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Die Erfindung betrifft einen hydrostatischen Antrieb, insbesondere einen hydrostatischer Fahrantrieb, mit einer von einem Primäraggregat antreibbaren Hydropumpe und mit einem mit der Hydropumpe in einem geschlossenen oder offenen hydraulischen Kreislauf betreibbaren Hydromotor, der in seinem Schluckvolumen verstellbar ist. Der Hydromotor wird hinsichtlich seines Schluckvolumens von einer elektronischen Steuereinheit in Abhängigkeit von einer Führungsgröße angesteuert oder geregelt. Im Allgemeinen wird unter Ansteuerung ein Eingriff ohne Rückführung und unter Regelung ein Eingriff mit Rückführung des Istwerts und dessen Vergleich mit einem Sollwert einer Größe verstanden. Wenn im Folgenden Von „steuern” oder „ansteuern” die Rede ist, so sollen immer beide Möglichkeiten eingeschlossen sein.
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Ein hydrostatischer Fahrantrieb mit einer von einem Dieselmotor antreibbaren Hydropumpe und mit einem mit der Hydropumpe in einem geschlossenen hydraulischen Kreislauf betriebenen Hydromotor, der in seinem Schluckvolumen verstellbar ist, sowie mit einer elektronischen Steuereinheit, die auch die Verstelleinrichtung des Hydromotors ansteuert, ist aus der
DE 10 2006 029 904 A1 bekannt.
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Üblicherweise wird bei Fahrzeugen, die in einem offenen oder geschlossenen hydraulischen Kreislauf eine Hydropumpe und einen Hydromotor aufweisen, der Hydromotor gemäß einer Führungsgröße gesteuert. Die elektronische Ansteuerung des Hydromotors kann an der Fahrgeschwindigkeit geführt sein. Die elektronische Ansteuerung kann derart erfolgen, dass eine hochdruckabhängige Regelung nachgebildet ist. Eine elektronische Ansteuerung des Hydromotors ist mit einem Sollwertgeber für das Schluckvolumen möglich (Folgeverstellung).
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Die elektronische Ansteuerung des Hydromotors kann an der Dieseldrehzahl oder allgemeiner an der Drehzahl des Primäraggregats geführt sein.
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Ziel ist es, für die jeweilige Anwendung eine hinsichtlich des Verhaltens innerhalb der Anwendung bessere Ansteuerung zu ermöglichen.
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Dieses Ziel wird bei einem hydrostatischen Antrieb mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 dadurch erreicht, dass gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 der Hydromotor in einer Grundfunktion in Abhängigkeit von einer ersten Führungsgröße und in einer Zusatzfunktion in Abhängigkeit von einer zweiten Führungsgröße gesteuert oder geregelt wird.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen eines erfindungsgemäßen hydrostatischen Antriebs kann man den Unteransprüchen entnehmen.
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Der Hydromotor kann in einer weiteren Zusatzfunktion in Abhängigkeit von einer dritten Führungsgröße zur Veränderung seines Schluckvolumens angesteuert werden.
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Als Führungsgrößen kommen insbesondere der Druck am Druckanschluss des Hydromotors oder die Drehzahl des Primäraggregats oder die Fahrgeschwindigkeit oder das Signal eines willkürlich betätigbaren Sollwertgebers in Betracht.
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Vorteilhafterweise ist die die Ansteuerung des Hydromotors mit einer Grenzlastregelung kombiniert. Damit kann der Dieselmotor vor Überlastung geschützt werden.
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Durch Kombination der Ansteuerung des Hydromotors mit einer Bremsmoment-, Druckregelung kann das Bremsverhalten eines Fahrzeugs beeinflusst werden. Dabei ist vorausgesetzt, dass der Hydromotor in bekannter Weise zum Bremsen auch als Pumpe betrieben werden kann.
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Natürlich hat jede verstellbare Hydromaschine ein durch ihren mechanischen Aufbau vorgegebenes minimales und maximales Hubvolumen. Bei einer elektronischen Ansteuerung lässt sich nun leicht ein solches minimales oder ein maximales Hubvolumen, das noch größer beziehungsweise kleiner als das durch die Mechanik vorgegebene minimale oder maximale Hubvolumen ist. Dazu wird das Hubvolumen elektrisch zum Beispiel durch ein Potentiometer oder einen berührungslosen Sensor, zum Beispiel einen Hallsensor, oder durch einen elektrischen Schalter erfasst und ein entsprechendes Signal an die elektronische Steuereinheit gegeben. Dieses steuert dann das Hubvolumen so, das der minimale Wert nicht unterschritten beziehungsweise der maximale Wert nicht überschritten wird. Durch eine Begrenzung auf einen minimalen Wert kann zum Beispiel für die Geschwindigkeit eines Fahrzeugs begrenzt werden. Durch Begrenzung des maximalen Schluckvolumens ist eine Zugkraftbegrenzung oder eine Begrenzung eines Bremsmoments möglich.
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Wenn der hydrostatische Antrieb auch ein Gangwechselgetriebe umfasst, so ist es vorteilhaft, für verschiedene Gänge unterschiedliche Regelparametersätze für die Ansteuerung oder Regelung des Hydromotors vorzusehen.
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Vorteilhafterweise wird bei Ausfall eines Drehzahlsignals die Geschwindigkeit automatisch limitiert.
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In den Zeichnungen sind in Form eines hydrostatischen Fahrantriebs zwei Ausführungsbeispiele eines hydrostatischen Antriebs mit der erfindungsgemäßen Ansteuerung des verstellbaren Hydromotors dargestellt.
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Es zeigen
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1 einen hydrostatischen Fahrantrieb mit einer Hydropumpe und einem Hydromotor in einem geschlossenen hydraulischen Kreislauf und
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2 einen hydrostatischen Fahrantrieb mit einer Hydropumpe und einem Hydromotor in einem offenen hydraulischen Kreislauf
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Der hydrostatische Fahrantrieb nach 1, der zum Beispiel für einen Bagger, einen Radlader, einen Telelader oder ein Kommunalfahrzeug vorgesehen ist, umfasst eine mit einem Dieselmotor 1 über eine Welle 2 mechanisch verbundene Hydropumpe 3, die in ihrem Hubvolumen über null verstellbar ist. und dazu eine elektrisch ansteuerbare Verstelleinrichtung 4 aufweist. Die Hydropumpe 3 ist auch als Hydromotor betreibbar ist und vermag sich dann über die Welle 2 auf dem Dieselmotor abzustützen. Das von der Hydropumpe 3 geförderte Druckfluid wird zu einem Hydromotor 5 gefördert, der als Hydromotor mit einem nicht über null verstellbaren Schluckvolumen ausgebildet ist und der mit der Hydropumpe 3 über einen ersten Fluidpfad 6 und einen zweiten Fluidpfad 7 in einem geschlossenen hydraulischen Kreislauf verbunden ist. Der Hydromotor wirkt über eine Abtriebswelle 8 und eine Gangwechselgetriebe 9 mit einer nicht näher dargestellten Fahrzeugachse mit zwei Rädern zusammen und kann in bestimmten Fahrzuständen, zum Beispiel bei Bergabfahrt, auch als Hydropumpe arbeiten. Zur Verstellung des Schluckvolumens weist der Hydromotor 5 eine elektrisch ansteuerbare Verstelleinrichtung 10 auf.
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Als Hydromaschinen werden insbesondere Axialkolbenmaschinen verwendet, wobei die Hydropumpe 3 vorzugsweise in Schrägscheibenbauweise und der Hydromotor 5 in Schrägachsenbauweise ausgeführt ist.
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Zur Steuerung der Hubvolumina der Hydropumpe 3 und des Hydromotors 5 ist eine elektronische Steuereinheit 15 vorhanden, die Signale von zwei Sollwertgebern 16 und 17 sowie von verschiedenen Sensoren, die bestimmte Parameter des Fahrantriebs erfassen.
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Zur Vorgabe eines der gewünschten Fahrgeschwindigkeit entsprechenden Signals ist als erster Sollwertgeber 16 ein Fahrpedal mit einem Positionssensor 18 vorhanden. Alternativ kann eine gewünschte Geschwindigkeit auch mit dem als Joystick ausgebildeten zweiten Sollwertgeber 17 vorgegeben werden, der mit einem Positionssensor 19 ausgestattet ist.
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Von einem Drehzahlsensor 20 wird die Drehzahl der Welle 3 und von einem Drehzahlsensor 21 die Drehzahl der Welle 8 erfasst. Entsprechende Signale werden an die Steuereinheit 15 gegeben. Drucksensoren 22 und 23 erfassen die Drücke in den Fluidpfaden 6 und 7 und geben entsprechende Signale an die Steuereinheit 15. Erfasst werden können auch, ohne dass dies näher dargestellt wäre, die Schwenkwinkel der Hydromaschinen 3 und 5.
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In der Steuereinheit 15 werden die von einem Sollwertgeber 16 oder 17 und die von den Sensoren 20 bis 23 empfangenen Signale zu Ansteuersignalen für die Verstelleinrichtungen 4 und 10 verarbeitet.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach 2 ist zusätzlich zu den schon bezüglich des Ausführungsbeispiels nach 1 beschriebenen Komponenten noch ein Wegeventil 30 vorhanden. Je nach der gewünschten Fahrtrichtung wird über das Wegeventil 30 der eine von zwei Arbeitsanschlüssen 31 und 32 des Hydromotors 5 mit dem Druckanschluss der Hydropumpe 3 und der andere mit Tank verbunden. Die Drucksensoren 22 und 23 erfassen die Drücke an den Arbeitsanschlüssen des Hydromotors 5.
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Das Schluckvolumen des Hydromotors 5 wird bei den beiden Ausführungsbeispielen in Abhängigkeit zweier Führungsgrößen, von denen eine für eine Grundfunktion und die andere eine Zusatzfunktion definiert, eingestellt. je nach Anwendungsfall werden bestimmte Führungsgrößen miteinander kombiniert.
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In einem ersten Anwendungsfall möge der von einem der Drucksensoren 22 und 23 erfasste Hochdruck die Führungsgröße für die Grundfunktion sein. Der Hydromotor wird dann druckabhängig angesteuert. Bis zu einem bestimmten Druck verbleibt der Hydromotor bei minimalem Schluckvolumen. über diesem Druck erfolgt mit steigendem Druck eine Regelung Richtung maximalem Schluckvolumen.
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Die druckabhängige Ansteuerung kann mit der Führungsgröße Dieseldrehzahl, die von dem Drehzahlsensor 20 erfasst wird, kombiniert werden. Gemäß einer Zusatzfunktion wird bei einer Überdrehzahl des Dieselmotors der Schwenkwinkel des Hydromotors verringert. Dadurch wird der Dieselmotor vor einer Überdrehzahl geschützt. Gemäß einer weiteren Zusatzfunktion wird bei niedriger Dieseldrehzahl der Hydromotor auf großem Schwenkwinkel gehalten. Dadurch erreicht man eine Reduzierung des Hangablaufes und eine Verbesserung des Bremsverhaltens.
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Die druckabhängige Steuerung kann auch mit der Führungsgröße Fahrzeuggeschwindigkeit kombiniert werden. Gemäß einer Zusatzfunktion wird dann bei niedriger Abtriebsdrehzahl, die unter Berücksichtigung des eingelegten Gangs von dem Drehzahlsensor 21 erfasst wird, der Hydromotor auf großem Schwenkwinkel gehalten. Dadurch erreicht man eine Reduzierung des Hangablaufes und eine Verbesserung des Bremsverhaltens.
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Die druckabhängige Steuerung kann auch mit der Führungsgröße Sollwertgeber kombiniert werden. Gemäß einer Zusatzfunktion wird dann bei geringer Sollwertvorgabe der der Hydromotor auf maximalem Schwenkwinkel gehalten. Auch dadurch erreicht man eine Reduzierung des Hangablaufes und eine Verbesserung des Bremsverhaltens.
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In einem zweiten Anwendungsfall möge die Fahrgeschwindigkeit die Führungsgröße für die Grundfunktion sein. Der Hydromotor wird dann in Abhängigkeit von der Abtriebsdrehzahl angesteuert.
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Die geschwindigkeitsabhängige Ansteuerung kann mit der Führungsgröße Dieseldrehzahl, die von dem Drehzahlsensor 20 erfasst wird, kombiniert werden. Gemäß einer Zusatzfunktion wird bei einer Überdrehzahl des Dieselmotors der Schwenkwinkel des Hydromotors verringert. Dadurch wird der Dieselmotor vor Überdrehzahl geschützt.
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Die geschwindigkeitsabhängige Steuerung kann auch mit der Führungsgröße Druck kombiniert werden. Gemäß einer Zusatzfunktion wird dann bei hohem Druck der Hydromotor in Richtung maximales Schluckvolumen geschwenkt. Dadurch wird die Druckabschneidung vermieden und ein höheres Drehmoment übertragen.
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Die geschwindigkeitsabhängige Steuerung kann auch mit der Führungsgröße Sollwertgeber kombiniert werden. Gemäß einer Zusatzfunktion wird dann bei geringer Sollwertvorgabe der der Hydromotor auf maximalen Schwenkwinkel geschwenkt. Dadurch wird die Auflösung der Geschwindigkeitsführung erhöht und die Fahrgeschwindigkeit limitiert.
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In einem dritten Anwendungsfall möge das von einem Sollwertgeber abgegebene Signal die Führungsgröße für die Grundfunktion sein. Der Hydromotor wird dann abhängig vom Sollwertgeber angesteuert.
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Die sollwertgeberabhängige Ansteuerung kann mit der Führungsgröße Dieseldrehzahl, die von dem Drehzahlsensor 20 erfasst wird, kombiniert werden. Gemäß einer Zusatzfunktion wird bei einer Überdrehzahl des Dieselmotors der Schwenkwinkel des Hydromotors verringert. Dadurch wird der Dieselmotor vor einer Überdrehzahl geschützt.
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Die sollwertgeberabhängige Steuerung kann auch mit der Führungsgröße Fahrzeuggeschwindigkeit kombiniert werden. Gemäß einer Zusatzfunktion wird dann bei niedriger Abtriebsdrehzahl, die unter Berücksichtigung des eingelegten Gangs von dem Drehzahlsensor 21 erfasst wird, der Hydromotor auf großem Schwenkwinkel gehalten. Dadurch erreicht man eine Reduzierung des Hangablaufes und eine Verbesserung des Bremsverhaltens.
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Die sollwertgeberabhängige Steuerung kann auch mit der Führungsgröße Druck kombiniert werden. Gemäß einer Zusatzfunktion wird dann bei hohem Druck der Hydromotor in Richtung maximales Schluckvolumen geschwenkt. Dadurch wird die Druckabschneidung vermieden und ein höheres Drehmoment übertragen.
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In einem vierten Anwendungsfall möge die von dem Drehzahlsensor 20 erfasste Drehzahl des Dieselmotors 1 die Führungsgröße für die Grundfunktion sein. Der Hydromotor wird dann abhängig von der Dieseldrehzahl angesteuert.
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Die Ansteuerung in Abhängigkeit von der Dieseldrehzahl kann mit der Führungsgröße Druck kombiniert werden. Gemäß einer Zusatzfunktion wird dann bei hohem Druck der Hydromotor in Richtung maximales Schluckvolumen geschwenkt. Dadurch wird die Druckabschneidung vermieden und ein höheres Drehmoment übertragen.
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Die Ansteuerung in Abhängigkeit von der Dieseldrehzahl kann auch mit der Führungsgröße Fahrzeuggeschwindigkeit kombiniert werden. Gemäß einer Zusatzfunktion wird dann bei niedriger Abtriebsdrehzahl, die unter Berücksichtigung des eingelegten Gangs von dem Drehzahlsensor 21 erfasst wird, der Hydromotor auf das maximale Schluckvolumen gestellt. Dadurch erreicht man eine Reduzierung des Hangablaufes und eine Verbesserung des Bremsverhaltens.
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Die Ansteuerung in Abhängigkeit von der Dieseldrehzahl kann auch mit der Führungsgröße Sollwertgeber kombiniert werden. Gemäß einer Zusatzfunktion wird dann bei geringer Sollwertvorgabe der Hydromotor auf maximales Schluckvolumen geschwenkt. Dadurch wird die Auflösung der Dieseldrehzahlführung erhöht und die Fahrgeschwindigkeit limitiert.
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Zusätzlich zu den aufgezeigten Ansteuerungen in Abhängigkeit von Kombinationen von Führungsgrößen können insbesondere folgende Zusatzfunktionen verwirklicht sein:
Grenzlastregelung zum Überlastungsschutz des Dieselmotors;
Bremsmoment-, Druckregelung zur Beeinflussung des Bremsverhaltens;
Begrenzung des minimalen Schluckvolumens des Hydromotors zur Geschwindigkeitsbegrenzung;
Begrenzung des maximalen Schluckvolumens zur Zugkraftbegrenzung und zur Verminderung des Bremsmoments.
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Des Weiteren ist es möglich, unterschiedliche Regelparametersätze für die verschiedenen Gänge vorzusehen. Es kann eine automatische Geschwindigkeitslimitierung bei Ausfall eines Drehzahlsignals vorgesehen sein. Die Art der Ansteuerung ist mit unterschiedlichen Getriebekonzepten kombinierbar.
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die Vorteile der Erfindung sind vor allem darin zu sehen, dass für jede Applikation die optimale Ansteuerungskombination individuell gewählt werden kann, die Nachteile einer Führungsgröße durch die Kombination mit den anderen Führungsgrößen kompensiert werden, eine optimale Mensch-Maschine-Schnittstelle möglich ist, weniger Hangablauf auftritt, da der Hydromotor bei Stillstand auf maximalem Schluckvolumen steht, die Fahrdynamik verbessert ist und der Dieselmotor für Überdrehzahl geschützt ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006029904 A1 [0002]
