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Die
Erfindung betrifft ein hydrostatisches Antriebssystem für
eine mobile Arbeitsmaschine mit einer im Fördervolumen
verstellbaren Load-Sensing geregelten Pumpe und mindestens einem
Verbraucher, der mittels eines Steuerventils, insbesondere eines
Wegeventils steuerbar ist, wobei zur Regelung des Fördervolumens
der Pumpe eine elektrische Druckdifferenzregelung vorgesehen ist,
die eine Sensoreinrichtung zur Erfassung der aus dem Lastdruck des
Verbrauchers, insbesondere dem höchsten Lastdruck mehrerer
Verbraucher, und dem Förderdruck der Pumpe gebildeten Druckdifferenz
und eine elektronische Steuereinrichtung aufweist, die die Pumpe derart
einstellt, dass die Druckdifferenz einer voreingestellten Regeldruckdifferenz
entspricht.
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Die
Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betrieb eines hydrostatischen
Antriebssystem für eine mobile Arbeitsmaschine mit einer
im Fördervolumen verstellbaren Load-Sensing geregelten Pumpe
und mindestens einem Verbraucher, der mittels eines Steuerventils,
insbesondere eines Wegeventils, gesteuert wird, wobei das Fördervolumen
der Pumpe mit einer elektrischen Druckdifferenzregelung geregelt
wird, wobei zur Erfassung der aus dem Lastdruck des Verbrauchers,
insbesondere dem höchsten Lastdruck mehrerer Verbraucher,
und dem Förderdruck der Pumpe gebildeten Druckdifferenz
eine Sensoreinrichtung verwendet wird, die mit einer das Fördervolumen
der Pumpe steuernden elektronische Steuereinrichtung derart in Wirkverbindung
steht, dass die anhand der Sensoreinrichtung ermittelte Druckdifferenz
einer voreingestellten Regeldruckdifferenz entspricht, wobei eine
Umlaufeinrichtung vorgesehen ist, insbesondere eine Umlaufdruckwaage, die
der Förderleitung der Pumpe zugeordnet ist und von einer
Feder sowie dem höchsten Lastdruck der Verbraucher in Richtung
einer Sperrstellung sowie dem Förderdruck der Pumpe in
Richtung einer Durchflussstellung beaufschlagt wird.
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Derartige
Load-Sensing geregelte Antriebssysteme werden in mobilen Arbeitsmaschine,
beispielsweise als Baggern, Baumaschinen, Forstmaschinen, Landmaschinen,
Flurförderzeugen oder Kommunalmaschinen, eingesetzt.
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Bei
derartigen Load-Sensing-Antriebssystemen ist das Fördervolumen
der Pumpe von dem höchsten Lastdruck der angesteuerten
Verbraucher und einer Regeldruckdifferenz geregelt. Bei einer Ansteuerung
eines oder mehrerer Steuerventile wird an den Steuerventilen jeweils
ein bestimmter Öffnungsquerschnitt eingestellt. Die Pumpe
wird durch den sich einstellenden höchsten Lastdruck der
angesteuerten Verbraucher solange in Richtung einer Zunahme des
Fördervolumens verstellt, bis der Förderdruck
der Pumpe um die Regeldruckdifferenz höher als der höchste
Lastdruck der angesteuerten Verbraucher ist. Hierdurch wird erzielt,
dass von der Pumpe derjenige Volumenstrombedarf geliefert wird, der
von den angesteuerten Verbrauchern durch die entsprechenden Öffnungsquerschnitte
der Steuerventile angefordert wird.
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Um
eine hydraulische Load-Sensing-Leitung zu einer Fördervolumenstelleinrichtung
der Pumpe zu vermeiden, ist es bereits bekannt, die Pumpe elektrisch
anzusteuern, wobei eine Fördervolumenstelleinrichtung der
Pumpe von einer elektronischen Steuereinrichtung angesteuert wird,
die den höchsten Lastdruck der Verbraucher und den Förderdruck der
Pumpe bzw. die Druckdifferenz aus dem höchsten Lastdruck
der Verbraucher und dem Förderdruck der Pumpe mittels entsprechender
Drucksensoren erfasst. Ein derartiges, elektrohydraulisches Load-Sensing-Antriebssystem
ist aus der
US 5 638 677 bekannt.
Bei dem aus der
US 5 638 677 bekannten
Antriebssystem ist eine als Druckdifferenzsensor ausgebildete Sensoreinrichtung
vorgesehen, die die Druckdifferenz aus dem höchsten Lastdruck
der Verbraucher und dem Förderdruck der Pumpe erfasst und
mit einer elektronischen Steuereinrichtung der Pumpe in Verbindung
steht. Die Pumpe wird bei angesteuerten Verbrauchern solange in
Richtung einer Erhöhung der Fördermenge verstellt
wird, bis die von dem Druckdifferenzsensor gemessene Druckdifferenz
mit einer in der elektronischen Steuereinrichtung abgespeicherten
Regedruckdifferenz übereinstimmt.
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Die
Qualität und Güte einer derartigen elektrohydraulischen
Load-Sensing-Regelung der Pumpe hinsichtlich der Förderstromregelung
der Pumpe hängt in hohem Maße von den Messwerten
der Sensoreinrichtung ab. Im Lauf der Betriebszeit und der Lebensdauer
kann es aufgrund von Alterungsprozessen infolge von Temperatureinflüssen
und Druckeinflüssen zu Ungenauigkeiten der Sensoreinrichtung bei
der Messwerterfassung kommen. Hierdurch können sich die
Maschineneinstellungen verändern, wodurch Funktionsbeeinträchtigungen
des Antriebssystems und somit der Arbeitsmaschine auftreten können.
Um diese Effekte zu vermeiden, ist es daher erforderlich, die Sensoreinrichtung
in bestimmten Serviceintervallen zu referenzieren bzw. zu kalibrieren und
somit zu eichen. Dazu ist es bekannt, die Sensoreinrichtung aus
der Arbeitsmaschine auszubauen und somit zu demontieren, um diese
zu eichen oder durch eine neue, geeichte Sensoreinrichtung auszutauschen.
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Eine
derartige Eichung oder ein Austausch der Sensoreinrichtung führt
jedoch zu Ausfallzeiten der Arbeitsmaschine und verursacht weiterhin
einen hohen Wartungsaufwand.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein hydrostatisches
Antriebssystem der eingangs genannten Gattung und ein Verfahren
zum Betrieb eines hydrostatischen Antriebssystems der eingangs genannten
Gattung zur Verfügung zu stellen, das einen geringen Wartungsaufwand
aufweist.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß hinsichtlich des
Antriebssystems dadurch gelöst, dass eine Referenzierung
der Sensoreinrichtung ohne einen Ausbau der Sensoreinrichtung mittels
der elektronischen Steuereinrichtung durchführbar ist.
Der erfindungsgemäße Gedanke besteht somit darin,
die Referenzierung und Eichung der Sensoreinrichtung für
die elektrohydraulische Load-Sensing-Regelung der Pumpe bei eingebauter
Sensoreinrichtung durch die elektronische Steuereinrichtung durchzuführen. Aufgrund
des Wegfalls des Ausbaus der Sensoreinrichtung zu deren Eichung
kann somit der Wartungsaufwand verringert werden und Maschinenausfallszeiten
für die Eichung der Sensoreinrichtung vermieden werden.
Zudem kann die erfindungsgemäße Referenzierung
der Sensoreinrichtung auf einfache Weise zu bestimmten Betriebsdauern
des Antriebssystems durchgeführt werden, wodurch eine hohe Güte
und Qualität der Volumenstromregelung der Pumpe über
die gesamte Lebensdauer sichergestellt werden kann.
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Gemäß einer
Ausgestaltungsform der Erfindung ist das Antriebssystem mit einer
als Druckbegrenzungsventil ausgebildeten Umlaufeinrichtung versehen,
die der Förderleitung der Pumpe zugeordnet ist und von
einer Feder in Richtung einer Sperrstellung sowie dem Förderdruck
der Pumpe in Richtung einer Durchflussstellung beaufschlagbar ist,
wobei die elektronische Steuereinrichtung ein Referenzierungsprogramm
aufweist, bei dem die Pumpe bei einem bekannten Lastdruck auf ein
festgelegtes Fördervolumen eingestellt und das von der
Sensoreinrichtung gelieferte Sensorsignal anhand einer abgespeicherten
Ventilkennlinie der Umlaufeinrichtung abgeglichen wird. Die Erfindung
macht sich hierbei die Erkenntnis zunutze, dass die Feder der Umlaufeinrichtung über
die Betriebsdauer und Lebensdauer ihren Einstellwert nicht verändert,
so dass die von der Federkennlinie bestimmte Ventilkennlinie der
Umlaufeinrichtung über die Betriebsdauer und Lebensdauer
des Antriebsdauer eine bestimmte unveränderte Ventilkennlinie
aufweist. Die Ventilkennlinie stellt hierbei den Zusammenhang des
Volumenstroms über die Umlaufeinrichtung zur Druckdifferenz an
der Umlaufeinrichtung bzw. zum Förderdruck an der Umlaufeinrichtung
dar. Diese Ventilkennlinie bleibt über die Betriebsdauer
und Lebensdauer des Antriebssystems unverändert und somit
gleich, so dass eine Einrichtung des Antriebssystems vorhanden ist,
mittels der die Sensoreinrichtung auf einen Druck bzw. einen Differenzdruck
geeicht werden kann.
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Bei
der Ausbildung der Umlaufeinrichtung als Druckbegrenzungsventil
wird in dem Referenzierungsprogramm bei einem in der elektronischen Steuereinrichtung
bekannten Lastdruck die Pumpe von der elektronischen Steuereinrichtung
auf ein festgelegtes und somit in der Steuereinrichtung bekanntes
Fördervolumen eingestellt und dieses Fördervolumen
konstant gehalten. Der somit bekannte Fördervolumenstrom
der Pumpe strömt hierbei über die als Druckbegrenzungsventil
ausgebildete Umlaufeinrichtung, die von dem Förderdruck
der Pumpe in eine Durchflussstellung beaufschlagt ist, zum Behälter,
wodurch sich ein bestimmter zu dem Fördervolumenstrom der
Pumpe zugehörender Öffnungsquerschnitt des Druckbegrenzungsventils
und somit eine bestimmte Ventilposition des Druckbegrenzungsventils
einstellt. Für diese Ventilposition kann anhand der abgespeicherten
Ventilkennlinie in der Steuereinrichtung ein Druckabfall an der
Umlaufeinrichtung bzw. ein die Umlaufeinrichtung beaufschlagender
Förderdruck zugeordnet werden, der mit dem von der Sensoreinrichtung
gelieferten Sensorsignal der Sensoreinrichtung abgeglichen werden
kann. Hierdurch kann die Sensoreinrichtung auf einfache Weise im
eingebauten Zustand referenziert werden.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Umlaufeinrichtung
als Umlaufdruckwaage ausgebildet, die der Förderleitung
der Pumpe zugeordnet ist und von einer Feder sowie dem höchsten
Lastdruck der Verbraucher in Richtung einer Sperrstellung sowie
dem Förderdruck der Pumpe in Richtung einer Durchflussstellung
beaufschlagbar ist, wobei die elektronische Steuereinrichtung ein Referenzierungsprogramm
aufweist, bei dem die Pumpe bei in der Neutralstellung befindlichem
Steuerventil des Verbrauchers auf ein festgelegtes Fördervolumen
eingestellt und das von der Sensoreinrichtung gelieferte Sensorsignal
anhand einer abgespeicherten Ventilkennlinie der Umlaufeinrichtung abgeglichen
wird. Eine derartige als Umlaufdruckwaage ausgebildete Umlaufeinrichtung
ermöglicht es, dass überschüssig von
der Pumpe geförderter Fördervolumenstrom zum Behälter
abströmen kann. Die Umlaufdruckwaage kann hierbei zur Regelung des
Fördervolumens der Pumpe verwendet werden. Die Erfindung
macht sich hier ebenfalls die Erkenntnis zunutze, dass die Feder
der Umlaufdruckwaage über die Betriebsdauer und Lebensdauer
ihren Einstellwert nicht verändert, so dass die von der
Federkennlinie bestimmte Ventilkennlinie der Umlaufdruckwaage über
die Betriebsdauer und Lebensdauer des Antriebssystems eine bestimmte
unveränderte Ventilkennlinie aufweist. Die Ventilkennlinie
stellt hierbei den Zusammenhang des Volumenstroms über
die Umlaufdruckwaage zur Druckdifferenz an der Umlaufdruckwaage
bzw. zum Förderdruck bzw. dem Lastdruck an der Umlaufdruckwaage
dar. Diese Ventilkennlinie bleibt über die Betriebsdauer
und Lebensdauer des Antriebssystems unverändert und somit gleich,
so dass eine Einrichtung des Antriebssystems vorhanden ist, mittels
der die Sensoreinrichtung auf einen Druck bzw. einen Differenzdruck
geeicht werden kann.
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Bei
der Ausbildung der Umlaufeinrichtung als Umlaufdruckwaage wird in
dem Referenzierungsprogramm bei in der Neutralstellung befindlichem Steuerventil
des Verbrauchers die Pumpe von der elektronischen Steuereinrichtung
auf ein festgelegtes und somit in der Steuereinrichtung bekanntes
Fördervolumen eingestellt und auf diesem Fördervolumen
konstant gehalten. Der somit bekannte Fördervolumenstrom
der Pumpe strömt hierbei bei geschlossenen Steuerventilen über
die als Umlaufdruckwaage ausgebildete Umlaufeinrichtung vollständig
zum Behälter, wodurch sich ein bestimmter zu dem Fördervolumenstrom
der Pumpe zugehörender Öffnungsquerschnitt und
somit eine zu dem Fördervolumenstrom der Pumpe gehörende
Ventilposition der Umlaufdruckwaage einstellt. Für diese
Ventilposition der Umlaufdruckwaage kann anhand der abgespeicherten
Ventilkennlinie in der Steuereinrichtung ein Druckabfall an der
Umlaufeinrichtung zugeordnet und bestimmt werden, der mit dem von
der Sensoreinrichtung gelieferten Sensorsignal der Sensoreinrichtung
abgeglichen werden kann. Hierdurch kann die Sensoreinrichtung auf
einfache Weise im eingebauten Zustand referenziert werden.
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Gemäß einer
bevorzugten Weiterbildung der Erfindung erfolgt die Referenzierung
des Sensorsignals für unterschiedliche festgelegte Fördervolumen der
Pumpe. Es kann somit eine Referenzierung des von der Sensoreinrichtung
gelieferten Sensorsignals für verschiendene Fördervolumenströme
der Pumpe durchgeführt werden, wodurch die Genauigkeit
der Eichung der Sensoreinrichtung verbessert werden kann.
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Zudem
kann die elektronische Steuereinrichtung ein Abgleichprogramm für
die Referenzierung der Sensoreinrichtung umfassen, wobei die Pumpe mit
einer Maximaldruckregelung versehen ist, die ein Druckabschneideventil
für die Fördervolumenregelung der Pumpe umfasst,
wobei in dem Abgleichprogramm die Pumpe im Druckabschneidebetrieb
mit einem festgelegten Fördervolumen betrieben wird und das
von der Sensoreinrichtung gelieferte Sensorsignal anhand der abgespeicherten
Ventilkennlinie des Druckabschneideventils abgeglichen wird. Ein
Abgleich bzw. eine Überprüfung der Referenzierung
der Sensoreinrichtung kann somit bei einem anderen Förderdruck
der Pumpe im Druckabschneidebetrieb durchgeführt werden.
Da die Einstellung und die Ventilkennlinie des Druckabschneideventils
ebenfalls in der elektronischen Steuereinrichtung auf einfache Weise
abgelegt werden kann, kann in dem Druckabschneidebetrieb bei dem
bekannten Fördervolumen der Pumpe dem von der Sensoreinrichtung
gelieferten Sensoreinrichtung anhand der Ventilkennlinie des Druckabschneidebetriebs
angeglichen und überprüft werden.
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Die
Sensoreinrichtung kann gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform der Erfindung mindestens einen ersten Sensor
zur Erfassung des Lastdruckes des Verbrauchers, insbesondere eine
ersten Sensor zur Erfassung des höchsten Lastdruckes mehrerer
Verbraucher, und einen zweiten Sensor zur Erfassung des Förderdrucks
der Pumpe aufweisen. Mit einem den Förderdruck der Pumpe
erfassenden Sensor und einem den höchsten Lastdruck der
angesteuerten Verbraucher erfassenden Sensor kann eine elektrohydraulische
Load-Sensing-Regelung der Pumpe auf einfache Weise erzielt werden.
Die von den beiden Sensoren erfasste Druckdifferenz aus dem Lastdruck
des Verbrauchers und dem Förderdruck kann hierbei in der
elektronischen Steuereinrichtung auf einfache Weise berechnet und
ermittelt werden.
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Es
ist jedoch ebenfalls möglich, gemäß einer alternativen
Ausführungsform der Erfindung die Sensoreinrichtung als
Druckdifferenzerfassungssensor zur Erfassung der Druckdifferenz
aus dem Lastdruck des Verbrauchers, insbesondere des höchsten
Lastdruckes mehrerer Verbraucher, und dem Förderdruck der
Pumpe auszubilden.
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Die
genannte Aufgabe wird hinsichtlich eines eingangs genannten Verfahrens
bei einem Antriebssystem mit einer insbesondere als Umlaufdruckwaage
ausgebildeten Umlaufeinrichtung dadurch in erfindungsgemäßer
Weise gelöst, dass zur Referenzierung der Sensoreinrichtung
die Pumpe bei einem bekannten Lastdruck, insbesondere bei in der
Neutralstellung befindlichem Steuerventil des Verbrauchers, durch
die elektronische Steuereinrichtung auf ein konstantes und festgelegtes
Fördervolumen eingestellt wird und das von der Sensoreinrichtung
gelieferte Sensorsignal anhand einer abgespeicherten Ventilkennlinie
der Umlaufeinrichtung abgeglichen wird. Während der Referenzierung
ist in der elektronischen Steuereinrichtung das Fördervolumen
und somit den Fördervolumenstrom der Pumpe und der Lastdruck
bekannt, so dass dem von der Sensoreinrichtung gelieferten Sensorsignal
anhand der in der elektronischen Steuereinrichtung abgespeicherten Ventilkennlinie
der Umlaufeinrichtung ein zu dem Fördervolumenstrom der
Pumpe gehörender Druckabfall bzw. Förderdruck
der Pumpe zugeordnet werden kann, um das Sensorsignal der Sensoreinrichtung
im eingebauten Zustand zu referenzieren.
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Die
Referenzierung der Sensoreinrichtung kann für unterschiedliche
festgelegte Fördervolumen der Pumpe durchgeführt
werden, um die Qualität der Referenzierung der Sensoreinrichtung
zu verbessern.
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Die
Ventilkennlinie der Umlaufeinrichtung kann hierbei bei der Inbetriebnahme,
insbesondere der Erstinbetriebnahme, des Antriebssystems erfasst und
in der elektronischen Steuereinrichtung abgespeichert wird. Bei
der Erstinbetriebnahme des Antriebssystems auf einem Prüfstand
kann die Ventilkennlinie auf einfache Weise erfasst und in der elektronischen
Steuereinrichtung abgespeichert werden.
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Sofern
die Sensoreinrichtung mindestens einen ersten Sensor zur Erfassung
Lastdruckes des Verbrauchers, insbesondere einen Sensor zur Erfassung
des höchsten Lastdruckes der angesteuerten Verbraucher,
und einen zweiten Sensor zu Erfassung des Förderdrucks
der Pumpe aufweist, wird bei dem erfindungsgemäßen
Verfahren bei der Referenzierung der Sensoreinrichtung das Sensorsignal
des ersten Sensors auf ein abgespeichertes Tandruckniveau gesetzt
und abgespeichert und wird das Sensorsignal des zweiten Sensors
anhand der abgespeicherten Ventilkennlinie der Umlaufeinrichtung
abgeglichen und abgespeichert. Bei dem erfindungsgemäßen
Verfahren wird die Referenzierung der Sensoreinrichtung bei in der
Neutralstellung befindlichen Steuerventilen der Verbraucher durchgeführt,
in der das Lastdrucksignal der Verbraucher dem Tankdruckniveau entspricht,
das in der elektronischen Steuereinrichtung auf einfache Weise abgespeichert werden
kann. Dieses abgespeicherte Tankdruckniveau kann mit dem Sensorsignal
des ersten Sensors, der den Lastdruck erfasst, in der elektronischen Steuereinrichtung
während der Referenzierung abgeglichen werden, so dass
das Sensorsignal des ersten Sensors referenziert werden kann. Bei
geschlossenen Steuerventilen strömt der Fördervolumenstrom
der Pumpe über die Umlaufdruckwaage vollständig
zum Behälter ab, die eine zu diesem Förderstrom
gehörende Ventilposition entsprechend der Ventilkennlinie
einnimmt. Folglich nimmt der Förderdruck der Pumpe einen
Wert entsprechend der Ventilkennlinie der Umlaufdruckwaage ein,
da das Fördervolumen der Pumpe vollständig über
die Umlaufeinrichtung zum Behälter abströmt. Anhand
der abgespeicherten Ventilkennlinie der Umlaufeinrichtung kann mit
dem bekannten Fördervolumen und somit bekanntem Fördervolumenstrom
der Pumpe dem von der zweiten Sensoreinrichtung gelieferten Sensorsignal
für den Förderdruck der Pumpe somit anhand der
abgespeicherten Ventilkennlinie der Umlaufeinrichtung ein Förderdruck
zugeordnet werden, so dass weiterhin der zweite Sensor referenziert
werden kann.
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Sofern
die die Pumpe mit einer Maximaldruckregelung versehen ist, die ein
Druckabschneideventil für die Fördervolumenregelung
der Pumpe umfasst, kann gemäß einer bevorzugten
Weiterbildung der Erfindung zum Abgleich bzw. zur Überprüfung
der Referenzierung der Sensoreinrichtung die Pumpe im Druckabschneidebetrieb
betrieben wird.
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In
einem derartigen Druckabschneidebetrieb wird eine definierte Lastdruckvorgabe
auf die Umlaufeinrichtung für einen Druckabschneidebetrieb
gegeben und die Pumpe auf ein konstantes festgelegtes Fördervolumen
eingestellt, wobei das Sensorsignal der Sensoreinrichtung anhand
der abgespeicherten Ventilkennlinie des Druckabschneideventils abgeglichen
und abgespeichert wird. Im Druckabschneidebetrieb wird die Pumpe
mit einem anderen Förderdruck betrieben, wodurch die Referenzierung des
zweiten Sensors, der den Förderdruck der Pumpe erfasst,
auf einfache Weise abgeglichen und überprüft werden
kann.
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Die
Ventilkennlinie des Druckabschneideventils wird bevorzugt bei der
Inbetriebnahme, insbesondere der Erstinbetriebnahme, des Antriebssystems
erfasst und in der elektronischen Steuereinrichtung abgespeichert,
wodurch eine Erfassung der Ventilkennlinie des Druckabschneideventils
auf einfache Weise ermöglicht wird.
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Die
Referenzierung und/oder der Abgleich der Referenzierung der Sensoreinrichtung
wird nach festgelegten Betriebsdauern des Antriebssystems durchgeführt.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann eine
Referenzierung der Sensoreinrichtung auf einfache Weise nach vorgegebenen
Betriebsdauern des Antriebssystems und somit zu gewünschten
Serviceintervallen automatisch durchgeführt werden, um eine
hohe Regelqualität der elektrohydraulischen Load-Sensing-Regelung
der Pumpe über die Lebensdauer des Antriebssystems sicherzustellen.
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Weitere
Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand der in den
schematischen Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele
näher erläutert. Hierbei zeigen
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1 ein
erfindungsgemäßes hydrostatisches Antriebssystem
und
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2 eine
Ventilkennlinie einer Umlaufeinrichtung.
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In
der 1 ist der Schaltplan eines erfindungsgemäßen
elektrohydraulischen, Load-Sensing geregelten Antriebssystems 1 gezeigt,
das beispielsweise zur Steuerung der Verbraucher einer mobilen Arbeitsmaschine,
insbesondere einer als Bagger ausgebildeten Baumaschine oder der
Arbeitshydraulik eines Flurförderzeugs, vorgesehen ist.
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Das
Antriebssystem 1 weist eine im Fördervolumen verstellbare
und von einem Antriebsmotor, beispielsweise einem Verbrennungsmotor,
angetriebene Pumpe 2 auf, die aus einem Behälter 3 Druckmittel
ansaugt und in einer Förderleitung 4 fördert.
An die Förderleitung 4 sind als Wegeventile ausgebildete
Steuerventile 5a, 5b zur Ansteuerung nicht mehr dargestellter
Verbraucher angeschlossen. Den Verbrauchern bzw. den Steuerventilen 5a, 5b sind
hierbei nicht mehr gezeigte Druckwaagen zur lastunabhängigen
Betätigung der Verbraucher zugeordnet. Die Steuerventile 5a, 5b weisen
eine dargestellte federzentrierte Neutralstellung auf, in der die
Förderleitung 4 abgesperrt ist.
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Das
Fördervolumen der Pumpe 2 ist mittels einer Fördervolumenstelleinrichtung 6,
beispielsweise eine Schrägscheibe, der Pumpe 2 elektrisch
ansteuerbar. Hierzu ist eine elektronische Steuereinrichtung 7 vorgesehen,
die ausgangsseitig mit einer Betätigungseinrichtung 11,
beispielsweise einem elektrisch ansteuerbaren Bedarfsstromregelventil, der
Fördervolumenstelleinrichtung 6 in Wirkverbindung
steht.
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Eingangsseitig
steht die elektronische Steuereinrichtung 7 mit einer Sensoreinrichtung
zur Erfassung der Druckdifferenz aus dem höchsten Lastdruck
der Verbraucher und dem Förderdruck der Pumpe 2 in
Verbindung. Die Sensoreinrichtung umfasst in dem dargestellten Ausführungsbeispiel
einen ersten Sensor 8 zur Erfassung des höchsten
Lastdruckes der Verbraucher. Der Sensor 8 erfasst hierbei den
in einer Lastdruckmeldeleitung 10 anstehenden höchsten
Lastdruck der angesteuerten Verbraucher, der bei mehreren Verbrauchern
mittels einer nicht mehr dargestellten Wechselventilkette erfasst
werden kann. Die Sensoreinrichtung umfasst einen zweiten Sensor 9,
der mit der Förderleitung 4 der Pumpe 2 zur
Erfassung des Förderdrucks der Pumpe 2 in Wirkverbindung
steht. Mittels der elektronischen Steuereinrichtung 7 wird
hierbei die Fördervolumenstelleinrichtung 6 der
Pumpe 2 derart angesteuert, dass in der Förderleitung 4 ein
Förderdruck erzeugt wird, der um eine Regeldruckdifferenz
höher als der in der Lastdruckmeldeleitung 10 anstehende
höchste Lastdruck der angesteuerten Verbraucher ist. Die elektronische
Steuereinrichtung 7 und die Sensoreinrichtung bilden somit
eine elektrische Druckdifferenzregelung der Pumpe 2.
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Weiterhin
ist eine Umlaufeinrichtung 15 vorgesehen, die in einer
die Förderleitung 4 mit dem Behälter 3 verbindenden
Verbindungsleitung 16 angeordnet ist. Die Umlaufeinrichtung 15 ist
als Umlaufdruckwaage 17 ausgebildet, die eine Sperrstellung 17a und
eine Durchflussstellung 17b aufweist. Die Druckwaage 17 ist
in Richtung der Durchflussstellung 17b von dem in der Förderleitung 4 anstehenden
Förderdruck der Pumpe beaufschlagt. Hierzu ist an eine
in Richtung der Durchflussstellung 17b wirkende Steuerfläche
der Druckwaage 17 eine mit der Verbindungsleitung 16 stromauf
der Umlaufdruckwaage 17 in Verbindung stehende Steuerleitung 18 angeschlossen.
In Richtung der Sperrstellung 17a ist die Druckwaage 17 von
einer Feder 19 und dem höchsten Lastdruck der
Verbraucher beaufschlagt. Hierzu ist an eine in Richtung der Sperrstellung 17a wirkende
Steuerfläche der Umlaufdruckwaage 17 eine mit
der Lastdruckmeldeleitung 10 in Verbindung stehende Steuerleitung 20 angeschlossen.
Die Vorspannung der Feder 19 entspricht bevorzugt der Regeldruckdifferenz.
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Die
Steuerventile 5a, 5b sind elektrisch bzw. elektrohydraulisch
betätigbar. Hierzu sind Sollwertvorgabeeinrichtungen 21a, 21b,
beispielsweise Joysticks, vorgesehen, die mit der elektronischen
Steuereinrichtung 7 in Verbindung stehen. Die Steuereinrichtung 7 erzeugt
hierbei entsprechende Steuersignale zur Betätigung der
Steuerventile 5a, 5b.
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In
der 2 ist eine Ventilkennlinie K der als Umlaufdruckwaage 17 ausgebildeten
Umlaufeinrichtung 15 dargestellt, die in der elektronischen
Steuereinrichtung 7 in einem entsprechenden Speicher abgelegt
und abgespeichert ist.
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In
der 2 ist hierbei auf der Abszisse der Volumenstrom
Q durch die Umlaufdruckwaage 17 und auf der Ordinate der
Druckverlust ΔP über die Umlaufdruckwaage 17 dargestellt,
der bei in Richtung der Durchflussstellung beaufschlagter Umlaufdruckwaage 17 durch
die Kraft der Feder 19 und deren Federkennlinie bestimmt
ist. Da die Feder 19 der Umlaufdruckwaage 17 über
die gesamte Lebensdauer ihren Einstellwert nicht verändert,
bleibt die Ventilkennlinie K und somit der Zusammenhang des Volumenstroms
Q über die Umlaufdruckwaage 17 zur Druckdifferenz ΔP
an der Umlaufdruckwaage 17 während der Lebensdauer
des Antriebssystems gleich und unverändert.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Antriebssystem kann durch
die elektronische Steuereinrichtung 7 bei eingebauten Sensoren 8, 9 eine
Referenzierung und Eichung der Sensoren 8, 9 durchgeführt
werden.
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Zur
Referenzierung der Sensoren 8, 9 ist die elektronische
Steuereinrichtung 7 mit einem Referenzierungsprogramm versehen,
bei dem in einem ersten Schritt alle Steuerventile 5a, 5b der
Verbraucher in die Neutralstellung beaufschlagt werden bzw. überprüft
wird, ob sich alle Steuerventile 5a, 5b der Steuerventile
in der Neutralstellung befinden, in der die Förderleitung 4 der
Pumpe 2 abgesperrt ist. In einem anschließenden
Schritt wird die Pumpe 2 durch eine entsprechende Ansteuerung
der Betätigungseinrichtung 11 der Fördervolumenstelleinrichtung 6 durch
die Steuereinrichtung 7 auf eine bestimmtes und in der
Steuereinrichtung 7 festgelegtes Fördervolumen
eingestellt und dieses eingestellte Fördervolumen der Pumpe 2 konstant
gehalten. Der sich hierdurch ergebende konstante Fördervolumenstrom Q1
der Pumpe 2 ist in der Steuereinrichtung 7 abgespeichert
bzw. wird bestimmt.
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Zur
Ermittlung des sich bei dem festgelegten Fördervolumen
der Pumpe 2 ergebenden Fördervolumenstrom der
Pumpe 2 kann eine nicht mehr dargestellte Drehzahlerfassungseinrichtung
an der Pumpe 2 bzw. der Antriebsmaschine verwendet werden,
die mit der elektronischen Steuereinrichtung 7 in Wirkverbindung
steht. Das erfindungsgemäße Verfahren kann ebenfalls
bei einer bekannten Drehzahl der Pumpe 2 bzw. der Antriebsmaschine
durchgeführt werden, beispielsweise einer Leerlaufdrehzahl einer
als Verbrennungsmotor ausgebildeten Antriebsmaschine, so dass in
der Steuereinrichtung 7 aus dem Fördervolumen
der Pumpe 2 der zugehörige Fördervolumenstrom
der Pumpe 2 bestimmt werden kann.
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Die
Pumpe 2 fördert somit den eingestellten konstanten
und in der Steuereinrichtung 7 bekannten Fördervolumenstrom
Q1 gegen die geschlossenen Steuerventile 5a, 5b,
wodurch die Umlaufdruckwaage 17 von dem in der Steuerleitung 18 anstehenden Förderdruck
entgegen der Feder 19 in Richtung der Durchflussstellung 17b beaufschlagt
wird, um den gesamten Fördervolumenstrom Q1 der Pumpe 2 in den
Behälter 3 abzuleiten.
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Hierbei
nimmt die Umlaufdruckwaage 17 eine genau diesem Fördervolumenstrom
Q1 der Pumpe 2 entsprechende Position entsprechend der Ventilkennlinie
K ein. Da in der elektronischen Steuereinrichtung 7 das
Fördervolumen und somit der Fördervolumenstrom
Q1 der Pumpe 2 voreingestellt und festgelegt ist und die
Ventilkennlinie K des Umlaufdruckwaage 17 abgespeichert
ist, kann die elektronische Steuereinrichtung 7 in einem
weiteren Schritt bei dem gegebenen und eingestellten Fördervolumenstrom
Q1 der Pumpe 1 anhand der abgespeicherten Ventilkennlinie
K den Druckwert P1 für die Druckdifferenz ΔP an
der Umlaufdruckwaage 17 bestimmen.
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Da
die Pumpe 2 gegen die in die Neutralstellung befindlichen
Steuerventile 5a, 5b in dem Referenzierungsprogramm
fördert, entspricht der in der Lastdruckleitung 10 anstehende
Lastdruck dem Tandruckniveau, das ebenfalls als Druckwert in der
elektronischen Steuereinrichtung 7 abgespeichert ist.
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In
einem weiteren Schritt wird von der Steuereinrichtung 7 das
Sensorsignal des Sensors 8 erfasst, der den in der Lastdruckleitung 10 anstehenden
Lastdruck erfasst, und ordnet dem von dem Sensor 8 gelieferten
elektrischen Spannungssignal den dem Tankdruckniveau entsprechende
Druckwert zu und speichert diesen Druckwert als neue Bezugsgröße
des Sensors 8 ab, wodurch der Sensor 8 referenziert
und geeicht wird.
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In
einem weiteren Schritt wird von der Steuereinrichtung 7 das
Sensorsignal des Sensors 9 erfasst, der den in der Förderleitung 4 anstehenden Förderdruck
der Pumpe 2 erfasst. Da der Förderdruck der Pumpe 2 dem
Druckabfall P1 an der Umlaufdruckwaage 2 entspricht, wird
von der Steuereinrichtung 7 dem von dem Sensor 9 gelieferten
elektrischen Spannungssignal der anhand der Ventilkennlinie K der
Umlaufdruckwaage 17 ermittelte Druckwert P1 zugeordnet
und dieser Druckwert P1 als neue Bezugsgröße des
Sensors 9 abgespeichert, wodurch der Sensor 9 referenziert
und geeicht wird.
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Zum
Abgleich und zur Überprüfung dieser Referenzierung
der Sensoren 8 und 9 kann in weiteren Schritten
des Referenzierungsprogramms das beschriebene Verfahren für
einen weiteren Förderdruck der Pumpe 2 durchgeführt
werden, indem ein veränderter und konstanter Fördervolumenstrom
Q2 gemäß der 2 an der
Pumpe 2 vorgegeben wird.
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Zudem
kann in einem weiteren Abgleichprogramm der Steuereinrichtung 7 ein
Abgleich bzw. eine Überprüfung der Sensoren 8, 9 durchgeführt werden.
Hierbei kann die Pumpe 2 beispielsweise in einem Druckabschneidebetrieb
betrieben werden, indem ein Druckabschneideventil der Betätigungseinrichtung 11 der Fördervolumenstelleinrichtung 6 der Pumpe 2 die
Pumpe 2 in Richtung einer Verringerung des Fördervolumens
zurückschwenkt. Durch eine Vorgabe eines festgelegten Fördervolumens
der Pumpe 2 und einer definierten Lastdruckvorgabe durch
die Steuereinrichtung 7 kann bei bekannter Ventilkennlinie
des Druckabschneideventils ein Abgleich bzw. eine Überprüfung
der Sensoren 8, 9 bei einem anderen Förderdruck
der Pumpe 2 erzielt werden.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren kann ebenfalls bei
einer Sensoreinrichtung verwendet werden, die als Differenzdrucksensor
ausgebildet ist und den Differenzdruck aus dem Lastdruck der Verbraucher
und dem Förderdruck der Pumpe ermittelt. Der anhand der
abgespeicherten Ventilkennlinie K ermittelte Druckwert P1 kann bei
dem festgelegten Fördervolumenstrom Q1 mit dem Sensorsignal
eines derartigen Differenzdrucksensors abgeglichen und als neue
Bezugsgröße des Differenzdrucksensors verwendet
werden.
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Die
Ventilkennlinie K der Umlaufdruckwaage 17 und die Ventilkennlinie
eines gegebenenfalls vorhandenen Druckabschneideventils können
vor oder bei der Erstinbetriebnahme des Antriebssystems, beispielsweise
auf einem Prüfstand, auf einfache Weise ermittelt und in
der Steuereinrichtung 7 abgespeichert werden.
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Mit
dem erfindungsgemäßen Verfahren können
somit aufgrund von Alterungserscheinungen, Temperaturdrift oder
anderen Einflüssen verursachte Messungenauigkeiten und
Messfehler der Sensoren 8, 9 ausgeglichen und
kompensiert werden und neue Bezugsgrößen für
die elektrische Förderstromregelung der elektronische Steuereinrichtung 7 bestimmt werden,
ohne die Sensoren 8, 9 auszubauen und Ausfallzeiten
oder Wartungsaufwand bei einem in einer mobilen Arbeitsmaschine
eingesetzten erfindungsgemäßen Antriebssystem
zu verursachen.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren kann von der Steuereinrichtung 7 automatisch
zu bestimmten Serviceintervallen durchgeführt werden, wobei
die Überprüfung und Referenzierung der Sensoreinrichtung
lediglich wenige Sekunden benötigt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - US 5638677 [0005, 0005]