(57)【要約】  コンシューマ（８）に圧力媒体を供給するための圧力媒体ポンプ（１）と、コンシューマから圧力媒体を排出するための戻し管（８）とを有する、エネルギ回生機能を備えた油圧駆動装置が開示されている。本発明によれば、排出された圧力媒体が、回生圧力で圧力媒体ポンプの吸入側へ返送される。
2013511013.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つのコンシューマ（８）に圧力媒体を供給するための圧力媒体ポンプ（１）と、前記コンシューマ（８）から圧力媒体を排出するための戻し管（１８）とを有する、エネルギ回生機能を備える油圧駆動装置において、
排出された圧力媒体は、予め決められたまたは予め決めることができる回生圧力で、前記圧力媒体ポンプ（１）の吸入側へと返送される、
ことを特徴とする油圧駆動装置。
【請求項２】
前記戻し管（１８）は、前記コンシューマ（８）から出発して前記圧力媒体ポンプ（１）の吸入管（１２）へと合流する、
ことを特徴とする請求項１記載の油圧駆動装置。
【請求項３】
前記吸入管（１２）には、前記戻し管（１８）との合流地点と圧力媒体タンクとの間に、前記圧力媒体タンクから前記圧力媒体ポンプ（１）への圧力媒体流のみを許可する弁、有利には逆止弁（１４）が配置されている、
ことを特徴とする請求項２記載の油圧駆動装置。
【請求項４】
前記戻し管（１８）に圧力補償器（３０）が設けられており、
前記圧力補償器（３０）は、予め決められたまたは予め決めることができる排出圧力の場合、および、有利には前置接続された絞り（２０）の両端における圧力差が予め決められたまたは予め決めることができる圧力差である場合に、前記戻し管（１８）を開放する、
ことを特徴とする請求項２または３記載の油圧駆動装置。
【請求項５】
前記圧力補償器（３０）の下流にて前記戻し管（１８）に接続された過圧管（３２）に、圧力制限弁（３４）が中間接続されており、
前記圧力制限弁（３４）は、前記圧力補償器（３０）の出力側に対し、前記予め決められたまたは予め決めることができる回生圧力まで予圧をかけている、
ことを特徴とする請求項４記載の油圧駆動装置。
【請求項６】
回生体積流を蓄積する圧力蓄積器（３６）が設けられている、
ことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項記載の油圧駆動装置。
【請求項７】
前記圧力蓄積器（３６）は、前記圧力媒体ポンプ（１）の吸入側に接続されている、
ことを特徴とする請求項６記載の油圧駆動装置。
【請求項８】
前記少なくとも１つのコンシューマ（８）と前記圧力媒体ポンプ（１）の吸入側との間で圧力媒体の接続を形成する絞り要素（３８）が設けられている、
ことを特徴とする請求項１から７のいずれか一項記載の油圧駆動装置。
【請求項９】
前記絞り要素（３８）は、前記圧力補償器（３０）を迂回するブリッジ管（４０）に中間接続されている、
ことを特徴とする請求項５を引用する請求項８記載の油圧駆動装置。
【請求項１０】
前記絞り要素（３８）は比例弁であり、
前記比例弁の一方の制御側には、前記圧力補償器（３０）の絞られた出力圧力が加えられており、
前記比例弁の他方の制御側にはバネ予圧がかけられており、付加的な絞り（４８）を含む制御管を介して制御圧力を加えることができ、
前記制御圧力は、前記絞り要素（３８）の出力圧力および／または前記圧力補償器（３０）の既に絞られた出力圧力によって測定される、
ことを特徴とする請求項９記載の油圧駆動装置。
【請求項１１】
前記圧力補償器（３０）は、前記戻し管（１８）を開放する位置にて、前記絞り要素（３８）のバネ予圧がかけられた前記制御側の圧力を逃し、前記戻し管（１８）を閉鎖する制御動作にて、前記絞り要素（３８）のバネ予圧がかけられた前記制御側にて前記制御圧力を形成する、
ことを特徴とする請求項１０記載の油圧駆動装置。
【請求項１２】
前記圧力媒体ポンプ（１）によって圧力媒体が供給される少なくとも１つの別のコンシューマ（５０）が設けられている、
ことを特徴とする請求項１から１１のいずれか一項記載の油圧駆動装置。
【請求項１３】
前記別のコンシューマ（５０）は、圧力媒体蓄積器または発電機ポンプである、
ことを特徴とする請求項１２記載の油圧駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念に記載のエネルギ回生機構を備える、例えばショベルやフォークリフト等といった作業機械のアーム／リフト機構のような並進式のコンシューマ、または、例えばウィンチ等のような回転式のコンシューマのための油圧駆動装置に関する。
【０００２】
ウィンチ駆動装置のような回転式のコンシューマ、または、作業機械のリフト機構のような並進式のコンシューマはとりわけ油圧式に駆動され、このために必要とされる油圧流体流は圧力媒体ポンプによって形成される。ポンプは機関によって機械的に駆動される。ポンプの圧送容量は手動操作式の制御レバーに依存しているか、または直接機械的にもしくは制御ユニットによって間接的に変化させることができる。制御ユニットは相応の制御信号を形成し、この制御信号を圧力媒体ポンプないし圧力媒体ポンプの調整機構に印加する。さらにポンプとコンシューマとの間の接続管には少なくとも１つの手動操作可能な制御弁が中間接続されており、この制御弁を介してコンシューマの動作速度および動作方向を制御することができる。この関連において、動作速度（例えばアームの場合には下げ速度）を弁のレバー位置に応じて調整し、最大動作速度、例えば最大下げ速度を、油圧式駆動装置の圧力逃し管にある方向弁を介して実現することは技術標準に相当する。この際持ち上げられたまたは引き上げられた負荷の位置エネルギは、方向弁の絞り位置において熱に変換され、流体によってタンクへ排出される。
【０００３】
しかしながらとりわけ電気的に動作する作業機械の場合、また一般的に移動式の油圧システムにおいては、油圧装置のエネルギ効率は非常に重要である。このような場合には負荷を下げる際に、持ち上げられた負荷の位置エネルギが、発電機として動作する電気モータによって電気バッテリへと回生される。このために例えばＤＥ４４１６１７３Ｃ２に記載の従来技術においては、圧送容量を調整可能な圧力媒体ポンプによってリフト装置のリフトシリンダに油圧流体を供給することが公知であり、この圧力媒体ポンプは、圧力媒体管および中間接続された制御弁を介してリフトシリンダに接続されている。制御弁は手動で操作することができ、負荷を持ち上げるために圧力媒体ポンプをリフトシリンダに接続するか、または負荷を下げるために圧力逃し管と接続する。
【０００４】
圧力逃し管には下降制動弁が中間接続されており、この下降制動弁を介して圧力媒体を絞って圧力媒体タンクへと逃すことができる。付加的に下降制動弁の上流にある切換弁において圧力逃し管からエネルギ回生管が分岐している。エネルギ回生管は逆止弁を介してポンプの上流にある圧力媒体管へと通じており、したがって逃された圧力媒体が圧力媒体ポンプの出力ポートへと返送される。リフトシリンダと制御弁との間の圧力が所定の値を上回る場合には、切換弁がエネルギ回生管へと切り換わる。この場合には圧力媒体ポンプは圧力媒体モータとして動作し、該圧力媒体ポンプに機械的に接続された電気モータは発電機として動作する。
【０００５】
上記の従来技術によるエネルギ回生機能を備えた回路は、電気エネルギ蓄積器（例えばバッテリ）を備えた電気駆動式のポンプ／機関・ユニットを前提としている。もっとも移動式の作業機械においては、油圧ポンプは基本的に内燃機関によって駆動される。
【０００６】
さらに欠点として、多数のセンサによる比較的高い制御技術コストが挙げられる。なぜならポンプの回転数および弁の開度を、システム圧力およびコンシューマ圧力とコンシューマ動作速度とに依存して制御しなければならないからである。これに加えて比較的高いコンシューマ圧力を有する複数の並列のコンシューマによる動作状態においては、エネルギ回生は不可能である。
【０００７】
この事実を鑑みて本発明の課題は、高い効率を達成し、かつ複数の並列のコンシューマを駆動することが可能な、エネルギ回生機能を備える油圧駆動装置を提供することである。別の有利な目標は、電気エネルギ蓄積器を備える電気駆動式のポンプ／機関・ユニットが必要なくなるように、かつ、わずかな制御技術コストで動作させることができるように、油圧駆動装置を構成することである。
【０００８】
この課題は、請求項１に記載の特徴を有する油圧駆動装置によって解決される。本発明の有利な実施形態は、従属請求項の対象である。
【０００９】
本発明の核心部分および従来技術との実質的な相違点は、少なくとも１つまたは複数の（並進式または回転式の）コンシューマに圧力媒体を供給するための圧力媒体ポンプと、これら（この）コンシューマから圧力媒体を排出するための戻し管とを有する、エネルギ回生機能を備える油圧駆動装置を、排出された圧力媒体が（回生）圧力で圧力媒体ポンプの吸入側へ返送されるように構成することにある。これによりポンプがポンプ動作にある場合には、ポンプの両端における圧力差が少なくなってエネルギ消費が低減するか、または、ポンプがモータ動作にある場合には、返送された圧力媒体からのエネルギが駆動軸に供給される。つまり双方の場合においてエネルギ回生が行われ、この回生されたエネルギが同一のポンプによって駆動される複数の並列のコンシューマを直ちに直接使用可能にする。したがって駆動装置の効率を向上させることができる。
【００１０】
このために本発明の有利な実施形態においては、戻し管に圧力補償器が中間接続されており、圧力補償器の出力側は、圧力制限弁によって（回生）圧力まで予圧がかけられている／予圧をかけることができる。このようにして、負荷とは独立した（回生）圧力をポンプの吸入側へと印加することができる。
【００１１】
圧力媒体蓄積器を圧力媒体ポンプの吸入側に接続すると特に有利であり、圧力媒体蓄積器には、ポンプによって必要とされない／呼び出されない（回生）体積流を一時的に蓄積することができる。
【００１２】
最後に圧力補償器をブリッジ管によって迂回させると有利であり、ブリッジ管には絞り要素、有利には比例弁が中間接続されている。これによって、戻し管における返送圧力が相応に高い場合に、圧力補償器にて調整された出力圧力を上回る（回生）圧力をポンプに印加することができ、駆動装置の効率を一時的にさらに上昇させることができる。
【００１３】
以下本発明を、添付図面に関連した有利な実施形態に基づいて詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、実質的に基本形態である、本発明の有利な第１の実施形態による油圧駆動装置の回路図を示す。
【図２】図２は、本発明の有利な第２の実施形態による油圧駆動装置の回路図を示し、この実施形態には回生されたエネルギのための付加的なエネルギ蓄積器が設けられている。
【図３】図３は、本発明の有利な第３の実施形態による油圧駆動装置の回路図を示し、この実施形態は第２の実施形態の発展形態であり、駆動装置の効率を格段に改善するものである。
【図４】図４は、本発明の有利な第４の実施形態による油圧駆動装置の回路図を示し、この実施形態には第３の実施形態の機能に加えて付加的な「仮想コンシューマ」が設けられている。
【図５】図５は、本発明の有利な第５の実施形態による油圧装置の回路図を示す。
【図６】図６は、リフトに亘る圧力補償器のオリフィスの断面積の推移を示すグラフである。
【００１５】
図１には、本発明の油圧駆動装置の基本形態を示す概略図が図示されている。ここで本図は、簡単ではあるが完全に機能することが可能な油圧駆動装置を表しているということを明示的に言及しておく。図１とは異なり図２から図４の各図面は、完全に機能することが可能な駆動装置の回路図を表しているわけではなく、本発明の駆動装置の部分的な側面のみ、つまり「下げる」という部分的な側面のみを表すものとする。
【００１６】
したがって本発明の駆動装置は、有利には調節可能である圧力媒体ポンプ１を有する。圧力媒体ポンプ１は、電気モータまたは内燃機関２によって駆動される。ここではポンプ１は、送り管４を介してリフトシリンダ８のリング形チャンバ６またはピストンチャンバ１６と接続することができ、送り管４には制御可能な比例弁９が中間接続されている。さらにポンプ１は、逆止弁１４が中間接続された吸入管１２を有する。この逆止弁１４は、流体タンクからポンプ１の方向へ向かう圧力媒体の吸入のみを許可するものである。
【００１７】
リフトシリンダ８のピストンチャンバ１６から戻し管１８が分岐しており、この戻し管１８にも前記比例弁９が中間接続されている。この比例弁９を介してリフトシリンダのピストンチャンバ１６は、負荷を持ち上げるために、管４および管１８を介して選択的にポンプ１に接続することができる。比例弁９のこの切換位置においては、リング形チャンバ６はタンクに接続されている。さらにピストンチャンバ１６は、負荷を下げるために、戻し管１８と戻し管１８に中間接続された比例弁９とを介して流体タンクと接続することができ、この場合にはリング形チャンバ６は比例弁９を介してポンプ１と接続される。この場合（下げる位置）には比例弁９は、下げる工程を精確に制御するために、戻し管１８にて排出制御エッジまたは排出オリフィス２０のようなものを形成している。
【００１８】
図１においては、リフトシリンダ８の代わりに例えばウィンチが連結された油圧機械の形態の回転式のコンシューマも図示されている。しかしながら以下では簡単化のためにリフトシリンダに基づいてのみ記載する。
【００１９】
戻し管１８には排出オリフィス２０の下流にて逆止弁２２を配置することができる（とりわけ図２を参照）。この逆止弁２２は、リフトシリンダ８のピストンチャンバ１６からの圧力媒体の流出のみを許可するものである。逆止弁２２の下流にて短絡管２４が分岐している。短絡管２４は別の逆止弁２６を介してリング形チャンバ６へと戻っており、ピストンチャンバ１６からリング形チャンバ６への流体流のみを許可している。短絡管２４では逆止弁２６に前置して減圧弁２８が直接接続されている。減圧弁２８の一方の制御側には、有利には調整可能であるバネが当接しており、減圧弁２８の他方の制御側には制御圧力が加えられている。制御圧力は減圧弁２８の下流の短絡管路２４によって測定される。
【００２０】
（比例弁９の）排出制御エッジ２０の下流において戻し管１８には圧力補償器３０が中間接続されている。圧力補償器３０は有利には２方比例制御弁からなる。この２方比例制御弁の一方の制御側にはバネ予圧がかけられた状態で制御圧力が加えられており、この制御圧力は、圧力補償器３０のすぐ上流の戻し管１８によって測定される。２方比例制御弁の他方の制御側にも制御圧力が加えられており、この制御圧力は、排出制御エッジ２０の上流の戻し管１８によって測定される。
【００２１】
圧力補償器３０の下流では戻し管１８が圧力媒体ポンプ１の吸入管と接続されており、より詳しくは、圧力媒体ポンプ１と吸入管１２の逆止弁１４との間に接続されている。最後に圧力補償器３０の下流において、戻し管１８から流体タンクへと圧力逃し管３２が分岐している。圧力逃し管３２には圧力制限弁３４が中間接続されている。圧力制限弁３４の一方の制御側には、有利には調整可能であるバネによって予圧がかけられている。圧力制限弁３４の他方の制御側には制御圧力が加えられており、この制御圧力は、圧力制限弁３４のすぐ上流の圧力逃し管３２によって測定される。
【００２２】
圧力補償器３０の出力は、圧力制限弁３４によって、圧力制限弁３４において設定可能な値または予め設定された値まで予圧がかけられ、したがって吸入管１２も、該吸入管１２に中間接続された逆止弁１４の上流にてこの圧力値をとる。圧力媒体ポンプ（油圧機械）１はさらに、図１に図示された例えばアームのリフトシリンダ８、ならびに、詳細には図示しない別のコンシューマに圧力媒体を供給するために設けられている。最後に圧力制限弁３４は、圧力逃し管３２において以下のような圧力に調整されている。すなわち、前置接続された絞り２０（ないしは絞りの制御エッジ）の両端における、圧力補償器３０によって調整された圧力差を差し引いた、リフトシリンダ８への最小負荷圧力（実質的にアームの自重に相当する）に相当する圧力である。
【００２３】
本発明の原則的な機能動作は、図１の駆動装置の概略図に基づき以下のように説明することができる。
【００２４】
負荷を下げる間は、負荷圧力が加えられたシリンダピストンチャンバ１６は、比例弁９の排出制御エッジないし排出オリフィス２０を介して、および、後置接続された圧力補償器３０を介して、ポンプ／機関・ユニット１の吸入管１２と接続される。ここで以下の動作状態を区別することができる。
【００２５】
１．排出オリフィス２０を流れる体積流が、ポンプ１によって吸い取られる体積流よりも大きい場合。
【００２６】
この場合には圧力媒体の残量が圧力制限弁３４を介して（調整可能に、または、固定的に設定されて）タンクへと導かれ、これによってエネルギ回生機能は失われる。その間に圧力媒体ポンプ１の吸入管１２における圧力は、圧力制限弁３４において設定された圧力（例えば５０ｂａｒ）まで上昇する。（ポンプ１の後の）システム圧力が吸入管１２における圧力（ポンプ吸入圧力）よりも高い場合には、この高い吸入圧力に基づきポンプ／機関・ユニット１はポンプとして動作するが、しかしながらポンプ１の両端における圧力差はより小さくなっている。これにより、（機関２とポンプ１との間）にある中央の駆動軸によって出力がさほど要求されずに済む。
【００２７】
その間にシステム圧力が吸入管１２の圧力よりも小さい場合には、ポンプ／機関・ユニット１は機関として動作し、これによって機械的出力がクランクシャフトへと出力される。この場合圧力補償器３０は、負荷を下げる間、戻し管１８の絞り（排出オリフィス）２０の両端における圧力差を一定に保ち、このようにして負荷圧力とは独立した下げ動作を可能にする。
【００２８】
２．排出オリフィス２０を流れる体積流が、ポンプ１によって必要とされる体積流よりも小さい場合。
【００２９】
この動作状態においては、ポンプ１の排出された全ての体積流が使用可能となる。この場合は圧力制限弁３４を介して圧力媒体の残量が流体タンクへと開放されないので、ポンプの吸入管１２における圧力はタンク圧力まで低下する。ここでポンプ１によって付加的に必要とされる圧力媒体の量を、吸入管１２の逆止弁１４を介して流体タンクから取り出すことができる。
【００３０】
シリンダ８のリング形チャンバ６に充分に供給するために、短絡管２４に減圧弁２８が設けられている。この減圧弁２８は、ロッド形チャンバ６の圧力が予め決められた（予め決めることができる）値を下回る場合に、後置接続された逆止弁２６を介して、ピストンチャンバ１６とリフトシリンダ８のリング形チャンバ６との接続を形成する。
【００３１】
上述した説明から基本的に読み取れるように、持ち上げられた負荷に保存された位置エネルギは、圧力媒体ポンプ１の圧力エネルギの形態で圧力媒体ポンプの吸入側にて使用可能となる。これによって、一方の動作状態ではポンプ１の両端における圧力差が減少する、および／または、他方の動作状態ではポンプ１を機関として使用することさえ可能となる。このようにして本発明の装置の効率は、冒頭に述べた従来技術の標準に比べて上昇すると同時に、１つのポンプ１によってより多くのコンシューマに圧力媒体を供給することができる。
【００３２】
図２には、第１の実施形態の発展形態である、本発明の第２の有利な実施形態が図示されている。したがって以下には、第２の実施形態のうち第１の実施形態とは異なる技術的特徴のみを記載するものとする。さらに同一の技術的特徴には同一の参照符号を付してある。ここでも図２にはただ「負荷を下げる」という側面のみが図示されており、完全な油圧回路が形成されているわけではないということを再度言及しておく。
【００３３】
したがって図１に図示した比例弁は、送り管４においては調節可能な絞り１０に置き換えられており、戻し管１８においては単一の調整可能な排出オリフィス２０に置き換えられている。さらに第２の実施形態における実質的な改変は、有利には圧力逃し管３２における圧力蓄積器３６の装置にある。圧力蓄積器３６はどの場合においても圧力補償器３０に後置して接続されているが、圧力制限弁３４には前置して接続されている。したがって圧力蓄積器３６は、吸入管１２に配置されている逆止弁１４の上流における吸入管１２または戻し管１８にも接続し得る。圧力蓄積器３６の装置は、第１の実施形態において既に説明した２つの動作状態に関して、以下の作用効果を有する。
【００３４】
３．排出オリフィス２０を流れる体積流が、ポンプ１によって吸い取られる体積流よりも大きい場合。
【００３５】
この場合には圧力媒体の残量がまず圧力蓄積器３６へと導かれ、圧力蓄積器３６が満杯である場合に初めて圧力制限弁３４を介して流体タンクへと導かれる。この場合ポンプ１の吸入管１２の圧力は、圧力蓄積器３６の圧力まで上昇する。
【００３６】
４．排出オリフィス２０を流れる体積流が、ポンプ１によって必要とされる体積流よりも小さい場合。
【００３７】
この動作状態においては、ポンプ１の流出した全ての体積流が使用可能となる。ポンプ１によって付加的に必要とされる圧力媒体の量はまず一時的に圧力蓄積器３６から取り出すことができ、そして圧力蓄積器３６は少なくとも所定の時間（または所定の取り出された流体量に対して）吸入管１２の圧力を上昇させるか、または維持する。ポンプ１は圧力蓄積器３６が空になって初めて、吸入管１２に中間接続された逆止弁１４を介して流体タンクから圧力媒体を取り出す。
【００３８】
この際戻し管１８の排出オリフィス２０に直接後置接続された逆止弁２２は、全ての動作状態において、圧力蓄積器３６の圧力がシリンダ８のピストンチャンバ１６の圧力よりも大きくなった場合に動作反転が起こらないよう保証するという任務を有する。
【００３９】
図３には、第２の実施形態の発展形態である、本発明の第３の有利な実施形態が図示されている。したがって以下には、第３の実施形態のうち第２の実施形態とは異なる技術的特徴のみを記載するものとする。さらに同一の技術的特徴には同一の参照符号を付してある。
【００４０】
図３には、図２から既に知られた圧力蓄積器３６と、付加的な絞り要素３８とを備える実施形態が図示されている。絞り要素３８はここではブリッジ管４０に中間接続されている比例弁によって形成されている。ブリッジ管４０は、圧力補償器３０のすぐ上流の戻し管１８と、逆止弁１４の上流の吸入管１２とを接続している。ここではブリッジ管４０は、戻し管１８と吸入管１２との接続箇所のすぐ前にて、戻し管１８に接続されている。さらに戻し管１８には付加的な逆止弁４２が中間接続されている。この逆止弁４２は、ブリッジ管４０と戻し管１８との接続箇所の上流に配置されている。
【００４１】
比例弁（絞り要素）３８は、制御圧力が加えられている第１の制御側を有し、この制御圧力は、圧力補償器３０のすぐ下流にある戻し管１８によって測定される。比例弁（絞り要素３８）はさらに、バネによって予圧がかけられている第２の制御側を有する。第２の制御側にはさらにリーケージ管４４が接続されており、リーケージ管４４は圧力補償器３０内の逃し路３０ａを介して流体タンクへと導かれている。この逃し路３０ａは、圧力補償器３０が比較的広く開かれている場合に初めて、圧力補償器３０によって開放される。この点に関して、圧力補償器の制御エッジないし制御オリフィスが参照符号３０ｂによって表されていることを言及しておく。
【００４２】
最後にブリッジ管４０の接続箇所のすぐ後ろにて、戻し管１８から中間管４６が分岐している。この中間管４６はリーケージ管４４へと導かれており、絞り／ノズル４８が中間接続されている。
【００４３】
第２の実施形態に対して付加的な油圧構成部材、とりわけ絞り要素３８の作用効果は、既に述べた２つの動作状態に関して非常に詳しく以下のように説明することができる。
【００４４】
負荷を下げる間、負荷圧力が加えられたリフトシリンダ８のピストンチャンバ１６は、絞り／排出オリフィス２０と、すぐ後に接続された逆止弁２２と、絞り要素３８とを介して（この順序で）、中央のポンプ／機関・ユニット１の吸入管１２と接続される。既に説明したように、絞り要素３８のバネ側はさらにノズル４８を介して吸入管１２とも接続されており、リーケージ管と圧力補償器３０の逃し路３０ａを介してタンクとも接続されている。これによって、上述した２つの動作状態に関して以下の作用効果が生じる。
【００４５】
５．排出オリフィス２０を流れる体積流が、ポンプ１によって吸い取られる体積流よりも大きい場合。
【００４６】
この場合には圧力媒体の残量が、圧力補償器３０を介して油圧式の圧力蓄積器３６に供給される。この際圧力補償器３０は排出オリフィス２０の両端における圧力差を一定に保ち、したがって負荷圧力とは独立した下げ動作を可能にする。
【００４７】
圧力補償器３０は制御位置にあるので、絞り要素３８のバネ側はタンクと接続されている。その後絞り要素３８は完全に開かれ、そしてブリッジ管４０を介してシリンダ排出管と、つまり排出オリフィス２０の下流にある戻し管１８と、ポンプ１の吸入管１２との間の接続を提供する。その後ポンプの吸入管１２の圧力は、排出オリフィス２０の両端における圧力差ないし差圧値を差し引いたピストンチャンバ圧力まで上昇する。
【００４８】
（ポンプ１の後の）システム圧力がポンプ１の吸入管１２における圧力よりも高い場合には、この高い吸入圧力に基づきポンプ／機関・ユニット１はポンプとして動作するが、しかしながらポンプ１の両端における圧力差はより小さくなっている。これによって駆動軸の出力はさほど要求されずに済む。しかしながらシステム圧力がポンプの吸入管１２の圧力よりも小さくなった場合には、ポンプ／機関・ユニット１は機関として動作し、機械的出力がクランクシャフトへと出力される。
【００４９】
この点に関してポンプ１の吸入管１２の圧力は、第３の実施例の場合には排出オリフィス２０の両端における圧力差を差し引いたピストンチャンバ圧力に相当し、したがって圧力蓄積器３６の圧力よりも大きくなることができるということを言及しておく。これによって冗長的な位置エネルギを充分に利用し尽くすことが可能となる。ポンプ１（油圧機械）によって必要とされない圧力媒体の量だけが圧力補償器３０を介して圧力蓄積器の圧力レベルまで低減され、そして圧力蓄積器３６に畜圧されるか、圧力蓄積器３６が満杯の場合にはタンクへと逃される。
【００５０】
６．排出オリフィス２０を流れる体積流が、ポンプ１によって必要とされる体積流よりも小さい場合。
【００５１】
この動作状態においては、ポンプ１の排出された全ての体積流が使用可能となる。しかしながら圧力媒体の残量はもはや圧力蓄積器３６には供給されないので、圧力補償器３０はほぼ完全に閉鎖されている。さらにポンプ１によって付加的に必要とされる圧力媒体の量は、圧力蓄積器３６から取り出すか、または圧力蓄積器３６が既に空の場合にはタンクから取り出さなければならない。このためにポンプ１の吸入管１２の圧力は絞り要素３８を介して圧力蓄積器レベルまで低減され、付加的な逆止弁４２を流れる圧力媒体量を、ブリッジ管４０と戻し管１８との接続箇所の上流にて圧力蓄積器３６から取り除くことができる。既に説明したように圧力補償器３０はこの動作状態においてはほぼ完全に閉鎖されているので、絞り要素３８の圧力解放部（リーケージ管）４４は閉鎖している。したがって絞り要素３８のバネ側には吸入管１２の圧力が加えられており、絞り要素３８は、吸入管１２の圧力が圧力蓄積器圧力に相当するまで閉鎖している。これによって圧力補償器３０の下流にある戻し管１８の付加的な逆止弁４２を開放し、ポンプの吸入管１２と圧力蓄積器３６との接続を形成することができる。最後に圧力器３６が完全に空である場合には、ポンプの吸入管１２の圧力はタンクレベルまで低下し、吸入管１２の逆止弁１４はタンクとの接続を形成する。それから、付加的に必要とされる圧力媒体の量をタンクから取り出すことができる。
【００５２】
この関連において、本発明の第３の実施形態の以下の追加機能について言及しておく。
【００５３】
排出オリフィス２０に直接後置接続された戻し管１８の逆止弁２２は、上述した全ての動作状態において、圧力蓄積器３６の圧力がリフトシリンダ８のピストンチャンバ１６の圧力よりも大きくなった場合にリフトシリンダ８において動作反転が起こらないよう保証する。最大圧力蓄積器圧力は圧力制限弁３４によって調整することができるか、または予め固定値に設定されている。リフトシリンダ８のリング形チャンバ６に圧力媒体を充分に供給するために、既に第１の実施形態にて説明したように、短絡管２４に中間接続された減圧弁２８が使用される。この減圧弁２８は、リング形チャンバ６の圧力が規定の圧力値を下回る場合に、直接後置接続された逆止弁２６によって、リフトシリンダ８のリング形チャンバ６とピストンチャンバ１６との接続を形成する。
【００５４】
さらに比例弁ないし絞り要素３８は、上記６．の動作状態において、いわば予め制御された圧力補償器として圧力補償器３０と協働し、この際絞り要素３８は主段を呈する。
【００５５】
図６には、本発明の有利な第３の実施形態に基づく圧力補償器３０の特性曲線が示されている。この図では、バルブスライダのリフトに亘る、圧力補償器３０のオリフィスの断面積の推移３０ａおよび３０ｂがプロットされている。この際リフト０ｍｍは、完全に開放された圧力補償器３０の制御オリフィス３０ｂ、および、図３に図示されているような開放されたタンクリリーフ３０ａに相当する。
【００５６】
図６からは、タンクリリーフ、すなわち逃し路３０ａが、長いリフト距離に亘って完全に開かれたままであり、最大リフト距離の６／７（つまり約６．５ｍｍ）を過ぎて初めて閉鎖されるということが見て取れる。圧力補償器３０は、タンクリリーフが完全に閉鎖されている場合にもなお残りの断面積を有しているので、自身の制御機能を引き続き実行することができる。つまり上記６．で説明した動作状態においては、圧力補償器は、図６の特性曲線の右側領域（バルブスライダのリフト６ｍｍ〜７ｍｍ）において制御する。
【００５７】
最後に第１から第３の実施形態に基づく本発明の対象を明瞭に示すために、以下の表を示す。この表では、各実施形態に対してそれぞれ上で説明した２つの動作状態が比較されて再度示されている。
【００５８】
【表１】
2013511013.tif 000003
【００５９】
図４には、第３の実施形態の発展形態である、本発明の第４の有利な実施形態が図示されている。したがって以下には、第４の実施形態のうち第３の実施形態とは異なる技術的特徴のみを記載するものとする。さらに同一の技術的特徴には同一の参照符号を付してある。
【００６０】
図４によれば、本発明の第４の実施形態の油圧駆動装置に、付加的な「仮想」コンシューマ５０が設けられている。この「仮想」コンシューマ５０は、圧力媒体の量が実際には本来の（伝統的な）コンシューマによって必要とされない場合であっても、ポンプ／機関・ユニット１を介して圧力媒体の付加的な量を供給できるようにするものである。このことは例えば、ポンプ／機関・ユニット１がモータとして動作し（エネルギ的に過剰）、駆動軸に機械的出力が出力される場合に意義深い。このようにして、伝統的なコンシューマよりも多くの圧力媒体を消費し、ポンプ／機関・ユニット１によって押出し、これによってより多くの出力をクランクシャフトに出力することが可能となる。この「仮想」コンシューマ５０は、例えばタンクまたは別の圧力蓄積器等の油圧構成部材とすることができる。
【００６１】
駆動軸に出力される機械的出力を、例えば付加的なハイブリッドモジュールに蓄えることも可能である。「仮想」コンシューマは、油圧機械がリフトシリンダ８によって供給される圧力媒体の全量をできるだけ低減するように調整される。
【００６２】
引き続き図５においては、本発明の第５の実施形態を図示する。この図でも、同一の技術的特徴には同一の参照符号を付してある。
【００６３】
図５では、本発明の可能な実際の実施形態として、第３の有利な実施形態によるエネルギ回生機能を備える油圧装置を、アーム・ダブルリフトシリンダ５２および並列のコンシューマ（バケット）５４とを組み合わせて図示している。ここではダブルリフトシリンダ５４の「アームを持ち上げる」機能ならびに並列のコンシューマは、伝統的なＬＵＤＶ技術（負荷圧力とは独立した流れ分配技術Lastdruckunabhaengige Durchflussverteilung）によって制御される。「アームを下げる」機能のために、有利には上述した第３の実施形態による装置が使用される。
【００６４】
具体的には、圧力媒体ポンプ１は、上述した２つのコンシューマ５２，５４を負荷とは独立して持ち上げるために、２つの（ＥＣＵによって）手動操作可能な比例弁５６，５８を介して２つのコンシューマ５２，５４と接続されている。このような（ＬＵＤＶ技術による）油圧駆動装置は、本出願人の従来技術からも充分に公知であり、したがってこの場では詳細な説明は省略する。「負荷を下げる」場合には、相応に操作された比例弁５６，５８が、ダブルリフトシリンダ５２または並列のコンシューマ５４の対応するピストンチャンバと戻し管１８とを接続する。戻し管１８には圧力補償器３０が中間接続されており、絞り要素３８が第３の実施形態に関して説明した形式で圧力補償器３０と接続されている。このようにして、動作状態に応じて圧力媒体が圧力媒体ポンプ１の吸入側へと返送され、圧力媒体に含まれるエネルギが回生される。
【符号の説明】
【００６５】
１  ポンプ／機関・ユニット
２  機関
４  送り管
６  リング形チャンバ
８  リフトシリンダ
１０  供給オリフィス／絞り
１２  吸入管
１４  逆止弁
１６  ピストンチャンバ
１８  戻し管
２０  排出オリフィス／絞り
２２  逆止弁
２４  短絡管
２６  逆止弁
２８  減圧弁
３０  圧力補償器
３０ａ  逃し路
３０ｂ  制御オリフィス
３２  圧力逃し管
３４  圧力制限弁
３６  圧力蓄積器
３８  絞り要素
４０  ブリッジ管
４２  付加的な逆止弁
４４  リーケージ管
４６  中間管
４８  絞り
５０  仮想コンシューマ
５２  ダブルリフトシリンダ
５４  並列のコンシューマ
５６，５８  比例弁
【図１】
2013511013.tif 000004
【図２】
2013511013.tif 000005
【図３】
2013511013.tif 000006
【図４】
2013511013.tif 000007
【図５】
2013511013.tif 000008
【図６】
2013511013.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成24年7月4日(2012.7.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つのコンシューマ（８）に圧力媒体を供給するための圧力媒体ポンプ（１）と、前記コンシューマ（８）から圧力媒体を排出するための戻し管（１８）とを有する、エネルギ回生機能を備える油圧駆動装置において、
排出された圧力媒体は、予め決められた回生圧力で、前記圧力媒体ポンプ（１）の吸入側へと返送される、
ことを特徴とする油圧駆動装置。
【請求項２】
前記戻し管（１８）は、前記コンシューマ（８）から出発して前記圧力媒体ポンプ（１）の吸入管（１２）へと合流する、
ことを特徴とする請求項１記載の油圧駆動装置。
【請求項３】
前記吸入管（１２）には、前記戻し管（１８）との合流地点と圧力媒体タンクとの間に、前記圧力媒体タンクから前記圧力媒体ポンプ（１）への圧力媒体流のみを許可する逆止弁（１４）が配置されている、
ことを特徴とする請求項２記載の油圧駆動装置。
【請求項４】
前記戻し管（１８）に圧力補償器（３０）が設けられており、
前記圧力補償器（３０）は、予め決められた排出圧力の場合に、前記戻し管（１８）を開放する、
ことを特徴とする請求項２または３記載の油圧駆動装置。
【請求項５】
前記圧力補償器（３０）は、前記前置接続された絞り（２０）の両端における圧力差が予め決められた圧力差である場合に、前記戻し管（１８）を開放する、
ことを特徴とする請求項４記載の油圧駆動装置。
【請求項６】
前記圧力補償器（３０）の下流にて前記戻し管（１８）に接続された過圧管（３２）に、圧力制限弁（３４）が中間接続されており、
前記圧力制限弁（３４）は、前記圧力補償器（３０）の出力側に対し、前記予め決められた回生圧力まで予圧をかけている、
ことを特徴とする請求項４または５記載の油圧駆動装置。
【請求項７】
回生体積流を蓄積する圧力蓄積器（３６）が設けられている、
ことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項記載の油圧駆動装置。
【請求項８】
前記圧力蓄積器（３６）は、前記圧力媒体ポンプ（１）の吸入側に接続されている、
ことを特徴とする請求項７記載の油圧駆動装置。
【請求項９】
前記少なくとも１つのコンシューマ（８）と前記圧力媒体ポンプ（１）の吸入側との間で圧力媒体の接続を形成する絞り要素（３８）が設けられている、
ことを特徴とする請求項１から８のいずれか一項記載の油圧駆動装置。
【請求項１０】
前記絞り要素（３８）は、前記圧力補償器（３０）を迂回するブリッジ管（４０）に中間接続されている、
ことを特徴とする請求項６を引用する請求項９記載の油圧駆動装置。
【請求項１１】
前記絞り要素（３８）は比例弁であり、
前記比例弁の一方の制御側には、前記圧力補償器（３０）の絞られた出力圧力が加えられており、
前記比例弁の他方の制御側にはバネ予圧がかけられており、付加的な絞り（４８）を含む制御管を介して制御圧力を加えることができ、
前記制御圧力は、前記絞り要素（３８）の出力圧力および／または前記圧力補償器（３０）の既に絞られた出力圧力によって測定される、
ことを特徴とする請求項１０記載の油圧駆動装置。
【請求項１２】
前記圧力補償器（３０）は、前記戻し管（１８）を開放する位置にて、前記絞り要素（３８）のバネ予圧がかけられた前記制御側の圧力を逃し、前記戻し管（１８）を閉鎖する制御動作にて、前記絞り要素（３８）のバネ予圧がかけられた前記制御側にて前記制御圧力を形成する、
ことを特徴とする請求項１１記載の油圧駆動装置。
【請求項１３】
前記圧力媒体ポンプ（１）によって圧力媒体が供給される少なくとも１つの別のコンシューマ（５０）が設けられている、
ことを特徴とする請求項１から１２のいずれか一項記載の油圧駆動装置。
【請求項１４】
前記別のコンシューマ（５０）は、圧力媒体蓄積器または発電機ポンプである、
ことを特徴とする請求項１３記載の油圧駆動装置。
【国際調査報告】
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