DE102015217070A1

DE102015217070A1 - Method for determining the absorption volume of a radial piston machine and control device

Info

Publication number: DE102015217070A1
Application number: DE102015217070.5A
Authority: DE
Inventors: Stefan Traub; Andreas Litz
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2015-09-07
Filing date: 2015-09-07
Publication date: 2017-03-09

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung des Schluckvolumens einer Radialkolbenmaschine mit schwenkbar angeordneten Zylindern und mit verstellbarer Exzentrizität eines auf einer Antriebswelle angeordneten Exzenters, wobei ein Schwenkwinkel eines Zylinders mit Hilfe eines Schwenkwinkelsensors in Form eines ADC-Wertes erfasst wird, und wobei aus dem ADC-Wert das Schluckvolumen berechnet wird. Während einer Einlernphase werden Referenzkurven der Spannungssignale ermittelt und abgespeichert und in einer Auswertephase wird das aktuell eingestellte Schluckvolumen mit Hilfe eines Vergleichsalgorithmus bestimmt, bei dem ein aktuell erfasster ADC-Wert mit jeweils dazugehörenden Referenzwerten der Referenzkurven verglichen wird. Ferner wird eine Steuereinrichtung angegeben, die zur Durchführung des genannten Verfahrens eingerichtet ist.The invention relates to a method for determining the displacement volume of a radial piston machine with pivotally arranged cylinders and with adjustable eccentricity of an eccentric arranged on a drive shaft, wherein a pivot angle of a cylinder is detected by means of a swivel angle sensor in the form of an ADC value, and wherein from the ADC Value the swallow volume is calculated. During a learning phase, reference curves of the voltage signals are determined and stored, and in an evaluation phase, the currently set absorption volume is determined with the aid of a comparison algorithm, in which a currently detected ADC value is compared with respectively associated reference values of the reference curves. Furthermore, a control device is provided, which is set up for carrying out said method.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung des Schluckvolumens einer verstellbaren Radialkolbenmaschine sowie eine Steuereinrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens. The invention relates to a method for determining the absorption volume of an adjustable radial piston machine and to a control device for carrying out such a method.

Radialkolbenmaschinen werden unter anderem in hydrostatischen Fahrantrieben eingesetzt. Ein hydrostatischer Fahrantrieb ist häufig Teil eines Antriebsstrangs beispielsweise in einer Baumaschine oder einer Arbeitsmaschine, wobei ein hydraulisches Strömungsmittel zum Antrieb der Arbeitsmaschine verwendet wird. Radial piston machines are used, among others, in hydrostatic travel drives. A hydrostatic drive is often part of a drive train, for example in a construction machine or a work machine, wherein a hydraulic fluid is used to drive the work machine.

In einer typischen Konstruktion eines hydrostatischen Fahrantriebs wird eine Hydraulikpumpe von einer Ausgangswelle eines Dieselmotors angetrieben. Die Hydraulikpumpe liefert unter Druck gesetztes hydraulisches Strömungsmittel zu einem Hydraulikmotor, der wiederum mit einem oder mit mehreren antreibbaren Rädern der Arbeitsmaschine antriebswirksam gekoppelt ist. Bei vielen Arbeitsmaschinen mit hydrostatischem Antrieb haben sowohl die Hydraulikpumpe als auch der Hydraulikmotor jeweils eine variable Verdrängung, mit anderen Worten ein verstellbares Fördervolumen bzw. Schluckvolumen. In a typical hydrostatic drive design, a hydraulic pump is driven by an output shaft of a diesel engine. The hydraulic pump provides pressurized hydraulic fluid to a hydraulic motor, which in turn is drivably coupled to one or more drivable wheels of the work machine. In many machines with hydrostatic drive both the hydraulic pump and the hydraulic motor each have a variable displacement, in other words an adjustable displacement or displacement.

Da die Förderleistung bzw. Abtriebsleistung einer Radialkolbenmaschine direkt vom Schluckvolumen abhängig ist, kann das relative Drehmoment und die Drehzahl einer Antriebswelle des hydrostatischen Antriebs durch das Verstellen des Schluckvolumens an der Hydraulikpumpe und/oder an dem Hydraulikmotor kontinuierlich variiert werden. Das Schluckvolumen der Radialkolbenmaschine ist dabei durch Verstellung der Exzentrizität eines verdrehfest auf der Antriebswelle der Radialkolbenmaschine angeordneten Exzenters veränderbar. Der Aufbau einer solchen Radialkolbenmaschine ist beispielsweise in der DE 10 2009 054 876 A1 beschrieben. Since the capacity or output of a radial piston machine is directly dependent on the displacement, the relative torque and the speed of a drive shaft of the hydrostatic drive can be varied continuously by adjusting the displacement of the hydraulic pump and / or on the hydraulic motor. The displacement of the radial piston engine is variable by adjusting the eccentricity of a rotationally fixed on the drive shaft of the radial piston engine arranged eccentric. The structure of such a radial piston engine is for example in the DE 10 2009 054 876 A1 described.

Für eine Regelung der Förderleistung einer Radialkolbenmaschine ist das aktuelle Schluckvolumen als Führungsgröße geeignet. Daher kann bei einem hydrostatischen Fahrantrieb auch die Fahrgeschwindigkeit des dazugehörigen Fahrzeugs mit Hilfe einer geeigneten Schluckvolumenverstellung geregelt werden. Allerdings sind weder das Schluckvolumen noch die aktuell eingestellte Exzentrizität im Betrieb direkt messbar. For a regulation of the delivery rate of a radial piston engine, the current displacement is suitable as a reference variable. Therefore, in a hydrostatic drive and the speed of the associated vehicle can be controlled by means of a suitable displacement volume adjustment. However, neither the displacement nor the currently set eccentricity can be measured directly during operation.

Aus der DE 10 2009 054 876 A1 ist ferner ein Verfahren zur Bestimmung des Schluckvolumens einer verstellbaren Radialkolbenmaschine bekannt, bei dem ein Schwenkwinkel von verschwenkbaren Zylindern an der Radialkolbenmaschine gemessen wird, um daraus die Exzentrizität und daraus wiederum das Schluckvolumen zu berechnen. Insbesondere bei niedrigen Drehzahlen der Antriebswelle der Radialkolbenmaschine lassen sich mit diesem Verfahren nur angenäherte Ergebnisse erzielen, wodurch die Schluckvolumenregelung und die Fahrgeschwindigkeitsregelung in bestimmten Betriebsphasen nicht zufriedenstellend funktionieren können. From the DE 10 2009 054 876 A1 Furthermore, a method for determining the displacement volume of an adjustable radial piston machine is known in which a pivoting angle of pivotable cylinders on the radial piston machine is measured, in order to calculate the eccentricity and, in turn, the displacement. Especially at low speeds of the drive shaft of the radial piston machine, only approximate results can be achieved with this method, whereby the displacement volume control and the cruise control can not function satisfactorily in certain operating phases.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein verbessertes Verfahren zur Bestimmung des Schluckvolumens einer Radialkolbenmaschine mit verstellbarer Exzentrizität zu schaffen, mit dem das aktuelle Schluckvolumen der Radialkolbenmaschine in allen Betriebsphasen möglichst zuverlässig und genau bestimmt werden kann. Ferner soll eine Steuereinrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens angegeben werden. It is an object of the present invention to provide an improved method for determining the displacement of a radial piston machine with adjustable eccentricity, with which the current displacement of the radial piston engine can be determined as reliably and accurately in all operating phases. Furthermore, a control device for carrying out such a method should be specified.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1 und eine Steuereinrichtung gemäß Patentanspruch 7 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen. The object of the invention is achieved by a method according to claim 1 and a control device according to claim 7. Advantageous embodiments emerge from the respective subclaims.

Das vorgeschlagene Verfahren zur Bestimmung des Schluckvolumens einer Radialkolbenmaschine mit schwenkbar angeordneten Zylindern und mit verstellbarer Exzentrizität eines auf einer Antriebswelle angeordneten Exzenters sieht vor, dass ein Schwenkwinkel eines Zylinders von einem Schwenkwinkelsensor in Form eines Spannungssignals erfasst wird und dass aus dem Spannungssignal das Schluckvolumen berechnet wird. The proposed method for determining the displacement volume of a radial piston machine with pivotally arranged cylinders and with adjustable eccentricity of an eccentric arranged on a drive shaft provides that a pivot angle of a cylinder is detected by a swivel angle sensor in the form of a voltage signal and that from the voltage signal, the displacement is calculated.

Während einer Einlernphase werden dazu Referenzkurven der Spannungssignale ermittelt und abgespeichert, sodass in der nachfolgenden Auswertephase darauf zurückgegriffen werden kann. In der Auswertephase wird dann das aktuell eingestellte Schluckvolumen mit Hilfe eines Vergleichsalgorithmus bestimmt. Der Vergleichsalgorithmus vergleicht dazu jeweils ein aktuell erfasstes Spannungssignal mit zugeordneten Referenzwerten der Referenzkurven. During a teach-in phase, reference curves of the voltage signals are determined and stored so that it can be used in the subsequent evaluation phase. In the evaluation phase, the currently set absorption volume is then determined with the aid of a comparison algorithm. For this purpose, the comparison algorithm compares in each case a currently detected voltage signal with assigned reference values of the reference curves.

Mit einem solchen Verfahren ist es möglich das Schluckvolumen einer Radialkolbenmaschine mit verstellbarer Exzentrizität in allen Drehzahlbereichen zuverlässig zu regeln. Bei Anwendungen der Radialkolbenmaschine in hydrostatischen Fahrantrieben dann dadurch beispielsweise ein komfortabler und ruckfreier Fahrbetrieb gewährleistet werden. Eine zuverlässige, zeitnahe Regelung des Schluckvolumens einer Radialkolbenmaschine ist ferner vorteilhaft für übergeordnete Steuer- und Regelvorgänge, in die die Schluckvolumenverstellung eingebunden ist, beispielsweise eine Fahrantriebssteuerung oder eine Grenzlaststeuerungen. With such a method, it is possible to reliably control the displacement of a radial piston machine with adjustable eccentricity in all speed ranges. For applications of Radial piston machine in hydrostatic traction drives then by, for example, a comfortable and smooth driving operation can be ensured. A reliable, timely control of the intake volume of a radial piston engine is also advantageous for higher-level control and regulating operations, in which the displacement volume adjustment is integrated, for example, a traction drive control or a load limit controls.

Unter dem Begriff Schwenkwinkelsensor ist jede Sensoreinrichtung zu verstehen, die geeignet ist den Schwenkwinkel eines schwenkbar angeordneten Zylinders einer Radialkolbenmaschine zu erfassen bzw. zu messen und in Form eines Spannungssignals weiterzuleiten. Der Schwenkwinkelsensor kann beispielsweise nach dem Funktionsprinzip eines Hall-Sensors ausgebildet sein. Ein Beispiel eines Schwenkwinkelsensors ist auch in der DE 10 2004 048 174 A1 in Form eines analog ausgeführten Drehwinkelgebers beschrieben. The term swivel angle sensor is to be understood as any sensor device which is suitable for detecting or measuring the swivel angle of a pivotably arranged cylinder of a radial piston machine and forwarding it in the form of a voltage signal. The swivel angle sensor can be designed, for example, according to the functional principle of a Hall sensor. An example of a swivel angle sensor is also in the DE 10 2004 048 174 A1 described in the form of an analog rotary encoder.

Das den Schwenkwinkel repräsentierende Spannungssignal kann von einem Analog-Digital-Umsetzer in ein digitales Signal umgewandelt werden in einen sogenannten ADC-Wert, sodass das Spannungssignal von einer entsprechenden Steuereinrichtung digital verarbeitet werden kann. ADC steht in diesem Zusammenhang für Analog-Digital-Converter (engl. für Analog-Digital-Umsetzer). The voltage signal representing the swivel angle can be converted by an analog-to-digital converter into a digital signal into a so-called ADC value, so that the voltage signal can be digitally processed by a corresponding control device. In this context, ADC stands for Analog-to-Digital Converter.

Als Referenzkurven werden bevorzugt eine Maximal-Referenzkurve bei maximalem Schluckvolumen und eine Minimal-Referenzkurve bei minimalem Schluckvolumen der Radialkolbenmaschine ermittelt und abgespeichert. Das maximale Schluckvolumen und das minimale Schluckvolumen sind jeweils die physikalisch bzw. konstruktiv bedingten Maximal- bzw. Minimalwerte für das Schluckvolumen. D.h. die Maximal- und Minimalwerte für das Schluckvolumen, die sich aufgrund der Bauart und der Abmessungen der Radialkolbenmaschine einstellen lassen. Die Referenzkurven können beispielsweise direkt an einem Fahrzeug ermittelt werden, das von einem hydrostatischen Fahrantrieb mit einer eingangs beschriebenen Radialkolbenmaschine angetrieben wird. Die so ermittelten Referenzkurven bzw. die entsprechenden Referenzwerte können auch unmittelbar in einem Speicher, beispielsweise einem EEPROM (engl. Abkürzung für electrically erasable programmable read-only memory) eines geeigneten Steuergerätes abgespeichert werden. As reference curves, a maximum reference curve at maximum absorption volume and a minimum reference curve at minimum absorption volume of the radial piston machine are preferably determined and stored. The maximum intake volume and the minimum intake volume are the physical or constructional maximum and minimum values for the intake volume. That the maximum and minimum values for the displacement, which can be adjusted due to the design and dimensions of the radial piston engine. The reference curves can be determined, for example, directly on a vehicle that is driven by a hydrostatic drive with a radial piston machine described above. The thus determined reference curves or the corresponding reference values can also be stored directly in a memory, for example an EEPROM (abbreviation for electrically erasable programmable read-only memory) of a suitable control device.

Jedes Spannungssignal wird dabei zu einem definierten Zeitpunkt t_n erfasst, wobei jedem Zeitpunkt t_n ein bestimmter Drehwinkel α_n der Antriebswelle zugeordnet ist. Dies kann vorzugsweise umgesetzt werden, indem die definierten Zeitpunkte t_n vorgegeben werden durch die Zeitpunkte an denen ein Drehzahlgeber jeweils eine den Drehzahlgeber passierende Zahnflanke eines verdrehfest mit der Antriebswelle der Radialkolbenmaschine verbundenen Abtriebszahnrads erfasst. Mit anderen Worten wird jedes Mal ein Spannungssignal abgefragt, wenn eine Zahnflanke des Abtriebszahnrads an dem Drehzahl- bzw. Impulsgeber vorbei kommt. Each voltage signal is detected at a defined time t _n , wherein each time point t _{n is assigned} a specific rotation angle α _{n of} the drive shaft. This can preferably be implemented by the defined times t _{n are} specified by the times at which a speed sensor each detects a the speed sensor passing tooth flank of a rotationally fixed to the drive shaft of the radial piston engine driven gear connected. In other words, a voltage signal is interrogated each time a tooth flank of the output gear comes past the speed or pulse generator.

Das Spannungssignal kann an eine Steuereinrichtung, beispielsweise ein Getriebesteuergerät, weitergeleitet und dort in einem Ringspeicher abgespeichert werden. In der Steuereinrichtung wird aus dem Spannungssignal die entsprechende Exzentrizität berechnet. The voltage signal can be forwarded to a control device, for example a gearbox control unit, and stored there in a ring buffer. In the control device, the corresponding eccentricity is calculated from the voltage signal.

Bei Anwendungen, bei denen mehrere Radialkolbenmaschinen gleichzeitig betrieben werden ist es auch möglich, die genannten Spannungssignale gleichzeitig für zwei oder mehrere Radialkolbenmaschinen gleichzeitig abzufragen und aufzuzeichnen bzw. abzuspeichern. Dies ist beispielsweise bei hydrostatischen Fahrantrieben mit zwei als Radialkolbenmaschinen ausgeführten Hydromotoren anwendbar. In applications in which several radial piston machines are operated simultaneously, it is also possible to query the same voltage signals simultaneously for two or more radial piston engines simultaneously and record or store. This is applicable, for example, in hydrostatic travel drives with two designed as radial piston hydraulic motors.

Das Spannungssignal, das über den Drehwinkel α aufgetragen wird, verläuft zumindest annähernd gemäß einer Sinuskurve mit entsprechenden Nullstellen. Um nun in der Auswertephase einem aktuell erfassten Spannungssignal den dazugehörenden Referenzwert der Referenzkurven zuzuordnen, wird mit jedem erfassten Spannungssignal auch der dazugehörige Abstand zur nächstliegenden Nullstelle und die Steigung oder zumindest die Steigungsrichtung an dieser Nullstelle erfasst. Die Steigungsrichtung kann entweder steigend oder fallend sein. Mit Hilfe der Steigungsrichtung an der nächstliegenden Nullstelle kann bestimmt werden, ob diese nächstliegende Nullstelle bereits die passende Nullstelle ist, zu der die Referenzkurve verschoben werden muss oder ob die vorherige Nullstelle die passende Nullstelle mit übereinstimmender Steigungsrichtung ist. Schließlich wird noch der Abstand zwischen dem aktuell erfassten ADC-Wert und dem passenden Mittelwert bzw. der passenden Nullstelle ermittelt. Bei übereinstimmender Steigungsrichtung an der nächstliegenden Nullstelle wird die Referenzkurve bis zu dieser Nullstelle verschoben. Bei entgegengesetzter Steigungsrichtung an der nächstliegenden Nullstelle wird die Referenzkurve bis zur vorherigen Nullstelle verschoben. Auf diese Weise kann der jeweils dazugehörende Referenzwert auf der Referenzkurve eindeutig zugeordnet und bestimmt werden. The voltage signal, which is plotted against the rotation angle α, runs at least approximately according to a sine curve with corresponding zeros. In order to assign the associated reference value of the reference curves to a currently detected voltage signal in the evaluation phase, the associated distance to the nearest zero point and the slope or at least the slope direction at this zero point are detected with each detected voltage signal. The slope direction can be either rising or falling. With the aid of the slope direction at the nearest zero point, it can be determined whether this nearest zero point is already the appropriate zero point to which the reference curve must be shifted or whether the previous zero point is the matching zero point with the same slope direction. Finally, the distance between the currently detected ADC value and the appropriate mean value or the matching zero point is determined. If the slope direction is the same at the nearest zero point, the reference curve is shifted to this zero point. If the slope direction is opposite to the nearest zero point, the reference curve is moved to the previous zero point. In this way, the respectively associated reference value can be uniquely assigned and determined on the reference curve.

Zur Berechnung des aktuell eingestellten Schluckvolumens kann dann folgender Vergleichsalgorithmus verwendet werden:

X: das aktuell eingestellte Schluckvolumen in ccm,
∆X_max: die Differenz zwischen minimalem und maximalem Schluckvolumen in ccm,
ADC_Akt: der Wert des aktuell erfassten Spannungssignals in digitaler Form,
ADC_MaxRef: der dazugehörende Referenzwert auf der Maximal-Referenzkurve und
ADC_MinRef: der dazugehörende Referenzwert auf der Minimum-Referenzkurve ist.

The following comparison algorithm can then be used to calculate the currently set absorption volume:

X: the currently set intake volume in ccm,
ΔX _max: the difference between minimum and maximum displacement in ccm,
ADC _act: the value of the currently detected voltage signal in digital form,
ADC _MaxRef: the corresponding reference value on the maximum reference curve and
ADC _MinRef: is the corresponding reference value on the minimum reference curve.

Das heißt, dass das aktuell erfasste, den Schwenkwinkel repräsentierende Spannungssignal von einem Analog-Digital-Umsetzer in ein digitales Signal umgewandelt wird und zur Berechnung mit dem Vergleichsalgorithmus bereits als digitaler Wert ADC_Akt vorliegt. Ebenso liegen die Referenzwerte ADC_MaxRef und ADC_MinRef in digitaler Form vor. This means that the currently detected, the pivot angle representing voltage signal is converted by an analog-to-digital converter into a digital signal and is already present for calculation with the comparison algorithm as a digital value ADC _act . Likewise, the reference _values ADC _MaxRef and ADC _{MinRef are available} in digital form.

Demnach kann das aktuell eingestellte Schluckvolumen bestimmt werden, indem eine erste Differenz gebildet wird zwischen dem dazugehörenden Referenzwert der Maximal-Referenzkurve ADC_MaxRef und dem aktuell mit Hilfe des Schwenkwinkelsensors erfassten Wert ADC_Akt. Darüber hinaus wird eine zweite Differenz gebildet zwischen dem dazugehörenden Referenzwert der Maximal-Referenzkurve ADC_MaxRef und dem dazugehörenden Referenzwert der Minimal-Referenzkurve ADC_MinRef. Die erste Differenz wird nun durch die zweite Differenz dividiert. Das Ergebnis dieser Division wird mit der Differenz zwischen minimalem und maximalem Schluckvolumen ∆X_max der Radialkolbenmaschine multipliziert, um so das aktuell eingestellte Schluckvolumen X zu erhalten. Accordingly, the absorption volume currently set can be determined by taking a first difference is formed between the corresponding reference value of the maximum reference curve ADC _MaxRef and the currently detected by the pivot angle sensor value ADC _act. In addition, a second difference is formed between the associated reference value of the maximum reference _curve ADC _MaxRef and the associated reference value of the minimum reference _curve ADC _MinRef . The first difference is now divided by the second difference. The result of this division is multiplied by the difference between the minimum and maximum displacement volumes ΔX _{max of} the radial piston engine so as to obtain the currently set displacement X.

Die Differenz zwischen minimalem und maximalem Schluckvolumen kann hier bezogen auf das bauartbedingte maximale und minimale Schluckvolumen der Radialkolbenmaschine berechnet werden, das beispielsweise in der Einheit von Kubikzentimetern angegeben wird. Alternativ kann jedoch auch eine gefertigte Radialkolbenmaschine als Referenzmaschine vermessen und die Steigung im Nulldurchgang bei dieser Referenzmaschine ermittelt werden. Auf diese Weise kann die Differenz zwischen minimalem und maximalem Schluckvolumen der jeweiligen Radialkolbenmaschine bei der Kalibrierung genau bestimmt werden, wodurch Fertigungstoleranzen ausgeglichen bzw. mit berücksichtigt werden. The difference between minimum and maximum displacement can be calculated here based on the design-related maximum and minimum displacement of the radial piston engine, which is given for example in the unit of cubic centimeters. Alternatively, however, a manufactured radial piston machine can be measured as a reference machine and the slope in the zero crossing can be determined in this reference machine. In this way, the difference between the minimum and maximum displacement of the respective radial piston machine can be accurately determined during calibration, whereby manufacturing tolerances are compensated or taken into account.

Die vorliegende Erfindung umfasst ferner eine Steuereinrichtung, die zur Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens eingerichtet ist. Eine solche Steuereinrichtung umfasst zumindest ein Steuergerät, das einen Prozessor als datenverarbeitendes Element zur Verarbeitung gespeicherter und erfasster Parameter und Speichermittel zum Speichern und Abrufen von Parametern aufweist. Ferner umfasst die Steuereinrichtung Mittel zur Erfassung von Spannungssignalen, die einen Schwenkwinkel eines schwenkbar angeordneten Zylinders einer Radialkolbenmaschine repräsentieren. Die genannten Parameter umfassen dazu Referenzkurven, die den Schwenkwinkel des Zylinders in Abhängigkeit eines Drehwinkels α einer Antriebswelle der Radialkolbenmaschine bei maximalem und bei minimalem Schluckvolumen repräsentieren. Des Weiteren umfasst die Steuereinrichtung einen Analog-Digital-Umsetzer, der analog erfasste Parameter in digitale ADC-Werte umwandelt. Schließlich umfasst das Steuergerät einen Vergleichsalgorithmus, bei dem ein ADC-Wert ADC_Akt eines aktuell erfassten Spannungssignals mit jeweils dazugehörenden Referenzwerten der Referenzkurven verglichen wird. The present invention further comprises a control device, which is set up to carry out the method described above. Such a control device comprises at least one control unit which has a processor as a data processing element for processing stored and detected parameters and storage means for storing and retrieving parameters. Furthermore, the control device comprises means for detecting voltage signals representing a pivot angle of a pivotable cylinder of a radial piston machine. The parameters mentioned include reference curves which represent the pivoting angle of the cylinder as a function of a rotational angle α of a drive shaft of the radial piston machine with maximum and minimum displacement. Furthermore, the control device comprises an analog-to-digital converter, which converts analogously detected parameters into digital ADC values. Finally, the control unit comprises a comparison algorithm, in which an ADC value ADC _{Akt of} a currently detected voltage signal is compared with respectively associated reference values of the reference curves.

Bevorzugt wird dazu der oben genannte Vergleichsalgorithmus verwendet. Die Referenzwerte sind demnach vorzugsweise in Form einer Maximal-Referenzkurve und einer Minimal-Referenzkurve in dem Steuergerät abgespeichert. Preferably, the above-mentioned comparison algorithm is used for this purpose. The reference values are therefore preferably stored in the form of a maximum reference curve and a minimum reference curve in the control unit.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Figuren beispielhaft näher erläutert. Dabei zeigen The invention will be explained in more detail by way of example with reference to the accompanying figures. Show

1 ein Ablaufdiagramm zu der Einlernphase des beschriebenen Verfahrens anhand eines Hydromotors, 1 a flow chart for the learning phase of the described method by means of a hydraulic motor,

2 ein Ablaufdiagramm zu der Auswertephase des beschriebenen Verfahrens und 2 a flowchart to the evaluation phase of the described method and

3 eine Abbildung zur Veranschaulichung des angegebenen Vergleichsalgorithmus. 3 a figure to illustrate the specified comparison algorithm.

Die Einlernphase beginnt gemäß dem Verfahrensschritt 1 in 1 damit, dass die als Hydromotor ausgebildete Radialkolbenmaschine auf ihr maximales Schluckvolumen eingestellt und dann in Betrieb genommen wird. The training phase begins according to the method step 1 in 1 so that the designed as a hydraulic motor radial piston machine is set to its maximum displacement and then put into operation.

Danach werden im Verfahrensschritt 2 die Signale des Schwenkwinkelsensors aufgezeichnet. Die Signale werden als ADC-Werte zu definierten Zeitpunkten t_n erfasst und abgespeichert. Jedem Zeitpunkt t_n ist dabei ein bestimmter Drehwinkel α_n der Antriebswelle zugeordnet. Aus den aufgezeichneten bzw. abgespeicherten ADC-Werten wird im Verfahrensschritt 3 eine Referenzkurve, in diesem Fall die Maximal-Referenzkurve extrahiert und zusammen mit der jeweiligen Steigungsrichtung an den Nullstellen der Referenzkurve abgespeichert. Als Nullstellen werden dabei die Stellen bezeichnet, an denen die Referenzkurve dem Mittelwert zwischen den minimalen und maximalen ADC-Werten entspricht. Mit anderen Worten verläuft die Nulllinie, auf der die Nullstellen liegen, durch die Mittelwerte der gemessenen ADC-Werte. Thereafter, in the process step 2 recorded the signals of the swivel angle sensor. The signals are detected and stored as ADC values at defined times t _n . Each time t _n is assigned a specific angle of rotation α _{n of} the drive shaft. From the recorded or stored ADC values is in the process step 3 a reference curve, in this case the maximum reference curve is extracted and stored together with the respective slope direction at the zeros of the reference curve. Zero points are the points at which the reference curve corresponds to the mean value between the minimum and maximum ADC values. In other words, the zero line on which the zeros lie extends through the averages of the measured ADC values.

Die Nullstellen sind in der 1 in zwei Hilfsdiagrammen 3a und 3b neben dem Verfahrensschritt 3 mittels Kreisen markiert. Das Hilfsdiagramm 3a zeigt den Verlauf der aufgezeichneten ADC-Werte über mehrere Umdrehungen der Antriebswelle der Radialkolbenmaschine, während das Hilfsdiagramm 3b die daraus extrahierte Referenzkurve über genau eine Umdrehung, d.h. 360 Grad, der Antriebswelle zeigt. Die horizontale Achse der gezeigten Hilfsdiagramme 3a, 3b, 6a und 6b ist jeweils die Zeit aufgetragen, wobei jeder Zeitpunkt t_n auf dieser Achse gemäß dem vorgeschlagenen Verfahren jeweils einem zugeordneten Drehwinkel α_n der Antriebswelle der Radialkolbenmaschine entspricht. Auf der vertikalen Achse der Hilfsdiagramme ist jeweils der ADC-Wert des Spannungssignals bzw. ein dazu proportionaler digitaler Wert aufgetragen. The zeros are in the 1 in two auxiliary diagrams 3a and 3b next to the process step 3 marked by circles. The auxiliary diagram 3a shows the course of the recorded ADC values over several revolutions of the drive shaft of the radial piston machine, while the auxiliary diagram 3b the extracted reference curve over exactly one revolution, ie 360 degrees, the drive shaft shows. The horizontal axis of the auxiliary diagrams shown 3a . 3b . 6a and 6b in each case the time is plotted, wherein each time point t _n on this axis according to the proposed method corresponds in each case to an associated rotation angle α _{n of} the drive shaft of the radial piston machine. On the vertical axis of the auxiliary diagrams in each case the ADC value of the voltage signal or a proportional thereto digital value is plotted.

Danach wird die Radialkolbenmaschine bzw. der Hydromotor gemäß Verfahrensschritt 4 auf sein minimales Schluckvolumen eingestellt und in Betrieb genommen. Im Verfahrensschritt 5 werden dann wieder die ADC-Werte des Schwenkwinkelsensors zu definierten Zeitpunkten t_n erfasst und abgespeichert. Jedem Zeitpunkt t_n ist auch dabei ein bestimmter Drehwinkel α_n der Antriebswelle zugeordnet. Aus den aufgezeichneten bzw. abgespeicherten ADC-Werten wird im Verfahrensschritt 6 die Minimal-Referenzkurve extrahiert und zusammen mit der ebenfalls ermittelten jeweiligen Steigungsrichtung an den Nullstellen abgespeichert. Auch zum Verfahrensschritt 6 sind in der 1 zu dessen Veranschaulichung zwei Hilfsdiagramme 6a und 6b eingezeichnet, wobei Hilfsdiagramm 6a den Verlauf der erfassten ADC-Werte des Schwenkwinkelsensors und Hilfsdiagramm 6b die daraus extrahierte Referenzkurve mit den markierten Nullstellen zeigen. Thereafter, the radial piston machine or the hydraulic motor according to method step 4 set to its minimum intake volume and put into operation. In the process step 5 are then again the ADC values of the swivel angle sensor at defined times t _n detected and stored. Each time t _n is also associated with a certain rotation angle α _{n of} the drive shaft. From the recorded or stored ADC values is in the process step 6 the minimum reference curve is extracted and stored together with the likewise ascertained respective slope direction at the zeros. Also to the process step 6 are in the 1 to illustrate it, two auxiliary diagrams 6a and 6b drawn, with auxiliary diagram 6a the course of the detected ADC values of the swivel angle sensor and auxiliary diagram 6b show the extracted reference curve with the marked zeros.

Schließlich werden die erfassten und extrahierten Referenzkurven gemäß Verfahrensschritt 7 in einem Datenspeicher, beispielsweise einem EEPROM, abgespeichert. Danach ist die Einlernphase beendet. Finally, the detected and extracted reference curves according to method step 7 in a data memory, such as an EEPROM, stored. Thereafter, the training phase is completed.

Die Auswertephase beginnt gemäß 2, Verfahrensschritt 11 bei drehendem Abtrieb der Radialkolbenmaschine. Im darauffolgenden Verfahrensschritt 12 wird ein Ringpuffer mit den Werten der vom Schwenkwinkelsensor erfassten ADC-Werten befüllt. Die Werte der Spannungssignale sind hier als ADC-Werte bezeichnet, da sie mittels eines Analog-Digital-Wandlers in Digitalwerte umgewandelt wurden. The evaluation phase begins according to 2 , Process step 11 with rotating output of the radial piston machine. In the subsequent process step 12 a ring buffer is filled with the values of the ADC values detected by the swivel angle sensor. The values of the voltage signals are referred to herein as ADC values because they have been converted to digital values by an analog-to-digital converter.

In dem Verfahrensschritt 13 wird danach die nächstgelegene Nullstelle zu dem aktuell erfassten ADC-Wert ermittelt. In den Figuren wird der Begriff Mittelwert synonym für den Begriff Nullstelle verwendet. Anschließend wird im Verfahrensschritt 14 die Steigungsrichtung an dieser nächstliegenden Nullstelle ermittelt. Die Steigungsrichtung an der Nullstelle kann entweder steigend oder fallend sein, woraus sich ergibt, wie weit die Referenzkurve entlang der Nulllinie gegenüber dem aktuell erfassten Spannungssignal verschoben werden muss, um zu dem dazugehörenden Referenzwert zu gelangen. Bei übereinstimmender Steigungsrichtung an der nächstliegenden Nullstelle muss die Referenzkurve nur bis zu der nächstliegenden Nullstelle verschoben werden. Bei entgegengesetzter Steigungsrichtung an der nächstliegenden Nullstelle muss die Referenzkurve weiter bis zur vorherigen Nullstelle verschoben werden. Diese Bestimmung des passenden Mittelwertes bzw. der passenden Nullstelle mit der gleichen Steigungsrichtung wie bei der Referenzkurve wird gemäß Verfahrensschritt 15 vorgenommen. In the process step 13 Thereafter, the nearest zero to the currently detected ADC value is determined. In the figures, the term mean is used synonymously for the term zero. Subsequently, in the process step 14 determines the slope direction at this nearest zero point. The slope direction at the zero point can either be rising or falling, which means how far the reference curve has to be shifted along the zero line with respect to the currently detected voltage signal in order to arrive at the associated reference value. If the slope direction at the nearest zero point matches, the reference curve only has to be moved to the nearest zero point. If the slope direction is opposite to the nearest zero point, the reference curve must be moved further to the previous zero point. This determination of the appropriate mean value or the matching zero point with the same pitch direction as in the reference curve is determined according to the method step 15 performed.

Des Weiteren wird im Verfahrensschritt 16 der Abstand zwischen dem aktuell erfassten ADC-Wert und dem passenden Mittelwert bzw. der passenden Nullstelle ermittelt. Dieser Abstand ist in den dargestellten Hilfsdiagrammen jeweils in horizontaler Richtung gerichtet und entspricht einem bestimmten Drehwinkel α der Antriebswelle bzw. einer bestimmten Zeitdauer. Furthermore, in the process step 16 determines the distance between the currently detected ADC value and the matching mean or matching zero. This distance is directed in the illustrated auxiliary diagrams respectively in the horizontal direction and corresponds to a certain angle of rotation α of the drive shaft or a certain period of time.

Im Verfahrensschritt 17 werden dann die Referenzkurve und der Verlauf des aktuell erfassten ADC-Wertes in horizontaler Richtung so zueinander verschoben, dass sie in horizontaler Richtung genau an der gleichen Stelle des Diagramms liegen, sodass ein Wert des aktuell erfassten ADC-Wertes mit dem dazugehörenden Referenzwert verglichen werden kann. Mit anderen Worten liegen der aktuell erfasste ADC-Wert und der dazugehörende Referenzwert nach dem Verschieben im Diagramm vertikal genau über- bzw. untereinander. In the process step 17 Then the reference curve and the course of the currently detected ADC value in the horizontal direction are shifted to each other so that they lie in the horizontal direction exactly at the same point of the diagram, so that a value of the currently detected ADC value with the associated reference value can be compared. In other words, the currently recorded ADC value and the associated reference value are vertically above or below each other vertically after being moved in the diagram.

Im Hilfsdiagramm 17a ist das Verschieben der Maximal-Referenzkurve gegenüber dem Verlauf der aktuell erfassten Werte des Schwenkwinkelsensors bildlich dargestellt. Im gleichen Verfahrensschritt 17 wird neben der Maximal-Referenzkurve auch die Minimal-Referenzkurve entsprechend gegenüber dem Verlauf des aktuell erfassten ADC-Wertes verschoben. In the auxiliary diagram 17a the displacement of the maximum reference curve with respect to the course of the currently detected values of the swivel angle sensor is shown pictorially. In the same process step 17 In addition to the maximum reference curve and the minimum reference curve is shifted accordingly to the course of the currently detected ADC value.

Schließlich wird im Verfahrensschritt 18 das Schluckvolumen berechnet mit Hilfe eines Vergleichsalgorithmus. Die in dem vorgeschlagenen Vergleichsalgorithmus

verwendeten Parameter und Vergleiche bzw. Differenzen sind in 3 bildlich dargestellt. Gemäß diesem Algorithmus wird zunächst eine erste Differenz zwischen dem dazugehörenden Referenzwert der Maximal-Referenzkurve ADC_MaxRef und dem aktuell mit Hilfe des Schwenkwinkelsensors erfassten Wert ADC_Akt gebildet. Diese erste Differenz wird dividiert durch eine zweite Differenz, die zwischen dem dazugehörenden Referenzwert der Maximal-Referenzkurve ADC_MaxRef und dem dazugehörenden Referenzwert der Minimal-Referenzkurve ADC_MinRef gebildet wird. Der Wert des Quotienten dieser Division wird mit der Differenz zwischen minimalem und maximalem Schluckvolumen ∆X_max der Radialkolbenmaschine multipliziert, um so das aktuell eingestellte Schluckvolumen X zu erhalten. Finally, in the process step 18 the swallow volume is calculated using a comparison algorithm. The in the proposed comparison algorithm

used parameters and comparisons or differences are in 3 pictured. According to this algorithm, a first difference between the corresponding reference value of the reference curve maximum ADC _MaxRef and the currently detected by the pivot angle sensor value ADC is first formed _act. This first difference is divided by a second difference, which is formed between the associated reference value of the maximum reference _curve ADC _MaxRef and the associated reference value of the minimum reference _curve ADC _MinRef . The value of the quotient of this division is multiplied by the difference between the minimum and maximum displacement volumes ΔX _{max of} the radial piston engine so as to obtain the currently set displacement volume X.

Dazu zeigt die 3 einen Auszug aus dem Verlauf der von dem Schwenkwinkelsensor aktuell erfassten ADC-Wertes ADC_Akt, der Maximal-Referenzkurve 35 und der Minimal-Referenzkurve 36. Die genannten Kurven sind jeweils über eine halbe Umdrehung der Antriebswelle, also über 180 Grad, ausgehend von einer Nullstelle 33 mit steigender Steigungsrichtung dargestellt. Als Nullstellen 33, 34 werden dabei die Stellen bezeichnet, an denen die Referenzkurve die Nulllinie 30 schneidet. This shows the 3 an excerpt from the course of the currently detected by the swing angle sensor ADC value ADC _Akt , the maximum reference curve 35 and the minimum reference curve 36 , These curves are each over half a revolution of the drive shaft, ie over 180 degrees, starting from a zero point 33 shown with increasing slope direction. As zeros 33 . 34 are the places where the reference curve is the zero line 30 cuts.

Zu einem Zeitpunkt t_x bzw. einem Drehwinkel α_x wird der aktuelle Schwenkwinkel ermittelt und als ADC-Wert ADC_Akt erfasst. Die Maximal-Referenzkurve 35 und die Minimal-Referenzkurve 36 werden gemäß dem vorgeschlagenen Verfahren nun genau soweit gegenüber dem Verlauf des aktuell erfassten ADC-Wertes ADC_Akt verschoben, dass die jeweiligen Nullstellen 33, 34 mit der gleichen Steigungsrichtung aller Kurven aufeinander fallen. Auf diese Weise wird erreicht, dass die jeweils zueinander gehörenden Werte in dem Vergleichsalgorithmus verwendet bzw. miteinander verglichen werden. At a time t _x and an angle of rotation α _x of the current pivot angle is determined and recorded as an ADC value ADC _act. The maximum reference curve 35 and the minimum reference curve 36 according to the proposed method, the extent to which the respective zeros are shifted relative to the course of the currently detected ADC value ADC _Akt 33 . 34 with the same slope direction of all curves fall on each other. In this way, it is achieved that the mutually corresponding values are used or compared with one another in the comparison algorithm.

Die genannte erste Differenz 31 zwischen dem dazugehörenden Referenzwert der Maximal-Referenzkurve ADC_MaxRef und dem aktuell mit Hilfe des Schwenkwinkelsensors erfassten Wert ADC_Akt ist in Form von Pfeillinien dargestellt, ebenso wie die genannte zweite Differenz 32 zwischen dem dazugehörenden Referenzwert der Maximal-Referenzkurve ADC_MaxRef und dem dazugehörenden Referenzwert der Minimal-Referenzkurve ADC_MinRef. The mentioned first difference 31 between the associated reference value of the maximum reference _curve ADC _MaxRef and the value ADC _Akt currently detected with the aid of the swivel angle sensor is shown in the form of arrow lines, as well as the aforementioned second difference 32 between the associated reference value of the maximum reference _curve ADC _MaxRef and the associated reference value of the minimum reference _curve ADC _MinRef .

Der dargestellte Abstand in horizontaler Richtung zwischen der ersten Differenz 31 und der zweiten Differenz 32 ist lediglich wegen der besseren Übersichtlichkeit gewählt worden. Beide Differenzen werden gemäß dem vorgeschlagenen Verfahren genau an der gleichen Stelle bzw. zu dem gleichen Zeitpunkt t_x gebildet, weshalb die beiden Differenzen in der 3 realistisch genau übereinander liegen müssten. The illustrated distance in the horizontal direction between the first difference 31 and the second difference 32 has been chosen only for the sake of clarity. Both differences are formed according to the proposed method exactly at the same place or at the same time t _x , which is why the two differences in the 3 Realistically exactly superimposed.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1: Verfahrensschritt step
2 2: Verfahrensschritt step
3 3: Verfahrensschritt step
3a, 3b 3a, 3b: Hilfsdiagramm diagram of assistance
4 4: Verfahrensschritt step
5 5: Verfahrensschritt step
6 6: Verfahrensschritt step
6a, 6b 6a, 6b: Hilfsdiagramm diagram of assistance
7 7: Verfahrensschritt step
11 11: Verfahrensschritt step
12 12: Verfahrensschritt step
13 13: Verfahrensschritt step
14 14: Verfahrensschritt step
15 15: Verfahrensschritt step
16 16: Verfahrensschritt step
17 17: Verfahrensschritt step
17a 17a: Hilfsdiagramm diagram of assistance
18 18: Verfahrensschritt step
30 30: Nulllinie, Mittelwertlinie Zero line, mean line
31 31: Erste Differenz First difference
32 32: Zweite Differenz Second difference
33 33: Nullstelle null
34 34: Nullstelle null
35 35: Maximal-Referenzkurve Maximum reference curve
36 36: Minimal-Referenzkurve Minimally reference curve
α_x α _x: Drehwinkel angle of rotation
t_x t _x: Zeitpunkt time
X X: aktuell eingestelltes Schluckvolumen currently set intake volume
∆X_max ΔX _max: maximales Schluckvolumen maximum absorption volume
ADC_Akt ADC _act: der Wert des aktuell erfassten Spannungssignals, the value of the currently detected voltage signal,
ADC_MaxRef ADC _MaxRef: dazugehörender Referenzwert auf der Maximal-Referenzkurve associated reference value on the maximum reference curve
ADC_MinRef ADC _MinRef: dazugehörender Referenzwert auf der Minimum-Referenzkurve corresponding reference value on the minimum reference curve

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102009054876 A1 [0004, 0006]
DE 102004048174 A1 [0012]

Claims

Method for determining the displacement volume of a radial piston machine with pivotally arranged cylinders and with adjustable eccentricity of an eccentric arranged on a drive shaft, wherein a pivot angle of a cylinder is detected by a swivel angle sensor in the form of a voltage signal, and wherein from the voltage signal the displacement is calculated, characterized reference curves of the voltage signals are determined and stored during a learning phase, and that in an evaluation phase the currently set absorption volume is determined with the aid of a comparison algorithm in which a currently detected voltage signal is compared with respectively associated reference values of the reference curves.

A method according to claim 1, characterized in that are determined and stored as reference curves a maximum reference curve at maximum absorption volume and a minimum reference curve with a minimum absorption volume of the radial piston machine.

A method according to claim 1 or 2, characterized in that the voltage signal at defined times t _{n is} detected and that each time point t _{n is assigned} a specific rotation angle α _{n of} the drive shaft.

A method according to claim 3, characterized in that the defined times t _{n are} specified by the times at which a speed sensor each detects a speed sensor passing tooth flank of a rotationally fixed to the drive shaft of the radial piston engine driven gear.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the voltage signal plotted against the rotation angle α at least approximately in accordance with a sine curve with corresponding zeros runs that detected in the evaluation phase with each detected voltage signal and the associated distance to the nearest zero point and the slope direction at this zero point is determined, and that with the help of the distance and the slope direction to the nearest zero point of each associated reference value on the respective reference curve.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the following comparison algorithm is used:

where X is the currently set intake volume, .DELTA.X _max the difference between minimum and maximum displacement volume in cc, ADC _Akt the value of the currently detected voltage signal in digital form, ADC _MaxRef The corresponding reference value on the maximum reference curve and ADC _MinRef The corresponding reference value on the Minimum reference curve is.

Control device set up to carry out a method according to one of the preceding claims, means for detecting voltage signals representing a swivel angle of a pivotable cylinder of a radial piston machine, the control means comprising an analog-to-digital converter which converts analogously detected parameters into digital ADC values, and a control unit having a processor as a data processing element for processing stored and detected parameters and storage means for storing and retrieving parameters, the parameters comprising reference curves which represent the pivoting angle of the cylinder as a function of a rotation angle α of a drive shaft of the radial piston machine with maximum and minimum displacement, and wherein the control device comprises a comparison algorithm, in which an ADC value of a currently detected voltage signal is compared with respectively associated reference values of the reference curves.

Control device according to claim 7, characterized in that the reference values are stored in the form of a maximum reference curve and a minimum reference curve in the control unit.