WO2022017881A1 - Verfahren zum kalibrieren eines schwenkwinkelsensors, steuerung und fahr- oder arbeitsmaschine - Google Patents

Verfahren zum kalibrieren eines schwenkwinkelsensors, steuerung und fahr- oder arbeitsmaschine Download PDF

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WO2022017881A1
WO2022017881A1 PCT/EP2021/069572 EP2021069572W WO2022017881A1 WO 2022017881 A1 WO2022017881 A1 WO 2022017881A1 EP 2021069572 W EP2021069572 W EP 2021069572W WO 2022017881 A1 WO2022017881 A1 WO 2022017881A1
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WO
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controller
swivel angle
sensor
hydraulic machine
machine
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Application number
PCT/EP2021/069572
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English (en)
French (fr)
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Ximing Wang
Marcel Golde
Michael Brand
Salih Tetik
Daniel Geiger
Benedikt SCHRODI
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Robert Bosch Gmbh
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Publication date
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Priority to US18/005,999 priority patent/US20230296171A1/en
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H61/00—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing
    • F16H61/38—Control of exclusively fluid gearing
    • F16H61/40—Control of exclusively fluid gearing hydrostatic
    • F16H61/42—Control of exclusively fluid gearing hydrostatic involving adjustment of a pump or motor with adjustable output or capacity
    • F16H61/431—Pump capacity control by electro-hydraulic control means, e.g. using solenoid valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H59/00—Control inputs to control units of change-speed-, or reversing-gearings for conveying rotary motion
    • F16H59/68—Inputs being a function of gearing status
    • F16H2059/6838—Sensing gearing status of hydrostatic transmissions
    • F16H2059/6853—Sensing gearing status of hydrostatic transmissions the state of the transmission units, i.e. motor or pump capacity, e.g. for controlled shifting of range gear
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H2342/00—Calibrating

Definitions

  • the invention relates to a method for calibrating a swivel angle sensor according to the preamble of claim 1, a controller and a hydraulic machine.
  • Pivot angle sensors are used to determine a pivot angle of a hydraulic machine, in particular an axial piston machine.
  • the swivel angle is determined, for example, so that the hydraulic machine can be controlled via an electrohydraulic hydraulic machine control.
  • a delivery flow or a delivery volume of the hydraulic machine is detected via the swivel angle and the pressure at the hydraulic machine outlet is detected via, for example, an attached pressure sensor.
  • the recorded actual values of the delivery volume and the pressure can be compared with target values and the electrohydraulic hydraulic machine control can control the hydraulic machine in such a way that the target values can be achieved.
  • a calibration can be carried out, for example, in the factory when the pivoting diaper sensor is manufactured, or, for example, at a customer's site after the pivoting angle sensor has been installed in a hydraulic system.
  • end points of the hydraulic machine that is, for example, a maximum deflection of the swivel angle or a minimum deflection of the swivel angle
  • the calibration results in additional adjustment work for the customer during assembly, which leads to higher costs.
  • Another disadvantage of manual calibration can be that data is entered manually the hydraulic machine control must be transmitted and entered so that it can control the hydraulic machine.
  • the invention is based on the object of creating a simple and cost-effective method for calibrating a swivel angle sensor of a hydraulic machine.
  • a further object of the invention is to provide a control which is simple and inexpensive in terms of device technology and which implements a simple and inexpensive method for calibrating the swivel angle sensor.
  • the object with regard to the method is solved according to the features of claim 1 .
  • the task with regard to the control is solved according to the features of claim 12 and the task with regard to the driving or working machine is solved according to the features of claim 14 .
  • a method for calibrating a swivel angle sensor of a hydraulic machine is provided, with the hydraulic machine being arranged in particular in a driving or working machine.
  • the hydraulic machine can, for example, be driven by a motor, in particular a diesel engine, and can, for example, be fluidically connected to at least one consumer and drive it.
  • a controller is provided, via which the hydraulic machine can be controlled, in particular operationally, that is to say in its intended operation in the driving or working machine.
  • the controller can control the hydraulic machine so that it can deliver a desired volume and/or provide a desired pressure, for example.
  • the controller also processes a sensor signal from the swivel angle sensor.
  • the controller can do this be connected to the controller, for example with a cable or via a wireless connection, such as Bluetooth, and the controller can receive the sensor signal detected by the swivel angle sensor.
  • the controller is also configured in such a way that the swivel angle sensor is calibrated, in particular in an automated manner. In other words, the controller can control the hydraulic machine and process the sensor signal detected by the swivel angle in such a way that the swivel angle sensor can be calibrated.
  • the method can calibrate when the swivel angle sensor is installed on the hydraulic machine and/or the hydraulic machine in the driving or working machine, so that costs can be saved in the production and assembly of the driving or working machine, since the calibration in particular can be done automatically via the controller. For example, operating points of the hydraulic machine or the driving or working machine do not have to be approached manually, but these can be controlled, in particular automatically, via the controller, so that calibration is simplified. Because the calibration can be done via the controller, no additional software or hardware is needed to perform it, so further cost savings are possible.
  • a further advantage of the invention is that calibration takes place via the control of the hydraulic machine regularly (in normal normal operation as intended), for example each time the hydraulic machine is started and/or after specific time intervals and/or after a specific number of starts the hydraulic machine, can be carried out.
  • the calibration takes place via the controller, defects, for example in the hydraulic machine and/or in the swivel angle sensor, can also be detected and diagnosed. For example, increasing contamination of the hydraulic machine and/or the swivel angle sensor can be detected via the changes in the calibration data, and the contamination can also be initially compensated for via the calibration. In addition, further costs and time can be saved by not having to enter data from the calibration into the controller, since the controller carries out the calibration and values are therefore available directly in the controller.
  • the calibration is carried out during assembly, which means that tolerances in the controller, for example in the voltage signal evaluation of the swivel angle sensor, are not taken into account, and the calibration according to the invention can therefore be more precise than a conventional one via the controller that controls the hydraulic machine Calibration.
  • the swivel angle sensor can be calibrated via the controller, in particular permanently, during normal operation.
  • the controller can calibrate the swivel angle sensor during normal operation of the driving or working machine.
  • the controller can calibrate the swivel angle sensor when it detects that the swivel angle of the hydraulic machine is close to or at a defined swivel angle.
  • the controller can perform the calibration every time the driving or working machine is started, or every other time the working machine is started, or after a specific number of times the working machine is started. This is advantageous since the control can thus precisely control the swivel angle of the hydraulic machine at any time and the control is therefore very precise.
  • a different interval at which the swivel angle sensor is calibrated is also possible. It is also conceivable that the calibration can take place when it is requested by an operator of the driving or working machine. In addition or as an alternative, the calibration can also be carried out when the working machine is in a maintenance state. In particular, it is advantageous if the calibration is carried out when the work machine or driving machine is used for the first time. This is advantageous because the hydraulic machine can be controlled much more precisely via the controller as a result of the initial calibration Standard values that are entered into the controller during production, for example, can differ greatly from actual values.
  • the calibration preferably takes place via the controller if the hydraulic machine is installed in or on the driving or working machine as intended.
  • the hydraulic machine is preferably connected hydraulically as intended to consumers or power consumers and/or mechanically as intended to a drive unit, for example an internal combustion engine or electric motor, which drives the hydraulic machine, and/or preferably has one or more signal connections, for example with a or a respective interface of the working machine.
  • the hydraulic machine is installed or mounted in or on the driving or working machine in such a way that the working machine can be operated as intended.
  • the swivel angle sensor of the hydraulic machine is preferably calibrated when the hydraulic machine is installed as intended. This is advantageous since calibration can thus take place in the installed state and this can therefore take place at any time.
  • a calibration can take place, so that very precise control via the controller is possible.
  • the working machine for example, the drive unit of the hydraulic machine is switched on.
  • the swivel angle sensor it is also possible for the swivel angle sensor to be calibrated in a state in which it is not attached to the vehicle or working machine.
  • the swivel angle sensor is arranged on the hydraulic machine and is connected to the controller and the hydraulic machine can be controlled via the controller.
  • the controller is preferably part of the driving or working machine.
  • the controller can thus be attached to the driving or working machine.
  • the calibration is carried out via the controller, preferably based on characteristic and/or predefined and/or intended operating states of the vehicle or work machine, in particular during normal or customary operation of the vehicle or work machine.
  • the calibration can be done when starting the driving or working machine, for example, when the drive unit is switched on.
  • Another possibility would be to carry out the calibration when, for example, the maximum power is called up from the hydraulic machine.
  • the maximum swivel angle of the hydraulic machine can be approached.
  • the controller detects that the driving or working machine is in one of the defined operating states, it can carry out the calibration. It is advantageous to carry out the calibration via the controller based on characteristic and/or specified and/or intended operating states, since this means, for example, that the driving or working machine does not have to be set in the maintenance state and the calibration can therefore be carried out without a special maintenance state of the Driving or working machine must be manufactured. This can save time and money. Additionally or alternatively, it is possible for the swivel angle sensor to be calibrated in a maintenance state.
  • the swivel angle sensor can transmit a swivel angle-dependent sensor signal to the controller, for example via the cable and/or via the wireless connection.
  • the sensor signal is proportional or inversely proportional to the swivel angle of the hydraulic machine.
  • a respective swivel angle of the hydraulic machine can be assigned to a respective value of the sensor signal via the controller.
  • the controller can form a respective pair of values from a swivel angle and the respectively assigned sensor value of the sensor signal.
  • the pivot angle is preferably assigned to sensor values of the sensor signal, so that, for example, a large number of value pairs are formed, so that the pivot angle can be determined via the sensor signal.
  • the controller can determine a characteristic curve that can describe the relationship between the sensor value and the swivel angle and that contains pairs of values.
  • the controller controls the hydraulic machine, preferably in such a way that a state is reached which has a design-related swivel angle or a design-related pressure or design-related pressure medium flow rate Hydraulic machine is defined.
  • the minimum swivel angle can be defined as the minimum swivel angle of the hydraulic machine or as a specified swivel angle, which can be easily controlled via the controller and which is smaller than the maximum swivel angle.
  • the minimum swivel angle can, for example, be defined in such a way that the control pressure of the hydraulic machine can be maintained and/or the leakage can be compensated.
  • the minimum swivel angle can be defined in such a way that a pressure has a certain value, for example 20 bar, when the pump outlet is closed.
  • the minimum pivoting angle can be defined by a design-related pressure or a design-related pressure medium volume flow, or the minimum pivoting angle can be the pivoting angle at which the hydraulic machine does not deliver any pressure medium.
  • the minimum swivel angle can be specified by a mechanical stop. In this exemplary embodiment, the stop can define the minimum delivery volume and the minimum pivoting angle.
  • the controller preferably controls one of the states, i.e. preferably at least the design-related swivel angle or the design-related pressure or design-related pressure medium volume flow of the hydraulic machine, and the control preferably assigns the sensor value of the sensor signal recorded in this state to the swivel angle that is approached or was controlled.
  • the controller can preferably carry out the calibration in a characteristic and/or predefined and/or intended operating state of the driving or working machine.
  • this can control the hydraulic machine in such a way that it has a state that is defined, for example, via the design-related swivel angle or the design-related pressure or pressure medium volume flow of the hydraulic machine, and the detected sensor value of the sensor signal can then be assigned to this state in order to calculate a value pair of the characteristic curve to be formed, which describes the dependency of the sensor signal on the swivel angle.
  • a design-related pressure or design-related pressure medium volume flow is activated by the controller, the pressure or pressure medium volume flow is designed in such a way that it preferably compensates for an internal leakage of the hydraulic machine, so that an actuating pressure or control pressure can be maintained, so that the hydraulic machine can be activated.
  • This condition can preferably be defined as the minimum swivel angle.
  • the calibration preferably takes place in such a way that the controller approaches at least two states, for example the maximum swivel angle and the minimum swivel angle of the hydraulic machine, so that at least two pairs of values are formed by the controller. Further pairs of values can then be interpolated or extrapolated using a calculation rule.
  • the characteristic curve containing the pairs of values can be linear. It is also possible that the characteristic that describes the relationship between the swivel angle and the sensor signal is not linear. For example, in this exemplary embodiment, the non-linearity of the sensor signal can be compensated for in order to extrapolate and/or interpolate the characteristic.
  • the controller When calibrating, the controller preferably controls the state, that is, for example, the maximum or minimum swivel angle, over a predetermined period of time. For example, the controller may drive the state for a period of time equal to or greater than about 0.125 seconds, and the In this period of time, the swivel angle sensor can, for example, record sensor values at a specific interval, in particular one value per millisecond.
  • the controller controls the state preferably over such a period of time that the swivel angle sensor can detect a large number of sensor values in order to determine an average sensor value from the large number of sensor values.
  • the controller can use this averaged sensor value to form a pair of values with the status. This is advantageous because the calibration is more precise and accurate, and measurement errors are averaged out.
  • the controller preferably checks whether the detected sensor value is within a predetermined interval. This means that the controller forms the pair of values with the detected sensor value only if the sensor value is within a specified interval. If the sensor value deviates, for example, or deviates greatly, it can be concluded that there is a defect, for example in the hydraulic machine and/or in the swivel angle sensor. This is therefore advantageous since defects can thus be easily detected. In addition, this prevents the controller from incorrectly activating the hydraulic machine.
  • the controller Before the calibration, that is to say for example before a first or initial calibration of the swivel angle sensor, the controller preferably assigns a nominal value to a respective swivel angle.
  • the nominal value can be a previously determined standard value, for example, which can be assigned to a respective swivel angle, so that the hydraulic machine can be activated for the control prior to the calibration.
  • the characteristic curve or the pairs of values from a respective sensor value and a respective swivel angle can be stored, for example in a storage medium, so that the swivel angle sensor does not have to be calibrated each time the driving or working machine is started.
  • a storage medium can thus be provided.
  • the storage medium is preferably arranged on the driving or working machine and/or the Internet is provided, for example via a cloud.
  • the characteristic curve or the pairs of values is/are stored in one or the storage medium. This allows the Control the hydraulic machine reliably and precisely based on the stored characteristic curve or the stored pairs of values.
  • a newly determined characteristic curve or newly acquired value pairs is/are stored in the storage medium if it differs significantly from the old characteristic curve. This is advantageous because the storage medium can be used for longer. It is therefore conceivable as a calibration step to compare a newly determined characteristic with the previously applicable characteristic and/or to compare newly determined value pairs with the corresponding previously applicable value pairs.
  • the calibration via the controller can be carried out in closed center systems without a flush valve, in closed center systems with a flush valve and also in closed center systems and hydraulic machines with a stop for the minimum swivel angle.
  • the controller preferably controls the hydraulic machine electrohydraulically via an electrically controlled proportional valve, for example a pilot valve.
  • a positioning piston of a positioning cylinder can be controlled via the proportional valve, which is used to adjust the swivel angle of the hydraulic machine, in that the proportional valve connects a pressure line to a control chamber of the positioning cylinder. If the control chamber is not subjected to actuating pressure or control pressure, the actuating piston is acted upon by a spring force of a spring with a force such that a swivel angle of the hydraulic machine is increased, for example to a maximum delivery volume, so that the hydraulic machine delivers volume, so that an actuating pressure or control pressure can be reached. This is also the case when the cable or control pressure is less than the spring force.
  • the sensor value which can be assigned to the maximum swivel angle, can be detected when the driving or working machine is started.
  • there is no actuating pressure or control pressure so that the pivot angle can be at or near 100 percent pivot angle due to the spring force of the spring that applies force to the actuating piston that is designed to adjust the pivot angle.
  • At least the swivel angle is then such that the hydraulic machine Pressure medium promotes.
  • a control pressure or actuating pressure can be provided, and the controller can activate the proportional valve in such a way that the actuating piston fully deflects the hydraulic machine in order to reliably bring the hydraulic machine to a 100 percent swivel angle.
  • the controller processes the sensor signal recorded during calibration and records the sensor value to which the maximum swivel angle can be assigned.
  • the sensor value which can be assigned to the maximum swivel angle
  • the controller can detect when at least one consumer that is fluidly connected to the hydraulic machine requires a high level of performance, so that the swivel angle should be set to 100 percent via the controller. If this condition is detected by the controller, it can control the actuating piston via the proportional valve in such a way that the swivel angle of the hydraulic machine is reliably deflected to 100 percent, and the sensor value recorded in this way can then be assigned to the maximum swivel angle.
  • an operating state of the driving or working machine can be selected in which no power is/are from the consumer(s) supplied by the hydraulic machine is requested. Furthermore, an operating state of the driving or working machine in which no power is requested by one or the consumers can also be selected in order to control the design-related pressure or the design-related pressure medium volume flow, via which the minimum swivel angle can be defined. That is, the driving or working machine can be in the non-actuated state.
  • this state can be unsuitable for calibration, since the swivel angle and thus the sensor signal can fluctuate if the flydro machine is not controlled via the proportional valve. It can therefore be advantageous to define the minimum pivoting angle via the state in which a pressure against the closed hydraulic machine outlet is set to a predetermined value, for example 20 bar.
  • the control controls the proportional valve in such a way that the pressure at a closed hydraulic machine outlet reaches the specified value.
  • a pressure sensor can be provided which determines the pressure at the hydraulic machine outlet. If the specified pressure is reached, the controller records the sensor value of the sensor signal and assigns this to the minimum swivel angle defined by the state in which the pressure at the hydraulic machine outlet is specified.
  • a scavenging valve In a closed center system with a scavenging valve, a scavenging valve is usually open when the machine is not actuated, for example to cool a valve block or the like, which means that the state in which the pressure against the closed hydraulic machine outlet is a predetermined pressure is, cannot be achieved.
  • the flushing valve is preferably configured in such a way that it closes as soon as a load pressure builds up. This means that as soon as the scavenging valve closes, the hydraulic machine can be actuated by the controller via the proportional valve in such a way that the pressure at the closed hydraulic machine outlet is a predetermined pressure as long as no load is called up by the consumer or consumers.
  • the sensor value can be recorded and assigned to the minimum swivel angle, which is defined by the state in which the pressure against the closed hydraulic machine outlet is a predetermined pressure.
  • the hydraulic machine can then be controlled by the controller in such a way that a function can be executed by the consumer.
  • the minimum swivel angle can only be adjusted with difficulty, since the spring on the actuating piston is designed in such a way that the swivel angle of the hydraulic machine is not zero, so that a control pressure can build up so that the hydraulic machine can be controlled.
  • the control controls the hydraulic machine in an open center system in such a way that it is controlled in the direction of the minimum swivel angle via the actuating piston.
  • the actuating pressure or control pressure then decreases since the hydraulic machine is no longer delivering pressure medium.
  • the spring force of the spring then acts on the actuating piston in such a way that the pivoting angle is increased, as a result of which a pressure medium is conveyed again.
  • the controller can activate the hydraulic machine again so that it swings back to the minimum swivel angle and no longer delivers pressure medium.
  • the spring repeatedly acts to increase the swing angle. In this way, there is a minimum oscillation of the pivoting angle around the minimum pivoting angle.
  • the associated sensor values can be recorded and assigned to the minimum swivel angle. For example, the sensor values can be averaged or smoothed, so that a sensor value that is as precise as possible can be assigned to the minimum swivel value.
  • this swivel angle is known and the hydraulic machine can therefore be easily adjusted to this value and the sensor value recorded in this way can be assigned to the minimum swivel angle that is known.
  • control for the hydraulic machine of the driving or working machine is provided.
  • a swivel angle sensor is also provided, which determines the swivel angle of the hydraulic machine and which forwards and communicates a sensor signal to the controller via a cable or a wireless connection.
  • the controller processes the sensor signal from the swivel angle sensor.
  • the hydraulic machine can be controlled via the controller.
  • the controller provided according to the invention is configured in such a way that it can carry out a method for calibrating the swivel angle sensor.
  • the control is advantageous because of this, the hydraulic machine, for example, intended in or on the Driving or working machine is installed, is controllable and at the same time the swivel angle sensor can be calibrated in the assembled state of the Flydro machine.
  • the calibration can be carried out in the built-in or assembled state and does not have to be carried out when the swivel angle sensor is manufactured.
  • the calibration is thus possible during operating states of the driving or working machine and it does not have to be brought into a maintenance state, for example.
  • the calibration is preferably carried out automatically, so that it is not necessary to start up specific states of the hydraulic machine manually.
  • the swivel angle sensor is preferably designed in two parts.
  • the swivel angle sensor preferably has a magnet and a Hall sensor, one of the two being arranged on a swivel axis of the swivel cradle of the hydraulic machine and the other on a housing of the hydraulic machine.
  • the two parts of the swivel angle sensor are preferably non-contact. It is also conceivable that one of the two is arranged at another preferred position on the swivel cradle or swivel plate.
  • a hydraulic machine with the controller is provided, via which a method for calibrating the swivel angle sensor can be carried out.
  • a method for calibrating a swivel angle sensor of a hydraulic machine of a driving or working machine is disclosed.
  • a controller is provided, via which the hydraulic machine can be controlled in accordance with its operation.
  • the controller also processes a sensor signal from the swivel angle sensor.
  • the pivot angle sensor is calibrated, preferably automatically, via the controller.
  • a controller for calibrating the swivel angle sensor and a driving or working machine are provided.
  • FIG. 1 shows a hydraulic pressure medium supply arrangement
  • FIG. 2A and FIG. 2B each show a diagram that shows the course of various measured values when detecting a sensor value that can be assigned to a maximum swivel angle
  • FIG. 2A and FIG. 2B each show a diagram that shows the course of various measured values when detecting a sensor value that can be assigned to a maximum swivel angle
  • FIG. 3A, FIG. 3B each shows a diagram that shows the course of various measured values when detecting a sensor value that can be assigned to a minimum swivel angle.
  • FIG. 1 shows a hydraulic pressure medium supply arrangement 1 which has a Flydro machine in the form of an axial piston machine 2 .
  • This has a pivoting cradle for adjusting a delivery volume.
  • the axial piston machine 2 can be used both as a pump and as a motor. Thus, for example, the pivoting cradle can be pivoted. It is also conceivable to use and design the axial piston machine 2 only as a pump.
  • the axial piston machine 2 is driven via a drive shaft 4, which can be driven, for example, by an internal combustion engine, such as a diesel engine.
  • a proportional valve 6 is provided, the valve slide of which can be controlled electrically proportionally via an actuator 8 .
  • the proportional valve 6 is provided for controlling the axial piston machine 2 .
  • a control variable 10 is supplied to the actuator 8 by a controller 12 .
  • the valve slide of the proportional valve 6 is acted upon by a spring force of a valve spring 14 in the direction of a basic position. The
  • the axial piston machine 2 is connected to a pressure line 16 on the output side.
  • the axial piston machine 2 can be connected via this, for example, to a main control valve or a valve block.
  • the pressure medium supply between the axial piston machine 2 and one or more consumers can be controlled via the main control valve or the valve block.
  • a control line 18 branches off from the pressure line 16 and is connected to a pressure port P of the proportional valve 6 .
  • the proportional valve 6 has a tank connection T, which is connected to a tank via a tank line 19 .
  • the proportional valve 6 has a working connection A, which is connected to a control chamber 20 of an actuating cylinder 22 .
  • the control chamber 20 is delimited by an actuating piston 24 of the actuating cylinder 22 .
  • the pivot cradle Axial piston machine 2 are adjusted so that a pivot angle of the axial piston machine 2 can be changed.
  • the hydraulic pressure medium supply arrangement 1 has a swivel angle sensor 26 .
  • a sensor signal 28 detected by swivel angle sensor 26 is forwarded to controller 12 .
  • the controller 12 is configured in such a way that it can determine a swivel angle of the axial piston machine 2 from the detected sensor signal 28 .
  • the controller 12 can, for example, have stored a characteristic curve, for example in a storage medium, with the characteristic curve assigning individual sensor values of the sensor signal to the respective pivoting angle in order to form pairs of values.
  • a pressure sensor 30 is provided, which picks up a pressure in the pressure line 16 and reports it to the controller 16, the pressure being an actual outlet pressure 32.
  • the pressure port P is connected to the working port A and the tank port T is shut off.
  • the valve slide is acted upon by the actuator force of the actuator 8
  • the valve slide is moved from its basic position in the direction of switching positions in which the pressure port P is blocked and the working port A is connected to the tank port T.
  • the actuating piston 24 is acted upon by pressure medium from the pressure line 16 .
  • a cylinder 34 is provided which has an actuating piston 36 which acts on the pivoting cradle of the axial piston machine 2 .
  • the actuating piston 36 delimits a control chamber 38 which is connected to the pressure line 16 .
  • the actuating piston 36 is acted upon by the pressure medium of the control chamber 38 and by the spring force of a spring 40 in such a way that it loads the pivoting cradle in the direction of increasing the delivery volume, ie increasing the pivoting angle.
  • the controller 12 controls the proportional valve 6 via the actuator 8 .
  • the controller can control the proportional valve 6 via the actuator 8 in such a way that the actual outlet pressure 32, which is measured via the pressure sensor 30, is a predetermined pressure, for example 20 bar , is when the pressure line 16 is closed. That is, when the valve block or the main control valve to which the pressure line 16 is fluidly connected are blocked.
  • the pivoting cradle When the axial piston machine 2 is not rotating and there is no pressure in the pressure line 16, the pivoting cradle is held in a position by the spring 40 in which a pivoting angle can be approximately 100%.
  • a calibration in which a sensor value is detected that can be assigned to the swivel angle, can therefore preferably take place when a working machine 42 that has the hydraulic pressure medium supply arrangement 1 is started.
  • the actuator 8 of the proportional valve 6 can be controlled in such a way that the pressure port P of the proportional valve 6 is not connected to the working port A.
  • FIG. 2a shows a diagram in which measured values that are recorded during calibration, with a sensor value that is intended to be recorded and that can be assigned to the maximum swivel angle, are plotted over time.
  • the diagram in FIG. 2a shows a motor speed 44 which corresponds to a speed of drive shaft 4 shown in FIG.
  • the actual outlet pressure 32 is recorded over time, which is detected by the pressure sensor 30 in FIG. 1a.
  • a swivel angle 46 of the axial piston machine 2 in FIG. 1 is recorded, with the swivel angle 46 being a value that the controller 12 in FIG. 1 determines before the swivel angle sensor 26 is calibrated, see FIG.
  • a calibrated swivel angle 48 is also plotted, this being the swivel angle determined by the controller 12 in FIG. 1 after a calibration has taken place.
  • the sensor signal 28 recorded by the swivel angle sensor 26 is shown in FIG. 2b.
  • a motor driving the drive shaft 4 is started and thus the rotational speed 44 of the drive shaft 4 increases from 0 rpm to approximately 950 rpm in the entire recorded period shown in the diagram.
  • the axial piston machine 2 begins to deliver volume and the actual outlet pressure 32 in the pressure line 16 begins to rise.
  • the actual outlet pressure 32 does not rise linearly, but periodically, since at low revolutions of the drive shaft 4 the piston frequency is visible when the actual outlet pressure 32 rises. This means that a respective piston stroke of the axial piston machine 2 generates a respective pressure increase in the actual outlet pressure 32.
  • the swivel angle 46 detected by the controller 12, which is determined before the calibration is at 100%.
  • the swivel angle 46 can, for example, correspond to a nominal production value. This means that the measured values shown here can be recorded during an initial calibration, for example, and the swivel angle 46 can be a predefined value that is not determined during a calibration, but was predefined during production.
  • An initial calibration can take place when a driving or working machine is started for the first time. The calibration starts at the time Ti. This is defined by the fact that the actual outlet pressure detected by the pressure sensor 30 reaches 3220 bar, since it can be assumed that the axial piston machine 2 is at this point in time via the controller 12, which controls the proportional valve 6 controls, is controllable. That is, at time Ti, it can be assumed that the pan angle is 100%.
  • the swivel angle 48 calibrated by the controller 12 at the start of the calibration at time T1 is somewhat lower than the swivel angle 46 that is determined by the controller 12 before the calibration.
  • the calibration ends at time T2.
  • the actuator 8 of the proportional valve 6 is activated via the controller 12 in such a way that a swivel angle of the axial piston machine 2 becomes smaller, so that the motor that drives the drive shaft 4 is not overloaded. Since the axial piston machine 2 pumps against a closed flap control valve or a closed valve block with a maximum pivot angle during the calibration, the actual outlet pressure 32 can quickly rise sharply, so that the engine can no longer turn the drive shaft 4 .
  • the period of time ie the time from Ti to T2
  • a period of time can be from Ti to T280 ⁇ 140 milliseconds, with the swivel angle sensor 26 being able to record approximately one value per millisecond, for example.
  • the sensor signal recorded by the swivel angle sensor 26 is shown in FIG. 2b.
  • the sensor signal 28 is almost constant from Ti to T2, with sensor values fluctuating in a range from approximately 665 to 675 mV.
  • the sensor values of the sensor signal 28, which are recorded in the period from T1 to T2 can preferably be averaged. Furthermore, it can be seen in FIG.
  • the sensor signal 28 can fluctuate in the range from To to Ti, since the control pressure is not yet present in this period of time and the pivoting cradle of the flydro machine can therefore also fluctuate somewhat. Furthermore, in the period from To to Ti it is possible that there may be dips, particularly severe ones, in the voltage supply of the controller. For the reasons mentioned above, it is possible that the sensor signal cannot be reliably evaluated during an initial phase of the ignition, which takes place at time To. It is therefore advantageous to start the calibration at time Ti. It can also be seen from FIGS. 2a and 2b that the sensor signal 28 is inversely proportional to the swivel angle 46, 48. This means that the larger the sensor signal 28, the smaller the swivel angle 46, 48 assigned by the controller 12.
  • the minimum swivel angle is defined as the swivel angle at which an actual outlet pressure 32, shown in FIG. 1, against a closed valve, for example the closed main control valve or the closed valve block, is approximately 20 bar.
  • the actual outlet pressure 32 should be approximately 20 bar against a closed valve, so that an internal leakage can be compensated for and a control pressure in the pressure line 16, see FIG. 1, can be maintained.
  • This value is a reference value that offers sufficient accuracy to calibrate the swivel angle sensor.
  • the sensor signal 28, which is detected by the swivel angle sensor 26 of FIG. 1 is recorded. Since this signal varies greatly, a filtered sensor signal 50 is also determined and is shown in FIG 3a shown in comparison. Furthermore, the swivel angle 46 determined by the controller 12, see FIG. 1, from the sensor signal 28 is plotted. In FIG. 3b, the actual outlet pressure 32 is plotted against time.
  • the actual outlet pressure 32 oscillates between 5 and 10 bar, and the sensor signal 28, and thus also the filtered sensor signal 50, see Figure 3a, fluctuate more strongly compared to the sensor signal 28 and the filtered sensor signal 50 up to the point in time To . Therefore, the swivel angle 46 recorded in FIG. 3a also fluctuates in a range from 0% to 2%. Since this fluctuation is very large, it is difficult to perform calibration. If the axial piston machine 2 is controlled via the controller 12 in such a way that the swivel angle is very small, the detected sensor value 28 fluctuates, and this state is therefore not suitable for calibration. It is therefore advantageous if the calibration is carried out when the actual outlet pressure is adjusted to around 20 bar.
  • the proportional valve 6 is controlled via the controller 12 in such a way that the actual outlet pressure 32 settles again at approximately 20 bar.
  • the filtered sensor signal 50 is almost constant as soon as the pressure 32 has settled at approximately 20 bar and this state is therefore very well suited for carrying out a calibration.

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Abstract

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

Description

Verfahren zum Kalibrieren eines Schwenkwinkelsensors, Steuerung und Fahr- oder
Arbeitsmaschine
Beschreibung Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kalibrieren eines Schwenkwinkelsensors gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 , eine Steuerung und eine Hydromaschine.
Hintergrund der Erfindung
Schwenkwinkelsensoren werden genutzt, um einen Schwenkwinkel einer Hydromaschine, insbesondere einer Axialkolbenmaschine, zu bestimmen. Der Schwenkwinkel wird beispielsweise bestimmt, so dass die Hydromaschine über eine elektrohydraulische Hydromaschinenregelung steuerbar ist. Dazu wird beispielsweise über den Schwenkwinkel ein Förderstrom oder ein Fördervolumen der Hydromaschine und über beispielsweise einen angebauten Drucksensor der Druck am Hydromaschinenausgang erfasst. Dann können beispielsweise die erfassten Ist-Werte des Fördervolumens und des Drucks mit Soll-Werten verglichen werden und die elektrohydraulische Hydromaschinenregelung kann die Hydromaschine derart ansteuern, dass die Soll-Werte erfüllbar sind. Um eine präzise Ansteuerung der Hydromaschine zu erreichen, ist es notwendig, den Schwenkwinkelsensor, der den Schwenkwinkel der Hydromaschine erfasst, abzugleichen beziehungsweise zu kalibrieren.
Eine Kalibrierung kann beispielsweise im Werk bei der Herstellung des Schwenkwindelsensors erfolgen oder beispielsweise bei einem Kunden nach der Montage des Schwenkwinkelsensors in einem hydraulischen System. Dazu können beispielsweise Endpunkte der Hydromaschine, das heißt beispielsweise eine maximale Auslenkung des Schwenkwinkels oder eine minimale Auslenkung des Schwenkwinkels, auf dem Prüfstand angesteuert werden. Durch die Kalibrierung entsteht beim Kunden ein zusätzlicher Einstellaufwand bei der Montage, was zu höheren Kosten führt. Ein weiterer Nachteil von einer manuellen Kalibrierung kann sein, dass Daten händisch in die Hydromaschinenregelung übermittelt und eingegeben werden müssen, so dass diese die Hydromaschine ansteuern kann. Zusätzlich kann es von Nachteil sein, dass bei einer Kalibrierung bei der Herstellung nicht alle Anbaugeräte, wie beispielsweise die Hydromaschinenregelung, angebaut sind und somit die Toleranzen von den nicht angebauten Anbaugeräten nicht bei der Kalibrierung berücksichtigt sind.
Offenbarung der Erfindung
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein einfaches und kostengünstiges Verfahren zum Kalibrieren eines Schwenkwinkelsensors einer Hydromaschine zu schaffen. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine vorrichtungstechnisch einfache und kostengünstige Steuerung zu schaffen, die ein einfaches und kostengünstiges Verfahren zum Kalibrieren des Schwenkwinkelsensors ausführt. Des Weiteren ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Fahr- oder Arbeitsmaschine mit der Steuerung zu schaffen.
Die Aufgabe hinsichtlich des Verfahrens wird gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die Aufgabe hinsichtlich der Steuerung wird gemäß den Merkmalen des Anspruchs 12 und die Aufgabe hinsichtlich der Fahr- oder Arbeitsmaschine wird gemäß den Merkmalen des Anspruchs 14 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Erfindungsgemäß ist ein Verfahren zum Kalibrieren eines Schwenkwinkelsensors einer Hydromaschine vorgesehen, wobei die Hydromaschine insbesondere in einer Fahr oder Arbeitsmaschine angeordnet ist. Die Hydromaschine kann beispielsweise über einen Motor, insbesondere einen Dieselmotor, angetrieben sein und kann beispielsweise mit zumindest einen Verbraucher fluidisch verbunden sein und diesen antreiben. Des Weiteren ist eine Steuerung vorgesehen, über die die Hydromaschine, insbesondere betriebsgemäß, das heißt in ihrem bestimmungsgemäßen Betrieb in der Fahr- oder Arbeitsmaschine, steuerbar ist. Mit anderen Worten kann die Steuerung die Hydromaschine ansteuern, so dass diese beispielsweise ein gewünschtes Volumen fördert und/oder einen gewünschten Druck bereitstellen kann. Des Weiteren verarbeitet die Steuerung ein Sensorsignal des Schwenkwinkelsensors. Dazu kann die Steuerung beispielsweise mit Kabel oder über eine kabellose Verbindung, wie beispielsweise Bluetooth, mit der Steuerung verbunden sein und die Steuerung kann das von dem Schwenkwinkelsensor erfasste Sensorsignal erhalten. Die Steuerung ist zudem derart konfiguriert, dass über diese, insbesondere automatisiert, eine Kalibrierung des Schwenkwinkelsensors erfolgt. Mit anderen Worten kann die Steuerung die Hydromaschine derart ansteuern und das von dem Schwenkwinkel erfasste Sensorsignal verarbeiten, dass eine Kalibrierung des Schwenkwinkelsensors erfolgen kann.
Aufgrund der Kalibrierung durch die Steuerung, über die die Hydromaschine, insbesondere betriebsgemäß, ansteuerbar ist, können sowohl Zeit als auch Kosten eingespart werden, im Vergleich zu einer herkömmlichen manuellen Kalibrierung. Eine Kalibrierung durch das Verfahren kann im montierten Zustand des Schwenkwinkelsensors an der Hydromaschine und/oder der Hydromaschine in der Fahr- oder Arbeitsmaschine erfolgen, so dass Kosten bei der Produktion und bei der Montage der Fahr- oder Arbeitsmaschine eingespart werden können, da die Kalibrierung insbesondere automatisiert über die Steuerung erfolgen kann. Beispielsweise müssen Betriebspunkte der Hydromaschine oder der Fahr- oder Arbeitsmaschine nicht manuell angefahren werden, sondern diese können, insbesondere automatisiert, über die Steuerung angesteuert werden, so dass eine Kalibrierung vereinfacht ist. Dadurch, dass die Kalibrierung über die Steuerung erfolgen kann, ist keine weitere Software oder Hardware nötig, um diese durchzuführen, so dass es möglich ist, weitere Kosten einzusparen. Mit anderen Worten, ist es nicht erforderlich, weitere besondere Maßnahmen, wie beispielsweise eine Installation weiterer Hardware oder Software vorzunehmen. Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist es, dass eine Kalibrierung dadurch, dass diese über die Steuerung der Hydromaschine erfolgt, regelmäßig (im bestimmungsgemäßen Normalbetrieb), beispielsweise bei jedem Start der Hydromaschine und/oder nach bestimmten Zeitabständen und/oder nach einer bestimmten Anzahl von Starts der Hydromaschine, durchgeführt werden kann. Insbesondere ist es vorteilhaft, die Kalibrierung über die Steuerung permanent während des Normalbetriebs durchzuführen. Daher können Alterungseffekte, beispielsweise eine Alterung von Dichtungen oder Sensordriften, bei der Kalibrierung berücksichtigt werden, und somit ist über die Steuerung eine präzise Ansteuerung der Hydromaschine über einen langen Zeitraum gewährleistet, ohne dass die Präzision der Steuerung über der Zeit nachlässt. Dadurch, dass die Kalibrierung über die Steuerung erfolgt, können auch Defekte, beispielsweise an der Hydromaschine und/oder an dem Schwenkwinkelsensor, entdeckt werden und diagnostiziert werden. Beispielsweise kann eine zunehmende Verschmutzung der Hydromaschine und/oder des Schwenkwinkelsensors über die Veränderungen in den Kalibrierdaten entdeckt werden und die Verschmutzung kann zudem vorerst über die Kalibrierung kompensiert werden. Zusätzlich können weitere Kosten und Zeit dadurch eingespart werden, dass Daten von der Kalibrierung nicht in die Steuerung eingegeben werden müssen, da die Steuerung die Kalibrierung vornimmt und somit Werte direkt in der Steuerung vorhanden sind. Im Stand der Technik dagegen wird die Kalibrierung bei der Montage durchgeführt, womit Toleranzen der Steuerung, beispielsweise bei der Spannungssignalauswertung des Schwenkwinkelsensors, nicht berücksichtigt sind, und somit kann die erfindungsgemäße Kalibrierung über die Steuerung, die die Hydromaschine ansteuert, präziser sein, als eine herkömmliche Kalibrierung.
Insbesondere kann eine Kalibrierung des Schwenkwinkelsensors über die Steuerung, insbesondere permanent, im Normalbetrieb erfolgen. Das heißt, die Steuerung kann während des Normalbetriebes der Fahr- oder Arbeitsmaschine den Schwenkwinkelsensor kalibrieren. Beispielsweise kann die Steuerung den Schwenkwinkelsensor kalibrieren, wenn diese detektiert, dass der Schwenkwinkel der Hydromaschine nahe oder bei einem definierten Schwenkwinkel ist. Zusätzlich oder alternativ kann die Steuerung das Kalibrieren bei jedem Start der Fahr- oder Arbeitsmaschine oder bei jedem zweiten Start der Arbeitsmaschine oder bei einer bestimmten Anzahl von Starts der Arbeitsmaschine durchführen. Dies ist vorteilhaft, da somit die Steuerung den Schwenkwinkel der Hydromaschine jederzeit präzise ansteuern kann und somit die Steuerung sehr präzise ist. Auch ein anderes Intervall, in dem der Schwenkwinkelsensor kalibriert wird, ist möglich. Es ist auch denkbar, dass die Kalibrierung erfolgen kann, wenn diese von einem Bediener der Fahr- oder Arbeitsmaschine angefordert wird. Die Kalibrierung kann zusätzlich oder alternativ auch in einem Wartungszustand der Arbeitsmaschine durchgeführt werden. Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn das Kalibrieren beim Erstbetrieb der Arbeitsmaschine oder Fahrmaschine durchgeführt wird. Dies ist vorteilhaft, da durch die Erstkalibrierung die Hydromaschine über die Steuerung sehr viel präziser ansteuerbar ist, da Standardwerte, die beispielsweise bei der Produktion in die Steuerung eingegeben werden, stark von tatsächlichen Werten abweichen können.
Vorzugsweise erfolgt die Kalibrierung über die Steuerung, wenn die Hydromaschine bestimmungsgemäß in oder an der Fahr- oder Arbeitsmaschine verbaut ist. Das heißt, die Hydromaschine ist vorzugsweise bestimmungsgemäß hydraulisch mit Verbrauchern oder Leistungsabnehmern verbunden und/oder bestimmungsgemäß mechanisch mit einer Antriebseinheit, beispielsweise einer Verbrennungskraftmaschine oder Elektromotor, die die Hydromaschine antreibt, verbunden und/oder weist vorzugsweise eine oder mehrere Signalverbindung/en, beispielsweise mit einer oder einer jeweiligen Schnittstelle der Arbeitsmaschine, auf. Mit anderen Worten ist die Hydromaschine derart in oder an der Fahr- oder Arbeitsmaschine eingebaut oder montiert, so dass die Arbeitsmaschine bestimmungsgemäß betrieben werden kann. Das heißt, eine Kalibrierung des Schwenkwinkelsensors der Hydromaschine erfolgt vorzugsweise bei einer bestimmungsgemäß montierten Hydromaschine. Dies ist vorteilhaft, da somit eine Kalibrierung im eingebauten Zustand erfolgen kann, und diese somit jederzeit stattfinden kann. Beispielsweise kann bei jedem Start oder Neustart der Arbeitsmaschine eine Kalibrierung erfolgen, so dass eine sehr präzise Ansteuerung über die Steuerung möglich ist. Bei einem Start der Arbeitsmaschine wird beispielsweise die Antriebseinheit der Hydromaschine eingeschaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass eine Kalibrierung des Schwenkwinkelsensors in einem Zustand erfolgt, in dem dieser nicht an der Fahr- oder Arbeitsmaschine angebaut ist. Es ist allerdings vorteilhaft, wenn der Schwenkwinkelsensor an der Hydromaschine angeordnet ist und mit der Steuerung verbunden ist und die Hydromaschine über die Steuerung steuerbar ist.
Vorzugsweise ist die Steuerung ein Teil der Fahr- oder Arbeitsmaschine. Die Steuerung kann somit an der Fahr- oder Arbeitsmaschine befestigt sein.
Des Weiteren erfolgt das Kalibrieren über die Steuerung vorzugsweise anhand von charakteristischen und/oder vorgegebenen und/oder bestimmungsgemäßen Betriebszuständen der Fahr- oder Arbeitsmaschine, insbesondere im normalen oder üblichen Betrieb der Fahr- oder Arbeitsmaschine. Beispielsweise kann das Kalibrieren beim Starten der Fahr- oder Arbeitsmaschine erfolgen, also beispielsweise, wenn die Antriebseinheit eingeschaltet wird. Eine weitere Möglichkeit wäre es, das Kalibrieren durchzuführen, wenn beispielsweise die maximale Leistung von der Hydromaschine abgerufen wird. Hierbei kann der maximale Schwenkwinkel Hydromaschine angefahren sein. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich die Kalibrierung durchzuführen, wenn die Arbeitsmaschine im nicht aktuierten Zustand ist. Zusammengefasst ist es möglich, dass es eine Mehrzahl von bestimmungsgemäßen Betriebszuständen der Fahr- oder Arbeitsmaschine gibt, in denen der Schwenkwinkelsensor über die Steuerung kalibriert werden kann. Detektiert die Steuerung, dass die Fahr- oder Arbeitsmaschine in einem der definierten Betriebszuständen ist, kann diese die Kalibrierung vornehmen. Es ist vorteilhaft, das Kalibrieren über die Steuerung anhand von charakteristischen und/oder vorgegebenen und/oder bestimmungsgemäßen Betriebszuständen durchzuführen, da somit beispielsweise kein Wartungszustand der Fahr- oder Arbeitsmaschine eingestellt werden muss und das Kalibrieren somit durchgeführt werden kann, ohne dass ein besonderer Wartungszustand der Fahr- oder Arbeitsmaschine hergestellt werden muss. Dies kann Zeit und auch Kosten einsparen. Zusätzlich oder alternativ ist es möglich, dass eine Kalibrierung des Schwenkwinkelsensors in einem Wartungszustand erfolgt.
Der Schwenkwinkelsensor kann der Steuerung, beispielsweise über das Kabel und/oder über die kabellose Verbindung, ein schwenkwinkelabhängiges Sensorsignal übergeben. Insbesondere ist das Sensorsignal proportional oder umgekehrt proportional abhängig von dem Schwenkwinkel der Hydromaschine. Ein jeweiliger Schwenkwinkel der Hydromaschine kann über die Steuerung einem jeweiligen Wert des Sensorsignals zugeordnet werden. Das heißt, die Steuerung kann ein jeweiliges Wertepaar aus einem Schwenkwinkel und dem jeweils zugeordneten Sensorwert des Sensorsignals bilden. Bei der Kalibrierung erfolgt vorzugsweise eine Zuordnung von Schwenkwinkel zu Sensorwerten des Sensorsignals, so dass beispielsweise eine Vielzahl von Wertepaaren gebildet sind, so dass über das Sensorsignal der Schwenkwinkel bestimmt werden kann. Insbesondere kann die Steuerung eine Kennlinie ermitteln, die den Zusammenhang zwischen Sensorwert und Schwenkwinkel beschreiben kann und die Wertepaare enthält.
Bei der Kalibrierung steuert die Steuerung die Hydromaschine vorzugsweise derart an, dass ein Zustand erreicht ist, der über einen bauartbedingten Schwenkwinkel oder einen bauartbedingten Druck oder bauartbedingten Druckmittelvolumenstrom der Hydromaschine definiert ist. Das heißt, die Steuerung steuert die Hydromaschine derart an, dass diese vorzugsweise ihren maximalen Schwenkwinkel oder ihren minimalen Schwenkwinkel erreicht. Der minimale Schwenkwinkel kann als der minimale Schwenkwinkel der Hydromaschine definiert werden oder als ein vorgegebener Schwenkwinkel, der über die Steuerung leicht ansteuerbar ist, und der kleiner ist als der maximale Schwenkwinkel., der minimale Schwenkwinkel kann beispielsweise derart definiert sein, dass bei diesem der Steuerdruck der Hydromaschine aufrechterhalten werden kann und/oder die Leckage ausgeglichen werden kann. Beispielsweise kann der minimale Schwenkwinkel derart definiert sein, dass ein Druck bei geschlossenem Pumpenausgang einen gewissen Wert, beispielsweise 20 bar, hat. Das heißt, der minimale Schwenkwinkel kann über einen bauartbedingten Druck oder einen bauartbedingten Druckmittelvolumenstrom definiert sein oder der minimale Schwenkwinkel kann der Schwenkwinkel sein, bei dem die Hydromaschine kein Druckmittel fördert. Zusätzlich kann der minimale Schwenkwinkel durch einen mechanischen Anschlag vorgegeben sein. Der Anschlag kann in diesem Ausführungsbeispiel das minimale Fördervolumen und den minimalen Schwenkwinkel definieren. Die oben beschriebenen Zustände sind definierte Zustände, die von der Steuerung leicht angesteuert werden können und die eine möglichst genaue und akkurate Kalibrierung des Schwenkwinkelsensors ermöglichen.
Die Steuerung steuert vorzugsweise bei der Kalibrierung einen der Zustände an, das heißt, vorzugsweise zumindest den bauartbedingten Schwenkwinkel oder den bauartbedingten Druck oder bauartbedingten Druckmittelvolumenstrom der Hydromaschine, und den in diesem Zustand erfassten Sensorwert des Sensorsignals ordnet die Steuerung vorzugsweise dem Schwenkwinkel zu, der angefahren oder angesteuert wurde. Vorzugsweise kann die Steuerung bei einem charakteristischen und/oder vorgegebenen und/oder bestimmungsgemäßen Betriebszustand der Fahr oder Arbeitsmaschine die Kalibrierung vornehmen. Beispielsweise kann diese die Hydromaschine derart ansteuern, dass diese einen Zustand hat, der beispielsweise über den bauartbedingten Schwenkwinkel oder den bauartbedingten Druck oder Druckmittelvolumenstrom der Hydromaschine definiert ist, und im Anschluss kann der erfasste Sensorwert des Sensorsignals diesem Zustand zugeordnet werden, um ein Wertepaar der Kennlinie zu bilden, die die Abhängigkeit des Sensorsignals von dem Schwenkwinkel beschreibt. Wird ein bauartbedingter Druck oder bauartbedingter Druckmittelvolumenstrom von der Steuerung angesteuert, so ist der Druck oder Druckmittelvolumenstrom derart ausgebildet, dass er vorzugsweise eine innere Leckage der Hydromaschine kompensiert, so dass ein Stelldruck oder Steuerdruck aufrechterhalten werden kann, so dass die Hydromaschine angesteuert werden kann. Dieser Zustand kann vorzugsweise als der minimale Schwenkwinkel definiert sein.
Die Kalibrierung erfolgt vorzugsweise derart, dass die Steuerung zumindest zwei Zustände anfährt, beispielsweise den maximalen Schwenkwinkel und den minimalen Schwenkwinkel der Hydromaschine, so dass zumindest zwei Wertepaare von der Steuerung gebildet sind. Weitere Wertepaare können im Anschluss über eine Rechenvorschrift interpoliert oder extrapoliert werden. Beispielsweise kann die Kennlinie, die die Wertepaare enthält, linear sein. Es ist auch möglich, dass die Kennlinie, die den Zusammenhang von Schwenkwinkel und Sensorsignal beschreibt, nicht linear ist. Beispielsweise kann in diesem Ausführungsbeispiel die Nichtlinearität des Sensorsignals kompensiert werden, um die Kennlinie zu extrapolieren und/oder interpolieren. Das heißt, dass die Nichtlinearität der Kennlinie bekannt ist und es somit durch Kompensation der Nichtlinearität möglich ist, die Kennlinie zwischen den zwei Wertepaaren, die ermittelt sind, zu interpolieren. Somit ist eine Interpolation oder Extrapolation besonders einfach durchzuführen. Dadurch, dass zwei Zustände von der Steuerung angesteuert werden und zwei Wertepaare gebildet werden, kann eine Kalibrierung besonders genau sein, da es bekannt ist, dass die Kennlinie linear ist. Eine weitere Möglichkeit ist es, einen Zustand anzufahren, beispielsweise den maximalen Schwenkwinkel, und weitere Wertepaare über eine Rechenvorschrift zu bestimmen. Beispielsweise ist eine reproduzierbare Kennliniensteigung bekannt, die den Zusammenhang zwischen Sensorwert und Schwenkwinkel beschreibt. Dies ist vorteilhaft, da somit nur ein Zustand bei der Kalibrierung angefahren werden muss, allerdings können Fehler durch Kennlinien-Steigungstoleranzen auftreten.
Beim Kalibrieren steuert die Steuerung vorzugsweise den Zustand, das heißt beispielsweise den maximalen oder minimalen Schwenkwinkel, über einen vorgegebenen Zeitraum an. Beispielsweise kann die Steuerung den Zustand über einen Zeitraum von oder von ungefähr 0,125 Sekunden ansteuern, und der Schwenkwinkelsensor kann in diesem Zeitraum beispielsweise in einem bestimmten Intervall, insbesondere einen Wert pro Millisekunde, Sensorwerte erfassen. Mit anderen Worten steuert die Steuerung den Zustand vorzugsweise über einen solchen Zeitraum an, dass der Schwenkwinkelsensor eine Vielzahl von Sensorwerten erfassen kann, um einen gemittelter Sensorwert aus der Vielzahl von Sensorwerten zu bestimmen. Diesen gemittelten Sensorwert kann die Steuerung nutzen, um ein Wertepaar mit dem Zustand zu bilden. Dies ist vorteilhaft, da somit die Kalibrierung präziser und genauer ist, und Messfehler ausgemittelt werden.
Des Weiteren überprüft die Steuerung vorzugsweise, ob der erfasste Sensorwert innerhalb eines vorgegebenen Intervalls liegt. Das heißt, die Steuerung bildet das Wertepaar mit dem erfassten Sensorwert nur, wenn der Sensorwert innerhalb eines vorgegebenen Intervalls ist. Weicht der Sensorwert beispielsweise ab oder stark ab, so kann daraus geschlossen werden, dass ein Defekt vorliegt, beispielsweise an der Hydromaschine und/oder an dem Schwenkwinkelsensor. Dies ist also vorteilhaft, da somit Defekte leicht entdeckt werden können. Außerdem wird somit vermieden, dass die Steuerung die Hydromaschine fehlerhaft ansteuert.
Vor der Kalibrierung, das heißt beispielsweise vor einer ersten oder initialen Kalibrierung des Schwenkwinkelsensors, weist die Steuerung einem jeweiligen Schwenkwinkel vorzugsweise einen Nennwert zu. Der Nennwert kann beispielsweise ein vorher bestimmter Standardwert sein, der einem jeweiligen Schwenkwinkel zugeordnet werden kann, so dass eine Ansteuerung der Hydromaschine für die Steuerung vor der Kalibrierung möglich ist.
Es ist auch möglich, dass die Kennlinie oder die Wertepaare aus einem jeweiligen Sensorwert und einem jeweiligen Schwenkwinkel, beispielsweise in einem Speichermedium, gespeichert ist, so dass der Schwenkwinkelsensor nicht bei jedem Start der Fahr- oder Arbeitsmaschine kalibriert werden muss. Es kann somit ein Speichermedium vorgesehen sein. Vorzugsweise ist das Speichermedium bei der Fahr oder Arbeitsmaschine angeordnet und/oder das Internet, beispielsweise über eine Cloud, bereitgestellt. Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn die Kennlinie oder die Wertepaare in einem oder dem Speichermedium gespeichert ist/sind. Dadurch kann die Steuerung die Hydromaschine anhand der gespeicherten Kennlinie oder der gespeicherten Wertepaare zuverlässig und präzise ansteuern.
Falls es eine Beschränkung der maximalen Schreibzyklen des Speichermediums gibt, so ist es vorteilhaft, wenn eine neu ermittelte Kennlinie oder neu erfasste Wertepaare in dem Speichermedium gespeichert ist/sind, wenn sich diese signifikant von der alten Kennlinie unterscheidet. Dies ist vorteilhaft, da somit das Speichermedium länger nutzbar ist. Somit ist denkbar als Kalibrierungsschritt eine neu ermittelte Kennlinie mit der bisher geltenden Kennlinie zu vergleichen und/oder neu ermittelte Wertepaare mit den entsprechend bisher geltenden Wertepaaren zu vergleichen.
Die Kalibrierung über die Steuerung kann bei Closed-Center-Systemen ohne Spülventil, bei Closed-Center-Systemen mit Spülventil und auch beim Closed-Center-Systemen und Hydromaschinen mit einem Anschlag für den minimalen Schwenkwinkel durchgeführt werden.
Die Steuerung steuert die Hydromaschine vorzugsweise elektrohydraulisch über eine elektrisch angesteuertes Proportionalventil, beispielsweise einem Pilotventil, an. Über das Proportionalventil kann ein Stellkolben eines Stellzylinders angesteuert werden, der zum Verstellen des Schwenkwinkels der Hydromaschine dient, indem das Proportionalventil eine Druckleitung mit einem Steuerraum des Stellzylinders verbindet. Ist der Steuerraum nicht mit Stelldruck oder Steuerdruck beaufschlagt, so wird der Stellkolben von einer Federkraft einer Feder derart mit einer Kraft beaufschlagt, dass ein Schwenkwinkel der Hydromaschine vergrößert wird, beispielsweise auf ein maximales Fördervolumen, so dass die Hydromaschine Volumen fördert, so dass ein Stelldruck oder Steuerdruck erreicht werden kann. Dies ist auch der Fall, wenn der Seil oder Steuerdruck geringer als die Federkraft ist.
Die Erfassung des Sensorwerts, der dem maximalen Schwenkwinkel zugeordnet werden kann, kann beim Starten der Fahr- oder Arbeitsmaschine erfolgen. Beim Starten ist kein Stelldruck oder Steuerdruck vorhanden, so dass durch die Federkraft der Feder, die den Stellkolben, der zum Verstellen des Schwenkwinkels ausgebildet ist, mit Kraft beaufschlagt, der Schwenkwinkel bei oder nahe bei 100 Prozent Schwenkwinkel sein kann. Zumindest ist der Schwenkwinkel dann derart, dass die Hydromaschine Druckmittel fördert. Dadurch kann ein Steuerdruck oder Stelldruck bereitgestellt werden, und die Steuerung kann das Proportionalventil derart ansteuern, dass der Stellkolben die Hydromaschine vollends ausgelenkt, um die Hydromaschine zuverlässig auf 100 Prozent Schwenkwinkel zu bringen. Da die Hydromaschine gegen einen geschlossenen Hydromaschinenausgang fördert, ist es vorteilhaft, wenn der Zeitraum der Kalibrierung beim Erfassen des Sensorwerts, der den maximalen Schwenkwinkel zugeordnet werden kann, vergleichsweise kurz ist, beispielsweise in einem Bereich von nahezu null bis zehn Sekunden. Die Steuerung verarbeitet das bei der Kalibrierung erfasste Sensorsignal und erfasst den Sensorwert, dem maximalen Schwenkwinkel zugeordnet werden kann.
Alternativ kann das Erfassen des Sensorwerts, der dem maximalen Schwenkwinkel zugeordnet werden kann, bei einem Betrieb der Fahr- oder Arbeitsmaschine erfolgen. Die Steuerung kann erfassen, wenn zumindest ein Verbraucher, der mit der Hydromaschine fluidisch verbunden ist, eine hohe Leistung fordert, so dass der Schwenkwinkel über die Steuerung auf 100 Prozent eingestellt werden soll. Wird dieser Zustand von der Steuerung detektiert, so kann diese über das Proportionalventil den Stellkolben derart ansteuern, dass der Schwenkwinkel der Hydromaschine auf 100 Prozent zuverlässig ausgelenkt wird, und der so erfasste Sensorwert kann im Anschluss dem maximalen Schwenkwinkel zugeordnet werden.
Um den Sensorwert zu erfassen, der einem minimalen Schwenkwinkel zugeordnet werden kann, das heißt, dem minimalen Schwenkwinkel, der bei einem Betrieb der Hydromaschine angefahren wird, kann ein Betriebszustand der Fahr- oder Arbeitsmaschine gewählt werden, bei dem keine Leistung vom oder von den von der Hydromaschine versorgten Verbraucher/n angefordert wird. Des Weiteren kann ein Betriebszustand der Fahr- oder Arbeitsmaschine, bei dem keine Leistung von einem oder von den Verbraucher/n angefordert wird, auch gewählt werden, um den bauartbedingten Druck oder den bauartbedingten Druckmittelvolumenstrom, über den der minimale Schwenkwinkel definiert werden kann, anzusteuern. Das heißt, die Fahr oder Arbeitsmaschine kann sich im nicht aktuierten Zustand befinden.
Bei einem Closed-Center-System ohne Spülventil stellt sich, wenn die Hydromaschine nicht von der Steuerung angesteuert wird, aber ein Steuerdruck anliegt, diese auf ein Gleichgewicht ein, bei dem die Federkraft der Feder, die auf den Stellkolben wirkt, und die Kraft, die auf den Stellkolben durch den Stelldruck oder Steuerdruck wirkt, ausgeglichen sind. Ist dieser Zustand erreicht, kann der Sensorwert von der Steuerung erfasst werden und dem minimalen Schwenkwinkel zugeordnet werden.
Allerdings kann dieser Zustand ungeeignet zum Kalibrieren sein, da der Schwenkwinkel und somit das Sensorsignal schwanken kann, wenn die Flydromaschine nicht über das Proportionalventil angesteuert ist. Daher kann es vorteilhaft sein, den minimalen Schwenkwinkel über den Zustand zu definieren, in dem ein Druck gegen den geschlossenen Hydromaschinenausgang auf einen vorgegebenen Wert eingestellt wird, beispielsweise 20 bar. Die Steuerung steuert, um diesen Zustand zu erreichen, das Proportionalventil derart an, so dass der Druck an einem geschlossenen Hydromaschinenausgang den vorgegebenen Wert erreicht. Dazu kann beispielsweise ein Drucksensor vorgesehen sein, der den Druck am Hydromaschinenausgang bestimmt. Wird der vorgegebene Druck erreicht, so erfasst die Steuerung den Sensorwert des Sensorsignals und ordnet diesen dem über den Zustand, bei den der Druck am Hydromaschinenausgang vorgegeben ist, definierten minimalen Schwenkwinkel zu.
Bei einem Closed-Center-System mit Spülventil ist im nicht aktuierten Zustand der Maschine in der Regel ein Spülventil geöffnet, beispielsweise zum Kühlen eines Ventilblocks oder Ähnliches, was dazu führt, dass der Zustand, bei dem der Druck gegen den geschlossenen Hydromaschinenausgang ein vorgegebener Druck ist, nicht erreicht werden kann. Das Spülventil ist vorzugsweise derart konfiguriert, dass sich dieses, sobald sich ein Lastdruck aufbaut, schließt. Das heißt, sobald sich das Spülventil schließt, kann die Hydromaschine über das Proportionalventil derart von der Steuerung angesteuert werden, dass der Druck am geschlossenen Hydromaschinenausgang ein vorgegebener Druck ist, solange von dem oder von den Verbraucher/n noch keine Last abgerufen wird. So kann der Sensorwert erfasst werden und dem minimalen Schwenkwinkel zugeordnet werden, der über den Zustand, bei dem der Druck gegen den geschlossenen Hydromaschinenausgang ein vorgegebener Druck ist, definiert ist. Ist der Wert erfasst, so kann im Anschluss die Hydromaschine von der Steuerung derart angesteuert werden, dass eine Funktion von dem Verbraucher ausführbar ist. Bei einem Open-Center-System kann der minimale Schwenkwinkel nur schwer eingeregelt werden, da die Feder am Stellkolben derart ausgebildet ist, dass der Schwenkwinkel der Hydromaschine nicht null ist, so dass sich ein Steuerdruck aufbauen kann, so dass die Hydromaschine ansteuerbar ist. Das heißt, die Steuerung steuert die Hydromaschine bei einem Open-Center-System derart an, dass diese in Richtung minimalen Schwenkwinkel über den Stellkolben angesteuert wird. Im Anschluss nimmt der Stelldruck oder Steuerdruck ab, da die Hydromaschine kein Druckmittel mehr fördert. Daraufhin wirkt die Federkraft der Feder auf den Stellkolben derart, dass der Schwenkwinkel vergrößert wird, wodurch wieder ein Druckmittel gefördert wird. Dadurch kann die Steuerung die Hydromaschine erneut ansteuern, so dass diese wieder auf den minimalen Schwenkwinkel zurückschwingt und kein Druckmittel mehr fördert. Danach wirkt die Feder wiederholt derart, dass der Schwenkwinkel vergrößert wird. Auf diese Weise ergibt sich eine Minimalschwingung des Schwenkwinkels um den minimalen Schwenkwinkel herum. Die dazugehörigen Sensorwerte können erfasst werden und den minimalen Schwenkwinkel zugeordnet werden. Beispielsweise können die Sensorwerte gemittelt oder geglättet werden, so dass ein möglichst präziser Sensorwert den minimalen Schwenkwert zugeordnet werden kann.
Bei einem Open-Center-System mit einem Anschlag für den minimalen Schwenkwinkel, ist dieser Schwenkwinkel bekannt und daher kann die Hydromaschine leicht auf diesen Wert eingeregelt werden und der so erfasste Sensorwert dem minimalen Schwenkwinkel, der bekannt ist, zugeordnet werden.
Des Weiteren ist die Steuerung für die Hydromaschine der Fahr- oder Arbeitsmaschine vorgesehen. Es ist außerdem ein Schwenkwinkelsensor vorgesehen, der den Schwenkwinkel der Hydromaschine bestimmt, und der ein Sensorsignal an die Steuerung über Kabel oder eine kabellose Verbindung weitergibt und kommuniziert.
Das heißt, die Steuerung verarbeitet das Sensorsignal des Schwenkwinkelsensors. Des Weiteren ist über die Steuerung die Hydromaschine steuerbar. Die Steuerung, die erfindungsgemäß vorgesehen ist, ist derart konfiguriert, dass diese ein Verfahren zum Kalibrieren des Schwenkwinkelsensors ausführen kann. Die Steuerung ist vorteilhaft, da über diese die Hydromaschine, die beispielsweise bestimmungsgemäß in oder an der Fahr- oder Arbeitsmaschine verbaut ist, steuerbar ist und gleichzeitig der Schwenkwinkelsensor im montierten Zustand der Flydromaschine kalibrierbar ist. Das heißt, die Kalibrierung kann im eingebauten oder montierten Zustand erfolgen und muss nicht bei der Herstellung des Schwenkwinkelsensors erfolgen. Des Weiteren ist das Kalibrieren somit während Betriebszuständen der Fahr-oder Arbeitsmaschine möglich und diese muss beispielsweise nicht in einen Wartungszustand gebracht werden. Zusätzlich erfolgt die Kalibrierung vorzugsweise automatisiert, so dass ein manuelles Anfahren von bestimmten Zuständen der Hydromaschine nicht notwendig ist.
Der Schwenkwinkelsensor ist vorzugsweise zweiteilig ausgebildet. Vorzugsweise weist der Schwenkwinkelsensor einen Magneten und einen Hallsensor auf, wobei einer der beiden an einer Schwenkachse der Schwenkwiege der Hydromaschine angeordnet ist und der andere an einem Gehäuse der Hydromaschine. Die zwei Teile des Schwenkwinkelsensors sind vorzugsweise berührungslos. Denkbar ist auch, dass einer der beiden an einer anderen bevorzugten Position an der Schwenkwiege oder Schwenkscheibe angeordnet ist.
Des Weiteren ist eine Hydromaschine mit der Steuerung vorgesehen, über die ein Verfahren zum Kalibrieren des Schwenkwinkelsensors ausführbar ist.
Offenbart ist ein Verfahren zum Kalibrieren eines Schwenkwinkelsensors einer Hydromaschine einer Fahr oder Arbeitsmaschine. Es ist eine Steuerung vorgesehen, über die die Hydromaschine betriebsgemäß steuerbar ist. Die Steuerung verarbeitet zudem ein Sensorsignal des Schwenkwinkelsensors. Ein Kalibrieren des Schwenkwinkelsensors erfolgt, vorzugsweise automatisiert, über die Steuerung. Des Weiteren ist eine Steuerung zum Kalibrieren des Schwenkwinkelsensors und eine Fahr oder Arbeitsmaschine vorgesehen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine hydraulische Druckmittelversorgungsanordnung, Figur 2A und Figur 2B jeweils ein Diagramm, das jeweils den Verlauf verschiedener Messwerte bei der Erfassung eines Sensorwerts, der einem maximalen Schwenkwinkel zugeordnet werden kann, und
Figur 3A, Figur 3B jeweils ein Diagramm, das jeweils den Verlauf verschiedener Messwerte bei der Erfassung eines Sensorwerts zeigt, der einem minimalen Schwenkwinkel zugeordnet werden kann.
Figur 1 zeigt eine hydraulische Druckmittelversorgungsanordnung 1, die eine Flydromaschine in Form einer Axialkolbenmaschine 2 aufweist. Diese weist eine Schwenkwiege zum Verstellen eines Fördervolumens auf. Die Axialkolbenmaschine 2 ist sowohl als Pumpe als auch als Motor einsetzbar. Somit ist beispielsweise die Schwenkwiege durchschwenkbar. Denkbar ist auch die Axialkolbenmaschine 2 nur als Pumpe einzusetzen und auszugestalten. Angetrieben wird die Axialkolbenmaschine 2 über eine Triebwelle 4, die beispielsweise von einem Verbrennungsmotor, wie beispielsweise einem Dieselaggregat, angetrieben sein kann. Des Weiteren ist ein Proportionalventil 6 vorgesehen, dessen Ventilschieber elektrisch proportional über einen Aktor 8 steuerbar ist. Das Proportionalventil 6 ist zum Ansteuern der Axialkolbenmaschine 2 vorgesehen. Dem Aktor 8 wird eine Stellgröße 10 von einer Steuerung 12 zugeführt. Der Ventilschieber des Proportionalventils 6 ist in Richtung einer Grundstellung mit einer Federkraft einer Ventilfeder 14 beaufschlagt. Die Federkraft wirkt dabei entgegen der Aktorkraft des Aktors 8.
Die Axialkolbenmaschine 2 ist ausgangsseitig mit einer Druckleitung 16 verbunden.
Über diese kann die Axialkolbenmaschine 2 beispielsweise mit einem Hauptsteuerventil oder einem Ventilblock verbunden sein. Über das Hauptsteuerventil oder den Ventilblock kann die Druckmittelversorgung zwischen der Axialkolbenmaschine 2 und einem oder mehreren Verbraucher/n gesteuert werden. Von der Druckleitung 16 zweigt eine Steuerleitung 18 ab, die an einen Druckanschluss P des Proportionalventils 6 angeschlossen ist. Des Weiteren weist das Proportionalventil 6 einen Tankanschluss T auf, der über eine Tankleitung 19 mit einem Tank verbunden ist. Außerdem hat das Proportionalventil 6 einen Arbeitsanschluss A, der mit einem Steuerraum 20 eines Stellzylinders 22 verbunden ist. Der Steuerraum 20 wird dabei von einem Stellkolben 24 des Stellzylinders 22 begrenzt. Über den Stellkolben 24 kann die Schwenkwiege der Axialkolbenmaschine 2 verstellt werden, so dass ein Schwenkwinkel der Axialkolbenmaschine 2 geändert werden kann.
Des Weiteren weist die hydraulische Druckmittelversorgungsanordnung 1 einen Schwenkwinkelsensor 26 auf. Ein von dem Schwenkwinkelsensor 26 erfasstes Sensorsignal 28 wird an die Steuerung 12 weitergegeben. Die Steuerung 12 ist derart konfiguriert, dass diese aus dem erfassten Sensorsignal 28 einen Schwenkwinkel der Axialkolbenmaschine 2 bestimmen kann. Die Steuerung 12 kann beispielsweise eine Kennlinie, beispielsweise in einem Speichermedium, gespeichert haben, wobei die Kennlinie einzelne Sensorwerte des Sensorsignals jeweiligen Schwenkwinkel zuordnet, um Wertepaare zu bilden.
Des Weiteren ist ein Drucksensor 30 vorgesehen, der einen Druck in der Druckleitung 16 abgreift und der Steuerung 16 meldet, wobei es sich bei dem Druck um einen Ist- Ausgangsdruck 32 handelt.
In der Grundstellung des Ventilschiebers des Proportionalventils 6 ist der Druckanschluss P mit dem Arbeitsanschluss A verbunden und der Tankanschluss T abgesperrt. Bei Beaufschlagung des Ventilschiebers mit der Aktorkraft des Aktors 8 wird der Ventilschieber ausgehend von seiner Grundstellung in Richtung von Schaltstellungen bewegt, bei denen der Druckanschluss P gesperrt ist und der Arbeitsanschluss A mit dem Tankanschluss T verbunden ist. Somit wird in der Grundstellung des Ventilschiebers des Proportionalventils 6 der Stellkolben 24 mit Druckmittel aus der Druckleitung 16 beaufschlagt. Des Weiteren ist ein Zylinder 34 vorgesehen, der einen Stellkolben 36 hat, der an der Schwenkwiege der Axialkolbenmaschine 2 angreift. Der Stellkolben 36 begrenzt einen Steuerraum 38, der mit der Druckleitung 16 verbunden ist. Über Druckmittel des Steuerraums 38 und über die Federkraft einer Feder 40 wird der Stellkolben 36 derart beaufschlagt, dass dieser die Schwenkwiege in Richtung einer Vergrößerung des Fördervolumens, das heißt einer Vergrößerung des Schwenkwinkels, belastet.
Bei einer Kalibrierung des Schwenkwinkelsensors 26, das heißt bei einem Erfassen eines Sensorwerts, der den minimalen oder maximalen Schwenkwinkel zugeordnet werden kann, steuert die Steuerung 12 über den Aktor 8 das Proportionalventil 6 an. Beispielsweise kann bei dem Erfassen eines Sensorwerts, der dem minimalen Schwenkwinkel zugeordnet werden kann, die Steuerung das Proportionalventil 6 über den Aktor 8 derart ansteuern, dass der Ist-Ausgangsdruck 32, der über den Drucksensor 30 gemessen ist, ein vorgegebener Druck, beispielsweise 20 bar, ist, wenn die Druckleitung 16 geschlossen ist. Das heißt, wenn der Ventilblock oder das Hauptsteuerventil, mit dem die Druckleitung 16 fluidisch verbunden ist, gesperrt sind.
Bei nicht drehender Axialkolbenmaschine 2 und ohne Druck in der Druckleitung 16 wird die Schwenkwiege durch die Feder 40 in einer Position gehalten, in der ein Schwenkwinkel ungefähr 100% sein kann. Daher kann ein Kalibrieren, bei dem ein Sensorwert erfasst wird, der dem Schwenkwinkel zugeordnet werden kann, vorzugsweise beim Start einer Arbeitsmaschine 42 erfolgen, die die hydraulische Druckmittelversorgungsanordnung 1 aufweist. Um sicher zu gehen, dass der Schwenkwinkel der Axialkolbenmaschine 2 bei 100% ist, kann der Aktor 8 des Proportionalventils 6 derart angesteuert sein, so dass der Druckanschluss P des Proportionalventils 6 nicht mit dem Arbeitsanschluss A verbunden ist. Dann wird der Stellkolben 36 des Zylinders 34 mit Druck aus der Druckleitung 16 und der Federkraft der Feder 40 beaufschlagt, während der Stellkolben 24 nicht mit Druck aus der Druckleitung 16 beaufschlagt ist. Daher schwenkt die Schwenkwiege der Axialkolbenmaschine 2 auf 100% aus.
Figur 2a zeigt ein Diagramm, in dem Messwerte, die beim Kalibrieren erfasst sind, wobei ein Sensorwert erfasst werden soll, der dem maximalen Schwenkwinkel zugeordnet werden kann, über der Zeit aufgetragen sind. In dem Diagramm der Figur 2a ist eine Motordrehzahl 44 aufgezeigt, die einer Drehzahl der Triebwelle 4, die in Figur 1 gezeigt ist, entspricht. Des Weiteren ist der Ist-Ausgangsdruck 32 über der Zeit aufgezeichnet, der in Figur 1a von dem Drucksensor 30 erfasst ist. Des Weiteren ist ein Schwenkwinkel 46 der Axialkolbenmaschine 2 der Figur 1 aufgezeichnet, wobei der Schwenkwinkel 46 ein Wert ist, der die Steuerung 12 der Figur 1 bestimmt, bevor ein Kalibrieren des Schwenkwinkelsensors 26, siehe Figur 1 , erfolgt ist. Des Weiteren ist ein kalibrierter Schwenkwinkel 48 aufgetragen, wobei dieser der von der Steuerung 12 der Figur 1 ermittelte Schwenkwinkel ist, nachdem eine Kalibrierung stattgefunden hat. In Figur 2b ist das von dem Schwenkwinkelsensor 26 aufgezeichnete Sensorsignal 28 dargestellt.
Zu einem Zeitpunkt To wird ein Motor, der die Triebwelle 4 antreibt, gestartet und somit steigt das Drehzahl 44 der Triebwelle 4 von 0 U/min in dem gesamten aufgezeichneten Zeitraum, der in dem Diagramm dargestellt ist, auf ungefähr 950 U/min an. Wird der Motor zum Zeitpunkt To gestartet, so beginnt die Axialkolbenmaschine 2 Volumen zu fördern und der Ist-Ausgangsdruck 32 in der Druckleitung 16 beginnt zu steigen. Der Ist-Ausgangsdruck 32 steigt nicht linear, sondern periodisch an, da bei niedriger Umdrehungen der Triebwelle 4 die Kolbenfrequenz beim Anstieg des Ist- Ausgangsdrucks 32 sichtbar ist. Das heißt, ein jeweiliger Kolbenhub der Axialkolbenmaschine 2 erzeugt einen jeweiligen Druckanstieg des Ist-Ausgangsdrucks 32. Des Weiteren ist der von der Steuerung 12 erfasst Schwenkwinkel 46, der vor der Kalibrierung bestimmt ist, bei 100%. Der Schwenkwinkel 46 kann beispielsweise einem Nennwert der Produktion entsprechen. Das heißt, die hier dargestellten Messwerte können beispielsweise bei einer Initialkalibrierung aufgenommen sein und der Schwenkwinkel 46 kann ein vorgegebener Wert sein, der nicht bei einer Kalibrierung ermittelt ist, sondern bei der Produktion vorgegeben wurde. Eine Initialkalibrierung kann erfolgen, wenn eine Fahr- oder Arbeitsmaschine zum ersten Mal gestartet wird. Ein Start der Kalibrierung erfolgt zum Zeitpunkt Ti. Dieser ist dadurch definiert, dass der von dem Drucksensor 30 erfasste Ist-Ausgangsdruck 3220 bar erreicht, da davon ausgegangen werden kann, das die Axialkolbenmaschine 2 zu diesem Zeitpunkt über die Steuerung 12, die das Proportionalventil 6 ansteuert, steuerbar ist. Das heißt, zu dem Zeitpunkt Ti kann davon ausgegangen werden, dass der Schwenkwinkel 100% beträgt. Es ist zu erkennen, dass der von der Steuerung 12 kalibrierte Schwenkwinkel 48 beim Start der Kalibrierung zum Zeitpunkt T1 etwas niedriger ist, als der Schwenkwinkel 46, der von der Steuerung 12 vor der Kalibrierung bestimmt ist. Die Kalibrierung ist zum Zeitpunkt T2 beendet. Zum Zeitpunkt T2 wird der Aktor 8 des Proportionalventils 6 über die Steuerung 12 derart angesteuert, so dass ein Schwenkwinkel der Axialkolbenmaschine 2 kleiner wird, so dass der Motor, der die Triebwelle 4 antreibt, nicht überlastet. Da die Axialkolbenmaschine 2 bei der Kalibrierung gegen ein geschlossenes Flauptsteuerventil oder einen geschlossenen Ventilblock mit einem maximalen Schwenkwinkel fördert, kann der Ist-Ausgangsdruck 32 schnell stark ansteigen, so dass der Motor die Triebwelle 4 nicht mehr drehen kann. Daher ist es vorteilhaft, wenn der Zeitraum, das heißt die Zeit von Ti bis T2, nur sehr kurz ist. Beispielsweise kann ein Zeitraum von Ti bis T280-140 Millisekunden betragen, wobei der Schwenkwinkelsensor 26 beispielsweise ca. einen Wert pro Millisekunden aufnehmen kann. Das von dem Schwenkwinkelsensor 26 aufgenommene Sensorsignal ist in Figur 2b gezeigt. Von Ti bis T2 ist das Sensorsignal 28 nahezu konstant, wobei Sensorwerte in einem Bereich von ca. 665 bis 675 mV schwanken. Um diese Schwankung auszugleichen, können die Sensorwerte des Sensorsignals 28, die in dem Zeitraum von T1 bis T2 aufgenommen sind, vorzugsweise gemittelt werden. Des Weiteren ist in Figur 2b zu erkennen, dass das Sensorsignal 28 im Bereich von To bis Ti schwanken kann, da in diesem Zeitraum der Steuerdruck noch nicht anliegt und daher auch die Schwenkwiege der Flydromaschine etwas schwanken kann. Des Weiteren ist es im Zeitraum von To bis Ti möglich, dass es zu, insbesondere starken, Einbrüchen in der Spannungsversorgung der Steuerung kommen kann. Aus den oben genannten Gründen ist es möglich, dass das Sensorsignal während einer Initialphase der Zündung, die zum Zeitpunkt To erfolgt, nicht zuverlässig ausgewertet werden kann. Daher ist es vorteilhaft, die Kalibrierung zum Zeitpunkt Ti zu starten. Es ist zudem aus den Figuren 2a und 2b zu entnehmen, dass sich das Sensorsignal 28 umgekehrt proportional zu dem Schwenkwinkel 46, 48 verhält. Das heißt, je größer das Sensorsignal 28 ist, desto kleiner ist der von der Steuerung 12 zugeordnete Schwenkwinkel 46, 48.
In Figur 3a sind verschiedene Messwerte bei der Kalibrierung des Schwenkwinkelsensors 26 dargestellt, wobei ein Sensorwert erfasst werden soll, der den minimalen Schwenkwinkel zugeordnet werden kann. Der minimale Schwenkwinkel ist in diesem Beispiel als der Schwenkwinkel definiert, bei dem ein Ist-Ausgangsdruck 32, der in Figur 1 dargestellt ist, gegen ein geschlossenes Ventil, beispielsweise das geschlossene Hauptsteuerventil oder den geschlossenen Ventilblock, ungefähr 20bar beträgt. Der Ist-Ausgangsdruck 32 soll gegen ein geschlossenes Ventil ca. 20bar betragen, so das eine innere Leckage kompensiert werden kann und ein Steuerdruck in der Druckleitung 16, siehe Figur 1 , aufrechterhalten werden kann. Dieser Wert ist ein Referenzwert, welcher eine ausreichende Genauigkeit bietet, um den Schwenkwinkelsensor zu kalibrieren. In Figur 3a ist das Sensorsignal 28, das von dem Schwenkwinkelsensor 26 der Figur 1 erfasst ist, aufgezeichnet. Da dieses Signal sehr stark schwankt, wird außerdem ein gefiltertes Sensorsignal 50 bestimmt und ist in Figur 3a im Vergleich dargestellt. Des Weiteren ist der von der Steuerung 12, siehe Figur 1, aus dem Sensorsignal 28 ermittelte Schwenkwinkel 46 aufgetragen. In Figur 3b ist der Ist-Ausgangsdruck 32 aufgetragen über der Zeit aufgetragen.
Es ist in der Figur 3a zu erkennen, dass, wenn der Ist-Ausgangsdruck 32, zu Beginn der Messung bis zu einem Zeitpunkt To 20bar beträgt, das gefilterte Sensorsignal 50, siehe Figur 3a, im Wesentlichen konstant ist und nicht stark schwingt. Der in dem Zeitraum bestimmte Schwenkwinkelsensor 46 beträgt ca. 1%. Zu dem Zeitpunkt To wird über die Steuerung 12 der Aktor 8 des Proportionalventils 6 derart angesteuert, so dass der Schwenkwinkel der Pumpe kleiner wird und somit der Ist-Ausgangsdruck 32, der an der Druckleitung 16 anliegt, im Bereich von 5 bis 10 bar liegt. In diesem Zeitraum von To bis Ti oszilliert der Ist-Ausgangsdruck 32 zwischen 5 bis 10bar, und das Sensorsignal 28, und somit auch das gefilterte Sensorsignal 50, siehe Figur 3a schwanken stärker verglichen mit dem Sensorsignal 28 und dem gefilterten Sensorsignal 50 bis zum Zeitpunkt To. Daher schwankt auch der in Figur 3a aufgezeichnete Schwenkwinkel 46 in einem Bereich von 0 % bis 2%. Da diese Schwankung sehr stark ist, ist es schwierig, die Kalibrierung durchzuführen. Wird über die Steuerung 12 die Axialkolbenmaschine 2 derart angesteuert, dass der Schwenkwinkel sehr klein ist, so schwankt der erfasste Sensorwert 28, und daher ist dieser Zustand nicht für eine Kalibrierung geeignet. Daher ist es vorteilhaft, wenn die Kalibrierung durchgeführt wird, wenn der Ist-Ausgangsdruck auf ungefähr 20 bar eingeregelt wird. Im Anschluss zu dem Zeitpunkt Ti wird das Proportionalventil 6 über die Steuerung 12 derart angesteuert, dass sich der Ist- Ausgangsdruck 32 wieder bei ca. 20 bar einregelt. Wie auch im Zeitraum bis To ist gezeigt, ist das gefilterte Sensorsignal 50 nahezu konstant, sobald sich der Druck 32 auf ungefähr 20 bar eingeregelt hat und daher eignet sich dieser Zustand sehr gut dazu eine Kalibrierung durchzuführen. Bezugszeichenliste
1 hydraulische Druckmittelversorgungsanordnung
2 Axialkolbenmaschine
4 Triebwelle
6 Proportionalventil
8 Aktor
10 Stellgröße
12 Steuerung
14 Feder
16 Druckleitung
18 Steuerleitung
19 Tankleitung
20 Steuerraum
22 Stellzylinder
24 Stellkolben
26 Schwenkwinkelsensor 28 Sensorsignal
30 Drucksensor
32 Ist-Ausgangsdruck
34 Zylinder
36 Stellkolben
38 Steuerraum
40 Feder
42 Arbeitsmaschine
44 Motordrehzahl
46 Schwenkwinkel
48 kalibrierter Schwenkwinkel 50 gefiltertes Sensorsignal

Claims

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