WO2022207416A1 - Vorrichtung zum regeln einer hydraulikpumpe oder eines hydraulikmotors - Google Patents

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WO2022207416A1
WO2022207416A1 PCT/EP2022/057550 EP2022057550W WO2022207416A1 WO 2022207416 A1 WO2022207416 A1 WO 2022207416A1 EP 2022057550 W EP2022057550 W EP 2022057550W WO 2022207416 A1 WO2022207416 A1 WO 2022207416A1
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pressure
line
seat valve
hydraulic
low
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Dieter Lohmiller
Marvin SCHELL
Andreas Plöckinger
Paul Foschum
Bernd Winkler
Thomas Zehetbauer
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Andreas Lupold Hydrotechnik Gmbh
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    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B49/00—Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00
    • F04B49/002—Hydraulic systems to change the pump delivery
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
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    • F04B1/12—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis
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    • F04B1/12—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis
    • F04B1/26—Control
    • F04B1/30—Control of machines or pumps with rotary cylinder blocks
    • F04B1/32—Control of machines or pumps with rotary cylinder blocks by varying the relative positions of a swash plate and a cylinder block
    • F04B1/324—Control of machines or pumps with rotary cylinder blocks by varying the relative positions of a swash plate and a cylinder block by changing the inclination of the swash plate

Definitions

  • the present invention relates to a device for controlling a hydraulic pump or a hydraulic motor.
  • Hydraulic pumps are used in many technical applications in order to convey hydraulic fluid, in particular hydraulic oil, from a hydraulic fluid reservoir to a consumer.
  • the consumer can be a hydraulic cylinder, for example, in which a pressure builds up as a result of the conveyance of the hydraulic fluid and a resistance counteracted by the hydraulic system in question and/or a consumer arranged therein, which pressure can be converted into a movement or a force.
  • a component can be, for example, the arm of an excavator.
  • the corresponding loading operating lever of the excavator is actuated by the excavator operator, as a result of which a certain target value, for example the volume flow in the hydraulic cylinder, is specified.
  • the operating lever therefore acts as an actuator with which the delivery volume of the hydraulic pump is changed.
  • Controllers known from the prior art for controlling a hydraulic pump change the delivery volume in many cases by means of an actuating cylinder and appropriately constructed combinations of orifices, springs, throttles and valves, which in turn are pilot-controlled passively via pressure feedback from the hydraulic system in question.
  • Such regulators are known for example from DE 24 13 295 A1.
  • changing the delivery volume is also referred to as changing the swivel angle.
  • controllers known from the prior art have a specific combination of orifices, springs, throttles and valves, these controllers form a specific control task with specific control characteristics that can only be changed to a limited extent during operation of the consumer. If the control characteristics are to be changed, a spring or a set of springs, for example, must be manually pretensioned or replaced with a spring with a different spring characteristic. The same applies to the other hydraulic components of the regulator or hydraulic system in question.
  • Controllers with an electrical, proportional control axis are also known from the prior art and in some cases are somewhat more flexible than the controllers described above, but the flexibility of the controllers named from the prior art leaves a lot to be desired.
  • the valves used are in many cases designed as slide or piston valves, which inherently have a certain amount of leakage. This leakage leads to a loss of pressure within the relevant hydraulic system and a consequent reduction in the efficiency of the operation of the hydraulic system.
  • the object of an embodiment or refinement of the present invention is to propose a device for controlling a hydraulic pump or a hydraulic motor, with which it is possible with simple and identically constructed components it is possible to flexibly solve different control tasks without significant adjustments to the hydraulic components.
  • the leakage in the device should be largely reduced and thus the dynamics and efficiency of the regulation should be increased.
  • An embodiment of the invention relates to a device for controlling a hydraulic pump, comprising
  • a hydraulic pump with an input and an output, where o the input is connected to the hydraulic fluid reservoir by means of a first low-pressure line, o the output is connected to a high-pressure line to which a consumer can be connected,
  • an adjusting unit which interacts with the hydraulic pump and with which the delivery volume of the hydraulic pump can be changed, the adjusting unit being arranged in a high-pressure secondary line connected to the high-pressure line,
  • a control device which interacts with the sensor and the actuator in such a way that the high-pressure Seat valve can be activated taking into account the actual value detected by the sensor and the setpoint value specified by the actuator.
  • Algorithms can be stored in the control device, with which different control tasks and control characteristics can be mapped.
  • the control device can, for example, be designed in such a way that classic controllers, for example PI controllers or PID controllers with and without fixed value control, can be simulated.
  • classic controllers for example PI controllers or PID controllers with and without fixed value control
  • the control device has to be set up accordingly.
  • the desired control characteristics can be selected in a suitable manner. It is not necessary to change the hydraulic components. As a result, the present device for controlling the hydraulic pump has a maximum of flexibility.
  • the delivery volume of the hydraulic pump is changed with a corresponding activation of the high-pressure seat valve and consequently in a hydraulic way.
  • the drive speed can vary due to the load, which means that the functionality of the hydraulic system is not adversely affected.
  • comparatively simple drive motors can be used, which can be operated without speed control.
  • internal combustion engines can be used that are constantly in their optimal speed range and can therefore be operated economically.
  • Elaborate drive motors such as servo motors whose speed can be regulated are not necessary.
  • digital depending on the requirements of the application, a variable speed motor can also be used to add another controlled variable to exploit the control properties.
  • the hydraulic pump can have any number of pistons.
  • the proposed device acts equally on all pistons. There is no individual regulation of individual pistons, as a result of which the proposed device can be kept simple in terms of construction and regulation.
  • the adjustment unit comprises an actuating cylinder or is designed as an actuating cylinder, wherein
  • a piston is slidably mounted in the actuating cylinder
  • the piston divides the actuating cylinder into a first pressure chamber and a second pressure chamber
  • the first pressure chamber is connected to the high-pressure line by means of a high-pressure secondary line and a working line,
  • the second pressure chamber is connected to the hydraulic fluid reservoir by means of a second low-pressure line, and
  • the piston is biased against the first pressure chamber with a return spring and/or a counter-piston.
  • the high-pressure seat valve connects the high-pressure secondary line and the working line, with the working line being arranged downstream of the high-pressure seat valve.
  • the pressure level in the working line can be influenced.
  • the use of an actuating cylinder as an adjustment unit can be implemented technically in a comparatively simple manner and has proven to be reliable.
  • a secondary low-pressure line can branch off from the high-pressure secondary line and open into the second low-pressure line, and a fixed or variable low-pressure throttle can be arranged in the secondary low-pressure line.
  • a fixed or variable low-pressure throttle can be arranged in the secondary low-pressure line.
  • the throttle can be fixed or variable.
  • a variable throttle should be understood to mean that the narrowing of the cross section can be changed, in contrast to a fixed throttle.
  • a variable throttle can, for example, specify two or more cross-sectional constrictions that differ from one another, which can be selected by a user, for example, by turning a handwheel. However, the selection can also be effected with the support of a servomotor or electromagnet, which is actuated accordingly by the user. However, this electrical actuation can also be activated by the control device and consequently integrated into the control system.
  • the aim is to run the leakage as little as possible, which can be achieved with an increased manufacturing accuracy of the piston and the Stellzylin OFFENDERS.
  • a residual leakage will always remain.
  • the lower the leakage the slower the pressure in the first pressure chamber can decrease, which has a negative effect on the dynamics of the control.
  • the low-pressure throttle arranged in the secondary low-pressure line a further path is created in addition to the leakage between the first pressure chamber and the second pressure chamber, with which the pressure in the first pressure chamber can be reduced. This increases the dynamics of the control.
  • a secondary low-pressure line can branch off from the high-pressure secondary line and open into the second low-pressure line, and a low-pressure seat valve can be arranged in the secondary low-pressure line, which by means of the control device, taking into account of the actual value detected by the sensor and the setpoint value specified by the actuator can be activated.
  • a low-pressure seat valve is used instead of a low-pressure throttle. While a choke cannot or can hardly be integrated into a control circuit because it is a passive element, the low pressure seat valve can be easily integrated into the control circuit. In this respect, the pressure reduction using the secondary low-pressure line can be selected very precisely. Both the dynamics and the precision of the control can be significantly increased here compared to the low-pressure throttle.
  • the high-pressure seat valve can be designed as a seat valve with an integrated pressure limitation.
  • a pressure limiting function is integrated into the high-pressure poppet valve. If the pressure in the hydraulic system, and in particular in the consumer, rises above a certain value, the high-pressure seat valve opens independently of an actuation that is initiated by the control device. As a result, it is ensured that the hydraulic pump swivels back and the pressure in the hydraulic system cannot exceed a specific value, regardless of the functionality of the control device. This protects the components of the hydraulic system.
  • the high-pressure secondary line can have a bypass line, with which the high-pressure seat valve is bypassed.
  • a pressure relief valve can be arranged in the bypass line.
  • the pressure-limiting valve can be implemented, for example, as a spring-loaded check valve.
  • a pressure-limiting function is implemented, which can be provided here as an alternative to the seat valve with an integrated pressure-limiting function or in addition.
  • the term "pressure relief valve" is used in deviation from the usual definition, according to which a pressure relief valve is connected directly to the hydraulic reservoir. Apart from the arrangement of the proposed pressure relief valve, however, there is no difference in the function of a pressure-limiting valve according to the definition Alternatively, one can also speak of a pressure-dependent switching valve in this context.
  • One embodiment of the invention relates to a device for controlling a hydraulic pump, comprising
  • a hydraulic pump with an input and an output, where o the input is connected to a first low-pressure line with the hydraulic fluid reservoir, o the output is connected to a high-pressure line to which a consumer can be connected,
  • an adjustment unit which interacts with the hydraulic pump and with which the delivery volume of the hydraulic pump can be changed, the adjustment unit being arranged in a high-pressure secondary line connected to the high-pressure line,
  • a control device which interacts with the sensor and the actuator in such a way that the low-pressure seat valve can be activated taking into account the actual value detected by the sensor and the setpoint value specified by the actuator.
  • the device does not include a high-pressure seat valve, but a low-pressure seat valve.
  • the pressure level that is also present at the consumer is therefore always set in the first pressure chamber.
  • the delivery volume of the hydraulic pump is mainly influenced by the activation of the low-pressure seat valve.
  • the adjustment unit comprises an actuating cylinder or is designed as an actuating cylinder, wherein
  • a piston is slidably mounted in the actuating cylinder
  • the piston divides the actuating cylinder into a first pressure chamber and a second pressure chamber
  • the first pressure chamber is connected to the high-pressure line by means of a high-pressure secondary line and a working line,
  • the second pressure chamber is connected to the hydraulic fluid reservoir by means of a second low-pressure line, and
  • the piston is biased against the first pressure chamber with a return spring and/or a counter-piston.
  • an actuating cylinder as an adjustment unit can be implemented technically in a comparatively simple manner and has proven to be reliable.
  • a fixed or variable high-pressure throttle is arranged in the high-pressure secondary line.
  • the pressure in the first pressure chamber is not automatically the same as that at the consumer, but the reduced pressure level depends on the system status.
  • the pressure load on the actuating cylinder is correspondingly lower.
  • An embodiment of the invention relates to a device for controlling a hydraulic motor, comprising
  • a hydraulic motor with an input and an output, wherein o the input is connected to the hydraulic fluid pressure reservoir by means of a high-pressure line, o the output is connected to a hydraulic fluid reservoir by means of a return line,
  • a control device which interacts with the sensor and the actuator in such a way that the high-pressure seat valve takes into account the detected by the sensor th actual value and the setpoint value specified by the actuator can be activated.
  • the displacement of the hydraulic motor is analogous to the displacement of the hydraulic pump. With the displacement, the performance or the torque, which is delivered by the hydraulic motor, can be influenced.
  • An implementation of the invention relates to a device for regulating a hydraulic motor, comprising
  • a hydraulic motor with an input and an output, wherein o the input is connected to the hydraulic fluid pressure reservoir by means of a high-pressure line, o the output is connected to a hydraulic fluid reservoir by means of a return line,
  • an adjustment unit which interacts with the hydraulic motor and with which the displacement volume to be taken up by the hydraulic motor can be changed, the adjustment unit being arranged in a high-pressure secondary line connected to the high-pressure line,
  • a control device which interacts with the sensor and the actuator in such a way that the low-pressure Seat valve can be activated taking into account the actual value detected by the sensor and the setpoint value specified by the actuator.
  • the high-pressure seat valve as a high-pressure digital seat valve and/or
  • the low-pressure seat valve as a low-pressure digital seat valve and/or
  • the high-pressure seat valve with integrated Druckbegren tion function designed as a high-pressure digital seat valve with integrated pressure relief function.
  • digital seat valves have the following properties: In the closed state, they are completely or almost completely leak-free, so that in the closed state they have no or almost no leakage in the present device cause and have larger opening cross-sections in the open switching state compared to conventional standard controllers. As a result, the dynamics and the efficiency of the control can be improved. The improved dynamics leads to a better response behavior of the relevant actuator and increased ease of use.
  • Digital poppet valves not only assume two switching states (open and closed), but can also be used for dosing with appropriate activation by the electronics of the control unit. In addition, they have very short switching times of 5 msec and less.
  • the volume flow of the hydraulic fluid, which flows through the relevant digital poppet valve can be set very precisely with the frequency of opening and closing who the. In addition to the pulse width modulation mentioned, there are also other control variants such as frequency modulation or combinations thereof.
  • digital seat valves can be actuated with a control device, which can include power electronics.
  • the control device is able to take into account a large number of parameters when actuating the digital seat valves in order to adjust the actual value of the parameter, for example the volume flow of the hydraulic fluid, as precisely as possible to the setpoint value specified by the actuator.
  • the actual value can be recorded with the sensor.
  • the actuator can be designed, for example, as an operating lever of an excavator. The control is significantly improved in comparison to controllers known from the prior art.
  • a leak-free actuating cylinder can be used.
  • an at least almost leak-free actuating cylinder can be provided by arranging appropriate seals on the piston, which seal the piston against the actuating cylinder.
  • the pressure loss associated with the leakage during operation of the present device could then be significantly reduced or eliminated entirely, resulting in an increase in efficiency.
  • a seal generates increased friction in the actuating cylinder, which means that the frictional forces of the seal have to be overcome in order to move the piston. This can lead to a delayed response.
  • the digital seat valves can be actuated by the control device with a so-called "boost-and-hold" strategy.
  • the clocked control causes pulse-like pressure increases in the first pressure chamber and in the second pressure chamber, which enables precise adjustment of the Piston despite occurring static / sliding friction (stick-slip effect) allows.
  • a pressure present in the working line can be detected by means of a pressure sensor, with the pressure sensor interacting with the control device in such a way that the high-pressure seat valve and/or the low-pressure seat valve can be activated taking into account the pressure detected by the pressure sensor is.
  • the pressure in the work line can be included as an additional parameter in the control of the system.
  • the pressure recorded in the working line corresponds to the pressure that is present at the adjustment unit.
  • the adjustment unit can be influenced more directly by the control device.
  • the adjustment unit usually sets the delivery volume of the hydraulic pump or the displacement volume of the hydraulic motor.
  • any delivery volume or the Hydraulic motor any absorption volume imprinted to who.
  • the hydraulic power of the hydraulic pump can thus be matched to the power of the drive motor. If the device is designed to control a hydraulic motor, the hydraulic power of the hydraulic motor can be matched to the power drawn from the shaft.
  • the control device can be designed to determine a position of the adjustment unit based on the pressure detected by the pressure sensor, it being possible for the high-pressure seat valve and/or the low-pressure seat valve to be activated taking into account the position of the adjustment unit determined by the control device.
  • the adjusting unit is designed as an adjusting cylinder, the position of the adjusting unit is preferably described by the position of the piston in the adjusting cylinder.
  • a swivel angle of the hydraulic pump or the hydraulic motor can also be determined via the position of the piston. With such an arrangement, the swivel angle can therefore be detected without a swivel angle sensor being available. As a result, a simpler construction of the hydraulic pump or the hydraulic motor can be achieved. In addition, an active influencing of the swivel angle can be made possible in this way.
  • the high-pressure seat valve and/or the low-pressure seat valve can be activated by the control device using an activation variable.
  • a reference value of the activation variable depending on the actual value of a parameter that can be influenced by the delivery volume of the hydraulic pump or by the displacement volume to be taken up by the hydraulic motor can be stored in the control device.
  • the control device is preferably designed to use a value corresponding to the actual value of the parameter denden actual value of the activation variable and from the comparison of the actual value of the activation variable with a reference value of the activation variable associated with the actual value of the characteristic variable to determine a status characteristic value of the hydraulic pump or the hydraulic motor.
  • a method for controlling the hydraulic pump of the hydraulic motor, wherein the high-pressure seat valve and/or a low-pressure seat valve can be activated using an activation variable comprises the following steps:
  • the parameter can be the volume flow of the hydraulic fluid.
  • the activation variable can be formed by the strength of a control current and/or a control duration of the high-pressure seat valve and/or the low-pressure seat valve or their activation frequencies and/or period duration.
  • the drive current typically has a periodic curve, with the strength of the drive current changing during a period.
  • the duration in which the drive current is so strong that it normally ment causes the valve to open is referred to here and in the following as the activation duration.
  • a reference relationship between the volume flow and the strength of the control current and/or the control duration can be stored in the control device, so that the actual value of the control current and/or the control duration can be compared with a corresponding reference value for a specific volume flow.
  • the reference context can be stored, for example, in the form of a characteristic curve or a characteristic map.
  • the status characteristic can be specified, for example, in the form of a percentage deviation.
  • the hydraulic pump or the hydraulic motor has higher leakage with increasing wear.
  • the high-pressure seat valve In order to achieve the same effective delivery volume in the case of the hydraulic pump or the same mechanical power in the case of the hydraulic motor, the high-pressure seat valve must be opened more frequently or wider as a consequence. Based on the condition parameter, a statement can be made about the wear condition of the hydraulic pump or the hydraulic motor.
  • FIG. 1 shows a first exemplary embodiment of a proposed device for controlling a hydraulic pump with a high-pressure seat valve
  • FIG. 2 shows a second exemplary embodiment of a proposed device for controlling a hydraulic pump with a high-pressure seat valve and throttle
  • FIG. 3 shows a third exemplary embodiment of a proposed device for controlling a hydraulic pump with a high-pressure seat valve and a low-pressure seat valve
  • FIG. 4 shows a fourth exemplary embodiment of a proposed device for controlling a hydraulic pump with a high-pressure seat valve and a low-pressure seat valve, including pressure limitation
  • FIG. 5 shows a fifth exemplary embodiment of a proposed device for controlling a hydraulic pump with a high-pressure seat valve and a low-pressure seat valve including pressure limitation
  • FIG. 6 shows a sixth exemplary embodiment of a proposed device for controlling a hydraulic pump with a low-pressure seat valve and high-pressure throttle
  • FIG. 7 shows an exemplary embodiment of a proposed device for controlling a hydraulic motor
  • FIG. 8 shows a basic representation of a second embodiment of the adjustment unit
  • FIG. 9 shows a seventh exemplary embodiment of a proposed device for controlling a hydraulic pump with a high-pressure seat valve and a low-pressure seat valve including pressure limitation and pressure sensor,
  • FIG. 10 shows a basic representation of an embodiment of the control device for carrying out a drive to control a hydraulic pump or a hydraulic motor.
  • FIG. 1 shows a first exemplary embodiment of a proposed device 10i for controlling a hydraulic pump 12 using a basic circuit diagram.
  • the device 10i is part of a hydraulic system 14 with which an unspecified consumer 16 can be actuated and which can include hydraulic components such as valves, diaphragms and the like, which are not illustrated.
  • the consumer 16 can, for example, be a hydraulic cylinder with which a component, for example of a construction machine, is moved.
  • the device 10i includes a hydraulic fluid reservoir 18, in which a hydraulic fluid, in particular hydraulic oil, can be held. Furthermore, the device 10i comprises a hydraulic pump 12 which is equipped with an input 20 and an output 22 .
  • the inlet 20 of the hydraulic pump 12 is connected to the hydraulic fluid reservoir 18 by means of a first low-pressure line 24 so that the hydraulic pump 12 can suck in the hydraulic fluid from the hydraulic fluid reservoir 18 .
  • the outlet 22 of the hydraulic pump 12 is connected to the already mentioned consumer 16 by means of a high-pressure line 26 .
  • the hydraulic fluid sucked in by the hyd pump 12 can be conveyed to the consumer 16 and a pressure can be built up there due to a resistance from the hydraulic system or the consumer 16 .
  • the device 10i includes an adjustment unit 27 which interacts with the hydraulic pump 12 and can be structurally integrated into the hydraulic pump 12 .
  • the delivery volume of the hydraulic pump 12 can be changed, ie the volume flow provided by the hydraulic pump 12 Vo.
  • the Control unit 27 designed as a control cylinder 28, with wel chem the so-called pivot angle a can be changed. Since the pivot angle a can be changed in such a way that the delivery volume of the hydraulic pump 12 is changed between 0% (theoretically) and 100%.
  • the term "pivot angle" is commonly used for axial piston pumps, although the use of the present device 10i is not limited to the regulation of axial piston pumps 28 is divided into a first pressure chamber 32 and a second pressure chamber 34.
  • the first pressure chamber 32 is connected to the high-pressure line 26 by means of a high-pressure secondary line 36 and a working line 37, while the second pressure chamber 34 is connected to the hydraulic fluid already mentioned by means of a second low-pressure line 38 reservoir 18 is connected directly or indirectly to the housing of the hydraulic pump 12.
  • the second low-pressure line 38 can also be referred to as a leakage line or tank line.
  • the high-pressure secondary line 36 there is a high-pressure seat valve 40, designed as a high-pressure digital seat valve 41 in the present exemplary embodiment, which can be actuated with a control device 42, for which purpose electrical lines are used.
  • a control device 42 for which purpose electrical lines are used.
  • the high-pressure seat valve 40 By actuating the high-pressure seat valve 40, the pressure level in the downstream part of the high-pressure secondary line 36 can be influenced.
  • This part of the high-pressure secondary line 36 is also referred to as the working line 37 in the fol lowing.
  • the control device 42 is in turn connected to at least one sensor 44 using electrical lines. the one with which an actual value of a parameter can be determined and fed to the control device 42, which is to be changed with the delivery volume of the hydraulic pump 12. Furthermore, the control device 42 is connected using electrical lines to an actuator 46 with which the setpoint value of the parameter can be specified.
  • the actuator 46 can be configured, for example, as an operating lever of the construction machine.
  • the control device 42 can also be connected by means of electrical lines to one or more other sensors 48, with which or which parameters can be detected, which can have an influence on the control.
  • the parameters can be taken into account by the control device 42 when the high-pressure seat valve 40 is actuated, in order to be able to adapt the actual value more quickly to the setpoint value.
  • the sensor 44 and the other sensors 48 as well as the actuator 46 make their signals available to the control device 42 in electronic form. Wireless connections can also be provided instead of electrical lines.
  • the proposed device 10i is operated in the following manner: First, a drive motor 62 for the hydraulic pump 12 is switched on, as a result of which the hydraulic pump 12 is activated fourth.
  • the hydraulic pump 12 delivers the hydraulic fluid from the hydraulic fluid reservoir 18 to the consumer 16, in which a certain pressure builds up due to a resistance and the delivery of the fluid.
  • This pressure is also present in the high-pressure line 26 and in the high-pressure secondary line 36 in front of the high-pressure seat valve 40, viewed in the direction of flow.
  • In the working line 37 there is a lower pressure than in the high-pressure secondary line 36, in order to generate a balance of forces within the adjustment unit 27 .
  • the user of the construction machine can now use the actuator 46 to specify a certain target value for the parameter, which can correspond to a specific volume flow of the hydraulic fluid in the consumer 16, for example.
  • This target value is supplied to the control device 42 .
  • the actual value of the parameter in the consumer 16 or at another suitable point in the hydraulic system 14 is detected by the sensor 44 .
  • the high-pressure seat valve 40 is now actuated by the control device 42 .
  • the high-pressure seat valve 40 is a 2/2 seat valve which can be moved between an open position and a closed position. It can also be seen from FIG. 1 that the high-pressure seat valve 40 is closed without current, i.e. it is designed as a “normally closed” valve. Due to the fact that the high-pressure seat valve 40 is designed as a seat valve, it is in the closed state leak free.
  • the high-pressure seat valve 40 is not actuated by the control device 42 .
  • the high-pressure seat valve 40 is closed.
  • the pressure which is built up in the consumer 16 and consequently in the high-pressure line 26 and in the high-pressure secondary line 36 up to the high-pressure seat valve 40 is consequently not passed on to the first pressure chamber 32 .
  • the restoring spring 39, with which the piston 30 is preloaded, is therefore in a state corresponding to the minimum spring preload.
  • the Stellzy cylinder 28 acts together with the hydraulic pump 12 in such a way that the se assumes its maximum swivel angle a or delivers its maximum delivery volume.
  • the pressure in the consumer 16, in the high-pressure line 26 and in the high-pressure secondary line 36 increases further. This increase in pressure is detected by sensor 44 . If the control device 42 determines that the actual value does not correspond to the setpoint value, the delivery volume of the hydraulic pump 12 can be reduced. For this purpose, the regulation device 42 opens the high-pressure seat valve 40 so that the hydraulic fluid can flow through the high-pressure seat valve 40 to the first pressure chamber 32 . The volume in the first pressure chamber 32 can be adjusted as a result of the pulse width with which the high-pressure seat valve 40 is opened and closed.
  • the position of the piston would be retained. This would also mean that the delivery volume of the pump could not be increased again.
  • the volume of the hydraulic fluid in the first pressure chamber 32 decreases more or less rapidly, as a result of which the piston 30 is pushed back to the first pressure chamber 32 by the return spring 39 .
  • This shift has an increase in setting angle and consequent increase the displacement of the hydraulic pump 12 result. This would cause the actual value to deviate from the target value again.
  • the control device 42 opens the high-pressure seat valve 40 in such a way that the actual value corresponds to the desired value.
  • the delivery volume of the hydraulic pump 12 must be increased. In the exemplary embodiment illustrated in FIG. 1, this is effected exclusively via the leakage, which, as already mentioned, allows the hydraulic fluid to flow from the first pressure chamber 32 into the second pressure chamber 34 . As also described, the return spring 39 returns the piston 30 to the first pressure chamber 32, whereby the pivot angle a and the delivery volume are increased. In this way, the hydraulic pump 12 can be regulated accordingly. At this point it should be mentioned that with the further sensor 48 parameters can flow into the regulation, which also have an influence on the regulation.
  • FIG. 2 shows a second exemplary embodiment of the proposed device IO2, also using a basic circuit diagram.
  • the structure of the device IO2 according to the second exemplary embodiment corresponds largely to that of the first exemplary embodiment of the device 10i shown in Figure 1, with an additional low-pressure line 50 branching off from the high-pressure secondary line 36 between the high-pressure seat valve 40 and the actuating cylinder 28 and opens into the second low-pressure line 38 .
  • a low-pressure throttle 52 is arranged in the water secondary low-pressure line 50. Through the secondary low-pressure line 50, the hydraulic fluid from the first pressure chamber 32 in the hydraulic fluid Reservoir 18 flow without having to flow into the second pressure chamber 34 between the piston 30 and the actuating cylinder 28 .
  • the actuating cylinder 28 could therefore be designed without leakage, which is not possible in principle. However, the leakage can be reduced by appropriate manufacturing accuracy. Reduced leakage keeps the pressure loss in the hydraulic system 14 low, thereby increasing the efficiency with which the hydraulic system 14 can be operated.
  • the piston 30 must be displaced towards the first pressure chamber 32 in order to increase the swivel angle a or the delivery volume of the hydraulic pump 12 , with a certain volume of the hydraulic fluid having to be discharged from the first pressure chamber 32 .
  • the low-pressure throttle 52 flow out of the first pressure chamber 32 . Since the hydraulic fluid can flow out of the first pressure chamber 32 more quickly in the second exemplary embodiment, the control becomes more dynamic, with the result that the response behavior is improved.
  • FIG. 3 shows a third exemplary embodiment of the device 10 3 according to the proposal, also using a basic circuit diagram.
  • the device 10 3 according to the third exemplary embodiment is for the most part the same as the device IO2 according to the second exemplary embodiment shown in FIG low pressure Digital seat valve 55 is formed and how the high-pressure seat valve 40 can be actuated by the control device 42.
  • the outflow of the hydraulic fluid from the first pressure chamber 32 can be influenced in a much more targeted manner in the third exemplary embodiment than in the second exemplary embodiment, since the volume flow of the hydraulic fluid flowing out of the first pressure chamber 32 can be specified with a corresponding activation of the low-pressure seat valve 54 can.
  • the control device 42 can open the low-pressure seat valve 54 accordingly, as a result of which the swivel angle a or the delivery volume of the hydraulic pump 12 are increased .
  • FIG. 4 shows a fourth exemplary embodiment of the proposed device IO4, which largely corresponds to the third exemplary embodiment according to FIG.
  • the main difference is that the high-pressure seat valve 40 is designed as a high-pressure seat valve 56 with an integrated pressure limitation, in this case as a high-pressure digital seat valve 57 with an integrated pressure-limitation function.
  • the high-pressure seat valve 40 therefore has a pressure-limiting function, the value of which can be designed to be variable depending on the system specifications. If the pressure in the consumer 16 and consequently in the high-pressure line 26 and the high-pressure secondary line 36 up to the high-pressure seat valve 40 exceeds a certain value, the high-pressure seat valve 40 opens regardless of whether it is activated accordingly by the control device 42 or Not.
  • the hydraulic fluid flows into the first pressure chamber 32, as a result of which the piston 30 is displaced toward the second pressure chamber 34, as described above. ben and consequently the pivot angle a and the delivery volume of the hydraulic pump 12 are reduced.
  • the pressure in the supply line can therefore not exceed the maximum pump pressure. Damage to the hydraulic components of the hydraulic system 14 can thereby be avoided.
  • FIG. 5 shows a fifth exemplary embodiment of the proposed device IO5, which largely corresponds to the third exemplary embodiment according to FIG.
  • a bypass line 58 is provided in the high-pressure secondary line 36, with which the high-pressure seat valve 40 can be bypassed.
  • the hydraulic fluid can therefore flow both through the high-pressure seat valve 40 and through the bypass line 58 in the first pressure chamber 32 .
  • a pressure relief valve 60 is arranged in the bypass line 58 .
  • the swivel angle a and the delivery volume of the hydraulic pump 12 are reduced as a result of the opening of the pressure-limiting valve 60, so that the pressure in the hydraulic system 14 is limited.
  • FIG. 6 shows a sixth exemplary embodiment of the proposed device IOe, in which the high-pressure secondary line 36 opens directly into the first pressure chamber 32 without a high-pressure seat valve 40 being arranged in the high-pressure secondary line 36 here.
  • a high-pressure throttle 64 is arranged in the high-pressure secondary line 36 .
  • a low-pressure seat valve 54 is arranged, which, as in the relevant previously described exemplary embodiments, is controlled by the control device 42 can be operated.
  • the device 10e according to the sixth exemplary embodiment is operated as follows: As a result of the conveyance of the hydraulic fluid from the hydraulic reservoir 18 to the consumer 16, the pressure in the consumer 16, which is also present in the high-pressure secondary line 36, increases.
  • the throttle of the high pressure 64 correspondingly reduced pressure.
  • the reduced pressure in the first pressure chamber 32 also reduces the swivel angle a and the delivery volume of the hydraulic pump 12, as has already been described several times open.
  • FIG. 7 shows a device 72 for controlling a hydraulic motor 66, the device 72 largely corresponding to the device 10 3 for controlling a hydraulic pump 12 according to the third exemplary embodiment illustrated in FIG.
  • the high-pressure line 26 is not connected to a consumer 16, but to a hydraulic fluid pressure reservoir 74, in which the hydraulic fluid is held at a certain pressure.
  • the high-pressure line 26 is connected to the input 20 of the hydraulic motor 66 .
  • the output 22 of the hydraulic motor 66 is connected to the hydraulic fluid reservoir 18 by means of a return line 68 .
  • the hydraulic fluid therefore flows from the hydraulic fluid pressure reservoir 74 to the hydraulic fluid reservoir 18 and flows through the hydraulic motor 66.
  • a shaft 70 is driven, which in turn is connected to a consumer 76. With the power transmitted by the shaft 70, the load 76 can be operated in the desired manner. Otherwise, the control of the hydraulic motor takes place 66 or the power delivered by it in the same way as has been described for the device 10 3 for controlling the hydraulic pump 12 according to the third exemplary embodiment. All exemplary embodiments of the device 10i to 10e for controlling the hydraulic pump 12 can also be used analogously as a device 72 for controlling the hydraulic motor 66.
  • the control device 42 can include power electronics that can be operated with software. Algorithms that simulate various control characteristics can be stored in this software. As a result, the control device 42 can be operated, for example, as a PI controller, a PID controller or one of the above in combination with fixed-value control. The various control characteristics can be selected on the control device 42 depending on the application. An adjustment or replacement of the com ponents of the device 10 is not necessary.
  • the number of sensors 44 and the additional sensors 48 is not limited. The measurement units they measure can also be largely freely selected, the only restriction for the measurement units determined by the sensors 44 having to be guaranteed that these can actually also be influenced by the hydraulic pump 12 or the hydraulic motor 66 .
  • high-pressure line “low-pressure line” and the like are not to be understood in such a way that a high pressure or a low pressure must always be present there. These terms are primarily used to distinguish the respective components of the present devices 10 and 72.
  • the high-pressure secondary line 36, the working line 37, the second low-pressure line 38, the secondary low-pressure line 50 and the bypass line 58 are shown in dashed lines. This is intended to symbolize that these lines are control lines that are used to control the hydraulic pump 12 or the hydraulic motor 66 and not primarily to supply the consumer 16 with hydraulic fluid.
  • FIGS. 1 to 7 and 9 open circuits are shown in FIGS. 1 to 7 and 9 with and without preloaded tank pressure, although the proposed device for controlling a hydraulic pump 12 or the hydraulic motor 66 can also be used for closed circuits.
  • FIG. 8 A second embodiment of the adjustment unit 27 is shown in FIG. 8 on the basis of a basic representation. While the piston 30 of the adjustment unit 27 according to the first embodiment is, as mentioned, pretensioned with the return spring 39 against the first pressure chamber 32, in the second embodiment of the adjustment unit 27 a counter-piston 78 is used for this purpose, which is slidably mounted in a counter-cylinder 79 . In order for the adjustment unit 27 to function even at lower pressures, the effective area of the counter-cylinder 79 is smaller than that of the actuating cylinder 28, for example in a ratio of 1:4. The counter-piston 78 closes off a first counter-pressure chamber 80 .
  • the piston 30 is connected to the counter-piston 78 via a rotatably mounted connecting rod 86, which represents a pivoting cradle in the case of the axial piston pump. If the piston 30 is displaced towards the second pressure chamber 34 due to an increase in the pressure in the first pressure chamber 32, the connecting rod 86 transmits this movement to the counter-piston 78 in such a way that the counter- Piston 78 is moved in the opposite direction to the first counter-pressure chamber 80 out.
  • the medium contained therein which can correspond to the hydraulic fluid of the rest of the device 10, is displaced in the process. With the active supply of the first counter-pressure chamber 80 with the medium, the piston 30 is moved back toward the first pressure chamber 32 .
  • the counter-piston 78 divides the counter-cylinder 79 into the already mentioned first counter-pressure chamber 80 and a second counter-pressure chamber 82 .
  • the first counter-pressure chamber 80 and the second counter-pressure chamber 82 can be integrated into the device 10 so that the pressures in the first counter-pressure chamber 80 and in the second counter-pressure chamber 82 can be changed in a targeted manner in order to be able to implement certain control characteristics.
  • the piston 30 and the counter-piston 78 have a specific area ratio in order to generate a dominance of a piston 30 at the same pressure level.
  • the combination of counter-piston 78 with an additional spring for resetting the piston 30 can also be implemented (not shown).
  • FIG. 9 shows a seventh exemplary embodiment of the device IO 7 according to the proposal, which largely corresponds to the fourth exemplary embodiment according to FIG.
  • the main difference is that the pressure present in the working line 37 can be detected by means of a pressure sensor 88 .
  • the pressure sensor 88 interacts with the control device 42 in such a way that the high-pressure seat valve 40 and/or the low-pressure seat valve 54 can be activated taking into account the pressure detected by the pressure sensor 88 .
  • the pressure in the working line 37 can be included as an additional parameter in the regulation of the system.
  • the pressure recorded in the working line 37 corresponds to the pressure which rests against the adjustment unit 27 .
  • the adjustment unit 27 can be influenced more directly by the regulation device 42 .
  • the adjustment unit 27 generally sets the delivery volume of the hydraulic pump 12 . If other parameters of the hydraulic pump are known, any arbitrary delivery volume can be impressed on the hydraulic pump 12 with the device of this type.
  • the hydraulic power of the hydraulic pump 12 can be matched to the power of the propulsion engine sector 62.
  • the control device 42 can be designed to determine the position of the piston 30 in the actuating cylinder 28 based on the pressure detected by the pressure sensor 88, so that the high-pressure seat valve 40 and/or the low-pressure seat valve 54, taking into account the 42 he determined position of the piston 30 can be activated. Furthermore, the swivel angle of the hydraulic pump 12 can be determined via the position of the piston 30 . With such an arrangement, the swivel angle can therefore be detected without a swivel angle sensor being available. A simpler construction of the hydraulic pump 12 can thereby be achieved. In addition, an active influencing of the swivel angle can be made possible in this way.
  • the detection of the pressure present in the working line 37 and the interaction of the pressure sensor 88 with the control device 42 can be applied to the exemplary embodiments illustrated in FIGS. 1, 2 and 4 to 6 in accordance with the manner described above.
  • the pressure sensor 88 can also interact with the control device 42 in such a way that the high-pressure seat valve 40 and/or the Low-pressure seat valve 54 can be activated taking into account the pressure detected by the pressure sensor 88 .
  • the device as shown in FIG. 7, is designed to control a hydraulic motor 66
  • the pressure present in the working line 37 can be detected in a corresponding manner by means of the pressure sensor 88.
  • the hydraulic motor 66 can be given any desired absorption volume.
  • the hydraulic power of the hydraulic motor 66 can thus be matched to the power taken from the shaft 70 .
  • the swivel angle of the hydraulic motor 66 can also be detected and actively influenced in a corresponding manner.
  • the high-pressure seat valve 40 and/or the low-pressure seat valve 54 can be activated using an activation variable by the control device 42 as shown in FIG.
  • a reference value 92 of the activation variable depending on the actual value 94 of a parameter that can be influenced by the delivery volume of the hydraulic pump 12 or by the displacement volume to be taken up by the hydraulic motor 66 can be stored in the control device 42 .
  • Control device 42 is preferably designed to record actual value 94 of the parameter and a corresponding actual value 90 of the activation variable, and from the comparison of actual value 90 of the activation variable with reference value 92 associated with actual value 94 of the characteristic Activation variable to determine a state parameter 96 of the hydraulic pump 12 or the hydraulic motor 66 stuffs.
  • a particular advantage of such a development of the invention is that no further components are required for its implementation, but only the control device 42 must be adjusted accordingly.
  • a method for controlling the hydraulic pump 12 of the hydraulic motor 66, wherein the high-pressure seat valve 40 and/or a low-pressure seat valve 54 can be activated based on an activation variable comprises a first step 101, in which the actual value 94 includes at least one the delivery volume of the hydraulic pump 12 or with the intake volume to be taken up by the hydraulic motor 66 which can be influenced parameter is detected.
  • an actual value 90 of the activation variable which corresponds to the actual value of the characteristic variable, is also recorded in order to determine a state characteristic value 96 of the hydraulic pump 12 or the hydraulic motor 66 in a third step 103 by comparing the actual value 90 of the Activation quantity with a reference value 92 of the activation quantity associated with the actual value 94 of the parameter.
  • the parameter can be the volume flow of the hydraulic fluid.
  • the activation variable can be formed by the strength of a control current and/or a control duration of the high-pressure seat valve and/or the low-pressure seat valve or their activation frequencies and/or period duration. Accordingly, a reference relationship 98 between an actual volume flow 94a and an actual intensity 90a of the activation current and/or an actual activation duration 90b can be stored in control device 42, so that the actual intensity for a specific value of actual volume flow 94a 90a of the drive current and/or the actual drive duration 90b can be compared with a corresponding reference value 92.
  • the status parameter 96 can be specified, for example, in the form of a percentage deviation.
  • actuator 48 additional sensor 50 secondary low-pressure line 52 low-pressure throttle

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung (10) zum Regeln einer Hydraulikpumpe (12), umfassend ein Hydraulikfluid-Reservoir (18), eine Hydraulikpumpe (12) mit einem Eingang (20) und einem Ausgang (22), wobei eine mit der Hydraulikpumpe (12) zusammenwirkende Verstelleinheit (27), mit welcher das Fördervolumen der Hydraulikpumpe (12) veränderbar ist, wobei die Verstelleinheit (27) in einer mit der Hochdruckleitung (26) verbundenen Hochdruck-Nebenleitung (36) angeordnet ist, ein in der Hochdruck-Nebenleitung (36) angeordnetes und mit der Verstelleinheit (27) zusammenwirkendes Hochdruck-Sitzventil (40), einen Sensor (44), mit welchem ein Ist-Wert zumindest einer mit dem Fördervolumen der Hydraulikpumpe (12) beeinflussbaren Kenngröße erfassbar ist, ein Stellglied (46), mit welchem ein Soll-Wert der Kenngröße vorgebbar ist, und eine Regelungseinrichtung (42), welche mit dem Sensor (44) und dem Stellglied (46) derart zusammenwirkt, dass das Hochdruck-Sitzventil (40) unter Berücksichtigung des vom Sensor (44) erfassten Ist-Werts und des vom Stellglied (46) vorgegebenen Soll-Werts aktivierbar ist. Zudem betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zum Regeln eines Hydraulikmotors (66).

Description

Vorrichtung zum Regeln einer Hydraulikpumpe oder eines
Hydraulikmotors
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Regeln einer Hydraulikpumpe oder eines Hydraulikmotors.
Hydraulikpumpen werden bei vielen technischen Anwendungen ein gesetzt, um ein Hydraulikfluid, insbesondere Hydrauliköl, von einem Hydraulikfluid-Reservoir zu einem Verbraucher zu för dern. Der Verbraucher kann beispielsweise ein Hydraulikzylin der sein, in welchem sich infolge der Förderung des Hydraulik fluids und eines vom betreffenden Hydrauliksystem und/oder ei nes darin angeordneten Verbrauchers entgegengebrachten Wider standes ein Druck aufbaut, welcher in eine Bewegung oder eine Kraft umgesetzt werden kann. Ein derartiges Bauteil kann bei spielsweise der Arm eines Baggers sein. Der entsprechende Be dienhebel des Baggers wird vom Baggerführer betätigt, infolge dessen ein gewisser Soll-Wert, beispielsweise des Volumen stroms im Hydraulikzylinder, vorgegeben wird. Der Bedienhebel wirkt daher als ein Stellglied, mit welchem das Fördervolumen der Hydraulikpumpe verändert wird.
Aus dem Stand der Technik bekannte Regler zum Regeln einer hydraulischen Pumpe verändern das Fördervolumen in vielen Fäl len mittels eines Stellzylinders und entsprechend aufgebauten Kombinationen von Blenden, Federn, Drosseln und Ventilen, wel che wiederum passiv über Druckrückführungen aus dem betreffen den Hydrauliksystem vorgesteuert werden. Derartige Regler sind beispielsweise aus der DE 24 13 295 Al bekannt. Im Falle von Axialkolbenpumpen spricht man bei der Veränderung des Förder volumens auch vom Verändern des Schwenkwinkels. Aufgrund der Tatsache, dass aus dem Stand der Technik bekannte Regler eine bestimmte Kombination von Blenden, Federn, Dros seln und Ventilen aufweisen, bilden diese Regler eine bestimm te Regelaufgabe mit bestimmten Regelungscharakteristiken ab, welche im Betrieb des Verbrauchers nur bedingt geändert werden können. Soll die Regelungscharakteristik geändert werden, muss beispielsweise eine Feder oder ein Federpaket manuell weiter vorgespannt oder durch eine Feder mit einer anderen Federkenn linie ausgetauscht werden. Entsprechendes gilt für die übrigen hydraulischen Komponenten des betreffenden Reglers oder Hyd rauliksystems .
Regler mit einer elektrischen proportionalen Regelachse sind ebenfalls aus dem Stand der Technik bekannt und gegenüber den zuvor beschriebenen Reglern teilweise etwas flexibler, dennoch lässt die Flexibilität der aus dem Stand der Technik benannten Reglern zu wünschen übrig. Darüber hinaus sind die eingesetz ten Ventile in vielen Fällen als Schieber- oder Kolbenventile ausgebildet, welche prinzipbedingt eine gewisse Leckage auf weisen. Diese Leckage führt zu einem Druckverlust innerhalb des betreffenden Hydrauliksystems und einer hierdurch hervor gerufenen Effizienzverringerung des Betriebs des Hydrauliksys tems.
Zum weiteren relevanten Stand der Technik sei auf die DE 3644 736 Al, die EP 3308 236 Al, die DE 102014 207 958 Al, die DE 10 2011 120 767 Al, die DE 20 2009 013 507 Ul, die DE 102018 003 728 Al und die DE 102012 006 219 Al verwiesen.
Aufgabe einer Ausführungsform bzw. Ausgestaltung der vorlie genden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Regeln einer Hydraulikpumpe oder eines Hydraulikmotors vorzuschlagen, mit welcher es mit einfachen und identisch aufgebauten Komponenten möglich ist, unterschiedliche Regelaufgaben ohne nennenswerte Anpassungen an den hydraulischen Komponenten flexibel lösen zu können. Zudem soll die Leckage in der Vorrichtung weitgehend verringert und somit die Dynamik und die Effizienz der Rege lung erhöht werden.
Diese Aufgabe wird mit den in den Ansprüchen 1, 7, 10 und 11 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Eine Ausführungsform der Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Regeln einer Hydraulikpumpe, umfassend
- ein Hydraulikfluid-Reservoir,
- eine Hydraulikpumpe mit einem Eingang und einem Ausgang, wobei o der Eingang mittels einer ersten Niederdruckleitung mit dem Hydraulikfluid-Reservoir verbunden ist, o der Ausgang mit einer Hochdruckleitung verbunden ist, an welche ein Verbraucher anschließbar ist,
- eine mit der Hydraulikpumpe zusammenwirkende Verstellein heit, mit welcher das Fördervolumen der Hydraulikpumpe veränderbar ist, wobei die Verstelleinheit in einer mit der Hochdruckleitung verbundenen Hochdruck-Nebenleitung angeordnet ist,
- ein in der Hochdruck-Nebenleitung angeordnetes und mit der Verstelleinheit zusammenwirkendes Hochdruck-Sitzventil,
- einen Sensor, mit welchem ein Ist-Wert zumindest einer mit dem Fördervolumen der Hydraulikpumpe beeinflussbaren Kenngröße erfassbar ist,
- ein Stellglied, mit welchem ein Soll-Wert vorgegeben wird, und
- eine Regelungseinrichtung, welche mit dem Sensor und dem Stellglied derart zusammenwirkt, dass das Hochdruck- Sitzventil unter Berücksichtigung des vom Sensor erfass ten Ist-Werts und des vom Stellglied vorgegebenen Soll- Werts aktivierbar ist.
In der Regelungseinrichtung können Algorithmen hinterlegt wer den, mit welchen verschiedene Regelungsaufgaben und Regelungs charakteristiken abgebildet werden können. Die Regelungsein richtung kann beispielsweise so ausgeführt werden, dass klas sische Regler, beispielsweise PI-Regler oder PID-Regler mit und ohne Festwertregelung, simuliert werden können. Um be stimmte Regelungscharakteristiken realisieren zu können, muss lediglich die Regelungseinrichtung entsprechend eingerichtet werden. Im Betrieb kann abhängig von der Anwendung die ge wünschte Regelungscharakteristik auf geeignete Weise ausge wählt werden. Eine Veränderung der hydraulischen Komponenten ist nicht notwendig. Infolgedessen weist die vorliegende Vor richtung zum Regeln der Hydraulikpumpe ein Höchstmaß an Flexi bilität auf.
Vorschlagsgemäß wird das Fördervolumen der Hydraulikpumpe mit einer entsprechenden Aktivierung des Hochdruck-Sitzventils und folglich auf hydraulischem Wege verändert. Eine gezielte Ände rung der Drehzahl des Antriebsmotors der Hydraulikpumpe er folgt nicht, jedoch kann die Antriebsdrehzahl aufgrund der Be lastung variieren, wodurch die Funktionalität des Hydraulik systems nicht nachteilig beeinflusst wird. Hieraus ergibt sich der Vorteil, dass vergleichsweise einfache Antriebsmotoren verwendet werden können, die ohne eine Drehzahlregelung be trieben werden können. Beispielsweise können Verbrennungsmoto ren verwendet werden, die konstant in ihrem optimalen Dreh zahlbereich und folglich wirtschaftlich betrieben werden kön nen. Aufwendige Antriebsmotoren wie beispielsweise Servomoto ren, deren Drehzahl geregelt werden kann, sind nicht notwen- dig. Abhängig von den Anforderungen der Anwendung kann jedoch auch ein drehzahlvariabler Motor eingesetzt werden, um eine weitere Regelgröße zur Ausnutzung der Eigenschaften der Rege lung hinzuzufügen.
Die Hydraulikpumpe kann eine beliebige Anzahl von Kolben auf weisen. Die vorschlagsgemäße Vorrichtung wirkt auf sämtliche Kolben gleichermaßen ein. Eine individuelle Regelung einzelner Kolben erfolgt nicht, wodurch die vorschlagsgemäße Vorrichtung konstruktiv und regelungstechnisch einfach gehalten werden kann.
Gemäß einer weitergebildeten Ausführungsform umfasst die Ver stelleinheit einen Stellzylinder oder ist als ein Stellzylin der ausgebildet, wobei
- im Stellzylinder ein Kolben verschiebbar gelagert ist,
- der Kolben den Stellzylinder in einen ersten Druckraum und einen zweiten Druckraum unterteilt,
- der erste Druckraum mittels einer Hochdruck-Nebenleitung sowie einer Arbeitsleitung mit der Hochdruckleitung ver bunden ist,
- der zweite Druckraum mittels einer zweiten Niederdruck leitung mit Hydraulikfluid-Reservoir verbunden ist, und
- der Kolben mit einer Rückstellfeder und/oder einem Ge genkolben gegen den ersten Druckraum vorgespannt ist.
Das Hochdruck-Sitzventil verbindet die Hochdruck-Nebenleitung und die Arbeitsleitung, wobei die Arbeitsleitung dem Hoch- druck-Sitzventil nachgelagert angeordnet ist. Infolge der Be tätigung des Hochdruck-Sitzventils kann das Druckniveau in der Arbeitsleitung beeinflusst werden. Die Verwendung eines Stellzylinders als Verstelleinheit lässt sich technisch vergleichsweise einfach umsetzen und hat sich als zuverlässig erwiesen.
Nach Maßgabe einer weiteren Ausführungsform kann zwischen dem Hochdruck-Sitzventil und der Verstelleinheit eine Neben- Niederdruckleitung aus der Hochdruck-Nebenleitung abzweigen und in die zweite Niederdruckleitung münden, und in der Neben- Niederdruckleitung eine feste oder variable Niederdruckdrossel angeordnet sein. Der Begriff „Drossel" soll im Folgenden so verstanden werden, dass er jede Querschnittsverengung in der betreffenden Leitung mit umfasst. Man kann daher auch von ei ner „Verdüsung" oder einer Blende sprechen. Die Drossel kann fix oder variablen ausgeführt werden. Unter einer variablen Drossel soll verstanden werden, dass die Querschnittsverengung im Gegensatz zu einer festen Drossel verändert werden kann. Eine variable Drossel kann beispielsweise zwei oder mehrere sich voneinander unterscheidende Querschnittsverengungen vor geben, welche beispielsweise von einem Benutzer durch Drehen eines Handrads ausgewählt werden können. Die Auswahl kann aber auch mit Unterstützung eines Stellmotors oder Elektromagneten bewirkt werden, der vom Benutzer entsprechend betätigt wird. Diese elektrische Betätigung kann aber auch von der Regelungs einrichtung aktiviert und folglich in die Regelung integriert werden.
Unter der Voraussetzung, dass die als ein Stellzylinder ausge staltete Verstelleinheit und der Kolben komplett leckagefrei miteinander Zusammenwirken, könnte sich der einmal im ersten Druckraum aufgebaute Druck nicht mehr abbauen. Der Stellzylin der würde in einer bestimmten Position verbleiben, so dass das Fördervolumen der Hydraulikpumpe nicht mehr verändert werden könnte. Wie erwähnt, ist dies eine rein theoretische Betrach- tung, da der Kolben und der Stellzylinder prinzipbedingt immer eine gewisse Leckage aufweisen, so dass immer ein bestimmtes Volumen des Hydraulikfluids vom ersten Druckraum zum zweiten Druckraum strömen wird. Eine gewisse Leckage ist daher Voraus setzung zum funktionsgemäßen Betrieb der Vorrichtung. Aller dings gilt auch hier, dass die Leckage zu einem Druckverlust und folglich zu einer verminderten Effizienz im Betrieb der vorliegenden Vorrichtung führt. Insofern ist man bestrebt, die Leckage so gering wie möglich auszuführen, was mit einer er höhten Fertigungsgenauigkeit des Kolbens und des Stellzylin ders erreicht werden kann. Eine Restleckage wird jedoch immer verbleiben. Je geringer jedoch die Leckage ist, desto langsa mer kann sich der Druck im ersten Druckraum abbauen, was sich negativ auf die Dynamik der Regelung auswirkt. Mit der in der Neben-Niederdruckleitung angeordneten Niederdruckdrossel wird neben der Leckage zwischen dem ersten Druckraum und dem zwei ten Druckraum ein weiterer Weg geschaffen, mit welchem der Druck im ersten Druckraum abgebaut werden kann. Hierdurch wird die Dynamik der Regelung erhöht.
In einer weitergebildeten Ausführungsform kann zwischen dem Hochdruck-Sitzventil und der Verstelleinheit eine Neben- Niederdruckleitung aus der Hochdruck-Nebenleitung abzweigen und in die zweite Niederdruckleitung münden, und in der Neben- Niederdruckleitung ein Niederdruck-Sitzventil angeordnet sein, welches mittels der Regelungseinrichtung unter Berücksichti gung des vom Sensor erfassten Ist-Werts und des vom Stellglied vorgegebenen Soll-Werts aktivierbar ist. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der zuvor erörterten Ausführungsformen lediglich dadurch, dass anstelle einer Niederdruckdrossel ein Niederdruck-Sitzventil eingesetzt wird. Während eine Drossel nicht oder kaum in einen Regelkreislauf eingebunden werden kann, da sie ein passives Element darstellt, kann das Nieder- druck-Sitzventil sehr gut in den Regelkreislauf integriert werden. Insofern kann der Druckabbau unter Verwendung der Ne- ben-Niederdruckleitung sehr genau ausgewählt werden. Sowohl die Dynamik als auch die Präzision der Regelung können hier durch im Vergleich zur Niederdruckdrossel deutlich erhöht wer den.
Bei einer weitergebildeten Ausführungsform kann das Hochdruck- Sitzventil als ein Sitzventil mit integrierter Druckbegrenzung ausgeführt sein. In dieser Ausführungsform ist eine Druckbe grenzungsfunktion in das Hochdruck-Sitzventil integriert. Wenn der Druck im Hydrauliksystem und insbesondere im Verbraucher über einen gewissen Wert ansteigt, öffnet das Hochdruck- Sitzventil unabhängig von einer Betätigung, die von der Rege lungseinrichtung veranlasst wird. Infolgedessen wird sicherge stellt, dass die Hydraulikpumpe zurück schwenkt und der Druck im Hydrauliksystem unabhängig von der Funktionstüchtigkeit der Regelungseinrichtung einen bestimmten Wert nicht überschreiten kann. Die Komponenten des Hydrauliksystems werden hierdurch geschützt.
Bei einer weiteren Ausführungsform kann die Hochdruck- Nebenleitung eine Bypassleitung aufweisen, mit welcher das Hochdruck-Sitzventil umgangen wird. Zudem kann in der Bypass leitung ein Druckbegrenzungsventil angeordnet sein. Das Druck begrenzungsventil kann beispielsweise als ein federbelastetes Rückschlagventil realisiert sein. Auch hierdurch wird eine Druckbegrenzungsfunktion realisiert, die alternativ zu dem Sitzventil mit integrierter Druckbegrenzungsfunktion oder zu sätzlich hier zu vorgesehen sein kann. Mit diesem Druckbegren zungsventil wird unabhängig von der Funktionstüchtigkeit des Hochdruck-Sitzventil und von seinem Schaltzustand ein Druckan stieg über einen gewissen Wert verhindert. An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass im Rahmen der vorliegenden Offen barung der Begriff „Druckbegrenzungsventil" abweichend von der üblichen Definition verwendet wird, wonach ein Druckbegren zungsventil direkt mit dem Hydraulik-Reservoir verbunden ist. Abgesehen von der Anordnung des vorschlagsgemäßen Druckbegren zungsventils besteht aber kein Unterschied in der Funktion zu einem definitionsgemäßen Druckbegrenzungsventil. Alternativ kann in diesem Zusammenhang auch von einem druckabhängigen Schaltventil gesprochen werden.
Eine Ausbildung der Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Regeln einer Hydraulikpumpe, umfassend
- ein Hydraulikfluid-Reservoir,
- eine Hydraulikpumpe mit einem Eingang und einem Ausgang, wobei o der Eingang mit einer ersten Niederdruckleitung mit dem Hydraulikfluid-Reservoir verbunden ist, o der Ausgang mit einer Hochdruckleitung verbunden ist, an welche ein Verbraucher anschließbar ist,
- eine mit der Hydraulikpumpe zusammenwirkende Verstel leinheit, mit welcher das Fördervolumen der Hydraulik pumpe veränderbar ist, wobei die Verstelleinheit in ei ner mit der Hochdruckleitung verbundenen Hochdruck- Nebenleitung angeordnet ist,
- eine Neben-Niederdruckleitung, die aus der Hochdruck- Nebenleitung abzweigt,
- ein in der Neben-Niederdruckleitung angeordnetes und mit der Verstelleinheit zusammenwirkendes Niederdruck- Sitzventil,
- einen Sensor, mit welchem ein Ist-Wert zumindest einer mit dem Fördervolumen der Hydraulikpumpe beeinflussbaren Kenngröße erfassbar ist, - ein Stellglied, mit welchem ein Soll-Wert vorgebbar ist, und
- eine Regelungseinrichtung, welche mit dem Sensor und dem Stellglied derart zusammenwirkt, dass das Niederdruck- Sitzventil unter Berücksichtigung des vom Sensor erfass ten Ist-Werts und des vom Stellglied vorgegebenen Soll- Werts aktivierbar ist.
In dieser Ausbildung umfasst die Vorrichtung kein Hochdruck- Sitzventil, sondern ein Niederdruck-Sitzventil. Im ersten Druckraum stellt sich somit immer das Druckniveau ein, welches auch am Verbraucher anliegt. Das Fördervolumen der Hydraulik pumpe wird hauptsächlich mit der Ansteuerung des Niederdruck- Sitzventils beeinflusst.
Gemäß einer weitergebildeten Ausführungsform umfasst die Ver stelleinheit einen Stellzylinder oder ist als ein Stellzylin der ausgebildet, wobei
- im Stellzylinder ein Kolben verschiebbar gelagert ist,
- der Kolben den Stellzylinder in einen ersten Druckraum und einen zweiten Druckraum unterteilt,
- der erste Druckraum mittels einer Hochdruck-Nebenleitung sowie einer Arbeitsleitung mit der Hochdruckleitung ver bunden ist,
- der zweite Druckraum mittels einer zweiten Niederdruck leitung mit Hydraulikfluid-Reservoir verbunden ist, und
- der Kolben mit einer Rückstellfeder und/oder einem Ge genkolben gegen den ersten Druckraum vorgespannt ist.
Die Verwendung eines Stellzylinders als Verstelleinheit lässt sich technisch vergleichsweise einfach umsetzen und hat sich als zuverlässig erwiesen. Bei einer weiteren Ausbildung kann vorgesehen sein, dass in der Hochdruck-Nebenleitung eine feste oder variable Hochdruck drossel angeordnet ist. In diesem Fall liegt im ersten Druck raum nicht automatisch derselbe Druck wie am Verbraucher an, sondern abhängig des Systemzustandes, das reduzierte Druckni veau. Die Druckbelastung des Stellzylinders ist entsprechend geringer.
Eine Ausgestaltung der Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Regeln eines Hydraulikmotors, umfassend
- ein Hydraulikfluid-Druckreservoir,
- einen Hydraulikmotor mit einem Eingang und einem Aus gang, wobei o der Eingang mittels einer Hochdruckleitung mit dem Hydraulikfluid-Druckreservoir verbunden ist, o der Ausgang mittels einer Rücklaufleitung mit einem Hydraulikfluid-Reservoir verbunden ist,
- eine mit dem Hydraulikmotor zusammenwirkende Verstel leinheit, mit welcher das vom Hydraulikmotor aufzuneh mende Schluckvolumen veränderbar ist,
- ein in der Hochdruck-Nebenleitung angeordnetes und mit der Verstelleinheit zusammenwirkendes Hochdruck- Sitzventil,
- einen Sensor, mit welchem ein Ist-Wert zumindest einer mit dem vom Hydraulikmotor aufzunehmenden Schluckvolumen beeinflussbaren Kenngröße erfassbar ist,
- ein Stellglied, mit welchem ein Soll-Wert vorgebbar ist, und
- eine Regelungseinrichtung, welche mit dem Sensor und dem Stellglied derart zusammenwirkt, dass das Hochdruck- Sitzventil unter Berücksichtigung des vom Sensor erfass- ten Ist-Werts und des vom Stellglied vorgegebenen Soll- Werts aktivierbar ist.
Das Schluckvolumen des Hydraulikmotors steht in Analogie zum Fördervolumen der Hydraulikpumpe. Mit dem Schluckvolumen kann die Leistung oder das Drehmoment, welches vom Hydraulikmotor abgegeben wird, beeinflusst werden.
Eine Umsetzung der Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Re geln eines Hydraulikmotors, umfassend
- ein Hydraulikfluid-Druckreservoir,
- einen Hydraulikmotor mit einem Eingang und einem Aus gang, wobei o der Eingang mittels einer Hochdruckleitung mit dem Hydraulikfluid-Druckreservoir verbunden ist, o der Ausgang mittels einer Rücklaufleitung mit einem Hydraulikfluid-Reservoir verbunden ist,
- eine mit dem Hydraulikmotor zusammenwirkende Verstel leinheit, mit welchem das vom Hydraulikmotor aufzuneh mende Schluckvolumen veränderbar ist, wobei die Verstel leinheit in einer mit der Hochdruckleitung verbundenen Hochdruck-Nebenleitung angeordnet ist,
- ein in der Neben-Niederdruckleitung angeordnetes und mit der Verstelleinheit zusammenwirkendes Niederdruck- Sitzventil,
- einen Sensor, mit welchem ein Ist-Wert zumindest einer mit dem vom Hydraulikmotor aufzunehmenden Schluckvolumen beeinflussbaren und den Verbraucher betreffenden Mess einheit erfassbar ist,
- ein Stellglied, mit welchem ein Soll-Wert der Kenngröße vorgebbar ist, und
- eine Regelungseinrichtung, welche mit dem Sensor und dem Stellglied derart zusammenwirkt, dass das Niederdruck- Sitzventil unter Berücksichtigung des vom Sensor erfass ten Ist-Werts und des vom Stellglied vorgegebenen Soll- Werts aktivierbar ist.
Die technischen Effekte und Vorteile, die sich mit der vor schlagsgemäßen Vorrichtung zum Regeln eines Hydraulikmotors erreichen lassen, entsprechen denjenigen, die für die vorlie gende Vorrichtung zum Regeln einer Hydraulikpumpe erörtert worden sind. Zusammenfassend sei darauf hingewiesen, dass sich einerseits die Leckage innerhalb der Vorrichtung im Vergleich zu aus dem Stand der Technik bekannten Reglern deutlich ver ringern lässt, wodurch die Effizienz und die Dynamik der Rege lung erhöht werden. Andererseits lassen sich verschiedene Re gelungsaufgaben und Regelungscharakteristiken ohne eine Ände rung der Hydraulikkomponenten der Vorrichtung flexibel und schnell realisieren. Zudem kann eine Vielzahl von Parametern bei der Regelung berücksichtigt werden, wodurch die Genauig keit der Regelung erhöht wird. Diese Parameter können mit wei teren Sensoren erfasst werden.
Gemäß einer weiteren Umsetzung der Erfindung sind
- das Hochdruck-Sitzventil als ein Hochdruck- Digitalsitzventil und/oder
- das Niederdruck-Sitzventil als ein Niederdruck- Digitalsitzventil und/oder
- das Hochdruck-Sitzventil mit integrierter Druckbegren zungsfunktion als ein Hochdruck-Digitalsitzventil mit integrierter Druckbegrenzungsfunktion ausgebildet.
Digitalsitzventile haben insbesondere folgende Eigenschaften: Sie sind im geschlossenen Zustand vollständig oder nahezu vollständig leckagefrei, so dass sie im geschlossenen Zustand keinen oder nahezu keine Leckage in der vorliegenden Vorrich- tung verursachen und weisen im geöffneten Schaltzustand größe re Öffnungsquerschnitte im Vergleich zu herkömmlichen Stan dardreglern auf. Infolgedessen können die Dynamik und die Ef fizienz der Regelung verbessert werden. Die verbesserte Dyna mik führt zu einem besseren Ansprechverhalten des betreffenden Stellglieds und zu einem erhöhten Bedienungskomfort. Digital sitzventile nehmen nicht nur zwei Schaltzustande (auf und zu) ein, sondern können bei entsprechender Ansteuerung durch die Elektronik der Regelungseinheit zum Dosieren verwendet werden. Außerdem weisen sie sehr geringe Schaltzeiten von 5 msec und weniger auf. Der Volumenstrom des Hydraulikfluids, welcher das betreffende Digitalsitzventil durchströmt, kann mit der Fre quenz des Öffnens und Schließens sehr genau eingestellt wer den. Neben der genannten Pulsweitenmodulation gibt es auch noch andere Ansteuervarianten wie Frequenzmodulation bezie hungsweise Kombinationen daraus.
Zudem lassen sich Digitalsitzventile mit einer Regelungsein richtung betätigen, welche eine Leistungselektronik umfassen kann. Die Regelungseinrichtung ist in der Lage, eine Vielzahl von Parametern bei der Betätigung der Digitalsitzventile zu berücksichtigen, um den Ist-Wert der Kenngröße, beispielsweise der Volumenstrom des Hydraulikfluids, möglichst genau dem Soll-Wert, der vom Stellglied vorgegeben wird, anzugleichen. Der Ist-Wert kann mit dem Sensor erfasst werden. Das Stell glied kann beispielsweise als ein Bedienhebel eines Baggers ausgestaltet sein. Die Regelung wird im Vergleich zu aus dem Stand der Technik bekannten Reglern deutlich verbessert.
Wie erwähnt, kann je nach Ausführungsform ein leckagefreier Stellzylinder eingesetzt werden. Technisch kann ein zumindest nahezu leckagefreier Stellzylinder dadurch bereitgestellt wer den, dass am Kolben entsprechende Dichtungen angeordnet sind, welche den Kolben gegenüber dem Stellzylinder abdichten. Wie ebenfalls erwähnt, könnte dann der mit der Leckage verbundene Druckverlust im Betrieb der vorliegenden Vorrichtung deutlich reduziert oder ganz beseitigt werden, was eine Steigerung der Effizienz zur Folge hat. Allerdings erzeugt eine Dichtung eine erhöhte Reibung im Stellzylinder, was dazu führt, dass zum Verschieben des Kolbens die Reibkräfte der Dichtung überwunden werden müssen. Hierdurch kann es zu einem verzögerten An sprechverhalten kommen. Um dem entgegenzuwirken, können die Digitalsitzventile von der Regelungseinrichtung mit einer so genannten „Boost-and-Hold"-Strategie betätigt werden. Durch die getaktete Ansteuerung kommt es zu pulsartigen Druckanstie gen im ersten Druckraum und im zweiten Druckraum, was ein ge naues Verstellen des Kolbens trotz auftretender Haft/Gleitreibung (Stick-Slip-Effekt) ermöglicht.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist mittels eines Druck sensors ein in der Arbeitsleitung vorliegender Druck erfass bar, wobei der Drucksensor mit der Regelungseinrichtung derart zusammenwirkt, dass das Hochdruck-Sitzventil und/oder das Nie- derdruck-Sitzventil unter Berücksichtigung des vom Drucksensor erfassten Drucks aktivierbar ist. So kann der Druck in der Ar beitsleitung als zusätzliche Größe in die Regelung des Systems mit einbezogen werden. Der in der Arbeitsleitung erfasste Druck entspricht dem Druck, der an der Verstelleinheit an liegt. Durch die Einbeziehung des Drucks in der Arbeitsleitung in die Regelung kann die Verstelleinheit durch die Regelungs einrichtung direkter beeinflusst werden. Die Verstelleinheit stellt in der Regel das Fördervolumen der Hydraulikpumpe oder das Schluckvolumen des Hydraulikmotors ein. Sind weitere Para meter der Hydraulikpumpe oder des Hydraulikmotors bekannt, kann mit der derart weitergebildeten Vorrichtung der Hydrau likpumpe jedes beliebige Fördervolumen beziehungsweise dem Hydraulikmotor jedes beliebige Schluckvolumen aufgeprägt wer den. Die hydraulische Leistung der Hydraulikpumpe kann so auf die Leistung des Antriebsmotors abgestimmt werden. Ist die Vorrichtung zum Regeln eines Hydraulikmotors ausgebildet, kann die hydraulische Leistung des Hydraulikmotors auf die an der Welle abgenommene Leistung abgestimmt werden.
Die Regelungseinrichtung kann dazu ausgebildet sein, anhand des von dem Drucksensor erfassten Drucks eine Stellung der Verstelleinheit zu ermitteln, wobei das Hochdruck-Sitzventil und/oder das Niederdruck-Sitzventil unter Berücksichtigung der von der Regelungseinrichtung ermittelten Stellung der Verstel leinheit aktivierbar sein kann. Wenn die Verstelleinheit als Stellzylinder ausgebildet ist, wird die Stellung der Verstel leinheit vorzugsweise durch die Position des Kolbens im Stell zylinder beschrieben. Über die Position des Kolbens kann fer ner ein Schwenkwinkel der Hydraulikpumpe oder des Hydraulikmo tors ermittelt werden. Durch eine derartige Anordnung kann da her der Schwenkwinkel erfasst werden, ohne dass ein Schwenk winkelsensor zur Verfügung steht. Dadurch kann ein einfacherer Aufbau der Hydraulikpumpe oder des Hydraulikmotors erreicht werden. Außerdem kann so eine aktive Beeinflussung des Schwenkwinkels ermöglicht werden.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist das Hochdruck- Sitzventil und/oder das Niederdruck-Sitzventil anhand einer Aktivierungsgröße durch die Regelungseinrichtung aktivierbar. Dabei kann in der Regelungseinrichtung ein Referenzwert der Aktivierungsgröße in Abhängigkeit des Ist-Wertes einer mit dem Fördervolumen der Hydraulikpumpe oder mit dem vom Hydraulikmo tor aufzunehmenden Schluckvolumen beeinflussbaren Kenngröße hinterlegt sein. Die Regelungseinrichtung ist vorzugsweise ausgebildet, einen mit dem Ist-Wert der Kenngröße korrespon- dierenden Ist-Wert der Aktivierungsgröße zu erfassen und aus dem Vergleich des Ist-Wertes der Aktivierungsgröße mit einem dem Ist-Wert der Kenngröße zugehörigen Referenzwert der Akti vierungsgröße einen Zustandskennwert der Hydraulikpumpe oder des Hydraulikmotors zu ermitteln. Besonders vorteilhaft an ei ner derartigen Weiterbildung der Erfindung ist, dass keine weiteren Komponenten zu deren Realisierung notwendig sind, sondern lediglich die Regelungseinrichtung in entsprechender Weise angepasst werden muss.
Ein Verfahren zum Regeln der Hydraulikpumpe des Hydraulikmo tors wobei das Hochdruck-Sitzventil und/oder ein Niederdruck- Sitzventil anhand einer Aktivierungsgröße aktivierbar ist, um fasst folgende Schritte:
- Erfassen des Ist-Werts zumindest einer mit dem Fördervolu men der Hydraulikpumpe oder mit dem vom Hydraulikmotor aufzunehmenden Schluckvolumen beeinflussbaren Kenngröße,
- Erfassen eines korrespondierenden Ist-Wertes der Aktivie rungsgröße,
- Ermitteln eines Zustandskennwerts der Hydraulikpumpe oder des Hydraulikmotors durch Vergleichen des Ist-Wertes der Aktivierungsgröße mit einem dem Ist-Wert der Kenngröße zu gehörigen Referenzwert der Aktivierungsgröße.
Bei der Kenngröße kann es sich, wie zuvor bereits erwähnt, um den Volumenstrom des Hydraulikfluids handeln. Die Aktivie rungsgröße kann durch die Stärke eines Ansteuerstroms und/oder eine Ansteuerdauer des Hochdruck-Sitzventils und/oder des Nie- derdruck-Sitzventils bzw. deren Aktivierungsfrequenzen und/oder Periodendauer gebildet sein. Typischerweise weist der Ansteuerstrom einen periodischen Verlauf auf, wobei sich wäh rend einer Periode die Stärke des Ansteuerstroms ändert. Die Dauer, in der der Ansteuerstrom so stark ist, dass er norma- lerweise eine Öffnung des Ventils bewirkt, wird hier und im Folgenden als Ansteuerdauer bezeichnet. Beispielsweise in der Regelungseinrichtung, kann ein Referenzzusammenhang zwischen dem Volumenstrom und der Stärke des Ansteuerstroms und/oder der Ansteuerdauer hinterlegt sein, sodass für einen bestimmten Volumenstrom der Ist-Wert des Ansteuerstroms und/oder der An steuerdauer mit einem entsprechenden Referenzwert verglichen werden kann. Der Referenzzusammenhang kann beispielsweise in Form einer Kennlinie oder eines Kennfelds hinterlegt sein. Der Zustandskennwert kann beispielsweise in Form einer prozentua len Abweichung angegeben sein.
Typischerweise weist die Hydraulikpumpe oder der Hydraulikmo tor mit zunehmendem Verschleiß eine höhere Leckage auf. Um im Falle der Hydraulikpumpe dasselbe effektive Fördervolumen oder im Falle des Hydraulikmotors dieselbe mechanische Leistung zu erreichen, muss beispielsweise in der Konsequenz das Hoch- druck-Sitzventil häufiger oder weiter geöffnet werden. Anhand des Zustandskennwerts kann insofern eine Aussage über den Ver schleißzustand der Hydraulikpumpe oder des Hydraulikmotors ge troffen werden.
Beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung werden im Fol genden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen
Figur 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer vorschlagsgemä ßen Vorrichtung zum Regeln einer Hydraulikpumpe mit einem Hochdruck-Sitzventil,
Figur 2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer vorschlagsgemä ßen Vorrichtung zum Regeln einer Hydraulikpumpe mit Hochdruck-Sitzventil und Drossel, Figur 3 ein drittes Ausführungsbeispiel einer vorschlagsgemä- ßen Vorrichtung zum Regeln einer Hydraulikpumpe mit Hochdruck-Sitzventil und einem Niederdruck- Sitzventil,
Figur 4 ein viertes Ausführungsbeispiel einer vorschlagsgemä ßen Vorrichtung zum Regeln einer Hydraulikpumpe mit Hochdruck-Sitzventil und einem Niederdruck-Sitzventil inklusive Druckbegrenzung,
Figur 5 ein fünftes Ausführungsbeispiel einer vorschlagsgemä ßen Vorrichtung zum Regeln einer Hydraulikpumpe mit Hochdruck-Sitzventil und einem Niederdruck-Sitzventil inklusive Druckbegrenzung,
Figur 6 ein sechstes Ausführungsbeispiel einer vorschlagsge mäßen Vorrichtung zum Regeln einer Hydraulikpumpe mit Niederdruck-Sitzventil und Hochdruckdrossel,
Figur 7 ein Ausführungsbeispiel einer vorschlagsgemäßen Vor richtung zum Regeln eines Hydraulikmotors,
Figur 8 eine prinzipielle Darstellung einer zweiten Ausfüh rungsform der Verstelleinheit,
Figur 9 ein siebtes Ausführungsbeispiel einer vorschlagsgemä ßen Vorrichtung zum Regeln einer Hydraulikpumpe mit Hochdruck-Sitzventil und einem Niederdruck-Sitzventil inklusive Druckbegrenzung und Drucksensor,
Figur 10 eine prinzipielle Darstellung einer Ausführungsform der Regelungseinrichtung zur Durchführung eines Ver- fahren zum Regeln einer Hydraulikpumpe oder eines Hydraulikmotors.In Figur 1 ist ein erstes Ausfüh rungsbeispiel einer vorschlagsgemäßen Vorrichtung 10i zum Re geln einer Hydraulikpumpe 12 anhand eines prinzipiellen Schaltbildes dargestellt. Die Vorrichtung 10i ist Teil eines Hydrauliksystems 14, mit welchem ein nicht näher definierter Verbraucher 16 betätigt werden kann und welches nicht darge stellte Hydraulikkomponenten wie Ventile, Blenden und derglei chen umfassen kann. Bei dem Verbraucher 16 kann es sich bei spielsweise um einen Hydraulikzylinder handeln, mit welchem ein Bauteil beispielsweise einer Baumaschine bewegt wird.
Die Vorrichtung 10i umfasst ein Hydraulikfluid-Reservoir 18, in welchem eine Hydraulikfluid, insbesondere Hydrauliköl, vorge halten werden kann. Weiterhin umfasst die Vorrichtung 10i eine Hydraulikpumpe 12, welche mit einem Eingang 20 und einem Aus gang 22 ausgestattet ist. Der Eingang 20 der Hydraulikpumpe 12 ist mittels einer ersten Niederdruckleitung 24 mit dem Hydrau- likfluid-Reservoir 18 verbunden, so dass die Hydraulikpumpe 12 das Hydraulikfluid aus dem Hydraulikfluid-Reservoir 18 ansau gen kann. Weiterhin ist der Ausgang 22 der Hydraulikpumpe 12 mittels einer Hochdruckleitung 26 mit dem bereits erwähnten Verbraucher 16 verbunden. Infolgedessen kann das von der Hyd raulikpumpe 12 angesaugte Hydraulikfluid zum Verbraucher 16 gefördert und dort aufgrund eines Widerstandes vom Hydraulik system oder des Verbrauchers 16 ein Druck aufgebaut werden.
Weiterhin umfasst die Vorrichtung 10i eine Verstelleinheit 27, die mit der Hydraulikpumpe 12 zusammenwirkt und baulich in die Hydraulikpumpe 12 integriert sein kann. Mit der Verstellein heit 27 kann das Fördervolumen der Hydraulikpumpe 12 verändert werden, also der von der Hydraulikpumpe 12 bereitgestellte Vo lumenstrom. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Ver- Stelleinheit 27 als ein Stellzylinder 28 ausgeführt, mit wel chem der sogenannte Schwenkwinkel a verändert werden kann. Da bei kann der Schwenkwinkel a so verändert werden, dass das Fördervolumen der Hydraulikpumpe 12 zwischen 0 % (theoretisch) und 100 % verändert wird. Der Begriff „Schwenkwinkel" wird üb licherweise für Axialkolbenpumpen verwendet, wobei jedoch die Verwendung der vorliegenden Vorrichtung 10i nicht auf die Rege lung von Axialkolbenpumpen beschränkt ist. Der Stellzylinder 28 weist einen Kolben 30 auf, der im Stellzylinder 28 axial verschiebbar gelagert ist und den Stellzylinder 28 in einen ersten Druckraum 32 und einen zweiten Druckraum 34 unterteilt. Der erste Druckraum 32 ist mittels einer Hochdruck- Nebenleitung 36 sowie einer Arbeitsleitung 37 mit der Hoch druckleitung 26 verbunden, während der zweite Druckraum 34 mittels einer zweiten Niederdruckleitung 38 mit dem bereits erwähnten Hydraulikfluid-Reservoir 18 direkt oder indirekt mit dem Gehäuse der Hydraulikpumpe 12 verbunden ist. Die zweite Niederdruckleitung 38 kann auch als Leckage- oder Tankleitung bezeichnet werden. Der Kolben 30 ist mit einer Rückstellfeder 39 zum ersten Druckraum 32 hin vorgespannt.
Darüber hinaus ist in der Hochdruck-Nebenleitung 36 ein Hoch- druck-Sitzventil 40, im vorliegenden Ausführungsbeispiel als ein Hochdruck-Digitalsitzventil 41 ausgeführt, angeordnet, welches mit einer Regelungseinrichtung 42 betätigt werden kann, wozu elektrische Leitungen verwendet werden. Durch Betä tigung des Hochdruck-Sitzventils 40 kann das Druckniveau im nachgelagerten Teil der Hochdruck-Nebenleitung 36 beeinflusst werden. Dieser Teil der Hochdruck-Nebenleitung 36 ist im Fol genden auch als Arbeitsleitung 37 bezeichnet.
Die Regelungseinrichtung 42 wiederum ist unter Verwendung von elektrischen Leitungen mit zumindest einem Sensor 44 verbun- den, mit welchem ein Ist-Wert einer Kenngröße bestimmt und der Regelungseinrichtung 42 zugeführt werden kann, welche mit dem Fördervolumen der Hydraulikpumpe 12 verändert werden soll. Weiterhin ist die Regelungseinrichtung 42 unter Verwendung von elektrischen Leitungen mit einem Stellglied 46 verbunden, mit dem der Soll-Wert der Kenngröße vorgegeben werden kann. Das Stellglied 46 kann beispielsweise als ein Bedienhebel der Bau maschine ausgestaltet sein.
Die Regelungseinrichtung 42 kann weiterhin mittels elektri scher Leitungen mit einem oder mehreren weiteren Sensoren 48 verbunden werden, mit welchem bzw. welchen Parameter erfasst werden können, welche einen Einfluss auf die Regelung haben können. Die Parameter können von der Regelungseinrichtung 42 beim Betätigen des Hochdruck-Sitzventil 40 berücksichtigt wer den, um den Ist-Wert schneller dem Soll-Wert anpassen zu kön nen. Der Sensor 44 und die weiteren Sensoren 48 sowie das Stellglied 46 stellen ihre Signale in elektronischer Form der Regelungseinrichtung 42 zur Verfügung. Anstelle von elektri schen Leitungen können auch drahtlose Verbindungen vorgesehen werden.
Die vorschlagsgemäße Vorrichtung 10i wird auf folgende Weise betrieben: Zunächst wird ein Antriebsmotor 62 für die Hydrau likpumpe 12 eingeschaltet, wodurch die Hydraulikpumpe 12 akti viert wird. Die Hydraulikpumpe 12 fördert das Hydraulikfluid aus dem Hydraulikfluid-Reservoir 18 zum Verbraucher 16, in welchem sich aufgrund eines Widerstandes und der Förderung des Fluids ein gewisser Druck aufbaut. Dieser Druck liegt eben falls in der Hochdruckleitung 26 und in der Hochdrucknebenlei- tung 36 in Strömungsrichtung gesehen vor dem Hochdruck- Sitzventil 40 an. In der Arbeitsleitung 37 herrscht konstruk tiv ein geringerer Druck als in der Hochdruck-Nebenleitung 36, um ein Kräftegleichgewicht innerhalb der Verstelleinheit 27 zu generieren. Der Benutzer beispielsweise der Baumaschine kann nun mit dem Stellglied 46 einen gewissen Soll-Wert der Kenn größe vorgeben, welche beispielsweise einem bestimmten Volu menstrom des Hydraulikfluids im Verbraucher 16 entsprechen kann. Dieser Soll-Wert wird der Regelungseinrichtung 42 zuge führt. Gleichzeitig wird der Ist-Wert der Kenngröße im Ver braucher 16 oder an einer anderen geeigneten Stelle im Hydrau liksystem 14 vom Sensor 44 erfasst. Um den Ist-Wert dem Soll- Wert anzupassen, wird nun das Hochdruck-Sitzventil 40 von der Regelungseinrichtung 42 betätigt. Wie aus der Figur 1 hervor geht, handelt es sich bei dem Hochdruck-Sitzventil 40 um ein 2/2-Sitzventil, welches zwischen einer Offenstellung und einer Schließstellung bewegt werden kann. Weiterhin ist aus der Fi gur 1 zu erkennen, dass das Hochdruck-Sitzventil 40 stromlos geschlossen, also als „Normally Closed" Ventil ausgeführt ist. Aufgrund der Tatsache, dass das Hochdruck-Sitzventil 40 als Sitzventil ausgestaltet ist, ist dieses im geschlossenen Zu stand leckagefrei.
Es wird im Folgenden davon ausgegangen, dass zunächst das Hochdruck-Sitzventil 40 von der Regelungseinrichtung 42 nicht betätigt wird. Infolgedessen ist das Hochdruck-Sitzventil 40 geschlossen. Der Druck, welcher im Verbraucher 16 und folglich in der Hochdruckleitung 26 und in der Hochdruck-Nebenleitung 36 bis zum Hochdruck-Sitzventil 40 aufgebaut wird, wird infol gedessen nicht in den ersten Druckraum 32 weitergeleitet. Die Rückstellfeder 39, mit welcher der Kolben 30 vorgespannt wird, befindet sich daher in einem der minimalen Federvorspannung entsprechenden Zustand. In diesem Zustand wirkt der Stellzy linder 28 derart mit der Hydraulikpumpe 12 zusammen, dass die se ihren maximalen Schwenkwinkel a einnimmt bzw. ihr maximales Fördervolumen abgibt. Aufgrund eines Widerstandes des Verbrau- chers 16 oder des Hydrauliksystems und der weiteren Förderung des Hydraulikfluids steigt der Druck im Verbraucher 16, in der Hochdruckleitung 26 sowie in der Hochdruck-Nebenleitung 36 weiter an. Dieser Druckanstieg wird vom Sensor 44 erfasst. Stellt die Regelungseinrichtung 42 fest, dass der Ist-Wert nicht dem Soll-Wert entspricht, kann das Fördervolumen der Hydraulikpumpe 12 reduziert werden. Hierzu öffnet die Rege lungseinrichtung 42 das Hochdruck-Sitzventil 40, so dass das Hydraulikfluid durch das Hochdruck-Sitzventil 40 zum ersten Druckraum 32 fließen kann. Das Volumen im ersten Druckraum 32 kann infolge der Pulsweite, mit welcher das Hochdruck- Sitzventil 40 geöffnet und geschlossen wird, eingestellt wer den. Aufgrund des steigenden Volumens im ersten Druckraum 32 steigt dort der Druck, wodurch der Kolben 30 zum zweiten Druckraum 34 hin verschoben und die Rückstellfeder 39 kompri miert wird. Aufgrund der Bewegung des Kolbens werden der Schwenkwinkel a und folglich das Fördervolumen der Hydraulik pumpe 12 reduziert. Sobald der Ist-Wert dem Soll-Wert ent spricht, wird das Fördervolumen nicht mehr verändert.
Unter der Voraussetzung, dass der Kolben 30 den ersten Druck raum 32 und den zweiten Druckraum 34 leckagefrei gegeneinander abdichtet, bliebe die Stellung des Kolbens erhalten. Dies wür de auch bedeuten, dass das Fördervolumen der Pumpe nicht wie der erhöht werden könnte. Allerdings ist prinzipbedingt immer eine gewisse Leckage zwischen dem ersten Druckraum 32 und dem zweiten Druckraum 34 vorhanden, so dass ein gewisses Volumen vom ersten Druckraum 32 in den zweiten Druckraum 34 strömen kann. Aufgrund dieser Leckage nimmt das Volumen des Hydraulik fluids im ersten Druckraum 32 mehr oder weniger schnell ab, infolgedessen wird der Kolben 30 von der Rückstellfeder 39 wieder zum ersten Druckraum 32 verschoben. Diese Verschiebung hat eine Erhöhung des Stellwinkels und folglich eine Erhöhung des Fördervolumens der Hydraulikpumpe 12 zur Folge. Hierdurch würde der Ist-Wert wieder vom Soll-Wert abweichen. Um dem ent gegenzuwirken, öffnet die Regelungseinrichtung 42 das Hoch- druck-Sitzventil 40 derart, dass der Ist-Wert dem Soll-Wert entspricht.
Für den Fall, dass der Benutzer der Baumaschine beispielsweise eine schnellere Zylinderbewegung ausführen möchte, muss das Fördervolumen der Hydraulikpumpe 12 erhöht werden. Dies wird im in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ausschließlich über die Leckage bewirkt, welche, wie bereits erwähnt, eine Strömung des Hydraulikfluids vom ersten Druckraum 32 in den zweiten Druckraum 34 zulässt. Wie ebenfalls beschrieben, stellt die Rückstellfeder 39 den Kolben 30 zum ersten Druck raum 32 zurück, wodurch der Schwenkwinkel a bzw. das Fördervo lumen erhöht werden. Auf diese Weise kann die Hydraulikpumpe 12 entsprechend geregelt werden. An dieser Stelle soll erwähnt werden, dass mit dem weiteren Sensor 48 Parameter in die Rege lung einfließen können, welche ebenfalls einen Einfluss auf die Regelung haben.
In Figur 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel der vorschlags gemäßen Vorrichtung IO2 ebenfalls anhand eines prinzipiellen Schaltbilds gezeigt. Der Aufbau der Vorrichtung IO2 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel entspricht weitgehend demjenigen des in Figur 1 gezeigten ersten Ausführungsbeispiels der Vor richtung 10i, wobei zusätzlich zwischen dem Hochdruck- Sitzventil 40 und dem Stellzylinder 28 eine Neben- Niederdruckleitung 50 aus der Hochdruck-Nebenleitung 36 ab zweigt und in die zweite Niederdruckleitung 38 mündet. In die ser Neben-Niederdruckleitung 50 ist eine Niederdruckdrossel 52 angeordnet. Durch die Neben-Niederdruckleitung 50 kann das Hydraulikfluid vom ersten Druckraum 32 in das Hydraulikfluid- Reservoir 18 fließen, ohne zwischen dem Kolben 30 und dem Stellzylinder 28 in den zweiten Druckraum 34 fließen zu müs sen. Der Stellzylinder 28 könnte daher leckagefrei ausgeführt werden, was prinzipbedingt nicht möglich ist. Allerdings lässt sich die Leckage durch eine entsprechende Fertigungsgenauig keit reduzieren. Eine reduzierte Leckage hält den Druckverlust im Hydrauliksystem 14 gering, wodurch die Effizienz, mit wel cher das Hydrauliksystem 14 betrieben werden kann, erhöht wird.
Wie bereits erwähnt, muss zum Erhöhen des Schwenkwinkels a bzw. des Fördervolumens der Hydraulikpumpe 12 der Kolben 30 zum ersten Druckraum 32 hin verschoben werden, wobei ein be stimmtes Volumen des Hydraulikfluids aus dem ersten Druckraum 32 abgeführt werden muss. Während im ersten Ausführungsbei spiel der vorschlagsgemäßen Vorrichtung 10i, welche in Figur 1 dargestellt ist, dem Hydraulikfluid nur der Weg vom ersten Druckraum 32 in den zweiten Druckraum 34 bleibt, kann das Hyd raulikfluid im zweiten Ausführungsbeispiel auch durch die Ne- ben-Niederdruckleitung 50 und die Niederdruckdrossel 52 aus dem ersten Druckraum 32 abfließen. Da im zweiten Ausführungs beispiel das Hydraulikfluid schneller aus dem ersten Druckraum 32 abfließen kann, wird die Regelung dynamischer, wodurch das Ansprechverhalten verbessert wird.
In Figur 3 ist ein drittes Ausführungsbeispiel der vorschlags gemäßen Vorrichtung 103 ebenfalls anhand eines prinzipiellen Schaltbilds gezeigt. Die Vorrichtung 103 gemäß dem dritten Aus führungsbeispiel gleicht zum größten Teil der Vorrichtung IO2 gemäß dem in Figur 2 dargestellten zweiten Ausführungsbei spiel, allerdings ist in der Neben-Niederdruckleitung 50 an stelle der Niederdruckdrossel 52 ein Niederdruck-Sitzventil 54 angeordnet, welches ebenfalls als ein Niederdruck- Digitalsitzventil 55 ausgebildet ist und wie das Hochdruck- Sitzventil 40 von der Regelungseinrichtung 42 betätigt werden kann. Das Abfließen des Hydraulikfluids aus dem ersten Druck raum 32 kann im dritten Ausführungsbeispiel sehr viel zielge richteter beeinflusst werden als im zweiten Ausführungsbei spiel, da der Volumenstrom des aus dem ersten Druckraum 32 ab fließenden Hydraulikfluids mit einer entsprechenden Aktivie rung des Niederdruck-Sitzventils 54 vorgegeben werden kann. Wenn also mit dem Stellglied 46 beispielsweise ein erhöhter Soll-Wert der betreffenden Kenngröße im Verbraucher 16 ange fordert wird, kann die Regelungseinrichtung 42 das Nieder- druck-Sitzventil 54 entsprechend öffnen, wodurch der Schwenk winkel a bzw. das Fördervolumen der Hydraulikpumpe 12 erhöht werden.
In Figur 4 ist ein viertes Ausführungsbeispiel der vorschlags gemäßen Vorrichtung IO4 dargestellt, welches weitgehend dem dritten Ausführungsbeispiel gemäß der Figur 3 entspricht. Der wesentliche Unterschied liegt darin, dass das Hochdruck- Sitzventil 40 als ein Hochdruck-Sitzventil 56 mit integrierter Druckbegrenzung, in diesem Fall als ein Hochdruck- Digitalsitzventil 57 mit integrierter Druckbegrenzungsfunktion ausgebildet ist. Das Hochdruck-Sitzventil 40 weist daher eine Druckbegrenzungsfunktion auf, welche im Wert abhängig der Sys temvorgaben variabel gestaltet werden kann. Wenn der Druck im Verbraucher 16 und folglich in der Hochdruckleitung 26 und der Hochdruck-Nebenleitung 36 bis zum Hochdruck-Sitzventil 40 ei nen bestimmten Wert überschreitet, öffnet das Hochdruck- Sitzventil 40 unabhängig davon, ob es von der Regelungsein richtung 42 entsprechend aktiviert wird oder nicht. Infolge des Öffnens des Hochdruck-Digitalsitzventils 40 strömt das Hydraulikfluid in den ersten Druckraum 32, wodurch der Kolben 30 wie oben beschrieben zum zweiten Druckraum 34 hin verscho- ben und folglich der Schwenkwinkel a bzw. das Fördervolumen der Hydraulikpumpe 12 reduziert werden. Der Druck in der Ver sorgungsleitung kann somit den maximalen Pumpendruck nicht übersteigen. Eine Beschädigung der Hydraulikkomponenten des Hydrauliksystems 14 kann dadurch vermieden werden.
Figur 5 zeigt ein fünftes Ausführungsbeispiel der vorschlags gemäßen Vorrichtung IO5, welche dem dritten Ausführungsbeispiel gemäß der Figur 3 weitgehend entspricht. Allerdings ist in der Hochdruck-Nebenleitung 36 eine Bypassleitung 58 vorgesehen, mit welcher das Hochdruck-Sitzventil 40 umgangen werden kann. Das Hydraulikfluid kann daher sowohl durch das Hochdruck- Sitzventil 40 als auch durch die Bypassleitung 58 in den ers ten Druckraum 32 fließen. In der Bypassleitung 58 ist ein Druckbegrenzungsventil 60 angeordnet. Wie bereits für das in Figur 4 gezeigte vierte Ausführungsbeispiel der erfindungsge mäßen Vorrichtung IO4 beschrieben, öffnet auch das Druckbegren zungsventil 60 der Bypassleitung 58, wenn in der Hochdrucklei tung 26 und der Hochdruck-Nebenleitung 36 der Druck einen ge wissen Wert überschreitet. Wiederum werden der Schwenkwinkel a und das Fördervolumen der Hydraulikpumpe 12 infolge des Öff nens des Druckbegrenzungsventils 60 reduziert, so dass der Druck im Hydrauliksystem 14 begrenzt wird.
Figur 6 zeigt ein sechstes Ausführungsbeispiel der vorschlags gemäßen Vorrichtung IOe, bei welcher die Hochdruck-Nebenleitung 36 direkt in den ersten Druckraum 32 mündet, ohne dass hier ein Hochdruck-Sitzventil 40 in der Hochdruck-Nebenleitung 36 angeordnet wäre. Allerding ist in der Hochdruck-Nebenleitung 36 eine Hochdruckdrossel 64 angeordnet. In der Neben- Niederdruckleitung 50 ist ein Niederdruck-Sitzventil 54 ange ordnet, welches, wie auch in den betreffenden zuvor beschrie benen Ausführungsbeispielen von der Regelungseinrichtung 42 betätigt werden kann. Die Vorrichtung 10e gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel wird wie folgt betrieben: Infolge der För derung des Hydraulikfluids von dem Hydraulik-Reservoir 18 zum Verbraucher 16 steigt im Verbraucher 16 der Druck, der auch in der Hochdruck-Nebenleitung 36 anliegt. Im ersten Druckraum 32 liegt aber nicht der Druck an, der in der Hochdruckleitung 26 und dem Verbraucher 16 anliegt, sondern der von der Hochdruck drossel 64 entsprechend verringerte Druck. Aber auch der ver ringerte Druck im ersten Druckraum 32 sorgt, wie bereits mehr fach beschrieben, zu einer Verringerung des Schwenkwinkels a und des Fördervolumens der Hydraulikpumpe 12. Zum Erhöhen des Schwenkwinkels a und des Fördervolumens wird das Niederdruck- Sitzventil 54 von der Regelungseinrichtung 42 entsprechend ge öffnet.
Figur 7 zeigt eine Vorrichtung 72 zum Regeln eines Hydraulik motors 66, wobei die Vorrichtung 72 weitgehend der Vorrichtung 103 zum Regeln einer Hydraulikpumpe 12 gemäß dem in Figur 3 dargestellten dritten Ausführungsbeispiel entspricht. In die sem Fall jedoch ist die Hochdruckleitung 26 nicht mit einem Verbraucher 16, sondern mit einem Hydraulikfluid- Druckreservoir 74 verbunden, in welchem das Hydraulikfluid mit einem bestimmten Druck vorgehalten wird. Die Hochdruckleitung 26 ist mit dem Eingang 20 des Hydraulikmotors 66 verbunden.
Der Ausgang 22 des Hydraulikmotors 66 ist mittels einer Rück laufleitung 68 mit dem Hydraulikfluid-Reservoir 18 verbunden. Das Hydraulikfluid fließt daher vom Hydraulikfluid- Druckreservoir 74 zum Hydraulikfluid-Reservoir 18 und durch strömt dabei den Hydraulikmotor 66. Beim Durchströmen wird ei ne Welle 70 angetrieben, die wiederum mit einem Verbraucher 76 verbunden ist. Mit der von der Welle 70 übertragenden Leistung kann der Verbraucher 76 auf die gewünschte Weise betrieben werden. Im Übrigen geschieht die Regelung des Hydraulikmotors 66 bzw. der von ihm abgegebenen Leistung auf dieselbe Weise, wie es für die Vorrichtung 103 zum Regeln der Hydraulikpumpe 12 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel beschrieben worden ist. Sämtliche Ausführungsbeispiele der Vorrichtung 10i bis 10e zum Regeln der Hydraulikpumpe 12 können sinngemäß auch als Vor richtung 72 zum Regeln des Hydraulikmotors 66 verwendet wer den.
In sämtlichen Ausführungsbeispielen kann die Regelungseinrich tung 42 eine Leistungselektronik umfassen, welche mit einer Software betrieben werden kann. In dieser Software können Al gorithmen hinterlegt sein, die verschiedene Regelungscharakte ristiken simulieren. Infolgedessen kann die Regelungseinrich tung 42 beispielsweise als ein PI-Regler, ein PID-Regler oder einer der genannten in Kombination mit Festwertregelung be trieben werden. Die verschiedenen Regelungscharakteristiken können abhängig der Applikation an der Regelungseinrichtung 42 ausgewählt werden. Eine Anpassung oder ein Austausch der Kom ponenten der Vorrichtung 10 ist nicht notwendig. Zudem ist die Anzahl der Sensoren 44 und der weiteren Sensoren 48 nicht be grenzt. Auch die von ihnen gemessenen Messeinheiten können weitgehend frei gewählt werden, wobei als einzige Beschränkung für die von den Sensoren 44 ermittelten Messeinheiten gewähr leistet sein muss, dass diese tatsächlich auch von der Hydrau likpumpe 12 oder dem Hydraulikmotor 66 beeinflussbar sind.
An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass die Begriffe „Hochdruckleitung", „Niederdruckleitung" und dergleichen nicht so zu verstehen sind, dass dort immer ein Hochdruck bzw. ein Niederdruck anliegen muss. Diese Begriffe dienen primär der Unterscheidung der betreffenden Komponenten der vorliegenden Vorrichtungen 10 und 72. In den Figuren 1 bis 7 und 9 sind, soweit vorhanden, die Hoch- druck-Nebenleitung 36, die Arbeitsleitung 37, die zweite Nie derdruckleitung 38, die Neben-Niederdruckleitung 50 und die Bypassleitung 58 gestrichelt dargestellt. Hierdurch soll sym bolisiert werden, dass es sich bei diesen Leitungen um Steuer leitungen handelt, die zur Regelung der Hydraulikpumpe 12 bzw. des Hydraulikmotors 66 und nicht primär zum Versorgen des Ver brauchers 16 mit Hydraulikfluid dienen.
Zudem sind in den Figuren 1 bis 7 und 9 offene Kreisläufe mit und ohne vorgespanntem Tankdruck gezeigt, allerdings kann die vorgeschlagene Vorrichtung zum Regeln einer Hydraulikpumpe 12 oder des Hydraulikmotors 66 auch für geschlossene Kreisläufe verwendet werden.
In Figur 8 ist eine zweite Ausführungsform der Verstelleinheit 27 anhand einer prinzipiellen Darstellung gezeigt. Während der Kolben 30 der Verstelleinheit 27 nach der ersten Ausführungs form wie erwähnt mit der Rückstellfeder 39 gegen den ersten Druckraum 32 vorgespannt wird, wird hierfür in der zweiten Ausführungsform der Verstelleinheit 27 ein Gegenkolben 78 ver wendet, welcher in einem Gegenzylinder 79 verschiebbar gela gert ist. Damit die Funktion der Verstelleinheit 27 auch bei geringeren Drücken gegeben ist, wird die Wirkfläche vom Gegen zylinder 79 kleiner als jene vom Stellzylinder 28, beispiels weise im Verhältnis 1:4, ausgeführt. Der Gegenkolben 78 schließt einen ersten Gegendruckraum 80 ab. Der Kolben 30 ist über eine drehbar gelagerte Verbindungsstange 86, was im Bei spiel der Axialkolbenpumpe eine Schwenkwiege darstellt, mit dem Gegenkolben 78 verbunden. Wird der Kolben 30 aufgrund ei ner Erhöhung des Drucks im ersten Druckraum 32 zum zweiten Druckraum 34 verschoben, überträgt die Verbindungsstange 86 diese Bewegung derart auf den Gegenkolben 78, dass der Gegen- kolben 78 in die entgegengesetzte Richtung zum ersten Gegen druckraum 80 hin verschoben wird. Das darin enthaltene Medium, welches dem Hydraulikfluid der übrigen Vorrichtung 10 entspre chen kann, wird dabei verdrängt. Mit aktiver Versorgung des ersten Gegendruckraums 80 mit dem Medium wird der Kolben 30 wieder zum ersten Druckraum 32 hin bewegt.
Es ist denkbar, dass der Gegenkolben 78 den Gegenzylinder 79 in den bereits erwähnten ersten Gegendruckraum 80 und einen zweiten Gegendruckraum 82 unterteilt. Der erste Gegendruckraum 80 und der zweite Gegendruckraum 82 können in die Vorrichtung 10 integriert sein, so dass die Drücke im ersten Gegendruck raum 80 und im zweiten Gegendruckraum 82 gezielt verändert werden können, um bestimmte Regelungscharakteristiken reali sieren zu können. Der Kolben 30 und der Gegenkolben 78 weisen ein bestimmtes Flächenverhältnis auf, um eine Dominanz eines Kolbens 30 bei gleichem Druckniveau zu generieren. Die Kombi nation Gegenkolben 78 mit einer zusätzlichen Feder für das Rückstellen des Kolbens 30 ist ebenfalls realisierbar (nicht dargestellt).
In Figur 9 ist ein siebtes Ausführungsbeispiel der vorschlags gemäßen Vorrichtung IO7 dargestellt, welches weitgehend dem vierten Ausführungsbeispiel gemäß der Figur 3 entspricht. Der wesentliche Unterschied liegt darin, dass der in der Arbeits leitung 37 vorliegende Druck mittels eines Drucksensors 88 er fassbar ist. Dabei wirkt der Drucksensor 88 mit der Regelungs einrichtung 42 derart zusammen, dass das Hochdruck-Sitzventil 40 und/oder das Niederdruck-Sitzventil 54 unter Berücksichti gung des vom Drucksensor 88 erfassten Drucks aktivierbar ist. So kann der Druck in der Arbeitsleitung 37 als zusätzliche Größe in die Regelung des Systems mit einbezogen werden. Der in der Arbeitsleitung 37 erfasste Druck entspricht dem Druck, der an der Verstelleinheit 27 anliegt. Durch die Einbeziehung des Drucks in der Arbeitsleitung 37 in die Regelung kann die Verstelleinheit 27 durch die Regelungseinrichtung 42 direkter beeinflusst werden. Die Verstelleinheit 27 stellt in der Regel das Fördervolumen der Hydraulikpumpe 12 ein. Sind weitere Pa rameter der Hydraulikpumpe bekannt, kann mit der derart wei tergebildeten Vorrichtung der Hydraulikpumpe 12 jedes beliebi ge Fördervolumen aufgeprägt werden. Die hydraulische Leistung der Hydraulikpumpe 12 kann so auf die Leistung des Antriebsmo tors 62 abgestimmt werden.
Die Regelungseinrichtung 42 kann dazu ausgebildet sein, anhand des von dem Drucksensor 88 erfassten Drucks die Position des Kolbens 30 im Stellzylinder 28 zu ermitteln, sodass das Hoch- druck-Sitzventil 40 und/oder das Niederdruck-Sitzventil 54 un ter Berücksichtigung der von der Regelungseinrichtung 42 er mittelten Position des Kolbens 30 aktiviert werden kann. Über die Position des Kolbens 30 kann ferner der Schwenkwinkel der Hydraulikpumpe 12 ermittelt werden. Durch eine derartige Anordnung kann daher der Schwenkwinkel erfasst werden, ohne dass ein Schwenkwinkelsensor zur Verfügung steht. Dadurch kann ein einfacherer Aufbau der Hydraulikpumpe 12 erreicht werden. Außerdem kann so eine aktive Beeinflussung des Schwenkwinkels ermöglicht werden.
Die Erfassung des in der Arbeitsleitung 37 vorliegenden Drucks und das Zusammenwirken des Drucksensors 88 mit der Regelungs einrichtung 42 kann in entsprechend der zuvor beschriebenen Weise auf die in den Figuren 1, 2 und 4 bis 6 dargestellten Ausführungsbeispiele angewendet werden. Dabei kann der Druck sensor 88 ebenfalls mit der Regelungseinrichtung 42 derart Zu¬ sammenwirken, dass das Hochdruck-Sitzventil 40 und/oder das Niederdruck-Sitzventil 54 unter Berücksichtigung des vom Drucksensor 88 erfassten Drucks aktivierbar ist.
Ist die Vorrichtung, wie in Figur 7 dargestellt, zum Regeln eines Hydraulikmotors 66 ausgebildet, kann in entsprechender Weise der in der Arbeitsleitung 37 vorliegende Druck mittels des Drucksensors 88 erfassbar sein. Entsprechend der Beschrei bung des Ausführungsbeispiels in Figur 9, kann dem Hydraulik motor 66 so jedes beliebige Schluckvolumen aufgeprägt werden. Die hydraulische Leistung des Hydraulikmotors 66 kann so auf die an der Welle 70 abgenommene Leistung abgestimmt werden. Auch der Schwenkwinkel des Hydraulikmotors 66 kann in ent sprechender Weise erfasst und aktiv beeinflusst werden.
In jeder der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele kann das Hochdruck-Sitzventil 40 und/oder das Niederdruck-Sitzventil 54 anhand einer Aktivierungsgröße durch die Regelungseinrichtung 42 entsprechend der Darstellung in Figur 10 aktivierbar sein. Dabei kann in der Regelungseinrichtung 42 ein Referenzwert 92 der Aktivierungsgröße in Abhängigkeit des Ist-Wertes 94 einer mit dem Fördervolumen der Hydraulikpumpe 12 oder mit dem vom Hydraulikmotor 66 aufzunehmenden Schluckvolumen beeinflussba ren Kenngröße hinterlegt sein. Die Regelungseinrichtung 42 ist vorzugsweise ausgebildet, den Ist-Wert 94 der Kenngröße und einen korrespondierenden Ist-Wert 90 der Aktivierungsgröße zu erfassen und aus dem Vergleich des Ist-Wertes 90 der Aktivie rungsgröße mit dem dem Ist-Wert 94 der Kenngröße zugehörigen Referenzwert 92 der Aktivierungsgröße einen Zustandskennwert 96 der Hydraulikpumpe 12 oder des Hydraulikmotors 66 zu ermit teln. Besonders vorteilhaft an einer derartigen Weiterbildung der Erfindung ist, dass keine weiteren Komponenten zu deren Realisierung notwendig sind, sondern lediglich die Regelungs- einrichtung 42 in entsprechender Weise angepasst werden muss.
Ein Verfahren zum Regeln der Hydraulikpumpe 12 des Hydraulik motors 66 wobei das Hochdruck-Sitzventil 40 und/oder ein Nie- derdruck-Sitzventil 54 anhand einer Aktivierungsgröße akti vierbar ist, umfasst einen ersten Schritt 101, in dem der Ist- Wert 94 zumindest einer mit dem Fördervolumen der Hydraulik pumpe 12 oder mit dem vom Hydraulikmotor 66 aufzunehmenden Schluckvolumen beeinflussbaren Kenngröße erfasst wird. In ei nem zweiten Schritt 102 wird außerdem ein mit dem Ist-Wert der Kenngröße korrespondierender Ist-Wert 90 der Aktivierungsgröße erfasst, um in einem dritten Schritt 103 einen Zustandskenn wert 96 der Hydraulikpumpe 12 oder des Hydraulikmotors 66 durch Vergleichen des Ist-Wertes 90 der Aktivierungsgröße mit einem dem Ist-Wert 94 der Kenngröße zugehörigen Referenzwert 92 der Aktivierungsgröße zu ermitteln.
Bei der Kenngröße kann es sich um den Volumenstrom des Hydrau likfluids handeln. Die Aktivierungsgröße kann durch die Stärke eines Ansteuerstroms und/oder eine Ansteuerdauer des Hoch- druck-Sitzventils und/oder des Niederdruck-Sitzventils bzw. deren Aktivierungsfrequenzen und/oder Periodendauer gebildet sein. In der Regelungseinrichtung 42, kann dementsprechend ein Referenzzusammenhang 98 zwischen einem Ist-Volumenstrom 94a und einer Ist-Stärke 90a des Ansteuerstroms und/oder einer Ist-Ansteuerdauer 90b hinterlegt sein, sodass für einen be stimmten Wert des Ist-Volumenstroms 94a die Ist-Stärke 90a des Ansteuerstroms und/oder die Ist-Ansteuerdauer 90b mit einem entsprechenden Referenzwert 92 verglichen werden kann. Der Zu standskennwert 96 kann beispielsweise in Form einer prozentua len Abweichung angegeben sein. Bezugszeichenliste
10 Vorrichtung 10i - IO7 Vorrichtung 12 Hydraulikpumpe 14 Hydrauliksystem 16 Verbraucher 18 Hydraulik-Reservoir 20 Eingang 22 Ausgang
24 erste Niederdruckleitung
26 Hochdruckleitung
27 Verstelleinheit
28 Stellzylinder 30 Kolben
32 erster Druckraum 34 zweiter Druckraum
36 Hochdruck-Nebenleitung
37 Arbeitsleitung
38 zweite Niederdruckleitung
39 Rückstellfeder
40 Hochdruck-Sitzventil
41 Hochdruck-Digitalsitzventil
42 Regelungseinrichtung 44 Sensor
46 Stellglied 48 weiterer Sensor 50 Neben-Niederdruckleitung 52 Niederdruckdrossel
54 Niederdruck-Sitzventil
55 Niederdruck-Digitalsitzventil
56 Hochdruck-Sitzventil mit integrierter Druckbegrenzung 57 Hochdruck-Digitalsitzventil mit integrierter Druckbegren zung
58 Bypassleitung
60 Druckbegrenzungsventil
62 Antriebsmotor
64 Hochdruckdrossel
66 Hydraulikmotor
68 Rücklaufleitung
70 Welle
72 Vorrichtung
74 Hydraulik-Druckreservoir
76 Verbraucher
78 Gegenkolben
79 Gegenzylinder
80 erster Gegendruckraum
82 zweiter Gegendruckraum
86 VerbindungsStange
88 Drucksensor
90 Ist-Wert der Aktivierungsgröße
90a Ist-Stärke des Ansteuerstroms
90b Ist-Ansteuerdauer
92 Referenzwert der Aktivierungsgröße
94 Ist-Wert der Kenngröße
94a Ist-Volumenstrom
96 Zustandskennwert
98 ReferenzZusammenhang
101 erster Schritt
102 zweiter Schritt
103 dritter Schritt
Schwenkwinkel

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung (10) zum Regeln einer Hydraulikpumpe (12), um fassend
- ein Hydraulikfluid-Reservoir (18),
- eine Hydraulikpumpe (12) mit einem Eingang (20) und ei nem Ausgang (22), wobei o der Eingang (20) mittels einer ersten Niederdruck leitung (24) mit dem Hydraulikfluid-Reservoir (18) verbunden ist, o der Ausgang (22) mit einer Hochdruckleitung (26) verbunden ist, an welche ein Verbraucher (16) an schließbar ist,
- eine mit der Hydraulikpumpe (12) zusammenwirkende Ver stelleinheit (27), mit welcher das Fördervolumen der Hydraulikpumpe (12) veränderbar ist, wobei die Verstel leinheit (27) in einer mit der Hochdruckleitung (26) verbundenen Hochdruck-Nebenleitung (36) angeordnet ist,
- ein in der Hochdruck-Nebenleitung (36) angeordnetes und mit der Verstelleinheit (27) zusammenwirkendes Hoch- druck-Sit zventil (40),
- einen Sensor (44), mit welchem ein Ist-Wert zumindest einer mit dem Fördervolumen der Hydraulikpumpe (12) be einflussbaren Kenngröße erfassbar ist,
- ein Stellglied (46), mit welchem ein Soll-Wert der Kenn größe vorgebbar ist, und
- eine Regelungseinrichtung (42), welche mit dem Sensor (44) und dem Stellglied (46) derart zusammenwirkt, dass das Hochdruck-Sitzventil (40) unter Berücksichtigung des vom Sensor (44) erfassten Ist-Werts und des vom Stell glied (46) vorgegebenen Soll-Werts aktivierbar ist.
2. Vorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstelleinheit (27) einen Stellzylinder (28) umfasst oder als ein Stellzylinder (28) ausgebildet ist, wobei
- im Stellzylinder (28) ein Kolben (30) verschiebbar gela gert ist,
- der Kolben (30) den Stellzylinder (28) in einen ersten Druckraum (32) und einen zweiten Druckraum (34) unter teilt,
- der erste Druckraum (32) mittels einer Hochdruck- Nebenleitung (36), sowie einer Arbeitsleitung (37) mit der Hochdruckleitung (26) verbunden ist,
- der zweite Druckraum (34) mittels einer zweiten Nieder druckleitung (38) mit Hydraulikfluid-Reservoir (18) ver bunden ist, und
- der Kolben (30) mit einer Rückstellfeder (39) und/oder einem Gegenkolben (78) gegen den ersten Druckraum (32) vorgespannt ist.
3. Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Hochdruck-Sitzventil (40) und der Verstel leinheit (27) eine Neben-Niederdruckleitung (50) aus der Hochdruck-Nebenleitung (36) abzweigt und in die zweite Niederdruckleitung (38) mündet, und
- in der Neben-Niederdruckleitung (50) eine feste oder va riable Niederdruckdrossel (52) angeordnet ist.
4. Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Hochdruck-Sitzventil (40) und der Verstel leinheit (27) eine Neben-Niederdruckleitung (50) aus der Hochdruck-Nebenleitung (36) abzweigt und in die zweite Niederdruckleitung (38) mündet, und
- in der Neben-Niederdruckleitung (50) ein Niederdruck- Sitzventil angeordnet ist, welches mittels der Rege lungseinrichtung (42) unter Berücksichtigung des vom Sensor (44) erfassten Ist-Werts und des vom Stellglied (46) vorgegebenen Soll-Werts aktivierbar ist.
5. Vorrichtung (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Hochdruck-Sitzventil (40) als ein Hochdruck-Sitzventil (56) mit integrierter Druckbe grenzungsfunktion ausgeführt ist.
6. Vorrichtung (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
- die Hochdruck-Nebenleitung (36) eine Bypassleitung (58) aufweist, mit welcher das Hochdruck-Sitzventil (40) um gangen wird, und
- in der Bypassleitung (58) ein Druckbegrenzungsventil (60) angeordnet ist.
7. Vorrichtung (10) zum Regeln einer Hydraulikpumpe (12), um fassend
- ein Hydraulikfluid-Reservoir (18),
- eine Hydraulikpumpe (12) mit einem Eingang (20) und ei nem Ausgang (22), wobei o der Eingang (20) mit einer ersten Niederdrucklei tung (24) mit dem Hydraulikfluid-Reservoir (18) verbunden ist, o der Ausgang (22) mit einer Hochdruckleitung (26) verbunden ist, an welche ein Verbraucher (16) an schließbar ist, - eine mit der Hydraulikpumpe (12) zusammenwirkende Ver stelleinheit (27), mit welcher das Fördervolumen der Hydraulikpumpe (12) veränderbar ist, wobei die Verstel leinheit (27) in einer mit der Hochdruckleitung (26) verbundenen Hochdruck-Nebenleitung (36) angeordnet ist,
- eine Neben-Niederdruckleitung (50), die aus der Hoch druck-Nebenleitung (36) abzweigt,
- ein in der Neben-Niederdruckleitung (50) angeordnetes und mit der Verstelleinheit zusammenwirkendes Nieder- druck-Sit zventil (54),
- einen Sensor (44), mit welchem ein Ist-Wert zumindest einer mit dem Fördervolumen der Hydraulikpumpe (12) be einflussbaren und den Verbraucher (16) betreffenden Kenngröße erfassbar ist,
- ein Stellglied (46), mit welchem ein Soll-Wert der Kenn größe vorgebbar ist, und
- eine Regelungseinrichtung (42), welche mit dem Sensor (44) und dem Stellglied (46) derart zusammen wirkt, dass das Niederdruck-Sitzventil unter Berücksichtigung des vom Sensor (44) erfassten Ist-Werts und des vom Stell glied (46) vorgegebenen Soll-Werts aktivierbar ist.
8. Vorrichtung (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstelleinheit (27) einen
Stellzylinder (28) umfasst oder als ein Stellzylinder (28) ausgebildet ist, wobei
- im Stellzylinder (28) ein Kolben (30) verschiebbar gela gert ist,
- der Kolben (30) den Stellzylinder (28) in einen ersten Druckraum (32) und einen zweiten Druckraum (34) unter teilt, - der erste Druckraum (32) mittels einer Hochdruck- Nebenleitung (36) sowie einer Arbeitsleitung (37) mit der Hochdruckleitung (26) verbunden ist,
- der zweite Druckraum (34) mittels einer zweiten Nieder druckleitung (38) mit Hydraulikfluid-Reservoir (18) ist, und
- der Kolben (30) mit einer Rückstellfeder (39) und/oder einem Gegenkolben (78) gegen den ersten Druckraum (32) vorgespannt ist.
9. Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass in der Hochdruck-Nebenleitung (36) eine feste oder variable Hochdruckdrossel (64) ange ordnet ist.
10. Vorrichtung (72) zum Regeln eines Hydraulikmotors (66), um fassend
- ein Hydraulikfluid-Druckreservoir (74),
- einen Hydraulikmotor mit einem Eingang (20) und einem Ausgang (22), wobei o der Eingang (20) mittels einer Hochdruckleitung (26) mit dem Hydraulikfluid-Druckreservoir (74) verbunden ist, o der Ausgang (22) mittels einer Rücklaufleitung (68) mit einem Hydraulikfluid-Reservoir (18) verbunden ist,
- eine mit dem Hydraulikmotor zusammenwirkende Verstel leinheit (27), mit welcher das vom Hydraulikmotor (66) aufzunehmende Schluckvolumen veränderbar ist,
- ein in der Hochdruck-Nebenleitung (36) angeordnetes und mit der Verstelleinheit (27) zusammenwirkendes Hoch- druck-Sit zventil (40), - einen Sensor (44), mit welchem ein Ist-Wert zumindest einer mit dem vom Hydraulikmotor (66) aufzunehmenden Schluckvolumen beeinflussbaren Kenngröße erfassbar ist,
- ein Stellglied (46), mit welchem ein Soll-Wert der Kenn größe vorgebbar ist, und
- eine Regelungseinrichtung (42), welche mit dem Sensor (44) und dem Stellglied (46) derart zusammenwirkt, dass das Hochdruck-Sitzventil (40) unter Berücksichtigung des vom Sensor (44) erfassten Ist-Werts und des vom Stell glied (46) vorgegebenen Soll-Werts aktivierbar ist.
11. Vorrichtung (72) zum Regeln eines Hydraulikmotors (66), um fassend
- ein Hydraulikfluid-Druckreservoir (74),
- einen Hydraulikmotor mit einem Eingang (20) und einem Ausgang (22), wobei o der Eingang (20) mittels einer Hochdruckleitung (26) mit dem Hydraulikfluid-Druckreservoir (74) verbunden ist, o der Ausgang (22) mittels einer Rücklaufleitung (68) mit einem Hydraulikfluid-Reservoir (18) verbunden ist,
- eine mit dem Hydraulikmotor zusammenwirkende Verstel leinheit (27), mit welcher das vom Hydraulikmotor (66) aufzunehmende Schluckvolumen veränderbar ist, wobei die Verstelleinheit (27) in einer mit der Hochdruckleitung (26) verbundenen Hochdruck-Nebenleitung (36) angeordnet ist,
- ein in der Neben-Niederdruckleitung (50) angeordnetes und mit der Verstelleinheit zusammenwirkendes Nieder- druck-Sit zventil (54), - einen Sensor (44), mit welchem ein Ist-Wert zumindest einer mit dem vom Hydraulikmotor (66) aufzunehmenden Schluckvolumen beeinflussbaren Kenngröße erfassbar ist,
- ein Stellglied (46), mit welchem ein Soll-Wert der Kenn größe vorgebbar ist, und
- eine Regelungseinrichtung (42), welche mit dem Sensor (44) und dem Stellglied (46) derart zusammenwirkt, dass das Niederdruck-Sitzventil (54) unter Berücksichtigung des vom Sensor (44) erfassten Ist-Werts und des vom Stellglied (46) vorgegebenen Soll-Werts aktivierbar ist.
12. Vorrichtung (10) zum Regeln einer Hydraulikpumpe (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 oder Vorrichtung (72) zum Re geln eines Hydraulikmotors (66) nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass
- das Hochdruck-Sitzventil (40) als ein Hochdruck- Digitalsitzventil (41) und/oder
- das Niederdruck-Sitzventil (54) als ein Niederdruck- Digitalsitzventil (55) und/oder
- das Hochdruck-Sitzventil (56) mit integrierter Druckbe grenzungsfunktion als ein Hochdruck-Digitalsitzventil (57) mit integrierter Druckbegrenzungsfunktion ausgebil det sind.
13. Vorrichtung (10) zum Regeln einer Hydraulikpumpe (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 oder 12 oder Vorrichtung (72) zum Regeln eines Hydraulikmotors (66) nach einem der An sprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines Drucksensors (88) ein in der Arbeitsleitung (37) vorliegender Druck erfassbar ist, wobei der Druck sensor (88) mit der Regelungseinrichtung (42) derart zusam- menwirkt, dass ein Hochdruck-Sitzventil (40) und/oder ein Niederdruck-Sitzventil (54) unter Berücksichtigung des vom Drucksensor (88) erfassten Drucks aktivierbar ist.
14 .Vorrichtung (10) zum Regeln einer Hydraulikpumpe (12) nach Anspruch 13 oder Vorrichtung (72) zum Regeln eines Hydrau likmotors (66) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelungseinrichtung (42) ausgebildet ist, anhand des von dem Drucksensor (88) erfassten Drucks eine Stellung der Verstelleinheit (27) zu ermitteln, wobei das Hochdruck- Sitzventil (40) und/oder das Niederdruck-Sitzventil (54) unter Berücksichtigung der von der Regelungseinrichtung (42) ermittelten Stellung der Verstelleinheit (27) akti vierbar ist.
15. Vorrichtung (10) zum Regeln einer Hydraulikpumpe (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 oder 12 bis 14 oder Vorrichtung (72) zum Regeln eines Hydraulikmotors (66) nach einem der
Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein Hochdruck-Sitzventil (40) und/oder ein Niederdruck- Sitzventil (54) anhand einer Aktivierungsgröße durch die Regelungseinrichtung (42) aktivierbar ist, wobei in der Regelungseinrichtung (42) ein Referenzwert der Aktivierungsgröße in Abhängigkeit des Ist-Wertes einer mit dem Fördervolumen der Hydraulikpumpe (12) oder mit dem vom Hydraulikmotor (66) aufzunehmenden Schluckvolumen beein flussbaren Kenngröße hinterlegt ist, und wobei die Regelungseinrichtung (42) ausgebildet ist, einen mit dem Ist-Wert der Kenngröße korrespondierenden Ist-Wert der Aktivierungsgröße zu erfassen und aus dem Vergleich des Ist-Wertes der Aktivierungsgröße mit einem dem Ist-Wert der Kenngröße zugehörigen Referenzwert der Aktivierungsgröße einen Zustandskennwert der Hydraulikpumpe (12) oder des Hydraulikmotors (66) zu ermitteln.
16. Verfahren zum Regeln einer Hydraulikpumpe (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 oder 12 bis 13 oder eines Hydraulik motors (66) nach einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei ein Hochdruck-Sitzventil (40) und/oder ein Nieder- druck-Sitzventil (54) anhand einer Aktivierungsgröße akti vierbar ist, umfassend folgende Schritte:
- Erfassen des Ist-Werts zumindest einer mit dem För dervolumen der Hydraulikpumpe (12) oder mit dem vom Hydraulikmotor (66) aufzunehmenden Schluckvolumen beeinflussbaren Kenngröße,
- Erfassen eines korrespondierenden Ist-Wertes der Ak- tivierungsgroße,
- Ermitteln eines Zustandskennwerts der Hydraulikpumpe
(12) oder des Hydraulikmotors (66) durch Vergleichen des Ist-Wertes der Aktivierungsgröße mit einem dem Ist-Wert der Kenngröße zugehörigen Referenzwert der Aktivierungsgröße.
17. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass
- die Kenngröße durch das Fördervolumen oder das Schluckvolumen und/ oder
- die Aktivierungsgröße durch die Stärke eines Ansteu erstroms und/oder eine Ansteuerdauer des Hochdruck- Sitzventils (40) und/oder des Niederdruck- Sitzventils (54) bzw. deren Aktivierungsfrequenzen und/oder Periodendauer gebildet ist.
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