EP3770428A1 - Hydraulic compressed medium supply assembly for a mobile working machine and method - Google Patents

Hydraulic compressed medium supply assembly for a mobile working machine and method Download PDF

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EP3770428A1
EP3770428A1 EP20186955.9A EP20186955A EP3770428A1 EP 3770428 A1 EP3770428 A1 EP 3770428A1 EP 20186955 A EP20186955 A EP 20186955A EP 3770428 A1 EP3770428 A1 EP 3770428A1
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EP
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actual
pressure
control
medium supply
hydraulic machine
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EP20186955.9A
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EP3770428B1 (en
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Ximing Wang
Minha An
Michael Brand
Salih Tetik
Florian Muehlbauer
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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    • F04B49/00Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00
    • F04B49/002Hydraulic systems to change the pump delivery
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
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    • F04B1/12Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis
    • F04B1/26Control
    • F04B1/28Control of machines or pumps with stationary cylinders
    • F04B1/29Control of machines or pumps with stationary cylinders by varying the relative positions of a swash plate and a cylinder block
    • F04B1/295Control of machines or pumps with stationary cylinders by varying the relative positions of a swash plate and a cylinder block by changing the inclination of the swash plate
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F04B1/12Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis
    • F04B1/26Control
    • F04B1/30Control of machines or pumps with rotary cylinder blocks
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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    • F04B49/00Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00
    • F04B49/06Control using electricity
    • F04B49/065Control using electricity and making use of computers

Definitions

  • the invention relates to a hydraulic pressure medium supply arrangement for an open hydraulic circuit, for example for mobile work machines, according to the preamble of claim 1.
  • a pressure and flow rate control system is known from the document RE 30630 / 04.13 from Rexroth. This is used for the electrohydraulic control of a swivel angle, a pressure and a power of an axial piston variable displacement pump.
  • the control system has an axial piston variable displacement pump with an electrically controlled proportional valve.
  • An actuating piston can be controlled via this. This is used to adjust a swash plate of the variable displacement pump.
  • a displacement transducer is provided for the actuating piston, via which a swivel angle of the swash plate can be determined on the basis of the displacement path of the actuating piston.
  • a swivel angle of the swash plate on the swivel axis can also be tapped using a Hall sensor.
  • the volume flow of the variable displacement pump can in turn be determined from the swivel angle of the swashplate.
  • the variable displacement pump is driven by a motor. If the variable displacement pump is not driven and the actuating system is depressurized, the variable displacement pump swivels to a maximum delivery volume by the force of a spring. When the variable displacement pump is driven and the pilot valve is de-energized and the pump outlet is closed, the variable displacement pump swivels to a zero stroke pressure.
  • An equilibrium between the pump pressure on the setting piston and the spring force of the spring is established at around 4 to 8 bar.
  • the basic setting is usually taken when the control electronics are de-energized.
  • a control for the pilot valve has a setpoint pressure, a setpoint swivel angle and optionally a setpoint power value as input variable.
  • An actual pressure on the output side of the variable displacement pump is recorded by a pressure sensor. As explained above, an actual swivel angle is determined via the displacement transducer. The recorded actual values are digitally processed in an electronic unit and compared with the specified target values.
  • a minimum value generator then ensures that only the controller assigned to the desired operating point is automatically active. An output signal from the minimum value generator is then a setpoint value for a proportional magnet on the pilot valve.
  • a displacement path of a valve slide of the pilot valve is recorded via a displacement sensor and reported to the controller.
  • the document RD 30242 / 03.10 from Rexroth discloses external control electronics for the described adjustment of the axial piston adjusting machine. Furthermore, in the document RD 92 088 / 08.04 from Rexroth, an electro-hydraulic control system is disclosed.
  • a pivotable hydraulic axial piston adjusting machine is provided, which is connected to another hydraulic machine via a drive shaft. Furthermore, a control loop for a drive torque of the adjusting machine is provided. An actual drive torque and a setpoint drive torque are fed to the control loop, from which a manipulated variable for an adjusting device of the variable displacement machine is determined.
  • the target drive torque is an output variable of a minimum value generator. This selects an output variable for a pressure control and a volume flow control.
  • the volume flow of the hydraulic machine connected to the adjusting machine is provided as the actual volume flow. Furthermore, a high pressure of this hydraulic machine is provided as the actual pressure.
  • EP 2 851 565 B1 , U.S. 4,801,247 , U.S. 5,182,908 , EP 034 9092 B1 , US 5267441 , US 5967756 and US 5170625 each discloses a hydraulic machine with a swivel angle sensor and a pressure sensor. The pressure, the volume flow and the power can be controlled.
  • the invention is based on the object of creating a hydraulic pressure medium supply arrangement which is designed to be simple and inexpensive in terms of device technology and which nevertheless reliably and dynamically regulates and / or limits essential control variables of an adjustable hydraulic machine and parameters. Furthermore, a simple method should be provided for the pressure medium supply arrangement.
  • a hydraulic pressure medium supply arrangement for an open hydraulic circuit, in particular for a mobile work machine.
  • the pressure medium supply arrangement can have a hydraulic machine and an adjusting mechanism.
  • the adjustment mechanism is preferably used to adjust a delivery volume of the hydraulic machine.
  • an adjusting cylinder with an adjusting piston is provided.
  • the adjustment mechanism has an electrically proportionally controllable pilot valve. This can be used to control an inflow and / or an outflow in a control chamber of the actuating cylinder that is delimited by the actuating piston, in order to apply pressure medium to the actuating piston for actuation.
  • the pressure medium supply arrangement preferably has an electronic control. This further preferably has at least one setpoint output pressure of the hydraulic machine as input variables.
  • a setpoint delivery volume of the hydraulic machine can be provided as an input variable for the control. It is conceivable to set the target size (s) or, alternatively, to make them adjustable, so that they can be adapted as required during operation, for example.
  • a manipulated variable for the pilot valve is preferably provided as the output variable of the controller.
  • the controller can have a first control loop for an actual output pressure of the hydraulic machine. This is preferably tapped between a high pressure connection of the hydraulic machine and a main control valve for consumers. Alternatively or additionally, the first control circuit can be provided for an actual delivery volume of the hydraulic machine.
  • the hydraulic machine is an axial piston machine with an adjustable swivel cradle or swash plate for setting a delivery volume
  • the actual delivery volume can be recorded using an appropriate means, for example a swivel angle sensor such as a displacement transducer for the actuating piston.
  • a swivel angle of the swash plate on the swivel axis can also be tapped using a Hall sensor.
  • a measuring device is provided for detecting the displacement position or the displacement volume. It would also be conceivable to determine the pivot angle via a torque of the drive shaft and pressure measurement.
  • the first control circuit is subordinate to a second control circuit which can be provided for a delivery volume adjustment speed.
  • An actual delivery volume adjustment speed, in particular as a derivative of the actual delivery volume, of the hydraulic machine is preferably provided as an input variable for the second control loop. If the actual delivery volume adjustment speed is determined via the actual delivery volume, the recorded actual delivery volume can advantageously be used for both the first and the second control loop, so that separate detection of the actual delivery volume adjustment speed is not necessary.
  • An output variable of the second control loop is preferably the manipulated variable for the pilot valve.
  • a manipulated variable from the first can advantageously be sent to the second control loop Control loop in the form of a delivery volume adjustment speed. The manipulated variable from the first control loop can then be a setpoint variable for the second control loop.
  • This solution has the advantage that an electronically controllable hydraulic machine is created for mobile applications in an open circuit, which has a simple pump adjustment mechanism without a hydro-mechanical feedback.
  • it is not necessary to detect a position of the actuating piston of the pilot valve, which means that corresponding means can be dispensed with, which reduces costs and the complexity of the device.
  • the pressure medium supply arrangement is therefore extremely simple and inexpensive.
  • the first control loop preferably has the actual output pressure of the hydraulic machine and / or the actual delivery volume of the hydraulic machine as input variables.
  • the first control loop of the control can also be designed for an actual torque of the hydraulic machine.
  • a setpoint torque and an actual torque are then provided as input variables for the control.
  • the first control loop of the controller is designed for an actual power, including an actual speed of the hydraulic machine.
  • the actual power or the actual torque can be determined from the actual speed via a characteristic curve in order to then regulate the actual power.
  • a regulator in particular a P regulator, can be provided to regulate the actual torque.
  • the controller it is conceivable to design the controller as a PI controller or as a PID controller.
  • the first control loop has a control variable for the actual output pressure of the hydraulic machine and / or for the actual delivery volume of the hydraulic machine and / or for the actual torque of the hydraulic machine.
  • the control can then provide a replacing regulation that has a minimum value generator for the output manipulated variables of the first control loop.
  • An output variable of the minimum value generator is then preferably the manipulated variable in the form of the delivery volume adjustment speed, which is fed to the second control loop.
  • the minimum value generator ensures that only the controller assigned to the desired operating point is automatically active. For example, the minimum value generator selects the smallest of the supplied manipulated variables and then feeds this to the subordinate second control loop as the setpoint delivery volume adjustment speed.
  • the first control circuit preferably has a controller for the delivery volume or the pivot angle - from which the delivery volume can be determined - of the hydraulic machine.
  • a controller for the delivery volume or the pivot angle - from which the delivery volume can be determined - of the hydraulic machine This is, for example, preferably a P controller. Alternatively, it can be designed as a PI controller or as a PID controller.
  • the controller can have a setpoint swivel angle and an actual swivel angle or a setpoint delivery volume or actual delivery volume as an input variable.
  • a filter for example in the form of a PT1 element or a higher-order filter, is preferably provided for the actual swivel angle.
  • the filter can be used to smooth the signal in a simple manner.
  • the first control loop preferably has a controller for the actual output pressure of the hydraulic machine.
  • the actual output pressure in particular detected by a pressure sensor, and the setpoint output pressure are supplied to it as input variables.
  • a PID controller is preferably provided as the controller.
  • a P controller or PI controller can be used.
  • the target output pressure of the hydraulic machine is preferably adjustable.
  • an actual load sensing (LS) pressure of the consumers that are supplied with pressure medium via the pressure medium supply arrangement is recorded.
  • the actual LS pressure is the highest actual load pressure of the consumer.
  • the actual LS pressure is preferably fed to the control or the regulator for the actual output pressure as an input variable.
  • the controller for the actual output pressure is additionally supplied with a setpoint differential pressure as an input variable.
  • the target output pressure can then be calculated by adding the actual LS pressure and the target differential pressure and serve as an input variable for the controller.
  • the target differential pressure can either be permanently parameterized or flexibly adjustable and specified as a parameter.
  • the hydraulic machine (pump) is advantageously set to a minimum amount in order to also ensure steering ability in the event of pressure sensor misinformation.
  • the LS pressure on the basis of which the hydraulic machine is regulated, can be regarded as the leading variable.
  • a minimum amount is set as a function of the steering request, so that the steering ability is maintained even in the event of incorrect information regarding the LS pressure.
  • an I component can be provided, such as, for example, with a PID controller, which is explained above. It can then be provided, particularly when using the minimum value generator, that the I component is frozen or, in particular partially or completely, reset for the controller or controllers that are not active and have an I component. If the controller is then active, the I component is used in the usual way and the controller can react immediately. This means that the I component of the controller (s) is not used when inactive. This refinement can be referred to as "anti-windup", which means that freezing and resetting of the I component are combined.
  • One or more filters with a pressure-dependent filter coefficient can advantageously be provided for the regulator of the actual output pressure.
  • the respective filter is, for example, a variable PT1 filter or a higher-order filter.
  • the filter or a respective filter is preferably provided for the actual output pressure and / or for the actual LS pressure.
  • the pressure-dependent filter is preferably designed in such a way that the filtering is reduced when the actual output pressure of the hydraulic machine increases and, conversely, when the actual output pressure of the hydraulic machine decreases, the filtering is increased in order to influence the dynamics of the control.
  • one or more filters in particular with pressure-dependent filter coefficients, can be used for the other controllers listed above and below, in particular for one or more input variables.
  • an asymmetrical filter for the controller of the actual output pressure and / or for one or more of the controllers listed above and below, in particular for the one or more input variable (s). This depends on the direction in which the swash plate is pivoted. That is, the filtering of the filter in the first pivoting direction is different from the filtering in the second pivoting direction.
  • a gain factor in particular for the controller for the actual output pressure, is provided, which depends on the actual temperature of the pressure medium Hydromachine, in particular the output-side pressure medium, and / or the actual speed of the hydromachine and / or the actual output pressure of the hydromachine and / or a predetermined pressure gradient or setpoint pressure gradient, in particular for the setpoint output pressure of the hydromachine.
  • the gain factor can thus be determined as a function of these variables.
  • the gain factor can then be multiplied by the control deviation, for example, with the controller, the control deviation being, for example, the set differential pressure minus the actual differential pressure and the actual differential pressure being equal to the actual LS pressure minus the actual output pressure.
  • the higher the actual temperature the higher the gain factor.
  • the lower the actual speed of the hydraulic machine the greater the gain factor, since the pressure build-up depends on the volume flow and thus on the speed of the hydraulic machine.
  • the higher the actual speed the smaller the gain factor.
  • the gain factor can advantageously be designed as an operating point-dependent control parameter.
  • the following can apply, for example: the greater the actual output pressure, the greater the gain factor can be or the gain factor is increased up to a predetermined actual output pressure and then as it continues to rise Actual outlet pressure reduced again.
  • a gain factor can also be provided in the regulators for the actual output pressure and / or for the actual torque, in particular for the actual variables.
  • a pressure-dependent adaptation of the control loop gains can be provided.
  • the control parameters can thus be adapted during operation of the pressure medium supply arrangement. There is advantageously a need-based adaptation of the control dynamics and / or control stability during operation.
  • a setpoint pressure gradient is provided for the regulator of the actual output pressure.
  • the target pressure gradient can then, for example, have an influence on the target output pressure.
  • One influence is, for example, such that the higher the setpoint pressure gradient, the faster the hydraulic machine should swivel out.
  • the higher the target pressure gradient the faster the requirement grows than the actual gradient, which is why the hydraulic machine is pivoted faster in order to achieve the target pressure gradient. It is conceivable to use the target pressure gradient as a limitation for the target output pressure or as a limitation for changing the target output pressure.
  • the first control loop preferably has a controller for the actual torque or the actual power on the basis of the actual torque multiplied by the actual speed.
  • An actual speed can be provided as the input variable, which is picked up by a drive shaft, in particular via a speed sensor, of the hydraulic machine.
  • the actual torque or the absorption torque of the hydraulic machine (pump) can then be calculated from the actual speed.
  • the actual torque is calculated from the actual swivel angle multiplied by the actual output pressure divided by the hydromechanical efficiency.
  • the hydromechanical efficiency is a function of the actual output pressure, the actual swivel angle and the actual speed and can be determined, for example, via a characteristic curve.
  • a setpoint torque can be specified for the controller.
  • the output-side manipulated variable of the controller is preferably fed to the minimum value generator.
  • the characteristic curve for determining the actual torque is dependent, for example, on the actual pressure and / or on the actual swivel angle. In other words, an instantaneous power can be calculated with the controller, in particular if the actual speed is included.
  • the actual variables for the first and second control loops or a part of the actual variables and one or more derivatives thereof are filtered to calm the signals.
  • a PT1 element or a variable PT1 element are used here, for example.
  • a delivery volume adjustment speed specification or a maximum delivery volume adjustment speed for the control which is fed to the second control loop, in particular downstream of the minimum value generator.
  • the delivery volume adjustment speed specification is fed to the control via a regulating element.
  • This preferably has the manipulated variable from the first control loop as an input variable, that is to say the manipulated variable output by the minimum value generator.
  • the delivery volume adjustment speed specification can be provided as a further input variable be.
  • the final setpoint delivery volume adjustment speed for the second control loop can then be provided as the output variable of the control element.
  • control value of the minimum value generator is limited via the additionally specified delivery volume adjustment speed specification, which can be adjusted, for example, in order to influence the control dynamics of the pressure medium supply arrangement.
  • the delivery volume adjustment speed specification can be, for example, a positive or negative maximum of the delivery volume adjustment speed. The higher the final target delivery volume adjustment speed, the faster the hydraulic machine can swing out.
  • the control dynamics of the pressure medium supply arrangement can be influenced in a simple manner.
  • the control force for the pilot valve can be dependent on the setpoint pressure gradient and / or on the delivery volume adjustment speed specification.
  • These values can be variably adjusted during operation.
  • the control dynamics can thus be adapted as required during operation and, for example, be dependent on the operating point or operating point.
  • the value (s) can thus be used to limit and / or adapt the pump dynamics.
  • the swivel angle of the hydraulic machine and / or the delivery volume adjustment speed can then be adjusted in such a way that the desired value or the desired values are not exceeded.
  • the dynamics of the pressure medium supply arrangement can be adjusted via software parameters, with which, for example, a soft or hard machine behavior can be set.
  • the dynamics can also be changed for partial functions.
  • One sub-function can be adapted with the set pressure gradient and the other sub-function with the delivery volume adjustment speed specification.
  • By adapting the dynamics it is also possible to reduce vibrations. Furthermore, jerky movements can be avoided. It has been shown that the hydraulic pressure medium supply arrangement leads to an increase in efficiency, in particular due to less control oil consumption.
  • hydraulic pressure medium supply arrangement is easier integration compared to the hydromechanical controller, since, for example, connecting lines or hoses to the hydromechanical controller of the variable displacement pump are omitted.
  • a pilot control and / or an auto-calibration of a neutral current can be provided for an actuator of the pilot valve.
  • the neutral signal value is, for example, the full control value for the Pilot valve in which the delivery volume adjustment speed is zero.
  • the actual outlet pressure can be used for this.
  • a neutral current can then be determined from this, in particular via a characteristic map. This is then preferably fed to the manipulated variable of the control, in particular by addition.
  • the control can be relieved by the pre-control of the neutral current.
  • the neutral current can be auto-calibrated.
  • a target torque gradient is advantageously provided for the controller of the actual torque. This can for example be designed to be adaptable and adjustable.
  • the target torque gradient can, for example, have an influence on the target torque.
  • the setpoint torque gradient is preferably provided as a limit for the setpoint torque or for the limitation of the change in the setpoint torque. It is also conceivable to regulate the target torque gradient as a default.
  • a target torque can be formed based on the target torque gradient.
  • a filter or prefilter provided can then set a target dynamic.
  • a higher-level machine control can be provided in addition to the control or pump control. This is for example the actual output pressure and / or the actual swivel angle and / or the actual torque and / or the actual delivery volume and / or the actual delivery volume adjustment speed and / or the gradient of the actual output pressure and / or the Maximum torque and / or the gradient of the change in torque supplied.
  • a valve slide of the pilot valve is activated in such a way that it executes an axial oscillating movement temporarily or continuously, in particular when the pressure medium supply arrangement is in operation.
  • the oscillating movement is preferably carried out in such a way that the current switching position of the valve slide is practically not influenced.
  • dither hysteresis-reducing measure
  • a method is disclosed that is provided for regulating a stroke volume and / or a torque and / or a pressure of a hydrostatic machine.
  • regulating a volume flow into or out of the adjusting device by means of a control valve for adjusting the stroke volume based on a force difference between a control force and a force acting on the control valve in the opposite direction can be provided.
  • the force acting on the control valve in the opposite direction to the control force can be a spring force.
  • the control force can furthermore be an electrical force of an electromagnetic valve.
  • the machine is set as a function of the recorded stroke volume and / or pressure and / or target stroke volume and / or target pressure and / or target torque.
  • the stroke volume is preferably set so that the smallest stroke volume is always set, which leads to one of the target values being reached.
  • the hydraulic machine is preferably de-energized with zero stroke or with maximum stroke, depending on the fail-operation application.
  • variable displacement pump can be determined from the swivel angle of the swash plate. If the variable displacement pump is not driven and the actuating system is depressurized, the variable displacement pump swivels to a maximum delivery volume, for example, by a spring force of a spring. When the variable displacement pump is driven and the pilot valve is de-energized and the pump outlet is closed, the variable displacement pump swivels to a zero stroke pressure. A balance between the pump pressure on the setting piston and the spring force of the spring plus the pump pressure on the opposing piston is established at around 4 to 8 bar. The basic setting is usually taken when the control electronics are de-energized.
  • variable displacement pump when the pilot valve is de-energized, the variable displacement pump is swiveled to the maximum delivery volume in order to ensure a pressure medium supply to a consumer such as a steering system.
  • a pressure limiting valve is then preferably provided in order to limit the actual output pressure of the hydraulic machine. This can be done, for example, by the valve behavior of the pilot valve is inverted. For example, when the pilot valve is de-energized, the actuating cylinder connection can be connected to the tank connection.
  • a hydraulic pressure medium supply arrangement 1 which has a hydraulic machine in the form of an axial piston machine 2.
  • This has a swivel cradle for adjusting a delivery volume.
  • the axial piston machine 2 can be used both as a pump and as a motor.
  • the axial piston machine 2 is driven via a drive unit 4, which can be, for example, an internal combustion engine, such as a diesel unit, or an electric motor.
  • the axial piston machine 2 is connected to the drive unit 4 via a drive shaft 6.
  • a speed 8 of the drive shaft 6 can be tapped via means not shown, for example via a speed sensor, and fed to a control of the pressure medium supply arrangement 1.
  • An adjusting mechanism 12 is provided for the axial piston machine 2. This has a pilot valve 14.
  • valve slide can be controlled electrically proportionally via an actuator 16.
  • a manipulated variable 18 is supplied to the actuator 16 by a controller 20.
  • the valve slide of the pilot valve 14 is acted upon by a spring force of a valve spring 22 in the direction of a basic position. The spring force acts against the actuator force of the actuator 16.
  • the output side of the axial piston machine 2 is connected to a pressure line 24, which in turn is connected to a main control valve 26 or valve block. This can be used to control the pressure medium supply between the axial piston machine 2 and one or more consumers.
  • a control line 28 branches off from the pressure line 24 and is connected to a pressure connection P of the pilot valve 14.
  • the control line 28 is formed, for example, in a housing of the axial piston machine 2.
  • the pilot valve 14 also has a tank connection T which is connected to a tank via a tank line 30.
  • the pilot valve 14 has a working connection A, which is connected to a control chamber 32 of an actuating cylinder 34.
  • the control chamber 32 is delimited by an actuating piston 36 of the actuating cylinder.
  • a swash plate of the axial piston machine 2 can then be adjusted via the adjusting piston 36.
  • a displacement path of the actuating piston 36 is detected via a displacement transducer 38.
  • a swivel angle of the swivel cradle of the axial piston machine 2 is tapped from a swivel axis of the swivel cradle via a rotary, magnetic sensor.
  • the actual delivery volume or the actual displacement volume of the axial piston machine 2 can then be determined via the detected path.
  • the actual delivery volume 40 is then reported to the controller 20.
  • the pressure connection P is connected to the working connection A and the tank connection T is blocked.
  • valve slide When the actuator force of the actuator 16 is applied to the valve slide, the valve slide, starting from its basic position, is moved in the direction of switching positions in which the pressure connection P is blocked and the working connection A is connected to the tank connection T.
  • pressure medium from the pressure line 24 is applied to the actuating piston 36.
  • a cylinder 42 is provided in the adjustment mechanism 12. This has an actuating piston 44 which engages the swash plate of the axial piston machine 2.
  • the actuating piston 44 delimits a control chamber 46 which is connected to the pressure line 24.
  • the actuating piston 44 is acted upon by pressure medium of the control chamber 46 and by the spring force of a spring 48 in such a way that it loads the swash plate in the direction of increasing the delivery volume.
  • a pressure sensor 50 is provided, via which the pressure in the pressure line 24 is tapped and reported to the controller 20, the pressure being an actual output pressure 52.
  • a pressure sensor 54 is provided, which detects the highest actual load pressure (actual LS pressure) 56 that is transmitted to controller 20.
  • a controller 57 is connected to the controller 20 via a CAN interface 58 in order, in particular, to transmit the actual speed to the controller 20. It is also conceivable to feed the actual speed 8 directly to the controller 20.
  • the position of the swash plate of the axial piston machine 2 is controlled via the pilot valve 14 and the actuating piston 36.
  • a conveyed volume flow of the axial piston machine 2 is proportional to the position of the swash plate.
  • the adjusting piston 44 or counter-piston, which is pretensioned by the spring 48, is constantly subjected to the actual output pressure or pump pressure.
  • the swash plate is held in a position +100 percent by the spring 48.
  • the swash plate swivels to a zero stroke pressure, since the actuating piston 36 is acted upon by pressure medium from the pressure line 24.
  • An equilibrium between an actual output pressure at the setting piston 36 and the spring force of the spring 48 is established at a predetermined pressure or pressure range, for example between 8 to 12 bar.
  • This zero-stroke operation is assumed, for example, in the case of de-energized electronics or control 20.
  • the control of the pilot valve 14 takes place via the controller 20, which is, for example, preferably digital electronics, or alternatively analog electronics.
  • the controller 20 processes the required control signals, which is explained in more detail below.
  • Fig. 2 shows schematically a mode of operation of the controller 20.
  • This has a first control circuit 60 and a second control circuit 62.
  • the first control circuit 60 has a controller 64 for a swivel angle of the swash plate of the axial piston machine 2 Fig. 1 , a regulator 66 for the output pressure of the axial piston machine 2 and a regulator 68 for a torque of the axial piston machine 2.
  • the controller 64 has a setpoint delivery volume 70 and the actual delivery volume 40 as input variables.
  • a manipulated variable 72 is provided as the output variable.
  • the controller 66 has a setpoint output pressure 74 and the actual output pressure 52 as input variables.
  • a manipulated variable 75 is provided as the output variable.
  • the controller 68 has an actual torque 76 or a setpoint torque as input variables.
  • the actual torque is provided as a further input variable, which in turn can be determined using a characteristic map for the actual speed 8, for example.
  • a manipulated variable 78 is provided as the output variable for the controller 68.
  • the input variables are each fed to a control element in the form of a PID controller.
  • the manipulated variables 72, 75 and 78 are fed to a minimum value generator 80. This ensures that only the controller 72, 75 or 78 is active. In this case, either the output pressure, the torque or the delivery volume is precisely regulated, the other two variables in each case being below a predetermined setpoint.
  • An output signal of the minimum value generator 80 is then a setpoint in the form of a delivery volume adjustment speed or a set delivery volume adjustment speed 82. This is then an input variable for the second subordinate control loop 62.
  • Another input variable of the second control loop 62 is the derivation of the actual delivery volume 40 , which is then an actual delivery volume adjustment speed 84.
  • the input variables 82 and 84 for the second control loop 62 are then fed to a control element in the form of a PID element 86. This then outputs the manipulated variable 18 for the pilot valve 14 Fig. 1 out.
  • Fig. 3 is another embodiment for the controller 20 from Fig. 1 shown.
  • This has a regulator 88 for the delivery volume of the axial piston machine 2, see also Fig. 1 .
  • a regulator 90 for the output pressure of the axial piston machine 2 and a regulator 92 for the torque of the axial piston machine 2 are provided.
  • This is part of a first control loop 94.
  • a second control loop 96 which is subordinate to the first control loop, is provided for the delivery volume adjustment speed of the axial piston machine 2.
  • the controller 88 has a control element 98 in the form of a P element.
  • the target delivery volume 70 and the actual delivery volume 40 are provided as input variables.
  • the actual delivery volume 40 is supplied with the regulating element 98 via a filter in the form of a PT1 filter.
  • the manipulated variable 72 is provided as an output variable which is fed to the minimum value generator 80.
  • the controller 90 has the actual output pressure 52, the actual LS pressure 56, a target pressure difference 100 and a target pressure gradient 102 as input variables.
  • the actual LS pressure 56 and the desired pressure difference 100 are linked via a summing element 104 to form a desired output pressure.
  • the target output pressure is then fed to a control element 106 in the form of an inverted PT1 element, which estimates a probable signal profile.
  • the target output pressure is then fed to a control element 108, which has the target pressure gradient 102 as a further input variable.
  • the setpoint pressure gradient 102 specifies the maximum possible gradient that should be provided.
  • the setpoint output pressure is then influenced by the predefined setpoint pressure gradient 102 via the control element 108 in such a way that the dynamics of the pressure medium supply arrangement 1 start with the setpoint pressure gradient 102 Fig. 1 is controllable.
  • the influencing can be such that the higher the setpoint pressure gradient 102, the faster the swash plate of the axial piston machine 2 can be adjusted. Conversely, the smaller the target pressure gradient, the slower the swash plate of the axial piston machine 2 is adjusted.
  • the control element 108 is then the The set output pressure is fed to a control element 110 in the form of a PID element.
  • the actual output pressure 52 is then provided as a further input variable for the control element 110.
  • the manipulated variable 75 which is fed to the minimum value generator 80, results as the output variable of the control element 110.
  • the actual LS pressure 56 of the regulator 90 is fed to a filter 112, which is a variable PT1 filter, before the summing element 104.
  • the filters 112 and 114 have variable, in particular pressure-dependent, filter coefficients, which is explained in more detail above.
  • the controller 92 has the actual speed 8, the actual delivery volume 40, the actual output pressure 52 and a target torque 116 as input variables.
  • the input variables are fed to a control element 118 in the form of a P element.
  • the manipulated variable 78 which is fed to the minimum value generator 80, is provided as the output variable for the control element 118.
  • a control element 120 is provided for the manipulated variable 78, which, like the control element 106, is an inverted PT1 filter.
  • the actual speed, the actual delivery volume 40 and the actual output pressure 8 are fed to a control element 122 before being fed to the control element 118. This is used to calculate an actual torque 124 based on the actual speed 8, on the actual delivery volume 40 and the actual output pressure 8.
  • the calculation is carried out using a map of the control element 122.
  • the map is dependent on the actual output pressure 52 , which is fed to the control element 122.
  • the actual delivery volume 40 is fed to the control element 122.
  • the characteristic map can then alternatively or additionally depend on the actual delivery volume 40.
  • the actual torque 124 is formed from the actual speed 8 and from the actual output pressure 52 and / or from the actual delivery volume 40.
  • the actual torque 124 is then fed to a filter 126 in the form of a PT1 element before it reaches the regulating element 118.
  • the actual delivery volume 40 is fed to a filter 99 in the form of a PT1 element before it is fed to the regulating element 98.
  • the minimum value generator 80 forms the setpoint delivery volume adjustment speed 82 from the manipulated variables 72, 75 and 78. This is fed to a control element 128.
  • the dynamics of the pressure medium supply arrangement 1 can be influenced with this.
  • a delivery volume adjustment speed preset 130 which is adjustable, is provided as a further input variable for the regulating element 128.
  • the set delivery volume adjustment speed 82 output from the minimum value generator 80 can be limited and / or influenced in such a way that the higher the size 130, the faster the swash plate of the axial piston machine 2 can be pivoted and vice versa.
  • the dynamics of the pressure medium supply arrangement 1 can thus be influenced by adjusting the delivery volume adjusting speed specification 130 and / or by adjusting the setpoint pressure gradient 102.
  • the pressure medium supply arrangement 1 can hereby be adapted in a simple and inexpensive manner to different work machines and / or to different conditions of use and / or to different purposes.
  • the final setpoint delivery volume adjustment speed 132 is fed to the second control circuit 96 as an input variable.
  • This has a control element 134 in the form of a PI element.
  • the actual delivery volume adjustment speed 84 is provided as a further input variable for the control element 134. This is based on the actual delivery volume 40, which is derived in a control element 136.
  • the derivation that is to say the actual delivery volume adjustment speed, is then fed to a filter 138 in the form of a PT1 filter.
  • a control element 140 in the form of an inverted PT1 filter is then provided before the actual variable 84 is fed to the control element 134.
  • the control element 134 of the second control circuit 96 has the manipulated variable 18 for the pilot valve 14 as an output variable Fig. 1 on. This is fed to a summing element 142.
  • a precontrol value 144 is provided as a further input variable for the summing element 142. This is an output variable of a control element 150, which has the actual output pressure 52 as an input variable.
  • the pilot control value 144 is then determined on the basis of the actual output pressure 52.
  • the summing element 142 then combines the manipulated variable 18 and the precontrol value 144, with which a neutral current of the pilot valve is precontrolled. There is thus a pressure-dependent specification of a neutral signal value for the pilot valve 14 Fig. 1 . This has the advantage that the controller 20 is relieved of this control task.
  • a final manipulated variable 146 for the pilot valve 14 is then provided as the output variable of the summing element 142.
  • the summing element 142 has an in Fig. 3 downstream control element, not shown, which has the manipulated variable 146 as an input variable. This is superimposed by the control element with a low-frequency signal so that the valve slide of the pilot valve 14 is constantly in an axial oscillating movement in order to prevent the valve slide from sticking. The final manipulated variable for the pilot valve 14 is then provided as the output variable of the control element.
  • the superposition with the low-frequency signal can be referred to as "dithering".
  • the aim of the dither is to reduce the hysteresis of the pilot valve 14 by maintaining a small movement of the valve slide.
  • the dither (frequency and amplitude) is optimized so that the hysteresis is minimal and the system is not is stimulated. The lower the frequency and the greater the amplitude, the easier it is to keep the valve slide in motion. A small frequency, however, leads to a long period of the superimposed "sine signal". This creates the problem that this period can run in the opposite direction to the setpoint signal. You get a delayed reaction if the superimposed dither runs in the other direction than the target signal, which can be disadvantageous in the pump control.
  • the dither frequency can be increased and / or the amplitude reduced at higher pressures, since better lubrication takes place due to the pressure and the hysteresis of the pilot valve 14 decreases. This also reduces the influence of an out-of-phase dither and increases the control dynamics.
  • Fig. 4 shows schematically an operating point-dependent control parameter for the controller 20.
  • This is, for example, a gain factor Kp of the controller 90 for the output pressure of the axial piston machine 2.
  • the gain factor Kp is fed to the controller 20 via the control element 110, for example.
  • the gain factor Kp can be calculated via a control element 152 as a function of a temperature 154 of a pressure medium of the pressure medium supply arrangement 1.
  • the temperature is tapped from the pressure medium in the pressure line 24, for example via a sensor.
  • the gain factor Kp is then determined, for example, using a map.
  • the gain factor can depend on the actual speed 8 via a control element 156.
  • the gain factor Kp is also determined using a characteristic map.
  • a control element 158 is provided, by means of which the gain factor Kp can be determined via the actual output pressure 52, and this can also take place via a characteristic map. Furthermore, as an alternative or in addition, the gain factor Kp can be determined via a control element 160 based on the setpoint pressure gradient 102. The setpoint pressure gradient 102 can be derived from the setpoint output pressure 74 via a control element 162. If the gain factor Kp is determined via a plurality of control elements 152, 156, 158, 160, it can be linked via a respective output-side control element 164 and then finally output as the output variable of the control element 164.
  • the gain factor Kp can be determined via the actual output pressure 52.
  • a control element 166 is provided for this, in which the gain factor Kp is then determined based on the actual output pressure 52 via a characteristic map. In this case, the greater the actual outlet pressure, the greater the gain Kp.
  • the gain factor Kp can also be used for the controller 88 and / or 92 as an alternative or in addition to the controller 90.
  • a temporal adaptation of the transit times of at least one signal or part of the signals or all signals of the control loops 94 and 96 can be made Fig. 3 is provided, wherein in particular a phase position of the signal or signals can be adjusted. This can take place, for example, via the control element 106 and / or 120.
  • the pilot control value 144 can be determined, preferably based on a model, taking into account flow forces in the pilot valve 14 and / or a magnetic characteristic of the actuator 16 and / or a control edge characteristic of the valve slide of the pilot valve 14 and / or a spring stiffness of the valve spring 22.
  • a crawler excavator according to Figure 6b a pressure medium supply arrangement, see Fig. 1 , having.
  • This has the axial piston machine 2, which is driven by the drive unit 4 in the form of a diesel unit.
  • the supply of pressure medium to hydraulic cylinders 168 and 170, to hydraulic machines 172, 174 for moving the crawler excavator and to an auxiliary hydraulic drive 176 is controlled via the main control valve 26.
  • the crawler excavator here has various input means 178 for an operator that are connected to a CAN bus 180.
  • pressure sensors 182, 184 are connected to the CAN bus 180. These pick up the actual output pressure of the axial piston machine 2.
  • a safety valve is provided on the inlet side of the hydraulic cylinders 168, 170, which safeguard the hydraulic cylinders 168, 170 in the event of a break in a feed line.
  • the required input variables are detected via the controller 20 and, in particular, the pilot valve 14 is controlled.
  • the main control valve 26 is controlled as a function of the signals of the input means 178 detected via the CAN bus 180.
  • FIG. 7a shows a telehandler with one of the pressure medium supply arrangement according to FIG Figure 7b .
  • This has two axial piston machines 2 and 186, which are driven by the drive unit 4 in the form of a diesel unit via a common drive shaft. Pilot valves of the axial piston machine 2, 186 are controlled via the controller 20 as explained above.
  • the axial piston machine 186 serves to supply pressure medium to a wheel brake 188, a steering system 190 and a pilot oil supply 192.
  • the pilot oil supply 192 is provided for the main control valve 26 or the main control valve block.
  • the pressure medium supply to hydraulic cylinders 168, 170, 194, 196 is controlled via this.
  • a hydraulic machine 198 used and the auxiliary hydraulic motor 176 are controlled via the main control valve 26.
  • Input means 178 are also provided here, which are connected, for example, to controller 20 via CAN bus 180.
  • a communication device 200 is provided in order to carry out wireless communication with a server and / or with a computer, for example via radio or WiFi.
  • input variables for the controller 20 can then be adapted via the communication device 200 and / or software can be expanded or updated. It is also possible to send data via the communication device 200 that contain information about a state of the pressure medium supply arrangement 1.
  • FIG 8a is a compact excavator with a pressure medium supply arrangement according to Figure 8b shown.
  • the axial piston machine 2 can be seen, which is driven by the drive unit 4 in the form of a diesel unit.
  • the controller 20 is shown, which is connected, for example, to a pressure sensor 202 which picks up the actual output pressure of the axial piston machine 2.
  • the controller 20 is connected to a pressure sensor 204 which picks up the highest load pressure via the main control valve 26 or the main control block.
  • the controller 20 is connected to the controller 20 with a displacement transducer 206 for the swivel angle of the swash plate of the axial piston machine 2.
  • the pilot valve 14 is connected to the controller 20.
  • Five hydraulic cylinders 208 are connected to the main control valve 26. Furthermore, the hydraulic machines 172, 174 and the hydraulic auxiliary motor 176 are connected. The pilot oil supply 192 can optionally be provided. Input means 178 can hydraulically control the main control valve 26, for example, or be connected to the pressure medium supply arrangement via the CAN bus 180.
  • Fig. 1 shown for a fan system.
  • the axial piston machine 2 is provided, which is driven via the drive unit 4, for example in the form of a diesel unit.
  • the actual output pressure of the axial piston machine 2 is tapped via the pressure sensor 50.
  • a fan motor in the form of a hydraulic machine 210 is driven via the axial piston machine 2. This in turn drives blades 212 to generate a flow of air.
  • the coolant of a cooling circuit is then cooled via the air flow.
  • the pilot valve 14 can be controlled via the controller 20.
  • One or more temperatures picked up by sensors can be fed to controller 20, for example, via CAN bus 180.
  • the temperature can, for example, be a temperature of the coolant in a coolant line 214 and / or a temperature of the drive unit 4 and / or a temperature of the pressure medium. It is also conceivable to feed further input variables to the controller 20, as explained above.

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Abstract

Offenbart ist eine Hydraulische Druckmittelversorgungsanordnung, die eine verstellbare Axialkolbenmaschine hat, wobei ein Stellzylinder über ein Pilotventil gesteuert ist. Das Pilotventil wird von einer Steuereinrichtung angesteuert. Die Steuereinrichtung weist als Eingangsgrößen einen Ist-Druck und/oder einen Ist-Schwenkwinkel der verstellbaren Axialkolbenmaschine auf. Eine oder mehrere der genannten Eingangsgrößen werden mit einem passenden Sollwert verglichen und ein Stellwert oder jeweils ein Stellwert ausgegeben. Die Regelung der genannten Eingangsgrößen ist Teil eines ersten Regelkreises. Ein unterlagerter zweiter Regelkreis hat eine auf der Stellgröße oder den Stellgrößen basierende Eingangsgröße, die als Sollgröße dient. Eine weitere Eingangsgröße des zweiten Regelkreises ist eine Ist-Fördervolumen-Verstellgeschwindigkeit der Axialkolbenmaschine. Als Ausgangsgröße für den zweiten Regelkreis ist dann ein Stellwert für das Pilotventil vorgesehen.A hydraulic pressure medium supply arrangement is disclosed which has an adjustable axial piston machine, an actuating cylinder being controlled via a pilot valve. The pilot valve is activated by a control device. The control device has an actual pressure and / or an actual pivot angle of the adjustable axial piston machine as input variables. One or more of the input variables mentioned are compared with a suitable setpoint and a manipulated variable or a manipulated variable are output. The regulation of the input variables mentioned is part of a first control loop. A subordinate second control loop has an input variable based on the manipulated variable or variables, which serves as the setpoint. Another input variable of the second control loop is an actual delivery volume adjustment speed of the axial piston machine. A control value for the pilot valve is then provided as the output variable for the second control loop.

Description

Gebiet der ErfindungField of invention

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Druckmittelversorgungsanordnung für einen offenen hydraulischen Kreis, beispielsweise für mobile Arbeitsmaschinen, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a hydraulic pressure medium supply arrangement for an open hydraulic circuit, for example for mobile work machines, according to the preamble of claim 1.

Hintergrund der ErfindungBackground of the invention

Aus dem Dokument RD 30630/04.13 der Firma Rexroth, ist ein Druck- und Förderstrom-Regelsystem bekannt. Dieses dient zur elektrohydraulischen Regelung eines Schwenkwinkels, eines Drucks und einer Leistung einer Axialkolben-Verstellpumpe. Das Regelsystem hat eine Axialkolben-Verstellpumpe mit einem elektrisch angesteuerten Proportionalventil. Über dieses kann ein Stellkolben angesteuert werden. Dieser dient zum Verstellen einer Schrägscheibe der Verstellpumpe. Für den Stellkolben ist ein Wegaufnehmer vorgesehen, über den anhand des Verschiebewegs des Stellkolbens ein Schwenkwinkel der Schrägscheibe bestimmbar ist. Alternativ zum Wegaufnehmer kann auch ein Schwenkwinkel der Schrägscheibe an der Schwenkachse über einen Hall-Sensor abgegriffen werden. Aus dem Schwenkwinkel der Schrägscheibe wiederum kann der Volumenstrom der Verstellpumpe ermittelt werden. Die Verstellpumpe wird über einen Motor angetrieben. Wird die Verstellpumpe nicht angetrieben, und ist das Stellsystem drucklos, dann schwenkt die Verstellpumpe durch eine Federkraft einer Feder auf ein maximales Fördervolumen. Im angetriebenen Zustand der Verstellpumpe und bei stromlosem Pilotventil und verschlossenem Pumpenausgang schwenkt die Verstellpumpe dagegen auf einen Nullhubdruck. Ein Gleichgewicht zwischen Pumpendruck am Stellkolben und Federkraft der Feder stellt sich bei etwa 4 bis 8 bar ein. Die Grundeinstellung wird üblicherweise bei spannungsloser Regelelektronik eingenommen. Eine Steuerung für das Pilotventil weist als Eingangsgröße einen Soll-Druck, einen Soll-Schwenkwinkel und optional einen Soll-Leistungswert auf. Ein Ist-Druck ausgangsseitig der Verstellpumpe wird durch einen Drucksensor erfasst. Wie vorstehend erläutert, wird ein Ist-Schwenkwinkel über den Wegaufnehmer ermittelt. Die aufgenommenen Ist-Werte werden in einer Elektronikeinheit digital verarbeitet und mit den vorgegebenen Sollwerten verglichen. Ein Minimalwertbildner sorgt dann dafür, dass automatisch nur der dem gewünschten Arbeitspunkt zugeordnete Regler aktiv ist. Ein Ausgangssignal des Minimalwertbildners ist dann ein Sollwert für einen Proportionalmagneten am Pilotventil. Zum Steuern des Pilotventils wird ein Verschiebeweg eines Ventilschiebers des Pilotventils über einen Wegaufnehmer erfasst und der Steuerung gemeldet. In dem Dokument RD 30242/03.10 der Firma Rexroth ist eine externe Ansteuerelektronik für die beschriebene Verstellung der Axialkolben-Verstellmaschine offenbart. Des Weiteren ist in dem Dokument RD 92 088/08.04 der Firma Rexroth ein elektro-hydraulisches Regelsystem offenbart.A pressure and flow rate control system is known from the document RE 30630 / 04.13 from Rexroth. This is used for the electrohydraulic control of a swivel angle, a pressure and a power of an axial piston variable displacement pump. The control system has an axial piston variable displacement pump with an electrically controlled proportional valve. An actuating piston can be controlled via this. This is used to adjust a swash plate of the variable displacement pump. A displacement transducer is provided for the actuating piston, via which a swivel angle of the swash plate can be determined on the basis of the displacement path of the actuating piston. As an alternative to the position transducer, a swivel angle of the swash plate on the swivel axis can also be tapped using a Hall sensor. The volume flow of the variable displacement pump can in turn be determined from the swivel angle of the swashplate. The variable displacement pump is driven by a motor. If the variable displacement pump is not driven and the actuating system is depressurized, the variable displacement pump swivels to a maximum delivery volume by the force of a spring. When the variable displacement pump is driven and the pilot valve is de-energized and the pump outlet is closed, the variable displacement pump swivels to a zero stroke pressure. An equilibrium between the pump pressure on the setting piston and the spring force of the spring is established at around 4 to 8 bar. The basic setting is usually taken when the control electronics are de-energized. A control for the pilot valve has a setpoint pressure, a setpoint swivel angle and optionally a setpoint power value as input variable. An actual pressure on the output side of the variable displacement pump is recorded by a pressure sensor. As explained above, an actual swivel angle is determined via the displacement transducer. The recorded actual values are digitally processed in an electronic unit and compared with the specified target values. A minimum value generator then ensures that only the controller assigned to the desired operating point is automatically active. An output signal from the minimum value generator is then a setpoint value for a proportional magnet on the pilot valve. In order to control the pilot valve, a displacement path of a valve slide of the pilot valve is recorded via a displacement sensor and reported to the controller. The document RD 30242 / 03.10 from Rexroth discloses external control electronics for the described adjustment of the axial piston adjusting machine. Furthermore, in the document RD 92 088 / 08.04 from Rexroth, an electro-hydraulic control system is disclosed.

Aus der EP 1 460 505 A2 ist eine ablösende Regelung eines Drucks und eines Förderstroms offenbart. Hierbei ist eine verschwenkbare hydraulische Axialkolben-Verstellmaschine vorgesehen, die über eine Triebwelle mit einer weiteren Hydromaschine verbunden ist. Des Weiteren ist ein Regelkreis für ein Antriebsdrehmoment der Verstellmaschine vorgesehen. Dem Regelkreis wird ein Ist-Antriebsdrehmoment und ein Soll-Antriebsdrehmoment zugeführt, woraus eine Stellgröße für eine Stelleinrichtung der Verstellmaschine ermittelt wird. Das Soll-Antriebsdrehmoment wiederum ist eine Ausgangsgröße eines Minimalwertbildners. Dieser wählt hierbei eine Ausgangsgröße einer Druckregelung und einer Volumenstromregelung aus. Als Ist-Volumenstrom ist hierbei der Volumenstrom der mit der Verstellmaschine verbundenen Hydromaschine vorgesehen. Des Weiteren ist als Ist-Druck ein Hochdruck dieser Hydromaschine vorgesehen.From the EP 1 460 505 A2 alternating regulation of a pressure and a delivery flow is disclosed. In this case, a pivotable hydraulic axial piston adjusting machine is provided, which is connected to another hydraulic machine via a drive shaft. Furthermore, a control loop for a drive torque of the adjusting machine is provided. An actual drive torque and a setpoint drive torque are fed to the control loop, from which a manipulated variable for an adjusting device of the variable displacement machine is determined. The target drive torque, in turn, is an output variable of a minimum value generator. This selects an output variable for a pressure control and a volume flow control. The volume flow of the hydraulic machine connected to the adjusting machine is provided as the actual volume flow. Furthermore, a high pressure of this hydraulic machine is provided as the actual pressure.

Des Weiteren ist in den Dokumenten EP 2 851 565 B1 , US 4 801 247 , US 5 182 908 , EP 034 9092 B1 , US 5267441 , US 5967756 und US 5170625 jeweils eine Hydromaschine mit einem Schwenkwinkelsensor und einem Drucksensor offenbart. Es können der Druck, der Volumenstrom und die Leistung gesteuert werden.Furthermore is in the documents EP 2 851 565 B1 , U.S. 4,801,247 , U.S. 5,182,908 , EP 034 9092 B1 , US 5267441 , US 5967756 and US 5170625 each discloses a hydraulic machine with a swivel angle sensor and a pressure sensor. The pressure, the volume flow and the power can be controlled.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine hydraulische Druckmittelversorgungsanordnung zu schaffen, die vorrichtungstechnisch einfach und kostengünstig ausgestaltet ist und dennoch wesentliche Regelgrößen einer verstellbaren Hydromaschine und Parameter zuverlässig und dynamisch regelt und/oder limitieren kann. Des Weiteren soll ein einfaches Verfahren für die Druckmittelversorgungsanordnung vorgesehen sein.In contrast, the invention is based on the object of creating a hydraulic pressure medium supply arrangement which is designed to be simple and inexpensive in terms of device technology and which nevertheless reliably and dynamically regulates and / or limits essential control variables of an adjustable hydraulic machine and parameters. Furthermore, a simple method should be provided for the pressure medium supply arrangement.

Die Aufgabe hinsichtlich der Druckmittelversorgungsanordnung wird gelöst gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 und hinsichtlich des Verfahrens gemäß den Merkmalen des Anspruchs 13.The object with regard to the pressure medium supply arrangement is achieved according to the features of claim 1 and with regard to the method according to the features of claim 13.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous further developments of the invention are the subject of the dependent claims.

Erfindungsgemäß ist eine hydraulische Druckmittelversorgungsanordnung für einen offenen hydraulischen Kreis, insbesondere für eine mobile Arbeitsmaschine, vorgesehen. Die Druckmittelversorgungsanordnung kann eine Hydromaschine und einen Verstellmechanismus aufweisen. Der Verstellmechanismus dient vorzugsweise zum Verstellen eines Fördervolumens der Hydromaschine. Hierzu ist ein Stellzylinder mit einem Stellkolben vorgesehen. Des Weiteren weist der Verstellmechanismus ein elektrisch proportional ansteuerbares Pilotventil auf. Über dieses kann ein Zufluss und/oder ein Abfluss in einem vom Stellkolben begrenzten Steuerraum des Stellzylinders steuerbar sein, um den Stellkolben zum Ansteuern mit Druckmittel zu beaufschlagen. Weiterhin weist die Druckmittelversorgungsanordnung vorzugsweise eine elektronische Steuerung auf. Dies hat weiter vorzugsweise als Eingangsgrößen zumindest einen Soll-Ausgangsdruck der Hydromaschine. Alternativ oder zusätzlich kann als Eingangsgröße für die Steuerung ein Soll-Fördervolumen der Hydromaschine vorgesehen sein. Es ist denkbar, die Soll-Größe/n festzulegen oder alternativ auch verstellbar auszugestalten, so dass diese beispielsweise im Betrieb bedarfsabhängig anpassbar sind. Als Ausgangsgröße der Steuerung ist vorzugsweise eine Stellgröße für das Pilotventil vorgesehen. Des Weiteren kann die Steuerung einen ersten Regelkreis für einen Ist-Ausgangsdruck der Hydromaschine haben. Dieser wird vorzugsweise zwischen einem Hochdruckanschluss der Hydromaschine und einem Hauptsteuerventil für Verbraucher abgegriffen. Alternativ oder zusätzlich kann der erste Regelkreis für ein Ist-Fördervolumen der Hydromaschine vorgesehen sein. Handelt es sich bei der Hydromaschine um eine Axialkolbenmaschine mit einer verstellbaren Schwenkwiege oder Schrägscheibe zum Einstellen eines Fördervolumens, so kann beispielsweise das Ist-Fördervolumen über ein entsprechendes Mittel, beispielsweise über einen Schwenkwinkelsensor, wie beispielsweise einen Wegaufnehmer für den Stellkolben, erfasst werden. Alternativ zum Wegaufnehmer kann auch ein Schwenkwinkel der Schrägscheibe an der Schwenkachse über einen Hall-Sensor abgegriffen werden. Mit anderen Worten ist ein Messmittel zur Erfassung der Verdrängungsposition oder des Verdrängungsvolumens vorgesehen. Denkbar wäre auch den Schwenkwinkel über ein Drehmoment der Antriebswelle und Druckmessung zu ermitteln. Vorzugsweise ist dem ersten Regelkreis ein zweiter Regelkreis unterlagert, der für eine Fördervolumen-Verstellgeschwindigkeit vorgesehen sein kann. Als Eingangsgröße für den zweiten Regelkreis ist vorzugsweise eine Ist-Fördervolumen-Verstellgeschwindigkeit, insbesondere als Ableitung des Ist-Fördervolumens, der Hydromaschine vorgesehen. Wird die Ist-Fördervolumen-Verstellgeschwindigkeit über das Ist-Fördervolumen ermittelt, so kann das erfasste Ist-Fördervolumen vorteilhafterweise sowohl für den ersten als auch für den zweiten Regelkreis verwendet werden, womit eine separate Erfassung der Ist-Fördervolumen-Verstellgeschwindigkeit nicht notwendig ist. Eine Ausgangsgröße des zweiten Regelkreises ist vorzugsweise die Stellgröße für das Pilotventil. Vorteilhafterweise kann dem zweiten Regelkreis ein Stellwert aus dem ersten Regelkreis in Form einer Fördervolumen-Verstellgeschwindigkeit zugeführt sein. Bei dem Stellwert aus dem ersten Regelkreis kann es sich dann um eine Soll-Größe für den zweiten Regelkreis handeln.According to the invention, a hydraulic pressure medium supply arrangement for an open hydraulic circuit, in particular for a mobile work machine, is provided. The pressure medium supply arrangement can have a hydraulic machine and an adjusting mechanism. The adjustment mechanism is preferably used to adjust a delivery volume of the hydraulic machine. For this purpose, an adjusting cylinder with an adjusting piston is provided. Furthermore, the adjustment mechanism has an electrically proportionally controllable pilot valve. This can be used to control an inflow and / or an outflow in a control chamber of the actuating cylinder that is delimited by the actuating piston, in order to apply pressure medium to the actuating piston for actuation. Furthermore, the pressure medium supply arrangement preferably has an electronic control. This further preferably has at least one setpoint output pressure of the hydraulic machine as input variables. Alternatively or in addition, a setpoint delivery volume of the hydraulic machine can be provided as an input variable for the control. It is conceivable to set the target size (s) or, alternatively, to make them adjustable, so that they can be adapted as required during operation, for example. A manipulated variable for the pilot valve is preferably provided as the output variable of the controller. Furthermore, the controller can have a first control loop for an actual output pressure of the hydraulic machine. This is preferably tapped between a high pressure connection of the hydraulic machine and a main control valve for consumers. Alternatively or additionally, the first control circuit can be provided for an actual delivery volume of the hydraulic machine. If the hydraulic machine is an axial piston machine with an adjustable swivel cradle or swash plate for setting a delivery volume, for example the actual delivery volume can be recorded using an appropriate means, for example a swivel angle sensor such as a displacement transducer for the actuating piston. As an alternative to the position transducer, a swivel angle of the swash plate on the swivel axis can also be tapped using a Hall sensor. In other words, a measuring device is provided for detecting the displacement position or the displacement volume. It would also be conceivable to determine the pivot angle via a torque of the drive shaft and pressure measurement. Preferably, the first control circuit is subordinate to a second control circuit which can be provided for a delivery volume adjustment speed. An actual delivery volume adjustment speed, in particular as a derivative of the actual delivery volume, of the hydraulic machine is preferably provided as an input variable for the second control loop. If the actual delivery volume adjustment speed is determined via the actual delivery volume, the recorded actual delivery volume can advantageously be used for both the first and the second control loop, so that separate detection of the actual delivery volume adjustment speed is not necessary. An output variable of the second control loop is preferably the manipulated variable for the pilot valve. A manipulated variable from the first can advantageously be sent to the second control loop Control loop in the form of a delivery volume adjustment speed. The manipulated variable from the first control loop can then be a setpoint variable for the second control loop.

Diese Lösung hat den Vorteil, dass eine elektronisch ansteuerbare Hydromaschine für Mobilanwendungen im offenen Kreis geschaffen ist, die einen einfachen Pumpen-Verstellmechanismus ohne eine hydromechanische Rückführung aufweist. Im Unterschied zum Stand der Technik ist es nicht notwendig, eine Position des Stellkolbens des Pilotventils zu erfassen, womit auf entsprechende Mittel verzichtet werden kann, womit Kosten und vorrichtungstechnischer Aufwand reduziert sind. Die Druckmittelversorgungsanordnung ist somit äußerst einfach und kostengünstig ausgestaltet. Durch die Berücksichtigung der Ist-Fördervolumen-Verstellgeschwindigkeit wird wiederum die Dynamik des Systems bei der Steuerung des Pilotventils berücksichtigt. Die Stellgröße des Pilotventils ist somit auch von der Fördervolumen-Verstellgeschwindigkeit abhängig, was zu einer hohen Regelgüte führt.This solution has the advantage that an electronically controllable hydraulic machine is created for mobile applications in an open circuit, which has a simple pump adjustment mechanism without a hydro-mechanical feedback. In contrast to the prior art, it is not necessary to detect a position of the actuating piston of the pilot valve, which means that corresponding means can be dispensed with, which reduces costs and the complexity of the device. The pressure medium supply arrangement is therefore extremely simple and inexpensive. By taking into account the actual delivery volume adjustment speed, the dynamics of the system are in turn taken into account when controlling the pilot valve. The manipulated variable of the pilot valve is therefore also dependent on the delivery volume adjustment speed, which leads to a high control quality.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist der erste Regelkreis vorzugsweise als Eingangsgrößen den Ist-Ausgangsdruck der Hydromaschine und/oder das Ist-Fördervolumen der Hydromaschine auf.In a further embodiment of the invention, the first control loop preferably has the actual output pressure of the hydraulic machine and / or the actual delivery volume of the hydraulic machine as input variables.

Der erste Regelkreis der Steuerung kann des Weiteren für ein Ist-Drehmoment der Hydromaschine ausgebildet sein. Als Eingangsgröße für die Steuerung ist dann beispielsweise ein Soll-Drehmoment und ein Ist-Drehmoment vorgesehen. Alternativ oder zusätzlich ist denkbar, dass der erste Regelkreis der Steuerung für eine Ist-Leistung unter Einbeziehung einer Ist-Drehzahl der Hydromaschine ausgebildet ist. Denkbar ist auch, dass aus der Ist-Drehzahl über eine Kennlinie die Ist-Leistung oder das Ist-Drehmoment ermittelbar ist, um dann die Ist-Leistung zu regeln. Zum Regeln des Ist-Drehmoments kann ein Regler, insbesondere ein P-Regler vorgesehen sein. Alternativ ist denkbar, den Regler als PI-Regler oder als PID-Regler auszubilden.The first control loop of the control can also be designed for an actual torque of the hydraulic machine. A setpoint torque and an actual torque, for example, are then provided as input variables for the control. As an alternative or in addition, it is conceivable that the first control loop of the controller is designed for an actual power, including an actual speed of the hydraulic machine. It is also conceivable that the actual power or the actual torque can be determined from the actual speed via a characteristic curve in order to then regulate the actual power. A regulator, in particular a P regulator, can be provided to regulate the actual torque. Alternatively, it is conceivable to design the controller as a PI controller or as a PID controller.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist der erste Regelkreis für den Ist-Ausgangsdruck der Hydromaschine und/oder für das Ist-Fördervolumen der Hydromaschine und/oder für das Ist-Drehmoment der Hydromaschine jeweils eine Stellgröße auf. Die Steuerung kann dann eine ablösende Regelung vorsehen, die einen Minimalwertbildner für die ausgegebenen Stellgrößen des ersten Regelkreises hat. Eine Ausgangsgröße des Minimalwertbildners ist dann vorzugsweise der Stellwert in Form der Fördervolumen-Verstellgeschwindigkeit, der dem zweiten Regelkreis zugeführt wird. Der Minimalwertbildner sorgt dafür, dass automatisch nur der dem gewünschten Arbeitspunkt zugeordnete Regler aktiv ist. Beispielsweise wählt der Minimalwertbildner die kleinste der zugeführten Stellgrößen aus und führt diese dann dem untergelagerten zweiten Regelkreis als Soll-Fördervolumen-Verstellgeschwindigkeit zu.In a further embodiment of the invention, the first control loop has a control variable for the actual output pressure of the hydraulic machine and / or for the actual delivery volume of the hydraulic machine and / or for the actual torque of the hydraulic machine. The control can then provide a replacing regulation that has a minimum value generator for the output manipulated variables of the first control loop. An output variable of the minimum value generator is then preferably the manipulated variable in the form of the delivery volume adjustment speed, which is fed to the second control loop. The minimum value generator ensures that only the controller assigned to the desired operating point is automatically active. For example, the minimum value generator selects the smallest of the supplied manipulated variables and then feeds this to the subordinate second control loop as the setpoint delivery volume adjustment speed.

Für das Fördervolumen oder den Schwenkwinkel - aus dem das Fördervolumen bestimmbar ist - der Hydromaschine hat der erste Regelkreis vorzugsweise einen Regler. Bei diesem handelt es sich beispielsweise vorzugsweise um einen P-Regler. Alternativ kann dieser als PI-Regler oder als PID-Regler ausgebildet sein. Der Regler kann als Eingangsgröße einen Soll-Schwenkwinkel und einen Ist-Schwenkwinkel oder ein Soll-Fördervolumen oder Ist-Fördervolumen aufweisen.The first control circuit preferably has a controller for the delivery volume or the pivot angle - from which the delivery volume can be determined - of the hydraulic machine. This is, for example, preferably a P controller. Alternatively, it can be designed as a PI controller or as a PID controller. The controller can have a setpoint swivel angle and an actual swivel angle or a setpoint delivery volume or actual delivery volume as an input variable.

Vorzugsweise ist für den Ist-Schwenkwinkel ein Filter, beispielsweise in Form eines PT1-Glieds oder ein Filter höherer Ordnung, vorgesehen. Durch den Filter kann auf einfache Weise eine Beruhigung des Signals erfolgen.A filter, for example in the form of a PT1 element or a higher-order filter, is preferably provided for the actual swivel angle. The filter can be used to smooth the signal in a simple manner.

Vorzugsweise weist der erste Regelkreis einen Regler für den Ist-Ausgangsdruck der Hydromaschine auf. Als Eingangsgröße ist diesem der, insbesondere über einen Drucksensor erfasste, Ist-Ausgangsdruck und der Soll-Ausgangsdruck zugeführt. Als Regler ist vorzugsweise ein PID-Regler vorgesehen. Alternativ kann ein P-Regler oder PI-Regler eingesetzt sein. Der Soll-Ausgangsdruck der Hydromaschine ist vorzugsweise verstellbar. Insbesondere wird zum Ermittlung des Soll-Ausgangsdrucks ein Ist-Load-Sensing(LS)-Druck der Verbraucher, die über die Druckmittelversorgungsanordnung mit Druckmittel versorgt sind, erfasst. Insbesondere handelt es sich bei dem Ist-LS-Druck um den höchsten Ist-Lastdruck der Verbraucher. Der Ist-LS-Druck wird vorzugsweise der Steuerung bzw. dem Regler für den Ist-Ausgangsdruck als Eingangsgröße zugeführt. Bei einer Load-Sensing(LS)-Steuerung soll der höchste Lastdruck der Verstellpumpe gemeldet werden und die Verstellpumpe soll so geregelt werden, dass in der Pumpenleitung ein um eine bestimmte Druckdifferenz (delta_p) über dem höchsten Ist-Lastdruck liegender Ist-Ausgangsdruck herrscht. Somit ist vorteilhafter Weise vorgesehen, dass dem Regler für den Ist-Ausgangsdruck zusätzlich ein Soll-Differentialdruck als Eingangsgröße zugeführt wird. Der Soll-Ausgangsdruck kann dann durch Addition des Ist-LS-Drucks und des Soll-Differentialdrucks berechnet werden und dem Regler als Eingangsgröße dienen. Der Soll-Differenzialdruck kann entweder fest parametriert sein oder flexibel als Parameter verstellbar und vorgegeben werden.The first control loop preferably has a controller for the actual output pressure of the hydraulic machine. The actual output pressure, in particular detected by a pressure sensor, and the setpoint output pressure are supplied to it as input variables. A PID controller is preferably provided as the controller. Alternatively, a P controller or PI controller can be used. The target output pressure of the hydraulic machine is preferably adjustable. In particular, to determine the setpoint output pressure, an actual load sensing (LS) pressure of the consumers that are supplied with pressure medium via the pressure medium supply arrangement is recorded. In particular, the actual LS pressure is the highest actual load pressure of the consumer. The actual LS pressure is preferably fed to the control or the regulator for the actual output pressure as an input variable. With a load sensing (LS) control, the highest load pressure of the variable displacement pump should be reported and the variable displacement pump should be regulated in such a way that the actual output pressure in the pump line is a certain pressure difference (delta_p) above the highest actual load pressure. It is thus advantageously provided that the controller for the actual output pressure is additionally supplied with a setpoint differential pressure as an input variable. The target output pressure can then be calculated by adding the actual LS pressure and the target differential pressure and serve as an input variable for the controller. The target differential pressure can either be permanently parameterized or flexibly adjustable and specified as a parameter.

Insbesondere ist es auch denkbar, mehrere Ist-LS-Drücke zu erfassen und eine Maximalwertbildung oder eine Priorisierung in der Steuerung vorzunehmen. Dies kann durch Rückmeldung an ein Hauptventil oder an ein Main-Control-Valve erfolgen, wenn beispielsweise eine Fördermenge der Hydromaschine (Pumpe) begrenzt ist und damit die durch das Hauptventil geführte Fördermenge begrenzt werden kann, wodurch beispielsweise eine Priorisierung einer hydraulischen Lenkung im Falle einer Unterversorgung ermöglicht ist. Dabei wird vorteilhaft die Hydromaschine (Pumpe) zusätzlich zur LS-Druckführung auf eine Mindestmenge eingestellt, um auch im Falle einer Drucksensor-Fehlinformation die Lenkfähigkeit sicherzustellen. Mit anderen Worten kann als führende Größe der LS-Druck angesehen sein, anhand dessen die Hydromaschine geregelt wird. Zusätzlich ist denkbar, dass in Abhängigkeit von der Lenkanforderung eine Mindestmenge eingestellt wird, damit selbst bei einer Fehlinformation hinsichtlich des LS-Drucks die Lenkfähigkeit erhalten bleibt.In particular, it is also conceivable to record several actual LS pressures and to establish a maximum value or to prioritize in the control. This can be done by feedback to a main valve or to a main control valve if, for example, a delivery rate of the hydraulic machine (pump) is limited and thus the delivery rate guided through the main valve can be limited, whereby, for example, a prioritization of a hydraulic steering in the event of a Undersupply is made possible. In addition to the LS pressure control, the hydraulic machine (pump) is advantageously set to a minimum amount in order to also ensure steering ability in the event of pressure sensor misinformation. In other words, the LS pressure, on the basis of which the hydraulic machine is regulated, can be regarded as the leading variable. In addition, it is conceivable that a minimum amount is set as a function of the steering request, so that the steering ability is maintained even in the event of incorrect information regarding the LS pressure.

Bei einem Regler für den Ist-Ausgangsdruck und/oder für den Ist-Fördervolumen und/oder für das Ist-Drehmoment kann ein I-Anteil vorgesehen sein, wie beispielsweise bei einem PID-Regler, was obenstehend erläutert ist. Es kann dann, insbesondere beim Einsatz des Minimalwertbildners, vorgesehen sein, dass bei dem Regler oder den Regler/n, die nicht-aktiv sind und einen I-Anteil haben, der I-Anteil eingefroren oder, insbesondere teilweise oder vollständig zurückgesetzt wird. Ist der Regler dann aktiv, so wird der I-Anteil auf übliche Weise genutzt und der Regler kann sofort reagieren. Dies führt dazu, dass der I-Anteil des oder der Regler/s bei Inaktivität nicht aufgezogen wird. Diese Ausgestaltung kann als "Anti-windup" bezeichnet werden, das heißt, dass die Einfrierung und das Zurückstellen des I-Anteils kombiniert ist.In the case of a controller for the actual output pressure and / or for the actual delivery volume and / or for the actual torque, an I component can be provided, such as, for example, with a PID controller, which is explained above. It can then be provided, particularly when using the minimum value generator, that the I component is frozen or, in particular partially or completely, reset for the controller or controllers that are not active and have an I component. If the controller is then active, the I component is used in the usual way and the controller can react immediately. This means that the I component of the controller (s) is not used when inactive. This refinement can be referred to as "anti-windup", which means that freezing and resetting of the I component are combined.

Für den Regler des Ist-Ausgangsdrucks können vorteilhafter Weise ein oder mehrere Filter mit einem druckabhängigen Filterkoeffizienten vorgesehen sein. Bei dem jeweiligen Filter handelt es sich beispielsweise um einen variablen PT1-Filter oder um einen Filter höherer Ordnung. Vorzugsweise ist der Filter oder ein jeweiliger Filter für den Ist-Ausgangsdruck und/oder für den Ist-LS-Druck vorgesehen. Vorzugsweise ist der druckabhängige Filter derart ausgestaltet, dass bei einer Steigerung des Ist-Ausgangsdrucks der Hydromaschine die Filterung reduziert wird und umgekehrt bei einer Senkung des Ist-Ausgangsdrucks der Hydromaschine die Filterung erhöht wird, um Einfluss auf die Dynamik der Regelung zu nehmen.One or more filters with a pressure-dependent filter coefficient can advantageously be provided for the regulator of the actual output pressure. The respective filter is, for example, a variable PT1 filter or a higher-order filter. The filter or a respective filter is preferably provided for the actual output pressure and / or for the actual LS pressure. The pressure-dependent filter is preferably designed in such a way that the filtering is reduced when the actual output pressure of the hydraulic machine increases and, conversely, when the actual output pressure of the hydraulic machine decreases, the filtering is increased in order to influence the dynamics of the control.

Alternativ oder zusätzlich kann ein oder können mehrere Filter, insbesondere mit druckabhängigen Filterkoeffizienten, für die weiteren obenstehend und untenstehend angeführten Regler, insbesondere für eine oder mehrere Eingangsgrößen, eingesetzt sein.Alternatively or additionally, one or more filters, in particular with pressure-dependent filter coefficients, can be used for the other controllers listed above and below, in particular for one or more input variables.

Alternativ oder zusätzlich ist denkbar für den Regler des Ist-Ausgangsdrucks und/oder für einen oder mehrere der obenstehend und untenstehend angeführten Regler, insbesondere für die eine oder mehrere Eingangsgröße/n einen asymmetrischen Filter vorzusehen. Dieser ist abhängig von der Richtung, in der die Schrägscheibe verschwenkt wird. Das heißt die Filterung des Filters in der ersten Verschwenkrichtung ist im Vergleich zur Filterung in der zweiten Verschwenkrichtung verschieden.Alternatively or additionally, it is conceivable to provide an asymmetrical filter for the controller of the actual output pressure and / or for one or more of the controllers listed above and below, in particular for the one or more input variable (s). This depends on the direction in which the swash plate is pivoted. That is, the filtering of the filter in the first pivoting direction is different from the filtering in the second pivoting direction.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist ein Verstärkungsfaktor (Kp), insbesondere für den Regler für den Ist-Ausgangsdruck, vorgesehen, der von der Ist-Temperatur des Druckmittels der Hydromaschine, insbesondere des ausgangsseitigen Druckmittels, und/oder der Ist-Drehzahl der Hydromaschine und/oder des Ist-Ausgangsdrucks der Hydromaschine und/oder eines vorgegebenen Druckgradienten oder Soll-Druckgradienten, insbesondere für den Soll-Ausgangsdruck der Hydromaschine, abhängt. Der Verstärkungsfaktor kann somit in Abhängigkeit von diesen Größen ermittelt werden. Der Verstärkungsfaktor kann dann beispielsweise beim Regler mit der Regelabweichung multipliziert werden, wobei die Regelabweichung beispielsweise der Soll-Differentialdruck minus der Ist-Differential-Druck ist und wobei der Ist-Differentialdruck gleich der Ist-LS-Druck minus der Ist-Ausgangsdruck ist.. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass, je kleiner die Ist-Temperatur ist, desto kleiner ist der Verstärkungsfaktor, da hierdurch vorzugsweise im Kaltzustand der Hydromaschine ein Schwingen der Hydromaschine verhindert oder zumindest vermindert werden kann. Entsprechend kann umgekehrt gelten, dass, je größer die Ist-Temperatur ist, desto größer ist der Verstärkungsfaktor. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass, je kleiner die Ist-Drehzahl der Hydromaschine ist, desto größer ist der Verstärkungsfaktor, da der Druckaufbau vom Volumenstrom abhängt und somit von der Drehzahl der Hydromaschine. Entsprechend kann auch hier umgekehrt gelten, dass, je größer die Ist-Drehzahl ist, desto kleiner ist der Verstärkungsfaktor. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass, je größer der Druckgradient des Soll-Ausgangsdrucks ist, desto größer ist der Verstärkungsfaktor. Dies ist vorteilhaft, da, je größer der Druckgradient, desto größer ist die Anforderung zum Ausschwenken der Hydromaschine und somit muss die Hydromaschine schneller reagieren als im Kleinsignalbereich. Umgekehrt gilt dann auch hier, dass, je kleiner der Druckgradient ist, desto kleiner ist der Verstärkungsfaktor. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass, je größer der Ist-Ausgangsdruck ist, desto größer ist der Verstärkungsfaktor. Dies ist vorteilhaft, da bei größerem Ist-Ausgangsdruck, auch die Streckendynamik höher ist. Somit kann die Hydromaschine schneller verschwenkt werden, ohne instabil zu werden. Umgekehrt gilt der gleiche Zusammenhang.In a further embodiment of the invention, a gain factor (Kp), in particular for the controller for the actual output pressure, is provided, which depends on the actual temperature of the pressure medium Hydromachine, in particular the output-side pressure medium, and / or the actual speed of the hydromachine and / or the actual output pressure of the hydromachine and / or a predetermined pressure gradient or setpoint pressure gradient, in particular for the setpoint output pressure of the hydromachine. The gain factor can thus be determined as a function of these variables. The gain factor can then be multiplied by the control deviation, for example, with the controller, the control deviation being, for example, the set differential pressure minus the actual differential pressure and the actual differential pressure being equal to the actual LS pressure minus the actual output pressure. It is preferably provided that the lower the actual temperature, the lower the gain factor, since this can prevent or at least reduce oscillation of the hydraulic machine, preferably when the hydraulic machine is cold. Correspondingly, conversely, the higher the actual temperature, the higher the gain factor. Alternatively or additionally, it can be provided that the lower the actual speed of the hydraulic machine, the greater the gain factor, since the pressure build-up depends on the volume flow and thus on the speed of the hydraulic machine. Correspondingly, conversely, the higher the actual speed, the smaller the gain factor. Alternatively or additionally, it can be provided that the greater the pressure gradient of the target output pressure, the greater the gain factor. This is advantageous because the greater the pressure gradient, the greater the requirement for swiveling out the hydraulic machine and thus the hydraulic machine must react more quickly than in the small-signal range. Conversely, it then also applies here that the smaller the pressure gradient, the smaller the gain factor. Alternatively or additionally, it can be provided that the greater the actual outlet pressure, the greater the gain factor. This is advantageous because the higher the actual outlet pressure, the higher the system dynamics. The hydraulic machine can thus be swiveled more quickly without becoming unstable. The reverse is also true.

Der Verstärkungsfaktor kann vorteilhafter Weise als arbeitspunktabhängiger Regelparameter ausgebildet sein. Für die Druckregelung und/oder für die Drehmomentregelung und/oder für die Schwenkwinkelregelung kann beispielsweise gelten: je größer der Ist-Ausgangsdruck, desto größer kann der Verstärkungsfaktor sein oder der Verstärkungsfaktor wird bis zu einem vorbestimmten Ist-Ausgangsdruck erhöht und im Anschluss bei weiter steigendem Ist-Ausgangsdruck wieder gesenkt. In anderen Worten kann ein Verstärkungsfaktor auch bei den Reglern für den Ist-Ausgangsdruck und/oder für das Ist-Drehmoment vorgesehen sein, insbesondere für die Ist-Größen. Insbesondere kann in anderen Worten eine druckabhängige Anpassung der Regelkreisverstärkungen vorgesehen sein. Die Regelparameter sind somit im Betrieb der Druckmittelversorgungsanordnung anpassbar. Es erfolgt vorteilhafter Weise eine bedarfsgerechte Anpassung der Regeldynamik und/oder Regelstabilität im Betrieb.The gain factor can advantageously be designed as an operating point-dependent control parameter. For the pressure control and / or for the torque control and / or for the swivel angle control, the following can apply, for example: the greater the actual output pressure, the greater the gain factor can be or the gain factor is increased up to a predetermined actual output pressure and then as it continues to rise Actual outlet pressure reduced again. In other words, a gain factor can also be provided in the regulators for the actual output pressure and / or for the actual torque, in particular for the actual variables. In particular, in other words, a pressure-dependent adaptation of the control loop gains can be provided. The control parameters can thus be adapted during operation of the pressure medium supply arrangement. There is advantageously a need-based adaptation of the control dynamics and / or control stability during operation.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass ein Soll-Druckgradient für den Regler des Ist-Ausgangsdrucks vorgesehen ist. Dieser ist vorzugsweise anpassbar und verstellbar. Der Soll-Druckgradient kann dann beispielsweise Einfluss auf den Soll-Ausgangsdruck haben. Ein Einfluss ist beispielsweise derart, dass, je höher der Soll-Druckgradient ist, desto schneller soll die Hydromaschine ausschwenken. Je höher der Soll-Druckgradient, desto schneller wächst die Anforderung als der Ist-Gradient, weshalb die Hydromaschine schneller verschwenkt wird, um den Soll-Druckgradienten zu erreichen. Es ist denkbar, den Soll-Druckgradienten als Begrenzung für den Soll-Ausgangsdruck oder als Begrenzung für die Änderung des Soll-Ausgangsdrucks zu verwenden.In a further embodiment of the invention it can be provided that a setpoint pressure gradient is provided for the regulator of the actual output pressure. This is preferably adaptable and adjustable. The target pressure gradient can then, for example, have an influence on the target output pressure. One influence is, for example, such that the higher the setpoint pressure gradient, the faster the hydraulic machine should swivel out. The higher the target pressure gradient, the faster the requirement grows than the actual gradient, which is why the hydraulic machine is pivoted faster in order to achieve the target pressure gradient. It is conceivable to use the target pressure gradient as a limitation for the target output pressure or as a limitation for changing the target output pressure.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung hat der erste Regelkreis vorzugsweise einen Regler für das Ist-Drehmoment oder die Ist-Leistung auf Basis des Ist-Drehmoments multipliziert mit der Ist-Drehzahl. Als Eingangsgröße kann eine Ist-Drehzahl vorgesehen sein, die von einer Triebwelle, insbesondere über einen Drehzahlsensor, der Hydromaschine abgegriffen ist. Aus der Ist-Drehzahl kann dann das Ist-Drehmoment oder Aufnahmedrehmoment der Hydromaschine (Pumpe) berechnet werden. Das Ist-Drehmoment berechnet sich aus dem Ist-Schwenkwinkel multipliziert mit dem Ist-Ausgangsdruck geteilt durch den hydromechanischen Wirkungsgrad. Der hydromechanische Wirkungsgrad ist eine Funktion aus dem Ist-Ausgangsdruck, aus dem Ist-Schwenkwinkel und der Ist-Drehzahl und kann beispielsweise über eine Kennlinie ermittelbar sein. Des Weiteren kann für den Regler ein Soll-Drehmoment vorgegeben sein. Die ausgangsseitige Stellgröße des Reglers wird vorzugsweise dem Minimalwertbildner zugeführt. Die Kennlinie zum Bestimmen des Ist-Drehmoments ist beispielsweise abhängig vom Ist-Druck und/oder vom Ist-Schwenkwinkel. Mit anderen Worten kann mit dem Regler eine Momentanleistung berechnet werden, insbesondere wenn die Ist-Drehzahl mit einbezogen wird.In a further embodiment of the invention, the first control loop preferably has a controller for the actual torque or the actual power on the basis of the actual torque multiplied by the actual speed. An actual speed can be provided as the input variable, which is picked up by a drive shaft, in particular via a speed sensor, of the hydraulic machine. The actual torque or the absorption torque of the hydraulic machine (pump) can then be calculated from the actual speed. The actual torque is calculated from the actual swivel angle multiplied by the actual output pressure divided by the hydromechanical efficiency. The hydromechanical efficiency is a function of the actual output pressure, the actual swivel angle and the actual speed and can be determined, for example, via a characteristic curve. Furthermore, a setpoint torque can be specified for the controller. The output-side manipulated variable of the controller is preferably fed to the minimum value generator. The characteristic curve for determining the actual torque is dependent, for example, on the actual pressure and / or on the actual swivel angle. In other words, an instantaneous power can be calculated with the controller, in particular if the actual speed is included.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung werden die Ist-Größen für den ersten und zweiten Regelkreis oder einen Teil der Ist-Größen und ein oder mehrere Ableitungen davon zur Beruhigung der Signale gefiltert. Hier sind beispielsweise wie vorstehend bereits erläutert ein PT1 Glied oder ein variables PT1 Glied eingesetzt.In a further embodiment of the invention, the actual variables for the first and second control loops or a part of the actual variables and one or more derivatives thereof are filtered to calm the signals. As already explained above, a PT1 element or a variable PT1 element are used here, for example.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist denkbar, eine Fördervolumen-Verstellgeschwindigkeit-Vorgabe oder ein Maximale-Fördervolumen-Verstellgeschwindigkeit für die Steuerung vorzusehen, die, insbesondere nachgeschaltet zum Minimalwertbildner, dem zweiten Regelkreis zugeführt wird. Insbesondere wird die Fördervolumen-Verstellgeschwindigkeit-Vorgabe über ein Regelglied der Steuerung zugeführt. Dieses hat als Eingangsgröße vorzugsweise den Stellwert aus dem ersten Regelkreis, also der vom Minimalwertbildner ausgegebene Stellwert. Als weitere Eingangsgröße kann die Fördervolumen-Verstellgeschwindigkeit-Vorgabe vorgesehen sein. Als Ausgangsgröße des Regelglieds kann dann die endgültige Soll-Fördervolumen-Verstellgeschwindigkeit für den zweiten Regelkreis vorgesehen sein. Über die zusätzlich vorgegebene Fördervolumen-Verstellgeschwindigkeit-Vorgabe, die beispielsweise verstellbar ist, wird insbesondere der Stellwert des Minimalwertbildners begrenzt, um eine Regeldynamik der Druckmittelversorgungsanordnung zu beeinflussen. Bei der Fördervolumen-Verstellgeschwindigkeit-Vorgabe kann es sich beispielsweise um ein positives oder negatives Maximum der Fördervolumen-Verstellgeschwindigkeit handeln. Je höher die endgültige Soll-Fördervolumen-Verstellgeschwindigkeit, desto schneller kann die Hydromaschine ausschwenken.In a further embodiment of the invention, it is conceivable to provide a delivery volume adjustment speed specification or a maximum delivery volume adjustment speed for the control, which is fed to the second control loop, in particular downstream of the minimum value generator. In particular, the delivery volume adjustment speed specification is fed to the control via a regulating element. This preferably has the manipulated variable from the first control loop as an input variable, that is to say the manipulated variable output by the minimum value generator. The delivery volume adjustment speed specification can be provided as a further input variable be. The final setpoint delivery volume adjustment speed for the second control loop can then be provided as the output variable of the control element. In particular, the control value of the minimum value generator is limited via the additionally specified delivery volume adjustment speed specification, which can be adjusted, for example, in order to influence the control dynamics of the pressure medium supply arrangement. The delivery volume adjustment speed specification can be, for example, a positive or negative maximum of the delivery volume adjustment speed. The higher the final target delivery volume adjustment speed, the faster the hydraulic machine can swing out.

Mit dem vorstehend erläuterten verstellbaren Soll-Druckgradienten und/oder der verstellbaren Fördervolumen-Verstellgeschwindigkeit-Vorgabe kann auf einfache Weise Einfluss auf die Regeldynamik der Druckmittelversorgungsanordnung genommen werden. Somit kann die Steuerkraft für das Pilotventil abhängig vom Soll-Druckgradienten und/oder von der Fördervolumen-Verstellgeschwindigkeit-Vorgabe sein. Diese Werte sind variabel im Betrieb anpassbar. Es kann somit eine bedarfsgerechte Anpassung der Regeldynamik im Betrieb erfolgen und beispielsweise betriebspunkt- oder arbeitspunktabhängig sein. Durch den oder die Wert/e kann somit eine Limitierung und/oder Anpassung der Pumpendynamik erfolgen. Der Schwenkwinkel der Hydromaschine und/oder die Fördervolumen-Verstellgeschwindigkeit kann dann derart eingeregelt werden, dass der Soll-Wert oder die Soll-Werte nicht überschritten werden. Mit den verstellbaren Größen (Soll-Druckgradienten und/oder der verstellbaren Fördervolumen-Verstellgeschwindigkeit-Vorgabe) kann mit anderen Worten eine Anpassung der Dynamik der Druckmittelversorgungsanordnung über Softwareparameter erfolgen, womit beispielsweise ein weiches oder hartes Maschinenverhalten einstellbar ist. Die Dynamik ist auch für Teilfunktionen veränderbar. Eine Teilfunktion kann mit dem Soll-Druckgradienten und die andere Teilfunktion mit der Fördervolumen-Verstellgeschwindigkeit-Vorgabe angepasst sein. Durch die Anpassung der Dynamik ist auch eine Reduzierung von Schwingungen ermöglicht. Des Weiteren können ruckartige Bewegungen vermieden werden. Es hat sich gezeigt, dass die hydraulische Druckmittelversorgungsanordnung zu einer Steigerung des Wirkungsgrads, insbesondere durch weniger Steuerölverbrauch, führt.With the adjustable setpoint pressure gradient explained above and / or the adjustable delivery volume adjustment speed specification, the control dynamics of the pressure medium supply arrangement can be influenced in a simple manner. Thus, the control force for the pilot valve can be dependent on the setpoint pressure gradient and / or on the delivery volume adjustment speed specification. These values can be variably adjusted during operation. The control dynamics can thus be adapted as required during operation and, for example, be dependent on the operating point or operating point. The value (s) can thus be used to limit and / or adapt the pump dynamics. The swivel angle of the hydraulic machine and / or the delivery volume adjustment speed can then be adjusted in such a way that the desired value or the desired values are not exceeded. In other words, with the adjustable variables (target pressure gradient and / or the adjustable delivery volume adjustment speed specification), the dynamics of the pressure medium supply arrangement can be adjusted via software parameters, with which, for example, a soft or hard machine behavior can be set. The dynamics can also be changed for partial functions. One sub-function can be adapted with the set pressure gradient and the other sub-function with the delivery volume adjustment speed specification. By adapting the dynamics, it is also possible to reduce vibrations. Furthermore, jerky movements can be avoided. It has been shown that the hydraulic pressure medium supply arrangement leads to an increase in efficiency, in particular due to less control oil consumption.

Ein weiterer Vorteil der hydraulischen Druckmittelversorgungsanordnung ist eine leichtere Integration im Vergleich zur hydromechanischen Reglern, da beispielsweise Verbindungsleitungen oder Schläuche zum hydromechanischen Regler der Verstellpumpe wegfallen.Another advantage of the hydraulic pressure medium supply arrangement is easier integration compared to the hydromechanical controller, since, for example, connecting lines or hoses to the hydromechanical controller of the variable displacement pump are omitted.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann eine Vorsteuerung und/oder eine Auto-Kalibrierung eines Neutralstroms für einen Aktuator des Pilotventils vorgesehen sein. Mit anderen Worten kann eine druckabhängige Vorgabe eines Neutralsignalwerts für das Pilotventil vorhanden sein. Bei dem Neutralsignalwert handelt es sich beispielsweise um den Vollsteuerwert für das Pilotventil, bei dem die Fördervolumen-Verstellgeschwindigkeit Null ist. Hierfür kann der Ist-Ausgangsdruck aufgegriffen werden. Daraus kann dann, insbesondere über ein Kennfeld, ein Neutralstrom ermittelt werden. Dieser wird dann vorzugsweise der Stellgröße der Steuerung zugeführt, insbesondere durch Addition. Durch die Vorsteuerung des Neutralstroms kann die Steuerung entlastet werden. Mit anderen Worten kann eine Auto-Kalibrierung des Neutralstroms erfolgen. Dieser kann notwendig sein, um einen stationären Zustand der Hydromaschine abhängig von einem Ist-Ausgangsdruck und/oder einer Viskosität des Druckmittels und/oder einer Federstreuung und/oder einer Magnetstreuung des Pilotventils zu halten. Somit kann eine Kompensation der Hardwarestreuung über die Auto-Kalibrierung des Neutralstroms ermöglicht sein.In a further embodiment of the invention, a pilot control and / or an auto-calibration of a neutral current can be provided for an actuator of the pilot valve. In other words, there can be a pressure-dependent specification of a neutral signal value for the pilot valve. The neutral signal value is, for example, the full control value for the Pilot valve in which the delivery volume adjustment speed is zero. The actual outlet pressure can be used for this. A neutral current can then be determined from this, in particular via a characteristic map. This is then preferably fed to the manipulated variable of the control, in particular by addition. The control can be relieved by the pre-control of the neutral current. In other words, the neutral current can be auto-calibrated. This may be necessary to maintain a steady state of the hydraulic machine depending on an actual output pressure and / or a viscosity of the pressure medium and / or a spring spread and / or a magnetic spread of the pilot valve. This enables the hardware spread to be compensated for using the auto-calibration of the neutral current.

Mit Vorteil ist ein Soll-Drehmomentgradient für den Regler des Ist-Drehmoments vorgesehen. Dieser kann beispielsweise anpassbar und verstellbar ausgebildet sein. Der Soll- Drehmomentgradient kann beispielsweise Einfluss auf das Soll-Drehmoment haben. In diesem Fall ist vorzugsweise der Soll-Drehmomentgradient als Begrenzung für das Soll-Drehmoment oder für die Begrenzung der Änderung des Soll-Drehmoments vorgesehen. Denkbar ist auch den Soll-Drehmomentgradienten als Vorgabe zu regeln. In diesem Fall kann ein Soll-Drehmoment basierend auf dem Soll-Drehmomentgradienten gebildet werden. Ein vorgesehener Filter oder Vorfilter kann dann eine Soll-Dynamik einstellen.A target torque gradient is advantageously provided for the controller of the actual torque. This can for example be designed to be adaptable and adjustable. The target torque gradient can, for example, have an influence on the target torque. In this case, the setpoint torque gradient is preferably provided as a limit for the setpoint torque or for the limitation of the change in the setpoint torque. It is also conceivable to regulate the target torque gradient as a default. In this case, a target torque can be formed based on the target torque gradient. A filter or prefilter provided can then set a target dynamic.

In weiterer Ausgestaltung kann zusätzlich zur Steuerung oder Pumpen-Steuerung eine übergeordnete Maschinensteuerung vorgesehen sein. Dieses ist beispielsweise der Ist-Ausgangsdruck und/oder der Ist-Schwenkwinkel und/oder das Ist-Drehmoment und/oder das Ist-Fördervolumen und/oder die Ist-Fördervolumen-Verstellgeschwindigkeit und/oder der Gradient des Ist-Ausgangsdrucks und/ oder das Maximalmoment und/oder der Gradient der Momentenveränderung zugeführt.In a further embodiment, a higher-level machine control can be provided in addition to the control or pump control. This is for example the actual output pressure and / or the actual swivel angle and / or the actual torque and / or the actual delivery volume and / or the actual delivery volume adjustment speed and / or the gradient of the actual output pressure and / or the Maximum torque and / or the gradient of the change in torque supplied.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass ein Ventilschieber des Pilotventils derart angesteuert ist, dass dieser zeitweise oder ständig, insbesondere im Betrieb der Druckmittelversorgungsanordnung eine axiale Schwingbewegung ausführt. Die Schwingungsbewegung erfolgt vorzugsweise derart, dass die aktuelle Schaltstellung des Ventilschiebers praktisch nicht beeinflusst wird. Mit anderen Worten erfolgt eine druckabhängige Anpassung und Optimierung der Hysteresereduzierenden Maßnahme (Dither) mit dem Ziel, die Hysterese des Pilotventils zu optimieren und die Regeldynamik nicht durch Gegenkompensation durch den Dither zu beeinflussen, insbesondere wenn Reglerausgang gegenphasig oder in phase mit der Dither arbeitet.In a further embodiment of the invention it can be provided that a valve slide of the pilot valve is activated in such a way that it executes an axial oscillating movement temporarily or continuously, in particular when the pressure medium supply arrangement is in operation. The oscillating movement is preferably carried out in such a way that the current switching position of the valve slide is practically not influenced. In other words, there is a pressure-dependent adaptation and optimization of the hysteresis-reducing measure (dither) with the aim of optimizing the hysteresis of the pilot valve and not influencing the control dynamics by countercompensation by the dither, especially if the controller output works in phase opposition or in phase with the dither.

Mit anderen Worten ist ein Verfahren offenbart, dass zur Regelung eines Hubvolumens und/oder eines Drehmoments und/oder eines Drucks einer hydrostatischen Maschine vorgesehen ist.In other words, a method is disclosed that is provided for regulating a stroke volume and / or a torque and / or a pressure of a hydrostatic machine.

Diese kann eine Stellvorrichtung zur Einstellung ihres Hubvolumens aufweisen. Vorzugsweise hat das Verfahren folgende Schritte:

  • Erfassen eines vorgegebenen Soll-Drehmoments,
  • Erfassen eines vorgegebenen Soll-Hubvolumens,
  • Erfassen eines vorgegebenen Soll-Drucks,
  • Erfassen eines Ist-Hubvolumens oder eingestelltem Hubvolumens,
  • Erfassen eines Ist-Drucks oder eingestelltem Drucks,
  • Ermittlung des Ist-Drehmoments oder des eingestellten Drehmoments an der Triebwelle der Maschine.
This can have an adjusting device for adjusting its stroke volume. The method preferably has the following steps:
  • Acquisition of a specified target torque,
  • Acquisition of a specified target stroke volume,
  • Acquisition of a specified target pressure,
  • Acquisition of an actual stroke volume or a set stroke volume,
  • Acquisition of an actual pressure or a set pressure,
  • Determination of the actual torque or the set torque on the drive shaft of the machine.

Als Weiterer Schritt kann ein Regeln eines Volumenstroms in die Stellvorrichtung hinein oder aus der Stellvorrichtung hinaus mittels eines Regelventils zum Einstellen des Hubvolumens auf Basis einer Kraftdifferenz zwischen einer Steuerkraft und einer in entgegengesetzter Richtung an dem Regelventil angreifenden Kraft vorgesehen sein. Die in entgegengesetzter Richtung zur Steuerkraft an dem Regelventil angreifende Kraft kann eine Federkraft sein. Die Steuerkraft kann des Weiteren eine elektrische Kraft eines Elektromagnetenventils sein. In Abhängigkeit des erfassten Hubvolumens und/oder Drucks und/oder Soll-Hubvolumens und/oder Soll-Drucks und/oder Soll-Drehmoment die Maschine eingestellt wird. Das Hubvolumen wird vorzugsweise so eingestellt, dass stets das kleinste Hubvolumen eingestellt wird, welches zum Erreichen einer der Soll-Größen führt.As a further step, regulating a volume flow into or out of the adjusting device by means of a control valve for adjusting the stroke volume based on a force difference between a control force and a force acting on the control valve in the opposite direction can be provided. The force acting on the control valve in the opposite direction to the control force can be a spring force. The control force can furthermore be an electrical force of an electromagnetic valve. The machine is set as a function of the recorded stroke volume and / or pressure and / or target stroke volume and / or target pressure and / or target torque. The stroke volume is preferably set so that the smallest stroke volume is always set, which leads to one of the target values being reached.

Vorzugsweise ist die Hydromaschine stromlos bei Nullhub oder bei Maximalhub, je nach der Fail-Operation-Anwendung.The hydraulic machine is preferably de-energized with zero stroke or with maximum stroke, depending on the fail-operation application.

Wie einleitend erläutert kann aus dem Schwenkwinkel der Schrägscheibe der Volumenstrom der Hydromaschine oder Verstellpumpe ermittelt werden. Wird die Verstellpumpe nicht angetrieben, und ist das Stellsystem drucklos, dann schwenkt die Verstellpumpe durch eine Federkraft einer Feder beispielsweise auf ein maximales Fördervolumen. Im angetriebenen Zustand der Verstellpumpe und bei stromlosem Pilotventil und verschlossenem Pumpenausgang schwenkt die Verstellpumpe dagegen auf einen Nullhubdruck. Ein Gleichgewicht zwischen Pumpendruck am Stellkolben und Federkraft der Feder plus Pumpendruck am Gegenkolben stellt sich bei etwa 4 bis 8 bar ein. Die Grundeinstellung wird üblicherweise bei spannungsloser Regelelektronik eingenommen. Denkbar wäre auch umgekehrt, dass bei stromlosen Pilotventil die Verstellpumpe auf maximales Fördervolumen verschwenkt wird, um eine Druckmittelversorgung eines Verbrauchers, wie beispielsweise einer Lenkung sicherzustellen. Vorzugsweise ist dann ein Druckbegrenzungsventil vorgesehen, um den Ist-Ausgangsdruck der Hydromaschine zu begrenzen. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass das Ventilverhalten des Pilotventils invertiert ist. Also kann beispielsweise im stromlosen Zustand am Pilotventil der Stellzylinder-Anschluss mit dem Tankanschluss verbunden sein.As explained in the introduction, the volume flow of the hydraulic machine or variable displacement pump can be determined from the swivel angle of the swash plate. If the variable displacement pump is not driven and the actuating system is depressurized, the variable displacement pump swivels to a maximum delivery volume, for example, by a spring force of a spring. When the variable displacement pump is driven and the pilot valve is de-energized and the pump outlet is closed, the variable displacement pump swivels to a zero stroke pressure. A balance between the pump pressure on the setting piston and the spring force of the spring plus the pump pressure on the opposing piston is established at around 4 to 8 bar. The basic setting is usually taken when the control electronics are de-energized. Conversely, it would also be conceivable that when the pilot valve is de-energized, the variable displacement pump is swiveled to the maximum delivery volume in order to ensure a pressure medium supply to a consumer such as a steering system. A pressure limiting valve is then preferably provided in order to limit the actual output pressure of the hydraulic machine. This can be done, for example, by the valve behavior of the pilot valve is inverted. For example, when the pilot valve is de-energized, the actuating cylinder connection can be connected to the tank connection.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

  • Fig. 1 in einer schematischen Darstellung eine hydraulische Druckmittelversorgungsanordnung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
  • Fig. 2 in einer schematischen Darstellung eine Steuerung für die Druckmittelversorgungsanordnung aus Fig. 1,
  • Fig. 3 in einer schematischen Darstellung eine Steuerung für die Druckmittelversorgungsanordnung aus Fig. 1 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel,
  • Fig. 4 und Fig. 5 jeweils in einer schematischen Darstellung eine Ermittlung von Verstärkungsfaktoren eines Reglers gemäß einem Ausführungsbeispiel,
  • Fig. 6a und 6b eine Raupenbagger und in einer schematischen Darstellung eine Druckmittelversorgungsanordnung für einen Raupenbagger,
  • Fig. 7a und 7b einen Teleskoplader und in einer schematischen Darstellung eine Druckmittelversorgungsanordnung für einen Teleskoplader,
  • Fig. 8a und 8b einen Kompaktbagger und in einer schematischen Darstellung eine Druckmittelversorgungsanordnung für einen Kompaktbagger und
  • Fig. 9a und 9b ein Kühler-Lüfter-System und in einer schematischen Darstellung eine Druckmittelversorgungsanordnung für ein Kühler-Lüfter-System.
Preferred embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to schematic drawings. Show it:
  • Fig. 1 in a schematic representation a hydraulic pressure medium supply arrangement according to a first embodiment,
  • Fig. 2 in a schematic representation of a control for the pressure medium supply arrangement Fig. 1 ,
  • Fig. 3 in a schematic representation of a control for the pressure medium supply arrangement Fig. 1 according to a further embodiment,
  • FIGS. 4 and 5 in each case in a schematic representation a determination of gain factors of a controller according to an embodiment,
  • Figures 6a and 6b a crawler excavator and, in a schematic representation, a pressure medium supply arrangement for a crawler excavator,
  • Figure 7a and 7b a telescopic loader and, in a schematic representation, a pressure medium supply arrangement for a telescopic loader,
  • Figure 8a and 8b a compact excavator and, in a schematic representation, a pressure medium supply arrangement for a compact excavator and
  • Figures 9a and 9b a cooler-fan system and, in a schematic representation, a pressure medium supply arrangement for a cooler-fan system.

Gemäß Fig. 1 ist eine hydraulische Druckmittelversorgungsanordnung 1 gezeigt, 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. Angetrieben wird die Axialkolbenmaschine 2 über eine Antriebseinheit 4, bei der es sich beispielsweise um einen Verbrennungsmotor, wie beispielsweise ein Dieselaggregat, oder um einen Elektromotor handeln kann. Über eine Triebwelle 6 ist die Axialkolbenmaschine 2 mit der Antriebseinheit 4 verbunden. Eine Drehzahl 8 der Triebwelle 6 kann über nicht dargestellte Mittel, beispielsweise über einen Drehzahlsensor, abgegriffen werden und einer Steuerung der Druckmittelversorgungsanordnung 1 zugeführt werden. Für die Axialkolbenmaschine 2 ist ein Verstellmechanismus 12 vorgesehen. Dieser hat ein Pilotventil 14. Dessen Ventilschieber ist elektrisch proportional über einen Aktor 16 ansteuerbar. Hierfür wird dem Aktor 16 eine Stellgröße 18 von einer Steuerung 20 zugeführt. Der Ventilschieber des Pilotventils 14 in Richtung einer Grundstellung mit einer Federkraft einer Ventilfeder 22 beaufschlagt. Die Federkraft wirkt dabei entgegen der Aktorkraft des Aktors 16.According to Fig. 1 a hydraulic pressure medium supply arrangement 1 is shown, which has a hydraulic machine in the form of an axial piston machine 2. This has a swivel cradle for adjusting a delivery volume. The axial piston machine 2 can be used both as a pump and as a motor. The axial piston machine 2 is driven via a drive unit 4, which can be, for example, an internal combustion engine, such as a diesel unit, or an electric motor. The axial piston machine 2 is connected to the drive unit 4 via a drive shaft 6. A speed 8 of the drive shaft 6 can be tapped via means not shown, for example via a speed sensor, and fed to a control of the pressure medium supply arrangement 1. An adjusting mechanism 12 is provided for the axial piston machine 2. This has a pilot valve 14. Its valve slide can be controlled electrically proportionally via an actuator 16. For this is A manipulated variable 18 is supplied to the actuator 16 by a controller 20. The valve slide of the pilot valve 14 is acted upon by a spring force of a valve spring 22 in the direction of a basic position. The spring force acts against the actuator force of the actuator 16.

Die Axialkolbenmaschine 2 ist ausgangsseitig mit einer Druckleitung 24 verbunden, die wiederum mit einem Hauptsteuerventil 26 oder Ventilblock verbunden ist. Über dieses kann die Druckmittelversorgung zwischen der Axialkolbenmaschine 2 und einem oder mehreren Verbrauchern gesteuert werden. Von der Druckleitung 24 zweigt eine Steuerleitung 28 ab, die an einen Druckanschluss P des Pilotventils 14 angeschlossen ist. Die Steuerleitung 28 ist beispielsweise in einem Gehäuse der Axialkolbenmaschine 2 ausgebildet. Des Weiteren weist das Pilotventil 14 einen Tankanschluss T auf, der über eine Tankleitung 30 mit einem Tank verbunden ist. Außerdem hat das Pilotventil 14 einen Arbeitsanschluss A, der mit einem Steuerraum 32 eines Stellzylinders 34 verbunden ist. Der Steuerraum 32 wird dabei von einem Stellkolben 36 des Stellzylinders begrenzt. Über den Stellkolben 36 kann dann eine Schrägscheibe der Axialkolbenmaschine 2 verstellt werden. Ein Verschiebeweg des Stellkolbens 36 wird über einen Wegaufnehmer 38 erfasst. Alternativ oder zusätzlich wird ein Schwenkwinkel der Schwenkwiege der Axialkolbenmaschine 2 über einen rotatorischen, magnetischen Sensor von einer Schwenkachse der Schwenkwiege abgegriffen. Über den erfassten Weg kann dann das Ist-Fördervolumen oder das Ist-Verdrängungsvolumen der Axialkolbenmaschine 2 ermittelt werden. Das Ist-Fördervolumen 40 wird dann der Steuerung 20 gemeldet. In der Grundstellung des Ventilschiebers des Pilotventils 14 ist der Druckanschluss P mit dem Arbeitsanschluss A verbunden und der Tankanschluss T abgesperrt. Bei Beaufschlagung des Ventilschiebers mit der Aktorkraft des Aktors 16 wird der Ventilschiebers ausgehend von seiner Grundstellung in Richtung von Schaltstellungen bewegt, bei denen der Druckanschluss P gesperrt und der Arbeitsanschluss A mit dem Tankanschluss T verbunden ist. Somit wird in der Grundstellung des Ventilschiebers des Pilotventils 14 der Stellkolben 36 mit Druckmittel aus der Druckleitung 24 beaufschlagt. Des Weiteren ist bei dem Verstellmechanismus 12 ein Zylinder 42 vorgesehen. Dieser hat einen Stellkolben 44, der an der Schrägscheibe der Axialkolbenmaschine 2 angreift. Der Stellkolben 44 begrenzt einen Steuerraum 46, der mit der Druckleitung 24 verbunden ist. Über Druckmittel des Steuerraums 46 und über die Federkraft einer Feder 48 wird der Stellkolben 44 derart beaufschlagt, dass dieser die Schrägscheibe in Richtung einer Vergrößerung des Fördervolumens belastet.The output side of the axial piston machine 2 is connected to a pressure line 24, which in turn is connected to a main control valve 26 or valve block. This can be used to control the pressure medium supply between the axial piston machine 2 and one or more consumers. A control line 28 branches off from the pressure line 24 and is connected to a pressure connection P of the pilot valve 14. The control line 28 is formed, for example, in a housing of the axial piston machine 2. The pilot valve 14 also has a tank connection T which is connected to a tank via a tank line 30. In addition, the pilot valve 14 has a working connection A, which is connected to a control chamber 32 of an actuating cylinder 34. The control chamber 32 is delimited by an actuating piston 36 of the actuating cylinder. A swash plate of the axial piston machine 2 can then be adjusted via the adjusting piston 36. A displacement path of the actuating piston 36 is detected via a displacement transducer 38. Alternatively or additionally, a swivel angle of the swivel cradle of the axial piston machine 2 is tapped from a swivel axis of the swivel cradle via a rotary, magnetic sensor. The actual delivery volume or the actual displacement volume of the axial piston machine 2 can then be determined via the detected path. The actual delivery volume 40 is then reported to the controller 20. In the basic position of the valve slide of the pilot valve 14, the pressure connection P is connected to the working connection A and the tank connection T is blocked. When the actuator force of the actuator 16 is applied to the valve slide, the valve slide, starting from its basic position, is moved in the direction of switching positions in which the pressure connection P is blocked and the working connection A is connected to the tank connection T. Thus, in the basic position of the valve slide of the pilot valve 14, pressure medium from the pressure line 24 is applied to the actuating piston 36. Furthermore, a cylinder 42 is provided in the adjustment mechanism 12. This has an actuating piston 44 which engages the swash plate of the axial piston machine 2. The actuating piston 44 delimits a control chamber 46 which is connected to the pressure line 24. The actuating piston 44 is acted upon by pressure medium of the control chamber 46 and by the spring force of a spring 48 in such a way that it loads the swash plate in the direction of increasing the delivery volume.

Des Weiteren ist ein Drucksensor 50 vorgesehen, über den der Druck in der Druckleitung 24 abgegriffen und der Steuerung 20 gemeldet wird, wobei es sich bei dem Druck um einen Ist-Ausgangsdruck 52 handelt. Außerdem ist ein Drucksensor 54 vorgesehen, der den höchsten Ist-Lastdruck (Ist-LS-Druck) 56 erfasst, der der Steuerung 20 übermittelt wird.Furthermore, a pressure sensor 50 is provided, via which the pressure in the pressure line 24 is tapped and reported to the controller 20, the pressure being an actual output pressure 52. In addition, a pressure sensor 54 is provided, which detects the highest actual load pressure (actual LS pressure) 56 that is transmitted to controller 20.

Eine Steuerung 57 ist über ein CAN Interface 58 mit der Steuerung 20 verbunden, um insbesondere die Ist-Drehzahl an die Steuerung 20 zu übermitteln. Denkbar ist auch, die Ist-Drehzahl 8 direkt der Steuerung 20 zuzuführen.A controller 57 is connected to the controller 20 via a CAN interface 58 in order, in particular, to transmit the actual speed to the controller 20. It is also conceivable to feed the actual speed 8 directly to the controller 20.

Im Einsatz der Druckmittelversorgungsanordnung 1 wird über das Pilotventil 14 und den Stellkolben 36 die Position der Schrägscheibe der Axialkolbenmaschine 2 gesteuert. Ein geförderter Volumenstrom der Axialkolbenmaschine 2 ist proportional zur Stellung der Schrägscheibe. Der durch die Feder 48 vorgespannte Verstellkolben 44 oder Gegenkolben wird ständig mit dem Ist-Ausgangsdruck oder Pumpendruck beaufschlagt. Bei nichtdrehender Axialkolbenmaschine 2 und drucklosem Verstellmechanismus 12 wird die Schrägscheibe durch die Feder 48 in einer Position +100 Prozent gehalten. Bei angetriebener Axialkolbenmaschine 2 und stromlosem Aktor 16 des Pilotventils 14 schwenkt die Schrägscheibe auf einen Nullhubdruck, da der Stellkolben 36 mit Druckmittel der Druckleitung 24 beaufschlagt ist. Ein Gleichgewicht zwischen einem Ist-Ausgangsdruck am Stellkolben 36 und der Federkraft der Feder 48 stellt sich bei einem vorbestimmten Druck oder Druckbereich ein, beispielsweise zwischen 8 bis 12 bar. Dieser Nullhubbetrieb wird beispielsweise bei einer spannungslosen Elektronik oder Steuerung 20 eingenommen. Die Ansteuerung des Pilotventils 14 erfolgt über die Steuerung 20, bei der es sich beispielsweise um vorzugsweise eine digitale Elektronik, alternativ um eine analoge Elektronik, handelt. Die Steuerung 20 verarbeitet die benötigten Regelsignale, was untenstehend näher erläutert ist.When the pressure medium supply arrangement 1 is in use, the position of the swash plate of the axial piston machine 2 is controlled via the pilot valve 14 and the actuating piston 36. A conveyed volume flow of the axial piston machine 2 is proportional to the position of the swash plate. The adjusting piston 44 or counter-piston, which is pretensioned by the spring 48, is constantly subjected to the actual output pressure or pump pressure. When the axial piston machine 2 is not rotating and the adjusting mechanism 12 is depressurized, the swash plate is held in a position +100 percent by the spring 48. When the axial piston machine 2 is driven and the actuator 16 of the pilot valve 14 is de-energized, the swash plate swivels to a zero stroke pressure, since the actuating piston 36 is acted upon by pressure medium from the pressure line 24. An equilibrium between an actual output pressure at the setting piston 36 and the spring force of the spring 48 is established at a predetermined pressure or pressure range, for example between 8 to 12 bar. This zero-stroke operation is assumed, for example, in the case of de-energized electronics or control 20. The control of the pilot valve 14 takes place via the controller 20, which is, for example, preferably digital electronics, or alternatively analog electronics. The controller 20 processes the required control signals, which is explained in more detail below.

Fig. 2 zeigt schematisch eine Funktionsweise der Steuerung 20. Diese hat einen ersten Regelkreis 60 und einen zweiten Regelkreis 62. Der erste Regelkreis 60 weist einen Regler 64 für einen Schwenkwinkel der Schrägscheibe der Axialkolbenmaschine 2 aus Fig. 1, einen Regler 66 für den Ausgangsdruck der Axialkolbenmaschine 2 und einen Regler 68 für ein Drehmoment der Axialkolbenmaschine 2 auf. Der Regler 64 hat als Eingangsgrößen ein Soll-Fördervolumen 70 und das Ist-Fördervolumen 40. Als Ausgangsgröße ist eine Stellgröße 72 vorgesehen. Der Regler 66 weist als Eingangsgrößen einen Soll-Ausgangsdruck 74 und den Ist-Ausgangsdruck 52 auf. Als Ausgangsgröße ist eine Stellgröße 75 vorgesehen. Der Regler 68 weist als Eingangsgrößen eine Ist-Drehmoment 76 oder ein Soll-Drehmoment auf. Als weitere Eingangsgröße ist das Ist-Drehmoment vorgesehen, das wiederum beispielsweise anhand eines Kennfelds über die Ist-Drehzahl 8 ermittelbar ist. Als Ausgangsgröße für den Regler 68 ist eine Stellgröße 78 vorgesehen. Bei dem jeweiligen Regler 64 bis 68 werden die Eingangsgrößen jeweils einem Regelglied in Form eines PID-Reglers zugeführt. Fig. 2 shows schematically a mode of operation of the controller 20. This has a first control circuit 60 and a second control circuit 62. The first control circuit 60 has a controller 64 for a swivel angle of the swash plate of the axial piston machine 2 Fig. 1 , a regulator 66 for the output pressure of the axial piston machine 2 and a regulator 68 for a torque of the axial piston machine 2. The controller 64 has a setpoint delivery volume 70 and the actual delivery volume 40 as input variables. A manipulated variable 72 is provided as the output variable. The controller 66 has a setpoint output pressure 74 and the actual output pressure 52 as input variables. A manipulated variable 75 is provided as the output variable. The controller 68 has an actual torque 76 or a setpoint torque as input variables. The actual torque is provided as a further input variable, which in turn can be determined using a characteristic map for the actual speed 8, for example. A manipulated variable 78 is provided as the output variable for the controller 68. In the case of the respective controller 64 to 68, the input variables are each fed to a control element in the form of a PID controller.

Die Stellgrößen 72, 75 und 78 werden einem Minimalwertbildner 80 zugeführt. Dieser sorgt dafür, dass automatisch nur der dem gewünschten Arbeitspunkt zugeordnete Regler 72, 75 oder 78 aktiv ist. Hierbei wird dann entweder der Ausgangsdruck, das Drehmoment oder das Fördervolumen exakt ausgeregelt, wobei die jeweils beiden anderen Größen unterhalb eines vorgegebenen Sollwertes liegen. Ein Ausgangssignal des Minimalwertbildners 80 ist dann ein Sollwert in Form einer Fördervolumen-Verstellgeschwindigkeit oder Soll-Fördervolumen-Verstellgeschwindigkeit 82. Diese ist dann eine Eingangsgröße für den zweiten unterlagerten Regelkreis 62. Eine weitere Eingangsgröße des zweiten Regelkreises 62 ist die Ableitung des Ist-Fördervolumens 40, womit es sich dann um eine Ist-Fördervolumen-Verstellgeschwindigkeit 84 handelt. Die Eingangsgrößen 82 und 84 für den zweiten Regelkreis 62 werden dann einem Regelglied in Form eines PID-Glieds 86 zugeführt. Dieses gibt dann die Stellgröße 18 für das Pilotventil 14 aus Fig. 1 aus.The manipulated variables 72, 75 and 78 are fed to a minimum value generator 80. This ensures that only the controller 72, 75 or 78 is active. In this case, either the output pressure, the torque or the delivery volume is precisely regulated, the other two variables in each case being below a predetermined setpoint. An output signal of the minimum value generator 80 is then a setpoint in the form of a delivery volume adjustment speed or a set delivery volume adjustment speed 82. This is then an input variable for the second subordinate control loop 62. Another input variable of the second control loop 62 is the derivation of the actual delivery volume 40 , which is then an actual delivery volume adjustment speed 84. The input variables 82 and 84 for the second control loop 62 are then fed to a control element in the form of a PID element 86. This then outputs the manipulated variable 18 for the pilot valve 14 Fig. 1 out.

Gemäß Fig. 3 ist eine weitere Ausführungsform für die Steuerung 20 aus Fig. 1 gezeigt. Diese hat einen Regler 88 für das Fördervolumen der Axialkolbenmaschine 2, s. auch Fig. 1. Des Weiteren ist ein Regler 90 für den Ausgangsdruck der Axialkolbenmaschine 2 und ein Regler 92 für das Drehmoment der Axialkolbenmaschine 2 vorgesehen. Dies ist ein Teil eines ersten Regelkreises 94. Des Weiteren ist ein dem ersten Regelkreis unterlagerter zweiter Regelkreis 96 für die Fördervolumen-Verstellgeschwindigkeit der Axialkolbenmaschine 2 vorgesehen.According to Fig. 3 is another embodiment for the controller 20 from Fig. 1 shown. This has a regulator 88 for the delivery volume of the axial piston machine 2, see also Fig. 1 . Furthermore, a regulator 90 for the output pressure of the axial piston machine 2 and a regulator 92 for the torque of the axial piston machine 2 are provided. This is part of a first control loop 94. In addition, a second control loop 96, which is subordinate to the first control loop, is provided for the delivery volume adjustment speed of the axial piston machine 2.

Der Regler 88 weist ein Regelglied 98 in Form eines P-Glieds auf. Als Eingangsgröße sind das Soll-Fördervolumen 70 und das Ist-Fördervolumen 40 vorgesehen. Das Ist-Fördervolumen 40 wird mit dem Regelglied 98 über einen Filter in Form eines PT1-Filters zugeführt. Ausgangsseitig des Reglers 88 ist die Stellgröße 72 als Ausgangsgröße vorgesehen, die dem Minimalwertbildner 80 zugeführt wird.The controller 88 has a control element 98 in the form of a P element. The target delivery volume 70 and the actual delivery volume 40 are provided as input variables. The actual delivery volume 40 is supplied with the regulating element 98 via a filter in the form of a PT1 filter. On the output side of the controller 88, the manipulated variable 72 is provided as an output variable which is fed to the minimum value generator 80.

Der Regler 90 weist als Eingangsgrößen den Ist-Ausgangsdruck 52, den Ist-LS-Druck 56, eine Soll-Druckdifferenz 100 und einen Soll-Druckgradienten 102 auf. Der Ist-LS-Druck 56 und die Soll-Druckdifferenz 100 werden über ein Summierglied 104 zu einem Soll-Ausgangsdruck verknüpft. Der Soll-Ausgangsdruck wird dann einem Regelglied 106 in Form eines invertierten PT1-Glieds zugeführt, das einen voraussichtlichen Signalverlauf abschätzt. Der Soll-Ausgangsdruck wird dann weiter einem Regelglied 108 zugeführt, das als weitere Eingangsgröße den Soll-Druckgradienten 102 aufweist. Der Soll-Druckgradient 102 gibt dann den maximal möglichen Gradienten vor, der vorgesehen sein soll. Über das Regelglied 108 wird dann der Soll-Ausgangsdruck von dem vorgegebenen Soll-Druckgradienten 102 derart beeinflusst, dass mit dem Soll-Druckgradienten 102 die Dynamik der Druckmittelversorgungsanordnung 1 aus Fig. 1 steuerbar ist. Beispielsweise kann die Beeinflussung derart sein, dass, je höher der Soll-Druckgradient 102 ist, desto schneller kann die Schrägscheibe der Axialkolbenmaschine 2 verstellt werden. Umgekehrt gilt dann, je kleiner der Soll-Druckgradient ist, desto langsamer wird die Schrägscheibe der Axialkolbenmaschine 2 verstellt. Nach dem Regelglied 108 wird dann der Soll-Ausgangsdruck einem Regelglied 110 in Form eines PID-Glieds zugeführt. Als weitere Eingangsgröße für das Regelglied 110 ist dann der Ist-Ausgangsdruck 52 vorgesehen. Als Ausgangsgröße des Regelglieds 110 ergibt sich die Stellgröße 75, die dem Minimalwertbildner 80 zugeführt wird.The controller 90 has the actual output pressure 52, the actual LS pressure 56, a target pressure difference 100 and a target pressure gradient 102 as input variables. The actual LS pressure 56 and the desired pressure difference 100 are linked via a summing element 104 to form a desired output pressure. The target output pressure is then fed to a control element 106 in the form of an inverted PT1 element, which estimates a probable signal profile. The target output pressure is then fed to a control element 108, which has the target pressure gradient 102 as a further input variable. The setpoint pressure gradient 102 then specifies the maximum possible gradient that should be provided. The setpoint output pressure is then influenced by the predefined setpoint pressure gradient 102 via the control element 108 in such a way that the dynamics of the pressure medium supply arrangement 1 start with the setpoint pressure gradient 102 Fig. 1 is controllable. For example, the influencing can be such that the higher the setpoint pressure gradient 102, the faster the swash plate of the axial piston machine 2 can be adjusted. Conversely, the smaller the target pressure gradient, the slower the swash plate of the axial piston machine 2 is adjusted. After the control element 108 is then the The set output pressure is fed to a control element 110 in the form of a PID element. The actual output pressure 52 is then provided as a further input variable for the control element 110. The manipulated variable 75, which is fed to the minimum value generator 80, results as the output variable of the control element 110.

Der Ist-LS-Druck 56 des Reglers 90 wird vor dem Summierglied 104 einem Filter 112 zugeführt, bei dem es sich um einen variablen PT1-Filter handelt. Das Gleiche gilt für den Ist-Ausgangsdruck, der vor dem Regelglied 110 ebenfalls einem Filter 114 in Form eines variablen PT1-Filters zugeführt wird. Die Filter 112 und 114 haben variable, insbesondere druckabhängige, Filterkoeffizienten, was obenstehend näher erläutert ist.The actual LS pressure 56 of the regulator 90 is fed to a filter 112, which is a variable PT1 filter, before the summing element 104. The same applies to the actual output pressure, which is also fed to a filter 114 in the form of a variable PT1 filter upstream of the control element 110. The filters 112 and 114 have variable, in particular pressure-dependent, filter coefficients, which is explained in more detail above.

Der Regler 92 hat als Eingangsgrößen die Ist-Drehzahl 8, das Ist-Fördervolumen 40, den Ist-Ausgangsdruck 52 und ein Soll-Drehmoment 116. Die Eingangsgrößen werden einem Regelglied 118 in Form eines P-Glieds zugeführt. Als Ausgangsgröße für das Regelglied 118 ist die Stellgröße 78 vorgesehen, die dem Minimalwertbildner 80 zugeführt ist. Nach dem Regelglied 118 ist für die Stellgröße 78 ein Regelglied 120 vorgesehen, bei dem es sich wie bei dem Regelglied 106 um einen invertierten PT1-Filter handelt. Des Weiteren wird die Ist-Drehzahl, das Ist-Fördervolumen 40 und der Ist-Ausgangsdruck 8 vor Zuführung zum Regelglied 118 einem Regelglied 122 zugeführt. Dieses dient zur Berechnung eines Ist-Drehmoments 124 basierend auf der Ist-Drehzahl 8, auf dem Ist-Fördervolumen 40 und dem Ist-Ausgangsdruck 8. Die Berechnung erfolgt anhand eines Kennfelds des Regelglieds 122. Das Kennfeld ist abhängig von dem Ist-Ausgangsdruck 52, der dem Regelglied 122 zugeführt wird. Des Weiteren wird dem Regelglied 122 das Ist-Fördervolumen 40 zugeführt. Das Kennfeld kann dann alternativ oder zusätzlich vom Ist-Fördervolumen 40 abhängen. Mit anderen Worten wird das Ist-Drehmoment 124 aus der Ist-Drehzahl 8 und aus dem Ist-Ausgangsdruck 52 und/oder aus dem Ist-Fördervolumen 40 gebildet. Das Ist-Drehmoment 124 wird dann im Anschluss einem Filter 126 in Form eines PT1-Glieds zugeführt, bevor es zum Regelglied 118 gelangt.The controller 92 has the actual speed 8, the actual delivery volume 40, the actual output pressure 52 and a target torque 116 as input variables. The input variables are fed to a control element 118 in the form of a P element. The manipulated variable 78, which is fed to the minimum value generator 80, is provided as the output variable for the control element 118. After the control element 118, a control element 120 is provided for the manipulated variable 78, which, like the control element 106, is an inverted PT1 filter. Furthermore, the actual speed, the actual delivery volume 40 and the actual output pressure 8 are fed to a control element 122 before being fed to the control element 118. This is used to calculate an actual torque 124 based on the actual speed 8, on the actual delivery volume 40 and the actual output pressure 8. The calculation is carried out using a map of the control element 122. The map is dependent on the actual output pressure 52 , which is fed to the control element 122. Furthermore, the actual delivery volume 40 is fed to the control element 122. The characteristic map can then alternatively or additionally depend on the actual delivery volume 40. In other words, the actual torque 124 is formed from the actual speed 8 and from the actual output pressure 52 and / or from the actual delivery volume 40. The actual torque 124 is then fed to a filter 126 in the form of a PT1 element before it reaches the regulating element 118.

Des Weiteren wird das Ist-Fördervolumen 40, bevor es dem Regelglied 98 zugeführt wird, einem Filter 99 in Form eines PT1-Glieds zugeführt.Furthermore, the actual delivery volume 40 is fed to a filter 99 in the form of a PT1 element before it is fed to the regulating element 98.

Der Minimalwertbildner 80 bildet aus den Stellgrößen 72, 75 und 78 die Soll-Fördervolumen-Verstellgeschwindigkeit 82. Diese wird einem Regelglied 128 zugeführt. Mit diesem kann die Dynamik der Druckmittelversorgungsanordnung 1 beeinflusst werden. Hierfür ist als weitere Eingangsgröße für das Regelglied 128 eine Fördervolumen-Verstellgeschwindigkeit-Vorgabe 130 vorgesehen, die verstellbar ist. Beispielsweise ist mit der Fördervolumen-Verstellgeschwindigkeit-Vorgabe 130, die aus dem Minimalwertbildner 80 ausgegebene Soll-Fördervolumen-Verstellgeschwindigkeit 82 limitierbar und/oder derart beeinflussbar, dass, je höher die Größe 130 ist, desto schneller kann die Schrägscheibe der Axialkolbenmaschine 2 verschwenkt werden und umgekehrt. Somit kann die Dynamik der Druckmittelversorgungsanordnung 1 durch Verstellen der Fördervolumen-Verstellgeschwindigkeit-Vorgabe 130 und/oder durch Verstellen des Soll-Druckgradienten 102 beeinflusst werden. Beispielsweise kann hierdurch die Druckmittelversorgungsanordnung 1 an unterschiedliche Arbeitsmaschinen und/oder an unterschiedliche Einsatzbedingungen und/oder an unterschiedliche Einsatzzwecke auf einfache und kostengünstige Weise angepasst werden.The minimum value generator 80 forms the setpoint delivery volume adjustment speed 82 from the manipulated variables 72, 75 and 78. This is fed to a control element 128. The dynamics of the pressure medium supply arrangement 1 can be influenced with this. For this purpose, a delivery volume adjustment speed preset 130, which is adjustable, is provided as a further input variable for the regulating element 128. For example, with the delivery volume adjustment speed specification 130, the set delivery volume adjustment speed 82 output from the minimum value generator 80 can be limited and / or influenced in such a way that the higher the size 130, the faster the swash plate of the axial piston machine 2 can be pivoted and vice versa. The dynamics of the pressure medium supply arrangement 1 can thus be influenced by adjusting the delivery volume adjusting speed specification 130 and / or by adjusting the setpoint pressure gradient 102. For example, the pressure medium supply arrangement 1 can hereby be adapted in a simple and inexpensive manner to different work machines and / or to different conditions of use and / or to different purposes.

Nach dem Regelglied 128 wird die endgültige Soll-Fördervolumen-Verstellgeschwindigkeit 132 dem zweiten Regelkreis 96 als Eingangsgröße zugeführt. Dieser hat ein Regelglied 134 in Form eines PI-Glieds. Als weitere Eingangsgröße für das Regelglied 134 ist die Ist-Fördervolumen-Verstellgeschwindigkeit 84 vorgesehen. Diese basiert auf dem Ist-Fördervolumen 40, das in einem Regelglied 136 abgeleitet wird. Danach wird die Ableitung, also die Ist-Fördervolumen-Verstellgeschwindigkeit, einem Filter 138 in Form eines PT1-Filters zugeführt. Anschließend ist ein Regelglied 140 in Form eines invertierten PT1-Filters vorgesehen, bevor die Ist-Größe 84 dem Regelglied 134 zugeführt ist. Das Regelglied 134 des zweiten Regelkreises 96 weist als Ausgangsgröße die Stellgröße 18 für das Pilotventil 14 aus Fig. 1 auf. Diese wird einem Summierglied 142 zugeführt. Als weitere Eingangsgröße für das Summierglied 142 ist ein Vorsteuerwert 144 vorgesehen. Bei diesem handelt es sich um eine Ausgangsgröße eines Regelglieds 150, das als Eingangsgröße den Ist-Ausgangsdruck 52 aufweist. Basierend auf dem Ist-Ausgangsdruck 52 wird dann der Vorsteuerwert 144 ermittelt. Das Summierglied 142 verknüpft dann die Stellgröße 18 und den Vorsteuerwert 144, womit ein Neutralstrom des Pilotventils vorgesteuert ist. Es erfolgt damit eine druckabhängige Vorgabe eines Neutralsignalwertes für das Pilotventil 14 aus Fig. 1. Dies hat den Vorteil, dass die Steuerung 20 hinsichtlich dieser Steuerungsaufgabe entlastet wird. Als Ausgangsgröße des Summierglieds 142 ist dann eine endgültige Stellgröße 146 für das Pilotventil 14 vorgesehen.After the control element 128, the final setpoint delivery volume adjustment speed 132 is fed to the second control circuit 96 as an input variable. This has a control element 134 in the form of a PI element. The actual delivery volume adjustment speed 84 is provided as a further input variable for the control element 134. This is based on the actual delivery volume 40, which is derived in a control element 136. The derivation, that is to say the actual delivery volume adjustment speed, is then fed to a filter 138 in the form of a PT1 filter. A control element 140 in the form of an inverted PT1 filter is then provided before the actual variable 84 is fed to the control element 134. The control element 134 of the second control circuit 96 has the manipulated variable 18 for the pilot valve 14 as an output variable Fig. 1 on. This is fed to a summing element 142. A precontrol value 144 is provided as a further input variable for the summing element 142. This is an output variable of a control element 150, which has the actual output pressure 52 as an input variable. The pilot control value 144 is then determined on the basis of the actual output pressure 52. The summing element 142 then combines the manipulated variable 18 and the precontrol value 144, with which a neutral current of the pilot valve is precontrolled. There is thus a pressure-dependent specification of a neutral signal value for the pilot valve 14 Fig. 1 . This has the advantage that the controller 20 is relieved of this control task. A final manipulated variable 146 for the pilot valve 14 is then provided as the output variable of the summing element 142.

Es ist denkbar, dass dem Summierglied 142 ein in Fig. 3 nicht dargestelltes Regelglied nachgelagert ist, das als Eingangsgröße die Stellgröße 146 hat. Diese wird durch das Regelglied mit einem niederfrequenten Signal überlagert, damit der Ventilschieber des Pilotventils 14 ständig in axialer Schwingbewegung ist, um ein Festfahren des Ventilschiebers zu vermeiden. Als Ausgangsgröße des Regelglieds ist dann die endgültige Stellgröße für das Pilotventil 14 vorgesehen. Die Überlagerung mit dem niederfrequenten Signal kann als "Dithering" bezeichnet werden. Ziel des Dithers ist es die Hysterese des Pilotventils 14 zu verringern, indem eine kleine Bewegung des Ventilschiebers aufrechterhalten wird. Dabei darf diese Bewegung nicht zu groß werden, um Auswirkungen auf das System zu vermeiden (z.B. Pilotventil 14 schwingt zu heftig, sodass auch der Schwenkwinkel oder Druck diese Schwingung sieht). Der Dither (Frequenz und Amplitude) wird derart optimiert, sodass die Hysterese minimal wird und das System nicht angeregt wird. Je kleiner die Frequenz und je größer die Amplitude, desto besser lässt sich der Ventilschieber in Bewegung halten. Eine kleine Frequenz aber führt zu einer großen Periodendauer des überlagerten "Sinus-signals". Dadurch entsteht das Problem, dass diese Periode gerade gegenläufig zu dem Soll-Signal laufen kann. Man bekommt eine verzögerte Reaktion, wenn der überlagerte Dither in die andere Richtung läuft wie das Soll-Signal, was nachteilig sein kann in der Pumpenregelung. Es besteht aber die Möglichkeit, dass man bei höheren Drücken die Ditherfrequenz erhöhen und/ oder Amplitude verringern kann, da aufgrund des Druckes eine bessere Schmierung stattfindet und die Hysterese des Pilotventils 14 sinkt. Dadurch reduziert man auch den Einfluss eines gegenphasigen Dithers und die Regeldynamik wird erhöht.It is conceivable that the summing element 142 has an in Fig. 3 downstream control element, not shown, which has the manipulated variable 146 as an input variable. This is superimposed by the control element with a low-frequency signal so that the valve slide of the pilot valve 14 is constantly in an axial oscillating movement in order to prevent the valve slide from sticking. The final manipulated variable for the pilot valve 14 is then provided as the output variable of the control element. The superposition with the low-frequency signal can be referred to as "dithering". The aim of the dither is to reduce the hysteresis of the pilot valve 14 by maintaining a small movement of the valve slide. This movement must not become too large in order to avoid effects on the system (for example pilot valve 14 vibrates too violently so that the pivot angle or pressure also sees this vibration). The dither (frequency and amplitude) is optimized so that the hysteresis is minimal and the system is not is stimulated. The lower the frequency and the greater the amplitude, the easier it is to keep the valve slide in motion. A small frequency, however, leads to a long period of the superimposed "sine signal". This creates the problem that this period can run in the opposite direction to the setpoint signal. You get a delayed reaction if the superimposed dither runs in the other direction than the target signal, which can be disadvantageous in the pump control. However, there is the possibility that the dither frequency can be increased and / or the amplitude reduced at higher pressures, since better lubrication takes place due to the pressure and the hysteresis of the pilot valve 14 decreases. This also reduces the influence of an out-of-phase dither and increases the control dynamics.

Fig. 4 zeigt schematisch einen arbeitspunktabhängigen Regelparameter für die Steuerung 20. Bei diesem handelt es sich beispielhaft um einen Verstärkungsfaktor Kp des Reglers 90 für den Ausgangsdruck der Axialkolbenmaschine 2. Der Verstärkungsfaktor Kp wird beispielsweise der Steuerung 20 über das Regelglied 110 zugeführt. Gemäß Fig. 4 kann der Verstärkungsfaktor Kp über ein Regelglied 152 in Abhängigkeit einer Temperatur 154 eines Druckmittels der Druckmittelversorgungsanordnung 1 berechnet werden. Die Temperatur wird beispielsweise über einen Sensor vom Druckmittel in der Druckleitung 24 abgegriffen. Der Verstärkungsfaktor Kp wird dann beispielsweise über ein Kennfeld ermittelt. Alternativ oder zusätzlich kann der Verstärkungsfaktor über ein Regelglied 156 von der Ist-Drehzahl 8 abhängen. Hierbei wird der Verstärkungsfaktor Kp ebenfalls über ein Kennfeld ermittelt. Alternativ oder zusätzlich ist ein Regelglied 158 vorgesehen, über das der Verstärkungsfaktor Kp über den Ist-Ausgangsdruck 52 ermittelbar ist, wobei dies ebenfalls über ein Kennfeld erfolgen kann. Des Weiteren kann alternativ oder zusätzlich der Verstärkungsfaktor Kp über ein Regelglied 160 basierend auf dem Solldruckgradienten 102 ermittelt werden. Der Solldruckgradient 102 kann dabei über ein Regelglied 162 vom Sollausgangsdruck 74 abgeleitet werden. Wird der Verstärkungsfaktor Kp über mehrere Regelglieder 152, 156, 158, 160 ermittelt, so kann er über ein jeweilig ausgangsseitiges Regelglied 164 verknüpft werden und dann final als Ausgangsgröße des Regelglieds 164 ausgegeben werden. Fig. 4 shows schematically an operating point-dependent control parameter for the controller 20. This is, for example, a gain factor Kp of the controller 90 for the output pressure of the axial piston machine 2. The gain factor Kp is fed to the controller 20 via the control element 110, for example. According to Fig. 4 For example, the gain factor Kp can be calculated via a control element 152 as a function of a temperature 154 of a pressure medium of the pressure medium supply arrangement 1. The temperature is tapped from the pressure medium in the pressure line 24, for example via a sensor. The gain factor Kp is then determined, for example, using a map. Alternatively or in addition, the gain factor can depend on the actual speed 8 via a control element 156. The gain factor Kp is also determined using a characteristic map. As an alternative or in addition, a control element 158 is provided, by means of which the gain factor Kp can be determined via the actual output pressure 52, and this can also take place via a characteristic map. Furthermore, as an alternative or in addition, the gain factor Kp can be determined via a control element 160 based on the setpoint pressure gradient 102. The setpoint pressure gradient 102 can be derived from the setpoint output pressure 74 via a control element 162. If the gain factor Kp is determined via a plurality of control elements 152, 156, 158, 160, it can be linked via a respective output-side control element 164 and then finally output as the output variable of the control element 164.

Gemäß Fig. 5 kann alternativ oder zusätzlich zu den in Fig. 4 aufgezeigten Regelgliedern 152, 156, 158, 160 der Verstärkungsfaktor Kp über den Ist-Ausgangsdruck 52 ermittelt werden. Hierfür ist ein Regelglied 166 vorgesehen, bei dem dann der Verstärkungsfaktor Kp basierend auf dem Ist-Ausgangsdruck 52 über ein Kennfeld ermittelt wird. In diesem Fall ist der Verstärkungsfaktor Kp umso größer, je größer der Ist-Ausgangsdruck ist. Der Verstärkungsfaktor Kp kann alternativ oder zusätzlich zum Regler 90 auch für den Regler 88 und/oder 92 eingesetzt sein.According to Fig. 5 can alternatively or in addition to the in Fig. 4 The control elements 152, 156, 158, 160 shown, the gain factor Kp can be determined via the actual output pressure 52. A control element 166 is provided for this, in which the gain factor Kp is then determined based on the actual output pressure 52 via a characteristic map. In this case, the greater the actual outlet pressure, the greater the gain Kp. The gain factor Kp can also be used for the controller 88 and / or 92 as an alternative or in addition to the controller 90.

Denkbar ist auch, dass eine zeitliche Anpassung der Laufzeiten zumindest eines Signals oder eines Teils der Signale oder aller Signale der Regelkreise 94 und 96 aus Fig. 3 vorgesehen ist, wobei insbesondere eine Phasenlage des oder der Signale anpassbar ist. Dies kann beispielsweise über das Regelglied 106 und/oder 120 erfolgen.It is also conceivable that a temporal adaptation of the transit times of at least one signal or part of the signals or all signals of the control loops 94 and 96 can be made Fig. 3 is provided, wherein in particular a phase position of the signal or signals can be adjusted. This can take place, for example, via the control element 106 and / or 120.

Im Regelglied 150 kann der Vorsteuerwert 144 vorzugsweise modellbasiert unter Berücksichtigung von Strömungskräften beim Pilotventil 14 und/oder einem Magnetcharakteristikum des Aktors 16 und/oder einer Steuerkantencharakteristik des Ventilschiebers des Pilotventils 14 und/oder einer Federsteifigkeit der Ventilfeder 22 ermittelt sein.In the control element 150, the pilot control value 144 can be determined, preferably based on a model, taking into account flow forces in the pilot valve 14 and / or a magnetic characteristic of the actuator 16 and / or a control edge characteristic of the valve slide of the pilot valve 14 and / or a spring stiffness of the valve spring 22.

Gemäß Fig. 6a ist ein Raupenbagger gezeigt, der gemäß Fig. 6b eine Druckmittelversorgungsanordnung, siehe Fig. 1, aufweist. Dieser hat die Axialkolbenmaschine 2, die von der Antriebseinheit 4 in Form eines Dieselaggregats angetrieben ist. Über das Hauptsteuerventil 26 wird die Druckmittelversorgung zu Hydrozylindern 168 und 170, zu Hydromaschinen 172, 174 zum Bewegen des Raupenbaggers und zu einem hydraulischen Hilfsantrieb 176 gesteuert. Der Raupenbagger weist hierbei diverse Eingabemittel 178 für einen Bediener auf, die an einen CAN-Bus 180 angeschlossen sind. Des Weiteren sind an den CAN-Bus 180 Drucksensoren 182, 184 angeschlossen. Diese greifen den Ist-Ausgangsdruck der Axialkolbenmaschine 2 ab. Eingangsseitig der Hydrozylinder 168, 170 ist jeweils ein Sicherheitsventil vorgesehen, die bei einem Bruch einer Zulaufleitung die Hydrozylinder 168, 170 absichern. Über die Steuerung 20 werden, wie obenstehend erläutert, erforderliche Eingangsgrößen erfasst und insbesondere das Pilotventil 14 gesteuert. Außerdem wird das Hauptsteuerventil 26 in Abhängigkeit der über den CAN-Bus 180 erfassten Signale der Eingabemittel 178 gesteuert.According to Figure 6a is shown a crawler excavator according to Figure 6b a pressure medium supply arrangement, see Fig. 1 , having. This has the axial piston machine 2, which is driven by the drive unit 4 in the form of a diesel unit. The supply of pressure medium to hydraulic cylinders 168 and 170, to hydraulic machines 172, 174 for moving the crawler excavator and to an auxiliary hydraulic drive 176 is controlled via the main control valve 26. The crawler excavator here has various input means 178 for an operator that are connected to a CAN bus 180. Furthermore, pressure sensors 182, 184 are connected to the CAN bus 180. These pick up the actual output pressure of the axial piston machine 2. A safety valve is provided on the inlet side of the hydraulic cylinders 168, 170, which safeguard the hydraulic cylinders 168, 170 in the event of a break in a feed line. As explained above, the required input variables are detected via the controller 20 and, in particular, the pilot valve 14 is controlled. In addition, the main control valve 26 is controlled as a function of the signals of the input means 178 detected via the CAN bus 180.

Fig. 7a zeigt einen Telehandler mit einer der Druckmittelversorgungsanordnung gemäß Fig. 7b. Diese weist zwei Axialkolbenmaschinen 2 und 186 auf, die über eine gemeinsame Triebwelle von der Antriebseinheit 4 in Form eines Dieselaggregats angetrieben sind. Pilotventile der Axialkolbenmaschine 2, 186 werden wie obenstehend erläutert über die Steuerung 20 gesteuert. Die Axialkolbenmaschine 186 dient zur Druckmittelversorgung einer Radbremse 188, eines Lenksystem 190 und einer Pilotölversorgung 192. Die Pilotölversorgung 192 ist für das Hauptsteuerventil 26 bzw. dem Hauptsteuerventilblock vorgesehen. Über diesen wird die Druckmittelversorgung von Hydrozylindern 168, 170, 194, 196 gesteuert. Des Weiteren wird eine eingesetzte Hydromaschine 198 und der hydraulische Hilfsmotor 176 über das Hauptsteuerventil 26 gesteuert. Entsprechend der Ausführungsform in Fig. 6a und 6b sind auch hier Eingabemittel 178 vorgesehen, die durch den CAN-Bus 180 beispielsweise mit der Steuerung 20 verbunden sind. Des Weiteren ist eine Kommunikationseinrichtung 200 vorgesehen, um kabellos, beispielsweise über Funk oder WiFi, eine Kommunikation mit einem Server und/oder mit einem Rechner durchzuführen. Beispielsweise können dann über die Kommunikationseinrichtung 200 Eingangsgrößen für die Steuerung 20 angepasst werden und/oder eine Software erweitert oder upgedated werden. Außerdem ist es möglich, Daten über die Kommunikationseinrichtung 200 zu senden, die Informationen über einen Zustand der Druckmittelversorgungsanordnung 1 beinhalten. Figure 7a shows a telehandler with one of the pressure medium supply arrangement according to FIG Figure 7b . This has two axial piston machines 2 and 186, which are driven by the drive unit 4 in the form of a diesel unit via a common drive shaft. Pilot valves of the axial piston machine 2, 186 are controlled via the controller 20 as explained above. The axial piston machine 186 serves to supply pressure medium to a wheel brake 188, a steering system 190 and a pilot oil supply 192. The pilot oil supply 192 is provided for the main control valve 26 or the main control valve block. The pressure medium supply to hydraulic cylinders 168, 170, 194, 196 is controlled via this. Furthermore, a hydraulic machine 198 used and the auxiliary hydraulic motor 176 are controlled via the main control valve 26. According to the embodiment in Figures 6a and 6b Input means 178 are also provided here, which are connected, for example, to controller 20 via CAN bus 180. Furthermore, a communication device 200 is provided in order to carry out wireless communication with a server and / or with a computer, for example via radio or WiFi. For example, input variables for the controller 20 can then be adapted via the communication device 200 and / or software can be expanded or updated. It is also possible to send data via the communication device 200 that contain information about a state of the pressure medium supply arrangement 1.

Gemäß Fig. 8a ist ein Kompaktbagger mit einer Druckmittelversorgungsanordnung gemäß Fig. 8b gezeigt. Hierbei ist die Axialkolbenmaschine 2 ersichtlich, die von der Antriebseinheit 4 in Form eines Dieselaggregats angetrieben ist. Des Weiteren ist die Steuerung 20 gezeigt, die beispielsweise mit einem Drucksensor 202 verbunden ist, der den Ist-Ausgangsdruck der Axialkolbenmaschine 2 abgreift. Außerdem ist die Steuerung 20 mit einem Drucksensor 204 verbunden, der den höchsten Lastdruck über das Hauptsteuerventil 26 bzw. den Hauptsteuerblock abgreift. Des Weiteren ist die Steuerung 20 mit einem Wegaufnehmer 206 für den Schwenkwinkel der Schrägscheibe der Axialkolbenmaschine 2 mit der Steuerung 20 verbunden. Außerdem ist das Pilotventil 14 mit der Steuerung 20 verbunden. An das Hauptsteuerventil 26 sind fünf Hydrozylinder 208 angeschlossen. Des Weiteren sind die Hydromaschinen 172, 174 und der hydraulische Hilfsmotor 176 angeschlossen. Optional kann die Pilotölversorgung 192 vorgesehen sein. Eingabemittel 178 können hydraulisch beispielsweise das Hauptsteuerventil 26 steuern oder über den CAN-Bus 180 mit der Druckmittelversorgungsanordnung verbunden sein.According to Figure 8a is a compact excavator with a pressure medium supply arrangement according to Figure 8b shown. Here, the axial piston machine 2 can be seen, which is driven by the drive unit 4 in the form of a diesel unit. Furthermore, the controller 20 is shown, which is connected, for example, to a pressure sensor 202 which picks up the actual output pressure of the axial piston machine 2. In addition, the controller 20 is connected to a pressure sensor 204 which picks up the highest load pressure via the main control valve 26 or the main control block. Furthermore, the controller 20 is connected to the controller 20 with a displacement transducer 206 for the swivel angle of the swash plate of the axial piston machine 2. In addition, the pilot valve 14 is connected to the controller 20. Five hydraulic cylinders 208 are connected to the main control valve 26. Furthermore, the hydraulic machines 172, 174 and the hydraulic auxiliary motor 176 are connected. The pilot oil supply 192 can optionally be provided. Input means 178 can hydraulically control the main control valve 26, for example, or be connected to the pressure medium supply arrangement via the CAN bus 180.

Gemäß Fig. 9a und 9b ist die Einsatzmöglichkeit der Druckmittelversorgungsanordnung 1 aus Fig. 1 für ein Lüftersystem gezeigt. Gemäß Fig. 9a ist die Axialkolbenmaschine 2 vorgesehen, die über die Antriebseinheit 4, beispielsweise in Form eines Dieselaggregats, angetrieben ist. Über den Drucksensor 50 wird der Ist-Ausgangsdruck der Axialkolbenmaschine 2 abgegriffen. Über die Axialkolbenmaschine 2 wird ein Lüftermotor in Form einer Hydromaschine 210 angetrieben. Diese wiederum treibt Flügel 212 an, um einen Luftstrom zu erzeugen. Über den Luftstrom wird dann Kühlmittel eines Kühlkreislaufes gekühlt. Über die Steuerung 20 kann das Pilotventil 14 gesteuert werden. Der Steuerung 20 können beispielsweise über den CAN-Bus 180 eine oder mehrere über Sensoren abgegriffene Temperaturen zugeführt werden. Die Temperatur kann beispielsweise eine Temperatur des Kühlmittels in einer Kühlmittelleitung 214 und/oder eine Temperatur der Antriebseinheit 4 und/oder eine Temperatur des Druckmittels. Denkbar ist auch, der Steuerung 20 weitere Eingangsgrößen zuzuführen, wie obenstehend erläutert.According to Figures 9a and 9b the possibility of using the pressure medium supply arrangement 1 is off Fig. 1 shown for a fan system. According to Figure 9a the axial piston machine 2 is provided, which is driven via the drive unit 4, for example in the form of a diesel unit. The actual output pressure of the axial piston machine 2 is tapped via the pressure sensor 50. A fan motor in the form of a hydraulic machine 210 is driven via the axial piston machine 2. This in turn drives blades 212 to generate a flow of air. The coolant of a cooling circuit is then cooled via the air flow. The pilot valve 14 can be controlled via the controller 20. One or more temperatures picked up by sensors can be fed to controller 20, for example, via CAN bus 180. The temperature can, for example, be a temperature of the coolant in a coolant line 214 and / or a temperature of the drive unit 4 and / or a temperature of the pressure medium. It is also conceivable to feed further input variables to the controller 20, as explained above.

Claims (15)

Hydraulische Druckmittelversorgungsanordnung, für einen offenen hydraulischen Kreis, mit einer Hydromaschine (2), mit einem Verstellmechanismus (12), der einen Stellzylinder (34) mit einem Stellkolben (36) zum Verstellen eines Fördervolumens der Hydromaschine (2) aufweist und der ein elektrisch proportional ansteuerbares Pilotventil (14) aufweist, wobei über das Pilotventil (14) ein Zufluss und/oder ein Abfluss in einem vom Stellkolben (36) begrenzten Steuerraum (32) des Stellzylinders (34) steuerbar ist, um den Stellkolben (36) zum Ansteuern mit Druckmittel zu beaufschlagen, und wobei eine elektronische Steuerung (20) vorgesehen ist, die als Eingangsgrößen zumindest einen Soll-Ausgangsdruck (74) der Hydromaschine (2) und/oder ein Soll-Fördervolumen oder Soll-Schwenkwinkel (70) der Hydromaschine (2) und die als Ausgangsgröße eine Stellgröße für das Pilotventil (14) aufweist, wobei die Steuerung (20) einen ersten Regelkreis (60) für einen Ist-Ausgangsdruck (52) der Hydromaschine (2) und/oder für ein Ist-Fördervolumen oder Ist-Schwenkwinkel (40) der Hydromaschine (2) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (20) einen dem ersten Regelkreis (60) unterlagerten zweiten Regelkreis (62) für eine Fördervolumen-Verstellgeschwindigkeit oder Schwenkwinkel-Verstellgeschwindigkeit der Hydromaschine (2) aufweist, der als Eingangsgröße eine Ist-Fördervolumen-Verstellgeschwindigkeit oder Ist-Schwenkwinkel-Verstellgeschwindigkeit (84) der Hydromaschine und der als Ausgangsgröße die Stellgröße (18) für das Pilotventil (14) aufweist, wobei dem zweiten Regelkreis (62) ein Stellwert (82) aus dem ersten Regelkreis (60) in Form einer Soll-Fördervolumen-Verstellgeschwindigkeit oder Soll- Schwenkwinkel -Verstellgeschwindigkeit (82) zugeführt ist.Hydraulic pressure medium supply arrangement for an open hydraulic circuit, with a hydraulic machine (2), with an adjusting mechanism (12), which has an adjusting cylinder (34) with an adjusting piston (36) for adjusting a delivery volume of the hydraulic machine (2) and which has an electrically proportional controllable pilot valve (14), wherein via the pilot valve (14) an inflow and / or an outflow in a control chamber (32) of the actuating cylinder (34) bounded by the actuating piston (36) can be controlled in order to control the actuating piston (36) To apply pressure medium, and wherein an electronic control (20) is provided, which as input variables at least a target output pressure (74) of the hydraulic machine (2) and / or a target delivery volume or target pivot angle (70) of the hydraulic machine (2) and which has a manipulated variable for the pilot valve (14) as the output variable, the controller (20) having a first control circuit (60) for an actual output pressure (52) of the hydraulic machine (2) and / or for an actual delivery volume or actual swivel angle (40) of the hydraulic machine (2), characterized in that the controller (20) has a second control loop (62) subordinate to the first control loop (60) for a delivery volume adjustment speed or swivel angle -Adjusting speed of the hydraulic machine (2), which has as an input variable an actual delivery volume adjusting speed or actual swivel angle adjusting speed (84) of the hydraulic machine and which has the manipulated variable (18) for the pilot valve (14) as an output variable, the second control loop (62) a control value (82) from the first control loop (60) in the form of a target delivery volume adjustment speed or target swivel angle adjustment speed (82) is supplied. Druckmittelversorgungsanordnung nach Anspruch 1, wobei der erste Regelkreis (60) der Steuerung (20) für ein Ist-Drehmoment (8) der Hydromaschine (2) ausgebildet ist, und wobei als Eingangsgröße für die Steuerung (20) ein Soll-Drehmoment (76) und das Ist-Drehmoment (8) vorgesehen ist.Pressure medium supply arrangement according to claim 1, wherein the first control loop (60) of the controller (20) is designed for an actual torque (8) of the hydraulic machine (2), and wherein the input variable for the controller (20) is a setpoint torque (76) and the actual torque (8) is provided. Druckmittelversorgungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der erste Regelkreis (60) für den Ist-Ausgangsdruck (52) der Hydromaschine (2) und/oder für das Ist-Fördervolumen oder Ist-Schwenkwinkel (40) der Hydromaschine (2) und/oder für das Ist-Drehmoment (8) der Hydromaschine (2) jeweils eine Stellgröße ausgibt, wobei die Steuerung (20) eine ablösende Regelung aufweist, die einen Minimalwertbildner (80) für die ausgegebenen Stellgrößen (72, 75, 78) hat.Pressure medium supply arrangement according to claim 1 or 2, wherein the first control circuit (60) for the actual output pressure (52) of the hydraulic machine (2) and / or for the actual delivery volume or actual pivot angle (40) of the hydraulic machine (2) and / or outputs a manipulated variable for the actual torque (8) of the hydraulic machine (2), the controller (20) having an alternating control which has a minimum value generator (80) for the output manipulated variables (72, 75, 78). Druckmittelversorgungsanordnung nach Anspruch 3, wobei der erste Regelkreis (60) für den Ist-Ausgangsdruck (52) der Hydromaschine (2) und/oder für das Ist-Fördervolumen oder Ist-Schwenkwinkel (40) der Hydromaschine (2) und/oder für das Ist-Drehmoment (8) der Hydromaschine (2) einen Regler (110) mit einem I-Anteil hat, wobei bei Nicht-aktivität des den I-Anteil aufweisenden Reglers (110) oder der den I-Anteil aufweisenden Regler (110) der I-Anteil eingefroren oder teilweise oder vollständig reduziert ist.Pressure medium supply arrangement according to claim 3, wherein the first control circuit (60) for the actual output pressure (52) of the hydraulic machine (2) and / or for the actual delivery volume or Actual swivel angle (40) of the hydraulic machine (2) and / or for the actual torque (8) of the hydraulic machine (2) has a controller (110) with an I component, with the one having the I component when it is inactive Controller (110) or the controller (110) having the I component, the I component is frozen or partially or completely reduced. Druckmittelversorgungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei ein Soll-Druckgradient (102) zur Regelung des Ist-Ausgangsdrucks (52) im ersten Regelkreis (60) als Eingangsgröße vorgesehen ist.Pressure medium supply arrangement according to one of Claims 1 to 4, a setpoint pressure gradient (102) for regulating the actual output pressure (52) in the first control loop (60) being provided as an input variable. Druckmittelversorgungsanordnung nach Anspruch 5, wobei der Soll-Druckgradient (102) zur Anpassung der Regeldynamik der Druckmittelversorgungsanordnung verstellbar ist.Pressure medium supply arrangement according to Claim 5, the setpoint pressure gradient (102) being adjustable to adapt the control dynamics of the pressure medium supply arrangement. Druckmittelversorgungsanordnung nach Anspruch 5 oder 6, wobei der Soll-Druckgradient (102) zur Begrenzung der Änderung des Soll-Ausgangsdrucks eingesetzt ist.Pressure medium supply arrangement according to Claim 5 or 6, the setpoint pressure gradient (102) being used to limit the change in the setpoint output pressure. Druckmittelversorgungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Fördervolumen-Verstellgeschwindigkeit-Vorgabe oder Schwenkwinkel-Verstellgeschwindigkeit-Vorgabe (130) als Eingangsgröße für die Steuerung (20) vorgesehen ist, die zur Anpassung der Regeldynamik der Druckmittelversorgungsanordnung verstellbar ist.Pressure medium supply arrangement according to one of the preceding claims, wherein a delivery volume adjustment speed specification or swivel angle adjustment speed specification (130) is provided as an input variable for the controller (20), which can be adjusted to adapt the control dynamics of the pressure medium supply arrangement. Druckmittelversorgungsanordnung nach Anspruch 8, wobei die Fördervolumen-Verstellgeschwindigkeit-Vorgabe oder Schwenkwinkel-Verstellgeschwindigkeit (130) einem Regelglied (128) zugeführt ist, das als weitere Eingangsgröße den Stellwert des ersten Regelkreises (60) in Form der Soll-Fördervolumen-Verstellgeschwindigkeit oder Soll-Schwenkwinkel-Verstellgeschwindigkeit (82) aufweist, und wobei das Regelglied (128) als Ausgangsgröße eine endgültige Soll-Fördervolumen-Verstellgeschwindigkeit (132) für den zweiten Regelkreis (96) ausgibt, die durch die Fördervolumen-Verstellgeschwindigkeit-Vorgabe (130) begrenzt ist.Pressure medium supply arrangement according to claim 8, wherein the delivery volume adjustment speed specification or swivel angle adjustment speed (130) is fed to a control element (128) which, as a further input variable, is the control value of the first control loop (60) in the form of the target delivery volume adjustment speed or setpoint Swivel angle adjustment speed (82), and wherein the control element (128) outputs a final target delivery volume adjustment speed (132) for the second control circuit (96) as an output variable, which is limited by the delivery volume adjustment speed specification (130). Druckmittelversorgungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der höchste Ist-Lastdruck (56) von Verbrauchern (168, 170), die von der Druckmittelversorgungsanordnung versorgt sind, als Ist-Loadsensing-(LS)-Druck (56) erfasst ist und der Steuerung (20) als Eingangsgröße zugeführt ist, und wobei eine Soll-Druckdifferenz (100) als Eingangsgröße für die Steuerung (20) vorgesehen ist, wobei aus dem Ist-LS-Druck (56) und der Soll-Druckdifferenz (100) ein Soll-Druck für die Steuerung (20) ermittelt ist, der als Eingangsgröße für den ersten Regelkreis (60) vorgesehen ist, und/oder wobei Ist-LS-Drücke (56) von einem Teil der Verbraucher (168, 170) oder von allen Verbrauchern (168, 170) über entsprechende Mittel erfasst sind, und wobei eine Maximalwertbildung oder eine Priorisierung der Ist-LS-Drücke (56) in der Steuerung (20) erfolgt.Pressure medium supply arrangement according to one of the preceding claims, wherein the highest actual load pressure (56) of consumers (168, 170), which are supplied by the pressure medium supply arrangement, is recorded as the actual load sensing (LS) pressure (56) and the control ( 20) is supplied as an input variable, and a desired pressure difference (100) is provided as an input variable for the controller (20), a desired pressure from the actual LS pressure (56) and the desired pressure difference (100) for the controller (20) is determined, which is provided as an input variable for the first control loop (60), and / or where actual LS pressures (56) from some of the consumers (168, 170) or from all consumers (168 , 170) are recorded by appropriate means, and a maximum value formation or prioritization of the actual LS pressures (56) takes place in the control (20). Druckmittelversorgungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Filter (99, 112, 114, 126, 138) für zumindest eine Eingangsgröße oder für einen Teil der Eingangsgrößen oder für alle Eingangsgrößen der Steuerung (20) vorgesehen ist.Pressure medium supply arrangement according to one of the preceding claims, wherein a filter (99, 112, 114, 126, 138) is provided for at least one input variable or for some of the input variables or for all input variables of the controller (20). Druckmittelversorgungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein oder ein jeweiliger Verstärkungsfaktor (Kp) für den ersten Regelkreis (60) für die Regelung des Ist-Ausgangsdrucks (52) der Hydromaschine (2) und/oder für die Regelung des Ist-Fördervolumens (40) der Hydromaschine (2) und/oder die Regelung des Ist-Drehmoments (8) der Hydromaschine (2) vorgesehen ist, wobei der Verstärkungsfaktor (Kp) abhängig von einer Ist-Temperatur (154) und/oder von der Ist-Drehzahl (8) der Hydromaschine (2) und/oder von dem Ist-Ausgangsdruck (52) der Hydromaschine (2) und/oder von dem Soll-Druckgradienten (102) der Hydromaschine (2) ist.Pressure medium supply arrangement according to one of the preceding claims, wherein one or a respective gain factor (Kp) for the first control loop (60) for regulating the actual output pressure (52) of the hydraulic machine (2) and / or for regulating the actual delivery volume (40 ) the hydraulic machine (2) and / or the regulation of the actual torque (8) of the hydraulic machine (2) is provided, the gain factor (Kp) depending on an actual temperature (154) and / or the actual speed ( 8) of the hydraulic machine (2) and / or of the actual output pressure (52) of the hydraulic machine (2) and / or of the setpoint pressure gradient (102) of the hydraulic machine (2). Druckmittelversorgungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Neutralstrom des Pilotventils (14) vorgesteuert ist.Pressure medium supply arrangement according to one of the preceding claims, wherein a neutral flow of the pilot valve (14) is pre-controlled. Druckmittelversorgungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Ventilschieber des Pilotventils (14) derart angesteuert ist, dass dieser zeitweise oder ständig eine axiale Schwingbewegung ausführt, wobei die Frequenz und Amplitude der Schwingbewegung abhängig vom Ist-Ausgangsruck steuerbar istPressure medium supply arrangement according to one of the preceding claims, wherein a valve slide of the pilot valve (14) is controlled in such a way that it temporarily or constantly executes an axial oscillating movement, the frequency and amplitude of the oscillating movement being controllable as a function of the actual output pressure Verfahren mit einer hydraulischen Druckmittelversorgungsanordnung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mit dem ersten und zweiten Regelkreis (60, 62) das Pilotventil (14) gesteuert ist.Method with a hydraulic pressure medium supply arrangement according to one of the preceding claims, wherein the pilot valve (14) is controlled with the first and second control circuits (60, 62).
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