DE4303240A1

DE4303240A1 - Verfahren zur Druckregelung in hydrostatischen Antriebssystemen

Info

Publication number: DE4303240A1
Application number: DE19934303240
Authority: DE
Inventors: Hilmar Dr Ing Strenzke; Norbert Dipl Ing Fehn
Original assignee: Linde GmbH
Current assignee: Linde Material Handling GmbH
Priority date: 1993-02-04
Filing date: 1993-02-04
Publication date: 1994-08-11
Anticipated expiration: 2013-02-05
Also published as: DE4303240C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Druckregelung in hydrostatischen Antriebssystemen, wobei das Fördervolumen einer Verstellpumpe, von der mindestens ein Verbraucher hydraulischer Energie angetrieben wird, bei Erreichen eines bestimmten Druckniveaus bis auf ein die Aufrechterhaltung des Druckniveaus gewährleistendes Maß verringert wird.

Bei Überlastung von hydrostatischen Antriebssystemen kann der maximal zulässige Betriebsdruck überschritten werden. Für diesen Fall sind Überdruckventile (Sicherheitsventile, Druckbegrenzungsventile, Primärventile) vorgesehen. Bei geöffneten Überdruckventilen fließt jedoch eine erhebliche Menge an Druckmittel ab, wodurch die Energie dieses überschüssigen Stromes in Wärme umgewandelt wird und somit verlorengeht. Aus diesem Grund sind seit langem in hydrostatischen Antriebssystemen, insbesondere in hydrostatischen Getrieben, Druckregelungen im Einsatz, die auch unter der Bezeichnung "Druckabschneidung" bekannt sind. Hierbei mißt ein Drucksensor ständig den Betriebsdruck im hydrostatischen Antriebssystem und es wird bei Erreichen des maximalen Betriebsdrucks mittels eines Druckabschneiders das Fördervolumen der Verstellpumpe automatisch reduziert, um zu vermeiden, daß sich das Überdruckventil öffnet und damit Druckmittel in großen Mengen abströmt. Der eingestellte Druck wird dabei aufrechterhalten, da die Verstellpumpe gerade noch so viel fördert, daß Leckverluste kompensiert werden. Das Fördervolumen der Verstellpumpe kann im Extremfall (keine Leckverluste) auch bis auf Null zurückgehen. Derartige hydraulische Druckregelungen bedeuten jedoch einen zusätzlichen Aufwand.

Aber vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfacheren Mitteln ein Verfahren der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die von der Verstellpumpe erzeugten und vom Verbraucher aufgenommenen Volumenströme von einer elektronischen Baueinheit permanent getrennt ermittelt und miteinander verglichen werden und bei unterschiedlichen Volumenströmen das Fördervolumen der Verstellpumpe durch Signale der elektronischen Baueinheit so weit verringert wird, bis die Volumenströme annähernd gleich sind. Der erfindungswesentliche Gedanke besteht demnach darin, den oben beschriebene Zustand, der eine Förderstromverringerung erforderlich macht, ohne einen Drucksensor und ohne den Aufwand einer hydraulischen Druckabschneidung elektronisch zu detektieren, indem die Volumenströme erfaßt werden und eine Volumenstrombilanz gebildet wird. Wenn die Volumenströme nicht gleich sind, so muß offensichtlich Druckmittel über die Druckbegrenzungsventile abgeflossen sein. In diesem Fall steuert die elektronische Baueinheit die Höhe des von der Verstellpumpe erzeugten Förderstroms um etwa denjenigen Betrag zurück, der als Fehlbetrag ermittelt worden ist, welcher über die Druckbegrenzungsventile abfließt.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Volumenströme von Verstellpumpe und Verbraucher indirekt ermittelt werden, wobei die Antriebsdrehzahl der Verstellpumpe, die Einstellung des Fördervolumens, die Bewegungsgeschwindigkeit des Verbrauchers und die Einstellung des Schluckvolumens gemessen und daraus die Volumenströme von Verstellpumpe und Verbraucher berechnet werden. Auf diese Weise werden ausschließlich Bauteile benutzt, die in den meisten hydrostatischen Antriebssystemen mit elektronischer Steuerung, insbesondere in Fahrantrieben, bereits vorhanden sind. Es sind daher keine Volumenstromsensoren nötig, um das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen.

Aus den vorgenannten Gründen ist die Anwendung des Verfahrens besonders gut geeignet auf ein Antriebssystem mit einer elektrisch ansteuerbaren Verstellpumpe und einem elektrisch ansteuerbaren Verstellmotor, wobei ein der Verstellpumpe zugeordneter Drehzahl-Sensor und ein dem Verstellmotor zugeordneter Drehzahl-Sensor an eine die Einstellung der Verstellpumpe und des Verstellmotors bestimmende elektronische Baueinheit angeschlossen sind. Es ist lediglich erforderlich, in der elektronischen Baueinheit, die meist einen Mikroprozessor beinhaltet, entsprechende Algorithmen vorzusehen, mit denen die Volumenströme berechnet werden können. Daher erfordert das erfindungsgemäße Verfahren keine zusätzlichen Kosten.

Zweckmäßig ist eine Ausgestaltung, bei der ein elektrisch einstellbares Druckbegrenzungsventil vorgesehen ist, weil auch hier das erfindungsgemäße Verfahren unverändert funktioniert, da es nicht an Drücke gebunden ist, sondern mit Volumenströmen arbeitet. Mit einer solchen Ausgestaltung kann beispielsweise die Zugkraft eines Antriebs begrenzt werden.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand des in der Figur schematisch dargestellten Ausführungs beispieles näher erläutert.

Eine Verstellpumpe 1 ist mit einem Verstellmotor 2 im geschlossenen hydraulischen Kreislauf verbunden und bildet ein hydrostatisches Getriebe. Die Verstellpumpe 1 wird von einer Kraftquelle 3 (Verbrennungsmotor oder Elektromotor) angetrieben. Druckbegrenzungsventile 4 und 5 dienen der Absicherung des hydrostatischen Getriebes. Ein Drehzahlsensor 6 erfaßt die Antriebsdrehzahl der Verstellpumpe 1 und meldet sie einer elektronischen Baueinheit 7. Die Abtriebsdrehzahl des hydrostatischen Getriebes wird von einem Drehzahlsensor 8 erfaßt und ebenfalls der elektronischen Baueinheit 7 mitgeteilt.

Das Fördervolumen der Verstellpumpe 1 und das Schluckvolumen des Verstellmotors 2 werden durch die elektronische Baueinheit 7 bestimmt, von der aus eine Signalleitung 9 zu einem Signalwandler 10 der Verstellpumpe 1 und eine Signalleitung 11 zu einem Signalwandler 12 des Verstellmotors 2 führen.

Durch die Höhe der Signale, die in den Signalleitungen 9 und 11 anstehen, liegen in der elektronischen Baueinheit 7 Informationen über die Fördervolumeneinstellung der Verstellpumpe 1 und über die Schluckvolumeneinstellung des Verstellmotors 2 vor.

Mit Hilfe der Antriebsdrehzahl und der Abtriebsdrehzahl des hydrostatischen Getriebes wird erfindungsgemäß in der elektronischen Baueinheit 7 der von der Verstellpumpe 1 erzeugte Volumenstrom und der vom Verstellmotor 2 aufgenommene Volumenstrom ermittelt. Durch Vergleich der beiden Volumenströme wird erkannt, ob durch das Druckbegrenzungsventil 4 bzw. 5 Fördermittel abströmt und somit eine Überschreitung des zulässigen Betriebsdrucks im hydrostatischen Getriebe vorliegt. Sofern dies der Fall ist, errechnet die elektronische Baueinheit 7 eine Einstellung des Fördervolumens der Verstellpumpe 1, bei der der erzeugte Volumenstrom um annähernd die Menge verringert wird, die zuvor als Fehlbetrag ermittelt wurde, der über eines der Druckbegrenzungsventile 4 bzw. 5 abfließt. Sodann werden entsprechend der neu errechneten Fördervolumeneinstellung von der elektronischen Baueinheit dem Signalwandler 9 Signale über die Signalleitung 10 übermittelt und die Verstellpumpe 1 im Fördervolumen auf den entsprechenden Wert eingestellt.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist auch anwendbar, wenn der Verbraucher als linear beweglicher Verbraucher ausgebildet ist, beispielsweise als Zylinder-Kolben-Aggregat. In diesem Fall muß zur Aufstellung der Volumenstrombilanz die lineare Bewegungsgeschwindigkeit des Verbrauchers ermittelt werden.

Die Druckbegrenzungsventile 4 und 5 sind bevorzugt elektrisch einstellbar. Auf diese Weise kann beispielsweise die Zugkraft eines Antriebs begrenzt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren funktioniert dennoch unverändert, da es nicht an Drücke gebunden ist, sondern mit Volumenströmen arbeitet.

Claims

1. Verfahren zur Druckregelung in hydrostatischen Antriebssystemen, wobei das Fördervolumen einer Verstellpumpe, von der mindestens ein Verbraucher hydraulischer Energie angetrieben wird, bei Erreichen eines bestimmten Druckniveaus bis auf ein die Aufrechterhaltung des Druckniveaus gewährleistendes Maß verringert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Verstellpumpe (1) erzeugten und vom Verbraucher aufgenommenen Volumenströme von einer elektronischen Baueinheit (7) permanent getrennt ermittelt und miteinander verglichen werden und bei unterschiedlichen Volumenströmen das Fördervolumen der Verstellpumpe (1) durch Signale der elektronischen Baueinheit (7) so weit verringert wird, bis die Volumenströme annähernd gleich sind.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Volumenströme von Verstellpumpe (1) und Verbraucher indirekt ermittelt werden, wobei die Antriebsdrehzahl der Verstellpumpe (1), die Einstellung des Fördervolumens, die Bewegungsgeschwindigkeit des Verbrauchers und die Einstellung des Schluckvolumens gemessen und daraus die Volumenströme von Verstellpumpe und Verbraucher berechnet werden.

3. Anwendung eines Verfahrens nach einem der vorangegangenen Ansprüche auf ein Antriebssystem mit einer elektrisch ansteuerbaren Verstellpumpe (1) und einem elektrisch ansteuerbaren Verstellmotor (2), wobei ein der Verstellpumpe (1) zugeordneter Drehzahl-Sensor (6) und ein dem Verstellmotor (2) zugeordneter Drehzahl-Sensor (8) an eine die Einstellung der Verstellpumpe (1) und des Verstellmotors (2) bestimmende elektronische Baueinheit (7) angeschlossen sind.

4. Anwendung nach Anspruch 3, wobei ein elektrisch einstellbares Druckbegrenzungsventil (4, 5) vorgesehen ist.