Drosselung kein wesentlicher Druckverlust auf, da der Öffnungsbereich der variablen Drossel 6a groß ist.
Bei dieser Ausführungsform wird, wie vorstehend beschrieben, wenn die Last des Hydraulikzylinders 4 gering ist, zumindest ein Teil des vom Hydraulikzylinder 4 zum Reservoir 9 zurückströmenden Hydraulikfluids zurückgewonnen und zum Antreiben des Hydraulikzylinders 4 verwendet, wodurch die Bewegungsgeschwindigkeit des Hydraulikzylinders 4 gesteigert und dadurch der Wirkungsgrad der Arbeit verbessert werden kann. Wenn die Last des Hydraulikzylinders 4 gesteigert wird, wird auch die Antriebskraft des Hydraulikzylinders 4 gesteigert, wodurch ein sicherer Antrieb der Last ermöglicht wird.
Ferner ist es bei dieser Ausführungsform möglich, die durch die variable Drossel 6a des Rückgewinnungssteuerventils 6 strömende Strömungsmenge in bezug auf Änderungen des Förderdrucks Pd der Hydropumpe 1 sanft zu ändern, da das Verhältnis zwischen dem Förderdruck Pd der Hydropumpe 1 und dem in dem Speicher 110 gespeicherten Ansteuersignal i für das elektromagnetische Proportionalventil 105, wie vorstehend erläutert, unter Verwendung einer Eingabeeinrichtung wie der Tastatur 100a wahlweise eingestellt werden kann. Dieser Punkt wird im folgenden im Vergleich mit dem Stand der Technik beschrieben.
Fig. 11 zeigt die in der vorstehend erwähnten JP-B-4-57881 beschriebene hydraulische Rückgewinnungsvorrichtung nach dem Stand der Technik als Vergleichsbeispiel. In Fig. 11 sind mit den Elementen gemäß Fig. 1 identische Elemente durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Die hydraulische Rückgewinnungsvorrichtung gemäß dem Stand der Technik umfaßt ein in einer ersten Leitung 12 angeordnetes Rückgewinnungssteuerventil 60, eine dritte Leitung 14, die einen Abschnitt der ersten Leitung 12 auf der Stromaufseite des Rückgewinnungssteuerventils 60 und eine zweite Leitung 10C verbindet, und ein in der dritten Leitung 14 angeordnetes Rückschlagventil 7 zum Ermöglichen eines Strömens des Hydraulikfluids in nur einer Richtung von der ersten Leitung 12 zur zweiten Leitung 10C.
Das Rückgewinnungssteuerventil 60 umfaßt einen mit einer variablen Drossel 60a ausgebildeten Steuerschieber 60b, einen hydraulischen Antriebsabschnitt 60c, der zum Antreiben des Steuerschiebers 60b in der Ventilöffnungsrichtung über eine Führungsleitung 13 mit dem Druck in der zweiten Leitung 10C beaufschlagt wird, und eine Einstellfeder 60d zum Drücken des Steuerschiebers 60b in die Ventilschließrichtung. Ein Öffnungsbereich (ein Grad der Beschränkung) der variablen Drossel 60a wird auf die Position eingestellt, in der der Druck, mit dem der hydraulische Antriebsabschnitt 60c beaufschlagt wird, und die Druckkraft der Einstellfeder 60d einander ausgleichen.
Wenn ein Wegeventil zum Antreiben des Hydraulikzylinders 4 in einer Richtung zum Ausfahren der Stange in eine durch 2a bezeichnete Position betätigt wird, wird die variable Drossel 60a in ihrer geschlossenen oder gedrosselten Position gehalten, wobei die Last des Hydraulikzylinders 4 gering ist und die Druckkraft aufgrund des Drucks in der zweiten Leitung 10C, mit dem der hydraulische Antriebsabschnitt 60d des Rückgewinnungssteuerventils 60 beaufschlagt wird, kleiner als die Druckkraft der Einstellfeder 60d ist. Daher wird in der ersten Leitung 12 ein dem Grad der Begrenzung entsprechender Druck erzeugt. Zu dem Zeitpunkt, zu dem der derart in der ersten Leitung 12 erzeugte Druck den Druck in der zweiten Leitung 10C übersteigt, wird zur Rückgewinnung das Strömen eines Teils des aus einer Reservoiröffnung 23 des Wegeventils 2 zur ersten Leitung 12 zurückströmenden Fluids über die dritte Leitung 14 und das Rückschlagventil 7 in die zweite Leitung 10C ermöglicht, und es wird dann nach der Zusammenführung mit dem Hydraulikfluid von der Hydropumpe 1 einer Pumpenöffnung 24 des Wegeventils 12 zugeführt. Daher wird die Strömungsmenge des einer Hydraulikkammer 4a auf der Unterseite des Hydraulikzylinders 4 zugeführten Hydraulikfluids um eine der in die erste Leitung 12 eingeleiteten zurückgewonnenen strömungsmenge entsprechen4e Menge erhöht, wodurch eine Bewegungsgeschwindigkeit des Hydraulikzylinders 4 entsprechend erhöht wird.
Wenn andererseits die Last des Hydraulikzylinders 4 gesteigert wird und der Druck in der Hydraulikkammer 4a auf der Unterseite ansteigt, werden der Förderdruck einer Hydraulikpumpe 1 und ebenso der Druck in der zweiten Leitung 10C, mit dem hydraulischen Antriebsabschnitt 60d des Rückgewinnungssteuerventils 60 beaufschlagt wird, gesteigert. Daher wird der Steuerschieber 60b des Rückgewinnungssteuerventils 60 in der Ventilöffnungsrichtung verschoben, und der Druck in der ersten Leitung 12 wird derart verringert, daß der Druck in der zweiten Leitung 10C höher als der Druck in der ersten Leitung 12 wird. Dadurch wird das Rückschlagventil 7 geschlossen gehalten, und die Antriebskraft des Hydraulikzylinders gegen die große Last wird gewährleistet.
Da bei der vorstehend beschriebenen hydraulischen Rückgewinnungsvorrichtung gemäß dem Stand der Technik das im allgemeinen verwendete Rückgewinnungssteuerventil 60 eine geringe Größe aufweist, muß die in dem Rückgewinnungssteuerventil 60 angeordnete Einstellfeder 60d eine geringe Länge und einen kleinen Federdurchmesser aufweisen. Dies führt zu einer kleinen Federkonstanten und einer steilen Verschiebungskennlinie des Steuerschiebers 60b in bezug auf den Förderdruck der Hydropumpe 1 (den Druck in der zweiten Leitung 10C). Daher wird selbst bei geringfügigen Veränderungen des Förderdrucks der Hydropumpe 1 (des Drucks in der zweiten Leitung 10C) die Strömungsmenge des durch die variable Drossel 10a strömenden Hydraulikfluids abrupt verändert.
Ein derartiges Verhalten wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Figuren 12 bis 15 beschrieben. Es wird in der folgenden Beschreibung davon ausgegangen, daß der Druck in der zweiten Leitung 10C mit dem Förderdruck Pd der Hydropumpe 1 übereinstimmt.
In dem Rückgewinnungssteuerventil 60 ist das Verhältnis zwischen dem Druck Pd in der zweiten Leitung 10C und einem Hub x des Steuerschiebers 60b des Rückgewinnungssteuerventils 60 derart, daß der Steuerschieberhub x, wie in Fig. 12 dargestellt, einen maximalen Wert xmax annimmt, wenn der Druck Pd bei Pd1 liegt, und der Steuerschieberhub x gesteigert wird, wenn der Druck Pd ansteigt, wenn der Druck Pd kleiner als Pd1 ist. Der Druck Pd1 ist ein durch die Federkonstante der Einstellfeder 60d bestimmter Wert. Das Verhältnis zwischen dem Steuerschieberhub x und einem Öffnungsbereich A der variablen Drossel 60a ist im wesentlichen proportional, wie in Fig. 13 dargestellt. Ebenso ist, wenn ein Differenzdruck ΔP über die variable Drossel 60a auf ΔPo festgelegt ist, eine Strömungsmenge (ausströmende Menge) des durch die variable Drossel 60a strömenden Hydraulikfluids im wesentlichen proportional zum Öffnungsbereich A der variablen Drossel 60a, wie in Fig. 8 dargestellt, auf die vorstehend Bezug genommen wurde. Daher ist das Verhältnis zwischen dem Förderdruck Pd der Hydropumpe 1 und der Strömungsmenge (der ausströmenden Menge) Qo des durch die variable Drossel 60a strömenden Hydraulikfluids derart, daß die ausströmende Menge Qo, wie in Fig. 14 dargestellt, gesteigert wird, wenn der Förderdruck Pd der Hydropumpe steigt, und die durch die variable Drossel 60a strömende ausströmende Menge Qo ein Maximum Qomaz erreicht, wenn der Druck in der zweiten Leitung 10C den Wert Pd1 annimmt. Zu diesem Zeitpunkt wird, wie in Fig. 15 dargestellt, eine von der ersten Leitung 12 über die dritte Leitung 14 und das Rückschlagventil 7 zur zweiten Leitung 10C strömende zurückgewonnene Strömungsmenge Qr verringert, wenn der Förderdruck Pd der Hydraulikpumpe 1 ansteigt, und die zurückgewonnene Fördermenge Qr wird 0, wenn der Druck in der zweiten Leitung 10C den Wert Pd1 annimmt.
Dementsprechend wird, unter der Bedingung, daß der Differenzdruck über die variable Drossel 60a ΔPo ist, eine Änderung ΔQ der ausströmenden Menge Qr pro Einheitsdruckänderung durch
DQ = Qomax/Pd1 ... (1)
ausgedrückt. Da die Einstellfeder 60d aufgrund des Problems eines begrenzten Raums, wie vorstehend beschrieben, keine hohe Federkonstante aufweisen kann, kann hierbei Pd1 nicht auf einen allzu hohen Wert eingestellt sein. Daher muß der der maximalen Verschiebung der Einstellfeder 60d entsprechende Druck Pd1 auf einen verhältnismäßig kleinen Wert eingestellt werden, was bedeutet, daß die Änderung ΔQ der durch die variable Drossel 60a ausströmenden Menge Qo pro Einheitsdruckänderung groß wird. Anders ausgedrückt wird bei geringfügigen Druckänderungen in der zweiten Leitung 10C der Steuerschieber 60b erheblich verschoben, und die durch die variable Drossel 60a ausströmende Menge wird ebenfalls erheblich verändert.
Dadurch werden die folgenden Probleme verursacht:
(1) Wenn der Förderdruck der Hydropumpe 1 nur leicht verändert wird, wenn der Hydraulikzylinder zum Ausfahren seiner Stange betätigt wird, wird die von der ersten Leitung 12 zur zweiten Leitung 10C zurückgewonnene Strömungsmenge abrupt verändert, und die Bewegungsgeschwindigkeit des Hydraulikzylinders 4 wird rasch verändert. Dementsprechend wird die Bedienbarkeit erheblich verschlechtert.
(2) Wenn der Förderdruck der Hydropumpe 1 nur leicht verändert wird, wird die durch die variable Drossel 60a des Rückgewinnungssteuerventils 60 ausströmende Menge abrupt verändert, und daher werden Druckänderungen in der ersten Leitung 12 und in der zweiten Leitung 10C gesteigert, wodurch das Risiko des Auftretens eines Nachlaufs verursacht wird.
Derartige Probleme werden hingegen bei dieser Ausführungsform nicht verursacht oder auf ein Minimum reduziert. Zum Zwecke eines leichteren Verständnisses wird in der folgenden Beschreibung davon ausgegangen, daß die Einstellfeder 6d des Rückgewinnungssteuerventils 6 die gleiche Federkonstante wie die Einstellfeder 60d des Rückgewinnungssteuerventils 60 der Vorrichtung gemäß dem Stand der Technik aufweist.
Der Speicher 110 der Steuereinheit 100 speichert das Verhältnis zwischen dem Förderdruck Pd der Hydropumpe 1 und dem Ansteuersignal i, das derart eingestellt ist, daß das Ansteuersignal i, wie vorstehend unter Bezugnahme auf Fig. 3 beschrieben, verringert wird, wenn der Förderdruck Pd gesteigert wird. Zum Zeitpunkt der Einstellung wird das Verhältnis bei dieser Ausführungsform derart eingestellt, daß das Ansteuersignal i einen maximalen Wert imax annimmt, wenn der Förderdruck Pd der Hydropumpe 1 0 ist, und 0 wird, wenn der Förderdruck Pd 2Pd1 ist. Dann beträgt das Ansteuersignal ia ca. die Hälfte des maximalen Werts imax, wenn der Förderdruck Pd1 ist. Die Einstellung eines derartigen Verhältnisses kann ohne Beschränkungen unter Verwendung einer Eingabeeinrichtung wie der Tastatur 100a vorgenommen werden.
Die Ausgangskennlinie des elektromagnetischen Proportionalventils 105 wird derart eingestellt, daß der Führungsdruck Px, wie in Fig. 4 dargestellt, den Wert Pd1 annimmt, wenn das Ansteuersignal i den maximalen Wert imax aufweist. Ferner beträgt der Führungsdruck Px Pd1a, ca. die Hälfte von Pd1, wenn das Ansteuersignal ia ist. Bei einer derartigen Einstellung der Ausgangskennlinie des elektromagnetischen Proportionalventils 105 ist das in Fig. 5 dargestellte Verhältnis zwischen dem Förderdruck Pd der Pumpe und dem Führungsdruck Px derart gegeben, daß der Führungsdruck Px einen maximalen Wert Pd1 annimmt, wenn der Förderdruck 0 ist, 0 wird, wenn der Förderdruck 2Pd1 beträgt, und Pd1a, ca. die Hälfte von Pd1, beträgt, wenn der Förderdruck Pd1 beträgt.
Da die Einstellfeder 6d des Rückgewinnungssteuerventils 6, wie vorstehend beschrieben, die gleiche Federkonstante wie die Einstellfeder 60d des Rückgewinnungssteuerventils 60 der Vorrichtung gemäß dem Stand der Technik aufweist, nimmt andererseits der Steuerschieberhub x einen maximalen Wert xmax an, wenn der Führungsdruck Px den maximalen Wert Pd1 aufweist, wie in Fig. 6 dargestellt, und der Öffnungsbereich der variablen Drossel 6a nimmt ebenfalls einen maximalen Wert Amax an, wenn der Führungsdruck Px den maximalen Wert Pd1 aufweist, wie in Fig. 7 dargestellt.
Als Ergebnis des Vorstehenden ist unter der Bedingung, daß der Differenzdruck über die variable Drossel 6a mit ΔPo festgelegt ist, die durch die variable Drossel 6a ausströmende Menge Qo 0, wenn der Förderdruck Pd der Hydropumpe 1 0 oder niedrig ist, und nimmt einen maximalen Wert Qomax an, wenn der Förderdruck der Pumpe 2Pd1 beträgt, wie in Fig. 9 dargestellt. Ferner nimmt die zurückgewonnene Strömungsmenge Qr einen maximalen Wert Qrmax an, wenn der Förderdruck der Pumpe 0 beträgt oder niedrig ist, und wird 0, wenn der Förderdruck der Pumpe 2Pd1 beträgt, wie in Fig. 10 dargestellt. Dementsprechend wird eine Änderung ΔQ der durch die variable Drossel 6a ausströmenden Menge Qo pro Einheitsdruckänderung des Förderdrucks Pd der Hydropumpe 1 durch
AQ = Qomax/(2 Pd1) ... (2)
ausgedrückt. Es ist offensichtlich, daß die Änderung der ausströmenden Menge gemäß der Gleichung (2) im Vergleich mit der vorstehend aufgeführten Gleichung (1) halbiert wird.
Zudem wird als Ergebnis einer derartigen langsamen Änderung der ausstrtmenden Menge die von der ersten Leitung 12 zur zweiten Leitung 10C zurückgewonnene Strömungsmenge allmählich verändert, und daher wird die Bewegungsgeschwindigkeit des Hydraulikzylinders 4 nicht abrupt verändert.
Durch diese erste Ausführungsform ergeben sich die folgenden Vorteile:
(a) Da das Verhältnis zwischen dem Förderdruck Pd der Hydropumpe 1 und dem an das elektromagnetische Proportionalventil 105 ausgegebenen Ansteuersignal i wahlweise eingestellt werden kann, können durch Änderungen des Förderdrucks Pd der Hydropumpe 1 verursachte abrupte Änderungen der zurückgewonnenen Strömungsmenge verhindert werden, und daher wird verhindert, daß die Zylindergeschwindigkeit abrupt verändert wird. Es ist daher möglich, die Bedienbarkeit im Vergleich zum Stand der Technik zu verbessern.
(b) Da nicht nur Druckänderungen in der ersten Leitung 12 und der zweiten Leitung 10C klein gehalten, sondern auch ein Pulsieren des Drucks, das insbesondere beim Starten und Anhalten des Hydraulikzylinders 4 auftritt, durch das Tiefpaßfilter 120 ausgeschlossen werden können, ist es möglich, einen Nachlauf wirksam zu verhindern und die Sicherheit zu gewährleisten.
(c) Da das Verhältnis zwischen dem Förderdruck Pd der Hydropumpe 1 und dem im Speicher 111 gespeicherten Ansteuersignal i wahlweise eingestellt werden kann, kann die zurückgewonnene Strömungsmenge abhängig von der auszuführenden Arbeit verringert werden, so daß die Bewegungsgeschwindigkeit des Hydraulikzylinders 4 verlangsamt wird.
(d) Da anstelle des Drucks in der zweiten Leitung 10C der Förderdruck der Hydropumpe 1 direkt erfaßt wird und die zurückgewonnene Strömungsmenge gemäß dieser Ausführungsform auf der Grundlage des erfaßten Werts gesteuert wird, wird der Förderdruck der Hydropumpe 1 selbst dann nicht wesentlich verändert, wenn die auf den Hydraulikzylinder 4 aufgebrachte Last abrupt geändert wird, um den Lastdruck in einem derartigen Ausmaß zu ändern, daß das Rückschlagventil 8 geschlossen wird. Daher wird eine abrupte Änderung der zurückgewonnenen Strömungsmenge verhindert, und diese kann stabil gesteuert werden.
Während die Einstellfeder 6d des Rückgewinnungssteuerventils 6 gemäß der ersten Ausführungsform die gleiche Federkonstante wie die gemäß dem Stand der Technik aufweist, um das Steuerventil kürzer zu gestalten, weist das Steuerventil eine Feder mit einer kleinen Federkonstanten auf, wobei die Einstellfeder weiterhin derart eingestellt ist, daß der Führungsdruck Px, der von dem elektromagnetischen Proportionalventil 105 zugeführt wird, auf einen der Zugkraft der Feder entsprechenden geringeren Wert eingestellt wird.

Zweite Ausführungsform

Eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf Fig. 16 beschrieben. In dieser Figur sind mit den in Fig. 1 dargestellten Elementen identische Elemente durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
Die zweite Ausführungsform weist einen Drucksensor 106 zum Erfassen eines Drucks in der Hydraulikkammer 4a auf der Unterseite des Hydraulikzylinders 4, d.h. eines Lastdrucks Ph als von der Betätigung des Hydraulikzylinders 4 abhängige Zustandsvariable auf. Ebenso speichert der Speicher 110 einer Steuereinheit 100A das Verhältnis zwischen dem Druck Ph in der Hydraulikkammer 4a des Hydraulikzylinders 4 und dem Ansteuersignal i für das elektromagnetische Proportionalventil 105. Das Verhältnis zwischen dem Lastdruck Ph und dem Ansteuersignal i ist im wesentlichen ähnlich wie das Verhältnis zwischen dem Pumpenförderdruck Pd und dem Ansteuersignal i gemäß der ersten Ausführungsform eingestellt. Die übrige Anordnung stimmt mit der der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform überein.
Wenn der Hydraulikzylinder 4 von dem von der Hydropumpe 1 zugeführten Hydraulikfluid angetrieben wird, werden der Förderdruck der Hydropumpe 1 und der Lastdruck des Hydraulikzylinders 4 verändert, wobei ein festgelegtes Verhältnis derart aufrechterhalten wird, daß der Förderdruck der Hydropumpe 1 gesteigert wird, wenn der Lastdruck des Hydraulikzylinders 4 höher wird, und daß er verringert wird, wenn der Lastdruck des Hydraulikzylinders niedriger wird. Daher kann die zurückgewonnene Strömungsmenge durch Erfassung des Lastdrucks des Hydraulikzylinders 4 anstelle des Förderdrucks der Hydropumpe 1 ebenfalls ähnlich wie bei der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform gesteuert werden.
Ferner wird bei dieser Ausführungsform, selbst wenn das Wegeventil 2 in seiner durch 2c bezeichneten neutralen Position gehalten wird, der Druck Ph in der Hydraulikkammer 4a auf der Unterseite des Hydraulikzylinders 4 abhängig von einer vorderen Stellung einschließlich eines Arms des (nicht dargestellten) hydraulischen Baggers erfaßt, und der Steuerschieber 60 des Rückgewinnungssteuerventils 6 wird entsprechend betätigt. Dementsprechend wird der Steuerschieber 60 des Rückgewinnungssteuerventils 6 stets derart gesteuert, daß er unabhängig von der Position des Wegeventils 2 eine von dem Lastdruck des Hydraulikzylinders 4 abhängige Position einnimmt, wodurch die zurückgewonnene Strömungsmenge ohne Verzögerung gesteuert werden kann, wenn das Wegeventil 2 aus der neutralen Position 2c in eine der Verschiebungspositionen 2a oder 2b verschoben wird.
Ein zusätzlicher Vorteil liegt darin, daß bei der kombinierten Betätigung, bei der der Hydraulikzylinder 4 und der Hydraulikmotor 5 gleichzeitig angetrieben werden, die zurückgewonnene Strömungsmenge, selbst wenn der Lastdruck des Hydraulikmotors 5 höher als der Lastdruck des Hydraulikzylinders ist, weniger verändert wird und sicher gesteuert werden kann, da die zurückgewonnene Strömungsmenge entsprechend dem Lastdruck des Hydraulikmotors 5 gesteuert wird.
Wie vorstehend beschrieben, kann die zweite Ausführungsform zusätzlich zu den mit der ersten Ausführungsform erzielbaren und vorstehend ausgeführten Vorteilen (a) bis (c) die Vorteile bieten, daß die zurückgewonnene Strömungsmenge nicht abrupt verändert wird, wenn das Wegeventil 2 aus der neutralen Position in eine der Verschiebungspositionen verschoben wird und daß die zurückgewonnene Strömungsmenge selbst bei einer kombinierten Betätigung weniger verändert wird und sicher gesteuert werden kann.

Dritte Ausführungsform

Eine dritte Ausführungsform der Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Figuren 17 und 18 beschrieben. In diesen Figuren werden mit den in Fig. 1 dargestellten Elementen identische Elemente durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
Die dritte Ausführungsform umfaßt Drucksensoren 102a, 102b zum jeweiligen Erfassen von Führungsdrücken Pia1, Pia2, mit denen das Wegeventil 2 beaufschlagt wird, als von der Betätigung des Hydraulikzylinders 4 abhängige Zustandsvariablen. Ebenso speichert der Speicher 110 der Steuereinheit 100B das Verhältnis zwischen dem Führungsdruck Pia1 oder Pia2 und dem Ansteuersignal i für das elektromagnetische Proportionalventil 105. Das Verhältnis zwischen dem Führungsdruck Pia1 bzw. Pia2 und dem Ansteuersignal i für das elektromagnetische Proportionalventil 105 ist derart eingestellt, daß das Ansteuersignal i, wie in Fig. 18 dargestellt, den maximalen Wert imax annimmt, wenn der Fuhrungsdruck Pia1 oder Pia2 Null beträgt oder gering ist, und nicht linear verringert wird, wenn der Fuhrungsdruck Pia1 oder Pia2 ansteigt. Anders ausgedrückt wird das Verhältnis zwischen dem Führungsdruck Pia1 oder Pia2 und dem Ansteuersignal i derart eingestellt, daß bei einem Anstieg des Füürungsdrucks Pia1 oder Pia2 auf einen bestimmten Grad das Ansteuersignal in bezug auf den Führungsdruck sanfter geändert wird und eine durch das Rückgewinnungssteuerventil 6 in der zweiten Leitung 10C verursachte Druckänderung pro Einheitsänderung des Führungsdrucks Pia1 oder Pia2 kleiner wird, als es bei einem direkten Antrieb der variablen Rückgewinnungsdrossel mit dem Führungsdruck Pia1 oder Pia2 der Fall wäre. Die übrige Anordnung stimmt mit der der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform überein.
Bei der derart angeordneten dritten Ausführungsform werden die von einem Verschiebungsgrad der Steuerhebeleinheit 2A (siehe Fig. 1) abhängigen Füürungsdrücke Pia1, Pia2 für das Wegeventil 2 jeweils durch die Drucksensoren 102a, 102b erfaßt, und die den Führungsdrücken Pia1, Pia2 entsprechenden Signale werden in die Steuereinheit 100 eingegeben Die Verarbeitungseinheit 111 (siehe Fig. 2) der Steuereinheit 100 vergleicht die Werte des Führungsdrucks Pia1 und des Führungsdrucks Pia2, wählt den höheren Druck aus und liest das dem gewählten Druck entsprechende Ansteuersignal i für das elektromagnetische Proportionalventil 105 aus dem Speicher 111. Anschließend wird das Ansteuersignal i in der Ausgangseinheit 113 (siehe Fig. 2) in ein Stromsignal umgewandelt und an das elektromagnetische Proportionalventil 105 ausgegeben. Das elektromagnetische Proportionalventil 105 erzeugt den dem Ansteuersignal i entsprechenden Führungsdruck Px, und der Steuerschieber 60 des Rückgewinnungssteuerventils 6 wird derart gesteuert, daß er in eine dem Füürungsdruck Px entsprechende Position bewegt wird.
Da bei der dritten Ausführungsform das Ansteuersignal sanfter verändert wird, wenn der Führungsdruck Pia1 oder Pia2 bei der Manipulation der Steuerhebeleinheit für das Wegeventil 2 bis zu einem bestimmten Grad gesteigert wurde, werden durch das Verhältnis zwischen den Öffnungsbereichen der variablen Einlaß- Dosierdrossel 24 des Wegeventils 2 und einer (nicht dargestellten) variablen Auslaßdrossel desselben für die Zentrumsbypassleitung 1B und dem Öffnungsbereich der variablen Drossel 6a des Rückgewinnungssteuerventils 6 bestimmte Druckänderungen in der zweiten Leitung 10C verringert, und daher wird die zurückgewonnene Strömungsmenge weniger verändert. Daher können abrupte Anderungen der zurückgewonnenen Strömungsmenge, wie bei der ersten Ausführungsform, verhindert werden, wodurch eine Verbesserung der Bedienbarkeit ermöglicht wird und wirksam verhindert werden kann, daß die zurückgewonnene Strömungsmenge einem Nachlauf ausgesetzt ist, wodurch die Sicherheit gewährleistet wird.
Da das Rückgewinnungssteuerventil 6 betätigt wird, um gleichzeitig mit der Verschiebung des Wegeventils 2 aus der neutralen Position 2c in eine der Verschiebungspositionen 2a oder 2b das Hydraulikfluid aus der ersten Leitung 12 zur zweiten Leitung 10C zurückzugewinnen, ist es ferner möglich, den Nachteil auszuschließen, daß die Rückgewinnung während der Manipulation der Steuerhebeleinheit eingeleitet und die Bewegungsgeschwindigkeit des Hydraulikzylinders 4 rasch gesteigert wird.
Dementsprechend kann die dritte Ausführungsform zusätzlich zu den bei der ersten Ausführungsform erzielbaren und vorstehend aufgeführten Vorteilen (a) bis (C) den Vorteil der Möglichkeit einer weiteren Verbesserung der Bedienbarkeit bieten.
Es wird darauf hingewiesen, daß die dritte Ausführungsform modifiziert werden kann, um ein Mittel zum Variieren einer Änderungsrate des Ansteuersignals i proportional zu einer Änderungsrate des Führungsdrucks Pia1 oder Pia2 hinzuzufügen, um dadurch die Antriebsgeschwindigkeit des Rückgewinnungssteuerventils 6, d.h. die Bewegungsgeschwindigkeit des Steuerschiebers 60 abhängig von der Manipulationsgeschwindigkeit der Steuerhebeleinheit 2A zu steuern. Hierbei wird bei einer raschen Manipulation der Steuerhebeleinheit 2A, beispielsweise zum raschen Betätigen des Wegeventils 2, das Rückgewinnungssteuerventil 6 im Anschluß an den Vorgang der Verschiebung des Wegeventils 2 mit guter Reaktion angetrieben, und daher kann zur weiteren Verbesserung der Bedienbarkeit die erforderliche zurückgewonnene Strömungsmenge prompt dem Hydraulikzylinder 4 zugeführt werden.

Vierte Ausführungsform

Eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Figuren 19 und 20 beschrieben. In diesen Figuren werden mit den in Fig. 1 und Fig. 17 dargestellten Elementen identische Elemente durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
Die vierte Ausführungsform umfaßt den Drucksensor 101 zur Erfassung des Förderdrucks Pd der Hydropumpe 1 und die Drucksensoren 102a, 102b zur jeweiligen Erfassung der Führungsdrücke Pia1, Pia2, mit denen das Wegeventil 2 beaufschlagt wird, als Mittel zur Erfassung von Zustandsvariablen, die sich auf die Betätigung des Hydraulikzylinders 4 beziehen. Ebenso umfaßt der Speicher 110 (siehe Fig. 2) einer Steuereinheit 100C, wie in Fig. 20 dargestellt, einen Speicherbereich 110a zum Speichern des Verhältnisses zwischen dem Führungsdruck Pia1 oder Pia2 und dem Ansteuersignal i für das elektromagnetische Proportionalventil 105 und einen Speicherbereich 110a zum Speichern des Verhältnisses zwischen dem Förderdruck Pd der Hydropumpe 1 und einem Änderungskoeffizienten K. Das Verhältnis zwischen dem Führungsdruck Pia1 oder Pia2 und dem Ansteuersignal i für das elektromagnetische Proportionalventil 105 ist derart eingestellt, daß das Ansteuersignal i, ähnlich wie bei der dritten Ausführungsform, den maximalen Wert imax annimmt, wenn der Führungsdruck Pia1 oder Pia2 0 beträgt oder niedrig ist, und verringert wird, wenn der Führungsdruck Pia1 oder Pia2 gesteigert wird. Das Verhältnis zwischen dem Förderdruck Pd der Hydropumpe 1 und dem Änderungskoeffizienten K ist derart eingestellt, daß der Änderungskoeffizient K einen maximalen Wert Kmax annimmt, wenn der Förderdruck Pd der Hydropumpe 1 0 beträgt oder niedrig ist, und verringert wird, wenn der Förderdruck Pd ansteigt. Die Steuereinheit 100C hat ebenso eine Multiplikationsfunktion 114 zur Bestimmung des Produkts i* des Ansteuersignals i und des Änderungskoeffizienten K, die beide aus dem Speicher 110 gelesen werden. Die übrige Anordnung stimmt mit der der ersten und der dritten Ausführungsform überein.
Bei der derart angeordneten vierten Ausführungsform werden die von einem Verschiebungsgrad der Steuerhebeleinheit 2A (siehe Fig. 1) für das Wegeventil 2 abhängigen Führungsdrücke Pia1, Pia2 jeweils von den Drucksensoren 102a, 102b erfaßt, und den Führungsdrücken Pia1, Pia2 entsprechende Signale werden in die Steuereinheit 100C eingegeben. Ebenso wird der Förderdruck Pd der Hydropumpe 1 von dem Drucksensor 101 erfaßt, und ein dem Förderdruck Pd entsprechendes Signal wird über das Tiefpaßfilter 120 in die Steuereinheit 100C eingegeben. Die Verarbeitungseinheit 111 (siehe Fig. 2) der Steuereinheit 100C vergleicht die Werte des Führungsdrucks Pia1 und des Führungsdrucks Pia2, wählt den höheren Druck aus und liest das dem gewählten Druck entsprechende Ansteuersignal i für das elektromagnetische Proportionalventil 105 aus dem Speicher 111 und gleichzeitig den dem Förderdruck Pd der Hydropumpe 1 entsprechenden Änderungskoeffizienten K aus dem Speicher 110, worauf die Bestimmung des Produkts i* des Ansteuersignals i und des Änderungskoeffizienten K folgt, die beide aus dem Speicher 110 gelesen werden. Anschließend wird der Wert i* in der Ausgangseinheit 113 (siehe Fig. 2) in ein Stromsignal umgewandelt und als Ansteuersignal i* an das elektromagnetische Proportionalventil 105 ausgegeben. Das elektromagnetische Proportionalventil 105 erzeugt entsprechend dem Ansteuersignal i* den Führungsdruck Px, und der Steuerschieber 60 des Rückgewinnungssteuerventils 6 wird derart gesteuert, daß er in eine dem Führungsdruck Px entsprechende Position bewegt wird.
Bei der vierten Ausführungsform wird die Betätigung des Rückgewinnungssteuerventils gleichzeitig mit der Verschiebung des Wegeventils 2c aus der neutralen Position 2c in eine der Verschiebungspositionen 2a oder 2b bei der Manipulation der Steuerhebeleinheit für das Wegeventil 2 eingeleitet, und das Rückgewinnungssteuerventil 6 wird ebenso abhängig vom Zustand des Förderdrucks Pd der Hydropumpe 1 betätigt, wodurch die zurückgewonnene Strömungsmenge gesteuert wird. Dementsprechend werden die Vorteile sowohl der ersten als auch der dritten Ausführungsform erzielt, was im Vergleich zum Stand der Technik zu einer weiteren Verbesserung der Bedienbarkeit führt.
Obwohl die vierte Ausführungsform derart angeordnet ist, daß das Ansteuersignal i auf der Grundlage des Führungsdrucks Pia1, Pia2 und der Änderungskoeffizient K auf der Grundlage des Förderdrucks Pd der Hydropumpe 1 berechnet wird, kann der Prozeß umgekehrt werden, so daß das Ansteuersignal i auf der Grundlage des Förderdrucks Pd der Hydropumpe 1 und der Änderungskoeffizient K auf der Grundlage des Füürungsdrucks Pia1, Pia2 berechnet wird. Ferner kann, obwohl das Ansteuersignal i* bei der vierten Ausführungsform durch Multiplikation des Ansteuersignals i mit dem Änderungskoeffizienten K bestimmt wird, der Prozeß dahingehend modifiziert werden, daß ein erstes Ansteuersignal i1 entweder anhand des Führungsdrucks Pia1, Pia2 oder anhand des Förderdrucks Pd der Hydropumpe 1 und ein zweites Ansteuersignal i2 anhand des anderen Parameters berechnet wird, und anschließend beide Ansteuersignale zur Bestimmung des Ansteuersignals i* addiert werden.

Fünfte Ausführungsform

Eine fünfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Figuren 21 und 22 beschrieben. In diesen Figuren sind mit den Elementen gemäß Fig. 1 und 17 identische Elemente durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
Die fünfte Ausführungsform umfaßt, wie in Fig. 21 dargestellt, die Drucksensoren 102a, 102b und Drucksensoren 103a, 103b zur jeweiligen Erfassung der Führungsdrücke Pia1, Pia2 und der Führungsdrücke Pib1, Pib2, mit denen die Wegeventile 2, 3 beaufschlagt werden, als von der Betätigung des Hydraulikzylinders 4 abhängige Zustandsvariablen. Ebenso speichert der Speicher 110 (siehe Fig. 2) einer Steuereinheit 100D das Verhältnis zwischen den Führungsdrücken Pia1, Pia2 und Pib1, Pib2 und dem Ansteuersignal i für das elektromagnetische Proportionalventil 105, wie in Fig. 22 dargestellt. Das Verhältnis zwischen den Führungsdrücken Pia1, Pia2 und Pib1, Pib2 und dem Ansteuersignal i für das elektromagnetische Proportionalventil 105 ist derart eingestellt, daß das Ansteuersignal i den maximalen Wert imax annimmt, wenn der Führungsdruck Pia1 oder Pia2 0 beträgt oder niedrig ist, und verringert wird, wenn der Führungsdruck Pia1 oder Pia2 ansteigt, und daß das Ansteuersignal i klein ist, wenn der Führungsdruck Pib1 oder Pib2 gering ist, und größer wird, wenn der Führungsdruck Pib1 oder Pib2 ansteigt. Die übrige Anordnung entspricht der der vorstehend beschriebenen ersten und dritten Ausführungsform.
Bei der derart angeordneten fünften Ausführungsform werden die von Verschiebungsgraden der Steuerhebeleinheiten 2A, 2B (siehe Fig. 1) für die Wegeventile 2, 3 abhängigen Führungsdrukke Pia1, Pia2 und Pib1, Pib2 jeweils von den Drucksensoren 102a, 102b und 103a, 103b erfaßt, und diesen Führungsdrücken entsprechende Signale werden in die Steuereinheit 100D eingegeben. Die Verarbeitungseinheit 111 (siehe Fig. 2) in der Steuereinheit 100D vergleicht die Werte der Führungsdrücke Pia1 und Pia2 des Wegeventils 2 und die Werte der Führungsdrücke Pib1 und Pib2 des Wegeventils 3, wählt die jeweils höheren Drücke aus und liest das diesen gewählten Drücken entsprechende Ansteuersignal i für das elektromagnetische Proportionalventil 105 aus dem Speicher 111. Anschließend wird das Ansteuersignal i in der Ausgangseinheit 113 (siehe Fig. 2) in ein Stromsignal umgewandelt und an das elektromagnetische Proportionalventil 105 ausgegeben. Das elektromagnetische Proportionalventil 105 erzeugt den dem Ansteuersignal i entsprechenden Führungsdruck Px, und der Steuerschieber 60 des Rückgewinnungssteuerventils 6 wird derart gesteuert, daß er in eine dem Führungsdruck Px entsprechende Position bewegt wird.
Wenn bei der fünften Ausführungsform nur die Steuerhebeleinheit 2A (siehe Fig. 1) für das Wegeventil 2 manipuliert wird, wird die zurückgewonnene Strömungsmenge abhängig vom Verschiebungsgrad des Wegeventils 2 gesteuert, und daher kann ein ähnlicher Vorteil wie bei der dritten Ausführungsform erzielt werden.
Wenn beide Steuerhebeleinheiten 2A, 3A für die Wegeventile 2, 3 gleichzeitig manipuliert werden, wird ferner das Antriebssystem i größer, und die zurückgewonnene Strömungsmenge wird gesteigert, wenn die Steuerhebeleinheit 3A für das Wegeventil 3 in einem größeren Ausmaß manipuliert wird und die dem Hydraulikmotor 5 zugeführte Strömungsmenge steigt. Bei der kombinierten Betätigung eines Arms und einer (nicht dargestellten) Schwenkvorrichtung kann daher selbst bei einer Verringerung der dem Hydraulikzylinder (Armzylinder) 4 zugeführten Strömungsmenge aufgrund der dem Hydraulikmotor 5 (dem Motor der Schwenkvorrichtung) zugeführten gesteigerten Strömungsmenge die zurückgewonnenen Strömungsmenge entsprechend gesteigert werden, um den Hydraulikzylinder (Armzylinder) 4 zu beschleunigen, was zu dem Vorteil führt, daß die Bedienbarkeit bei der kombinierten Betätigung verbessert wird.

Sechste Ausführungsform

Eine sechste Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf die Figuren 23 und 24 beschrieben. In diesen Figuren sind mit den Elementen in den Figuren 1, 17 und 21 identische Elemente durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
Die sechste Ausführungsform umfaßt die Drucksensoren 102a, 102b und 103a, 103b zur jeweiligen Erfassung der Führungsdrücke Pia1, Pia2 und Pib1, Pib2, mit denen die Wegeventile 2, 3 beaufschlagt werden, und den Drucksensor 101 zur Erfassung des Förderdrucks Pd der Hydropumpe 1 als Mittel zur Erfassung von Zustandsvariablen, die sich auf die Betätigung des Hydraulikzylinders 4 beziehen. Ebenso umfaßt der Speicher 110 (siehe Fig. 2) einer Steuereinheit 100E, wie in Fig. 23 dargestellt, einen Speicherbereich 110c zum Speichern des Verhältnisses zwischen den Führungsdrücken Pia1, Pia2 und Pib1, Pib2 und dem Ansteuersignal i für das elektromagnetische Proportionalventil 105 und einen Speicherbereich 110d zum Speichern des Verhältnisses zwischen dem Förderdruck Pd der Hydropumpe 1 und dem Änderungskoeffizienten K. Das Verhältnis zwischen den Führungsdrücken Pia1, Pia2 und Pib1, Pib2 und dem Ansteuersignal i für das elektromagnetische Proportionalventil 105 ist derart eingestellt, daß das Ansteuersignal i, ähnlich wie bei der fünften Ausführungsform, den maximalen Wert imax annimmt, wenn der Führungsdruck Pia1 oder Pia2 0 beträgt oder niedrig ist, und verringert wird, wenn der Führungsdruck Pia1 oder Pia2 ansteigt, und daß das Ansteuersignal i klein ist, wenn der Führungsdruck Pib1 oder Pib2 niedrig ist, und größer wird, wenn der Führungsdruck Pib1 oder Pib2 ansteigt. Das Verhältnis zwischen dem Förderdruck Pd der Hydropumpe 1 und dem Änderungskoeffizienten K ist derart eingestellt, daß der Änderungskoeffizient K, ähnlich wie bei der vierten Ausführungsform, dem maximalen Wert Kmax annimmt, wenn der Förderdruck Pd der Hydropumpe 1 0 beträgt oder niedrig ist, und verringert wird, wenn der Förderdruck Pd ansteigt. Die Steuereinheit 100E weist ebenso eine Multiplikationsfunktion 114 zur Bestimmung des Produkts i* des Ansteuersignals i und des Änderungskoeffizienten K auf, die beide aus dem Speicher 110 gelesen werden. Die übrige Anordnung stimmt mit der vorstehend beschriebenen der ersten und der dritten Ausführungsform überein.
Bei der derart aufgebauten sechsten Ausführungsform werden die von Verschiebungsgraden der Steuerhebeleinheiten 2A, 2B (siehe Fig. 1) für die Wegeventile 2, 3 abhängigen Führungsdrukke Pia1, Pia2 und Pib1, Pib2 jeweils durch die Drucksensoren 102a, 102b und 103a, 103b erfaßt, der Förderdruck Pd der Hydropumpe 1 wird von dem Drucksensor 101 erfaßt, und diesen Drücken entsprechende Signale werden in die Steuereinheit 100E eingegeben. Die Verarbeitungseinheit 111 (siehe Fig. 2) der Steuereinheit 100E vergleicht die Werte der Führungsdrücke Pia1 und Pia2 des Wegeventils 2 und die Werte der Führungsdrücke Pib1 und Pib2 des Wegeventils 3, wählt die jeweils höheren Drücke aus und liest das den gewählten Drücken entsprechende Ansteuersignal i für das elektromagnetische Proportionalventil 105 aus dem Speicher 111. Ferner liest die Verarbeitungseinheit 111 den dem Förderdruck Pd der Hydropumpe 1 entsprechenden Änderungskoeffizienten K aus dem Speicher 110, worauf die Berechnung des Produkts i* des Änderungskoeffizienten K und des Ansteuersignals i folgt. Danach wird der Wert i* in der Ausgangseinheit 113 (siehe Fig. 2) in ein Stromsignal umgewandelt und an das elektromagnetische Proportionalventil 105 ausgegeben. Das elektromagnetische Proportionalventil 105 erzeugt den dem Ansteuersignal i entsprechenden Führungsdruck Px, und der Steuerschieber 60 des Rückgewinnungssteuerventils 6 wird derart gesteuert, daß er in eine dem Führungsdruck Px entsprechende Position bewegt wird.
Wenn bei der sechsten Ausführungsform lediglich die Steuerhebeleinheit 2A (siehe Fig. 1) für das Wegeventil 2 manipuliert wird, wird die zurückgewonnene Strömungsmenge abhängig vom Verschiebungsgrad des Wegeventils 2 und dem Förderdruck der Pumpe gesteuert. Daher können abrupte Änderungen der zurückgewonnenen Strömungsmenge verhindert werden, um die Bedienbarkeit, wie bei der vierten Ausführungsform, zu verbessern, wobei die Vorteile sowohl der ersten als auch der dritten Ausführungsform erzielt werden.
Ferner wird, wenn beide Steuerhebeleinheiten 2A, 3A für die Wegeventile 2, 3 gleichzeitig manipuliert werden, die zurückgewonnene Strömungsmenge entsprechend den Verschiebungsgraden der Wegeventile 2, 3 und dem Förderdruck der Pumpe gesteuert. Daher können abrupte Änderungen der zurückgewonnenen Strömungsmenge verhindert werden, um die Bedienbarkeit zu verbessern, und die Geschwindigkeit des Hydraulikzylinders kann selbst bei der kombinierten Betätigung eines Arms und einer (nicht dargestellten) Schwenkvorrichtung gesteigert werden, wodurch die Vorteile sowohl der vierten als auch der fünften Ausführungsform erzielt werden.

Siebte Ausführungsform

Eine siebte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Figuren 25 und 26 beschrieben. In diesen Figuren sind mit den Elementen in den Figuren 1, 17 und 21 identische Elemente durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
Die siebte Ausführungsform umfaßt, ähnlich wie die sechste Ausführungsform, die Drucksensoren 102a, 102b und 103a, 103b sowie den Drucksensor 101. Ebenso umfaßt der Speicher 110 einer Steuereinheit 100, wie in Fig. 26 dargestellt, Speicherbereiche 110e, 110f zum jeweiligen Speichern der ersten und zweiten Verhältnisse zwischen den Führungsdrücken Pia1, Pia2 und Pib1, Pib2 und dem Ansteuersignal i für das elektromagnetische Proportionalventil 105 und einen Speicherbereich 110g zum Speichern des Verhältnisses zwischen dem Förderdruck Pd der Hydropumpe 1 und dem Änderungskoeffizienten K. Das erste und die zweite Verhältnis zwischen den Führungsdrücken Pia1, Pia2 und Pib1, Pib2 und dem Ansteuersignal i für das elektromagnetische Proportionalventil 105 sind jeweils derart eingestellt, daß das Ansteuersignal i, ähnlich wie bei der fünften Ausführungsform, den maximalen Wert imax annimmt, wenn der Führungsdruck Pia1 oder Pia2 0 beträgt oder niedrig ist, und verringert wird, wenn der Führungsdruck Pia1 oder Pia2 ansteigt, und daß das Ansteuersignal i klein ist, wenn der Führungsdruck Pib1 oder Pib2 niedrig ist, und größer wird, wenn der Führungsdruck Pib1 oder Pib2 ansteigt. Unter den beiden Verhältnissen ist das im Speicherbereich 110e gespeicherte erste in bezug auf das im Speicherbereich 110f gespeicherte zweite derart eingestellt, daß das entsprechend dem ersten berechnete Ansteuersignal i bei dem gleichen Führungsdruck einen größeren Wert als das entsprechend dem zweiten berechnete aufweist, wodurch eine größere zurückgewonnene Strömungsmenge erzeugt wird. Das Verhältnis zwischen dem Förderdruck Pd der Hydropumpe 1 und dem Änderungskoeffizienten K ist, ähnlich wie bei der vierten Ausführungsform, derart eingestellt, daß der Änderungskoeffizient K dem maximalen Wert Kmax annimmt, wenn der Förderdruck Pd der Hydropumpe 1 0 beträgt oder niedrig ist, und verringert wird, wenn der Förderdruck Pd steigt.
Die siebte Ausführungsform umfaßt ferner einen Modusschalter 104, und die Steuereinheit 100F weist eine Auswahlfunktion 115 zum Auswählen entweder des anhand des im Speicherbereich 110e gespeicherten Verhältnisses ermittelten Ansteuersignals i oder des anhand des im Speicherbereich 110f gespeicherten Verhältnisses ermittelten Ansteuersignals i als Reaktion auf ein Ein-/Aus-Signal von dem Modusschalter 104, und ebenso eine Multiplikationsfunktion 114 zur Bestimmung des Produkts i* des gewählten Ansteuersignals i und des Änderungskoeffizienten K auf. Die übrige Anordnung stimmt mit der der sechsten Ausführungsform überein.
Bei der derart aufgebauten siebten Ausführungsform liest die Verarbeitungseinheit 111 (siehe Fig. 2) die Signalen von den Drucksensoren 102a, 102b, 103a, 103b entsprechenden Ansteuersignale aus den Speicherbereichen 110e, 110f und wählt als Reaktion auf das Ein-/Aus-Signal von dem Modusschalter 104 eines der Ansteuersignale i aus. Ferner liest die Verarbeitungseinheit 111 den dem Förderdruck Pd der Hydropumpe 1 entsprechenden Änderungskoeffizienten K aus dem Speicherbereich 110g, worauf die Berechnung des Produkts i* des Änderungskoeffizienten K und des Ansteuersignals i folgt.
Die siebte Ausführungsform kann zusätzlich zu den Vorteilen der sechsten Ausführungsform den Vorteil bieten, daß die zurückgewonnene Strömungsmenge durch die Betätigung des Modusschalters 104 zur Steigerung oder Verminderung der zurückgewonnenen Strömungsmenge bei einer weiteren Verbesserung der Bedienbarkeit in einer geeigneteren Weise gesteuert werden kann.

Achte Ausführungsform

Eine achte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf Fig. 27 sowie Fig. 25, die die siebte Ausführungsform betrifft, beschrieben. In Fig. 27 werden mit den Funktionen gemäß Fig. 24 identische Fünktionen durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
Die achte Ausführungsform umfaßt, ähnlich wie die sechste Ausführungsform, die Drucksensoren 102a, 102b und 103a, 103b sowie den Drucksensor 101. Ebenso umfaßt der Speicher 110 einer Steuereinheit 100, ähnlich wie bei der sechsten Ausführungsform, die Speicherbereiche 110c, 110d zum jeweiligen Speichern der Verhältnisse zwischen den Führungsdrücken Pia1, Pia2 und Pib1, Pib2 und dem Ansteuersignal i für das elektromagnetische Proportionalventil 105 und des Verhältnisses zwischen dem Förderdruck Pd der Hydropumpe 1 und dem Änderungskoeffizienten K.
Die siebte Ausführungsform umfaßt ferner, wie in Fig. 25 dargestellt, einen Rückgewinnungsauswahlschalter 104A, und die Steuereinheit 100G weist, wie in Fig. 27 dargestellt, die Multiplikationsfunktion 114 zur Bestimmung des Produkts i* des Ansteuersignals i und des Änderungskoeffizienten K und eine Schaltfunktion 160 zur Verbindung oder Abtrennung des Ausgangs des Ansteuersignals i* als Reaktion auf ein Ein-/Aus-Signal von dem Rückgewinnungsauswahlschalter 104A auf. Die übrige Anordnung entspricht der der sechsten Ausführungsform.
Wenn bei der derart aufgebauten achten Ausführungsform keine Rückgewinnungssteuerung erforderlich ist, wird der Rückgewinnungssteuerschalter 104A ausgeschaltet, um die Schaltfunktion 160 in einen ausgeschalteten Zustand zu versetzen. Der Hydraulikzylinder 4 wird dadurch ohne eine zurückgewonnene Strömungsmenge mit einer niedrigen Geschwindigkeit angetrieben. Wenn der Rückgewinnungsauswahlschalter 104A eingeschaltet ist, wird die Steuerfunktion 160 in einen eingeschalteten Zustand versetzt, so daß das Ansteuersignal i ausgegeben wird. Daher kann die Rückgewinnungssteuerung, wie bei der sechsten Ausführungsform, mit einer sich daraus ergebenden Verbesserung der Bedienbarkeit ausgeführt werden.
Dementsprechend kann die achte Ausführungsform zusätzlich zu den Vorteilen der sechsten Ausführungsform den Vorteil bieten, daß der Hydraulikzylinder 4 durch Ausschalten der Rückgewinnungssteuerung mit einer geringen Geschwindigkeit betätigt werden kann, wenn gewünscht wird, daß sich der Hydraulikzylinder mit einer möglichst geringen Geschwindigkeit bewegt, wie dies bei der Fertigstellungsarbeit für das Einebnen des Bodens der Fall ist, wodurch sich eine Verbesserung der Bedienbarkeit ergibt.

Neunte Ausführungsform

Eine neunte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf Fig. 28 beschrieben. In der Figur sind mit den Elementen in Fig. 1 identische Elemente durch die gleichen Bezugs zeichen bezeichnet.
Bei der neunten Ausführungsform sind die Führungs- Wegeventile 2, 3 jeweils zwischen der Hydraulikpumpe 1 mit variablem Verdrängungsvolumen und mehreren Stellgliedern, beispielsweise dem Hydraulikzylinder 4 für einen Arm und dem Hydraulikzylinder 5 für einen Ausleger angeordnet, und ein variables Entlastungsventil 60 ist als Druckerzeugungseinrichtung in der ersten Leitung 12 angeordnet, die das Wegeventil 2 und das Reservoir 9 verbindet. Mit dem von dem elektromagnetischen Proportionalventil 105 erzeugten Führungsdruck Px wird zum Einstellen eines Einstelldrucks des variablen Entlastungsventils 60 ein Einstellabschnitt des variablen Entlastungsventils 60 beaufschlagt. Die übrige Anordnung stimmt mit der der ersten Ausführungsform überein.
Bei der neunten Ausführungsform wird der Einstelldruck des variablen Entlastungsventils 60 durch den vom Förderdruck Pd der Hydropumpe 1 abhängigen Führungsdruck Px von dem elektromagnetischen Proportionalventil 105 verändert. Daher wird bei einem niedrigen Förderdruck Pd der Hydropumpe 1 der Führungsdruck Px, mit dem das variable Entlastungsventil 60 beaufschlagt wird, hoch, wodurch die von der ersten Leitung 12 zur zweiten Leitung 10C zurückgewonnene Strömungsmenge gesteigert wird. Wenn andererseits der Förderdruck Pd der Hydraulikpumpe 1 gesteigert wird, wird der Führungsdruck Px, mit dem das variable Entlastungsventil 60 beaufschlagt wird, verringert, wodurch die von der ersten Leitung 12 zur zweiten Leitung 10C zurückgewonnene Strömungsmenge verringert wird.
Wie bei der ersten Ausführungsform, kann auch die neunte Ausführungsform im Vergleich zum Stand der Technik die Bedienbarkeit verbessern.

INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT

Wie vorstehend beschrieben, können erfindungsgemäß abrupte Änderungen der zurückgewonnenen Strömungsmenge verhindert werden, und daher kann die Bedienbarkeit im Vergleich zum Stand der Technik verbessert werden. Ein Nachlauf der zurückgewonnenen Strömungsmenge kann ebenfalls verhindert werden, und daher wird die Sicherheit gewährleistet. Uberdies ist es möglich, die Geschwindigkeit der Stellglieder abhängig von der auszuführenden Arbeit frei einzustellen und den Wirkungsgrad der Arbeit zu verbessern, da die zurückgewonnene Strömungsmenge wahlweise verändert werden kann.

Claims

1. Hydraulische Rückgewinnungsvorrichtung, die in einem hydraulischen Antriebssystem angeordnet ist, das mehrere Betätiger (4, 5) enthält, die durch ein von einer Hydropumpe (1) mit veränderlichem Verdrängungsvolumen zugeführten Hydraulikfluid betätigt werden und mehrere wegeventile (2, 3) enthält, die zwischen der Hydraulikpumpe und den mehreren Betätigern angeordnet sind, zum Steuern entsprechender den zugehörigen Betätigern zugeführten Hydraulikfluidströme, wobei die hydraulische Rückgewinnungsvorrichtung variable Widerstandsmittel (6; 60) enthält, die in einer ersten Leitung (12) angeordnet sind, welche mit einer Reservoiröffnung (23) von zumindest einem (2) der mehreren Wegeventile und einem Reservoir (9) in Verbindung steht, zum Steuern einer Strömungsrate, die von der Reservoiröffnung zu dem Reservoir gemäß einem Steuersignal (Px) strömt, eine dritte Leitung (14) enthält, die einen Teil der ersten Leitung stromauf der variablen Widerstandsmittel und eine zweite Leitung (10C) in Verbindung bringt, die mit einer Pumpenöffnung (24) des einen Wegeventils verbunden ist, und ein in der dritten Leitung angeordnetes Rückschlagventil (7) enthält, so daß das Hydraulikfluid nur in eine Richtung von der einen Leitung in Richtung zur zweiten Leitung strömen kann, wobei die hydraulische Rückgewinnungsvorrichtung ferner enthält:

(a) Erfassungsmittel (101; 106; 102a, 102b; 103a, 103b) zum Erfassen einer Zustandsvariablen (Pd; Ph; Pia1, Pia2; Pib1, Pib2) betreffend einem Betrieb des Betätigers (4);

(b) Steuermittel (100; 100A-100H) zum Empfangen eines Signals von den Erfassungsmitteln und zum Erzeugen eines Ansteuersignals (i; i*) entsprechend der Zustandsvariablen, basierend auf einem im voraus in denselben gespeicherten Verhältnis; und

(c) Steuersignalerzeugungsmittel (105) zum Aufnehmen des Ansteuersignals und zum Erzeugen des Steuersignals (Px) entsprechend dem Ansteuersignal.

2. Hydraulische Rückgewinnungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Zustandsvariable ein Druck (Pd; Ph) ist, der beim Betrieb des dem Wegesteuerventil (2) zugeordneten Betätigers (4) geändert wird.

3. Hydraulische Rückgewinnungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei das im voraus gespeicherte Verhältnis ein Verhältnis zwischen dem Druck (Pd; Ph) und dem Ansteuersignal (i) derart einstellt, daß eine Änderung der Ausströmrate durch die variablen Widerstandsmittel (6; 60) pro Einheitsänderung des Drucks (Pd; Ph) als Zustandsvariable kleiner wird, als das bei einem direkten Ansteuern der variablen Widerstandsmittel mit dem Druck (Pd; Ph) sein würde.

4. Hydraulische Rückgewinnungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei der Druck als Zustandsvariable ein Zufuhrdruck (Pd) der Hydraulikpumpe (1) ist.

5. Hydraulische Rückgewinnungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei der Druck als Zustandsvariable ein Lastdruck (Ph) des dem Wegeventil (2) zugeordneten Betätigers (4) ist.

6. Hydraulische Rückgewinnungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Zustandsvariable ein Betriebssignal (Pia1, Pia2) ist, das dem Wegeventil (2) zum Angeben eines Betriebs des zugehörigen Betätigers (4) zugeführt wird.

7. Hydraulische Rückgewinnungsvorrichtung nach Anspruch 6, wobei das im voraus gespeicherte Verhältnis ein Verhältnis zwischen dem Betriebssignal (Pia1; Pia2) und dem Ansteuersignal (i) derart einstellt, daß eine in der zweiten Leitung (12) durch die variablen Widerstandsmittel (6; 60) verursachte Druckänderung pro Einheitsänderung in dem als Zustandsvariable wirkenden Betriebssignal (Pia1; Pia2) kleiner wird, als dies der Fall bei einem direkten Ansteuern der variablen Widerstandsmittel mit dem Betriebssignal wäre.

8. Hydraulische Rückgewinnungsvorrichtung nach Anspruch 6, wobei das Wegeventil ein Führungsventil (2) ist und das Betriebssignal als Zustandsvariable ein Führungsdruck (Pia1, Pia2) ist, der an das Wegeventil angelegt wird.

9. Hydraulische Rückgewinnungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Zustandsvariable einen Druck (Pd; Ph) enthält, der bei einer Betätigung des dem Wegeventil (2) zugeordneten Betätigers (4) geändert wird und ein Betriebssignal (Pia1, Pia2) enthält, das dem Wegeventil zugeführt wird, zum Angeben eines Betriebs des zugehörigen Betätigers, und wobei Steuermittel (100; 100E; 100F; 100G) Mittel (114) enthalten, zum Kombinieren des Drucks und des Betriebssignals für ein Erzeugen des Ansteuersignals (i*).

10. Hydraulische Rückgewinnungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Zustandsvariable ein Betriebssignal (Pia1, Pia2) enthält, das dem Wegesteuerventil (2) zugeführt wird, zum Angeben eines Betriebs des zugehorigen Betätigers und ein Betriebssignal (Pib1, Pib2) enthält, das dem anderen Wegesteuerventil (3) zugeführt wird, zum Angeben eines Betriebs des zugehörigen Betätigers (5), und wobei die Steuermittel (100D-100G) Mittel (114) enthalten, zum Kombinieren der beiden Betriebssignale, für ein Erzeugen des Ansteuersignals (i*).

11. Hydraulische Rückgewinnungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Zustandsvariable einen Druck (Pd; Ph) enthält, der bei einer Betätigung des dem Wegesteuerventil (2) zugeordneten Betätigers (4) geändert wird, ein Betriebssignal (Pia1, Pia2) enthält, das dem Wegesteuerventil zum Angeben eines Betriebs des zugehörigen Betätigers zugeführt wird und ein Betriebssignal (Pib1, Pib2) enthält, das dem anderen Wegesteuerventil (3) zum Angeben eines Betriebs des zugehörigen Betätigers (5) zugeführt wird, und wobei die Steuermittel (100E-100G) Mittel (114) enthalten, zum Kombinieren des Drucks und der zwei Betriebssignale, für ein Erzeugen des Ansteuersignals.

12. Hydraulische Rückgewinnungsvorrichtung nach Anspruch 1, die ferner Modusschaltmittel (104) enthält, zum Ausgeben eines Modussignals zu den Steuermitteln (100F), wobei die Steuermittel (100F) Speichermittel (110e, 110f) enthalten, zum Speichern, als das im voraus gespeicherte Verhältnis, von mehreren Verhältnissen zwischen den Zustandsvariablen (Pia1, Pia2, Pib1, Pib2) und dem Ansteuersignal (i), und Auswahlmittel (115) enthält, zum Erzeugen des Ansteuersignals basierend auf einem der mehreren Verhältnisse, in Reaktion auf das Modussignal.

13. Hydraulische Rückgewinnungsvorrichtung nach Anspruch 1, die ferner Rückgewinnungsauswahlschaltmittel (104A) enthält, zum Ausgeben eines Auswahlsignals zu den Steuermitteln (100G), wobei die Steuermittel (100G) Schaltmittel (106) zum Schalten des Ausgangs des Ansteuersignals (i*) in Reaktion auf das Auswahlsignal enthalten.

14. Hydraulische Rückgewinnungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die variablen Widerstandsmittel Ventilmittel (6) mit einer variablen Drossel (6a) sind.

15. Hydraulische Rückgewinnungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die variablen Widerstandsmittel ein variables Entlastungsventil (6) sind.

16. Hydraulische Rückgewinnungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Steuersignalerzeugungsmittel ein elektromagnetisches Proportionalventil (105) zum Erzeugen eines Führungsdrucks (px) sind.

17. Hydraulische Rückgewinnungsvorrichtung nach Anspruch 1, die ferner ein Tiefpaßfilter (120) enthält, der zwischen den Erfassungsmitteln (101; 106) angeordnet ist und Steuermittel (100; 100A; 100C; 100E-100H) enthält, zum Entfernen van niederfrequenten Komponenten des Signals aus den Erfassungsmitteln.