DE2347556B2 - Steuersystem fuer eine antriebseinheit mit veraenderlicher drehzahl - Google Patents

Description

17. Ventil nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß in der Klappenplatte (130) ein Ausgleichsdurchgang (156) vorgesehen ist.

18. Ventil nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß im zweiten Durchgang (128) eine Feder (158) angeordnet ist, welche die Klappenplatte (130) in eine Richtung vom ersten Durchgang (124,120) weg beaufschlagt.

19. Ventil nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung ein Solenoid (140) umfaßt, das am Gehäuse (104) angeordnet ist.

Die Erfindung betrifft ein Steuersystem für eine Antriebseinheit mit veränderlicher Drehzahl, die nach

dem Prinzip der Viskositätsscherung arbeitet und durch den Druck eines von einer Förderpumpe gelieferten Strömungsmittels gesteuert wird, wobei der Druck von einem Ventil eingestellt wird, mit einer Drehzahl-Meßeinrichtung an der gesteuerten Achse, mit einer Sollwert-Vorgabeeinrichtung, mit einer Soll-lstwert-Vergleichseinrichtung, die mittels eines elektrischen Signals das Ventil steuert

Ein solches Steuersystem ist aus der US-PS 35 63 355 bekannt Um die Ausgangsgeschwindigkeit einer nach dem Prinzip der Viskositätsscherung arbeitenden Antriebseinheit auf einem bestimmten Wert zu halten, wird hier die Strömungsmittelzufuhr durch ein Ein-AusVentil geregelt. Ein Tachometer fühlt die Ist-Geschwindigkeit ab, die elektronisch mit der Soll-Geschindigkeit verglichen wird. Die Elektronik erregt das Ein-Aus-Ventil in einer Weise, welche die Strumungsmittelzufuhr zur Antriebseinheit der Abweichung zwischen Ist- und Soll-Geschwindigkeit anpaßt. Die Elektronik enthält einen Oszillator, dessen Ausgangssignal eine Gleichspannung überlagert. Der Wert dieser Gleichspannung entspricht dabei der jeweiligen Abweichung zwischen Ist- und Soll-Geschwindigkeit. Bei kleinen Fehlersignalen wird das Ein-Aus-Ventil periodisch ausschließlich von dem Anteil des Oszillatorsignals betätigt, weicher die Ansprechschwelle des Ein-Aus-Ventils übersteigt.

Dieses System weist einen doppelten Nachteil auf:

Zum einen ist die Verwendung eines Ein-Aus-Ventils im Blick auf die Funktionssicherheit des gesamten Systems nicht zu empfehlen. Zum anderen verschlechtert der zwischen dem Ein-Aus-Ventil und der Antriebseinheit erforderliche Akkumulator, der die oszillatorischen Druckimpulse auszugleichen hat, das zeitliche Ansprechverhalten. Mit diesem System ist es nicht möglich, bereits bei Bruchteilen einer Umdrehung der Abtriebswelle Abweichungen von der Sollgeschwindigkeit festzustellen und zu korrigieren.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Steuersystem der eingangs genannten Art zu schaffen, das unter maximaler Betriebssicherheit arbeitet. Das System soll mehrfach innerhalb einer Umdrehung der Abtriebswelle auf eine bestimmte, konstante Geschwindigkeit regeln, sowie programmiert oder unprogrammiert von einer Sollgeschwindigkeit zur anderen wechseln können, wobei ggf. bestimmte Grenzgeschwindigkeiten eingehalten werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß durch das von der Soll-Istwert-Vergleichseinrichtung erzeugte elektrische Signal ein Entlastungsventil zwischen Förderpumpe und Antrirbseinheit angesteuert wird.

Durch die Verwendung eines Entlastungsventils wird die Betriebssicherheit des Gesamtsystems bei elektrischen Störungen oder Störungen ip der Antriebseinheit erheblich gesteigert.

Zur Erzielung der gewünschten Regelgenauigkeit und -häufigkeit ist es zweckmäßig, wenn die Drehzahlmeßeinrichtung für jede vorgegebene Zunahme der Drehbewegung der Achse einen Impuls erzeugt, und wenn die Soll-Istwert-Vergleichseinrichtung umfaßt: eine Verzögerungseinrichtung, welche von der Sollwert-Vorgabeeinrichtung angesteuert wird und jeden von der Drehzahlmeßeinrichtung empfangenen Impuls um eine Zeitspanne verzögert, die für die gewünschte Drehzahl der Achse repräsentativ ist; einen Phasendetektor, welcher die direkt von der Drehzahlmeßeinrichtung und die von der Verzögerungseinrichtung empfangenen Impulse vergleicht und die Ausgangssi^nal erzeugt, welches für das Zeitintervall zwischen dem Empfang der Impulse dieses Impulspaares repräsentativ ist

Vorteilhafte Weiterbildungen der Meßelektronik sind in den Ansprüchen 3—14 beschrieben.

Das tntlastungsventil, das im geschilderten Gesamtsystem zweckmäßig Verwendung findet, zeichnet sich dadurch aus, daß es umfaßt: ein Gehäuse mit einem ersten Durchgang, der in Strömungsmittelverbindung mit der Antriebseinheit steht und mit einem zweiten Durchgang, der in Verbindung mit dem ersten Durchgang und dem Strömungsmittelreservoir steht; eine Entlastungseinrichtung, die im zweiten Durchgang angeordnet ist und den Druck im ersten Durchgang wahlweise regelt; eine Steuereinrichtung, welche die Entlastungseinrichtung entsprechend der gewünschten Ausgangsgeschwindigkeit der Achse in der Stellung verändert.

Bei diesem Ventil wird der auf die Betätigungskolben der Antriebseinheit wirkende Druck im wesentlichen proportional zur Größe des Ausgangssignals der Meßelektronik. Oszillatorische Druckschwankungen, die einen Ausgleichsakkumulator erforderlich machen, und damit das Ansprechverhalten verschlechtern würden, treten nicht auf. Da ständig hydraulisches Strömungsmittel fließt, reinigt sich das Ventil selbst. Ein weiterer Vorteil liegt in der Tatsache, daß keine zusätzlichen Entlastungsventile oder andere Überdruckschutzeinrichtungen erforderlich sind.

Das Servoentlastungsventil kann unmittelbar zusammen mit solchen Antriebseinheiten benutzt werden, bei denen der volumetrische Bedarf an hydraulischem Strömungsmittel gleich der volumetrischen Kapazität des Ventils ist. Bei Antriebseinheiten, deren volumetrischer Bedarf an hydraulischem Strömungsmittel größer als die Kapazität des Ventils ist, kann dieses als Vorlastventil für ein hydraulisch betätigtes Entlastungsventil benutzt werden. Die Meßelektronik bleibt dabei unverändert.

Wenn eine Last größer Trägheit auf die Winkelgeschwindigkeit der Antriebswelle beschleunigt werden soll, kann das Geschwindigkeitszeitverhalten entsprechend vorprogrammiert werden.

Bei Anwendurgsarten, die kein hohes Startdrehmoment aufweisen, kann durch entsprechende Programmierung eine gleichmäßige Beschleunigung erreicht werden. Für derartige Anwendungsarten kann die Meßelektronik durch ein kombiniertes Entlastungs- und Beschleunigungsventil ersetzt werden, welches auf die Stellung eines Nadelventils anspricht. Wenn die Beschleunigung abgeschlossen ist, werden die Scheibenpakete verriegelt. Dann läuft die angetriebene Maschine mit der Drehzahl des Antriebs. Zur Übertragung des Drehmoments ist dann keinerlei Schlupf erforderlich; es wird daher auch keine Wärme erzeugt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein schematisches Blockdiagramm der bevorzugten Steuerung mit einer als Beispiel ebenfalls in Blockform dargestellten Antriebseinheit veränderlicher Drehzahl,

Fig. 2 ein Blockschema einer Beschleunigungs/Verzögerungssteuerung zur wahlweisen Verwendung anstelle der in F i g. 1 gezeigten Steuerung,

F i g. 3 einen Schnitt durch das Servoentlastungsventil gemäß der Erfindung, welches auf die Steuerung nach Fi g. I anspricht,

Fig.4 einen Schnitt durch ein hydraulisch betätigtes Entlastungsventil sowie eine Seitenansicht des in F i g. 3 gezeigten Ventils mit einem fortgebrochenen Teil zur besseren Darstellung der Anwendung desselben als ein Vorbelastungsventil, und

Fig.5 einen Schnitt durch ein kombiniertes Entlastungs- und Beschleunigungsventil, das ebenso zur Steuerung der Antriebseinheit veränderlicher Drehzahl benutzt wird.

F i g. 1 zeigt eine Steuerung 10 für eine Antriebseinheit 12 veränderlicher Drehzahl mit einer Antriebswelle 14 und einer Abtriebswelle 16. Die Antriebseinheit 12 veränderlicher Drehzahl verändert die Umlaufdrehzahl der Abtriebswelle 16 relativ zu der Drehzahl der Antriebswelle 14 gemäß einem auf einer Strömungsmittelleitung 18 vorhandenen Strömungsmitteldrucksignal.

Es ist ersichtlich, daß die Antriebseinheit 12 veränderlicher Drehzahl ein Scheibenpaket enthält, bestehend aus einer Anzahl gegenüberliegender Scheiben und Platten, die jeweils zum Umlauf mit der to Antriebswelle 14 und der Abtriebswelle 16 gelagert sind. Diese Scheiben und Platten sind in einem Strömungsmittelreservoir angeordnet und wenigstens zum Teil darin untergetaucht, um das Drehmoment der Antriebswelle 14 über den Eingriff der Scheiben und Platten aufgrund des Prinzips der Viskositätsscherung zu übertragen. Das Ausmaß der Bewegungsübertragung zwischen den Wellen wird durch Übertragung eines Druckes an den Scheiben und Platten gesteuert, der die Neigung hat, diese Scheiben und Platten zusammenzubringen. Der Druck wird vorzugsweise durch eine bewegliche Wandeinrichtung, beispielsweise eine Kolben- und Zylinderkombination aufgebracht. Der Kolben ist durch eine Flußleitung 18 mit einer Pumpe 22 verbunden, so daß der Strömungsmitteldruck zur Steuerung der Übertragung des Drehmoments zwischen der Antriebswelle 14 und der Abtriebswelle 16 auf ihn einwirken kann. Der Strömungsmitteldruck in der Strömungsmittelleitung 18 wird durch ein Servoentlastungsventil 20 gesteuert, welches in einem Strömungsmittelflußweg, der die Strömungsmittelpumpe 22 mit dem das Scheibenpaket umgebenden und in der Einheit 12 enthaltenden Strömungsmittelreservoir verbindet, eine veränderliche Einschnürung bildet. Dieses Reservoir kann auch als eine Strömungsmittelquelle für die Pumpe 22 dienen und ist in F i g. 1 schematisch als über eine Durchflußleitung 24 in Strömungsmittelverbindung mit dem Ventil 20 stehend dargestellt. Allgemein gesagt ist das Ausmaß der durch das Servoentlastungsventil 20 gegebenen Einschnürung eine Funktion eines elektrisehen Signals auf einem Ausgangsleiter 34 der Steueranlage 10, um die Übertragung des Drehmoments zwischen der Antriebswelle 14 über die Scheiben und Platten auf die Abtriebswelle 16 zu steuern.

Die Steuerung ist abhängig von einem Abtriebswellendrehzahlsignal auf Leitung 36 und einem Drehzahlkommandosignal auf Leitung 40. Das Abtriebswellendrehzahlsignal auf Leitung 36 wird abgenommen von einer Drehzahlmeßeinrichtung mit einem magnetischer. Aufnehmer 42 und einem Zahnrad 44. Das Zahnrad 44 bildet einen veränderlichen Widerstandspfad für den magnetischen Aufnehmer, um ein pulsierendes Signal zu erzeugen, wobei die einzelnen Impulse dieses Signals jeweils den Durchgang eines Zahnes durch den magnetischen Aufnehmer 42 darstellen. Jeder Impuls auf der Leitung 36 stellt eine Zunahme in der Umlaufverschiebung der Abtriebswelle 16 dar, und die Wiederholgeschwindigkeit der Impulse stellt die Drehzahl der Abtriebswelle 16 dar.

Die Impulse auf der Leitung 36 werden von einem Impulsformer 46 empfangen, welcher gut begrenzte Ausgangsimpulse liefert. Die Impulse von dem Impulsformer 46 werden unmittelbar von einem Phasendetektor 48 an einem Eingangsende desselben empfangen und ebenso unmittelbar am Eingangsanschluß 54 von einem Verzögerungsnetz 50 empfangen. Das Verzögerungsnetz 50 ist effektiv eine digitale Verzögerungsleitung, die von einem spannungsgesteuerten Oszillator 52 abhängig ist. Das Verzögerungsnetz kann beispielsweise ein Schieberegister sein, welches in der Lage ist, die an dem Eingangsanschluß 54 empfangenen Impulse für jeden von einer Leitung 58 empfangenen Taktschritt durch eine Stufe des Schieberegisters in Richtung auf einen Ausgangsanschluß 56 zu schieben. Die Taktschritte auf der Leitung 58 werden durch den spannungsgesteuerten Oszillator 52 vorgesehen, so daß der spannungsgesteuerte Oszillator 52 die Übertragung der von dem Impulsformer 46 empfangenen Impulse durch die Stufen des Verzögerungsnetzes 50 auf die Ausgangsleitung 56 steuert.

Die Frequenz des spannungsgesteuerten Oszillators 52 ist so festgelegt, daß sie gleich der Anzahl Stufen des Schieberegisters mal der Frequenz des Signals auf der Leitung 36 ist, welches darstellend ist für die gewünschte Abtriebswellendrehzahl. In einem Beispiel war das Verzögerungsnetz 50 ein Schieberegister mit 64 Stufen, das in Kombination mit einem Zahnrad 44 mit 192 Zähnen benutzt wurde, so daß das 64fache des Signals der gewünschten Abtriebswellendrehzahl in Impulsen je Minute, was wiederum das 192fache der gewünschten Abtriebswellenumdrehungen je Minute ist, die entsprechende Oszillatorfrequenz darstellt. Somit wäre in dem obigen Beispiel die entsprechende Oszillatorfrequenz für eine Abtriebswellendrehzah! von 100 Umdrehungen je Minute 64 χ 192 χ 100 = 1 228 800 Impulse je Minute. Unter den obigen Bedingungen, wenn die Drehzahl der Abtriebswelle gleich der gewünschten Drehzahl ist, kommen die Impulse von dem Verzögerungsnetz 50 auf der Leitung 56 zur gleichen Zeit an dem Phasendetektor 48 an wie der nächste Impuls in der Reihenfolge von dem Impulsformer 46. Wenn die Impulse von dem Verzögerungsnetz 50 und die Impulse von dem Impulsformer 46 gleichzeitig an dem Phasendetektor 48 ankommen und dadurch anzeigen, daß sich die Abtriebswelle 16 mit der gewünschten Drehzahl dreht, dann überträgt der Phasendetektor ein Ausgar gssignal gleich Null auf einen Integrator 60. Wenn der Impuls von dem Verzögerungsnetz 50 vor dem Impuls von dem Impulsformer 46 an dem Phasendetektor 48 ankommt und so anzeigt, daß sich die Abtriebswelle mit geringerer als der gewünschten Drehzahl dreht, dann erzeugt der Phasendetektor 48 ein Ausgangssignal mit einer Breite, die repräsentativ ist für den Unterschied in der Ankunftszeit, und mit einer Polarität, z. B. negativ, die besagt, daß die Drehzahl der Abtriebswelle 16 geringer ist als die erwünschte Drehzahl Wenn andererseits der Impuls von dem Impulsformer 46 vor dem Impuls von dem Verzögerungsnetz 50 an dem Phasendetektor ankommt, wodurch angezeigt wird, daß sich die Abtriebswelle 16 schneller als mit der gewünschten Drehzahl dreht, dann erzeugt der Phasendetektor ein Ausgangssignal, das wiederum eine Breite aufweist, die darstellend ist für den Unterschied in der Ankunftszeit, jedoch eine entgegengesetzte Polarität, nämlich positiv, was bedeutet, daß die Drehzahl der Abtriebswelle 16 größer ist als

die gewünschte Drehzahl.

Obwohl sich ein Verzögerungsnetz mit einem Schieberegister von 64 Stufen als befriedigend erwiesen hat, können auch Schieberegister mit mehr oder ■.veniger Stufen benutzt werden. Eine Erhöhung der Anzahl Stufen in dem Verzögerungsnetz 50 erhöht die Auflösung der Steuerung 10, während eine geringere Anzahl Stufen in dem Verzögerungsnetz 50 die Auflösung der Steuerung 10 verringert.

Der spannungsgesteuerte Oszillator 52 empfängt das die gewünschte Drehzahl darstellende Signal auf Leitung 40, das in Form einer Gleichstromsteuerspannung gegeben ist. Die Gleichstromsteuerspannung wird an einem Bezugsdrehzahlkreis 62 erzeugt, der eine Gleichstromspannungsquelle darstellen kann, die durch Einstellung einer Steuerung 64 variabel und in der Form wirksam ist, daß sie die Frequenz des spannungsgesteuerten Oszillatorausgangssignals auf Leitung 58 festlegt. Vorzugsweise wird der Gleichstromspannungsgenerator 62 von einer üblichen Wechselstromquelle versorgt, wie gezeigt. Die Gleichstromsteuerspannung kann durch eine Ein-Aus-Kommandosteuerung 66 eingeschaltet und abgeschaltet werden.

Der Integrator 60 empfängt die Signale von dem Phasendetektor 48, die darstellend sind für die Verzögerung oder das Voreilen des Impulses von dem Impulsformer 46 relativ zu dem Impuls von dem Verzögerungsnetz 50. Wie bereits erwähnt, erzeugt der Phasendetektor 48 Impulse mit Breiten oder Zeitdauern, die darstellend sind für den Zeitunterschied zwischen der Ankunft der Impulse von dem Pulsformer 46 und dem Verzögerungsnetz 50 und vorzugsweise diesen proportional sind sowie mit einer Polarität, die anzeigt, ob der Impuls von dem Impulsformer 46 dem Puls von dem Verzögerungsnetz 50 voreilt oder ihm nacheilt. Der Integrator 60 bildet ein Ausgangssignal, welches eine Gleichstromspannung proportional zu dem Fehler ist, d. h. zu der Summe der Zeitdauer der Impulse von dem Phasendetektor 48 und der einen Polarität minus der Summe der Zeitdauer der Impulse von dem Phasendetektor 48 mit der entgegengesetzten Polarität. Der Ausgang des Integrators wird von einem Stabilisationsverstärker 68 empfangen. Der Stabilisationsverstärker 68 ist mit einem Stabilisationsnetz 72 versehen, welches einen passend modifizierten Teil des Ausgangs von dem Stabilisationsverstärker 68 rückkoppelt, um entsprechende Abschwächungs- und Dämpfungseigenschaften vorzusehen. Der Ausgang des Stabilisationsverstärkers 68 wird von einem Servoventilenergieverstärker 74 empfangen, der im wesentlichen einen Spannung-zu-Stromumwandler darstellt, durch welchen der Stromausgang des Servoventilenergieverstärkers 74 darstellend ist für die Ausgangsspannung von dem Stabilisationsverstärker 68. Der Ausgang des Servoventilenergieverstärkers 74 wird an die Steuerleitung 34 herangeführt, welche wiederum mit dem Servoentlastungsventil 20 verbunden ist, wie im vorhergehenden bereits beschrieben.

Im wesentlichen ist, wie aus der folgenden ausführlichen Beschreibung hervorgeht, das Steuersignal auf der Leitung 34 in der Form wirksam, daß es das Servoentlastungsventil 20 gemäß der Größe des Fehlersignals von dem Integrator 60 einstellbar schließt Zur Erläuterung sei gesagt, daß bei Ankunft eines oder mehrerer Impulse von dem Impulsformer 46 an dem Phasendetektor 48 nach den verglichenen Impulsen von dem Verzögerungsnetz 50 das Servoentlastungsventi! 20 proportional geschlossen wird, um den Durchfluß It

von Strömungsmittel dort hindurch zunehmend einzuschnüren und dadurch den Druck auf die Scheiben und Drehzahl der Abtriebswelle 16 zu erhöhen. Wenn einer oder mehr Impulse von dem Impulsformer 46 vor den verglichenen Impulsen von dem Verzögerungsnetz 50 an dem Phasendetektor 48 ankommen, dann wird das Servoentlastungsventil 20 entsprechend geöffnet, um den Druck an der Steuerleitung 18 und damit den Druck zwischen den Scheiben der Antriebseinheit 12 veränder-

_]0 licher Drehzahl zu vermindern und dementsprechend die Drehzahl der Abtriebswelle 16 zu vermindern.

Aus dem obigen geht hervor, daß ein Vergleich durchgeführt wird zwischen der Drehzahl der Abtriebsweile und der gewünschten Drehzahl, die von dem

,5 Bezugsdrehzahlkreis 62 bei jedem Vorbeigang eines Zahnes des Zahnrades 44 an dem magnetischen Aufnehmer 42 angezeigt wird. Demzufolge wird bei der vorliegenden Ausführungsform die Drehzahl der Abtriebswelle 16 während jeder Umdrehung der Abtriebswelle 192mal mit der gewünschten Drehzahl verglichen.

Wahlweise kann der spannungsgesteuerte Oszillator

52 auch durch eine Steuerung 76 programmiert werden, welche in der Form wirksam ist, daß sie die Umlaufbeschleunigung, die Höchstdrehzahl, die Umlaufverzögerung, die Mindestdrehzahl und das Anhalten der Abtriebswelle 16 steuert. Zu diesem Zweck ist die Einheit 12 entweder mit einem ein Ganzes bildenden Bremsscheibenpaket oder mit einer Hilfsbremse versehen, die beide durch die Einrichtung 76 gesteuert werden können, und die Steuereinrichtung 76 ist mit einer Steuerung 78 für das Ausmaß der Beschleunigung versehen, mit einer Steuerung 80 zur Steuerung des Ausmaßes der Verzögerung, mit einer Höchstdrehzahlsteuerung 82, einer Mindestdrehzahlsteuerung 84, einer Ein-Aus-Beschleunigungskommandosteuerung 86 sowie einer Verzögerungskommandosteuerung 88. Beispielsweise können die Steuerungen für das Ausmaß der Beschleunigung und Verzögerung zum Betrieb mit einem Integrator und ersten und zweiten Spannungsquellen verbunden werden. Insbesondere kann der Integrator zum Empfang eines Potentials positiver Polarität von der ersten Spannungsquelle angeschlossen werden, um so dieses Potential zu integrieren und dadurch ein zunehmendes Rampensignal auf der Ausgangsleitung 40 der Steuerung 76 zu erzeugen, da« eine erwünschte Zunahme in der Drehzahl darstellt. Die zweite Spannungsquelle kann ein Signal mit einei negativen Polarität auf den Integrator übertragen, se daß auf der Leitung 40 der Steuerung 76 eir abnehmendes Rampensignal entsteht, das ein< gwünschte Abnahme in der Drehzahl darstellt Da: Ausmaß der Zunahme oder Abnahme des Rampensi gnals ist eine Funktion der Größe der Spannungen voi den ersten und zweiten Spannungsquellen und win durch die Steuerung 78 für das Ausmaß der Beschleuni gung bzw. die Steuerung 80 für das Ausmaß de Verzögerung eingestellt Die Mindest- und Höchstdreh zahlkreise sind vorzugsweise Einspannkreise mit verän derlicher Spannung, die auf die Mindest- und Höchst drehzahlsteuerungen ansprechen zur Bildung de Mindest- und Höchstspannungen auf der Ausgangslei tung und daher Mindest- bzw. Höchstspannungsquellei Die Ausmaße der Beschleunigung und Verzögerung um die Perioden der Mindest- und Höchstdrehzahl könne

(15 als eine Funktion des Maschinentaktes programmier werden. Beispielsweise wird eine Stanzpresse Vorzug: weise während bestimmter Teile ihres Arbeitstaktes bt niedriger Drehzahl und in anderen Teilen ihre

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Arbeitstaktes vorzugsweise bei hohen Drehzahlen betrieben. Insbesondere kann die Steuerung 76 so programmiert werden, daß sie die Antriebswelle der Stanzpresse während eines ersten Abschnitts des Arbeitstaktes der Presse bei einer Geschwindigkeit entsprechend der Einstellung der Höchstdrehzahlsteuerung 82 dreht. Während eines zweiten Teils des Arbeitstaktes kann die Presse bei einer Geschwindigkeit entsprechend der Einstellung der Verzögerungssteuerung 80 auf eine Mindestdrehzahl verzögert werden, die durch die Mindestdrehzahlsteuerung 84 festgelegt wird. Die Presse kann dann bei einer Geschwindigkeit entsprechend der Einstellung der Beschleunigungssteuerung 80 auf die maximale Drehzahl beschleunigt werden, die durch die Steuerung 82 festgelegt ist, und danach kann die Presse zum Stillstand gebracht werden, um den Arbeitstakt zu beenden. Bei der vorliegenden Erfindung wird, wie bereits angedeutet, der von dem Betätigungskolben auf die Scheiben aufgebrachte Einspanndruck in Abhängigkeit von dem Steuerungsausgangssignal auf der Leitung 34 durch das Servoentla.stungsventil 20 gesteuert. In F i g. 3 wird das Servoentlastungsveniil 20 auf einen Teil der Antriebseinheit 12 gelagert gezeigt. Im Interesse der Klarheit und genauen Bezeichnung beziehen sich hier die Bezeichnungen »obere« und »untere« auf das rechte bzw. linke Ende des Ventils 20 bei seiner Ausrichtung in F i g. 3, wobei der Teilabschnitt des mit ihm zusammen gezeigten Gehäuses einen allgemein oberen waagerecht angeordneten Abschnitt oder Ventillagerteil darstellt. Darüber hinaus bezieht sich die Angabe »innen« und »außen« auf den geometrischen Mittelpunkt des darin gezeigten Ventils 20.

Allgemein gesagt umfaßt das Servoentlastungsventil 20 einen aus drei Abschnitten bestehenden Gehäuseeinbau 100, eine Klappenplatte 130, die darin eine Hin- und Herbewegung ausführen kann, sowie eine Solenoidbetätigunsvorrichtung oder eine Spule 140, die auf die Platte 130 eine Kraft übertragen kann. Der Einbau 100 enthält einen unteren Gehäusekörper 101, der zwischen einem Lagerverbindungskörper 102 und einem oberen Gehäusekörper 1Ü4 angeordnet ist. In dem oberen Ende der Kammer 104 ist ein Anschlußkasten 106 ausgebildet, der eine Zugangsöffnung 107 aufweist. Mit einer Oberseite des Körperü 104 ist über eine geeignete Dichtungseinrichtung 110 und mehrere mit Abstand angeordnete Bolzen, Schrauben od. dgl. 112 eine Abdeckplatte 108 entfernbar verbunden. Beim Gegenstand der Erfindung sind die elektrischen Leitungen zwischen dem Steuerungsmodul 10 und dem Ventil 20 vorzugsweise in ein geeignetes Leitungsrohr eingekapselt In dieser Hinsicht weist der Kasten 106 eine oder mehrere öffnungen 114 zur Aufnahme eines geeigneten Leitungsrohranschlußstücks (nicht gezeigt) in einer Schraubverbindung auf. In dem Kasten 106 ist ein Wärmeschalter 116 angeordnet und mit einer Innenwand durch geeignete Bolzen, Schrauben od. dgl 116 verbunden. Der Schalter 116 mißt die Temperatur des durch das Ventil 20 hindurchströmenden hydraulischen Strömungsmittels und ist in Reihenschaltung mit der Solenoidbetitigungseinrichtung 140 und dem Leiter 34 des Steuersystems 10 verbunden. Der Schalter 116 sorgt für eine automatische Abschaltung aufgrund von Wärme, wenn die Strömungsmitteltemperatur eine vorgegebene Größe überschreitet, um dadurch den Einspanndruck auf das Scheibenpaket und das auf die Abtriebswelle 16 übertragene Drehmoment aufzuheben.

Das Ventil 20 befindet sich in Strömungsmittelverbindung mit der Förderseite der Pumpe 20 über die Leitung 18a (Fig. 1), die an einen mit Gewinde versehenen Endabschnitt 122 eines von zwei Strömungsmittelkanälen 120 und 124 angeschlossen ist. Die Kanäle 120 und 124 sind im rechten Winkel zueinander kreuzweise ausgerichtet, und die verbleibenden äußeren Endabschnitte 122 sind durch mit Gewinde versehene Stöpsel (ebenfalls nicht gezeigt) geschlossen. Der Körper 104 enthält außerdem einen nach unten verlaufenden zylindrisch ausgebildeten Abschnitt 126 mit einer flachen ringförmig ausgebildeten Oberfläche 132 an einem unteren Ende und einem koaxial verlaufenden Kanal 126, dessen oberes Ende die Kanäle 120 und 124 in der Mitte überschneidet. An einer äußeren Umfangsfläche des Abschnitts 126 wird ein rohrförmig ausgebildetes elektrisches Isolierelement 134 mit einem radial nach außen verlaufenden Flanschabschnitt 136 aufgenommen, wobei der Flansch 136 gegen eine radial verlaufende Schulter 138 anliegt. Die Solenoidbetätigungseinrichtung oder Spule 140 liegt auf einer äußeren Umfangsfläche des Isolierelements 134, und zwei ihrer elektrischen Leitungen 142 sind in einem Kanal 143 angeordnet und mit dem Wärmeschalter 116 verbunden.

Das untere Ende der Spule 140 wird von einem radial nach innen verlaufenden Flanschabschnitt 146 des Körpers 101 getragen, wobei der Abschnitt 146 eine mittig angeordnete innere öffnung 141 besitzt, die von dem unteren Ende des Abschnitts 146 des Körpers 104 erfaßt wird. Zwischen dem Abschnitt 146 und der Spule 140 ist eine ringförmig ausgebildete Isolierscheibe 144 angeordnet. Die Spuie 1140 ist durch einen O-Ring 148, der auf einer geneigten ringförmig ausgebildeten Oberfläche 149 in der Nähe der öffnung 141 liegt, sowie eine auf dem Abschnitt J26 gebildete radial verlaufende Schulter gegenüber Strömungsmittel abgedichtet. Der O-Ring 148 wird infolge des Zusammenbaus der Körper 101 und 104 dazwischen zusammengedrückt, wobei der Körper 101 mit einem oberen Endabschnitt in einer komplementär ausgebildeten Schulter 152 des Körpers

104 liegt und durch mehrere mit Umfangsabstand

angeordnete Bolzen, Schrauben od. dgl. 154, die sich

ebenso durch den Körper 102 hindurch erstrecken mit ihr verbunden ist.

Die Klappenplatte 130 enthält eine mittig angeordne-

te Lüftungsöffnung 156 und wird durch eine in dem Kanal 128 angeordnete Schraubenfeder 158 in eine allgemein geöffnete Lage realtiv zu der Oberfläche 132 beaufschlagt Das obere Ende der Feder 158 ist in einer becherförmigen Ausnehmung untergebracht, die durch

einen oberen Vorsprung des Kanals 128 gebildet wird, und das untere Ende stößt gegen die Oberseite der Platte 130 an. Die Platte 130 besitzt einen nach unten verlaufenden zylindrisch ausgebildeten Abschnitt 161, der gleitend in einer erweiterten Gegenbohrung 170

eines nach oben ragenden Plattensitzabschnitts 171 angeordnet ist Die äußere Umfangsfläche des Abschnitts 171 bildet mit der Innenumfangsfläche des Körpers 101 einen ringförmig ausgebildeten Strömungsmittelkanal 173. Der Kanal 173 nimmt das zwischen der Platte 1.30 und der flachen Oberfläche 132 übertragene hydraulische Strömungsmittel auf und überträgt das Strömungsmittel auf eine Innenbohrung 174 des Verbinders 176, und zwar über eine Anzahl radial verlaufender öffnungen 172, die in der Seiten-

wand des Abschnitts 171 gebildet sind.

Der Körper 102 ist mit dem Antrieb 12 veränderlicher Drehzahl verbindbar; und zwar mittels Gewinde auf der Unterseite eines rohrförmigen Abschnitts 176 dersel-

(J

ben. Der Körper 102 enthält auch einen radial nach außen ragenden Flanschabschnitt 178, der über einen geeigneten O-Ring odiT einen Dichtungskörper 180 mittels geeigneter Bolzen, Schrauben od. dgl. 182 mit dem unteren Ende des Körpers 101 verbunden ist. Die Bolzen 182 sind mit Umfangsabstand im Wechsel mit den Bolzen 154 angeordnet und gestatten eine getrennte Entfernung des Endgehäusekörpers 104 zur Untersuchung der Klappenplatte 130, ohne dabei die Installation des Lagerverbinderkörpers 102 und des Gehäusekörpers 100 zu stören. Ein Rohrnippel oder eine Rohrleitung, die allgemein bei 24 angedeutet ist, ist gemäß Fig. 1 dichtend mit dem Innenumfang der Bohrung 174 in Eingriff und über den O-Ringkörper 184 gegenüber Strömungsmittel abgedichtet, so daß ein Strömungsmittelpfad für die Übertragung von hydraulischem Strömungsmittel von dem Ventil 20 auf das Scheibenpaket der Antriebseinheit 12 gebildet wird.

Im Betrieb fördert die Pumpe 22 hydraulisches Strömungsmittel unmittelbar zum Betätigungskolben über die Durchflußleitung 18 und die Zweigleitung 18a, die an einen der Abschnitte 122 angeschlossen ist. Der Druck in der Leitung 18 wird durch die von der Spule 140 auf die Klappenplatte 130 übertragene Kraft bestimmt, welche sie gegen die flache Oberfläche 132 drückt. Es sei angenommen, daß zu Beginn die elektronische Einrichtung kein Ausgangssignal gibt; dann ist die Klappenplatte 130 in eine Offenstellung mit Bezug auf die flache Oberfläche 132 beaufschlagt, was zur Folge hat, daß auf die Scheiben und Platten kein Einspanndruck ausgeübt wird. In Abhängigkeit von einem Ausgangssignal wird jedoch die Klappenplatte 130 in Richtung auf die flache Oberfläche 132 gedrückt und so eine veränderliche Einschnürung gegenüber dem Strömungsmittelfluß in dem Kanal 126 gemäß der Größe des Kraftfeldes der Spule 140 im Sinne einer Erhöhung des Druckes aufströmseitig der Platte 130 gebildet. Dieser erhöhte Druck wird auf den Betätigungskolben der Einheit 12 aufgebracht, um auf die Scheiben und Platten eine Einspannkraft und dadurch zwischen der Antriebswelle 14 und der Abtriebswelle 16 ein Drehmoment zu übertragen. Eine Zunahme in dem Kraftfeld der Spule 142 in Abhängigkeit von einer Erhöhung in der Größe des Ausgangssignals erhöht den Einspanndruck und führt zu einer Erhöhung des auf die Abtriebswelle wirksamen Drehmoments. Dementsprechend hat eine Verringerung der Größe des Steuersignals die umgekehrte Wirkung. Es sei darauf hingewiesen, daß der Betätigungskolben der Antriebseinheit 12 in dem oben beschriebenen System allgemein einem blinden Rohrabschnitt analog ist, da kein Durchfluß an ihm stattfindet Es ist darüber hinaus ersichtlich, daß der gesamte Ausgang der Pumpe 22 an dem Strömungsmittelkanal 128 und zwischen der Klappenplatte 130 und der flachen Oberfläche 132 übertragen wird, mit Ausnahme eines sehr geringen Strömungsmittelvolumens, das über die Lüftungsöffnung 156 übertragen wird. Infolge der Tatsache, daß das hydraulische Strömungsmittel ständig über die flache Oberfläche strömt, ist eine Selbstreinigungswirkung gegeben, die das Ventil 20 gegenüber Schmutz sehr unempfindlich macht Da außerdem das Ventil 20 ein Entlastungsventil ist, sind keine zusätzlichen Entlastungs- oder andere Oberdruck- und Schutzvorrichtungen erforderlich.

Wie oben angedeutet, wird das gesamte Volumen des von der Pumpe 22 geförderten hydraulischen Strömungsmittels an dem Kanal 128 des Ventils 20 übertragen, um eine Viskositätsscherung aufrechtzuerhalten und auch die durch Wärme erzeugte Reibung zu übertragen. Bei solchen Verwendungsarten für Antriebseinheiten veränderlicher Drehzahl, wo das für die Wärmeübertragung benötigte Volumen hydraulischen Strömungsmittels die Kapazität des Ventils 20 überschreitet, kann das Ventil 20 als Vorbelastungseinrichtung zur Steuerung eines hydraulisch betätigten Entlastungsventils mit erhöhter volumetrischer Kapazität verwendet werden. Fig.4 zeigt ein ieicht abgewandeltes Servoentlastungsventil 20', das wirksam mit dem rechten Ende eines hydraulisch betätigten Entlastungsventils 200 verbunden ist. Im Interesse der Klarheit werden identische Bestandteile, Körper und Elemente mit demselben Bezugszeichen bezeichnet, das auch in

>5 Verbindung mit Fig.3 benutzt wurde, jedoch unter Zusatz eines Striches. In dem Ventil 20' ist an die Stelle des Lagerverbinderkörpers 102 eine untere Abdeckplatte 202 getreten, die in identischer Weise durch mit Umfangsabstand angeordnete Sätze von Bolzen, Schrauben od. dgl. 182' und 154' an dem Körper 101 befestigt und gegenüber Strömungsmittel durch die Scheibe 180' abgedichtet ist. In der Ausführungsform nach Fig.4 wird jedoch der Förderfluß über einen in einer Seitenwand des Körpers 10Γ gebildeten geeigneten Strömungsmittelkanal 204 auf das Ventil 200 übertragen. Das Ventil 20' ist über eine O-Ringdichtung 208 und geeignete Bolzen, Schrauben od. dgl. 206 dichtend mit dem rechten Ende des Ventils 200 verbunden. Dementsprechend ist das Ventil 200 mittels mehrerer Bolzen, Schrauben od. dgl. 210 auf der Antriebseinheit 12 veränderlicher Drehzahl gelagert. In Verbindung hiermit sei verwiesen auf die gleichlaufende Patentanmeldung von Gordon M. Sommer, auf die bereits Bezug genommen wurde und die damit einen Teil dieser Anmeldung bildet. Diese Anmeldung zeigt in Form eines Beispiels eine bevorzugte Lageranordnung für das Ventil 200 mit Bezug auf die Antriebseinheit 12.

Allgemein gesagt, besteht das Ventil 200 aus einem Gehäusekörper 212 mit einer mit dem Steuerventil 20' verbundenen Endfläche, einem Endgehäuse 214, das einen zylindrischen Kanal 216 aufweist und mit einer gegenüberliegenden Fläche des Körpers 212 verbunden ist, einen federbelasteten Kolben 226, der in dem Kanal 216 angeordnet und durch das Ventil 20' hydraulisch betätigt wird, um den auf den Betätigunskolben der Antriebseinheit 12 übertragenen Druck zu steuern. Der Körper 212 enthält einen seitwärts verlaufenden Kanal 220 mit Gewindeabschnitten an seinen gegenüberliegenden äußeren Enden. Einer der Gewindeabschnitte ist an eine Quelle unter Druck stehenden Strömungsmittels, beispielsweise die Pumpe 22, angeschlossen, und zwar über eine geeignete Rohrleitung oder Rohrführung (nicht gezeigt), während das andere Gewindeende durch einen mit Gewinde versehenen Stöpsel (nicht

ss gezeigt) verschlossen ist Der Kanal 220 befindet sich in Strömungsmittelverbindung sowohl mit dem Betätigunskolben der Antriebseinheit 12 über einen nach unten verlaufenden Strömungsmittelkanal 222 als auch mit einer Endfläche des Kolbenkörpers 226, und zwar über einen Kanal 224. Am linken Ende des Kanals 224 ist ein ringförmig ausgebildeter Kolbensitz 230 ausgebildet und der Endfläche des Kolbens 226 zugewendet, um eine veränderliche Einschnürung mit ihm zu bilden, deren Zweck im Anschluß hieran zu erläutern ist Der

6s Körper 212 enthält auch eine erweiterte zylindrisch ausgebildete Ausnehmung 228, welche koaxial zu dem Kanal 224 und dem Koibensitz 230 liegt und sich in Strömungsmittelverbindung mit dem Scheibenpaket

befindet, und zwar über zwei senkrecht voneinander auf Abstand gehaltene Kanäle 232 bzw. 234 und einen nach unten verlaufenden Strömungsmittelkanal 230. Der Kanal 230 befindet sich auch in Strömungsmittelverbindung mit den Strömungsmktelkanälen 204 des Servoentlastungsventil 20', und zwar über einen Strömungsmitte.'kanal 236. Die beiden senkrecht verlaufenden Kanäle 222 und 230 sind relativ zu der Antriebseinheit 12 mittels O-Ringdichtungen 238 bzw. 240 gegenüber Strömungsmittel abgedichtet

Der Kolbenkörper 226 ist allgemein becherförmig ausgebildet und enthält einen rohrförmigen Randabschnitt 242, der sich vom Außenumfang eines Endabschnitts 244 erstreckt Das innere oder rechte Ende des Abschnitts 244 enthält eine zylindrisch ausgebildete Ausnehmung 246, welche ein Ende einer Schraubenfeder 248 lagert, deren gegenüberliegendes Ende in einer auf einer Innenseite der Deckplatte 218 gebildeten kreisförmigen Ausnehmung 250 liegt Die Feder 248 bewirkt eine Beaufschlagung des Kolbenkörpers 226 nach rechts gegen den ringförmigen Sitz 230, um auf den Betätigungskolben einen vorgegebenen Druck auszuüben, was ebenso im Anschluß hieran zu erläutern ist Das Innere des Randabschnitts 242 befindet sich in Strömungsmittelverbindung mit dem Strömungsmitteleiniaßkanal 220 über eine Lüftungsöffnung 2S2, und der äußere Umfang des Kolbens 226 ist relativ zu dem Kanal 216 durch eine Anzahl mit axialem Abstand angeordneter und sich auf dem Umfang erstreckender Nuten 254 gegenüber Strömungsmittel abgedichtet; die Nuten 254 bilden dafür einen Labyrinthdichtungsabschnitt. Das untere Ende des Randabschnitts 242 enthält eine Anzahl mit Umfangsabstand angeordneter öffnungen 256 zur Herbeiführung unter Druck stehenden Strömungsmittels vom Inneren des Randabschnitts 242 zu einer allgemein erweiterten relativ flachen Ausnehmung 258, die außerdem eine geeignete Zwischenlegscheibe 260 zur Abdichtung des Gehäuses 214 und der Abdeckplatte 218 gegenüber Strömungsmittel trägt Die Abdeckplatte 218 und die Körper 212 und 214 sind über eine Anzahl geeigneter Bolzen, Schrauben od. dgl. 262 miteinander verbunden, und die Körper 214 und 212 sind über eine Zwischenlegscheibe 264 gegenüber Strömungsmittel abgedichtet. Das in der Ausnehmung 258 befindliche hydraulische Strömungsmittel befindet sich in Strömungsmittelverbindung mit dem Einlaßkanal 124 des Servoentlastungsventils 20' über in dem Körper 214 gebildete Strömungsmittelkanäle 262 und 264 und eine Leitungsführungsanordnung bestehend aus Leitungsanschlußstücken 266 und 270 und einem Leitungsrohr 268.

Allgemein gesagt, wird das Ventil 200 durch das Ventil 20' aufgrund der Vorbelastung des Kolbenkörpers 244 in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal der Steuereinrichtung auf Leitung 34 gesteuert, so daß der Körper 244 als veränderliche Einschnürung in der Durchflußleitung 18 zwischen der Pumpe 22 und dem Betätigungskolben der Antriebseinheit 12 arbeiten kann. Es sei angenommen, daß zunächst der Betätigungskolben, der den Einspanndruck auf das Scheibenpaket ausübt, in eine Nichteinspannstellung beaufschlagt ist, und zwar über eine Anzahl Rückholfedern, die auf eine Seite des Betätigungskolbens einwirken und durch die Einheit 12 gelagert werden. Die gegenüberliegende Seite des Betätigungskolbens befindet sich in Strömungsmittelverbindung mit der Vorderseite der Pumpe 22 über die Kanäle 220 und 222 des Ventils 200. Wenn von der elektronischen Einrichtung her kein Steuersignal vorhanden ist wird gegen den Betätigungskolben ein vorgegebener Strömungsmitteldruck aufrechterhalten, um entgegen den Rückholfedern eine Kraft geringerer Größe vorzusehen. In dem Ventil 200 bildet die gegen den Kolbenkörper 216 ausgeübte Federkraft die vorgegebene Druckhöhe. Es ist zu beachten, daß der Kolben 226 durch die Schraubenfeder 248 in eine geschlossene Stellung relativ zu dem Kolben 230 beaufschlagt ist Durch die Vorwahl der Federkraft wird in den Kanälen 220,222 und 224 und dementsprechend entgegen dem Betätigungskolben der Antriebseinheit 12 ein vorgegebener Druck aufrechterhalten. Es ist auch zu beachten, daß durch die Lüftungsöffnung 252 übertragenes Strömungsmittel aufgrund der Tatsache, daß die Klappenplatte 130 (siehe F i g. 3) in Abwesenheit eines Steuersignals relativ zu der flachen Oberfläche offen ist durch das Ventil 20' gefördert wird. In Abhängigkeit von einem Steuersignal auf der Leitung 34 wird jedoch die Klappenplatte 130 durch die von der Spule 140 gebildete elektromagnetische Kraft in Richtung auf die Oberfläc. ε 132 gezogen, um den Druck in dem Kanal 128 und dementsprechend den Druck auf der linken Seite des Kolbenkörpers 226 zu erhöhen. Dementsprechend verstärkt eine Druckzunahme auf der linken Seite des Kolbenkörpers 226 die Federkraft, um den Druck auf der rechten Seite des Körpers 226 zu erhöhen und dadurch eine größere Kraft auf den Betätigungskolben zur Erfassung des Scheibenpakets im Klemmeingriff auszuüben. Da der Druck auf der linken Seite des Kolbenkörpers durch das Ventil 20' in Abhängigkeit von dem Steuersignal bestimmt wird, wird der Betrieb des Ventils 200 durch den Betrieb des Ventils 20' diktiert. Infolge der vergrößerten volumetrischen Kapazität des Ventils 200 relativ zu dem Ventil 20' kann der Einheit 12 ein bedeutend größeres Volumen an hydraulischem Strömungsmittel zum Kühlen des Scheibenpakets zugeführt werden.

In den gleichlaufenden Anmeldungen beschriebene Antriebseinheiten veränderlicher Drehzahl werden auch in Anwendungsfällen mit einer angetriebenen Anlage bei derselben Drehzahl wie der Motor benutzt. Jedoch treten bei der Beschleunigung der Anlage von einem allgemein stationären Zustand auf die Winkelgeschwindigkeit der Antriebseinheit konstanter Drehzahl Schwierigkeiten auf. In Anwendungsfällen, bei denen eine hohe statische Reibung vorhanden ist, wo ein hohes Drehmoment erforderlich ist, um die Anlage zunächst in Bewegung zu setzen, wie es beispielsweise bei großen Förderanlagen der Fall ist, wird die Steueranlage 10 mit dem Beschleunigungsmotor und den Ventilen 20' und 200 benutzt, da der Beschleunigungsmodul eine Drehzahlsignalrampe als Funktion der Zeit bildet. Das Drehmoment der Einheit veränderlicher Drehzahl isl beim ersten Anlassen sehr hoch und wird danr automatisch vermindert, um die angetriebene Maschine auf die volle Motordrehzahl zu beschleunigen. Andere Anlagenarten, wie beispielsweise Kugel- und Stabmüh len, Hammermühlen, Ventilatoren, Pumpen u. dgl verlangen im allgemeinen keine derartig hohei Anfangsdrehmomente relativ zu dem erforderliche! Beschleunigungsdrehmoment, und es kann eine glatt« Beschleunigung durch Programmierung des Beschleuni gungsdrehmoments als eine Funktion der Zeit erreich werden. Für derartige Anwendungsfälle können da Steuersystem 10 und die Ventile 20 oder 20' und 20 durch eine Kombination aus Entlastungs- und Beschlet nigungsventil ersetzt werden.

Fig.5 zeigt eine Kombination aus Entlastungs- un

Beschleunigungsventil gemäß der Erfindung, das allgemein bei 280 bezeichnet ist Das Ventil 280 besteht allgemein aus einem Hauptgehäuse 282 und einem Endgehäuse 284. Das Endgehäuse 284 ist allgemein zylindrisch ausgebildet und enthält eine radial verlaufende Endwand 286 mit einer mittig angeordneten mk Gewinde versehenen Bohrung 287, die das mit Gewinde versehene Anschlußende eines Anschlußstücks 350 einer Strömungsmiuelleitungsführung aufnehmen kann. Das innere Ende der Bohrung 287 weist eine diametral _J0 erweiterte Gegenbohrung 289 auf, die einer äußeren Endfläche eines Kolbenkörpers 302 zugewendet ist Der Körper 284 enthält außerdem einen rohrförmig ausgebildeten Randabschnitt 288, der sich vom Außenumfang der Wand 286 nach links in F i g. 5 erstreckt Am ünken Ende des Abschnitts 288 ist ein radial erweiterter Flansch 290 angeordnet und bildet eine ringförmig ausgebildete Schulter 29t, welche in Zusammenwirkung das rechte Ende des Hauptgehäuses 282 aufnehmen kann. Die Körper 282 und 284 sind über eine Zwischenlegscheibe 292 und einen Satz in Umfangsabstand angeordneter Bolzen, Schrauben od. dgl. (nicht gezeigt) miteinander verbunden. Der Kolbenkörper 302 weist einen radial erweiterten Flanschabschnitt 308 auf, der gleitend in einem durch den Innenumfang des Körpers 284 gebildeten Zylinder 295 angeordnet ist. In dem Außenumfang des Abschnitts 308 ist ein O-Ring 310 angeordnet und dichtet die gegenüberliegenden axialen Enden des Körpers 302 gegenüber Strömungsmittel ab. Der Kolben 302 wird durch eine Schraubenfeder 306 zum rechten Ende des Zylinders 295 hin beaufschlagt, die mit einem Endabschnitt in einer zylindrisch geformten Ausnehmung 304 am rechten Ende des Körpers 302 liegt, und deren gegenüberliegender Endabschnitt auf einer Erhöhung 318 führend gelagert ist. Die Erhöhung steht von einem radial erweiterten Ventilabschnitt 316 eines Tauchkolbenkörpers 314 nach außen vor. Sowie der Kolben 302 nach links gedrückt wird, was im Anschluß hieran zu beschreiben ist, erzeugt die Feder eine Beaufschlagung auf dem Kolben 314, welche die Neigung hat, den Strömungsmittelkanal 328 zu schließen. Eine Strömungsmittelverbindung zwischen dem Innenumfang und dem Außenumfang nach links von dem Flansch 308 wird durch eine Anzahl auf dem Umfang auf Abstand gehaltener Schlitze 312 aufrechterhalten, die am linken Ende des Körpers 302 angeordnet sind.

Das rechte Ende des Zylinders 295 enthält eine mit Gewinde versehene Bohrung 294, die über eine Leitung 296 mit einem Solenoidventil 298 verbunden ist, wobei die Auslaßseite des Ventils 298 vorzugsweise an ein geeignetes Strömungsmittelreservoir angeschlossen ist, das mit der Saugseite der Pumpe 22 in Strömungsmittelverbindung steht Das Solenoidventil 298 ist normalerweise offen und schließt in Abhängigkeit von einem »Start«-Befehlssignal für die Antriebseinheit 12, was im Anschluß hieran in Verbindung mit dem Betrieb des Ventils 280 und der Antriebseinheit 12 beschrieben wird.

Der Gehäusekörper 282 enthält einen seitwärts verlaufenden Einlaßkanal 340 mit mit Gewinde versehenen äußeren Endabschnitten (nicht gezeigt). Einer dieser Endabschnitte ist an die Förderseite der Pumpe 22 angeschlossen, und der gegenüberliegende Endabschnitt kann in geeigneter Weise durch einen mit Gewinde versehenen Stöpsel verschlossen werden. Der Einlaßkanal 340 befindet sich in Strömungsmittelverbindung mit dem rechten Ende des Zylinders 295 durch einen nach oben verlaufenden Strömungsmittelkanal

336, einen mit Gewinde versehenen Krümmer 344, ein Nadelventil 342 und einen Rohrleitungsabschnitt sowie Rohrleitungsanschlußstücke 348 bzw. 346. Das Nadelventil 342 bildet eine einstellbare veränderliche Einschnürung, welche das Ausmaß der hydraulischen Unterdrucksetzung oder Belastung des rechten Endes des Zylinders 295 bestimmt, und dementsprechend das Ausmaß der Bewegung des Kolbens 302 nach links entgegen der Beaufschlagung der Feder 306.

Der Einlaßkanal 340 steht auch in Strömungsmittelverbindung mit dem Betätigunskolben der Antriebseinheit 12, und zwar über einen nach unten verlaufenden Kanal 334, welcher an seinem unterenEnde relativ zu der Lagerfläche der Einheit 12 durch einen O-Ring 335 abgedichtet ist Der mittlere, in Längsrichtung verlaufende Kanal 328 steht ebenso in Strömungsmittelverbin dung mit den Kanälen 340,334 und 336, und sein rechtes Ende bildet eine geneigte ringförmig ausgebildete Oberfläche 317, die einen Ventilsitz für eine komplementär geschrägte Oberfläche auf dem gegenüberliegenden Ende des Ventilabschnitts 316 darstellt. Der erweiterte zylindrische Kanal 326 liegt in dem rechten Ende des Körpers 282 koaxial zu dem Tauchkolben 314 und dem Kanal 328 und befindet sich in Strömungsmittelverbindung mit dem Scheibenpaket der Antriebseinheit 12 über einen nach unten verlaufenden Kanal 327. Das untere äußere Ende des Kanals 327 ist ebenso relativ zu der Lagerfläche der Antriebseinheit 12 durch einen O-Ring 329 gegenüber Strömungsmittel abgedichtet. Das linke Ende des Körpers 282 enthält auch eine erweiterte zylindrisch ausgebildete Ausnehmung 330 mit einem Kanal 331 zwischen ihrer Innenwand und dem Kanal 328. Ein Kolbenabschnitt 315 des Tauchkolbens 314 ist gleitend darin angeordnet und durch eine relativ schwache Feder 324 nach links beaufschlagt, um das Ventil 316 auf seinen Sitz zu bringen. Die Feder 324 ist koaxial um den Stößel 315 herum angeordnet und stößt mit ihrem ersten Ende gegen die Innenseite der Ausnehmung 330 an und ist an ihrem gegenüberliegenden Ende durch eine Zwischenlegscheibe 318 und einen mit Gewinde versehenen Befestiger 320 darauf gehalten. Das äußere Ende der Ausnehmung 330 wird durch eine Abdeckplatte 331 geschlossen und ist lösbar mit der linken Außenseite des Körpers 282 verbunden, und zwar mittels einer Dichtung 333 und eines Satzes geeigneter Bolzen, Schrauben od. dgl. (nicht gezeigt). Um einen Leckfluß an hydraulischem Strömungsmittel zwischen dem Stößelabschnitt 315 und dem Kanal 331 vorzusehen, verbindet ein Strömungsmittelkanal 332 die Ausnehmung 330 mit der Ausnehmung 326.

Die Funktion der Feder 324 ist es normalerweise, den erweiterten Ventilabschnitt 316 des Tauchkolbens 314 in einer geschlossenen Stellung relativ zu dem Kanal 340 zum Aufsitzen zu bringen, um eine anfängliche Vorbelastung des Betätigungskolbens im Gegensatz zu der Anzahl Betätigungskolbenfedern zu erwirken, die den Betätigungskolben in eine »bruchsichere« (failsafe) oder ausgekuppelte Stellung beaufschlagen. In dieser Hinsicht ist die Funktion analog zu der Feder 248, die oben in Verbindung mit dem in F i g. 4 gezeigten hydraulisch betätigten Ventil 200 beschrieben wurde.

Es sei angenommen, daß im Betrieb der Einlaßkanal 340 des Ventils 280 an eine Quelle unter Druck stehenden Strömungsmittels, beispielsweise die Pumpe 22 angeschlossen und das Nadelventil 342 auf eine vorgegebene Drosselstellung voreingestellt ist. Infolge der Beaufschlagung der Feder 324, die auf den Tauchkolben 314 einwirkt, wird der Betätigungskolben

der Antriebseinheit 12 anfänglich unter Druck gesetzt, um die Beaufschlagung der Betätigungskolbenfedern teilweise zu überwinden. Anschließend wird die volumetrische Fördermenge von der Pumpe 22 an dem Venülabschnitt 316 und dem Ventilsitz 317 über den Kanal 327 auf das Scheibenpaket übertragen. Gleichzeitig wird das in den Kanal 336 eintretende unter Druck stehende hydraulische Strömungsmittel an dem Nadelventil 342 zum rechten Ende des Zylinders 295 hm übertragen, wo das Strömungsmittel über das normalerweise offene Solenoidventil 298 zum Strömungsmittelreservoir hin entlassen wird. Wenn es erwünscht ist, die Antriebseinrichtung mit der Last hohen Beharrungsvermögens zum Antrieb zu verbinden, dann wird das Solenoidventil 298 über Betätigung eines »Start«-Schalters geschlossen. Das nun in den Einlaßkanal 336 eintretende hydraulische Strömungsmittel wird an dem Nadelventil 342 gedrosselt, um den Kolbenkörper 302 gegen die Beaufschlagung der Feder 306 nach links zu drücken, wobei die Belastung je Zeiteinheit bestimmt

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Falls eTerwLdu ist, die Beschleunigung -vorhergehenden beschrieben - zu erhohen ZIr rvermindern, so läßt sich d.ese Aufe.nanderfdge Seht erreichen durch Erhöhen oder Vermindern der Drosselung des Nadelventils 34Z Es ist somit ers.chtl.ch £HS der Kombination aus Entlastungs- und BescEnfgungsventil ein Steuerkre.s oder andere SeU elektronische Einrichtungen nicht erforderlich Tnd, wenn es lediglich erwünscht .st eine Last Sen Beharrungsvermögens zu erfassen die in der Kge ist, mit der konstanten Drehzahl des Aninebsmntels umzulaufen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (16)

Patentansprüche:

1. Steuersystem für eine Antriebseinheit mit veränderlicher Drehzahl, die nach dem Prinzip der Viskositätsscherung arbeitet und durch den Druck eines von einer Förderpumpe gelieferten Strömungsmittels gesteuert wird, wobei der Druck von einem Ventil eingestellt wird, mit einer Drehzahl-Meßeinrichtung an der gesteuerten Achse, mit einer Sollwert-Vorgabeeinrichtung, mit einer Soll-Istwert-Vergleichseinrichtung, die mittels eines elektrischen Signals das Ventil steuert, dadurch gekennzeichnet, daß durch das von der Soll-Istwert-Vergleichseinrichtung (10) erzeugte elektrische Signal ein Entlastungsventil (20) zwischen Förderpumpe und Antriebseinheit (12) angesteuert wird.

2. Steuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl-Meßeinrichtung (42, 44) für jede vorgegebene Zunahme der Drehbewegung der Achse (16) einen Impuls erzeugt, daß die Soll-Istwert-Vergleichseinrichtung (10) umfaßt:

eine Verzögerungseinrichtung (50), welche von der Sollwert-Vorgabeeinrichtung (52, 62, 64, 66) angesteuert wird und jeden von der Drehzahl-Meßeinrichtung (42, 44) empfangenen Impuls um eine Zeitspanne verzögert, die für die gewünschte Drehzahl der Achse (16) repräsentativ ist; einen Phasendetektor (48), welcher die direkt von der Drehzahl-Meßeinrichtung (42, 44) und die von der Verzögerungseinrichtung (50) empfangener. Impulse vergleicht und ein Ausgangssignal erzeugt, welches für das Zeitintervall zwischen dem Empfang der Impulse dieses Impulspaares repräsentativ ist.

3. Steuersystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungseinrichtung (50) jeden Impuls der Drehzahl-Meßeinrichtung (42, 44) um ein Zeitintervall verzögert, das gleich dem Zeitintervall zwischen zwei aufeinanderfolgenden Impulsen der Drehzahl-Meßeinrichtung (42, 44) ist, wenn die tatsächliche Geschwindigkeit der Achse (16) gleich der erwünschten Umlaufgeschwindigkeit ist.

4. Steuersystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal des Phasendetektors (48) ein besonderes Merkmal für denjenigen Impuls des Impulspaares besitzt, welcher zuerst von dem Phasendetektor (48) empfangen wird.

5. Steuersystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Ausgangsimpuls des Phasendetektors (48) eine Dauer besitzt, welche für die Dauer des Zeitintervalls zwischen dem Empfang der Impulse des Impulspaares repräsentativ ist.

6. Steuersystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das besondere Merkmal in der Polarität des Ausgangssignals des Phasendetektors (48) besteht.

7. Steuersystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Integriereinrichtung (60) enthält, welche die Ausgangsimpulse des Phasendetektors (48) empfängt und ein Signal erzeugt, das für fo die Summe der Ausgangsimpulse der Vergleichseinrichtung (48) beiderlei Polarität repräsentativ ist.

8. Steuersystem nach Anspruch 2, dadurch ge kennzeichnet, daß die Verzögerungseinrichtung (50) digital ist.

9. Steuersystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungseinrichtung (50) ein Schieberegister mit einer bestimmten Stufenzahl ist welches die Impulse mit einer einstellbaren Geschwindigkeit durch die einzelnen Stufen befördert wobei die Transportzeit des jeweiligen Impulses durch das Schieberegister gleich der gewünschten Verzögerungszeit ist

10 Steuersystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet daß die Sollwert-Vorgabeeinrichtung (52,62,64,66) einen Taktgeber (52) enthält, der für das Schieberegister (50) Taktimpulse erzeugt, wobei die Erzeugungsrate der Taktimpulse zusammen mit der Stufenzahl des Schieberegisters (50) die gewünschte Verzögerungszeit bestimmt

U Steuersystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Erzeugungsrate der Taktimpulse entsprechend der gewünschten Drehgeschwindigkeit gesteuert wird.

12. Steuersystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Taktgeber (52) ein spannungsgesteuerter Oszillator ist.

13. Steuersystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine Spannungsversorgung (62, 64,66) zur Erzeugung einer einstellbaren Spannung vorgesehen ist, welche die Erzeugungsrate der Taktimpulse des spannungsgesteuerten Oszillators (52) einstellt.

14. Steuersystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsversorgung (62, 64, 66) ein Rampensignal mit ansteigender oder abnehmender Spannung erzeugt und so einen bestimmten Anstieg oder Abfall in der Erzeugungsrate der Taktimpulse des spannungsgesteuerten Oszillators (52) und damit der gewünschten Drehgeschwindigkeit bewirkt.

15. Entlastungsventil zur Verwendung in einer Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß es umfaßt:

ein Gehäuse (101,102,104) mit einem ersten Durchgang (120, 124), der in Strömungsmittelverbindung mit der Antriebseinheit (12) steht und mit einem zweiten Durchgang (128), der in Verbindung mit dem ersten Durchgang (120) und dem Strömungsmittelreservoir steht; eine Entlastungseinrichtung (130), die im zweiten Durchgang (128) angeordnet ist und den Druck im ersten Durchgang (120, 124) wahlweise regelt; eine Steuereinrichtung (140), welche die Entlastungseinrichtung (130) entsprechend der gewünschten Ausgangsgeschwindigkeit der Achse (16) in der Stellung verändert.

16. Ventil nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Entlastungseinrichtung (130) eine Klappenplatte umfaßt, welche im zweiten Durchgang (128) angeordnet ist.