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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Grenzlastregelung eines hydrostatischen Antriebes gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art.
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Mittels so genannter Grenzlastregelungen wird versucht, Antriebseinrichtungen von aus der Praxis bekannten hydrostatischen Antrieben von Arbeitsmaschinen, wie Baumaschinen oder dgl., über den gesamten Betriebsbereich innerhalb ihres optimalen Leistungsbereiches, in dem diese ihre volle Leistung zur Verfügung stellen, zu betreiben. Dies soll beispielsweise auch dann gewährleistet sein, wenn neben dem reinen Fahrbetrieb, während dem das Antriebsmoment der oftmals mit einer Brennkraftmaschine ausgeführten Antriebseinrichtung im Wesentlichen dem Abtrieb zugeführt wird, zusätzliche Verbraucher mit Drehmoment zu versorgen sind und die Summe der im Bereich der Antriebseinrichtung nachgefragten Leistung aller Verbraucher die installierte Antriebsleistung der Antriebseinrichtung übersteigt.
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Grenzlastregelungen werden üblicherweise bei mobilen Arbeitsmaschinen vorgesehen, um eine Überlastung und damit ein Abwürgen einer Brennkraftmaschine der Antriebseinrichtung zu verhindern. Dabei besteht in der Regel eine Leistungspriorität für die Arbeitshydraulik, weshalb die Fahrgeschwindigkeit der Arbeitsmaschine zugunsten der anderen zugeschalteten Antriebe bzw. Verbraucher automatisch reduziert wird, um eine Überlastung der Antriebseinrichtung zu vermeiden.
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Überlastungen von Antriebseinrichtungen bzw. von Brennkraftmaschinen von Arbeitsmaschinen oder Fahrzeugen treten beispielsweise während einer Bergauffahrt eines stark beladenen Fahrzeuges, bei einem Einfahren in einen Haufen, bei einer zu hohen Drehmomentaufnahme der Brennkraftmaschine, einer zu hohen Abtriebsdrehmomentanforderung oder durch eine Zuschaltung einer Vielzahl von Neben-/Hauptverbrauchern auf, wobei die Antriebseinrichtungen während besonders ungünstiger Betriebszustandsverläufe in unzulässig hohem Umfang belastet und unter Umständen abgewürgt werden.
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Zur Erkennung solcher Betriebszustände erfasst beispielsweise ein Grenzlast-Regelventil über eine Messblende einen Drehzahlabfall der Antriebsmaschine, der als Drückung bzw. als Motordrückung bezeichnet wird. Um ein Abwürgen einer Antriebseinrichtung eines hydrostatischen Antriebes zu vermeiden, wird bei Vorliegen einer Motordrückung und bei entsprechender Ausgestaltung des Steuer- und Regelsystem des hydrostatischen Antriebes ein Verstelldruck im Bereich einer Pumpenverstellung einer Pumpeneinrichtung einer Hydrostateinrichtung eines hydrostatischen Antriebes verringert. Die Herabsetzung des Verstelldruckes bewirkt wiederum ein Zurückschwenken der Pumpeneinrichtung, womit die Leistungsaufnahme der Pumpeneinrichtung und auch die Motordrückung reduziert werden.
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Eine verschwenkbare Pumpeneinrichtung schwenkt in Abhängigkeit des jeweils anliegenden Ist-Steuerdruckes aus. Ist die Pumpeneinrichtung mit einem sogenannten Eigenrückschwenkverhalten, d. h. einem Verdrillwinkel des Steuerspiegels ungleich Null, ausgeführt, schwenkt die Pumpeneinrichtung in Abhängigkeit des ausgegebenen Steuerdruckes und des aufgeprägten Hochdruckes eigenständig zurück, wobei die Pumpeneinrichtung bei einem eingestellten Steuerdruck hochdruckabhängig bis hin zur Druckabschneidung zurückschwenkt. Durch die Druckabschneidung wird jedoch wiederum der Steuerdruck derart reduziert, das die Pumpeneinrichtungen mit Eigenrückschwenkverhalten in bestimmten Betriebszuständen eines hydrostatischen Antriebes bis zum minimalen Fördervolumen oder auf einen Wert des Fördervolumens zurückschwenken, der zur Leckagekompensation benötigt wird. Die von der Pumpeneinrichtung aufgenommene Leistung nimmt bei diesem Vorgang ab und die Brennkraftmaschine bzw. die Antriebsmaschine wird dadurch entlastet.
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Die Motordrückung bzw. die Motorlast ist bei derart ausgeführten Pumpeneinrichtungen nachteilhafterweise nicht über den vollen Betriebsbereich eines hydrostatischen Antriebes als Kriterium für die Grenzlastregelung verwendbar.
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Aus der
DE 196 23 794 B4 ist ein Verfahren zur Grenzlastregelung einer einen Verbrennungsmotor und einer an diesen angeschlossenen hydrostatischen Antriebsgruppe aufweisenden Antriebseinheit bekannt, bei dem die Leistungsaufnahme der hydrostatischen Antriebsgruppe bei Vorliegen einer Überlastung des Verbrennungsmotors in Abhängigkeit von einer Abweichung des Ist-Antriebsdrehzahl des Verbrennungsmotors von einer beliebig einstellbaren Soll-Antriebsdrehzahl des Verbrennungsmotors reduziert wird. Zur Vorgabe der Soll-Antriebsdrehzahl des Verbrennungsmotors wird ein Einstellorgan betätigt. Zur Ermittlung der eingestellten Soll-Antriebsdrehzahl des Verbrennungsmotors wird die hydrostatische Antriebsgruppe in Richtung einer geringeren Leistungsaufnahme verstellt. Anschließend wird die Veränderung der Ist-Antriebsdrehzahl des Verbrennungsmotors gemessen und die eingestellte Soll-Antriebsdrehzahl des Verbrennungsmotors aus der Änderung der Drehzahlsteigung der Ist-Antriebsdrehzahl von der Leistungskennlinie zu der Leerlaufabregelkennlinie des Verbrennungsmotors ermittelt.
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Darüber hinaus ist aus der
DE 195 13 032 C1 eine Anordnung zum lastabhängigen Verstellen des Fördervolumens einer Hydropumpe bekannt, die Teil eines hydrostatischen Getriebes und von einem Antriebsmotor mit verstellbarer Drehzahl antreibbar ist. Eine mit dem Antriebsmotor gekoppelte Steuerpumpe erzeugt einen drehzahlabhängigen Stelldruck und stellt ein Steuerfluid für eine drehzahlabhängige Einrichtung bereit. Zum Verstellen des Fördervolumens der Hydropumpe ist eine einen Stellkolben aufweisende Stelleinrichtung vorgesehen. Ein Steuerventil ist durch eine elektronisch ansteuerbare Betätigungseinrichtung in zwei gegenüberliegende Endstellungen überführbar, in denen die Stelleinrichtung und damit das Fördervolumen der Hydropumpe stelldruckabhängig veränderbar sind.
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Das Steuerventil weist eine Steuerhülse auf, die relativ zum Steuerkolben des Steuerventils axial verschiebbar und mit der Bewegung des Stellkolbens der Stelleinrichtung zwangsgekoppelt ist. Zusätzlich ist das Steuerventil als ein stufenlos verstellbares Vierwegeventil ausgebildet, welches in einer Mittelstellung den Durchfluss des Steuerfluids zu der Stelleinrichtung sperrt und in den beiden Endstellungen den Stellkolben in eine jeweils entgegengesetzte Richtung betätigt. Bei einer Übereinstimmung der Soll- und Ist-Antriebsdrehzahl des Verbrennungsmotors bzw. der Antriebseinrichtung des hydrostatischen Antriebes wird der Steuerkolben des Steuerventils synchron zur Bewegung der Steuerhülse des Steuerventils nachgeführt und das Fördervolumen der Hydropumpe auf das der Drehzahl der Antriebseinrichtung entsprechende, größtmögliche Drehmoment erhöht, welches von der elektronischen Steuerung vorgegeben ist. Bei einem infolge einer Überlastung der Antriebseinrichtung auftretenden Drehzahlabfall bzw. bei einer Motordrückung werden der Steuerkolben und die Steuerhülse unabhängig voneinander betätigt und das Fördervolumen der Hydropumpe um ein vorgegebenes Maß verringert.
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Die vorbeschriebenen Grenzlastregelungen von hydrostatischen Antrieben überwachen in aktiviertem Zustand jeweils die Drehzahl der Antriebseinrichtung eines hydrostatischen Antriebes und greifen nachteilhafterweise erst bei Vorliegen einer aktuellen Motordrückung, so dass ein Betrieb einer beispielsweise mit einer Brennkraftmaschine ausgebildeten Antriebseinrichtung im optimalen Leistungsbereich über den gesamten Betriebsbereich eines hydrostatischen Antriebes nicht in gewünschtem Umfang gewährleistbar ist.
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Grenzlastregelung eines hydrostatischen Antriebes zur Verfügung zu stellen, mittels welchem eine Antriebseinrichtung eines hydrostatischen Antriebes über den gesamten Betriebsbereich eines hydrostatischen Antriebes in seinem optimalen Betriebsbereich betreibbar ist.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem Verfahren gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Grenzlastregelung eines hydrostatischen Antriebes mit einer Antriebseinrichtung, mit einer von der Antriebseinrichtung antreibbaren und mit variierbarem Fördervolumen ausgeführten Pumpeneinrichtung einer Hydrostateinrichtung, mit einer mit der Pumpeneinrichtung hydraulisch wirkverbundenen Hydromotoreinrichtung der Hydrostateinrichtung und vorzugsweise mit einer mit der Hydrostateinrichtung gekoppelten Getriebeeinrichtung wird eine Pumpenförderfehlmenge der Pumpeneinrichtung aus der Differenz aus einer Soll-Pumpenfördermenge und einer Ist-Pumpenfördermenge der Pumpeneinrichtung der Hydrostateinrichtung ermittelt und bei Vorliegen einer Pumpenförderfehlmenge größer als ein vordefinierter Schwellwert ein Schluckvolumen der Hydromotoreinrichtung und/oder eine Übersetzung im Bereich der Getriebeeinrichtung vergrößert.
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Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Grenzlastregelung eines hydrostatischen Antriebes sind auf Basis einer unabhängig von der Ausgestaltung und der Betätigung der Antriebsmaschine ermittelbaren Pumpenförderfehlmenge über den gesamten Betriebsbereich eines hydrostatischen Antriebes bereits vor einem Auftreten überlastabhängiger Motordrückungen Betriebszustände ermittelbar, während den in einem hydrostatischen Antrieb Überlastzustände vorliegen. Dies bietet die Möglichkeit unerwünschte Reduktionen der Pumpenfördermenge der Pumpeneinrichtung mit geringem Steuer- und Regelungsaufwand durch Vergrößern des Schluckvolumens der Hydromotoreinrichtung und/oder durch Vergrößern einer Übersetzung einer mit der Hydrostateinrichtung gekoppelten Getriebeeinrichtung frühzeitig zu kompensieren und eine die Antriebsmaschine unter Umständen aus ihrem optimalen Leistungsbereich führende Motordrückung auf einfache und kostengünstige Art und Weise zu vermeiden.
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Die erfindungsgemäße Vorgehensweise ist vorteilhafterweise auch unabhängig davon, ob die Pumpeneinrichtung mit oder ohne Eigenrückschwenkverhalten ausgeführt ist, anwendbar, da der Soll-Ist-Abgleich der Pumpenfördermenge der Pumpeneinrichtung bei beiden Ausführungsformen durchführbar ist.
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Darüber hinaus sind auch leistungsverzweigte oder auch nicht leistungsverzweigte hydrostatische Antriebe erfindungsgemäß betreibbar und während der Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung nahezu beliebige Leistungsflüsse im einem hydrostatischen Antrieb einstellbar, ohne dass im Bereich der Antriebseinrichtung eine Drückung auftritt, welche die Antriebseinrichtung unter Umständen in unerwünschtem Umfang aus dem optimalen Leistungsbereich führt.
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Weitere Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen und den unter Bezugnahme auf die Zeichnung prinzipmäßig beschriebenen Ausführungsbeispielen, wobei zugunsten der Übersichtlichkeit in der Beschreibung der Ausführungsbeispiele für bau- und funktionsgleiche Bauteile dieselben Bezugszeichen verwendet werden.
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Es zeigt:
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1 ein Blockschaltbild eines hydrostatischen Antriebes, der gemäß einer ersten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens betrieben wird;
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2 eine 1 entsprechende Darstellung eines hydrostatischen Antriebes, der gemäß einer zweiten Variante des Verfahrens nach der Erfindung betrieben wird;
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3 eine Blockschaltbilddarstellung eines nach einer dritten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens betriebenen hydrostatischen Antriebes; und
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4 eine 1 entsprechende Darstellung eines hydrostatischen Antriebes, welcher gemäß einer vierten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens betrieben wird.
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In 1 bis 4 ist jeweils ein hydrostatischer Antrieb 1 mit einer Antriebseinrichtung 2, mit einer von der Antriebseinrichtung 2 antreibbaren und mit variierbarem Fördervolumen ausgeführten Pumpeneinrichtung 3 einer Hydrostateinrichtung 4 und mit einer mit der Pumpeneinrichtung 3 hydraulisch wirkverbundenen Hydromotoreinrichtung 5 der Hydrostateinrichtung 4 einer Arbeitsmaschine dargestellt.
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Die in der Zeichnung dargestellten hydrostatischen Antriebe 1 werden gemäß einer ersten, einer zweiten, einer dritten oder einer vierten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Grenzlastregelung betrieben, um die Antriebseinrichtungen 2 jeweils über den gesamten Betriebbereich des Antriebs 1 in ihrem optimalen Leistungsbereich zu halten und die volle Leistung der Antriebsmaschine 2 während verschiedener Überlastzustände zur Verfügung stellen zu können.
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Die Pumpeneinrichtung 3 ist bei allen in der Zeichnung gezeigten Antrieben 1 jeweils mit einem Eigenrückschwenkverhalten ausgeführt. Darüber hinaus besteht bei den Antrieben gemäß 1, 2 und 4 auch die Möglichkeit, die Pumpeneinrichtung ohne Eigenrückschwenkverhalten auszuführen.
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Generell schwenken Pumpeneinrichtungen mit so genanntem Eigenrückschwenkverhalten in Abhängigkeit eines jeweils anliegenden Steuerdruckes hochdruckabhängig bis hin zur Druckabschneidung zurück, wohingegen bei Pumpeneinrichtungen ohne Eigenrückschwenkverhalten ein hochdruckabhängiges Rückschwenken bei anliegendem Steuerdruck unterbleibt.
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Ein Schluckvolumen qM der Hydromotoreinrichtungen 5 ist ebenso wie das Fördervolumen Q der Pumpeneinrichtungen 3 variierbar, womit die Hydrostateinrichtung 4 eine sogenannte Primär-Sekundärverstellung aufweist und eine Kombination von Pumpe und Motor mit veränderlichem Verdrängungsvolumen zur Verfügung steht, mit welcher ein großer Drehzahlbereich bei guter Auslastung nutzbar ist.
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Alternativ hierzu ist die Hydrostateinrichtung 4 auch mit Primär-Verstellung und mit einer wenigstens einen Konstantmotor aufweisenden Hydromotoreinrichtung ausbildbar, deren Schluckvolumen nicht veränderbar ist.
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Die Fahrgeschwindigkeit eines mit dem hydrostatischen Antrieb 1 ausgeführten Fahrzeuges wird bei mit einer Primär-Sekundärverstellung ausgeführten Hydrostateinrichtung über das Variieren der Fördermenge der Pumpeneinrichtung 2 und/oder das Verstellen des Schluckvolumens der Hydromotoreinrichtung 5 eingeregelt, während die Veränderung der Fahrgeschwindigkeit bei einer Hydrostateinrichtung mit Primärverstellung lediglich durch Anheben oder Absenken des Fördervolumens der Pumpeneinrichtung möglich ist.
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Zusätzlich besteht jedoch auch die Möglichkeit den Antrieb 1 mit einer in der Zeichnung lediglich strichliert dargestellten Getriebeeinrichtung 7 auszuführen, die mit der Hydrostateinrichtung 4 bzw. der Hydromotoreinrichtung 5 gekoppelt ist und deren Übersetzung betriebszustandsabhängig stufenlos oder gestuft veränderbar ist. Dann steht die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeuges bzw. der Arbeitsmaschine auch in Abhängigkeit der im Bereich der Getriebeeinrichtung 7 eingestellten Übersetzung.
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Die Getriebeeinrichtung 7 ist dabei entweder in Reihe zu der Hydrostateinrichtung 4 oder parallel dazu im Leistungsfluss des Antriebes 1 anordenbar, wobei bei letztgenannter Anordnung eine Leistungsverzeigung des von der Antriebseinrichtung 2 zur Verfügung gestellten Antriebsmomentes zwischen der Hydrostateinrichtung 4 und der Getriebeeinrichtung 7 vorsehbar ist.
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Mittels eines in der Zeichnung nicht näher dargestellten Reglers einer Fahrgeschwindigkeitsregelung, der u. a. als Eingangsgröße eine Soll-Abtriebsdrehzahl n_ab_soll eines Abtriebs 8 des hydrostatischen Antriebes 1 nutzt, wird die Ist-Abtriebsdrehzahl n_ab_ist geregelt. Die Soll-Abtriebsdrehzahl n_ab_soll wird entweder von einer Betriebspunktstrategie oder direkt von einem Fahrer des Fahrzeuges vorgegeben.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zur Grenzlastregelung sowie die vier verschiedenen und nachfolgend beispielhaft beschriebenen Varianten sind der Regelung der Fahrgeschwindigkeit überlagert, wobei ein Regler der Grenzlastregelung die Soll-Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeuges solange modifiziert, bis sie in einem definierten Toleranzband um die aktuelle Ist-Abtriebsdrehzahl n_ab_ist liegt. Während dieser Vorgehensweise wird das Schluckvolumen qM der Hydromotoreinrichtung 5 in Richtung des maximalen Schluckvolumens qM_max verstellt, wodurch der Hochdruck reduziert und das durch das Eigenrückschwenkverhalten der Pumpeneinrichtung 3 ausgelöste Zurückschwenken der Pumpeneinrichtung 3 verringert wird. Sowohl die Antriebseinrichtung 2 als auch die Pumpeneinrichtung 3 der Hydrostateinrichtung 4 sind somit dauerhaft in ihrem optimalen Leistungsbereich betreibbar.
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Die erfindungsgemäße Grenzlastregelung des hydrostatischen Antriebes 1 basiert auf einem Vergleich einer Soll-Pumpenfördermenge Q_soll und einer Ist-Pumpenfördermenge Q_ist der Pumpeneinrichtung 3, wobei bei aktivierter Grenzlastregelung aus der Differenz aus der Soll-Pumpenfördermenge Q_soll und der Ist-Pumpenfördermenge Q_ist eine sogenannte Pumpenförderfehlmenge dQ bestimmt wird. Wird eine Pumpenförderfehlmenge dQ ermittelt, die größer als ein vordefinierter Schwellwert ist, wird das Schluckvolumen qM der verstellbar ausgeführten Hydromotoreinrichtung 5 vergrößert, um den im Bereich der Pumpeneinrichtung 3 erkannten Leistungsverlust bzw. den Leistungsabfall im Bereich der Pumpeneinrichtung 3, der zur Pumpenförderfehlmenge kongruent ist, zu kompensieren.
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Ist der hydrostatische Antrieb 1 mit der Getriebeeinrichtung 7 ausgebildet besteht zusätzlich oder alternativ zur Erhöhung des Schluckvolumens der verstellbar ausgeführten Hydromotoreinrichtung 5 die Möglichkeit, den im Bereich der Pumpeneinrichtung 3 erkannten Leistungsverlust bzw. den Leistungsabfall im Bereich der Pumpeneinrichtung 3 durch Erhöhen der Übersetzung der Getriebeeinrichtung 7 auszugleichen und die Antriebseinrichtung 2 dauerhaft in ihrem optimalen Leistungsbereich zu betreiben.
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Bei dem in 1 dargestellten hydrostatischen Antrieb 1 wird die Soll-Pumpenfördermenge Q_soll auf Basis eines ausgegebenen Soll-Steuerdruckes pX_soll, mit dem die Pumpeneinrichtung 3 zur Einstellung der Soll-Pumpenfördermenge Q_soll beaufschlagt wird, und der Ist-Antriebsdrehzahl n_an_ist und/oder der Soll-Antriebsdrehzahl n_an_soll der Antriebseinrichtung 2 bestimmt, während die Ist-Pumpenfördermenge Q_ist auf Basis des direkt oder indirekt messtechnisch ermittelten Ist-Schluckvolumens qM_ist der Hydromotoreinrichtung 5 sowie der ebenfalls direkt oder indirekt messtechnisch bestimmten Ist-Drehzahl nM_ist der Hydromotoreinrichtung 5 ermittelt wird.
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Alternativ zu der vorbeschriebenen Vorgehensweise zu 1 ist die Soll Pumpenfördermenge Q_soll der Pumpeneinrichtung 3 anstatt über den Steuerdruck pX_soll auch in Abhängigkeit eines hierzu äquivalenten Betriebsparameters der Hydrostateinrichtung 4 bestimmbar. So besteht beispielsweise die Möglichkeit, die Soll-Pumpenfördermenge Q_soll der Pumpeneinrichtung 3 in Abhängigkeit eines Soll-Betätigungsstromes I_soll eines Magnetventils, mittels welchem der Steuerdruck pX der Pumpeneinrichtung 3 einstellbar ist und der Soll-Antriebsdrehzahl n_an_soll und/oder der Ist-Antriebsdrehzahl n_an_ist der Pumpeneinrichtung 3 zu ermitteln.
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Der hydrostatische Antrieb 1 gemäß 2 wird gemäß einer zweiten Variante des Verfahrens zur Grenzlastregelung betrieben, bei welchem die Soll-Pumpenfördermenge Q_soll in Abhängigkeit eines ausgegebenen Soll-Schwenkwinkels α_soll oder eines vorgegebenen geometrischen Fördervolumens VG_soll der Pumpeneinrichtung 3 und der Soll-Antriebsdrehzahl n_an_soll und/oder der Ist-Antriebsdrehzahl n_an_ist der Pumpeneinrichtung 3 bestimmt wird, während die Ist-Pumpenfördermenge Q_ist in Abhängigkeit des Ist-Schluckvolumens qM_ist der Hydromotoreinrichtung 5 und der Ist-Drehzahl nM_ist der Hydromotoreinrichtung 5 bestimmt wird.
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Während der Durchführung der dritten Variante des Verfahrens zur Grenzlastregelung, gemäß der der hydrostatische Antrieb 1 gemäß 3 betrieben wird, wird die Soll-Pumpenfördermenge Q_soll der Pumpeneinrichtung 3 auf Basis des ausgegebenen Soll-Schwenkwinkels α_soll der Pumpeneinrichtung 3 und der Soll-Antriebsdrehzahl n_an_soll und/oder der Ist-Antriebsdrehzahl n_an_ist der Pumpeneinrichtung 3 bestimmt, während die Ist-Pumpenfördermenge Q_ist der Pumpeneinrichtung 3 auf Basis des messtechnisch ermittelten Ist-Schwenkwinkels α_ist der Pumpeneinrichtung 3 und der Ist-Antriebsdrehzahl n_an_ist der Antriebsmaschine 3, die zu der Ist-Antriebsdrehzahl der der Pumpeneinrichtung 3 äquivalent ist, ermittelt wird.
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Der in 4 dargestellte hydrostatische Antrieb 1 ist im Bereich der hydraulischen Wirkverbindung bzw. des hydraulischen Kreislaufes zwischen der Pumpeneinrichtung 3 und der Hydromotoreinrichtung 5 mit einem Volumen-Strommesser 6 zur messtechnischen Ermittlung der Ist-Pumpenfördermenge Q_ist der Pumpeneinrichtung 3 ausgeführt. Die Soll-Pumpenfördermenge Q_soll der Pumpeneinrichtung 3 der Hydrostateinrichtung 4 wird auf Basis des ausgegebenen Soll-Schwenkwinkels α_soll der Pumpeneinrichtung 3 und der Soll-Antriebsdrehzahl n_an_soll und/oder der Ist-Antriebsdrehzahl n_an_ist der Pumpeneinrichtung 3 bestimmt.
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Grundsätzlich sind die vorbeschriebenen Vorgehensweisen zur Bestimmung der Soll-Pumpenfördermenge Q_soll und der Ist-Pumpenfördermenge Q_ist sowohl bei einer Ausführung der hydraulischen Wirkverbindung zwischen der Pumpeneinrichtung 3 und der Hydromotoreinrichtung 5 als geschlossener hydraulischer Kreislauf als auch bei einer Ausführung als offener hydraulischer Kreislauf anwendbar.
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Alle vier Varianten des Verfahrens zur Grenzlastregelung des hydrostatischen Antriebes 1 sind für Pumpeneinrichtungen geeignet, die über ein sogenanntes Eigenrückschwenkverhalten verfügen bzw. die einen Verdrillwinkel des Steuerspiegels aufweisen, der ungleich Null ist. Das bedeutet, dass die Pumpeneinrichtungen jeweils in Abhängigkeit des ausgegebenen Steuerdruckes pX und des aufgeprägten Hochdrucks eigenständig zurückschwenken.
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Bei der ersten, zweiten und vierten Variante des Verfahrens zur Grenzlastregelung des hydrostatischen Antriebes gemäß 1, 2 und 4 ist die Grenzlastregelung auch mit Pumpeneinrichtungen durchführbar, deren Verdrillwinkel gleich Null ist und die über kein Eigenrückschwenkverhalten verfügt. Hierbei werden die zu bestimmenden Werte, d. h. die Soll-Pumpenfördermenge und die Ist-Pumpenfördermenge der Pumpeneinrichtung auf Basis der Wirkungsgrade der Hydrostateinrichtung ermittelt.
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Bei der Ausführung der Hydromotoreinrichtung 5 mit wenigstens einem Konstantmotor wird bei Vorliegen einer Pumpenförderfehlmenge dQ größer als der vordefinierte Schwellwert eine Übersetzung der mit der Hydrostateinrichtung 4 gekoppelten Getriebeeinrichtung 7 vergrößert, um den im Bereich der Pumpeneinrichtung 3 auftretenden Leistungsabfall in derselben Art und Weise wie durch das Erhöhen des Schluckvolumens qM einer verstellbar ausgeführten Hydromotoreinrichtung zu kompensieren.
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Die aus der Differenz aus der Soll-Pumpenfördermenge und der Ist-Pumpenfördermenge der Pumpeneinrichtung berechnete Pumpenförderfehlmenge stellt sowohl das Grenzlastkriterium als auch einen Indikator für das Rückschwenken einer Pumpeneinrichtung dar, welche mit einem Eigenrückschwenkverhalten ausgeführt ist. Die Ist-Pumpenfördermenge der Pumpeneinrichtung ist in Abhängigkeit des jeweils vorliegenden Anwendungsfalles basierend auf dem Soll-Schwenkwinkel der Pumpeneinrichtung oder aus der an der Hydromotoreinrichtung ankommenden Ölmenge errechenbar. Alternativ hierzu oder zusätzlich dazu ist die Soll-Pumpenfördermenge der Pumpeneinrichtung basierend auf dem ausgegebenen Steuerdruck der Pumpeneinrichtung und der Drehzahl der Antriebseinrichtung, d. h. in Abhängigkeit der Soll- und/oder der Ist-Drehzahl der Antriebseinrichtung, rechnerisch bestimmbar.
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Eine Erkennung, ob die Pumpeneinrichtung betriebszustandsabhängig zurückschwenkt, wird in Abhängigkeit der Pumpenförderfehlmenge durchgeführt. Ist die Pumpenförderfehlmenge größer als ein definierter Schwellwert, wird zuverlässig erkannt, dass die Pumpeneinrichtung betriebszustandsabhängig rückschwenkt und sich somit die von der Pumpe aufgenommene Leistung reduziert oder die Antriebsmaschine in unerwünschtem Umfang gedrückt und aus ihrem optimalen Leistungsbetriebsbereich geführt wird.
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Das Rückschwenken einer mit Eigenrückschwenkverhalten ausgeführten Pumpeneinrichtung ist auch aus dem Soll- und Ist-Schwenkwinkel der Pumpeneinrichtung ermittelbar. Hierfür wird die Differenz zwischen dem Ist- und dem Soll-Schwenkwinkel der Pumpeneinrichtung gebildet, wobei der Ist-Schwenkwinkel hierfür gemessen oder geschätzt werden kann. Der Soll-Schwenkwinkel ergibt sich beispielsweise aus dem ausgegebenen Steuerdruck oder der Soll-Antriebsdrehzahl der Antriebseinrichtung.
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Die erfindungsgemäße Grenzlastregelung eines hydrostatischen Antriebes ist unabhängig von der Ausführung der Antriebseinrichtung, d. h. bei Diesel- oder Benzinbrennkraftmaschinen, bei Elektromotoren oder Hybridantriebseinrichtungen, durchführbar, wobei das erfindungsgemäße Verfahren ebenfalls für mechanisch und auch für elektronisch geregelte Motoren geeignet ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Hydrostatischer Antrieb
- 2
- Antriebseinrichtung
- 3
- Pumpeneinrichtung
- 4
- Hydrostateinrichtung
- 5
- Hydromotoreinrichtung
- 6
- Volumenstrommesseinrichtung
- 7
- Getriebeeinrichtung
- 8
- Abtrieb
- dQ
- Pumpenförderfehlmenge
- I_soll
- Soll-Betätigungsstrom
- n_ab_ist
- Ist-Abtriebsdrehzahl
- n_ab_soll
- Soll-Abtriebsdrehzahl
- n_an_ist
- Ist-Antriebsdrehzahl der Antriebseinrichtung
- n_an_soll
- Soll-Antriebsdrehzahl der Antriebseinrichtung
- nM_ist
- Ist-Drehzahl der Hydromotoreinrichtung
- pX
- Steuerdruck
- Q_ist
- Ist-Pumpenfördermenge
- Q_soll
- Soll-Pumpenfördermenge
- qM_ist
- Ist-Schluckvolumen der Hydromotoreinrichtung
- qM_soll
- Soll-Schluckvolumen der Hydromotoreinrichtung
- VG
- geometrisches Fördervolumen der Pumpeneinrichtung
- α_ist
- Ist-Schwenkwinkel der Pumpeneinrichtung
- α_soll
- Soll-Schwenkwinkel der Pumpeneinrichtung
- pX_soll
- Soll-Steuerdruck
- pX_ist
- Ist-Steuerdruck
- VG_soll
- geometrisches Soll-Fördervolumen der Pumpeneinrichtung
- VG_ist
- theoretisches geometrisches Ist-Fördervolumen der Pumpeneinrichtung
