-
Die
Erfindung betrifft eine elektronische Steuereinheit für
eine hydrostatische Maschine sowie eine mit dieser Steuereinheit
ausgerüstete hydrostatische Maschine.
-
Aus
der
DE 10 2005
037 620 A1 ist es bekannt, eine elektronische Steuereinheit
für eine hydrostatische Maschine unmittelbar an der damit
anzusteuernden hydrostatischen Maschine anzuordnen. Die dezentrale
Anordnung von Steuergeräten in einem hydrostatischen System
hat dabei den Vorteil, dass die Kabelwege zwischen den in der hydrostatischen
Maschine vorgesehenen Sensoren und der elektronischen Steuereinheit
kurz sind. Ferner kann die hydrostatische Steuereinheit unmittelbar
dort angeordnet werden, wo die Steuersignale zur Steuerung der Maschine
wirksam werden. In der in der
DE 10 2005 037 620 A1 gezeigten Maschine
ist hierzu die elektronische Steuereinheit unmittelbar an der Verstellvorrichtung
angeordnet.
-
Nachteilig
bei einer solchen Anordnung von Steuereinheiten, sogenannten OBEs
(„On Board Electronic") ist es, dass die Elektronik nur
sehr schwer von den Schwingungen der hydrostatischen Maschine entkoppelt
werden kann. Diese Vibrationen führen jedoch häufig
zu einem vorzeitigen Ausfall der Steuerungselektronik.
-
Es
ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine elektronische Steuereinheit
sowie eine hydrostatische Maschine sowie ein Verfahren zu schaffen, durch
die bzw. durch das die aufgrund von Vibrationen auftretende Belastung
erfasst werden kann.
-
Die
Aufgabe wird durch die erfindungsgemäße elektronische
Steuereinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie die erfindungsgemäße
hydrostatische Maschine mit den Merkmalen des Anspruchs 7 sowie
dem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 14 gelöst.
-
Die
erfindungsgemäße Steuereinheit für eine hydrostatische
Maschine ist dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuereinheit
eine Auswerteeinheit zur Ermittlung der Vibrationsbelastung aufweist.
In entsprechender Weise weist die hydrostatische Maschine eine sogenannte
OBE (On Board Electronic), also eine unmittelbar an der hydrostatischen
Maschine angeordnete Steuereinheit auf. Dabei ist die elektronische
Steuereinheit ebenfalls mit der Auswerteeinheit zur Ermittlung der
Vibrationsbelastung verbunden. Das erfindungsgemäße
Verfahren zur Ermittlung einer Vibrationsbelastung einer hydrostatischen
Kolbenmaschine weist folgende wesentlichen Schritte auf: Ein Vibrationsbelastungswert wird
in Abhängigkeit von einer Betriebszustandsgröße
einer hydrostatischen Kolbenmaschine gespeichert. Die zumindest
eine Betriebszustandsgröße wird im Betrieb der
hydrostatischen Kolbenmaschine erfasst. Der zugeordnete Vibrationsbelastungswert wird
davon abhängig ermittelt. Zur Ausführung dieser Schritte
wird vorzugsweise vorab, d. h. im Labor bzw. auf einem Prüfstand,
ein Kennfeld erstellt und gespeichert, welches Vibrationsbelastungswerte
in Abhängigkeit von einem oder mehreren Betriebszustandsgrößenwerten
darstellt. Die Betriebszustandsgrößenwerte können
dabei zu einer Betriebszustandsgröße oder zu mehreren
Betriebszustandsgrößen gehören. Zur Ermittlung
eines oder mehrerer Vibrationsbelastungswerte unter Berücksichtigung
des Kennfelds, werden eine oder mehrere Betriebszustandsgrößenwerte
erfasst und verwendet. Unter Berücksichtigung des erfassten
Betriebszustandsgrößenwerts bzw. der erfassten
Betriebszustandsgrößenwerte werden der bzw. die
gemäß dem Kennfeld zugeordneten Vibrationsbelastungswert(e)
ermittelt. Auf diese Weise kann eine angemessene Vibrationsbelastung
ermittelt und mit ihr eine Restlebensdauer abgeschätzt
und/oder ermittelt werden. Als Betriebszustandsgrößen
können z. B. OBE-Standardgrößen (Druck,
Drehzahl, Schwenkwinkel usw.) und/oder Belastungsgrößen
wie z. B. Temperatur, Temperaturänderungsrate (bzw. Temperaturhub
pro Zeit), Arbeitsleitungsdruck bzw. Druckmitteltemperatur verwendet werden.
-
In
den Unteransprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen der
erfindungsgemäßen elektronischen Steuereinheit
und der erfindungsgemäßen hydrostatischen Maschine
angegeben.
-
Insbesondere
ist es vorteilhaft, innerhalb der Auswerteeinheit gleichzeitig die
Restlebensdauer, die sich unter Berücksichtigung der ermittelten
Vibrationsbelastung bzw. die Vibrationsbelastung repräsentierende
Vibrationsbelastungswerte ergibt, zu ermitteln. Dazu ist die Auswerteeinheit
so eingerichtet, dass sie ausgehend von einer theoretischen Lebensdauer,
dargestellt durch einen Lebensdauerwert, der elektronischen Steuereinheit
unter Berücksichtigung der ermittelten Vibrationsbelastung,
dargestellt durch Vibrationsbelastungswerte, die verbleibende Restlebensdauer
ermittelt. Die Restlebensdauer kann nicht nur durch die Vibrationsbelastung,
sondern auch durch die Belastungsgrößen bzw. Betriebszustandsgrößen
Beschleunigung, Temperatur und/oder Temperaturänderungsrate
oder Temperaturhub pro Zeit, beeinflusst werden. Diese Belastungsgrößen
oder Betriebszustandsgrößen können von
der Auswerteeinheit zur Ermittlung der verbleibenden Restlebensdauer
eingelesen und berücksichtigt werden. Eine Temperatur und
eine Temperaturänderungsrate oder Temperaturhub pro Zeit
können mittels Sensoren (z. B. einem Temperatursensor)
ermittelt und die entsprechende Information an die Auswerteeinheit übermittelt
werden.
-
In
einem Ausführungsbeispiel wird die Vibrationsbelastung
unter Berücksichtigung von gemessenen OBE-Standardgrößen,
d. h. Betriebszustandsgrößen, und eines vorab
ermittelten Vibrationsbelastungs-Kennfelds ermittelt, welches Vibrationsbelastungswerte
in Abhängigkeit von Betriebszustandsgrößenwerten
darstellt.
-
In
einem weiteren Ausführungsbeispiel weist die elektronische
Steuereinheit zur Ermittlung einer Vibrationsbelastung einen Beschleunigungssensor auf,
welcher mit der Auswerteeinheit verbunden ist.
-
Eine
solche Anordnung des Beschleunigungssensors in der elektronischen
Steuereinheit ist insbesondere bei sogenannter "On Board Electronic" sinnvoll.
Aber auch bei einem extern angeordneten Steuergerät kann
der Beschleunigungssensor zum Ermitteln der auftretenden Vibrationsbelastung
vorteilhaft eingesetzt werden, da selbst dann, wenn eine unmittelbare
Anordnung an der hydrostatischen Maschine nicht erfolgt, durch Schwingungsübertragung im
Fahrzeug, beispielsweise einem Bagger, das Steuergerät
einer Vibrationsbelastung ausgesetzt ist. Die dann gemessene Vibrationsbelastung
kann auf eine Vibrationsbelastung der hydrostatischen Maschine umgerechnet
werden, so dass die ursprüngliche Vibrationsbelastung an
der hydrostatischen Maschine ermittelt und bekannt ist.
-
Durch
die Erfassung der Beschleunigungskraft mittels des Beschleunigungssensors
und der Auswertung der erfassten Beschleunigungskräfte mittels
der Auswerteeinheit lässt sich somit die Vibrationsbelastung
bestimmen. Die sonst üblicherweise unbekannte Einflussgröße
der Vibrationsbelastung kann somit erfasst werden.
-
Besonders
bevorzugt ist der Beschleunigungssensor unmittelbar auf der Leiterplatte
der elektronischen Steuereinheit angeordnet. Die Anordnung des Beschleunigungssensors
direkt auf der Leiterplatte hat den Vorteil, dass beispielsweise
dämpfende Einflüsse, die sich durch das Gehäuse
der elektronischen Steuereinheit ergeben können, mit berücksichtigt
werden.
-
Gemäß einer
anderen bevorzugten Ausführungsform wird der Beschleunigungssensor
an einem Gehäuse der elektronischen Steuereinheit angeordnet.
Eine solche Anordnung an dem Gehäuse kann beispielsweise
auch auf der Außenseite vorgesehen werden. Der Beschleunigungssensor
kann dann nachgerüstet werden. Häufig ist an einem
elektronischen Steuergerät noch ein freier Eingang vorhanden,
so dass im Zuge eines Firmware-Upgrades ein geeigneter Algorithmus
zur Auswertung der Messdaten eines Beschleunigungssensors aufgespielt
werden kann. In diesem Fall kann dann ein freier Eingang dazu verwendet
werden, einen an dem Gehäuse nachgerüsteten Beschleunigungssensor mit
der elektronischen Steuereinheit beziehungsweise deren Auswerteeinheit
zu verbinden.
-
Gemäß einer
anderen bevorzugten Ausführungsform ist der Beschleunigungssensor
unmittelbar an der hydrostatischen Maschine selbst angeordnet. Dadurch
lässt sich zwar lediglich die Vibration der hydrostatischen
Maschine selbst erfassen, die dabei gewonnenen Daten sind allerdings
vorteilhaft bei der Festlegung von Prüfalgorithmen in der
Entwicklung verwendbar. Es ist ferner auch eine Kombination von
mehreren Beschleunigungssensoren denkbar. Auf diese Weise lässt
sich im Betrieb einer hydrostatischen Kolbenmaschine unmittelbar
der Zusammenhang zwischen der Vibration der hydrostatischen Kolbenmaschine
und der Vibrationsbelastung der Leiterplatte der elektronischen
Steuereinheit erfassen.
-
Ein
bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Regelvorrichtung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der
nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es
zeigen:
-
1 eine
schematische Darstellung einer Regelung einer hydrostatischen Kolbenmaschine;
-
2 eine
Seitenansicht einer hydrostatischen Kolbenmaschine mit einer daran
angebauten erfindungsgemäßen Regelvorrichtung;
-
3 eine
Schnittdarstellung durch eine erfindungsgemäße
Regelvorrichtung; und
-
4 ein
Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen elektronischen
Steuereinheit.
-
Bevor
auf die erfindungsgemäße Ausgestaltung einer Regelvorrichtung
eingegangen wird, soll zunächst anhand des schematischen
Schaltplans der 1 erläutert werden,
welche Aufgaben durch die Regelvorrichtung erfüllt werden
müssen. In der 1 ist eine hydrostatische Kolbenmaschine 1 als verstellbare
Pumpe ausgeführt. Die hydrostatische Kolbenmaschine 1 wird über
eine Triebwelle 2 angetrieben. Als Antriebsmaschine dient
beispielsweise ein Dieselmotor einer Arbeitsmaschine.
-
Auf
den Verstellmechanismus der hydrostatischen Kolbenmaschine 1 wirkt
eine Verstellvorrichtung 3. Die Verstellvorrichtung 3 weist
einen Zylinder 4 auf, in dem längs verschieblich
ein Stellkolben 5 angeordnet ist. Der Stellkolben 5 weist
zwei entgegengesetzte Stelldruckflächen auf, mit denen
der Zylinder 4 in eine erste Stelldruckkammer 6 und
eine zweite Stelldruckkammer 7 geteilt wird. Zum Übertragen der
Stellbewegung des Stellkolbens 5 ist eine Kolbenstange 8 vorgesehen,
die mechanisch mit dem Stellmechanismus der hydrostatischen Kolbenmaschine 1 gekoppelt
ist.
-
Die
Stellbewegung des Stellkolbens 5 wird durch Einstellen
entsprechender Stelldrücke in der ersten Stelldruckkammer 6 und
der zweiten Stelldruckkammer 7 erzeugt. Zum Einstellen
der Stelldrücke ist ein Stelldruckregelventil 9 vorgesehen,
welches über eine erste Stelldruckleitung 10 und
eine zweite Stelldruckleitung 11 die erste Stelldruckkammer 6 bzw.
die zweite Stelldruckkammer 7 mit einem einstellbaren Druck
beaufschlagt. Das Stelldruckregelventil 9 ist entweder
wie in 1 dargestellt ein 4/3-Wegeventil, durch welches
die erste Stelldruckleitung 10 bzw. die zweite Stelldruckleitung 11 wechselweise
mit einer Druckzuführungsleitung 12 oder einer
Entspannungsleitung 13 verbindbar ist, oder durch zwei
Druckreduzierer realisiert. Über die Entspannungsleitung 13 wird
aus einer der Stelldruckkammern 6, 7 abgeführtes
Druckmittel in das Tankvolumen 14 entspannt. Das Stelldruckregelventil 9 ist kontinuierlich
zwischen seinen beiden Endpositionen verstellbar. Die Position des
Stelldruckregelventils 9 wird durch einen ersten Elektromagneten 15 und
einen zweiten Elektromagneten 16 festgelegt.
-
Die
Stellsignale für die Elektromagneten 15, 16 werden
durch eine elektronische Steuereinheit 17 erzeugt und den
Elektromagneten 15, 16 über Stellsignalleitungen 18 bzw. 19 übermittelt.
-
Um
die Stellsignale für den ersten Elektromagneten 15 bzw.
den zweiten Elektromagneten 16 bestimmen zu können,
werden der elektronischen Steuereinheit 17 verschiedene
Eingangsgrößen zugeführt. Neben der zentralen
Eingangsgröße, die beispielsweise durch eine Fahrhebelvorgabe
eines Bedieners über eine Leitung 20 zugeführt
wird, sind dies z. B. Größen der hydraulischen
Anlage selbst. Zusätzlich zu der nicht in der 1 eigens
dargestellten Erfassung der in den Arbeitsleitungen 25, 26 herrschenden
Drücke ist für eine Festlegung der Stellsignale
für den ersten Elektromagneten 15 sowie den zweiten
Elektromagneten 16 auch die Erfassung der tatsächlichen
Stellposition des Stellkolbens 5 erforderlich.
-
Die
tatsächliche Stellposition des Stellkolbens 5 korrespondiert
mit dem eingestellten Schluck- bzw. Fördervolumen der hydrostatischen
Kolbenmaschine 1. In der schematischen Darstellung der 1 ist
hierzu ein Sensorelement 22 vorgesehen, welches über
eine Messleitung 21 die erfasste Position der zentralen
Recheneinheit der elektronischen Steuereinheit 17 übermittelt.
Die Darstellung der Erfassung der Stellposition des Stellkolbens 5 außerhalb
der elektronischen Steuereinheit 17 ist in der 1 lediglich
zum besseren Verständnis gewählt. Tatsächlich
ist bei der bevorzugten Regelvorrichtung die Positionserfassung
in die Regelvorrichtung integriert. Weiterhin wird vorzugsweise
die Ist-Temperatur der hydrostatischen Kolbenmaschine 1 durch
einen Temperatursensor 24 ermittelt und über eine Messleitung 23 wiederum
dem Rechner der elektronischen Steuereinheit 17 übermittelt.
Auch die Ermittlung der Temperatur erfolgt bei der gezeigten Regelvorrichtung
vorzugsweise innerhalb der elektronischen Steuereinheit 17 und
ist lediglich zu Illustrationszwecken durch ein Temperatursensorelement
an der hydrostatischen Kolbenmaschine 1 dargestellt. Dementsprechend
werden die Messleitungen 21 und 23 bei der Regelvorrichtung
vorzugsweise durch Leiterbahnen auf einer Platine der elektronischen
Steuereinheit 17 gebildet und die Sensoren sind auf der Leiterplatte
angeordnet.
-
In
der 2 ist die Anordnung der Regelvorrichtung an einer
hydrostatischen Kolbenmaschine 27 dargestellt. Die 2 zeigt
eine Seitenansicht einer hydrostatischen Kolbenmaschine 27 mit
einem Gehäuse 28. Aus dem Gehäuse 28 ragt
die Triebwelle 2 heraus. In einem Gehäuseabschnitt
ist eine Verstellvorrichtung mit dem Stellkolben 5 ausgebildet, die
durch einen Deckel 29 verschlossen ist. Bei der in der 2 dargestellten
hydrostatischen Kolbenmaschine 27 führt der Stellkolben 5 eine
lineare Stellbewegung aus, die senkrecht zu der Zeichenebene verläuft.
Die Regelvorrichtung 30, die bei dem bevorzugten, in der 2 dargestellten Ausführungsbeispiel eine
integrierte Baugruppe mit dem Steuerdruckregelventil 9 bildet,
ist seitlich an einem Gehäuseteil 32 angeordnet.
Die Regelvorrichtung 30, bei der in der 2 die
Stirnseite des Elektromagneten 15 zu sehen ist, wird vorzugsweise
mit dem Gehäuseteil 32 verschraubt. Der Stellkolben 5 weist
eine Ausnehmung auf, in die ein aus dem Gehäuse der Regelvorrichtung 30 herausragender
Rückführhebel eingreift. Dies wird nachfolgend
unter Bezugnahme auf die 3 und 4 noch verdeutlicht.
-
Die 3 zeigt
einen Schnitt durch die erfindungsgemäße Regelvorrichtung 30.
Die erfindungsgemäße Regelvorrichtung 30 weist
ein erstes Gehäuseteil 33 und ein zweites Gehäuseteil 34 auf.
In dem ersten Gehäuseteil 33 und dem zweiten Gehäuseteil 34 ist
eine gemeinsame, gestufte Ausnehmung 35 eingebracht, in
welcher eine Welle 61 angeordnet ist. Das erste Gehäuseteil 33 dient
dabei gleichzeitig als Deckel für das zweite Gehäuseteil 34.
Ein Eindringen von Druckmittel in das erste Gehäuseteil 33 aus dem
zweiten Gehäuseteil 34 ist damit ausgeschlossen
und die Gehäuseteile 33, 34 sind gegeneinander abgedichtet.
Die Welle 61 bildet zusammen mit einem Rückführhebel 36 ein
Rückführelement aus. An seinem von der Welle 61 abgewandten
Ende weist der Rückführhebel 36 einen
verdickten, als Kopf 37 ausgebildeten Bereich auf, mit
dem er in den Stellkolben 5 der Verstellvorrichtung 3 eingreift.
Die Lage des Stellkolbens 5 ist dabei so gewählt,
dass er sich senkrecht zu der Zeichenebene linear bewegt. Zum Abgreifen
der Stellposition des Stellkolbens 5 wird durch die Stellbewegung
des Stellkolbens 5 der Rückführhebel 36 um
die Achse der Welle 61 gedreht.
-
Der
Rückführhebel 36 weist ein Auge 38 auf, welches
von der Welle 61 durchdrungen wird. Die Geometrie des Auges 38 und
die Geometrie der Welle 61 an dieser Stelle sind so gewählt,
dass eine Drehbewegung des Rückführhebels 36 eine
Drehung der Welle 61 in der Ausnehmung 35 bedeutet.
An ihrem rückführhebelseitigen Ende weist die
Welle 61 einen zapfenförmigen Fortsatz auf, der
in eine Sackbohrung 39 des zweiten Gehäuseteils 34 eingreift und
somit eine verbesserte Lagerung der Welle 61 ermöglicht.
Zwischen dem Rückführhebel 36 und einer
Wand 34' des zweiten Gehäuseteils 34 ist
eine Anlaufscheibe 40 angeordnet, um die Reibung zwischen
dem Rückführhebel 36 und der Wand 34' möglichst
gering zu halten. Auf die Anlaufscheibe 40 kann auch verzichtet
werden. In einem weiteren an dem erläuterten Ausführungsbeispiel
angelehnten Ausführungsbeispiel der Regelvorrichtung 30 ist
daher keine Anlaufscheibe 40 angeordnet.
-
An
dem von der Verbindung zu dem Rückführhebel 36 abgewandten
Ende der Welle 61 ist eine Magnetaufnahme 41 ausgebildet.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Magnetaufnahme 41 an der
Stirnseite der Welle 61 durch eine eingefräste
Nut realisiert. In diese Nut wird ein in der Zeichnung nicht dargestellter
Magnet eingesetzt. Der Magnet ist vorzugsweise als Permanentmagnet
ausgeführt.
-
Bei
der in der 3 dargestellten neutralen Position,
die beispielsweise einer Nullhubeinstellung der hydrostatischen
Kolbenmaschine entspricht, verläuft z. B. die N-S-Achse
eines eingesetzten Magneten senkrecht zu der Zeichenebene. Die Position
des in die Magnetaufnahme 41 eingesetzten Magneten wird
durch ein Sensorelement 42 erfasst. Das Sensorelement 42 ist
auf einer Leiterplatte 43 der elektronischen Steuereinheit 17 angeordnet.
Daneben ist ein Beschleunigungssensor 71 auf der Leiterplatte 43 vorgesehen.
Auf der Leiterplatte 43 ist zudem die zentrale Recheneinheit 44 der
elektronischen Steuereinheit 17 zum Ermitteln der Stellsignale
angeordnet. Die Leiterplatte 43 wird durch einen ersten
Abstandshalter 45 und einen zweiten Abstandshalter 46,
die über einen ersten Zapfen 47 bzw. einen zweiten
Zapfen 48 in dem ersten Gehäusesteil 33 eingesetzt
sind, gehalten. Gleichzeitig wird durch den ersten Abstandshalter 45 und
dem zweiten Abstandshalter 46 ein Steckergehäuse 49 in
einer Ausnehmung 63 des ersten Gehäuseteils 33 fixiert.
Das Steckergehäuse 49 ist vorzugsweise als Kunststoffspritzteil
ausgebildet, wobei die Anschlussstifte 50 durch das Kunststoffspritzteil
umspritzt sind und somit das Innere der elektronischen Steuereinheit 17 z. B.
gegen Feuchtigkeit der Umgebung abdichten. Die Ebene, in der die
Leiterplatte 43 angeordnet ist, liegt vorzugsweise senkrecht
zu der Drehachse der Welle 61. Dadurch lässt sich
die ohnehin wegen des Ventils erforderliche Bauhöhe nutzen,
um einen Anschlussstecker auf der der Kolbenmaschine zugewandten Seite
der elektronischen Steuereinheit 17 anzubringen.
-
In
dem ersten Gehäuseteil 33 ist ein Aufnahmeraum 64 zur
Aufnahme der elektronischen Steuereinheit 17 ausgebildet.
Dieser Aufnahmeraum 64 wird durch einen Deckel 60 verschlossen,
durch den gleichzeitig die Leiterplatte 43 niedergehalten
und somit auf dem ersten Abstandshalter 45 und dem zweiten
Abstandshalter 46 fixiert wird. Der Teil der Ausnehmung 35,
der in dem ersten Gehäuseteil 33 ausgebildet ist,
ist von außen in das erste Gehäuseteil 33 eingebracht
und weist keine Verbindung zu dem Aufnahmeraum 64 auf.
Die Abtastung der relativen Lage des in die Magnetaufnahme 41 eingesetzten
Magneten durch das Sensorelement 42 erfolgt durch die Gehäusewand
hindurch berührungslos. Hierzu dringen die Feldlinien des
Permanentmagneten durch die Wandung des ersten Gehäuseteils 33 im
Bereich zwischen der Magnetaufnahme 41 und dem Sensorselement 42 hindurch.
Zur Erfassung der relativen Lage des Permanentmagneten ist das Sensorelement 42 vorzugsweise
als Hall-Sensor ausgeführt, welcher vorzugsweise auf Winkeländerungen einer
parallelen magnetischen Flussdichte reagiert. Alternativ kann auch
das Sensorelement 42 als magnetoresistives Element ausgebildet
sein.
-
Zusätzlich
zu der Ausnehmung 35 ist in dem zweiten Gehäuseteil 34 eine
Ventilkolbenausnehmung 51 vorgesehen, in der ein Ventilkolben 52 längs verschieblich
angeordnet ist. Die Ventilkolbenausnehmung 51 ist in dem
geschnitten dargestellten Bereich mit einer Durchführung 53 verbunden, welche an
einer Anlagefläche 54 des zweiten Gehäuseteils 34 ausmündet.
Die Durchführung 53 steht senkrecht auf der Ausnehmung 35 und
ermöglicht das Nachaußenführen des Rückführhebels 36 aus
dem zweiten Gehäuseteil 34 heraus. Die an der
Außenseite ausgebildete Anlagefläche 54 dient
der Befestigung der Regelvorrichtung 30 an dem Gehäuseteil 32 der
Verstellvorrichtung der hydrostatischen Kolbenmaschine 27.
-
Ebenfalls
mit der Durchführung 53 verbunden ist eine Bohrung 56,
die sich wiederum mit einer Bohrung 57 kreuzt. Die Bohrungen 56, 57 dienen
gemeinsam mit der Durchführung 53 der Rückführung von
Druckmittel in Richtung eines nicht dargestellten Tankvolumens.
-
Um
ein Austreten von Leckagemittel aus dem zweiten Gehäuseteil 34 zu
verhindern, ist die Bohrung 56 mit einem Stopfen 64 verschlossen.
An der Anlagefläche 54 ragen Enden von Befestigungsschrauben 58 heraus, über
die die Regelvorrichtung 30 mit dem Gehäuseteil 32 verschraubt
werden kann. Zusätzlich ist ein Passstift 59 zu
erkennen, über den die exakte Lage der Regelvorrichtung 30 bezüglich des
Gehäuseteils 32 fixiert ist, um beispielsweise
das sichere Abdichten von durch die Anlagefläche 54 geführten
Stelldruckkanälen zu ermöglichen.
-
Die
Verwendung von auf der Leiterplatte angeordneten Sensoren zur Temperatur-
und Positionserfassung erlaubt ohne zusätzliche, externe
Sensoren eine verbesserte Berücksichtigung von Betriebsparametern.
Insbesondere kann softwareseitig eine Neutralposition variiert werden
und ein temperaturabhängiges Rückschwenkverhalten
realisiert werden.
-
Die 4 zeigt
noch einmal zur Verdeutlichung ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Steuereinheit.
Die elektronische Steuereinheit 17 weist eine Schnittstelleneinheit 70 auf.
Die Schnittstelleneinheit 70 ist mit den Kontaktstiften 50 verbunden
und erhält hierüber Messsignale von externen Sensoren.
Die externen Sensoren können beispielsweise in der hydrostatischen
Maschine selbst oder aber an anderen Stellen in dem hydrostatischen Kreislauf
angeordnet sein. Beispielsweise sind Druckaufnehmer in den Arbeitsleitungen
oder Temperatursensoren in einem externen Tankvolumen denkbar.
-
Ferner
ist mit der Schnittstelleneinheit 70 das Sensorelement 22 sowie
der Temperatursensor 24 verbunden. Zusätzlich
wird bei einer erfindungsgemäßen Ausführung
der Steuereinheit 17 ein Beschleunigungssensor 71 mit
der Schnittstelleneinheit 70 verbunden. Im dargestellten
Ausführungsbeispiel der 4 ist der
Beschleunigungssensor 71 unmittelbar auf der Leiterplatte 43 angeordnet.
Es können auch weitere Beschleunigungssensoren vorgesehen sein.
Dabei kann insbesondere an der hydrostatischen Kolbenmaschine 1 selbst
ein Beschleunigungssensor angeordnet sein, um so den Zusammenhang
zwischen den von der hydrostatischen Kolbenmaschine 1 verursachten
Vibrationen und den an der Leiterplatte 43 tatsächlich
ankommenden Vibrationsbelastungen zu ermitteln. Ein solcher Zusammenhang
kann in der Auswerteeinheit 70 ermittelt und in dem Speicher 73 als
Kennfeld abgelegt werden, insbesondere als Übertragungsfunktion.
Eine solche Anordnung von zwei Sensorelementen kann beispielsweise
vorgesehen sein, um den Verschleiß von Dämpfungselementen,
die die Vibrationsbelastung für die elektronische Steuereinheit 17 mindern sollen,
zu detektieren.
-
Die
Schnittstelleneinheit 70 ist mit der Auswerteeinheit 72 verbunden.
Die Auswerteeinheit 72 verwendet die Daten des Beschleunigungssensors 71 zur
Ermittlung einer Vibrationsbelastung auf die elektronische Steuereinheit 17.
Wird anstelle des auf der Leiterplatte 43 angeordneten
Beschleunigungssensors 71 dagegen ein externer Beschleunigungssensor
beispielsweise an der hydrostatischen Kolbenmaschine 1 verwendet,
so ist bei der Ermittlung der Vibrationsbelastung eine Übertragungsfunktion, beispielsweise
ein Dämpfungsfaktor im einfachsten Fall, des Gehäuses
der elektronischen Steuereinheit 17 zu berücksichtigen.
Diese Übertragungsfunktion ist vorzugsweise in dem Speicher 73 abgelegt.
-
Die
ermittelte Vibrationsbelastung durch die Auswerteeinheit 72 wird
einem Speicher 73 zugeführt, der hierzu mit der
Auswerteeinheit 72 verbunden ist. Die ermittelte Vibrationsbelastung
wird beispielsweise als Funktion der Zeit in dem Speicher 73 abgelegt.
In besonders vorteilhafter Weise wird nicht nur die Vibrationsbelastung
erfasst, sondern gleichzeitig werden die Betriebszustände
durch zusätzliche Verarbeitung anderer Signale von Sensoren,
wie beispielsweise Temperatur, Drehzahl, Arbeitsleitungsdruck oder
Druckmitteltemperaturen gespeichert. Aufgrund des Zusammenhangs
kann somit die Steuerung bei Neuentwicklungen optimiert werden,
um besonders vibrationskritische Belastungen zu vermeiden. Gemäß einer
besonders bevorzugten Ausführungsform wird die Vibrationsbelastung
nicht nur erfasst und gespeichert, sondern es werden automatisch
durch die zentrale Recheneinheit 44 Kennfeldbereiche starker
Vibrationsbelastung vermieden. Dies kann beispielsweise dadurch
erfolgen, dass zunächst ein Zusammenhang zwischen bestimmten
Vibrationsbelastungen und den zugehörigen Drehzahlen und
Schwenkwinkeln sowie Drücken ermittelt wird und dann das
Ansteuern eines solchen Betriebszustands der hydrostatischen Pumpe
vermieden wird. Beispielsweise lässt sich bei einer Rücknahme des
Schwenkwinkels bei gleichzeitiger Erhöhung der Drehzahl
ein konstantes Fördervolumen realisieren, bei gleichzeitig
möglicherweise verminderter Vibrationsbelastung. Auf diese
Weise wird die Erkenntnis über die Vibrationsbelastung
automatisch im laufenden Betrieb der Kolbenmaschine 1 ausgewertet
und damit die effektive Gesamtbelastung für die elektronische
Steuereinheit 17 reduziert. Dies führt unmittelbar
zu einer Lebensdauererhöhung der elektronischen Steuereinheit 17.
-
Andererseits
kann auch die Vibrationsbelastung dazu verwendet werden, die Restlebensdauer zu
ermitteln. Weitere Belastungsgrößen bzw. Betriebszustandsgrößen
wie beispielsweise Temperatur, Temperaturänderungsrate
(bzw. Temperaturhub pro Zeit), Drehzahl, Arbeitsleitungsdruck und/oder Druckmitteltemperaturen,
welche ebenfalls in dem Speicher 73 gespeichert sein können,
können bei der Ermittlung der Restlebensdauer ebenfalls
berücksichtigt werden. Zunächst wird eine Gesamtvibrationsbelastung
beispielsweise durch Versuch oder ein Schadensmodell ermittelt.
Die tatsächlich aufgetretene Vibrationsbelastung wird dann
ermittelt und in Relation zu der bis zum Versagen zu erwartenden
möglichen Vibrationsgesamtbelastung gesetzt. Unter Berücksichtigung
dieses Verhältnisses wird dann die Restlebensdauer für
die elektronische Steuereinheit 17 ermittelt.
-
Der
Speicher 73 ist mit einer Speicherschnittstelle 74 verbunden. Über
die Speicherschnittstelle 74 kann der in dem Speicher 73 abgespeicherte
Wert für die ermittelte Vibrationsbelastung ausgelesen werden.
Das Auslesen der Vibrationsbelastung hat den Vorteil, dass im Zuge
von regelmäßigen Wartungsarbeiten der aktuelle
Belastungsgrad bekannt ist und somit ein Rückschluss auf
die zu erwartende Restlebensdauer gezogen werden kann. Die zentrale Recheneinheit 44 ist
ferner mit einem Signalausgang 75 verbunden. Der Signalausgang 75 ist
beispielsweise mit einer Verstellvorrichtung der hydrostatischen
Kolbenmaschine 1 verbunden. Die zentrale Recheneinheit 44 übermittelt über
den Signalausgang 75 die Steuersignale zum Einstellen des
Fördervolumens der hydrostatischen Kolbenmaschine 1.
-
Anstatt
Beschleunigungssignale mittels des Beschleunigungssensors 71 zu
erfassen, können vorab in dem Speicher 73 abgelegte
Beschleunigungswerte ermittelt und verwendet werden. Die vorab abgelegte
Beschleunigungswerte können in Kennfeld-Form als Vibrationsbelastungs-Kennfeld
in Abhängigkeit von OBE-Standardgrößen
bzw. Betriebszustandsgrößen (wie z. B. auch Drücke,
Drehzahlen, Schwenkwinkel usw.) vorliegen. Diese Kennfelder können
auf der Grundlage gemessener und zueinandergehöriger Beschleunigungssignale
und OBE-Standardgrößen bzw. Betriebszustandsgrößen ermittelt
werden, z. B. durch die Auswerteeinheit 72 und unter Verwendung
des Speichers 73. Die Vibrationsbelastung kann dann mittels
der Auswerteeinheit (72) unter Berücksichtigung
von gemessenen OBE-Standardgrößen bzw. Betriebszustandsgrößen und
eines Vibrationsbelastungs-Kennfelds, welches Vibrationsbelastungswerte
in Abhängigkeit von Betriebszustandsgrößenwerten
darstellt, ermittelt werden. Die Restlebensdauer kann dann durch
die Auswerteeinheit (72) unter Berücksichtigung
der auf diese Weise ermittelten Vibrationsbelastung bzw. Vibrationsbelastungswerte
als Restlebensdauerwerte ermittelt werden.
-
Bei
Vorliegen eines Vibrationsbelastungs-Kennfelds kann ein Beschleunigungssensor 71 eingespart
werden. Zur Ermittlung der Vibrationsbelastung werden dann mittels
der Auswerteeinheit 72 und des Speichers 73 unter
Berücksichtigung eines gespeicherten Vibrationsbelastungs-Kennfelds und
gemessener OBE-Standardgrößen gespeicherte Beschleunigungswerte
ermittelt. Z. B. im Labor durch Prüfstandsversuche ermittelte
Vibrationsbelastungs-Kennfelder können auf weitere Platinen übertragen
werden. Dadurch können in der Serie Beschleunigungssensoren
eingespart werden. Geräte und ihre Wartungen sind dadurch
vereinfacht. In einem Speicher gespeicherte Vibrationsbelastungs-Kennfelder
können überschrieben werden. Z. B. können
korrigierte und/oder gerätspezifische Vibrationsbelastungs-Kennfelder
aufgespielt werden, welche z. B. durch einen provisorischen Einsatz
eines Beschleunigungssensors 71, ermittelbar sind.
-
Die
Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel
beschränkt. Vielmehr sind beliebige Kombinationen der in
den Zeichnungen dargestellten und erläuterten Merkmale
möglich.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 102005037620
A1 [0002, 0002]