DE102020209160A1

DE102020209160A1 - Verfahren zum Kalibrieren eines Schwenkwinkelsensors, Steuerung und Fahr- oder Arbeitsmaschine

Info

Publication number: DE102020209160A1
Application number: DE102020209160.9A
Authority: DE
Inventors: Ximing Wang; Marcel Golde; Michael Brand; Salih Tetik; Daniel Geiger; Benedikt Schrodi
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2020-07-21
Filing date: 2020-07-21
Publication date: 2022-01-27
Also published as: US20230296171A1; WO2022017881A1; CN116134250A

Abstract

Offenbart ist ein Verfahren zum Kalibrieren eines Schwenkwinkelsensors einer Hydromaschine einer Fahr oder Arbeitsmaschine. Es ist eine Steuerung vorgesehen, über die die Hydromaschine betriebsgemäß steuerbar ist. Die Steuerung verarbeitet zudem ein Sensorsignal des Schwenkwinkelsensors. Ein Kalibrieren des Schwenkwinkelsensors erfolgt, vorzugsweise automatisiert, über die Steuerung. Des Weiteren ist eine Steuerung zum Kalibrieren des Schwenkwinkelsensors und eine Fahr-oder Arbeitsmaschine vorgesehen.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kalibrieren eines Schwenkwinkelsensors gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, eine Steuerung und eine Hydromaschine.
Hintergrund der Erfindung
Schwenkwinkelsensoren werden genutzt, um einen Schwenkwinkel einer Hydromaschine, insbesondere einer Axialkolbenmaschine, zu bestimmen. Der Schwenkwinkel wird beispielsweise bestimmt, so dass die Hydromaschine über eine elektrohydraulische Hydromaschinenregelung steuerbar ist. Dazu wird beispielsweise über den Schwenkwinkel ein Förderstrom oder ein Fördervolumen der Hydromaschine und über beispielsweise einen angebauten Drucksensor der Druck am Hydromaschinenausgang erfasst. Dann können beispielsweise die erfassten Ist-Werte des Fördervolumens und des Drucks mit Soll-Werten verglichen werden und die elektrohydraulische Hydromaschinenregelung kann die Hydromaschine derart ansteuern, dass die Soll-Werte erfüllbar sind. Um eine präzise Ansteuerung der Hydromaschine zu erreichen, ist es notwendig, den Schwenkwinkelsensor, der den Schwenkwinkel der Hydromaschine erfasst, abzugleichen beziehungsweise zu kalibrieren.
Eine Kalibrierung kann beispielsweise im Werk bei der Herstellung des Schwenkwindelsensors erfolgen oder beispielsweise bei einem Kunden nach der Montage des Schwenkwinkelsensors in einem hydraulischen System. Dazu können beispielsweise Endpunkte der Hydromaschine, das heißt beispielsweise eine maximale Auslenkung des Schwenkwinkels oder eine minimale Auslenkung des Schwenkwinkels, auf dem Prüfstand angesteuert werden. Durch die Kalibrierung entsteht beim Kunden ein zusätzlicher Einstellaufwand bei der Montage, was zu höheren Kosten führt. Ein weiterer Nachteil von einer manuellen Kalibrierung kann sein, dass Daten händisch in die Hydromaschinenregelung übermittelt und eingegeben werden müssen, so dass diese die Hydromaschine ansteuern kann. Zusätzlich kann es von Nachteil sein, dass bei einer Kalibrierung bei der Herstellung nicht alle Anbaugeräte, wie beispielsweise die Hydromaschinenregelung, angebaut sind und somit die Toleranzen von den nicht angebauten Anbaugeräten nicht bei der Kalibrierung berücksichtigt sind.
Offenbarung der Erfindung
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein einfaches und kostengünstiges Verfahren zum Kalibrieren eines Schwenkwinkelsensors einer Hydromaschine zu schaffen. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine vorrichtungstechnisch einfache und kostengünstige Steuerung zu schaffen, die ein einfaches und kostengünstiges Verfahren zum Kalibrieren des Schwenkwinkelsensors ausführt. Des Weiteren ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Fahr- oder Arbeitsmaschine mit der Steuerung zu schaffen.
Die Aufgabe hinsichtlich des Verfahrens wird gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die Aufgabe hinsichtlich der Steuerung wird gemäß den Merkmalen des Anspruchs 12 und die Aufgabe hinsichtlich der Fahr- oder Arbeitsmaschine wird gemäß den Merkmalen des Anspruchs 14 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Erfindungsgemäß ist ein Verfahren zum Kalibrieren eines Schwenkwinkelsensors einer Hydromaschine vorgesehen, wobei die Hydromaschine insbesondere in einer Fahr-oder Arbeitsmaschine angeordnet ist. Die Hydromaschine kann beispielsweise über einen Motor, insbesondere einen Dieselmotor, angetrieben sein und kann beispielsweise mit zumindest einen Verbraucher fluidisch verbunden sein und diesen antreiben. Des Weiteren ist eine Steuerung vorgesehen, über die die Hydromaschine, insbesondere betriebsgemäß, das heißt in ihrem bestimmungsgemäßen Betrieb in der Fahr- oder Arbeitsmaschine, steuerbar ist. Mit anderen Worten kann die Steuerung die Hydromaschine ansteuern, so dass diese beispielsweise ein gewünschtes Volumen fördert und/oder einen gewünschten Druck bereitstellen kann. Des Weiteren verarbeitet die Steuerung ein Sensorsignal des Schwenkwinkelsensors. Dazu kann die Steuerung beispielsweise mit Kabel oder über eine kabellose Verbindung, wie beispielsweise Bluetooth, mit der Steuerung verbunden sein und die Steuerung kann das von dem Schwenkwinkelsensor erfasste Sensorsignal erhalten. Die Steuerung ist zudem derart konfiguriert, dass über diese, insbesondere automatisiert, eine Kalibrierung des Schwenkwinkelsensors erfolgt. Mit anderen Worten kann die Steuerung die Hydromaschine derart ansteuern und das von dem Schwenkwinkel erfasste Sensorsignal verarbeiten, dass eine Kalibrierung des Schwenkwinkelsensors erfolgen kann.
Aufgrund der Kalibrierung durch die Steuerung, über die die Hydromaschine, insbesondere betriebsgemäß, ansteuerbar ist, können sowohl Zeit als auch Kosten eingespart werden, im Vergleich zu einer herkömmlichen manuellen Kalibrierung. Eine Kalibrierung durch das Verfahren kann im montierten Zustand des Schwenkwinkelsensors an der Hydromaschine und/oder der Hydromaschine in der Fahr- oder Arbeitsmaschine erfolgen, so dass Kosten bei der Produktion und bei der Montage der Fahr- oder Arbeitsmaschine eingespart werden können, da die Kalibrierung insbesondere automatisiert über die Steuerung erfolgen kann. Beispielsweise müssen Betriebspunkte der Hydromaschine oder der Fahr- oder Arbeitsmaschine nicht manuell angefahren werden, sondern diese können, insbesondere automatisiert, über die Steuerung angesteuert werden, so dass eine Kalibrierung vereinfacht ist. Dadurch, dass die Kalibrierung über die Steuerung erfolgen kann, ist keine weitere Software oder Hardware nötig, um diese durchzuführen, so dass es möglich ist, weitere Kosten einzusparen. Mit anderen Worten, ist es nicht erforderlich, weitere besondere Maßnahmen, wie beispielsweise eine Installation weiterer Hardware oder Software vorzunehmen. Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist es, dass eine Kalibrierung dadurch, dass diese über die Steuerung der Hydromaschine erfolgt, regelmäßig (im bestimmungsgemäßen Normalbetrieb), beispielsweise bei jedem Start der Hydromaschine und/oder nach bestimmten Zeitabständen und/oder nach einer bestimmten Anzahl von Starts der Hydromaschine, durchgeführt werden kann. Insbesondere ist es vorteilhaft, die Kalibrierung über die Steuerung permanent während des Normalbetriebs durchzuführen. Daher können Alterungseffekte, beispielsweise eine Alterung von Dichtungen oder Sensordriften, bei der Kalibrierung berücksichtigt werden, und somit ist über die Steuerung eine präzise Ansteuerung der Hydromaschine über einen langen Zeitraum gewährleistet, ohne dass die Präzision der Steuerung über der Zeit nachlässt. Dadurch, dass die Kalibrierung über die Steuerung erfolgt, können auch Defekte, beispielsweise an der Hydromaschine und/oder an dem Schwenkwinkelsensor, entdeckt werden und diagnostiziert werden. Beispielsweise kann eine zunehmende Verschmutzung der Hydromaschine und/oder des Schwenkwinkelsensors über die Veränderungen in den Kalibrierdaten entdeckt werden und die Verschmutzung kann zudem vorerst über die Kalibrierung kompensiert werden. Zusätzlich können weitere Kosten und Zeit dadurch eingespart werden, dass Daten von der Kalibrierung nicht in die Steuerung eingegeben werden müssen, da die Steuerung die Kalibrierung vornimmt und somit Werte direkt in der Steuerung vorhanden sind. Im Stand der Technik dagegen wird die Kalibrierung bei der Montage durchgeführt, womit Toleranzen der Steuerung, beispielsweise bei der Spannungssignalauswertung des Schwenkwinkelsensors, nicht berücksichtigt sind, und somit kann die erfindungsgemäße Kalibrierung über die Steuerung, die die Hydromaschine ansteuert, präziser sein, als eine herkömmliche Kalibrierung.
Insbesondere kann eine Kalibrierung des Schwenkwinkelsensors über die Steuerung, insbesondere permanent, im Normalbetrieb erfolgen. Das heißt, die Steuerung kann während des Normalbetriebes der Fahr- oder Arbeitsmaschine den Schwenkwinkelsensor kalibrieren. Beispielsweise kann die Steuerung den Schwenkwinkelsensor kalibrieren, wenn diese detektiert, dass der Schwenkwinkel der Hydromaschine nahe oder bei einem definierten Schwenkwinkel ist. Zusätzlich oder alternativ kann die Steuerung das Kalibrieren bei jedem Start der Fahr- oder Arbeitsmaschine oder bei jedem zweiten Start der Arbeitsmaschine oder bei einer bestimmten Anzahl von Starts der Arbeitsmaschine durchführen. Dies ist vorteilhaft, da somit die Steuerung den Schwenkwinkel der Hydromaschine jederzeit präzise ansteuern kann und somit die Steuerung sehr präzise ist. Auch ein anderes Intervall, in dem der Schwenkwinkelsensor kalibriert wird, ist möglich. Es ist auch denkbar, dass die Kalibrierung erfolgen kann, wenn diese von einem Bediener der Fahr- oder Arbeitsmaschine angefordert wird. Die Kalibrierung kann zusätzlich oder alternativ auch in einem Wartungszustand der Arbeitsmaschine durchgeführt werden. Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn das Kalibrieren beim Erstbetrieb der Arbeitsmaschine oder Fahrmaschine durchgeführt wird. Dies ist vorteilhaft, da durch die Erstkalibrierung die Hydromaschine über die Steuerung sehr viel präziser ansteuerbar ist, da Standardwerte, die beispielsweise bei der Produktion in die Steuerung eingegeben werden, stark von tatsächlichen Werten abweichen können.
Vorzugsweise erfolgt die Kalibrierung über die Steuerung, wenn die Hydromaschine bestimmungsgemäß in oder an der Fahr- oder Arbeitsmaschine verbaut ist. Das heißt, die Hydromaschine ist vorzugsweise bestimmungsgemäß hydraulisch mit Verbrauchern oder Leistungsabnehmern verbunden und/oder bestimmungsgemäß mechanisch mit einer Antriebseinheit, beispielsweise einer Verbrennungskraftmaschine oder Elektromotor, die die Hydromaschine antreibt, verbunden und/oder weist vorzugsweise eine oder mehrere Signalverbindung/en, beispielsweise mit einer oder einer jeweiligen Schnittstelle der Arbeitsmaschine, auf. Mit anderen Worten ist die Hydromaschine derart in oder an der Fahr- oder Arbeitsmaschine eingebaut oder montiert, so dass die Arbeitsmaschine bestimmungsgemäß betrieben werden kann. Das heißt, eine Kalibrierung des Schwenkwinkelsensors der Hydromaschine erfolgt vorzugsweise bei einer bestimmungsgemäß montierten Hydromaschine. Dies ist vorteilhaft, da somit eine Kalibrierung im eingebauten Zustand erfolgen kann, und diese somit jederzeit stattfinden kann. Beispielsweise kann bei jedem Start oder Neustart der Arbeitsmaschine eine Kalibrierung erfolgen, so dass eine sehr präzise Ansteuerung über die Steuerung möglich ist. Bei einem Start der Arbeitsmaschine wird beispielsweise die Antriebseinheit der Hydromaschine eingeschaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass eine Kalibrierung des Schwenkwinkelsensors in einem Zustand erfolgt, in dem dieser nicht an der Fahr- oder Arbeitsmaschine angebaut ist. Es ist allerdings vorteilhaft, wenn der Schwenkwinkelsensor an der Hydromaschine angeordnet ist und mit der Steuerung verbunden ist und die Hydromaschine über die Steuerung steuerbar ist.
Vorzugsweise ist die Steuerung ein Teil der Fahr- oder Arbeitsmaschine. Die Steuerung kann somit an der Fahr- oder Arbeitsmaschine befestigt sein.
Des Weiteren erfolgt das Kalibrieren über die Steuerung vorzugsweise anhand von charakteristischen und/oder vorgegebenen und/oder bestimmungsgemäßen Betriebszuständen der Fahr- oder Arbeitsmaschine, insbesondere im normalen oder üblichen Betrieb der Fahr- oder Arbeitsmaschine. Beispielsweise kann das Kalibrieren beim Starten der Fahr- oder Arbeitsmaschine erfolgen, also beispielsweise, wenn die Antriebseinheit eingeschaltet wird. Eine weitere Möglichkeit wäre es, das Kalibrieren durchzuführen, wenn beispielsweise die maximale Leistung von der Hydromaschine abgerufen wird. Hierbei kann der maximale Schwenkwinkel Hydromaschine angefahren sein. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich die Kalibrierung durchzuführen, wenn die Arbeitsmaschine im nicht aktuierten Zustand ist. Zusammengefasst ist es möglich, dass es eine Mehrzahl von bestimmungsgemäßen Betriebszuständen der Fahr- oder Arbeitsmaschine gibt, in denen der Schwenkwinkelsensor über die Steuerung kalibriert werden kann. Detektiert die Steuerung, dass die Fahr- oder Arbeitsmaschine in einem der definierten Betriebszuständen ist, kann diese die Kalibrierung vornehmen. Es ist vorteilhaft, das Kalibrieren über die Steuerung anhand von charakteristischen und/oder vorgegebenen und/oder bestimmungsgemäßen Betriebszuständen durchzuführen, da somit beispielsweise kein Wartungszustand der Fahr- oder Arbeitsmaschine eingestellt werden muss und das Kalibrieren somit durchgeführt werden kann, ohne dass ein besonderer Wartungszustand der Fahr- oder Arbeitsmaschine hergestellt werden muss. Dies kann Zeit und auch Kosten einsparen. Zusätzlich oder alternativ ist es möglich, dass eine Kalibrierung des Schwenkwinkelsensors in einem Wartungszustand erfolgt.
Der Schwenkwinkelsensor kann der Steuerung, beispielsweise über das Kabel und/oder über die kabellose Verbindung, ein schwenkwinkelabhängiges Sensorsignal übergeben. Insbesondere ist das Sensorsignal proportional oder umgekehrt proportional abhängig von dem Schwenkwinkel der Hydromaschine. Ein jeweiliger Schwenkwinkel der Hydromaschine kann über die Steuerung einem jeweiligen Wert des Sensorsignals zugeordnet werden. Das heißt, die Steuerung kann ein jeweiliges Wertepaar aus einem Schwenkwinkel und dem jeweils zugeordneten Sensorwert des Sensorsignals bilden. Bei der Kalibrierung erfolgt vorzugsweise eine Zuordnung von Schwenkwinkel zu Sensorwerten des Sensorsignals, so dass beispielsweise eine Vielzahl von Wertepaaren gebildet sind, so dass über das Sensorsignal der Schwenkwinkel bestimmt werden kann. Insbesondere kann die Steuerung eine Kennlinie ermitteln, die den Zusammenhang zwischen Sensorwert und Schwenkwinkel beschreiben kann und die Wertepaare enthält.
Bei der Kalibrierung steuert die Steuerung die Hydromaschine vorzugsweise derart an, dass ein Zustand erreicht ist, der über einen bauartbedingten Schwenkwinkel oder einen bauartbedingten Druck oder bauartbedingten Druckmittelvolumenstrom der Hydromaschine definiert ist. Das heißt, die Steuerung steuert die Hydromaschine derart an, dass diese vorzugsweise ihren maximalen Schwenkwinkel oder ihren minimalen Schwenkwinkel erreicht. Der minimale Schwenkwinkel kann als der minimale Schwenkwinkel der Hydromaschine definiert werden oder als ein vorgegebener Schwenkwinkel, der über die Steuerung leicht ansteuerbar ist, und der kleiner ist als der maximale Schwenkwinkel., der minimale Schwenkwinkel kann beispielsweise derart definiert sein, dass bei diesem der Steuerdruck der Hydromaschine aufrechterhalten werden kann und/oder die Leckage ausgeglichen werden kann. Beispielsweise kann der minimale Schwenkwinkel derart definiert sein, dass ein Druck bei geschlossenem Pumpenausgang einen gewissen Wert, beispielsweise 20 bar, hat. Das heißt, der minimale Schwenkwinkel kann über einen bauartbedingten Druck oder einen bauartbedingten Druckmittelvolumenstrom definiert sein oder der minimale Schwenkwinkel kann der Schwenkwinkel sein, bei dem die Hydromaschine kein Druckmittel fördert. Zusätzlich kann der minimale Schwenkwinkel durch einen mechanischen Anschlag vorgegeben sein. Der Anschlag kann in diesem Ausführungsbeispiel das minimale Fördervolumen und den minimalen Schwenkwinkel definieren. Die oben beschriebenen Zustände sind definierte Zustände, die von der Steuerung leicht angesteuert werden können und die eine möglichst genaue und akkurate Kalibrierung des Schwenkwinkelsensors ermöglichen.
Die Steuerung steuert vorzugsweise bei der Kalibrierung einen der Zustände an, das heißt, vorzugsweise zumindest den bauartbedingten Schwenkwinkel oder den bauartbedingten Druck oder bauartbedingten Druckmittelvolumenstrom der Hydromaschine, und den in diesem Zustand erfassten Sensorwert des Sensorsignals ordnet die Steuerung vorzugsweise dem Schwenkwinkel zu, der angefahren oder angesteuert wurde. Vorzugsweise kann die Steuerung bei einem charakteristischen und/oder vorgegebenen und/oder bestimmungsgemäßen Betriebszustand der Fahr-oder Arbeitsmaschine die Kalibrierung vornehmen. Beispielsweise kann diese die Hydromaschine derart ansteuern, dass diese einen Zustand hat, der beispielsweise über den bauartbedingten Schwenkwinkel oder den bauartbedingten Druck oder Druckmittelvolumenstrom der Hydromaschine definiert ist, und im Anschluss kann der erfasste Sensorwert des Sensorsignals diesem Zustand zugeordnet werden, um ein Wertepaar der Kennlinie zu bilden, die die Abhängigkeit des Sensorsignals von dem Schwenkwinkel beschreibt.
Wird ein bauartbedingter Druck oder bauartbedingter Druckmittelvolumenstrom von der Steuerung angesteuert, so ist der Druck oder Druckmittelvolumenstrom derart ausgebildet, dass er vorzugsweise eine innere Leckage der Hydromaschine kompensiert, so dass ein Stelldruck oder Steuerdruck aufrechterhalten werden kann, so dass die Hydromaschine angesteuert werden kann. Dieser Zustand kann vorzugsweise als der minimale Schwenkwinkel definiert sein.
Die Kalibrierung erfolgt vorzugsweise derart, dass die Steuerung zumindest zwei Zustände anfährt, beispielsweise den maximalen Schwenkwinkel und den minimalen Schwenkwinkel der Hydromaschine, so dass zumindest zwei Wertepaare von der Steuerung gebildet sind. Weitere Wertepaare können im Anschluss über eine Rechenvorschrift interpoliert oder extrapoliert werden. Beispielsweise kann die Kennlinie, die die Wertepaare enthält, linear sein. Es ist auch möglich, dass die Kennlinie, die den Zusammenhang von Schwenkwinkel und Sensorsignal beschreibt, nicht linear ist. Beispielsweise kann in diesem Ausführungsbeispiel die Nichtlinearität des Sensorsignals kompensiert werden, um die Kennlinie zu extrapolieren und/oder interpolieren. Das heißt, dass die Nichtlinearität der Kennlinie bekannt ist und es somit durch Kompensation der Nichtlinearität möglich ist, die Kennlinie zwischen den zwei Wertepaaren, die ermittelt sind, zu interpolieren. Somit ist eine Interpolation oder Extrapolation besonders einfach durchzuführen. Dadurch, dass zwei Zustände von der Steuerung angesteuert werden und zwei Wertepaare gebildet werden, kann eine Kalibrierung besonders genau sein, da es bekannt ist, dass die Kennlinie linear ist. Eine weitere Möglichkeit ist es, einen Zustand anzufahren, beispielsweise den maximalen Schwenkwinkel, und weitere Wertepaare über eine Rechenvorschrift zu bestimmen. Beispielsweise ist eine reproduzierbare Kennliniensteigung bekannt, die den Zusammenhang zwischen Sensorwert und Schwenkwinkel beschreibt. Dies ist vorteilhaft, da somit nur ein Zustand bei der Kalibrierung angefahren werden muss, allerdings können Fehler durch Kennlinien-Steigungstoleranzen auftreten.
Beim Kalibrieren steuert die Steuerung vorzugsweise den Zustand, das heißt beispielsweise den maximalen oder minimalen Schwenkwinkel, über einen vorgegebenen Zeitraum an. Beispielsweise kann die Steuerung den Zustand über einen Zeitraum von oder von ungefähr 0,125 Sekunden ansteuern, und der Schwenkwinkelsensor kann in diesem Zeitraum beispielsweise in einem bestimmten Intervall, insbesondere einen Wert pro Millisekunde, Sensorwerte erfassen. Mit anderen Worten steuert die Steuerung den Zustand vorzugsweise über einen solchen Zeitraum an, dass der Schwenkwinkelsensor eine Vielzahl von Sensorwerten erfassen kann, um einen gemittelter Sensorwert aus der Vielzahl von Sensorwerten zu bestimmen. Diesen gemittelten Sensorwert kann die Steuerung nutzen, um ein Wertepaar mit dem Zustand zu bilden. Dies ist vorteilhaft, da somit die Kalibrierung präziser und genauer ist, und Messfehler ausgemittelt werden.
Des Weiteren überprüft die Steuerung vorzugsweise, ob der erfasste Sensorwert innerhalb eines vorgegebenen Intervalls liegt. Das heißt, die Steuerung bildet das Wertepaar mit dem erfassten Sensorwert nur, wenn der Sensorwert innerhalb eines vorgegebenen Intervalls ist. Weicht der Sensorwert beispielsweise ab oder stark ab, so kann daraus geschlossen werden, dass ein Defekt vorliegt, beispielsweise an der Hydromaschine und/oder an dem Schwenkwinkelsensor. Dies ist also vorteilhaft, da somit Defekte leicht entdeckt werden können. Außerdem wird somit vermieden, dass die Steuerung die Hydromaschine fehlerhaft ansteuert.
Vor der Kalibrierung, das heißt beispielsweise vor einer ersten oder initialen Kalibrierung des Schwenkwinkelsensors, weist die Steuerung einem jeweiligen Schwenkwinkel vorzugsweise einen Nennwert zu. Der Nennwert kann beispielsweise ein vorher bestimmter Standardwert sein, der einem jeweiligen Schwenkwinkel zugeordnet werden kann, so dass eine Ansteuerung der Hydromaschine für die Steuerung vor der Kalibrierung möglich ist.
Es ist auch möglich, dass die Kennlinie oder die Wertepaare aus einem jeweiligen Sensorwert und einem jeweiligen Schwenkwinkel, beispielsweise in einem Speichermedium, gespeichert ist, so dass der Schwenkwinkelsensor nicht bei jedem Start der Fahr- oder Arbeitsmaschine kalibriert werden muss. Es kann somit ein Speichermedium vorgesehen sein. Vorzugsweise ist das Speichermedium bei der Fahr-oder Arbeitsmaschine angeordnet und/oder das Internet, beispielsweise über eine Cloud, bereitgestellt. Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn die Kennlinie oder die Wertepaare in einem oder dem Speichermedium gespeichert ist/sind. Dadurch kann die Steuerung die Hydromaschine anhand der gespeicherten Kennlinie oder der gespeicherten Wertepaare zuverlässig und präzise ansteuern.
Falls es eine Beschränkung der maximalen Schreibzyklen des Speichermediums gibt, so ist es vorteilhaft, wenn eine neu ermittelte Kennlinie oder neu erfasste Wertepaare in dem Speichermedium gespeichert ist/sind, wenn sich diese signifikant von der alten Kennlinie unterscheidet. Dies ist vorteilhaft, da somit das Speichermedium länger nutzbar ist. Somit ist denkbar als Kalibrierungsschritt eine neu ermittelte Kennlinie mit der bisher geltenden Kennlinie zu vergleichen und/oder neu ermittelte Wertepaare mit den entsprechend bisher geltenden Wertepaaren zu vergleichen.
Die Kalibrierung über die Steuerung kann bei Closed-Center-Systemen ohne Spülventil, bei Closed-Center-Systemen mit Spülventil und auch beim Closed-Center-Systemen und Hydromaschinen mit einem Anschlag für den minimalen Schwenkwinkel durchgeführt werden.
Die Steuerung steuert die Hydromaschine vorzugsweise elektrohydraulisch über eine elektrisch angesteuertes Proportionalventil, beispielsweise einem Pilotventil, an. Über das Proportionalventil kann ein Stellkolben eines Stellzylinders angesteuert werden, der zum Verstellen des Schwenkwinkels der Hydromaschine dient, indem das Proportionalventil eine Druckleitung mit einem Steuerraum des Stellzylinders verbindet. Ist der Steuerraum nicht mit Stelldruck oder Steuerdruck beaufschlagt, so wird der Stellkolben von einer Federkraft einer Feder derart mit einer Kraft beaufschlagt, dass ein Schwenkwinkel der Hydromaschine vergrößert wird, beispielsweise auf ein maximales Fördervolumen, so dass die Hydromaschine Volumen fördert, so dass ein Stelldruck oder Steuerdruck erreicht werden kann. Dies ist auch der Fall, wenn der Sell- oder Steuerdruck geringer als die Federkraft ist.
Die Erfassung des Sensorwerts, der dem maximalen Schwenkwinkel zugeordnet werden kann, kann beim Starten der Fahr- oder Arbeitsmaschine erfolgen. Beim Starten ist kein Stelldruck oder Steuerdruck vorhanden, so dass durch die Federkraft der Feder, die den Stellkolben, der zum Verstellen des Schwenkwinkels ausgebildet ist, mit Kraft beaufschlagt, der Schwenkwinkel bei oder nahe bei 100 Prozent Schwenkwinkel sein kann. Zumindest ist der Schwenkwinkel dann derart, dass die Hydromaschine Druckmittel fördert. Dadurch kann ein Steuerdruck oder Stelldruck bereitgestellt werden, und die Steuerung kann das Proportionalventil derart ansteuern, dass der Stellkolben die Hydromaschine vollends ausgelenkt, um die Hydromaschine zuverlässig auf 100 Prozent Schwenkwinkel zu bringen. Da die Hydromaschine gegen einen geschlossenen Hydromaschinenausgang fördert, ist es vorteilhaft, wenn der Zeitraum der Kalibrierung beim Erfassen des Sensorwerts, der den maximalen Schwenkwinkel zugeordnet werden kann, vergleichsweise kurz ist, beispielsweise in einem Bereich von nahezu null bis zehn Sekunden. Die Steuerung verarbeitet das bei der Kalibrierung erfasste Sensorsignal und erfasst den Sensorwert, dem maximalen Schwenkwinkel zugeordnet werden kann.
Alternativ kann das Erfassen des Sensorwerts, der dem maximalen Schwenkwinkel zugeordnet werden kann, bei einem Betrieb der Fahr- oder Arbeitsmaschine erfolgen. Die Steuerung kann erfassen, wenn zumindest ein Verbraucher, der mit der Hydromaschine fluidisch verbunden ist, eine hohe Leistung fordert, so dass der Schwenkwinkel über die Steuerung auf 100 Prozent eingestellt werden soll. Wird dieser Zustand von der Steuerung detektiert, so kann diese über das Proportionalventil den Stellkolben derart ansteuern, dass der Schwenkwinkel der Hydromaschine auf 100 Prozent zuverlässig ausgelenkt wird, und der so erfasste Sensorwert kann im Anschluss dem maximalen Schwenkwinkel zugeordnet werden.
Um den Sensorwert zu erfassen, der einem minimalen Schwenkwinkel zugeordnet werden kann, das heißt, dem minimalen Schwenkwinkel, der bei einem Betrieb der Hydromaschine angefahren wird, kann ein Betriebszustand der Fahr- oder Arbeitsmaschine gewählt werden, bei dem keine Leistung vom oder von den von der Hydromaschine versorgten Verbraucher/n angefordert wird. Des Weiteren kann ein Betriebszustand der Fahr- oder Arbeitsmaschine, bei dem keine Leistung von einem oder von den Verbraucher/n angefordert wird, auch gewählt werden, um den bauartbedingten Druck oder den bauartbedingten Druckmittelvolumenstrom, über den der minimale Schwenkwinkel definiert werden kann, anzusteuern. Das heißt, die Fahr-oder Arbeitsmaschine kann sich im nicht aktuierten Zustand befinden.
Bei einem Closed-Center-System ohne Spülventil stellt sich, wenn die Hydromaschine nicht von der Steuerung angesteuert wird, aber ein Steuerdruck anliegt, diese auf ein Gleichgewicht ein, bei dem die Federkraft der Feder, die auf den Stellkolben wirkt, und die Kraft, die auf den Stellkolben durch den Stelldruck oder Steuerdruck wirkt, ausgeglichen sind. Ist dieser Zustand erreicht, kann der Sensorwert von der Steuerung erfasst werden und dem minimalen Schwenkwinkel zugeordnet werden.
Allerdings kann dieser Zustand ungeeignet zum Kalibrieren sein, da der Schwenkwinkel und somit das Sensorsignal schwanken kann, wenn die Hydromaschine nicht über das Proportionalventil angesteuert ist. Daher kann es vorteilhaft sein, den minimalen Schwenkwinkel über den Zustand zu definieren, in dem ein Druck gegen den geschlossenen Hydromaschinenausgang auf einen vorgegebenen Wert eingestellt wird, beispielsweise 20 bar. Die Steuerung steuert, um diesen Zustand zu erreichen, das Proportionalventil derart an, so dass der Druck an einem geschlossenen Hydromaschinenausgang den vorgegebenen Wert erreicht. Dazu kann beispielsweise ein Drucksensor vorgesehen sein, der den Druck am Hydromaschinenausgang bestimmt. Wird der vorgegebene Druck erreicht, so erfasst die Steuerung den Sensorwert des Sensorsignals und ordnet diesen dem über den Zustand, bei den der Druck am Hydromaschinenausgang vorgegeben ist, definierten minimalen Schwenkwinkel zu.
Bei einem Closed-Center-System mit Spülventil ist im nicht aktuierten Zustand der Maschine in der Regel ein Spülventil geöffnet, beispielsweise zum Kühlen eines Ventilblocks oder Ähnliches, was dazu führt, dass der Zustand, bei dem der Druck gegen den geschlossenen Hydromaschinenausgang ein vorgegebener Druck ist, nicht erreicht werden kann. Das Spülventil ist vorzugsweise derart konfiguriert, dass sich dieses, sobald sich ein Lastdruck aufbaut, schließt. Das heißt, sobald sich das Spülventil schließt, kann die Hydromaschine über das Proportionalventil derart von der Steuerung angesteuert werden, dass der Druck am geschlossenen Hydromaschinenausgang ein vorgegebener Druck ist, solange von dem oder von den Verbraucher/n noch keine Last abgerufen wird. So kann der Sensorwert erfasst werden und dem minimalen Schwenkwinkel zugeordnet werden, der über den Zustand, bei dem der Druck gegen den geschlossenen Hydromaschinenausgang ein vorgegebener Druck ist, definiert ist. Ist der Wert erfasst, so kann im Anschluss die Hydromaschine von der Steuerung derart angesteuert werden, dass eine Funktion von dem Verbraucher ausführbar ist.
Bei einem Open-Center-System kann der minimale Schwenkwinkel nur schwer eingeregelt werden, da die Feder am Stellkolben derart ausgebildet ist, dass der Schwenkwinkel der Hydromaschine nicht null ist, so dass sich ein Steuerdruck aufbauen kann, so dass die Hydromaschine ansteuerbar ist. Das heißt, die Steuerung steuert die Hydromaschine bei einem Open-Center-System derart an, dass diese in Richtung minimalen Schwenkwinkel über den Stellkolben angesteuert wird. Im Anschluss nimmt der Stelldruck oder Steuerdruck ab, da die Hydromaschine kein Druckmittel mehr fördert. Daraufhin wirkt die Federkraft der Feder auf den Stellkolben derart, dass der Schwenkwinkel vergrößert wird, wodurch wieder ein Druckmittel gefördert wird. Dadurch kann die Steuerung die Hydromaschine erneut ansteuern, so dass diese wieder auf den minimalen Schwenkwinkel zurückschwingt und kein Druckmittel mehr fördert. Danach wirkt die Feder wiederholt derart, dass der Schwenkwinkel vergrößert wird. Auf diese Weise ergibt sich eine Minimalschwingung des Schwenkwinkels um den minimalen Schwenkwinkel herum. Die dazugehörigen Sensorwerte können erfasst werden und den minimalen Schwenkwinkel zugeordnet werden. Beispielsweise können die Sensorwerte gemittelt oder geglättet werden, so dass ein möglichst präziser Sensorwert den minimalen Schwenkwert zugeordnet werden kann.
Bei einem Open-Center-System mit einem Anschlag für den minimalen Schwenkwinkel, ist dieser Schwenkwinkel bekannt und daher kann die Hydromaschine leicht auf diesen Wert eingeregelt werden und der so erfasste Sensorwert dem minimalen Schwenkwinkel, der bekannt ist, zugeordnet werden.
Des Weiteren ist die Steuerung für die Hydromaschine der Fahr- oder Arbeitsmaschine vorgesehen. Es ist außerdem ein Schwenkwinkelsensor vorgesehen, der den Schwenkwinkel der Hydromaschine bestimmt, und der ein Sensorsignal an die Steuerung über Kabel oder eine kabellose Verbindung weitergibt und kommuniziert. Das heißt, die Steuerung verarbeitet das Sensorsignal des Schwenkwinkelsensors. Des Weiteren ist über die Steuerung die Hydromaschine steuerbar. Die Steuerung, die erfindungsgemäß vorgesehen ist, ist derart konfiguriert, dass diese ein Verfahren zum Kalibrieren des Schwenkwinkelsensors ausführen kann. Die Steuerung ist vorteilhaft, da über diese die Hydromaschine, die beispielsweise bestimmungsgemäß in oder an der Fahr- oder Arbeitsmaschine verbaut ist, steuerbar ist und gleichzeitig der Schwenkwinkelsensor im montierten Zustand der Hydromaschine kalibrierbar ist. Das heißt, die Kalibrierung kann im eingebauten oder montierten Zustand erfolgen und muss nicht bei der Herstellung des Schwenkwinkelsensors erfolgen. Des Weiteren ist das Kalibrieren somit während Betriebszuständen der Fahr-oder Arbeitsmaschine möglich und diese muss beispielsweise nicht in einen Wartungszustand gebracht werden. Zusätzlich erfolgt die Kalibrierung vorzugsweise automatisiert, so dass ein manuelles Anfahren von bestimmten Zuständen der Hydromaschine nicht notwendig ist.
Der Schwenkwinkelsensor ist vorzugsweise zweiteilig ausgebildet. Vorzugsweise weist der Schwenkwinkelsensor einen Magneten und einen Hallsensor auf, wobei einer der beiden an einer Schwenkachse der Schwenkwiege der Hydromaschine angeordnet ist und der andere an einem Gehäuse der Hydromaschine. Die zwei Teile des Schwenkwinkelsensors sind vorzugsweise berührungslos. Denkbar ist auch, dass einer der beiden an einer anderen bevorzugten Position an der Schwenkwiege oder Schwenkscheibe angeordnet ist.
Des Weiteren ist eine Hydromaschine mit der Steuerung vorgesehen, über die ein Verfahren zum Kalibrieren des Schwenkwinkelsensors ausführbar ist.
Offenbart ist ein Verfahren zum Kalibrieren eines Schwenkwinkelsensors einer Hydromaschine einer Fahr oder Arbeitsmaschine. Es ist eine Steuerung vorgesehen, über die die Hydromaschine betriebsgemäß steuerbar ist. Die Steuerung verarbeitet zudem ein Sensorsignal des Schwenkwinkelsensors. Ein Kalibrieren des Schwenkwinkelsensors erfolgt, vorzugsweise automatisiert, über die Steuerung. Des Weiteren ist eine Steuerung zum Kalibrieren des Schwenkwinkelsensors und eine Fahr-oder Arbeitsmaschine vorgesehen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

1 eine hydraulische Druckmittelversorgungsanordnung,
2A und 2B jeweils ein Diagramm, das jeweils den Verlauf verschiedener Messwerte bei der Erfassung eines Sensorwerts, der einem maximalen Schwenkwinkel zugeordnet werden kann, und
3A, 3B jeweils ein Diagramm, das jeweils den Verlauf verschiedener Messwerte bei der Erfassung eines Sensorwerts zeigt, der einem minimalen Schwenkwinkel zugeordnet werden kann.

1 zeigt eine hydraulische Druckmittelversorgungsanordnung 1, die eine Hydromaschine in Form einer Axialkolbenmaschine 2 aufweist. Diese weist eine Schwenkwiege zum Verstellen eines Fördervolumens auf. Die Axialkolbenmaschine 2 ist sowohl als Pumpe als auch als Motor einsetzbar. Somit ist beispielsweise die Schwenkwiege durchschwenkbar. Denkbar ist auch die Axialkolbenmaschine 2 nur als Pumpe einzusetzen und auszugestalten. Angetrieben wird die Axialkolbenmaschine 2 über eine Triebwelle 4, die beispielsweise von einem Verbrennungsmotor, wie beispielsweise einem Dieselaggregat, angetrieben sein kann. Des Weiteren ist ein Proportionalventil 6 vorgesehen, dessen Ventilschieber elektrisch proportional über einen Aktor 8 steuerbar ist. Das Proportionalventil 6 ist zum Ansteuern der Axialkolbenmaschine 2 vorgesehen. Dem Aktor 8 wird eine Stellgröße 10 von einer Steuerung 12 zugeführt. Der Ventilschieber des Proportionalventils 6 ist in Richtung einer Grundstellung mit einer Federkraft einer Ventilfeder 14 beaufschlagt. Die Federkraft wirkt dabei entgegen der Aktorkraft des Aktors 8.
Die Axialkolbenmaschine 2 ist ausgangsseitig mit einer Druckleitung 16 verbunden. Über diese kann die Axialkolbenmaschine 2 beispielsweise mit einem Hauptsteuerventil oder einem Ventilblock verbunden sein. Über das Hauptsteuerventil oder den Ventilblock kann die Druckmittelversorgung zwischen der Axialkolbenmaschine 2 und einem oder mehreren Verbraucher/n gesteuert werden. Von der Druckleitung 16 zweigt eine Steuerleitung 18 ab, die an einen Druckanschluss P des Proportionalventils 6 angeschlossen ist. Des Weiteren weist das Proportionalventil 6 einen Tankanschluss T auf, der über eine Tankleitung 19 mit einem Tank verbunden ist. Außerdem hat das Proportionalventil 6 einen Arbeitsanschluss A, der mit einem Steuerraum 20 eines Stellzylinders 22 verbunden ist. Der Steuerraum 20 wird dabei von einem Stellkolben 24 des Stellzylinders 22 begrenzt. Über den Stellkolben 24 kann die Schwenkwiege der Axialkolbenmaschine 2 verstellt werden, so dass ein Schwenkwinkel der Axialkolbenmaschine 2 geändert werden kann.
Des Weiteren weist die hydraulische Druckmittelversorgungsanordnung 1 einen Schwenkwinkelsensor 26 auf. Ein von dem Schwenkwinkelsensor 26 erfasstes Sensorsignal 28 wird an die Steuerung 12 weitergegeben. Die Steuerung 12 ist derart konfiguriert, dass diese aus dem erfassten Sensorsignal 28 einen Schwenkwinkel der Axialkolbenmaschine 2 bestimmen kann. Die Steuerung 12 kann beispielsweise eine Kennlinie, beispielsweise in einem Speichermedium, gespeichert haben, wobei die Kennlinie einzelne Sensorwerte des Sensorsignals jeweiligen Schwenkwinkel zuordnet, um Wertepaare zu bilden.
Des Weiteren ist ein Drucksensor 30 vorgesehen, der einen Druck in der Druckleitung 16 abgreift und der Steuerung 16 meldet, wobei es sich bei dem Druck um einen Ist-Ausgangsdruck 32 handelt.
In der Grundstellung des Ventilschiebers des Proportionalventils 6 ist der Druckanschluss P mit dem Arbeitsanschluss A verbunden und der Tankanschluss T abgesperrt. Bei Beaufschlagung des Ventilschiebers mit der Aktorkraft des Aktors 8 wird der Ventilschieber ausgehend von seiner Grundstellung in Richtung von Schaltstellungen bewegt, bei denen der Druckanschluss P gesperrt ist und der Arbeitsanschluss A mit dem Tankanschluss T verbunden ist. Somit wird in der Grundstellung des Ventilschiebers des Proportionalventils 6 der Stellkolben 24 mit Druckmittel aus der Druckleitung 16 beaufschlagt. Des Weiteren ist ein Zylinder 34 vorgesehen, der einen Stellkolben 36 hat, der an der Schwenkwiege der Axialkolbenmaschine 2 angreift. Der Stellkolben 36 begrenzt einen Steuerraum 38, der mit der Druckleitung 16 verbunden ist. Über Druckmittel des Steuerraums 38 und über die Federkraft einer Feder 40 wird der Stellkolben 36 derart beaufschlagt, dass dieser die Schwenkwiege in Richtung einer Vergrößerung des Fördervolumens, das heißt einer Vergrößerung des Schwenkwinkels, belastet.
Bei einer Kalibrierung des Schwenkwinkelsensors 26, das heißt bei einem Erfassen eines Sensorwerts, der den minimalen oder maximalen Schwenkwinkel zugeordnet werden kann, steuert die Steuerung 12 über den Aktor 8 das Proportionalventil 6 an.
Beispielsweise kann bei dem Erfassen eines Sensorwerts, der dem minimalen Schwenkwinkel zugeordnet werden kann, die Steuerung das Proportionalventil 6 über den Aktor 8 derart ansteuern, dass der Ist-Ausgangsdruck 32, der über den Drucksensor 30 gemessen ist, ein vorgegebener Druck, beispielsweise 20 bar, ist, wenn die Druckleitung 16 geschlossen ist. Das heißt, wenn der Ventilblock oder das Hauptsteuerventil, mit dem die Druckleitung 16 fluidisch verbunden ist, gesperrt sind.
Bei nicht drehender Axialkolbenmaschine 2 und ohne Druck in der Druckleitung 16 wird die Schwenkwiege durch die Feder 40 in einer Position gehalten, in der ein Schwenkwinkel ungefähr 100% sein kann. Daher kann ein Kalibrieren, bei dem ein Sensorwert erfasst wird, der dem Schwenkwinkel zugeordnet werden kann, vorzugsweise beim Start einer Arbeitsmaschine 42 erfolgen, die die hydraulische Druckmittelversorgungsanordnung 1 aufweist. Um sicher zu gehen, dass der Schwenkwinkel der Axialkolbenmaschine 2 bei 100% ist, kann der Aktor 8 des Proportionalventils 6 derart angesteuert sein, so dass der Druckanschluss P des Proportionalventils 6 nicht mit dem Arbeitsanschluss A verbunden ist. Dann wird der Stellkolben 36 des Zylinders 34 mit Druck aus der Druckleitung 16 und der Federkraft der Feder 40 beaufschlagt, während der Stellkolben 24 nicht mit Druck aus der Druckleitung 16 beaufschlagt ist. Daher schwenkt die Schwenkwiege der Axialkolbenmaschine 2 auf 100% aus.
2a zeigt ein Diagramm, in dem Messwerte, die beim Kalibrieren erfasst sind, wobei ein Sensorwert erfasst werden soll, der dem maximalen Schwenkwinkel zugeordnet werden kann, über der Zeit aufgetragen sind. In dem Diagramm der 2a ist eine Motordrehzahl 44 aufgezeigt, die einer Drehzahl der Triebwelle 4, die in 1 gezeigt ist, entspricht. Des Weiteren ist der Ist-Ausgangsdruck 32 über der Zeit aufgezeichnet, der in 1a von dem Drucksensor 30 erfasst ist. Des Weiteren ist ein Schwenkwinkel 46 der Axialkolbenmaschine 2 der 1 aufgezeichnet, wobei der Schwenkwinkel 46 ein Wert ist, der die Steuerung 12 der 1 bestimmt, bevor ein Kalibrieren des Schwenkwinkelsensors 26, siehe 1, erfolgt ist. Des Weiteren ist ein kalibrierter Schwenkwinkel 48 aufgetragen, wobei dieser der von der Steuerung 12 der 1 ermittelte Schwenkwinkel ist, nachdem eine Kalibrierung stattgefunden hat.
In 2b ist das von dem Schwenkwinkelsensor 26 aufgezeichnete Sensorsignal 28 dargestellt.
Zu einem Zeitpunkt T₀ wird ein Motor, der die Triebwelle 4 antreibt, gestartet und somit steigt das Drehzahl 44 der Triebwelle 4 von 0 U/min in dem gesamten aufgezeichneten Zeitraum, der in dem Diagramm dargestellt ist, auf ungefähr 950 U/min an. Wird der Motor zum Zeitpunkt T₀ gestartet, so beginnt die Axialkolbenmaschine 2 Volumen zu fördern und der Ist-Ausgangsdruck 32 in der Druckleitung 16 beginnt zu steigen. Der Ist-Ausgangsdruck 32 steigt nicht linear, sondern periodisch an, da bei niedriger Umdrehungen der Triebwelle 4 die Kolbenfrequenz beim Anstieg des Ist-Ausgangsdrucks 32 sichtbar ist. Das heißt, ein jeweiliger Kolbenhub der Axialkolbenmaschine 2 erzeugt einen jeweiligen Druckanstieg des Ist-Ausgangsdrucks 32. Des Weiteren ist der von der Steuerung 12 erfasst Schwenkwinkel 46, der vor der Kalibrierung bestimmt ist, bei 100%. Der Schwenkwinkel 46 kann beispielsweise einem Nennwert der Produktion entsprechen. Das heißt, die hier dargestellten Messwerte können beispielsweise bei einer Initialkalibrierung aufgenommen sein und der Schwenkwinkel 46 kann ein vorgegebener Wert sein, der nicht bei einer Kalibrierung ermittelt ist, sondern bei der Produktion vorgegeben wurde. Eine Initialkalibrierung kann erfolgen, wenn eine Fahr- oder Arbeitsmaschine zum ersten Mal gestartet wird. Ein Start der Kalibrierung erfolgt zum Zeitpunkt T₁. Dieser ist dadurch definiert, dass der von dem Drucksensor 30 erfasste Ist-Ausgangsdruck 32 20 bar erreicht, da davon ausgegangen werden kann, das die Axialkolbenmaschine 2 zu diesem Zeitpunkt über die Steuerung 12, die das Proportionalventil 6 ansteuert, steuerbar ist. Das heißt, zu dem Zeitpunkt T₁ kann davon ausgegangen werden, dass der Schwenkwinkel 100% beträgt. Es ist zu erkennen, dass der von der Steuerung 12 kalibrierte Schwenkwinkel 48 beim Start der Kalibrierung zum Zeitpunkt T1 etwas niedriger ist, als der Schwenkwinkel 46, der von der Steuerung 12 vor der Kalibrierung bestimmt ist. Die Kalibrierung ist zum Zeitpunkt T₂ beendet. Zum Zeitpunkt T₂ wird der Aktor 8 des Proportionalventils 6 über die Steuerung 12 derart angesteuert, so dass ein Schwenkwinkel der Axialkolbenmaschine 2 kleiner wird, so dass der Motor, der die Triebwelle 4 antreibt, nicht überlastet. Da die Axialkolbenmaschine 2 bei der Kalibrierung gegen ein geschlossenes Hauptsteuerventil oder einen geschlossenen Ventilblock mit einem maximalen Schwenkwinkel fördert, kann der Ist-Ausgangsdruck 32 schnell stark ansteigen, so dass der Motor die Triebwelle 4 nicht mehr drehen kann.
Daher ist es vorteilhaft, wenn der Zeitraum, das heißt die Zeit von T₁ bis T₂, nur sehr kurz ist. Beispielsweise kann ein Zeitraum von T₁ bis T₂ 80-140 Millisekunden betragen, wobei der Schwenkwinkelsensor 26 beispielsweise ca. einen Wert pro Millisekunden aufnehmen kann. Das von dem Schwenkwinkelsensor 26 aufgenommene Sensorsignal ist in 2b gezeigt. Von T₁ bis T₂ ist das Sensorsignal 28 nahezu konstant, wobei Sensorwerte in einem Bereich von ca. 665 bis 675 mV schwanken. Um diese Schwankung auszugleichen, können die Sensorwerte des Sensorsignals 28, die in dem Zeitraum von T1 bis T2 aufgenommen sind, vorzugsweise gemittelt werden. Des Weiteren ist in 2b zu erkennen, dass das Sensorsignal 28 im Bereich von T₀ bis T₁ schwanken kann, da in diesem Zeitraum der Steuerdruck noch nicht anliegt und daher auch die Schwenkwiege der Hydromaschine etwas schwanken kann. Des Weiteren ist es im Zeitraum von T₀ bis T₁ möglich, dass es zu, insbesondere starken, Einbrüchen in der Spannungsversorgung der Steuerung kommen kann. Aus den oben genannten Gründen ist es möglich, dass das Sensorsignal während einer Initialphase der Zündung, die zum Zeitpunkt T₀ erfolgt, nicht zuverlässig ausgewertet werden kann. Daher ist es vorteilhaft, die Kalibrierung zum Zeitpunkt T₁ zu starten. Es ist zudem aus den 2a und 2b zu entnehmen, dass sich das Sensorsignal 28 umgekehrt proportional zu dem Schwenkwinkel 46, 48 verhält. Das heißt, je größer das Sensorsignal 28 ist, desto kleiner ist der von der Steuerung 12 zugeordnete Schwenkwinkel 46, 48.
In 3a sind verschiedene Messwerte bei der Kalibrierung des Schwenkwinkelsensors 26 dargestellt, wobei ein Sensorwert erfasst werden soll, der den minimalen Schwenkwinkel zugeordnet werden kann. Der minimale Schwenkwinkel ist in diesem Beispiel als der Schwenkwinkel definiert, bei dem ein Ist-Ausgangsdruck 32, der in 1 dargestellt ist, gegen ein geschlossenes Ventil, beispielsweise das geschlossene Hauptsteuerventil oder den geschlossenen Ventilblock, ungefähr 20bar beträgt. Der Ist-Ausgangsdruck 32 soll gegen ein geschlossenes Ventil ca. 20bar betragen, so das eine innere Leckage kompensiert werden kann und ein Steuerdruck in der Druckleitung 16, siehe 1, aufrechterhalten werden kann. Dieser Wert ist ein Referenzwert, welcher eine ausreichende Genauigkeit bietet, um den Schwenkwinkelsensor zu kalibrieren. In 3a ist das Sensorsignal 28, das von dem Schwenkwinkelsensor 26 der 1 erfasst ist, aufgezeichnet. Da dieses Signal sehr stark schwankt, wird außerdem ein gefiltertes Sensorsignal 50 bestimmt und ist in 3a im Vergleich dargestellt. Des Weiteren ist der von der Steuerung 12, siehe 1, aus dem Sensorsignal 28 ermittelte Schwenkwinkel 46 aufgetragen. In 3b ist der Ist-Ausgangsdruck 32 aufgetragen über der Zeit aufgetragen.
Es ist in der 3a zu erkennen, dass, wenn der Ist-Ausgangsdruck 32, zu Beginn der Messung bis zu einem Zeitpunkt T₀ 20bar beträgt, das gefilterte Sensorsignal 50, siehe 3a, im Wesentlichen konstant ist und nicht stark schwingt. Der in dem Zeitraum bestimmte Schwenkwinkelsensor 46 beträgt ca. 1%. Zu dem Zeitpunkt T₀ wird über die Steuerung 12 der Aktor 8 des Proportionalventils 6 derart angesteuert, so dass der Schwenkwinkel der Pumpe kleiner wird und somit der Ist-Ausgangsdruck 32, der an der Druckleitung 16 anliegt, im Bereich von 5 bis 10 bar liegt. In diesem Zeitraum von T₀ bis T₁ oszilliert der Ist-Ausgangsdruck 32 zwischen 5 bis 10bar, und das Sensorsignal 28, und somit auch das gefilterte Sensorsignal 50, siehe 3a schwanken stärker verglichen mit dem Sensorsignal 28 und dem gefilterten Sensorsignal 50 bis zum Zeitpunkt To. Daher schwankt auch der in 3a aufgezeichnete Schwenkwinkel 46 in einem Bereich von 0 % bis 2%. Da diese Schwankung sehr stark ist, ist es schwierig, die Kalibrierung durchzuführen. Wird über die Steuerung 12 die Axialkolbenmaschine 2 derart angesteuert, dass der Schwenkwinkel sehr klein ist, so schwankt der erfasste Sensorwert 28, und daher ist dieser Zustand nicht für eine Kalibrierung geeignet. Daher ist es vorteilhaft, wenn die Kalibrierung durchgeführt wird, wenn der Ist-Ausgangsdruck auf ungefähr 20 bar eingeregelt wird. Im Anschluss zu dem Zeitpunkt T₁ wird das Proportionalventil 6 über die Steuerung 12 derart angesteuert, dass sich der Ist-Ausgangsdruck 32 wieder bei ca. 20 bar einregelt. Wie auch im Zeitraum bis T₀ ist gezeigt, ist das gefilterte Sensorsignal 50 nahezu konstant, sobald sich der Druck 32 auf ungefähr 20 bar eingeregelt hat und daher eignet sich dieser Zustand sehr gut dazu eine Kalibrierung durchzuführen.
Bezugszeichenliste

1: hydraulische Druckmittelversorgungsanordnung
2: Axialkolbenmaschine
4: Triebwelle
6: Proportionalventil
8: Aktor
10: Stellgröße
12: Steuerung
14: Feder
16: Druckleitung
18: Steuerleitung
19: Tankleitung
20: Steuerraum
22: Stellzylinder
24: Stellkolben
26: Schwenkwinkelsensor
28: Sensorsignal
30: Drucksensor
32: Ist-Ausgangsdruck
34: Zylinder
36: Stellkolben
38: Steuerraum
40: Feder
42: Arbeitsmaschine
44: Motordrehzahl
46: Schwenkwinkel
48: kalibrierter Schwenkwinkel
50: gefiltertes Sensorsignal

Claims

Verfahren zum Kalibrieren eines Schwenkwinkelsensors (26) einer Hydromaschine (2) einer Fahr- oder Arbeitsmaschine (42), wobei eine Steuerung (12) vorgesehen ist, über die die Hydromaschine (2) steuerbar ist und über die ein Sensorsignal (28) des Schwenkwinkelsensors (26) verarbeitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Kalibrierung über die Steuerung (12) erfolgt.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die Steuerung (12) ein Kalibrieren des Schwenkwinkelsensors (26) während des Normalbetriebs der Fahr- oder Arbeitsmaschine (42) und/oder beim Start der Fahr- oder Arbeitsmaschine (42) und/oder in Intervallen vornimmt.
Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Kalibrierung über die Steuerung (12) anhand von charakteristischen, vorgegebenen und/oder bestimmungsgemäßen Betriebszuständen der Fahr- oder Arbeitsmaschine (42) erfolgt.
Verfahren gemäß Anspruch 1 bis 3, wobei die Hydromaschine (2) bestimmungsgemäß in oder an der Fahr- oder Arbeitsmaschine (42) verbaut ist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Schwenkwinkelsensor (26) der Steuerung (12) ein schwenkwinkelabhängiges Sensorsignal (28) übergibt, aus dessen Sensorwert die Steuerung (12) mit dem zugeordneten Schwenkwinkel ein jeweiliges Wertepaar aus dem Sensorwert des Sensorsignals (28) und dem Schwenkwinkel bildet.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Steuerung (12) bei der Kalibrierung einen Zustand der Hydromaschine (2) ansteuert, der über einen bauartbedingten Schwenkwinkel oder einen bauartbedingten Druck (32) oder einen bauartbedingten Druckmittelvolumenstrom der Hydromaschine (2) definiert ist, und den erfassten Sensorwert einem Schwenkwinkel zuordnet.
Verfahren gemäß Anspruch 6, wobei der bauartbedingte Schwenkwinkel ein maximaler Schwenkwinkel der Hydromaschine (2) oder ein minimaler Schwenkwinkel der Hydromaschine (2) ist und/oder wobei der bauartbedingte Druck oder der bauartbedingte Druckmittelvolumenstrom eine innere Leckage der Hydromaschine (2) charakterisiert.
Verfahren gemäß Anspruch 6 oder 7, wobei die Steuerung (12) bei der Kalibrierung zumindest zwei Zustände ansteuert, sodass zumindest zwei Wertepaare von der Steuerung (12) gebildet sind, und weitere Wertepaare interpoliert oder extrapoliert sind, und/oder wobei die Steuerung (12) bei der Kalibrierung den Zustand ansteuert und weitere Wertepaare über eine Rechenvorschrift bestimmt.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei die Steuerung (12) den Zustand über einen vorgegebenen Zeitraum ansteuert und die in dem Zeitraum erfassten Sensorwerte des Sensorsignals (28) mittelt, sodass ein gemittelter Sensorwert bestimmt wird, wobei die Steuerung (12) mit dem gemittelten Sensorwert das Wertepaar bildet.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei die Steuerung (12) mit dem Sensorwert, der erfasst ist, wenn die Steuerung (12) den Zustand ansteuert, ein Wertepaar bildet, wenn der Sensorwert innerhalb eines vorgegebenen Intervalls ist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 5 bis 10, wobei die Steuerung (12) vor dem Kalibrieren einem jeweiligen Schwenkwinkel einen jeweiligen Nennwert oder einen jeweiligen bei einem vorherigen Kalibrieren bestimmten Sensorwert zuordnet.
Steuerung für eine Hydromaschine (2) einer Fahr- oder Arbeitsmaschine, wobei ein Schwenkwinkelsensor (26) für die Hydromaschine (2) vorgesehen ist, und wobei über die Steuerung (12) die Hydromaschine (2) steuerbar ist und ein Sensorsignal (28) des Schwenkwinkelsensors (26) verarbeitbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (12) konfiguriert ist, ein Verfahren zur Kalibrierung des Schwenkwinkelsensors (26) auszuführen.
Steuerung gemäß Anspruch 12, wobei die Steuerung (12) zur Verstellung des Schwenkwinkels ein Proportionalventil (6) betätigt, in Abhängigkeit von dessen Stellung eine Steuerraum (20) eines Stellzylinders (22) der Hydromaschine (2) mit Druckmittel beaufschlagt ist, wobei ein Stellkolben (24) des Stellzylinders (22) über den Steuerraum (20) mit dem Druckmittel beaufschlagbar ist und wobei über den Stellkolben (24) der Schwenkwinkel der Hydromaschine (2) veränderbar ist.
Fahr- oder Arbeitsmaschine mit der Steuerung (12) gemäß Anspruch 12 oder 13.