DE4327651A1

DE4327651A1 - Steuermodul für eine verstellbare Hydromaschine

Info

Publication number: DE4327651A1
Application number: DE19934327651
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Dipl Ing Goellner; Siegfried Dipl Ing Meier
Original assignee: Sauer Sundstrand GmbH and Co
Current assignee: SAUER-DANFOSS GMBH & CO OHG, 24539 NEUMUENSTER, DE
Priority date: 1993-08-17
Filing date: 1993-08-17
Publication date: 1995-02-23
Anticipated expiration: 2013-08-18
Also published as: DE4327651C2

Description

Die Erfindung betrifft einen Steuermodul für eine verstellbare Hydroma schine und ein Verfahren zum Steuern einer verstellbaren Hydromaschine mit einem derartigen Steuermodul.

In z. B. Forstmaschinen und Gabelstaplern werden Elektronikelemente zur Systemsteuerung und Systemüberwachung in zunehmendem Maße einge setzt. Bekannte Systemsteuerungen weisen eine in dem Fahrantrieb verstreut angeordnete Sensorik (siehe Fig. 1, 2 und 3) auf. Insbesondere für Drehzahlsensoren und Drucksensoren nimmt der Aufwand für eine geschützte Verkabelung zu. Zudem werden die Sensoren heute einfach in entsprechende Meßanschlüsse der Pumpen eingeschraubt, wodurch sie absolut ungeschützt aus der Pumpenkontur weit herausragen (Fig. 1 und 2). Damit entsteht ein hohes Risiko, daß die Sensorik gegebenenfalls schon beim Einbau in eine Hydromaschine beschädigt wird. Eine solche dezentrale Sensorik muß zusätzlich sehr sorgfältig verkabelt werden, damit im Betrieb durch - Vibration keine Beschädigung auftritt.

Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Steuermodul für eine Hydromaschine und ein Verfahren zu deren Steuerung bereitzustellen bei dem kurze Kabelwege zwischen der Sensorik bzw. Steuerung und einer die Signale der Sensoren aufbereitenden Vorrichtung realisiert werden. Ein großer Verkabelungsaufwand entfällt deshalb, und Vibrationen im Betrieb können keine Beschädigungen hervorrufen. Des weiteren ergibt sich eine wartungsfreundliche Anordnung, wobei Sensoren ohne eigene Verstärkung eingesetzt werden können.

Dieses Ziel wird für das Steuermodul durch die Merkmale des An spruchs 1 und für das Verfahren zum Steuern einer verstellbaren Hydro maschine durch die Merkmale des Anspruchs 13 verwirklicht.

Ein erfindungsgemäßes Steuermodul ist an der Hydromaschine lösbar angeordnet und weist einen elektrischen bzw. elektrohydraulischen Wand ler, eine mindestens einen Drucksensor und/oder Drehzahlsensor auf weisende Sensorik zur Bereitstellung von Signalen von Betriebsparametern auf. Außerdem kann eine dazu örtlich nah angeordnete Elektronikeinheit zur Erfassung und Verarbeitung von Signalen der Sensorik angeordnet sein. Diese Hauptbestandteile des Moduls sind in einem einzigen Steuer modul angeordnet.

Das Verfahren zum Steuern einer verstellbaren Hydromaschine mit einem Steuermodul der oben angegebenen Art umfaßt die folgenden Schritte:

- Aufbereiten in der Elektronikeinheit von von Sensoren der Sensorik bereitgestellten Signalen;
- Leiten der Signale der Sensoren an einen Systemrechner;
- Empfangen von in einem Systemrechner verarbeiteten Signalen, die für die Steuerung des Aktuators erforderlich sind, und zwar durch die Elektronikeinheit des Steuermoduls.

Zweckmäßige Weiterbildungen des Steuermoduls ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Ausführungsbeispiele in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer konventionellen verstellbaren Axialkol benmaschine mit verstreut angeordneter Sensorik;

Fig. 2 eine Frontansicht einer konventionellen verstellbaren Axialkol benpumpe mit verstreut angeordneter Sensorik;

Fig. 3 ein hydraulisches Schaltbild einer konventionellen verstellbaren Axialkolbenmaschine mit verstreut angeordneter Sensorik;

Fig. 4 eine Seitenansicht einer elektrohydraulisch verstellbaren Axialkol benmaschine mit zentral angeordneter integrierter Sensorik;

Fig. 5 ein hydraulisches Schaltbild einer elektrohydraulisch verstellbaren Axialkolbenmaschine mit zusammengefaßt angeordneter Sensorik; und

Fig. 6 ein hydraulisches Schaltbild einer bevorzugten Ausführungsform einer verstellbaren Axialkolbenmaschine mit zusammengefaßt angeordneter Sensorik.

Aus Fig. 1 ist ersichtlich, daß der Teilblock für die elektrohydraulische Servoverstellung 5, 6, ein Drucksensor 3 für die Erfassung des System druckes und ein Drehzahlsensor 4 zur Erfassung der Drehzahl der Hydromaschine dezentral angeordnet sind und deshalb ein konstruktiv hoher Aufwand erforderlich ist, um sicherzustellen, daß im Betrieb der Hydromaschine durch Schwingungen oder durch andere Ursachen die ent sprechenden Anschlußleitungen der Sensoren bzw. der Servoverstellung nicht beschädigt werden.

Das den Fig. 1 und 2 entsprechende hydraulische Schaltbild einer ver stellbaren Axialkolbenmaschine des Standes der Technik mit verstreut angeordneter Sensorik ist in Fig. 3 dargestellt. Fig. 3 zeigt die Verwen dung einer zentralen elektronischen Einheit, die über geeignete Leitungen mit den Drucksensoren, den Drehzahlsensoren und dem Aktuator der elektrohydraulischen Servoverstellung verbunden ist. Der Nachteil derartig verstreut angebrachter Sensoren besteht darin, daß in ungünstiger Anord nung viel Bauraum erforderlich ist, die Sensoren dadurch sehr anfällig gegen Beschädigung sind und großer Aufwand für deren Verkabelung erforderlich ist.

Ein Steuermodul, das gemäß Fig. 4 an der Hydromaschine angeordnet ist, weist eine Schwenkwinkel-Lageregelung 5, 6, 10 zur Steuerung des Servosystems 12, eine Sensorik 3, 4 zur Bereitstellung von Signalen von Betriebsparametern der Hydromaschine und eine dazu örtlich nah an geordnete Elektronikeinheit 7 zur Erfassung und teilweisen Verarbeitung von Signalen der Sensorik 3, 4 auf. An diesem Modul ist ein mehr poliger Stecker bzw. eine mehrpolige Steckverbindung 13 angebracht, der direkt mit der elektrohydraulischen Ansteuerung sowie mit den Sensoren Verbindung hat. Ein strichpunktierter Rahmen 2 in Fig. 5 kennzeichnet das erfindungsgemäße Steuermodul. Die Schwenkwinkel-Lageregelung 5, 6, 10 als ein Hauptteil des Steuermoduls weist ein Servoventil 5 und ein elektrohydraulisches Vorsteuerventil 6 mit einem Aktuator 10 auf. Die Sensorik 3, 4 besteht aus Drucksensoren 3 und Drehzahlsensoren 4, die jeweils mit der Elektronikeinheit 7 verbunden sind. Mindestens ein Drucksensor 3 und mindestens ein Drehzahlsensor 4 sind dazu vorgese hen. Der Aktuator 10 ist ebenfalls mit der Elektronikeinheit 7 verbun den. Die. Elektronikeinheit 7 ist über eine mehrpolige Steckverbindung 13 mit einem Systemrechner 9 verbunden.

Der Systemrechner 9 empfängt die erfaßten, teilweise aufbereiteten und zusammengefaßten Sensorsignale von der Elektronikeinheit 7, verarbeitet diese Signale und sendet geeignete Steuersignale zurück an die Elek tronikeinheit 7 und damit den Aktuator 10 des Vorsteuerventils 6 zur Steuerung des Servoventils 5. Da die Elektronikeinheit 7 die Aufberei tung der Drucksensorsignale enthält, sind unverstärkende Drucksensoren verwendbar, die bedingt durch ihren erheblich kleineren Bauraum eine einfache Integration in die Gesamtpumpe ermöglichen.

Fig. 6 zeigt ein hydraulisches Schaltbild einer bevorzugten Ausführungs form einer zusammengefaßten Sensorik inclusive des elektrohydraulischen Aktuators 16. Hier ist die elektrohydraulisch proportionale Servoverstel lung 5, 6, 10 zugunsten eines Sensors zur Erfassung der Schwenkposition 15 und eines doppeltwirkenden elektroproportionalen Druckminderventiles 15 zur Ansteuerung des Servosystems 12 ersetzt. Die Lagerregelung erfolgt im geschlossenen Regelkreis durch die Elektronikeinheit bzw. den Sy stemrechner 9. Gegenüber der Ansführungsform nach Fig. 5 wird durch die in Fig. 6 ein wesentlich vereinfachter Aufbau erreicht, der nicht nur kostengünstiger; sondern auch platzsparender ist.

Die Zusammenfassung der Aufbereitung der Sensorsignale hat zudem den Vorteil, daß nur eine Schaltung zum Verpolungsschutz sowie eine Schal tung zur Regelung einer konstanten Spannung nötig ist. Die Elektronik einheit 7 kann als eine integrierte Elektronikkarte ausgeführt sein und direkt an dem mehrpoligen Stecker 13 befestigt sein. Die Signale der Drucksensoren 3 können auch durch die Sensorik aufbereitet werden.

Eine große Vereinfachung ergibt sich im Störungsfall durch die Integrie rung der elektrohydraulischen Servoverstellung und der Sensorik sowie der Elektronikeinheit in ein Modul. Bei Auftreten einer Störung brau chen nur der Stecker 13 sowie Befestigungsschrauben 14 gelöst zu wer den, und das komplette Modul ist austauschbar. Damit kann die Fehler suche und Reparatur in einer Fachwerkstatt erfolgen, so daß ein mit einem hydrostatischen Fahrantrieb mit einem derartigen Steuermodul ausgerüstetes Fahrzeug schnell wieder einsetzbar ist. Störungen sind jedoch durch optimal geschützte Sensoren inklusive des Steckers 13 weitestgehend eliminiert.

Claims

1. Steuermodul für eine verstellbare Hydromaschine, dadurch gekennzeichnet, daß

- das Steuermodul an der Hydromaschine lösbar angeordnet ist und
- einen elektrischen bzw. elektrohydraulischen Wandler (10, 6, 16) zur Steuerung des Servosystems und
- mindestens einen Drucksensor (3) oder Drehzahlsensor (4) aufweist.

2. Steuermodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkwinkel-Lageregelung ein Servoventil (5) und ein elektrohy draulisches Vorsteuerventil (6, 10) aufweist und in das Steuermodul integriert ist.

3. Steuermodul nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuermodul zusätzlich eine Elektronikeinheit (7) aufweist und daß die Sensorik (3, 4) mindestens einen Drucksensor (3) und mindestens einen Drehzahlsensor (4) aufweist, die jeweils mit der Elektronikeinheit (7) verbunden sind.

4. Steuermodul nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktuator (10) mit der Elektronikeinheit (7) verbunden ist.

5. Steuermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn zeichnet, daß die Sensorik (3, 4) alle in der verstellbaren Hydroma schine angeordneten Sensoren umfaßt.

6. Steuermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn zeichnet, daß die Elektronikeinheit (7) über eine mehrpolige Steck verbindung (13) mit einem Systemrechner (9) verbunden ist.

7. Steuermodul nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Drucksensoren (3) unverstärkende Drucksensoren sind.

8. Steuermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn zeichnet, daß die Elektronikeinheit (7) die Leistungsstufen zur An steuerung des Aktuators (10) enthält.

9. Steuermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn zeichnet, daß die Elektronikeinheit (7) die Ansteuerung des Servosy stems realisiert.

10. Steuermodul nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektronikeinheit (7) eine integrierte Elektronikkarte ist und direkt an der mehrpoligen Steckverbindung (13) befestigt ist.

11. Steuermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekenn zeichnet, daß die Signale der Drucksensoren (3) durch die Elek tronikeinheit (7) aufbereitet werden.

12. Steuermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekenn zeichnet, daß die Hydromaschine eine verstellbare Axialkolbenpumpe ist.

13. Verfahren zum Steuern einer verstellbaren Hydromaschine mit einem Steuermodul nach den Ansprüchen 1 bis 12, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:

- Erfassen und Verarbeiten in der Elektronikeinheit (7) von von der Sensorik (3, 4) bereitgestellten Signalen;
- Leiten der Signale der Sensoren an einen Systemrechner (9); und
- Empfangen von in dem Systemrechner (9) verarbeiteten Signa len, die für die Steuerung des Aktuators (6 bzw. 16) erforder lich sind, durch die Elektronikeinheit (7) des Steuermoduls.

14. Verstellbare Hydropumpe mit einem Steuermodul nach den Ansprü chen 1 bis 12.

15. Hydrostatischer Fahrantrieb mit einem Steuermodul nach den An sprüchen 1 bis 11.

16. Hydrostatischer Fahrantrieb nach Anspruch 15, dadurch gekennzeich net, daß der Steuermodul an einer verstellbaren Axialkolbenpumpe angeordnet ist.

17. Hydrostatischer Fahrantrieb nach Anspruch 15, dadurch, gekennzeich net, daß der Steuermodul an einem verstellbaren Hydromotor an geordnet ist.