DE102018210694A1 - Hydrostatische Axialkolbenpumpe für einen hydrostatischen Fahrantrieb - Google Patents

Hydrostatische Axialkolbenpumpe für einen hydrostatischen Fahrantrieb Download PDF

Info

Publication number
DE102018210694A1
DE102018210694A1 DE102018210694.0A DE102018210694A DE102018210694A1 DE 102018210694 A1 DE102018210694 A1 DE 102018210694A1 DE 102018210694 A DE102018210694 A DE 102018210694A DE 102018210694 A1 DE102018210694 A1 DE 102018210694A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
axial piston
piston pump
pressure
pmp
signal pressure
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102018210694.0A
Other languages
English (en)
Inventor
Steffen Mutschler
Ulrich Lenzgeiger
Ronny Herrmann
Matthias Mueller
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to DE102018210694.0A priority Critical patent/DE102018210694A1/de
Priority to EP19181999.4A priority patent/EP3587810B1/de
Priority to US16/453,539 priority patent/US20200003206A1/en
Priority to CN201910574247.7A priority patent/CN110657236B/zh
Publication of DE102018210694A1 publication Critical patent/DE102018210694A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B1/00—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders
    • F04B1/04—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinders in star- or fan-arrangement
    • F04B1/06—Control
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H61/00—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing
    • F16H61/38—Control of exclusively fluid gearing
    • F16H61/40—Control of exclusively fluid gearing hydrostatic
    • F16H61/42—Control of exclusively fluid gearing hydrostatic involving adjustment of a pump or motor with adjustable output or capacity
    • F16H61/431—Pump capacity control by electro-hydraulic control means, e.g. using solenoid valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B1/00—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders
    • F04B1/12—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis
    • F04B1/26—Control
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B49/00—Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00
    • F04B49/002—Hydraulic systems to change the pump delivery
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B49/00—Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00
    • F04B49/06—Control using electricity
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B49/00—Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00
    • F04B49/06—Control using electricity
    • F04B49/065—Control using electricity and making use of computers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B49/00—Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00
    • F04B49/12—Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00 by varying the length of stroke of the working members
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H61/00—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing
    • F16H61/38—Control of exclusively fluid gearing
    • F16H61/40—Control of exclusively fluid gearing hydrostatic
    • F16H61/42—Control of exclusively fluid gearing hydrostatic involving adjustment of a pump or motor with adjustable output or capacity
    • F16H61/425—Motor capacity control by electric actuators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H61/00—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing
    • F16H61/38—Control of exclusively fluid gearing
    • F16H61/40—Control of exclusively fluid gearing hydrostatic
    • F16H61/42—Control of exclusively fluid gearing hydrostatic involving adjustment of a pump or motor with adjustable output or capacity
    • F16H61/435—Pump capacity control by electric actuators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B2201/00—Pump parameters
    • F04B2201/12—Parameters of driving or driven means
    • F04B2201/1201—Rotational speed of the axis

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Control Of Positive-Displacement Pumps (AREA)
  • Reciprocating Pumps (AREA)

Abstract

Offenbart ist eine hydrostatische Axialkolbenpumpe für einen hydrostatischen Fahrantrieb mit einer Verstelleinheit zur Verstellung des Hubvolumens. Die Verstelleinheit hat einen Stellzylinder mit zwei gegeneinander wirkenden Stelldruckkammern. In jeder Stelldruckkammer ist über ein separates Druckreduzierventil ein Stelldruck einstellbar, der abhängig von und vorzugsweise proportional zu einer Stromstärke an einem jeweiligen Magneten des jeweiligen Druckreduzierventils ist. Die beiden Stromstärken sind über eine elektronische Steuereinheit in Abhängigkeit von einer Drehzahl und von einem Arbeitsdruck der Axialkolbenpumpe und in Abhängigkeit von einem Bedienelement für einen Fahrerwunsch, z.B. einem Fahrpedal, modellbasiert berechenbar. Prinzipiell lässt sich die Erfindung auch auf Axialkolbenpumpe mit nur einem einfach wirkenden Stellzylinder anwenden, wenn kein Schleppbetrieb gefordert ist, indem die Axialkolbenpumpe in einen Motormodus übergeht.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine hydrostatische Axialkolbenpumpe für einen hydrostatischen Fahrantrieb gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Es sind hydrostatische Fahrantriebe z.B. für mobile Arbeitsmaschinen bekannt, bei denen eine hydrostatische Axialkolbenpumpe und ein oder mehrere hydrostatische Motoren in einem geschlossenen hydraulischen Kreis miteinander verbunden sind. Die Pumpe wird von einem Verbrennungsmotor z.B. eine Dieselmotor angetrieben, und die Motoren treiben z.B. jeweilige Räder der mobilen Arbeitsmaschine an.
  • Die Axialkolbenpumpen derartiger Fahrantriebe sind oft in ihrem Hubvolumen verstellbar. Damit kann z. B. bei konstanter Drehzahl des Verbrennungsmotors der von der Axialkolbenpumpe geförderte Volumenstrom im geschlossenen Kreis verändert werden und damit eine Abtriebsdrehzahl der Motoren bzw. der Räder, also eine Fahrgeschwindigkeit der mobilen Arbeitsmaschine verstellt werden.
  • Aus dem Stand der Technik sind Ausgangsdrehzahlreglungen und Regler mit einer Rückführung der Verstellung des Hubvolumens der Axialkolbenpumpe (so genannte EP-Pumpen) bekannt. Im Falle von Axialkolbenpumpen in Schrägscheibenbauweise wird dabei ein Ist-Schwenkwinkel der Schrägscheibe rückgeführt.
  • Weiterhin sind aus dem Stand der Technik automatische drehzahlabhängige (DA) Verstelleinheiten für Axialkolbenpumpen bekannt, bei denen ein Regelventil einen Stelldruck erzeugt, der abhängig von der Antriebsdrehzahl der Axialkolbenpumpe und vom Arbeitsdruck im hydraulischen Kreis ist. Dieser Stelldruck wird durch ein elektromagnetisch betätigtes 4/3-Wegeventil dem Stellzylinder der Axialkolbenpumpe zugeführt. Durch die Abhängigkeit des Stelldrucks vom Arbeitsdruck ist eine Lastsensitivität gegeben, die nachteilig sein kann.
  • Der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine Axialkolbenpumpe für einen Fahrantrieb zu schaffen, deren bzw. dessen Geschwindigkeitsteuerung lastunabhängig ist, wobei Regelungstechnik mit vorrichtungstechnisch aufwändiger Rückkopplung vermieden werden soll.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Axialkolbenpumpe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen beschrieben.
  • Die beanspruchte hydrostatische Axialkolbenpumpe ist vorzugsweise in Schrägscheibenbauweise ausgeführt und ist als Primäreinheit für einen hydrostatischen Fahrantrieb ausgelegt. Die Axialkolbenpumpe weist eine Verstelleinheit zur Verstellung ihres Hubvolumens auf. Die Verstelleinheit weist einen Stellzylinder mit einer ersten Stelldruckkammer auf, in der über ein erstes Druckreduzierventil ein erster Stelldruck einstellbar ist. Der Stelldruck ist abhängig von einer vorgewählten ersten Stromstärke an einem ersten Magneten des ersten Druckreduzierventils. Erfindungsgemäß wird die erste Stromstärke über eine elektronische Steuereinheit in Abhängigkeit von einer Ist-Drehzahl und von einem Arbeitsdruck der Axialkolbenpumpe und in (möglicherweise indirekter) Abhängigkeit von einem Bedienelement für den Fahrerwunsch berechnet. Das Bedienelement kann z.B. ein Fahrpedal der mobilen Arbeitsmaschine sein. Damit ist die erfindungsgemäße Axialkolbenpumpe für einen Fahrantrieb geeignet, deren bzw. dessen Geschwindigkeitsteuerung der betroffenen mobilen Arbeitsmaschine lastunabhängig ist. Verschiedene Modes einer Drehzahlsteuerung des Abtriebs des betroffenen Fahrantriebs sind möglich. Dabei ist kein Regler bzw. keine Regelungstechnik mit vorrichtungstechnisch aufwändiger Rückkopplung nötig.
  • Bei einer besonders bevorzugten Weiterbildung wirken im Pumpenbetrieb der erfindungsgemäßen Axialkolbenpumpe die Ist-Drehzahl und der erste Stelldruck in Richtung einer Vergrößerung des Hubvolumens oder des Schwenkwinkels, während der Arbeitsdruck in Richtung einer Verkleinerung des Hubvolumens oder des Schwenkwinkels wirkt.
  • Bei einer besonders bevorzugten Weiterbildung weist der Stellzylinder eine zweite Stelldruckkammer auf, die entgegen der ersten Stelldruckkammer wirkt, und in der über ein zweites Druckreduzierventil ein zweiter Stelldruck einstellbar ist. Dies geschieht für die beiden Stelldruckkammern unabhängig. Der zweite Stelldruck ist abhängig von einer vorgewählten zweiten Stromstärke an einem zweiten Magneten des zweiten Druckreduzierventils. Auch die zweite Stromstärke wird von der elektronischen Steuereinheit in Abhängigkeit von der Ist-Drehzahl und vom Arbeitsdruck der Axialkolbenpumpe und in Abhängigkeit vom Bedienelement berechnet. Damit wirkt der zweite Stelldruck in Richtung der Verkleinerung des Hubvolumens. In diesem Fall kann man die Differenz zwischen dem ersten Stelldruck und dem zweiten Stelldruck als wirksamen Stelldruckdifferenz bezeichnen. Damit ist die Axialkolbenpumpe auch erfindungsgemäß steuerbar, wenn sie in eine Motormodus übergeht, der durch einen Schleppbetrieb des betroffenen Fahrantriebs entstehen kann.
  • Bei einer besonders bevorzugten Weiterbildung ist das Druckreduzierventil oder sind die beiden Druckreduzierventile proportional, so dass der jeweilige Stelldruck proportional zur jeweiligen Stromstärke ist. Damit ist eine proportionale Geschwindigkeitssteuerung und es sind Proportionalfahrmodes möglich.
  • Bei einer besonders bevorzugten Weiterbildung ist in der Steuereinheit mindestens ein Kennfeld und/oder mehrere Kennlinien und/oder mindestens eine Formel hinterlegt, über das bzw. die die Stromstärke berechenbar ist, oder über das bzw. die die beiden Stromstärken berechenbar sind. In dem Kennfeld bzw. in den Kennlinien bzw. in der Formel sind physikalische Zusammenhänge (z.B. eine Leistungscharakteristik, druckabhängige Rückstellkräfte, Federkennlinien) der Axialkolbenpumpe hinterlegt oder abgebildet. Diese physikalischen Zusammenhänge können zuvor entweder an genau der Axialkolbenpumpe oder an einem baugleichen Exemplar ermittelt worden sein.
  • Bei einer besonders bevorzugten Weiterbildung ist über die elektronische Steuereinheit in einem Zwischenschritt ein Soll-Schwenkwinkel der Axialkolbenpumpe in Abhängigkeit vom Bedienelement modellbasiert berechenbar. Dann wird die Stromstärke oder werden die Stromstärken in Abhängigkeit dieses Soll-Schwenkwinkels und der Ist-Drehzahl und des Ist-Arbeitsdrucks berechnet.
  • Dabei kann der Soll-Schwenkwinkel anhand einer Volumenstrombilanz „Qpmp + Qleak = Qmot“ berechenbar sein.
  • In der Steuereinheit kann auch ein leistungsgeführter Stelldruck berechenbar sein, der mit dem (drehzahlbasiert berechneten) ersten Stelldruck oder mit der Stellruckdifferenz minimal verknüpft ist minimal verknüpft ist. Damit sind die lastunabhängige Geschwindigkeitsteuerung und die verschiedenen Modes der Drehzahlsteuerung des Abtriebs des betroffenen Fahrantriebs mit gleichzeitiger Begrenzung der Leistung (z.B. als Überlastschutz) möglich. Damit ist weiterhin eine einfache Umsetzung einer Geschwindigkeitsbegrenzung bei leistungsgeführten Fahrantrieben möglich.
  • Mit einer Rückkopplung der Geschwindigkeit der mobilen Arbeitsmaschine kann ein Geschwindigkeitsregler (closed loop) gebildet werden. Dieser ist dann besonders stabil und robust und in der Lage Fehler der erfindungsgemäßen kennfeldbasierten oder formelbasierten Stelldrucksteuerung zu korrigieren, die z.B. durch Verschleiß der Axialkolbenpumpe entstehen können.
  • Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Axialkolbenpumpe ist in den Figuren dargestellt.
  • Es zeigen
    • 1 einen Schaltplan des Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Axialkolbenpumpe,
    • 2 eine erste Logik einer elektronischen Steuereinheit der Axialkolbenpumpe aus 1,
    • 3 eine weitere Logik der elektronischen Steuereinheit der Axialkolbenpumpe aus den vorhergehenden Figuren,
    • 4 ein Kennfeld der elektronischen Steuereinheit der Axialkolbenpumpe aus den vorhergehenden Figuren,
    • 5 eine Kennlinie der elektronischen Steuereinheit der Axialkolbenpumpe aus den vorhergehenden Figuren, und
    • 6 ein Kennfeld der elektronischen Steuereinheit der Axialkolbenpumpe aus den vorhergehenden Figuren.
  • 1 zeigt einen Schaltplan des Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Axialkolbenpumpe. Es werden nur die für die Erfindung wesentlichen Komponenten der Axialkolbenpumpe beschrieben. Sie hat ein Gehäuse 1, an dem zwei Arbeitsanschlüsse A, B gebildet sind, an die jeweils eine (nicht gezeigte) Arbeitsleitung eines geschlossenen Kreises angeschlossen wird. Damit ist ein Fahrantrieb für eine (nicht gezeigte) mobile Arbeitsmaschine gebildet.
  • Die Axialkolbenpumpe ist mit einer Schrägscheibe 2 ausgeführt, deren Schwenkwinkel αpmp über eine Verstelleinheit 4 einstellbar ist. Dazu dient ein doppeltwirkender Stellzylinder 6, der eine erste Stelldruckkammer 81 und eine dem entgegen wirkende zweite Stelldruckkammer 82 aufweist.
  • Ein erster Steuerdruck pst1 wirkt in der ersten Stelldruckkammer 81 in Richtung einer Vergrößerung des Schwenkwinkels αpmp und damit in Richtung einer Vergrößerung des Hubvolumens Volpmp der Axialkolbenpumpe. Dem entgegen wirkt ein zweiter Stelldruck pst2 in der zweiten Stelldruckkammer 82 in Richtung einer Verkleinerung des Schwenkwinkels αpmp und damit in Richtung einer Verringerung des Hubvolumens Volpmp der Axialkolbenpumpe. Dabei lässt sich eine Stelldruckdifferenz Δpst = pst1 - pst2 definieren, wobei diese Stelldruckdifferenz Δpst definitionsgemäß stets in Richtung einer Vergrößerung des Schwenkwinkels αpmp bzw. des Hubvolumens Volpmp wirkt.
  • Über eine Antriebswelle 10 der Axialkolbenpumpe wird deren Triebwerk 12 und darüber hinausgehend auch eine Speisepumpe 14 angetrieben. Die Antriebswelle 10 wird von einem (nicht gezeigten) Dieselmotor angetrieben und rotiert mit einer Drehzahl npmp. Diese Drehzahl npmp wirkt zusammen mit der Stelldruckdifferenz Δpst in Richtung einer Vergrößerung des Schwenkwinkels αpmp. Genauer gesagt wirkt eine Zunahme der Drehzahl npmp auf diese Weise.
  • Wenn die gezeigte Axialkolbenpumpe über ihre Arbeitsanschlüsse A, B mehrere Fahrmotoren der mobilen Arbeitsmaschine versorgt, sei bei Vorwärtsfahrt B als der Hochdruckanschluss angenommen, so dass der mit dem Arbeitsanschluss B verbundene Kanal mit Hochdruck HD gekennzeichnet ist, während der andere mit dem Arbeitsanschluss A verbundene Kanal mit Niederdruck ND gekennzeichnet wird. Der Hochdruck HD, der auch als Arbeitsdruck bezeichnet wird, wirkt in Richtung einer Verringerung des Schwenkwinkels αpmp . Diese Zusammenhänge werden als Charakteristik der Axialkolbenpumpe bezeichnet und sind in einer elektronischen Steuereinheit 16 als Formeln und/oder als Kennfelder bzw. Kennlinien hinterlegt. Weiterhin werden die Drehzahl npmp und die Stelldruckdifferenz Δpst und der Hochdruck HD gemessen. Damit lassen sich Betriebspunkte der erfindungsgemäßen Axialkolbenmaschine ansteuern, ohne dass dafür eine Rückkoppelung im Sinne eines Regelkreises notwendig ist.
  • Die beiden Stelldrücke psti, pst2 werden über zwei Druckreduzierventile 181 , 182 gesteuert. Diese haben jeweils einen elektrischen Magneten a, b, der über eine jeweilige elektrische Leitung 201 , 202 mit der elektronischen Steuereinheit 16 verbunden sind. Die beiden Druckreduzierventile 181 , 182 sind derart ausgelegt, dass der jeweilige Stelldruck psti, pst2 proportional zur jeweiligen Stromstärke I1 , I2 ist.
  • Die beiden Druckreduzierventile 181 , 182 werden eingangsseitig über eine Speisedruckleitung 22 von der Speisepumpe 14 versorgt.
  • 2 zeigt eine vorbereitende erste Logik der elektronischen Steuereinheit 16 aus 1. Aus einer absoluten Geschwindigkeitsbegrenzung und aus der Stellung des als Fahrpedal ausgebildeten Bedienelements 24 wird eine Rampe über eine Zeit berechnet. Daraus wird unter Einbeziehung einer Ist-Geschwindigkeit vakt der mobilen Arbeitsmaschine ein „Speed limit“ berechnet.
  • Gemäß 3 wird der „Speed limit“ zusammen mit einer Drehzahl neng des (nicht gezeigten) Verbrennungsmotors über eine Formel 26 in einen Soll-Schwenkwinkel αpmp der Axialkolbenpumpe umgerechnet.
  • Der oder die (nicht gezeigten) Hydromotoren des betroffenen Fahrantriebs sind entweder Konstantmotoren, oder der Schwenkwinkel αmot wird gemäß der Formel 28 bestimmt und eingestellt.
  • „PmpSpdLim“ wird durch einer Addition von drei Werten berechnet, die mit jeweiligen Kennlinien 30, 32, 34 ermittelt werden. Bei der ersten Kennlinie 30 wird der zuvor mit der Formel 26 berechnete Soll-Schwenkwinkel αpmp berücksichtigt. Bei der zweiten Kennlinie 32 wird der in der Arbeitsleitung anliegende Hochdruck HD berücksichtigt. Bei der dritten Kennlinie 34 wird die Ist-Drehzahl npmp der Antriebswelle 10 (vgl. 1) der Axialkolbenpumpe berücksichtigt.
  • Die Logik der 2 und 3 zeigt also die Berechnung des Soll-Schwenkwinkels αpmp auf Basis der Volumenstrombilanz Qpmp - Qleak = Qmot. Aus dem Soll-Schwenkwinkel αpmp wird über die Federkennlinie 30 und die hochdruckabbildende Kennlinie 32 ein Stelldruck ermittelt. Zusätzlich werden über die drehzahlabhängige Kennlinie 34 die drehzahlabhängigen Rückstellkräfte kompensiert. Statt dieser Kennlinien 30, 32, 34 können auch Formeln (Funktionsgleichungen) genutzt werden.
  • Der sich ergebende Stelldruck wirkt limitierend auf eine Pumpenansteuerung „PmpCtrl“, die die Leistung als Überlastschutz begrenzt.
  • Der Sollwert für die Geschwindigkeit kann einfach aus dem Bedienelement 24 und der maximalen Geschwindigkeit berechnet werden. Zusätzlich wird die maximale Dynamik limitiert.
  • 4 zeigt ein Kennfeld 36, in dem der Zusammenhang zwischen dem Schwenkwinkel αpmp (x-Achse) und dem ersten Stelldruck pst1 bzw. der Stelldruckdifferenz Δpst (y-Achse) und dem Arbeitsdruck HD (Kurvenschar) abgebildet. Der gezeigte Zusammenhang dieser drei Werte basiert auf den realen physikalischen Gegebenheiten der Axialkolbenpumpe. Somit kann z. B. bei einem gegebenen Arbeitsdruck HD (z. B. 300 bar) zu einem über das Bedienelement ermittelten Soll-Schwenkwinkel αpmp (z. B. 50%) ein nötiger Stelldruck pst1 oder eine Stelldruckdifferenz Δpst (bei diesem Beispiel ca. 17 bar) von der elektronischen Steuereinheit 16 ermittelt werden, um dazu proportional die Magneten a, b der beiden Druckreduzierventile 181 , 182 mit der jeweiligen Stromstärke I1 , I2 zu versorgen.
  • Weiterhin sind in 4 die Grenzen einer Druckabschneidung 38 und die Grenzen einer Leistungsbegrenzung 40 dargestellt.
  • Aus Drehzahl npmp und berechnetem Schwenkwinkel αpmp gemäß einer Pumpenkennlinie wird der maximal zulässige Stelldruck pSt1 bzw. die maximal zulässige Stelldruckdifferenz Δpst ermittelt, der bzw. die am Arbeitsanschluss A, B den maximal zulässigen Arbeits-Hochdruck HD bedingen würde. Wenn der gemäß Fahrerwunsch ausgegebene Stelldruck über diesem Stelldruck liegt, wird er begrenzt.
  • Wenn also der maximal zulässige Arbeitsdruck HD (z.B. 450bar) des Fahrantriebs erreicht wird, greift die Druckabschneidung ein und nimmt den Stelldruck pst1 bzw. die Stelldruckdifferenz Δpst zurück. Dadurch kann auch bei weiter steigender Last eine Überschreitung des maximalen Arbeitsdrucks HD vermieden werden.
  • 5 zeigt eine einzelne Kennlinie nach dem Prinzip des Kennfeldes aus 4. Zu einem vorbestimmten Arbeitsdruck HD ist der zuvor beschriebene Zusammenhang zwischen dem Schwenkwinkel αpmp und dem Stelldruck pSt1 oder der Stelldruckdifferenz Δpst aufgezeigt.
  • Das Diagramm zeigt Federkräfte: Begrenzung der Winkelabhängigkeit.
  • 6 zeigt eine einzelne Kennlinie, die den Zusammenhang zwischen dem Hochdruck HD der Axialkolbenpumpe (x-Achse) und der Stelldruckdifferenz Δpst am doppelt wirkenden Stellzylinder 6 darstellt. Dabei ist berücksichtigt, dass die Axialkolbenpumpe in einem Schleppbetrieb des betroffenen Fahrantriebs auch als Motor wirken kann. Damit ändert sich die Druckseite in der Axialkolbenpumpe, was mit den negativen Arbeitsdruck-Werten HD ausgedrückt ist. Dem entsprechend muss der zweite Stelldruck pst2 den ersten Stelldruck pSt1 überwiegen, was mit den negativen Werten der Stelldruckdifferenz Δpst dargestellt ist.
    1. 1. Durch Betätigen des als Gaspedal ausgestalteten Bedienelements 24 erhöht der Fahrer die Drehzahl neng des Dieselmotors von Leerlauf auf Nenndrehzahl. Entsprechend der eDA Steuerung wird abhängig von der Drehzahl neng ein Ansteuersignal für die Druckreduzierventile 181 , 182 bzw. deren ET Regler erzeugt. Bei Nenndrehzahl soll die maximale Fahrgeschwindigkeit erhalten werden, daher wird die Stelldruckdifferenz Δpst auf einen bestimmten Wert hochgestellt. Da noch keine Last vorhanden ist, schwenkt die Axialkolbenpumpe voll aus und liefert maximalen Volumenstrom Qmax.
    2. 2. Durch die Fahrwiederstände stellt sich beim Fahren in der Ebene ein Lastdruck ein, z. B. 250bar (Q-Point, der Stelldruck bei Nenndrehzahl ist so eingestellt, dass die hydraulische Leistung P*Q jetzt der Nennleistung des Dieselmotors entspricht).
    3. 3. Bei höherer Last (z.B. Bergfahrt, Kiesaufnahme der mobilen Arbeitsmaschine) erhöht sich der Arbeitsdruck HD und die Axialkolbenpumpe schwenkt durch die Rückstellkräfte zurück. Die Stelldruckdifferenz Δpst im ET Regler wird aber von Druckreduzierventilen 181 , 182 nicht reduziert.
  • Offenbart ist eine hydrostatische Axialkolbenpumpe für einen hydrostatischen Fahrantrieb mit einer Verstelleinheit zur Verstellung des Hubvolumens. Die Verstelleinheit hat einen Stellzylinder mit zwei gegeneinander wirkenden Stelldruckkammern. In jeder Stelldruckkammer ist über ein separates Druckreduzierventil ein Stelldruck einstellbar, der abhängig von und vorzugsweise proportional zu einer Stromstärke an einem jeweiligen Magneten des jeweiligen Druckreduzierventils ist. Die beiden Stromstärken sind über eine elektronische Steuereinheit in Abhängigkeit von einer Drehzahl und von einem Arbeitsdruck der Axialkolbenpumpe und in Abhängigkeit von einem Bedienelement für einen Fahrerwunsch, z.B. einem Fahrpedal, modellbasiert berechenbar. Prinzipiell lässt sich die Erfindung auch auf Axialkolbenpumpe mit nur einem einfach wirkenden Stellzylinder anwenden, wenn kein Schleppbetrieb gefordert ist, indem die Axialkolbenpumpe in einen Motormodus übergeht.

Claims (9)

  1. Hydrostatische Axialkolbenpumpe für einen hydrostatischen Fahrantrieb, wobei die Axialkolbenpumpe eine Verstelleinheit (4) zur Verstellung ihres Hubvolumens (Volpmp) aufweist, wobei die Verstelleinheit (4) einen Stellzylinder (6) mit einer ersten Stelldruckkammer (81) aufweist, in der über ein erstes Druckreduzierventil (181) ein erster Stelldruck (pst1) einstellbar ist, der abhängig von einer ersten Stromstärke (I1) an einem ersten Magneten (a) des ersten Druckreduzierventils (181) ist, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Stromstärke (I1) über eine elektronische Steuereinheit (16) in Abhängigkeit von einer Ist-Drehzahl (npmp) und von einem Arbeitsdruck (HD) der Axialkolbenpumpe und in Abhängigkeit von einem Bedienelement (24) für einen Fahrerwunsch berechenbar ist.
  2. Axialkolbenpumpe nach Anspruch 1, wobei die Ist-Drehzahl (npmp) und der erste Stelldruck (pst1) in Richtung einer Vergrößerung des Hubvolumens (Volpmp) wirkt, während der Arbeitsdruck (HD) in Richtung einer Verkleinerung des Hubvolumens (Volpmp) wirkt.
  3. Axialkolbenpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die auch als Motor betreibbar ist, wobei der Stellzylinder (6) eine zweite Stelldruckkammer (82) aufweist, die entgegen der ersten Stelldruckkammer (81) wirkt, und in der über ein zweites Druckreduzierventil (182) ein zweiter Stelldruck (pst2) einstellbar ist, der abhängig von einer zweiten Stromstärke (12) an einem zweiten Magneten (b) des zweiten Druckreduzierventils (182) ist, wobei die zweite Stromstärke (12) über die elektronische Steuereinheit (16) in Abhängigkeit von der Ist-Drehzahl (npmp) und vom Arbeitsdruck (HD) der Axialkolbenpumpe und in Abhängigkeit vom Bedienelement (24) berechenbar ist.
  4. Axialkolbenpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Druckreduzierventil oder die beiden Druckreduzierventile (181, 182) proportional ist bzw. sind, so dass der jeweilige Stelldruck (pst1, pst2) proportional zur jeweiligen Stromstärke (I1, I2) ist.
  5. Axialkolbenpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in der Steuereinheit (16) ein Kennfeld (36) oder eine Formel (26) hinterlegt ist, über das bzw. die die Stromstärke (I1) berechenbar ist, oder über das bzw. die die Stromstärken (I1, I2) berechenbar sind.
  6. Axialkolbenpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei über die elektronische Steuereinheit (16) in einem Zwischenschritt ein Soll-Schwenkwinkel (αpmp) der Axialkolbenpumpe in Abhängigkeit vom Bedienelement (24) modellbasiert berechenbar ist.
  7. Axialkolbenpumpe nach Anspruch 6, wobei der Soll-Schwenkwinkel (αpmp) anhand einer Volumenstrombilanz berechenbar ist.
  8. Axialkolbenpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in der Steuereinheit (16) ein leistungsgeführter Stelldruck berechenbar ist, der mit dem ersten Stelldruck (pst1) oder mit der Stelldruckdifferenz (Δpst) minimal verknüpft ist.
  9. Axialkolbenpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Rückkopplung vorgesehen ist, womit ein Geschwindigkeitsregler gebildet ist.
DE102018210694.0A 2018-06-29 2018-06-29 Hydrostatische Axialkolbenpumpe für einen hydrostatischen Fahrantrieb Pending DE102018210694A1 (de)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018210694.0A DE102018210694A1 (de) 2018-06-29 2018-06-29 Hydrostatische Axialkolbenpumpe für einen hydrostatischen Fahrantrieb
EP19181999.4A EP3587810B1 (de) 2018-06-29 2019-06-24 Hydrostatische axialkolbenpumpe für einen hydrostatischen fahrantrieb
US16/453,539 US20200003206A1 (en) 2018-06-29 2019-06-26 Hydrostatic Axial Piston Pump for a Hydrostatic Traction Drive
CN201910574247.7A CN110657236B (zh) 2018-06-29 2019-06-28 用于静液压行驶驱动装置的静液压轴向活塞泵

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018210694.0A DE102018210694A1 (de) 2018-06-29 2018-06-29 Hydrostatische Axialkolbenpumpe für einen hydrostatischen Fahrantrieb

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102018210694A1 true DE102018210694A1 (de) 2020-01-02

Family

ID=67003292

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102018210694.0A Pending DE102018210694A1 (de) 2018-06-29 2018-06-29 Hydrostatische Axialkolbenpumpe für einen hydrostatischen Fahrantrieb

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20200003206A1 (de)
EP (1) EP3587810B1 (de)
CN (1) CN110657236B (de)
DE (1) DE102018210694A1 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102020210196A1 (de) 2020-08-12 2022-02-17 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Verfahren zur realisierung einer in der leistung limitierbaren drehmomente- und drehzahlschnittstelle für hydrostatische fahrantriebe
EP4273398A1 (de) 2022-05-03 2023-11-08 Robert Bosch GmbH Kalibrierverfahren eines hydraulischen pumpensteuersystems

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102019205505A1 (de) * 2019-04-16 2020-10-22 Robert Bosch Gmbh Axialkolbenpumpe für einen hydrostatischen Fahrantrieb, hydrostatischer Fahrantrieb mit der Axialkolbenpumpe, sowie Verfahren zur Steuerung
DE102020206968A1 (de) * 2020-06-04 2021-12-23 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Verfahren zur adaption eines drucks einer hydropumpe eines fahrantriebes
DE102023210960B3 (de) 2023-11-06 2024-10-24 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Verfahren zum Betrieb einer Axialkolbenmaschine bei dem ein Nullfall berücksichtigt ist
DE102023210958B3 (de) 2023-11-06 2024-10-24 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Flexible Pumpenanordnung zur Verwendung in einem Lüfterantrieb

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2426816A2 (fr) * 1978-05-24 1979-12-21 Eaton Corp Dispositif de commande hydraulique
JPH04143471A (ja) * 1990-10-04 1992-05-18 Kawasaki Heavy Ind Ltd 可変容量形ポンプの制御装置
DE4141108A1 (de) * 1991-12-13 1993-06-17 Putzmeister Maschf Einrichtung zur regelung des ausgangsdruckes einer verstellpumpe
JP3827818B2 (ja) * 1997-07-03 2006-09-27 ボッシュ・レックスロス株式会社 可変容量ピストンポンプの吐出量制御装置
JP4203941B2 (ja) * 2002-07-05 2009-01-07 株式会社小松製作所 油圧駆動車の前後進切換制御装置およびその制御方法
DE102005037620A1 (de) * 2005-08-09 2007-02-15 Brueninghaus Hydromatik Gmbh Regelvorrichtung für eine hydrostatische Kolbenmaschine mit elektronischer Steuereinheit
CN103547811B (zh) * 2012-04-03 2016-08-17 博世力士乐株式会社 液压回路
US20130291527A1 (en) * 2012-05-07 2013-11-07 Caterpillar Inc. Hydraulic Power Control System and Method
JP5775232B1 (ja) * 2014-10-08 2015-09-09 株式会社小松製作所 作業車両及び作業車両の制御方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102020210196A1 (de) 2020-08-12 2022-02-17 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Verfahren zur realisierung einer in der leistung limitierbaren drehmomente- und drehzahlschnittstelle für hydrostatische fahrantriebe
EP4273398A1 (de) 2022-05-03 2023-11-08 Robert Bosch GmbH Kalibrierverfahren eines hydraulischen pumpensteuersystems

Also Published As

Publication number Publication date
US20200003206A1 (en) 2020-01-02
CN110657236B (zh) 2023-04-14
EP3587810A1 (de) 2020-01-01
EP3587810B1 (de) 2020-12-23
CN110657236A (zh) 2020-01-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3587810B1 (de) Hydrostatische axialkolbenpumpe für einen hydrostatischen fahrantrieb
DE3623676C2 (de)
EP3726053B1 (de) Axialkolbenpumpe für einen hydrostatischen fahrantrieb, hydrostatischer fahrantrieb mit der axialkolbenpumpe, sowie verfahren zur steuerung
DE112009001969T5 (de) Steuerungssystem und Verfahren zum Bremsen einer Maschine mit hydrostatischem Antrieb
DE112012005571T5 (de) Steuervorrichtung für Baumaschinen
DE102005038905A1 (de) Verfahren zum Regeln eines Antriebssystems und elektronische Steuereinheit
DE102018210685A1 (de) Hydrostatischer Fahrantrieb und Verfahren zur Steuerung des hydrostatischen Fahrantriebes
DE102010014901A1 (de) Vorderantrieb eines Straßenfertigers und Verfahren zur Steuerung desselben
DE102018216750A1 (de) Verfahren zur Steuerung einer Axialkolbenpumpe und Antriebseinheit mit einer derartigen Axialkolbenpumpe und hydrostatischer Fahrantrieb mit einer derartigen Antriebseinheit
DE112021002970T5 (de) Hydraulisches verzögerungssteuersystem
DE102008002384B4 (de) Verfahren zur Grenzlastregelung eines hydrostatischen Antriebes
DE112013000631T5 (de) System und Verfahren zur Steuerung einer Motordrehmomentlast
DE102008025683B4 (de) Verfahren zur Ansteuerung eines Fahrantriebs
DE102013008793B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Verstellung einer Verstellpumpe im offenen Hydraulikkreislauf
DE102016205891A1 (de) Hydrostatischer Fahrantrieb und Fahrzeug mit einem solchen hydrostatischen Fahrantrieb
DE102018211586A1 (de) Radantriebsanordnung für einen hydrostatischen Fahrantrieb und hydrostatischer Fahrantrieb
DE102017202273A1 (de) Hydrostatisches Getriebe und Verfahren zur Bremsung damit
DE102017207569A1 (de) Hydrostatisches Getriebe und Verfahren zur Bremsung damit
DE102016201588A1 (de) Verfahren zur Einstellung eines hydrostatischen Fahrantriebs
EP3922851B1 (de) Hydrostatische verstellbare axialkolbenpumpe und antriebsstrang mit einer axialkolbenpumpe und verfahren zur steuerung einer axialkolbenpumpe
DE102017202281A1 (de) Hydrostatisches Getriebe und Verfahren zur Bremsung damit
DE102016100482A1 (de) Verfahren und System zur Reinigung eines Steuerungsventils
DE102008012547A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Luftvorsteuerung bei drehzahlgeführten Verbrennungsmotoren
EP4162161A1 (de) Verfahren zur adaption eines drucks einer hydropumpe eines fahrantriebes
DE102020206874A1 (de) Verfahren zum einlernen der steuerfunktion von hydrostatischen motoren im fahrbetrieb