DE102018211586A1 - Radantriebsanordnung für einen hydrostatischen Fahrantrieb und hydrostatischer Fahrantrieb - Google Patents

Radantriebsanordnung für einen hydrostatischen Fahrantrieb und hydrostatischer Fahrantrieb Download PDF

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Abstract

Offenbart sind ein Hydromotor und ein hydrostatischer Fahrantrieb damit, wobei die Regelung des Schluckvolumens des Hydromotors über einen vorgesteuerten Druckregler erfolgt. Die Vorsteuerung berechnet und übergibt ein geschätztes Motorschluckvolumen an den Druckregler.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Radantriebsanordnung für einen hydrostatischen Fahrantrieb gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und einen hydrostatischen Fahrantrieb mit einer derartigen Radantriebsanordnung. Unter Radantriebanordnung soll ein Hydromotor und eine elektronische Steuereinheit verstanden werden, die den Hydromotor steuert oder regelt.
  • Es sind hydrostatische Fahrantriebe für mobile Arbeitsmaschinen bekannt, bei denen eine Hydropumpe und ein oder mehrere Hydromotoren in einem geschlossenen hydraulischen Kreis miteinander verbunden sind. Die Hydropumpe wird von einem Verbrennungsmotor - z.B. eine Dieselmotor - angetrieben, und die Hydromotoren treiben schließlich die mobile Arbeitsmaschine - z.B. über ein jeweiliges Rad - an.
  • Die Hydropumpe derartiger Fahrantriebe ist oft in ihrem Fördervolumen verstellbar. Damit kann z. B. bei konstanter Drehzahl des Verbrennungsmotors der von der Hydropumpe geförderte Volumenstrom im geschlossenen Kreis verändert werden und damit eine Abtriebsdrehzahl der Hydromotoren bzw. der Räder - also eine Fahrgeschwindigkeit der mobilen Arbeitsmaschine - verstellt werden.
  • Weiterhin ist es bekannt, dass auch der oder die Hydromotoren in ihrem Schluckvolumen verstellbar sind. Damit ist es z.B. möglich beim Anfahren der betroffenen mobilen Arbeitsmaschine zunächst das Fördervolumen der Hydropumpe von Null ausgehend bis zum Maximalwert zu erhöhen, um dann für schnellerer Fahrt das Schluckvolumen der Hydromotoren vom Maximum ausgehend zu reduzieren. Mit dieser Reduktion wird die Abtriebsdrehzahl bei gleichbleibendem Volumenstrom erhöht.
  • Die Erfindung betrifft die Verstellung bzw. Reglung des zumindest einen Hydromotors. Diesbezüglich sind hydraulisch druckgeregelte Hydromotoren bekannt. Diese sind vergleichsweise kostenintensiv und ermöglichen keine variable Leistungsvorgabe und keine verschiedenen Fahrmodes.
  • Weiterhin sind drehzahlgeführte Verstellungen bekannt. Die betrachtete Drehzahl kann dabei diejenige des Verbrennungsmotors bzw. der Hydropumpe oder diejenige des Hydromotors sein. Nachteilig ist in beiden Fällen, dass keine physikalische Leistungsvorgabe möglich ist. Damit ist keine optimale Auslastung des Verbrennungsmotos und kein optimale Leistungsverteilung zwischen dem Fahrantrieb und einer ebenfalls vom Verbrennungsmotor angetriebenen Arbeitshydraulik der mobilen Arbeitsmaschine möglich.
  • Dem gegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine Radantriebsanordnung mit einen Hydromotor für einen Fahrantrieb und einen Fahrantrieb mit einer derartigen Radantriebsanordnung zu schaffen, mit der bzw. dem die Leistung des Fahrantriebs z.B. auf Basis von Leistungsanforderungen geregelt werden kann.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Radantriebsanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch einen Fahrantrieb mit den Merkmalen des Patentanspruchs 5.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen beschrieben.
  • Die beanspruchte Radantriebsanordnung weist zumindest einen Hydromotor auf, der als Sekundärmaschine für einen hydrostatischen Fahrantrieb geeignet oder ausgelegt ist. Der Fahrantrieb ist vorzugsweise für eine mobile Arbeitsmaschine ausgelegt. Der Hydromotor weist eine elektrische Verstelleinheit zur Verstellung des Motorschluckvolumens auf, durch die ein stetiger oder stufenloser Zusammenhang oder eine stetige oder stufenlose Kennlinie zwischen einem Motoransteuerstrom und dem Motorschluckvolumen gegeben ist. Erfindungsgemäß ist eine elektronische Steuereinheit mit einem Druckregler vorgesehen, der das Motorschluckvolumen von in Abhängigkeit eines Ist-Drucks und eines Soll-Drucks regelt. Weiterhin hat die elektronische Steuereinheit eine Vorsteuerung, von der ein geschätztes oder berechnetes Motorschluckvolumen an den Druckregler übergeben wird. Die genannten Drücke sind Arbeitsdrücke an einem Eingang des Hydromotors. Somit ist eine Leistungsregelung des Fahrantriebs möglich. Weiterhin sind verschiedene Fahrmodes mit unterschiedlich abgestimmter Leistungscharakteristik möglich.
  • Der Zusammenhang zwischen dem Motoransteuerstrom und dem Motorschluckvolumen ist vorzugsweise proportional bzw. die Kennlinie ist vorzugsweise linear.
  • Der Druckregler ist vorzugsweise nichtlinear.
  • Aus Gründen der Betriebssicherheit wird es bevorzugt, wenn der Druckregler und/oder die Vorsteuerung als Eingangsgröße eine Drehzahlgrenze für den Hydromotor haben. Damit wird der Stellbereich der Vorsteuerung und/oder des Druckreglers begrenzt. Diese Drehzahlgrenze kann aus einer Geschwindigkeitsgrenze der betroffenen mobilen Arbeitsmaschine abgleitet sein.
  • Bei einer besonders bevorzugten Weitebildung der erfindungsgemäßen Radantriebsanordnung wird das vorgegebene Motorschluckvolumen von der Vorsteuerung zumindest in Abhängigkeit des Soll-Drucks und einer Motordrehzahl modellbasiert ermittelt. Damit ist über den Druckregler ein Ausgleich von Systemtoleranzen möglich, die die modellbasierte Vorsteuerung nicht berücksichtigt. Diese Systemtoleranzen sind z.B. Ungenauigkeiten in der Verstelleinheit bzw. in der Verstellcharakteristik oder Leckagetoleranzen.
  • Der beanspruchte hydrostatische Fahrantrieb weist eine vorbeschriebene Radantriebsanordnung mit mindestens einem Hydromotor auf, der über einen vorzugsweise geschlossenen Kreis mit einer Axialkolbenpumpe fluidisch verbunden ist, die eine Verstelleinheit zur Verstellung ihres Pumpenfördervolumens aufweist. Der Fahrantrieb löst die gleiche Aufgabe wie die erfindungsgemäße Radantriebsanordnung und hat die gleichen Vorteile.
  • Dann kann über die Vorsteuerung das berechnete Motorschluckvolumen auch in Abhängigkeit einer Pumpendrehzahl und eines Pumpenfördervolumens oder eines damit zusammenhängenden Pumpenschwenkwinkels ermittelt werden. Ein an die Axialkolbenpumpe des erfindungsgemäßen Fahrantriebs gekoppelter Verbrennungsmotor kann definiert und optimal ausgelastet werden.
  • Der Pumpenschwenkwinkel wird vorzugsweise anhand folgender Volumenstrombilanz modellbasiert berechnet: „Fördervolumenstrom der Hydropumpe - Leckage bei Ist-Druck = Schluckvolumenstrom des Hydromotors“.
  • Bei einer bevorzugten Ausgestaltung wird der Pumpenschwenkwinkel in Abhängigkeit einer Leckage bei Ist-Druck und der Motordrehzahl und der Pumpendrehzahl und des Motoransteuerstroms modellbasiert berechnet.
  • Bei einer bevorzugten Ausgestaltung ist ein Drucksensor an der Hochdruck führenden Arbeitsleitung des geschlossenen Kreises vorgesehen. Dann kann die so genannte Leckage bei Ist-Druck in Abhängigkeit des gemessenen Ist-Drucks modellbasiert berechnet werden.
  • Vorzugsweise wird der Soll-Druck in Abhängigkeit der Pumpendrehzahl und/oder eines FNR und/oder eines Inchpedals und/oder eines Grenzlastreglers modellbasiert berechnet. Es können auch ein Bedienelement zur Übermittlung eines Fahrerwunsches und eine Motordrehzahl berücksichtigt werden. Damit ist eine modellbasierte Steuerung der geforderten Solldrücke des Hydromotors und in der Hochdruck führenden Arbeitsleitung des erfindungsgemäßen Fahrantriebs möglich. Statt der Pumpendrehzahl kann auch eine gleiche oder proportionale Drehzahl des Verbrennungsmotors berücksichtig werden. Damit kann die Leistung des Fahrantriebs auf Basis einer Leistungsanforderung des Fahrers geregelt werden. Das Bedienelement kann ein Fahrpedal sein.
  • Aus Gründen der Betriebssicherheit wird es bevorzugt, wenn der Druckregler und/oder die Vorsteuerung als Eingangsgröße eine Drehzahlgrenze der Axialkolbenpumpe haben. Damit wird der Stellbereich der Vorsteuerung und/oder des Druckreglers begrenzt. Diese Drehzahlgrenze der Axialkolbenpumpe kann aus einer Drehzahlgrenze des antreibenden Verbrennungsmotors abgleitet sein.
  • Die Axialkolbenpumpe ist vorzugsweise in Schrägscheibenbauweise ausgeführt.
  • Die Verstelleinheit der Axialkolbenpumpe weist vorzugsweise einen Stellzylinder mit einer ersten Stelldruckkammer auf, in der über ein erstes Druckreduzierventil ein erster Stelldruck einstellbar ist. Der erste Stelldruck ist abhängig von einer vorgewählten ersten Stromstärke an einem ersten Magneten des ersten Druckreduzierventils. Damit ist eine so genannte ET-Verstelleinheit für die Axialkolbenpumpe gebildet. Vorzugsweise ist der erste Stelldruck proportional zur ersten Stromstärke.
  • Bei einer bevorzugten Weiterbildung wirken im normalen Pumpenbetrieb der Axialkolbenpumpe die Ist-Drehzahl und der erste Stelldruck in Richtung einer Vergrößerung des Pumpenfördervolumens bzw. des Pumpenschwenkwinkels, während der Druck in Richtung einer Verkleinerung des Pumpenfördervolumens bzw. des Pumpenschwenkwinkels 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. Vorzugsweise ist der zweite Stelldruck proportional zur zweiten Stromstärke. Damit wirkt der zweite Stelldruck in Richtung der Verkleinerung des Hubvolumens. In diesem Fall kann die Differenz zwischen dem ersten Stelldruck und dem zweiten Stelldruck als wirksame Stelldruckdifferenz bezeichnet werden. Damit ist die Axialkolbenpumpe auch steuerbar, wenn sie in einen Motormodus übergeht, der durch einen Schleppbetrieb des erfindungsgemäßen Fahrantriebs entstehen kann.
  • Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Fahrantriebs ist in den Figuren dargestellt.
  • Es zeigen
    • 1 einen Schaltplan des erfindungsgemäßen Fahrantriebs gemäß dem Ausführungsbeispiel,
    • 2 ein Diagramm zum Ausführungsbeispiel aus 1,
    • 3 ein weiteres Diagramm zum Ausführungsbeispiel aus 1,
    • 4 ein Diagramm mit Logikblöcken und Signalflüssen des Ausführungsbeispiels aus 1, und
    • 5 ein Diagramm mit mehreren Parametern über die Zeit bei einem Anfahren des Fahrantriebs gemäß dem Ausführungsbeispiel aus 1.
  • 1 zeigt einen Schaltplan des Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Fahrantriebs. Es werden nur die für die Erfindung wesentlichen Komponenten beschrieben. Der Fahrantrieb hat eine Axialkolbenpumpe 1, an dessen Gehäuse zwei Arbeitsanschlüsse A, B gebildet sind. Über die Arbeitsanschlüsse A, B und über Arbeitsleitungen eines geschlossenen Kreises ist ein Hydromotor 3 fluidisch mit der Axialkolbenpumpe 1 verbunden. An eine Abtreibwelle des Hydromotors 3 ist ein (nicht gezeigtes) Rad drehfest gekoppelt. Damit ist ein Fahrantrieb für eine (nicht näher gezeigte) mobile Arbeitsmaschine gebildet.
  • Die Axialkolbenpumpe 1 ist mit einer Schrägscheibe 2 ausgeführt, deren Pumpenschwenkwinkel αPmp über eine Verstelleinheit 4a einstellbar ist. Dazu dient ein doppelt wirkender 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 Pumpenfördervolumens VgPmp . 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 Pumpenfördervolumens VgPmp . Dabei lässt sich eine Stelldruckdifferenz Δpst = pst1 - pst2 definieren, die definitionsgemäß stets in Richtung einer Vergrößerung des Pumpenschwenkwinkels αPmp bzw. des Pumpenfördervolumens VgPmp wirkt.
  • Über eine Antriebswelle 10 der Axialkolbenpumpe 1 wird deren Triebwerk 12 und darüber hinausgehend auch eine Speisepumpe 14 angetrieben. Die Antriebswelle 10 wird von einem (nicht gezeigten) Dieselmotor angetrieben, dessen Kurbelwelle mit einer Drehzahl nEng rotiert. Mit gleicher oder mit proportional veränderter Pumpendrehzahl nPmp rotiert daher die Antriebswelle 10.
  • Die Pumpendrehzahl nPmp wirkt zusammen mit der Stelldruckdifferenz Δpst in Richtung einer Vergrößerung des Pumpenschwenkwinkels αPmp . Genauer gesagt wirkt eine Zunahme der Pumpendrehzahl nPmp auf diese Weise.
  • Wenn die gezeigte Axialkolbenpumpe 1 über ihre Arbeitsanschlüsse A, B den Hydromotor 3 versorgt, sei bei Vorwärtsfahrt der mobilen Arbeitsmaschine Arbeitsanschluss B als der Hochdruckanschluss angenommen. Entsprechend ist die mit dem Arbeitsanschluss B verbundene Arbeitsleitung mit Hochdruck HD gekennzeichnet, während die andere Arbeitsleitung mit Niederdruck ND gekennzeichnet ist. Der Hochdruck HD wirkt in Richtung einer Verringerung des Pumpenschwenkwinkels αPmp . Diese genannten Wirkungen der Stelldruckdifferenz Δpst , der Pumpendrehzahl nPmp und des Hochdruck HD werden gemessen. Ihre oben genannten Wirkungen auf den Pumpenschwenkwinkels αPmp sind in einer elektronischen Steuereinheit 16 der erfindungsgemäßen Radantriebsanordnung als Formeln und/oder als Kennfelder bzw. Kennlinien hinterlegt. Damit lassen sich Betriebspunkte der Axialkolbenmaschine 1 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 iPmp FWd , iPmp Rvs ist.
  • Die beiden Druckreduzierventile 181 , 182 werden eingangsseitig über eine Speisedruckleitung 22 von der Speisepumpe 14 versorgt.
  • Über eine elektrische Leitung 25 ist ein Bedienelement 26 zur Übermittlung des Fahrerwunsches an die Steuereinheit 16 angeschlossen, wobei das Bedienelement 26 vorzugsweise als Fahrpedal ausgestaltet ist.
  • Als Sekundärmaschine ist der bereits genannte Hydromotor 3 an die beiden Arbeitsleitungen HD, ND des geschlossenen Kreises angeschlossen. Ein Motorschluckvolumen VgMot ist über eine elektrische Verstelleinheit 4b verstellbar. Diese ist über eine elektrische Leitung 24 an die Steuereinheit 16 angeschlossen und wird auf die im Folgenden beschriebene erfindungsgemäße Weise gesteuert und geregelt.
  • Die 2 und 3 zeigen jeweils ein schematisches Diagramm bezüglich der Steuerung des Fahrantriebs gemäß 1. In beiden Diagrammen sind auf der X-Achse die Motordrehzahl nMot aufgetragen und exemplarisch einige Drehzahlen nEng des Verbrennungsmotors aufgetragen. In 2 ist auf der Y-Achse der Solldruck HDsoll aufgetragen. Dabei ist zu erkennen, dass der Solldruck HDsoll bei zunehmender Drehzahl nEng des Verbrennungsmotors erhöht wird. In 3 ist auf der Y-Achse das Abtriebsmoment des Hydromotors aufgetragen.
  • In beiden Diagrammen ist schematisch dargestellt, dass bei einem Anfahren und einer Zunahme der Geschwindigkeit der mobilen Arbeitsmaschine, die der Motordrehzahl nMot entspricht, zunächst ein Bereich einer Pumpensteuerung und dann ein Bereich einer Motorsteuerung vorgesehen ist. Genauer gesagt wird zunächst über die Verstelleinheit 4a der Pumpenschwenkwinkel αPmp erhöht und danach über die Verstelleinheit 4b das Motorschluckvolumen VgMot verringert. Wenn auch der Hydromotor 3 eine Axialkolbenmaschine ist, geschieht dies durch Reduzierung des Schwenkwinkels des Hydromotors 3.
  • 2 zeigt exemplarisch das Solldruckverhalten in Abhängigkeit der aktuellen Drehzahl nEng des Verbrennungsmotors und den Einfluss eines Inchpedals. Gemäß 2 ist es mit der Vorgabe der Solldruckcharakteristik möglich, die Leistung des Fahrantriebs zu definieren. Gemäß 3 ist es möglich, die Charakteristik des Abtriebsmoments des Hydromotors zu definieren. Voraussetzungen dafür sind, dass der Pumpenschwenkwinkel αPmp und die Drehzahl nEng des Verbrennungsmotors konstant sind, wie 2 zeigt.
  • 4 zeigt Logikblöcke und Signalflüsse der Steuerung und Regelung des Hydromotors 3 gemäß der Erfindung. In Logikblock 31 erfolgt eine Berechnung des Soll-Drucks HDsoll in Abhängigkeit der Pumpendrehzahl nPmp oder der Drehzahl nEng des Verbrennungsmotors und in Abhängigkeit der Motordrehzahl nMot und in Abhängigkeit des Fahrpedals 26 und in Abhängigkeit eines FNR und in Abhängigkeit des Inchpedals und in Abhängigkeit eines Grenzlastreglers.
  • Zunächst wird der Soll-Druck HDsoll als Funktion der Drehzahl nEng des Verbrennungsmotors vorgegeben. Die genaue Abhängigkeit von der Drehzahl nEng wird bei der Inbetriebnahme des erfindungsgemäßen Fahrantriebs mit einer Kennlinie so parametriert, dass die Leistung des Verbrennungsmotors im Betrieb sinnvoll ausgenutzt wird. Hier spielen die technischen Details des Verbrennungsmotors und das Einsatzgebiet der mobilen Arbeitsmaschine eine Rolle.
  • Darüber hinaus hat das Inchpedal einen Einfluss auf den Soll-Druck HDsoll . Abhängig von der Position des Inchpedals wird mit einer Kennlinie ein „Inch-Faktor“ zwischen 0% und 100% bestimmt, der multiplikativ auf den Soll-Druck HDsoll wirkt und ihn deswegen reduzieren kann, wenn vom Fahrer gewünscht. Zusätzlich gibt es einen „Grenzlastregler-Faktor“ zwischen 0% und 100%, der den Soll-Druck HDsoll reduziert, wenn der Verbrennungsmotor überlastet wird.
  • Der Fahrtrichtungshebel wirkt folgendermaßen auf den Soll-Druck HDsoll : Wenn die Wunschfahrtrichtung auf „neutral“ gesetzt wird, dann wird der Soll-Druck HDsoll auf 0 bar gesetzt, weil der Fahrer dann Stillstand anfordert.
  • Der ist der Soll-Druck HDsoll kann darüber hinausgehend auch abhängig von der Motordrehzahl nMot , und von der Position des Bedienelements 26 sein, das vorzugsweise ein Fahrpedal ist.
  • Dieser Soll-Druck HDsoll dient als Eingangsgröße für einen Logikblock 33, in dem eine modellbasierte Ermittlung der Leckage bei Solldruck HDsoll erfolgt, und für eine Vorsteuerung 35, in der eine modellbasierte Ermittlung des Motorschluckvolumens VgMot erfolgt, und für einen nicht linearen Druckregler 36, der schließlich das einzustellende Motorschluckvolumen VgMot ausgibt.
  • Weitere Eingangsgrößen für die Vorsteuerung 35 sind die berechnete Leckage bei Solldruck HDsoll des Logikblocks 33 und die Pumpendrehzahl nPmp und die Motordrehzahl nMot , die von jeweiligen (nicht gezeigten) Drehzahlsensoren erfasst werden. Aus diesen Werten berechnet die Vorsteuerung 35 ein Motorschluckvolumen VgMot . Dabei wird ausgenutzt, dass die Leckage linear vom Druck abhängt.
  • Der modellbasierte Regler 35 basiert auf folgender Volumenstrombilanz: Fördervolumenstrom QPmp der Hydropumpe = Schluckvolumenstrom VgMot des Hydromotors + Leckage bei Soll-Druck HDsoll
    Diese Gleichung wird nach dem Schluckvolumenstrom VgMot aufgelöst, das dann eine Funktion ist von
    • - Pumpendrehzahl nPmp (gemessen mit Sensor)
    • - Motordrehzahl nMot (gemessen mit Sensor)
    • - Pumpenschwenkwinkel αPmp (geschätzt mit Modell)
    • - Leckage bei Soll-Druck HDsoll (geschätzt mit Modell).
  • Das Motorschluckvolumenstrom VgMot wird dann mit diesen Werten ausgerechnet, wobei die Pumpendrehzahl nPmp und der Pumpenschwenkwinkel αPmp mit Signalfiltern geglättet werden um Schwingungen des Systems zu unterdrücken.
  • Das von der Vorsteuerung 35 berechnete Motorschluckvolumen VgMot dient als Näherungswert bzw. Ausgangswert für den nicht linearen Druckregler 36. Der Druckregler 36 hat als weitere Eingangsgröße auch den gemessenen Ist-Druck HDist .
  • Der Ist-Druck HDist dient auch als Eingangsgröße für einen Logikblock 32, in dem eine modellbasierte Ermittlung der Leckage bei Ist-Druck HDist erfolgt. Dieser Wert und darüber hinaus die Pumpendrehzahl nPmp und die Motordrehzahl nMot und der Motoransteuerstrom iPmp Fwd bzw. iPmp Rvs dienen als Eingangsgrößen für einen Logikblock 34. In diesem erfolgt eine modellbasierte Ermittlung des Pumpenschwenkwinkels αPmp , der als weitere Eingangsgröße für die Vorsteuerung 35 dient.
  • Schließlich sind optional noch ein Überdrehzahlschutz 37a und eine Geschwindigkeitslimittierung 37b vorgesehen, deren Grenzwerte von der Vorsteuerung 35 und von dem Druckregler 36 berücksichtigt werden.
  • 5 zeigt verschiedene Werte und Parameter des erfindungsgemäßen Fahrantriebs gemäß den vorhergehenden Figuren. Genauer gesagt ist das Verhalten des Druckreglers 36 bei einem langsamen Beschleunigungsvorgang des Fahrantriebs bzw. der mobilen Arbeitsmaschine gezeigt. Der Fahrer gibt über das Bedienelement, das vorzugsweise das Fahrpedal ist, einen Leistungswunsch vor, der in einen Solldruck HDsoll (strichpunktiert dargestellt) umgewandelt wird. Der modellbasierte Regler 35 adaptiert das Motorschluckvolumen VgMot , so dass der Ist-Druck HDist eingeregelt wird.
  • Offenbart sind ein Hydromotor und ein hydrostatischer Fahrantrieb damit, wobei die Regelung des Schluckvolumens des Hydromotors über einen vorgesteuerten Druckregler erfolgt. Die Vorsteuerung berechnet und übergibt ein geschätztes Motorschluckvolumen an den Druckregler.

Claims (12)

  1. Radantriebsanordnung für einen hydrostatischen Fahrantrieb mit einem Hydromotor, der eine elektrische Verstelleinheit (4b) zur Verstellung des Motorschluckvolumens (VgMot) aufweist, durch die ein stetiger oder stufenloser Zusammenhang zwischen einem Motoransteuerstrom (iMot) und dem Motorschluckvolumen (VgMot) gegeben ist, und mit einer elektronischen Steuereinheit (16), dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuereinheit (16) eine Druckregler (36) aufweist, wobei das Motorschluckvolumen (VgMot) von dem Druckregler (36) in Abhängigkeit eines Ist-Drucks (HDist) und eines Soll-Drucks (HDsoll) regelbar ist, und wobei eine Vorsteuerung (35) für den Druckregler (36) vorgesehen ist, über die ein Motorschluckvolumen (VgMot) vorgebbar ist.
  2. Radantriebsanordnung nach Anspruch 1, wobei der Druckregler (36) nichtlinear ist.
  3. Radantriebsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Druckregler (36) und/oder die Vorsteuerung (35) als Eingangsgröße eine Drehzahlgrenze (nMot max) für den Hydromotor haben.
  4. Radantriebsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das vorgebbare Motorschluckvolumen (VgMot) ein berechnetes Motorschluckvolumen (VgMot) ist, das über die Vorsteuerung (35) in Abhängigkeit des Soll-Drucks (HDsoll) und einer Motordrehzahl (nMot) modellbasiert berechnet ist.
  5. Hydrostatischer Fahrantrieb mit einer Radantriebsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche und mit einer Axialkolbenpumpe (1), die eine Verstelleinheit (4a) zur Verstellung ihres Pumpenfördervolumens (VgPmp) aufweist.
  6. Hydrostatischer Fahrantrieb nach Anspruch 5, wobei über die Vorsteuerung (35) das berechnete Motorschluckvolumen (VgMot) zusätzlich in Abhängigkeit einer Pumpendrehzahl (nPmp) und des Pumpenfördervolumens (VgPmp) oder eines Pumpenschwenkwinkels (αPmp) berechnet ist.
  7. Hydrostatischer Fahrantrieb nach Anspruch 6, wobei der Pumpenschwenkwinkel (αPmp) ein berechneter Pumpenschwenkwinkel (αPmp) ist, der anhand einer Volumenstrombilanz modellbasiert berechnet ist.
  8. Hydrostatischer Fahrantrieb nach Anspruch 6, wobei der Pumpenschwenkwinkel (αPmp) ein berechneter Pumpenschwenkwinkel (αPmp) ist, der in Abhängigkeit einer Leckage bei Ist-Druck (HDist) und der Motordrehzahl (nMot) und der Pumpendrehzahl (nPmp) und des Motoransteuerstroms (iMot) modellbasiert berechnet ist.
  9. Hydrostatischer Fahrantrieb nach Anspruch 8, wobei die Leckage bei Ist-Druck (HDist) eine berechnete Leckage bei Ist-Druck (HDist) ist, die in Abhängigkeit des Ist-Drucks (HDist) modellbasiert berechnet ist.
  10. Hydrostatischer Fahrantrieb nach einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei der Soll-Druck (HDsoll) in Abhängigkeit der Pumpendrehzahl (nPmp) und/oder der Motordrehzahl (nMot) und/oder eines Bedienelements (26) zur Übermittlung eines Fahrerwunsches und/oder eines FNR und/oder eines Inchpedals und/oder eines Grenzlastreglers modellbasiert ermittelbar ist.
  11. Hydrostatischer Fahrantrieb nach einem der Ansprüche 6 bis 10, wobei der Druckregler (6) und/oder die Vorsteuerung (5) als Eingangsgröße eine Drehzahlgrenze (nPmp max) der Axialkolbenpumpe (1) haben.
  12. Hydrostatischer Fahrantrieb nach einem der Ansprüche 6 bis 11, wobei die Verstelleinheit der Axialkolbenpumpe (1) einen Stellzylinder (6) mit einer ersten Stelldruckkammer (81) aufweist, in der über ein erstes Druckreduzierventil (181) ein erster Stelldruck (pst1) einstellbar ist, wobei der erste Stelldruck (pst1) abhängig von einer vorgewählten ersten Stromstärke (iPmp Fwd) an einem ersten Magneten (a) des ersten Druckreduzierventils (181) ist.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3954926A1 (de) 2020-08-12 2022-02-16 Robert Bosch GmbH Verfahren zur realisierung einer in der leistung limitierbaren drehmomente- und drehzahlschnittstelle für hydrostatische fahrantriebe
DE102021200099A1 (de) 2021-01-08 2022-07-14 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Verfahren zur Steuerung eines hydrostatischen Fahrantriebs

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5678462A (en) * 1992-03-04 1997-10-21 Hydromatik Gmbh Hydrostatic travelling drive
JP4814598B2 (ja) * 2005-09-20 2011-11-16 ヤンマー株式会社 油圧式無段変速装置
JP5129493B2 (ja) 2007-03-12 2013-01-30 日立建機株式会社 作業車両の走行制御装置
US8165765B2 (en) * 2010-05-28 2012-04-24 Caterpillar Inc. Variator pressure-set torque control
US9309969B2 (en) * 2013-02-22 2016-04-12 Cnh Industrial America Llc System and method for controlling a hydrostatic drive unit of a work vehicle
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 (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3954926A1 (de) 2020-08-12 2022-02-16 Robert Bosch GmbH Verfahren zur realisierung einer in der leistung limitierbaren drehmomente- und drehzahlschnittstelle für hydrostatische fahrantriebe
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
DE102021200099A1 (de) 2021-01-08 2022-07-14 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Verfahren zur Steuerung eines hydrostatischen Fahrantriebs

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