-
Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf einen Hydraulikkreis mit einer Selbstkalibrierungseinrichtung
für Landmaschinen
oder Erdbewegungsmaschinen.
-
Wie dies in der Technik gut bekannt
ist, umfassen sowohl Landmaschinen als auch Erdbewegungsmaschinen
einen Hydraulikkreis zur Leistungsversorgung verschiedener an dem
Fahrzeug befestigter Geräte,
wie z. B. die Lenkungsbaugruppe, des Differenzials, der Kraftübertragung,
der Schaufel-Anhebe- und Absenkbaugruppe (falls vorhanden) usw. Der
Hydraulikkreis umfaßt
normalerweise weiterhin ein oder mehrere Hydraulikleistungs-Anschlußgeräte zum vorübergehenden
Anschluß von
außerhalb
des Fahrzeuges angeordneten Geräten
oder Anbaugeräten,
die Hydraulikmotoren und/oder Hydraulikstellglieder aufweisen, die
von dem Hydraulikkreis des Fahrzeuges anzutreiben sind.
-
Der Hydraulikkreis umfaßt derzeit
ein oder mehrere elektrisch gesteuerte Hydraulikverteiler, die mit
einer Hochdruck-Hydraulikflüssigkeit
gespeist werden und auf Befehl die Hydraulikflüssigkeit an die Hydraulikleistungs-Anschlußgeräte verteilen.
Der Hydraulikkreis umfaßt
weiterhin eine Pumpe mit veränderbarer
Förderleistung
zur Zuführung
der Hochdruck-Hydraulikflüssigkeit
an die Hydraulikverteiler, und eine zentrale elektronische Steuereinheit
ist betreibbar, um die Hydraulikverteiler zu steuern, um die Strömung der
Hochdruck-Hydraulikflüssigkeit
von den einzelnen Hydraulikleistungs-Anschlußgeräten zu regeln.
-
Ein Hauptnachteil des vorstehenden
Typs des Hydraulikkreises besteht in den sich hierbei ergebenden
relativ hohen Wartungskosten.
-
Dies heißt, daß jeder Hydraulikverteiler
ein oder mehrere elektrisch betätigte
Ventile zum Regeln der Strömung
an die Hydraulikleistungs-Anschlußgeräte umfaßt, die mit dem Verteiler verbunden
sind. Im Hinblick auf die kritischen Aufgaben, die von den Ventilen
durchgeführt
werden, wird die zentrale elektronische Steuereinheit für jedes
Hydraulikgerät
auf der Stufe der Fahrzeugmontage kalibriert, um sicherzustellen,
daß die
Hochdruck-Hydraulikflüssigkeitsversorgung,
die von dem Fahrer des Fahrzeuges für irgendein beliebiges Hydraulikleistungs-Anschlußgerät eingestellt
wird, exakt der Hochdruck-Flüssigkeit entspricht,
die tatsächlich
von dem Hochdruckleistungs-Anschlußgerät geliefert wird.
-
Probleme entstehen jedoch, wenn die
elektrisch betätigten
Ventile des Hydraulikverteilers ausfallen und ersetzt werden müssen. In
diesem Fall muß im
Gegensatz zu einem einfachen Austausch der Ventile der gesamte Hydraulikverteiler
ersetzt werden, und die zentrale elektronische Steuereinheit, die
die Verteiler steuert, muß neu
kalibriert werden. Weiterhin ist die Kalibrierung der zentralen
elektronischen Steuereinheit eine Aufgabe, die nur mit großer Erfahrung
und Ausbildung ausgeführt
werden kann und die lediglich im Werk oder in speziell ausgerüsteten Wartungscentern
ausgeführt
werden kann, mit naheliegenden Folgen hinsichtlich der Kosten.
-
Es ist bereits aus der US-A-5 012
415 bekannt, ein Hydraulikventil zu kalibrieren, das die Bewegung
einer Dreipunkt-Anhängevorrichtung
eines Traktors steuert. Die Kalibrierung beruht auf den von einem
Zugkraftsensor ausgelesenen Werten, der mit der Dreipunkt-Anhängevorrichtung
verbunden ist. Dies bedingt, daß für Eichzwecke
das Ventil in Strömungsmittelverbindung
mit dem Gerät
sein muß, dem
die Hydraulikleistung zugeführt
wird. Weiterhin sind für
jedes Ventil, das Hydraulikflüssigkeit
an ein anderes Gerät
liefert, getrennte jeweilige Sensoren erforderlich.
-
Es ist daher ein Ziel der vorliegenden
Erfindung einen Hydraulikkreis für
Landmaschinen oder Erdbewegungsmaschinen zu schaffen, der so ausgelegt
ist, daß die
vorstehenden Nachteile beseitigt sind.
-
Gemäß einem ersten Gesichtspunkt
der vorliegenden Erfindung wird ein Hydraulikkreis für Landmaschinen
oder Erdbewegungsmaschinen geschaffen, der folgendes umfaßt:
- – zumindest
einen elektrisch gesteuerten Hydraulikverteiler, dem eine Hochdruck-Hydraulikflüssigkeit
zugeführt
wird und der auf Befehl die Hochdruck-Hydraulikflüssigkeit an zumindest ein Hydraulikleistungs-Anschlußgerät verteilt;
- – eine
Pumpeneinheit zur Lieferung der Hochdruck-Hydraulikflüssigkeit
an den Hydraulikverteiler;
- – eine
Steuereinheit zur Steuerung des elektrisch gesteuerten Hydraulikverteilers
zur Regelung der Strömung
der Hochdruck-Hydraulikflüssigkeit durch
das Hydraulikleistungs-Anschlußgerät; wobei
der Hydraulikverteiler zumindest ein elektrisch betätigtes Ventil
zum Regeln des Hindurchströmens
der Hochdruck-Hydraulikflüssigkeit
an das Hydraulikleistungs-Anschlußgerät aufweist; und
- – selbstkalibrierende
Einrichtungen zur Bestimmung der Ansprechkurve des zumindest einen elektrisch
betätigten
Ventils und zum Kalibrieren der Steuereinheit auf der Grundlage
der Ansprechkurve.
-
Der Hydraulikkreis ist dadurch gekennzeichnet,
daß:
- – die
Pumpeneinheit eine Pumpe mit veränderbarer
Förderleistung
umfaßt;
und
- – der
Hydraulikverteiler die Leistung der eine veränderbare Förderleistung aufweisenden Pumpe mit
Hilfe einer Hydraulikflüssigkeitsströmung regelt,
die zu der eine veränderbare
Förderleistung aufweisenden
Pumpe über
eine Lastmeß-Rückführungsleitung zurückgeliefert
wird, wobei die selbstkalibrierenden Einrichtungen Detektoreinrichtungen
zur Feststellung von Änderungen
des Druckes der Hydraulikflüssigkeit
in der Rückführungsleitung
umfassen.
-
Gemäß einem zweiten Gesichtspunkt
der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Kalibrieren eines
Hydraulikkreises für
Landmaschinen oder Erdbewegungsmaschinen geschaffen, wobei der Hydraulikkreis
eine eine veränderbare
Förderleistung
aufweisende Pumpe umfaßt.
-
Das Verfahren umfaßt die folgenden
Schritte:
- – Zuführen eines
graduell ansteigenden Stromes an ein einzelnes elektrisch betätigtes Ventil
eines elektrisch gesteuerten Hydraulikverteilers des Hydraulikkreises,
wobei alle anderen gegebenenfalls vorhandenen elektrisch betätigten Ventile
abgeschaltet bleiben;
- – Bestimmen
des Wertes des elektrischen Stromes, bei dem das elektrisch betätigte Ventil
sich zu öffnen
beginnt, durch Feststellen einer erheblichen stufenförmigen Änderung
des Druckes einer Hydraulikflüssigkeit
in einer Rückführungsleitung des
Hydraulikkreises, wobei der Hydraulikverteiler (2) die
Förderleistung
der eine veränderliche
Förderleistung
aufweisenden Pumpe (7) mit Hilfe einer Hydraulikflüssigkeitsströmung regelt,
die an die eine veränderliche
Förderleistung
aufweisende Pumpe (7) über
die Rückführungsleitung
(8) zurückgeliefert
wird, die eine Lastmeßleitung
ist;
- – Bestimmen
der Position der dem elektrisch betätigten Ventil zugeordneten
Ansprechkurve in einer Bezugsebene auf der Grundlage des Wertes des
elektrischen Stromes.
-
Eine nicht beschränkende Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung wird nunmehr in Form eines Beispiels unter Bezugnahme
auf die beigefügten Zeichnungen
beschrieben, in denen:
-
1 schematisch
einen Hydraulikkreis mit einer Selbstkalibrierungseinrichtung für Landmaschinen
oder Erdbewegungsmaschinen gemäß den Lehren
der vorliegenden Erfindung zeigt;
-
2 eine
Anzahl von Ansprechkurven eines Bauteils des Hydraulikkreises nach 1 zeigt, und
-
3 und 4 die zeitlichen Verläufe einer
Anzahl von Variablen des Hydraulikkreises nach 1 im Betrieb zeigen.
-
Die Bezugsziffer 1 in 1 bezeichnet insgesamt einen
Hydraulikkreis für
Landmaschinen oder Erdbewegungsmaschinen zur Leistungsversorgung
verschiedener an dem Fahrzeug angeordneter Geräte (beispielsweise der Lenkungsbaugruppe,
des Differenzials, der Kraftübertragungseinrichtung
usw.) und irgendwelcher außerhalb
des Fahrzeuges angeordneter Geräte
oder Anbaugeräte,
die mit dem Fahrzeug verbindbar sind, wenn dies erforderlich ist.
-
Der Hydraulikkreis 1 umfaßt einen
oder mehrere elektrisch gesteuerte Hydraulikverteiler 2,
die mit einer Hochdruck-Hydraulikflüssigkeit (im allgemeinen Öl) gespeist
werden und auf Befehl die Hydraulikflüssigkeit an eine oder mehrere
(nicht gezeigte) Verbrauchereinrichtungen verteilen. Eine Pumpeneinheit 3 ist
zur Zuführung
der Hochdruck-Hydraulikflüssigkeit
an die Hydraulikverteiler 2 vorgesehen, und eine zentrale
elektronische Steuereinheit 4 ist betreibbar, um die Hydraulikverteiler 2 zum
Regeln der Zufuhr der Hochdruck-Hydraulikflüssigkeit an jede Nutzeinrichtung
zu steuern, wie dies von dem Fahrer des Fahrzeuges angefordert wird.
-
In dem gezeigten Beispiel wird der
Befehl des Fahrers von der zentralen elektronischen Steuereinheit 4 über einen
oder mehrere bekannte Handhebel 14 festgestellt, die von
dem Fahrer des Fahrzeuges betätigt
werden und die sich vorzugsweise, jedoch nicht notwendigerweise,
auf dem Armaturenbrett des Fahrzeuges befinden.
-
Jeder Hydraulikverteiler 2 von
bekannter Art umfaßt
einen Einlaß 2a über den
die Hochdruck-Hydraulikflüssigkeit
dem Verteiler zugeführt
wird; einen oder mehrere Auslässe 2b, über die
die Hochdruck-Hydraulikflüssigkeit
auf Befehl ausströmt;
und ein oder mehrere elektrisch betätigte Ventile 5 zum Regeln
der Strömung
der Hochdruck-Hydraulikflüssigkeit
von dem Einlaß 2a zu
Auslässen 2b.
-
Die Auslässe 2b der Hydraulikverteiler 2 stehen
jeweils mit einer jeweiligen Leistungs-Anschluß 6 des Hydraulikkreises 1 in
Verbindung. Die vorstehend erwähnten
Verbrauchereinrichtungen, d. h. außerhalb des Fahrzeuges angeordnete
Geräte
oder Anbaugeräte,
sind über
die Hydraulikleistungs-Anschlüsse 6 verbindbar,
um die Hydraulikmotoren und/oder Hydraulikstellglieder der Verbrauchereinrichtungen
der Geräte
oder Arbeitsgeräte
mit Hilfe des Hydraulikkreises mit Leistung zu versorgen.
-
Die zentrale elektronische Steuereinheit 4 steuert
die elektrisch betätigten
Ventile 5 an, um die Hochdruck-Hydraulikflüssigkeitsströmung an
jeden Hydraulikleistungs- Anschluß 6 entsprechend
dem Befehl des Fahrers des Fahrzeuges zu regeln, d. h. auf der Grundlage
der Position des Handhebels oder der Handhebel 14.
-
Der Hydraulikverteiler 2 umfaßt weiterhin
einen Hilfsauslaß 2c,
durch den die Hochdruck-Hydraulikflüssigkeit mit einem Druck ausströmt, der
von der Strömung
der Hochdruck-Hydraulikflüssigkeit
an die Auslässe 2b des
Verteilers abhängt.
-
Gemäß 1 ist die Pumpeneinheit 3 von üblicher
Art und umfaßt
eine Pumpe mit veränderbarer
Förderleistung,
deren Förderleistung
durch ein Hydraulikstellglied 7a geregelt wird, das von
der Hochdruck-Hydraulikflüssigkeit
von den Hilfsauslässen 2c der
Hydraulikverteiler 2 gesteuert wird.
-
Die Hilfsauslässe 2c sind tatsächlich mit
dem Hydraulikstellglied 7a der Pumpe 7 über eine
Rückführungs-
oder sogenannte Lastmeßleitung 8 verbunden.
In dem gezeigten Beispiel umfaßt
die Rückführungsleitung 8 des
Hydraulikkreises 1 eine Anzahl von Rückschlagventilen 9,
die sich entlang der Zweige befinden, die sich von der Rückführungsleitung 8 zu
den jeweiligen Hilfsauslässen 2c erstrecken.
Die Leitung 8 umfaßt
weiterhin ein Regel- oder ein sogenanntes Lastmeßventil 10 zur Speisung
des Hydraulikstellgliedes der Pumpe 7 mit einer Menge der Hochdruck-Hydraulikflüssigkeit,
die von der Menge der von der Pumpe 7 gelieferten Hydraulikflüssigkeit und
der Menge der von den Hilfsauslässen 2c gelieferten
Hydraulikflüssigkeit
abhängt.
Das Regelventil 10 befindet sich entlang des Hauptabschnittes
der Rückführungsleitung 8 unmittelbar
strömungsaufwärts von
dem Hydraulikstellglied der Pumpe 7 und ist durch ein übliches
Strömungskompensationsventil und
ein übliches
Druckkompensationsventil gebildet, die miteinander kaskadenförmig verbunden
sind.
-
Gemäß der vorliegenden Erfindung
umfaßt der
Hydraulikkreis 1 weiterhin eine selbstkalibrierende Einrichtung 11 zur
Bestimmung der Ansprechkurve Q(I) jedes elektrisch betätigten Ventils 5 und
zur Kalibrierung der zentralen elektronischen Steuereinheit 4 derart,
daß die
Hydraulikflüssigkeitszufuhr,
die von dem Fahrer des Fahrzeuges für einen beliebigen der Hydraulikleistungs-Anschlüsse 6 eingestellt wird, immer
exakt der Hochdruck-Hydraulikflüssigkeit
entspricht, die tatsächlich
von dem betätigten
Hydraulikleistungsabgabegerät
geliefert wird.
-
Unter Bezugnahme auf 2 ist zu erkennen, daß, wie dies bekannt ist, elektrisch
betätigte Ventile 5 von
Hydraulikverteilern 2 alle eine im wesentlichen ähnliche
Strömungs-/Strom-Ansprechkurve
Q(I) haben. Aufgrund von Herstellungstoleranzen ändert sich jedoch die Position
der Ansprechkurve in der Bezugsebene von einem Ventil zum nächsten.
In dem gezeigten Beispiel wird die Änderung durch unterschiedliche
Werte des Stromes I0 hervorgerufen, bei
dem das Ventil 5 sich zu öffnen beginnt, d. h. bei dem
die Hydraulikflüssigkeit
durch den Auslaß 2 zu fließen beginnt.
-
Gemäß 1 wird die selbstkalibrierende Einrichtung 11 von
dem Fahrer des Fahrzeuges aktiviert, beispielsweise mit Hilfe eines
Druckknopfes 13. Die Einrichtung 11 umfaßt die zentrale
elektronische Steuereinheit 4 oder vielmehr einen Teil
hiervon, und einen Manostaten (Druckregler)12, der entlang
der Rückführungsleitung 8 strömungsaufwärts von
dem Regelventil 10 angeordnet ist. Der Manostat 12,
der durch einen bekannten Druckschalter ersetzt werden kann, ist
mit der zentralen elektronischen Steuereinheit 4 verbunden
und betreibbar, um Zeitpunkt für Zeitpunkt
den Druck der Hydraulikflüssigkeit
in der Rückführungsleitung 8 zu übenrvachen,
wodurch irgendeine Änderung
des Druckes festgestellt wird.
-
Die Betriebsweise des Hydraulikkreises 1 und
der zugehörigen
Selbstkalibrierungseinrichtung 11 wird nunmehr unter der
Annahme beschrieben, daß die
selbstkalibrierende Einrichtung 11 gerade von dem Fahrer
des Fahrzeuges durch Drücken
des Druckknopfes 13 aktiviert wurde und daß keine
Nutzeinrichtungen mit den Hydraulikleistungsabgabegeräten 6 verbunden
sind. Unter diesen Betriebsbedingungen wird eine minimale Menge
der Hochdruck-Hydraulikflüssigkeit
in dem Hydraulikkreis 1 durch die Pumpe 7 in Umlauf
gebracht, damit der Hydraulikkreis 1 gefüllt gehalten
wird und bereit ist, sich so zu verhalten, wie dies von dem Fahrer
befohlen wird.
-
Im tatsächlichen Gebrauch und mit geschlossenen
Hydraulikleistungs-Anschlüssen 6 beginnt
die zentrale elektronische Steuereinheit 4, graduell den
Strom, der in einem der elektrisch betätigten Ventile 5 fließt, ausgehend
von Null zu vergrößern, während die
anderen Ventile abgeschaltet bleiben. Wie dies in den 3 und 4 gezeigt ist, stellt, wenn der elektronische
Strom graduell ansteigt und solange das Ventil 5 geschlossen
bleibt, der Manostat 12 einen Druck mit einem Wert P1 fest
(normalerweise ungefähr
20 bar).
-
Zum Zeitpunkt t0 erreicht
der in dem Ventil 5 fließende elektrische Strom einen
Wert I0, der ausreicht, um das Öffnen des
Ventils 5 zu beginnen, während der Druck der Hydraulikflüssigkeit
in der Rückführungsleitung 8 mit
einer erheblichen stufenförmigen Änderung
von dem Wert P1 auf einen wesentlich größeren Wert P2 (von ungefähr 200 bar) übergeht.
Das Stufenmuster der Druckänderung
der Hydraulikflüssigkeit
in der Rückführungsleitung 8 unter
den vorstehenden Betriebsbedingungen ist allgemein bekannt.
-
Mit Hilfe des Manostaten 12 stellt
die zentrale elektronische Steuereinheit 4 somit fest,
wann das Ventil 5 sich zu öffnen beginnt, speichert intern
den Stromwert I0 und bestimmt unmittelbar
die Position der dem Ventil 5 zugeordneten Ansprechkurve
Q(I) in der Bezugsebene. Wenn der Manostat 12 durch einen
Druckschalter ersetzt wird, stellt die zentrale elektronische Steuereinheit 4 das Öffnen des
Ventils 5 fest, wenn der Schalter auslöst. Der Druckschalter muß selbstverständlich so
eingestellt sein, daß er auslöst, wenn
der Druck einen Schwellenwert zwischen den Druckwerten P1 und P2 übersteigt
(beispielsweise 120 bar).
-
Nachdem der Stromwert I0 für ein erstes
Ventil 5 bestimmt wurde, schaltet die zentrale elektronische
Steuereinheit 4 das Ventil 5 ab und beginnt das vorstehende
Kalibrierverfahren für
ein zweites der Ventile 5. Durch Bestimmen eines neuen
Stromwertes I'0 für
das zweite Ventil 5 kann die Position der Ansprechkurve
Q(I) des zweiten Ventils 5 in der Bezugsebene in der gleichen
Weise wie bei dem ersten Ventil 5 bestimmt werden.
-
Durch Wiederholen des Kalibrierverfahrens für alle Ventile 5 aller
Hydraulikverteiler 2 bestimmt die zentrale elektronische
Steuereinheit 4 die Position der Ansprechkurven Q(I) in
der Bezugsebene für alle
Ventile 5 und ist daher in der Lage, jedem Ventil 5 einen
elektrischen Strom mit einem derartigen Wert zuzuführen, daß die exakte
Hochdruck-Hydraulikflüssigkeitsströmung erzielt
wird, die von dem Fahrer des Fahrzeuges angefordert wird.
-
Dies heißt mit anderen Worten, daß die zentrale
elektronische Steuereinheit 4 in der Lage ist, sich selbst
zu kalibrieren, so daß die
von dem Fahrer des Fahrzeuges für
irgendeinen der Hydraulikleistungsanschlußgeräte 6 angeforderte
Hydraulikflüssigkeitsversorgung
immer exakt der Hochdruck-Hydraulikflüssigkeit entspricht, die tatsächlich dem
Hydraulikleistungs-Anschluß zugeführt wird.
-
Neben dem naheliegenden Vorteil des
Fortfalls einer Neukalibrierung der zentralen elektronischen Steuereinheit 4 im
Werk bei jeder Reparatur eines Hydraulikverteilers 2 ergibt
die selbstkalibrierende Einrichtung 11 weiterhin eine schnellere
anfängliche
Kalibrierung der zentralen elektronischen Steuereinheit 4 während der
Herstellung des Fahrzeuges, wodurch die Produktionskosten verringert werden.
-
Die Selbstkalibrierungseinrichtung 11 weist auch
den weiteren Vorteil auf, daß sie
extrem kostengünstig
ist: der Manostat 12 ist ein Bauteil mit niedrigen Kosten,
während
die Änderungen
an der zentralen elektronischen Steuereinheit 4 marginal
sind und im wesentlichen auf Software-Modifikationen beschränkt sind,
so daß sie
vernachlässigbare
Kosten ergeben.
-
Es ist klar zu erkennen, daß Änderungen
an dem Hydraulikkreis, wie er hier beschrieben und gezeigt wurde,
durchgeführt
werden können,
ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen,
wie er in den Ansprüchen
definiert ist.