DE3026565A1

DE3026565A1 - Elektrischer steuerkreis zur steuerung der verstellung einer verstellbaren einheit, wie eines ueber null steuerbaren hydrostatischen getriebes

Info

Publication number: DE3026565A1
Application number: DE19803026565
Authority: DE
Inventors: Ronald Lee Dubuque Ia. Branstetter
Original assignee: Deere and Co European Office
Current assignee: Deere and Co European Office
Priority date: 1979-07-26
Filing date: 1980-07-12
Publication date: 1981-03-12
Also published as: IT1195974B; GB2055490A; CA1129525A; NL8004253A; US4282711A; IT8049326A0; ES8106595A1; ES493681A0; FR2462625B1; DE3026565C2; DK313280A; MX153740A; FR2462625A1; BE884475A; GB2055490B

Description

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"Elektrischer Steuerkreis zur Steuerung der Verstellung einer verstellbaren Einheit, wie eines über Null steuerbaren hydrostatischen Getriebes"

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Steuerkreis zur Steuerung der Verstellung einer verstellbaren Einheit, wie eines über Null steuerbaren hydrostatischen Getriebes, mit durch Druckmittel betätigbaren Verstell-Servoeinrichtungen, bei dem Steuerventile vorgesehen sind, die auf Sollwert- und Istwertsignale betreffend die Verstellung der verstellbaren Einheit ansprechen mit einem Sollwertgeber zur Erzeugung eines dem Sollwert entsprechenden elektrischen Potentials und einem Istwertgeber zur Erzeugung eines dem Istwert der Verstellung entsprechenden elektrischen Potentials, einem Differenzverstärkerkreis, dem die beiden Potentiale zugeführt werden, und

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einem Komparatorkreis, der das Ausgangssignal des Differenzver-Stärkerkreises mit einem Bezugssignal vergleicht und einen Ausgangs verstärkerkreis steuert, der die Betätigungssignale für die Steuerventile liefert. Ein elektrischer Steuerkreis dieser Art ist beispielsweise aus der US-Patentschrift 3 901 031 bekannt .

IEs ist allgemeine Praxis, mechanische oder hydraulische Steuerungen zu verwenden, um die effektive Verstellung einer hydrostatischen Pumpe eines hydrostatischen Getriebes zu verändern.

jWeiterhin ist es bekannt, elektrohydraulische Steuerungen zu

!verwenden, um die Verdrängung des hydrostatischen Getriebes zu

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regeln. Elektrohydraulische Steuereinrichtungen haben sich !gegenüber mechanischen oder hydraulischen Einrichtungen als !genauer erwiesen, jedoch sind sie mit wesentlich höheren Kosten

verbunden. Ein Hauptfaktor für die Kosten besteht in der Anzahl

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!und der Art der verwendeten hydraulischen Ventile. Bei der bekannten Vorrichtung werden beispielsweise drei Ventile benötigt, von denen zwei Vorsteuerventile und ein drittes ein Hauptsteuer- !ventil sind, welches wegen der Steuerung mehrerer hydraulischer Wege und der Notwendigkeit mehrerer Stellungen außerordentlich kompliziert, teuer und störanfällig ist.

Zur Steuerung dieser mehreren Ventile weist der bekannte Steuerfreie einen elektrischen Sollwertgeber und einen elektrischen jlstwertgeber auf, die über einen Aufsummierungspunkt und einen Verstärker einer Komparatorbatterie zugeführt werden. Jeder

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Komparator steuert über einen Transistor als Ausgangsverstärker oder Leistungsverstärker eines der drei Ventile. Dabei dienen die Pilot- Ventile lediglich zur Verstellung des dritten oder direktsteuernden Ventils für die Servo-Betätigungseinrichtungen des hydrostatischen Getriebes, während das dritte über die Komparatoren steuerbare Ventil ein Schnellgangventil ist, welches eine Bypass-Leitung zu einer Leitungsdrossel in den hydraulischen Steuerleitungen der Servo-Betätigungseinrichtungen einschaltet. Das verstärkte Differenzsignal wird allen Komparatoren zugeführt, wobei jeder Komparator am anderen Eingang ein gesondertes Bezugssignal empfängt.

Es ist Aufgabe der Erfindung einen elektrischen Steuerkreis der eingangs bezeichneten Art so weiterzubilden, daß mit großer Genauigkeit und Zuverlässigkeit ein wesentlich einfacheres Ventilsystem für die Steuerung einer verstellbaren Einheit, insbesondere eines hydrostatischen Getriebes₃ verwendet werden kann, welches darüber hinaus wenig störempfindlich ist, wobei der Steuerkreis sehr einfach ausgebildet sein soll und zuverlässig anspricht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei nur zwei Steuerventilen zur Steuerung der Verstell-Servoeinrichtungen der Komparatorkreis bei zu niedrigem Verstellungsgrad und entsprechend zu großem Ausgangssignal ein erstes Ausgangspotential zur Betätigung des ersten Steuerventils durch den Ausgangsverstärkerkreis und zur Verstellung der Einheit in der einen

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Richtung und bei zu hohem Verstellungsgrad und entsprechend zu kleinem Ausgangssignal ein zweites Ausgangspotential zur Betätigung des zweiten Steuerventils durch den Ausgangsverstärkerkreis und zur Verstellung der Einheit in der entgegengesetzten Richtung liefert, und bei einem dem Bezugssignal etwa entsprechenden Ausgangssignal ein erstes und ein zweites Ausgangspotential zur gleichzeitigen Betätigung beider Steuerventile und zur Festlegung der erreichten Einstellung der Einheit liefert.

iWenn im Nachfolgenden von einer Einheit gesprochen wird, handelt jes sich um eine beliebige über hydraulische Servo-Betätigungs-

einrichtungen verstellbare Einrichtung. In erster Linie und be-'sonders vorteilhaft ist die Erfindung jedoch zur Anwendung eines hydrostatischen Getriebes, z.B. einer hydrostatischen Pumpe oder eines hydrostatischen Motors oder eines aus Motor und Pumpe beistehenden Getriebes bestimmt, bei dem beide Einheiten mit der f
■Steuereinrichtung nach der Erfindung verstellt werden können.

,Vorteilhafterweise ist der Komparatorkreis so ausgebildet, daß

bei gleichzeitiger Erzeugung von ersten und zweiten Ausgangspotentialen der Wert dieser Potentiale zur kontinuierlichen ~

[Betätigung beider Steuerventile nach deren anfänglicher Betätigung ausreicht, und zwar so langejbis der Sollwertgeber oder der Istwertgeber ihren Zustand ändern.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Komparatorkreis zur Erzeugung jeweils eines der beiden jeweils einer Stellrichtung

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zugeordneten Steuerventile auslösenden Ausgangspotentiale zwei Komparatoren aufweist, daß an dem Nicht-umkehrenden-Eingang des einen und an dem Umkehr-Eingang des anderen Komparators das Differenzsignal des Differenzverstärkerkreises anliegt, während das Bezugssignal an den jeweils anderen Eingang der Komparatoren anliegt derart, daß dann, wenn das Differenzsignal im Vergleich zum Bezugssignal ausreichend nach oben bzw. nach unten abweicht, der Ausgangsverstärkerkreis zur Betätigung des ersten bzw. des zweiten Steuerventils eingeschaltet wird, während dann, wenn das Differenzsignal etwa den Wert des Bezugssignals erreicht, der Ausgangsverstärkerkreis zur Betätigung !
beider Steuerventile gleichzeitig eingeschaltet wird.

-Eine besonders sichere Betriebsweise erhält man, wenn der Komparatorkreis zwei Dioden aufweist, die jeweils den Ausgang der peiden Komparatoren mit dem jeweiligen Nicht-umkehrenden-Eingang des anderen Komparators mit alleiniger Stromrichtung zu diesem Eingang hin verbinden derart, daß dann, wenn beide !Steuerventile betätigt sind, das Differenzausgangssignal am eingang des ersten Komparators und das Bezugssignal am Eingang ies zweiten Komparators ausreichend verstärkt werden, um eine iontinuierliche gemeinsame Betätigung der beiden Steuerventile su gewährleisten.

3ei Steuerung der Verstellung beider miteinander zusammenwirkender verstellbarer Einheiten ist die Anordnung vorteilhafterweise so getroffen, daß eine auf den Istwert der Verstellung der ersten

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Einheit, insbesondere der hydrostatischen Pumpe, sowie auf das Differenzsignal zwischen Ist- und Sollwert der zweiten Einheit, insbesondere des hydrostatischen Motors, ansprechende Einrichtung vorgesehen ist, welche eine Betätigung der Steuerventile der zweiten Einheit nur auslöst, wenn die Verstellung der ersten Einheit - unabhängig von der Verstellrichtung - ihren maximalen

jWert erreicht hat.

!Aufgrund der Ausbildung des elektrischen Steuerkreises ist es

;nunmehr möglich, die Steuerung einer verstellbaren Einheit mit _rnur zwei Steuerventilen zu erreichen, die beide als einfache Ein-Aus-Ventile ausgebildet sind, wobei diese Ventile nicht in jder direkten Verbindung zwischen der Versorgungspumpe und den

,'Servo-Betätigungseinrichtungen der verstellbaren Einheit angejordnet sind. Dadurch vereinfacht sich das System außerordentlich.

•Außerdem ist es billiger und wesentlich weniger störanfällig.

!Dennoch wird eine zuverlässige und genaue Steuerung erzielt,

jwobei ein rasches und zuverlässiges Ansprechen der die Steuer-

'ventile betätigenden Signalausgangsverstärker sichergestellt

!ist. Gleichzeitig wird nicht nur ein rasches Ansprechen gewährleistet, sondern auch erreicht, daß die gewünschte Einstellung [der Einheit nach Erreichen des Einstellungswertes zuverlässig

!gehalten wird, und zwar zwangsweise durch entsprechende Steue-

,rung der zur Verstellung der Einheit dienenden Servo-Betätigungs-[einrichtungen.

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Die Erfindung wird nachfolgend anhand schemtatischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

Es zeigen:

Figur 1 eine schematische Ansicht einer hydrostatischen übertragungseinrichtung im neutralen Zustand, die mit einem Steuersystem gekuppelt ist.

Figur 2 die schematische Darstellung einer hydrostatischen übertragungseinrichtung, die mit dem Steuersystem gekuppelt ist, wobei die Figur die Anordnung nach Auslösen einer Verstellung der hydrostatischen Einrichtung wiedergibt.

Figur 3 eine schematische Darstellung einer hydrostatischen übertragungseinrichtung, die mit dem Steuersystem gekuppelt ist, wobei die Figur die Anordnung nach Erhaltung der vollen gewünschten Verstellung wiedergibt.

Figur k eine schematische Darstellung eines elektrischen Kreises zur Verwendung in dem Steuersystem.

Figur 5 eine schematische Darstellung einer hydrostatischen übertragungseinrichtung mit variabel verstellbarer Pumpeneinheit und variabel verstellbarer Motoreinheit, die beide mit einer alternativen Steuereinrichtung verbunden sind; und

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Figur 6 eine schematische Darstellung einer elektrischen

Steuerung zur Verwendung in dem alternativen Steuersystem.

Eine Steuersystem 11 nach der Erfindung ist in Figur 1 in Verbindung mit einem hydrostatischen Getriebe 13 gezeigt. Dieses weist eine Pumpeneinheit mit variabler Verdrängung auf. Diese besitzt eine Eingangswelle 17, die mit im wesentlichen kon-( stanter Geschwindigkeit durch einen Antriebsmotor (nicht gezeigt) angetrieben wird. Die hydrostatische übertragungseinrichtung nach Figur 1 befindet sich in einem neutralen Arbeitszustand. Die Pumpe "P" liefert ein durch Druck beeinflußtes Fluid in die Leitung 19. Diese führt das Fluid zu den Leitungen 21 und 23, Die Leitung 21 führt das zugeführte Fluid durch einen Strömungswiderstand 75 und ein Rückschlagventil 27 zu den Leitungen 29 und 31. Die Leitung 23 leitet das gelieferte Fluid.durch einen zweiten Widerstand 36 und ein zweites Rückschlagventil 39 zu Leitungen 41 und 43. Das Vorhandensein der Ströraungswiderstände 25 und 36 und der Rückschlagventile 27 und 39 stellt das Vorliegen von allgemein identischen Fluidparametern jeweils unmittelbar stromab der Rückschlagventile 27 und 39 in den zugehörigen Leitungen 21 und 23 sicher.

Das Fluid in der Leitung 31 gelangt durch ein normalerweise offenes erstes Zweistellung-Solenoidventil 33 und von dort zum Sumpf. Die Leitung 29 gestattet eine Strömungsverbxndung zu dem ersten Servosteuerzylinder 35 einer Pumpe 15.und zwar von der Leitung 21 aus. Das Fluid in der Leitung 41 gelangt durch ein

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normalerweise offenes zweites Zweistellung-Solenoidventil 37 und von dort zum Sumpf. Die Leitung 43 erlaubt eine Fluidverbindung von der Leitung 23 zu dem zweiten Servo-Steuerzylinder 45. In einer neutralen Betriebsweise erhalten der erste und der zweite Servo-Steuerzylinder 35 und 45 jeweils nur minimale Einflüsse von dem Fluid, da der Hauptfluideinfluß durch die Leitungen 41 und 31 zum Sumpf abgeleitet wird. Die Leitungen 41 und 3.1 üben dabei die Funktion von Umgehungsleitungen aus.

Es wird nun bezug genommen auf Figur 2. Um eine Verstellung der Pumpeneinheit 15 in der bevorzugten Ausführungsform auszulösen, ist ein Dreistellungsschalter 47 des Steuerkreises 11 auf die gewünschte Verstellungsrichtung, d.h. also vorwärts oder rückwärts, eingestellt. Ein Potentiometer 49 wird gedreht, um die Größe der gewünschten Pumpenverstellung anzuzeigen. Hierauf spricht ein elektrischer Steuerkreis 52 an, der ein ausreichendes elektrisches Potential zum Einschalten entweder des ersten Solenoidventils 33 zum Erreichen einer Vorwärtsverstellung oder des zweiten Solenoidventils 37 bei einer Rückwärtsverstellung der Pumpeneinheit liefert. Bei der Vorwärtsverstellung veranlaßt die Einschaltung des ersten Solenoidventils 33 durch den Steuerkreis 52 dieses Ventil, eine Schließstellung einzunehmen und den Strömungsweg durch die Leitung 31 zum Sumpf abzusperren. Die Folge ist, daß die Fluidparameter von der Leitung 21 über die Strömung durch Leitung 29 dem ersten Servosteuerzylinder 35 zugeleitet werden. Dieser fährt seinen Kolben 51 aus. Die Bewegung des Kolbens 51 wird begleitet von einer entsprechenden Einziehung des Kolbens 53 in dem zweiten Servo-Steuerzylinder,

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und zwar über die Taumelscheibe 55, die mit der Pumpeneinheit 15 verbunden ist. Aufgrund der Tatsache, daß das zweite Solenoid-Ventil 37 nicht eingeschaltet wird, ist die Rückströmung des Fluids bei dem Rückziehen des Kolbens 53 des zweiten Servo-Steuerzylinders 45 nicht behindert. Die Folge der beschriebenen Wirkung auf die ersten und zweiten Servo-Steuerzylinder 35 und 45 ist eine Verstellung der Pumpeneinheit 15 im gewünschten Sinne.

Die Taumelscheibe 55, die der Pumpeneinheit 15 zugeordnet ist, steht in Verbindung mit einem Feedback-Potentiometer 59. Die Verbindung ist. wie durch die gestrichelten Linien 57 in der Figur angedeutet, von üblicher Ausbildung. Das "Eeedöack-Potentiometer 59 steht in elektrischer Verbindung mit dem Steuerkreis 52 und zwar der Art, daß die Verstellung der Pumpeneinheit 15, auf die das Potentiometer 59 anspricht, ein entsprechendes elektrisches Potential erzeugt, das dem Steuerkreis 52 zugeführt wird. Nachdem die gewünschte Pumpemver- ( stellung erhalten worden ist, wird das zweite Solenoid-Steuerventil 57 durch den Steuerkreis 52 betätigt, um eine Schließstellung einzunehmen, in der der Strömungsweg durch die Leitung 41 zum Sumpf behindert wird. Danach sind die Fluid-Parameter, die in Strömungsverbindung mit dem zweiten Servo-Steuerventil 45 stehen,die gleichen, wie sie dem ersten Servo-Steuerventil 35 zugeleitet werden. Dadurch erhält man eine Verstellung der Pumpeneinheit 15 der Art, daß diese einen statischen Zustand einnimmt. Dies bedeutet, daß die Pumpeneinheit 15 keine weitere Verstellung (siehe Fig.3) erfährt.

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Eine Verstellung in Rückwärtsrichtung der Pumpe 15 wird in gleicher Weise wie die Vorwärtsverstellung der Pumpe erhalten. Eine Ausnahme hierbei bildet die Tatsache, daß der Stellungsschalter 47 in die Rückwärtsstellung eingestellt wird, und daß die ersten und zweiten Steuerventile 33 und 37 durch den Steuerkreis 52 in entgegengesetzter Reihenfolge betätigt werden. Ein Verstellen des Stellungsschalters in eine neutrale Stellung führt dazu, daß beide ersten und zweiten Solenoid-Ventlle in die Offenstellung gelangen. Damit kann die Pumpeneinheit 15 unter der Wirkung von Vorspannungskräften in die neutrale Stellung verstellt werden.

Das zuvor erwähnte Steuersystem für das hydrostatische Getriebe ist in Bezug auf eine hydrostatische Übertragungseinrichtung beschrieben, welche einen Motor 16 mit fester Verdrängung aufweist. Es ist jedoch leicht ersichtlich, daß dies vorbeschriebene Steuersystem in gleicher Weise geeignet ist für die Veränderung der Verstellung eines Motors mit varialber Verdrängung eines entsprechend angepaßten hydrostatischen Übertragungsgetriebes .

Es wird nunmehr bezug genommen auf Fig. 4. Danach umfaßt der Steuerkreis 52 einen Kommando-Signal-Erzeuger oder ein Potentiometer 49, einen Differenz-Verstärkerkreis 115 sowie einen Feed-Back-Filterkreis 119. Dieser kann einen Kreis aufweisen, um nicht lineare Abläufe in dem mechanischen Gestänge zu kompensieren, welches das Feedback-Potentiometer 59 mit der Taumelscheibe 55 der Pumpe verbindet. Der Kommando-Signal-Erzeuger 49 übertragt ein elektrisches Signalpotential zu dem

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Differenzverstärkerkreis 115· Ein Stellungs-Feedback-Potentiometer 59 überträgt das Signalpotential über einen Feedback-Filterkreis zu dem Differenz-Verstärkerkreis 115. Dort wird die Differenz zwischen dem elektrischen Potential, das durch das Kommando-Potentiometer H9» und dem Potential, das durch das Feedback-Potentiometer 59 erzeugt werden, maßgeblich für ein Ausgangspotential des Differenzverstärkerkreises 115. Das Ausgangspotential dieses Verstärkers wird einem Komparatorkreis 12L ( zugeführt. In Abhängigkeit vom Empfangen des Potentials überträgt der Komparatorkreis 121 ein Potential zu einem Lärmsignale sperrenden Kreis 123· Von diesem wird das Potential zu dem Ausgangsleistungsverstärkerkreis 125 überführt, der die Solenoide 33 und 37 nach Erfordernis aktiviert.

Um eine Vorwärtsverstellung der Pumpe 15 zu erhalten, wird der Dreistellungsschalter 47 mit der Vorwärtsstellung "F", der Rückwärtsstellung "R" und der Neutralstellung "N" in die Vorwärtsstellung "F" verstellt. Das Kommandopotentiometer k9 wird dann

so eingestellt, um die gewünschte Verstellung der Pumpe 15 zu bewirken. Dadurch wird ein Ausgangspotential proportional der gewünschten Verstellung übertragen. Das Ausgangssignal vom Kommandopotentiometer H9 wird einem Nicht-Umkehr-Eingang eines . Differenzverstärkers 130 zugeführt, der mit dem Differenzverstärkerkreis 115 verbunden ist. In Abhängigkeit von dem durch das Kommandopotentiometer erzeugte Potential erhöht sich der Wert des Ausgangssignals des Differenzverstärkers 130. Das vergrößerte Ausgangssignal des Differenzverstärkers 130 wird dem Spannungskomparator 133 und dem Spannungskomparator l4l zugeführt, welche dem Komparatorkreis 121 zugeordnet sind.

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Das Ausgangspotential des Differenzverstärkers 130 wird dem Nicht-Umkehr-Eingang des Spannungskomparators 133 zugeführt und verglichen mit einem Bezugspotential. Dieses wird durch den Umkehreingang des Spannungskomparators 133 geliefert. Hierbei nimmt das Ausgangspotentials des Spannungskomparators 133 zu. Das Ausgangspotential des Spannungskomparators 133 gelangt zu einer Zenerdiode 135. Diese wird dadurch stromleitend. Die Folge ist, daß ein Transistor 137 die Sättigungsspannung erhält, wodurch die Basis des Transistors 139 einen niedrigeren Potentialzustand einnimmt, wodurch der Transistor 139 das erste Solenoidventil 33 einschaltet.

Die Zunahme des Ausgangssignals des Differenzverstärkers 130 wird außerdem dem Umkehreingang des Spannungskomparators 141 zugeleitet der dem Komparatorkreis 121 zugeordnet ist. Dadurch wird das Ausgangspotential des Spannungskomparators 141 herabgesetzt. Das Ergebnis ist ein abnehmendes Ausgangspotential des Spannungskomparators 141. Dadurch wird die Vorspannung des Transistors 143 umgekehrt, so daß der Transistor 143 in den Abschaltzustand gelangt. Hierbei nimmt der Wert der Basis des Transistors 149 zu, so daß kein Strom dem Solenoidventil 37 zugeführt wird.

Wenn die stattfindende Verstellung der Pumpeneinheit 15 den gewünschten Wert erreicht, nimmt das Potential, das durch das Feedback-Potentiometer 59 erzeugt wird, in Bezug auf das Bezugseingangssignal ab, das durch den Nicht-Umkehr-Eingang des Differenzverstärkers 145 übertragen wird. Dadurch wird der Ausgang des Differenzverstärkers 145 vergrößert. Dieses vergrößerte

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Signal wird dem Umkehreingang des Differenzverstärkers 130 zugeleitet, dessen Ausgangspotential dadurch abnimmt. Das abnehmende Ausgangspotential dieses Verstärkers wird einmal dem Spannungskomparator 133 zugeführt, zum anderen dem Umkehreingang des Spannungskoparator 141. Das Eingangspotential des !Comparators 141 wird mit dem Bezugspotential verglichen, das an dem Nicht-Umkehr-Eingang des Spannungskomparators 141 anliegt. Die Folge ist ein zunehmendes Ausgangspotential am Spannungskomparator 141. Dieses zunehmende Ausgangssignal wird einer Zenerdiode 142 zugeführt, die damit leitend wird. Die Folge ist, daß der Transistor 143 gesättigt wird, so daß er einen Einschaltzustand einnimmt. Wenn der Transistor 143 eingeschaltet ist, erniedrigt sich das Potential an der Basis des Transistors 149. Damit kann der Strom dem Solenoidventil 37 zufließen. Die Folge der obigen Wirkung ist,daß beide Ventile 33 und 36 eingeschaltet sind, so daß sich die Einstellung der Pumpe 15 bei dem eingestelten Wert stabilisiert.

Um das Umgekehrte zu erreichen, wird der Stellungsschalter 47 in die Rückwärtsstellung "R" gestellt. Das Kommandopotentiometer 49 wird dann so eingestellt, daß es der gewünschten Verstellung entspricht. Dadurch wird ein Signal zu dem Nicht-Umkehr-Eingang des Differenz-Verstärkers 130 zugeleitet. Das Kommando-Potential ist bei der Rückwärtsverstellung niedriger im Vergleich zu dem Potential in der Vorwärtseinstellung. Dadurch sinkt das Ausgangspotential des Differenzverstärkers 130. Die Folge ist, daß das Ausgangssignal des Spannungskomparators ebenfalls absinkt. Die Zenerdiode 135 läßt den Transistor 137 entgegengesetzt vorspannen, so daß der Transistor abschaltet.

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Die Basis des Transistors 139 nimmt infolge davon einen höheren Spannungszustand an, so daß weiter kein Strom mehr dem Solenoid-Ventil 33 zugeführt wird.

Das Ausgangspotential des Differenzverstärkers 130 wird dem Umkehreingang des Spannungskomparators 141 zugeführt. Die Folge ist, daß im Spannungskomparator 141 ein zunehmendes Ausgangspotential erhalten wird. Dies läßt die Zenerdiode 142 leitfähig werden, so daß der Transistor 143 einschaltet. Hierdurch wird der Basiswert des Transistors 149 abgesenkt, sodaß der Transistor den Strom dem Solenoid-Ventil 37 zuführt. Dies führt zu einer Betätigung dieses Ventils. Wenn die Verstellung der Pumpeneinheit 15 den Soll-Wert erreicht, nimmt das Ausgangspotential des Feedback-Potentiometers 59 zu. entsprechend fällt das Ausgangspotential des Differenzverstärkers 145. Die Folge wiederum ist, daß das Ausgangspotential des Differenzverstärkers 130 zunimmt. Dadurch verstärkt sich auch der Ausgang des Verstärkers 133, bis die Zenerdiode 135 in den Leitfähigkeitszustand gelangt. Hierbei wird der Transistor 137 eingeschaltet, d.h. in Vorwärtsrichtung vorgespannt. Die Basis des Transistors 139 nimmt damit einen niedrigeren Wert an, so daß der Transistor 139 das Solenoidventil 33 einschaltet. Die Folge ist, daß beide Solenoide 33 und 37 eingeschaltet oder aktiviert sind. Die Verschiebung oder Verstellung der Pumpeneinheit 15 in der umgekehrten Richtung wird somit aufrechterhalten oder stabilisiert.

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Der Feedback-Filterkreis 119, der das Feedback-Potential emp^- fängt, umfaßt Widerstände 151 und 153 sowie einen Kondensator 155 in Verbindung mit dem Differenzverstärker 145. Die Anordnung ist im wesentlichen üblich. Das Feedback-Filter ist ein Tiefpaß-Frequenzfilter. Die Folge ist_? daß das Signal des Feedback-Potentiometers 59, welches ein Signal von niedriger Frequenz ist, nicht beeinflußt wird. Der Filter beeinflußt nur Lärmsignale hoher Frequenz innerhalb des Kreises, und zwar zwischen dem Steuerkreis 52 und dem Feedback-Potentiometer 59·

Der Zweck des Komparators 121 besteht darin, zu bewirken, daß nur ein Solenoid 33 oder 37 betätigt wird, um die Verstellung der Pumpeneinheit 15 zu vergrößern oder zu verkleinern, während beide Solenoide 33 und 37 betätigt werden, wenn die tatsächliche Verstellung der Pumpeneinheit 15 im wesentlichen dem gewünschten Soll-Wert entspricht. Um diese Wirkung zu erhalten, weist der Komparator 121 eine symmetrische einstufige Hysteresis und eine asymmetrische Zwischenstufen-Hysteresis auf. Die symmetrische Einzelstufen-Hysteresis trifft man allgemein bei Spannungskomparatoren an. Diese einfache Hysteresis wird durch Widerstände 165 und I67 und die Spannungskomparatoren 133 und l4l erreicht. Das Ergebnis einer symmetrischen Hysteresis an einem Komparator ist, daß der Nicht-Umkehr-Eingang des Komparators geringfügig zu höheren Werten gehen muß als der Umkehreingang, bevor der Ausgang auf den höheren Zustand umschaltet. Gleichermaßen bedeutet dies, daß der Nicht-Umkehr-Eingang geringfügig niedriger als der andere Eingang sein muß, bevor der Eingang auf den niedrigeren Zu-

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stand umschaltet.

Die asymmetrische Zwischenstufenhysteresis wird funktionell über die Widerstände 171 und 169, die Dioden 179 und 177 und die Spannungskomparatoren 133 und 141 erzielt. Es ist dieses Merkmal, welches beide Solenoide in der Einschaltstellung verriegelt, wenn die gewünschte Verstellung der Pumpeneinheit erreicht ist. Wenn der Komparator 133 eingeschaltet ist und der Komparator 141 abgeschaltet, gelangt ein Teil des Stromes vom Ausgang des Komparators 133, der sich im oberen Zustand befindet, durch die Diode 179 und den Widerstand 171 zu dem Nicht-Umkehr-Eingang des Komparators 141, der sich im niedrigen Zustand befindet. Der zusätzliche Strom am Eingang des Komparators 141 beeinflußt den Komparator um leichter einzuschalten und nach seiner Einschaltung zuverlässiger in diesem Schaltzustand zu bleiben. Ähnliches tritt auf, wenn der Komparator 141 eingeschaltet und der Komparator 133 abgeschaltet ist.

Wenn der Komparator 133 eingeschaltet und der Komparator 141 abgeschaltet ist, besteht ein Potential, um den Nicht-Umkehr-Eingang des Komparators 133 über den Widerstand 169 in den unteren Zustand zu ziehen und den Ausgang des Komparators 133 in den niedrigen Zustand umzuschalten. Die Diode 177 blockiert jedoch diesen Rückwärtsschaltstrom und der Komparator 133 wird nicht in Richtung Abschaltung beeinflußt. Die Folge ist, daß diese Zwischenstufen-Hysteresis die Komparatoren beeinflußt, um leichter einzuschalten, aber nicht um leichter abzuschalten. Dieses Verhalten gibt Anlaß, hier von einer asymmetrischen

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Zwischenzustands-Hysteresis zu sprechen.

Es wird weiter bemerkt, daß das Vorliegen des die Lärmsignale blockierenden Kreises, welcher den Widerstand 120, die Zenerdiode 135, den Widerstand 121 und die Zenerdiode 142 umfaßt, : in dem Kreis verhindert, daß Lärmsignale von niedriger _; Amplitude die Solenoide betätigen.

Manche hydrostatische Übertragungseinrichtungen verwenden Pumpen und Motor mit variabler Verdrängung. Es wird auf Figur Bezug genommen, wo eine hydrostatische Übertragungseinrichtung 13a gezeigt ist, die eine Pumpe 15a und einen Motor 211 zeigt, die beide variable Verdrängung zeigen. Die Pumpe 15a ist identisch mit der zuvor beschriebenen Pumpe 15. Sie umfaßt identische Zubehörteile und ist in der zuvor beschriebenen Weise gesteuert. Die Motoreinheit 211 umfaßt einige entsprechende Teile und wird in gewisser Weise ähnlich gesteuert, wie die Purapeneinheit 15a. Allgemein gesprochen heißt dies, daß dann, wenn die Eingangswelle 17 der Pumpeneinheit 15a mit konstanter Geschwindigkeit rotiert, die Ausgangswelle 213 der Motoreinheit 211 eine zunehmende Geschwindigkeit zeigt, wenn die Verstellung der Pumpe 15a zunimmt. Wenn die Pumpe 15a ihre maximale Verstellung entweder in Vorwärts- und Rückwärtsantriebsweise erhält, kann die Geschwindigkeit der Ausgangswelle 213 weiter gesteigert werden, indem man die Verstellung der Motoreinheit 211 verringert, d.h. die Ausschwenkung der Taumelscheibe 215 verkleinert.

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Die Verstellung der Motoreinheit 211 wird gesteuert durch die Betätigung von zwei Zweistellungs-Solenoid-Ventilen 217 und 219. Die Solenoidventile bewirken, daß die hydraulischen Fluidparameter, welche die Servo-Steuerzylinder 221 und 223 beeinflussen, so variieren, daß die Motoreinheit 211 in der gleichen Weise verstellt wird, wie die zuvor beschriebenen Servo-Steuerzylinder 35 und 45, und zwar über die Solenoid-Ventile 33 und 37 _f um in dem zuvor beschriebenen Beispiel eine Veränderung der Stellung der Pumpe 15 zu erzielen. Die Wirkung der hydraulischen Elemente bei der Steuerung der Verstellung des Motors 211 ist die gleiche, wie sie bei der Steuerung der Verstellung der Pumpeneinheit 15 vorgesehen ist, mit der Ausnahme, daß in der Neutralstellung das Solenoid-Ventil 217 betätigt wird, um eine maximale Ausgangsverstellung der Taumelscheibe 215 aufrecht zu erhalten.

Die erforderlichen elektronischen Elemente zur Steuerung der Verstellung des Motors 211 sind ähnlich den elektronischen Elementen, die zur Steuerung der Verstellung der Pumpeneinheit 15a benötigt werden, und zwar mit dem Zusatz eines Steuerkreises 225 zum Ermöglichen der Steuerung der Motortaumelscheibe und eines Schalters 227, um das Bezugssignal und das Kommandosignal in der Komparatorstufe 229 auszutauschen, wenn die Arbeitsrichtung der Übertragungseinrichtung 13a verändert werden soll.

Gemäß Figur 6 ist ein Kreis 231 an den vorerwähnten Kreis 52 angeschlossen, um die gewünschte Übertragungswirkung zu erzielen. Bei Betrieb liefert das Pumpen-Feedback-Potentiometer 59

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ein relativ niedriges elektrisches Potential, -wenn die Pumpeneinheit 15a sich in der maximalen Verstellung in Vorwärtsrichtung befindet und ein relativ hohes elektrisches Potential, wenn sich die Pumpe 15a in der maximalen Verstellung für die Rückwärtstätigkeit befindet. Das Ausgangssignal des Potentiometers 59 gelangt in den Nicht-Umkehr-Eingang des Spannungskomparators sowie zu dem Umkehr-Eingang des Spannungskoparators 235 des die Motorsteuerung ermöglichenden Kreises 225. Der Umkehr-Eingang des Spannungskomparators 233 ist an eine Bezugsspannung Va angeschlossen, die so eingestellt ist, daß sie gleich oder geringfügig kleiner ist als der Ausgang des Potentiometers 59, wenn sich die Pumpe 15a' in der maximalen Verstellung in Rückwärtsrichtung befindet. Der Spannungskomparator 235 weist eine Bezugsspannung Vr auf, die mit dem Nicht-Umkehr-Eingang in Verbindung steht. Diese Spannung ist so eingestellt, daß sie gleich oder geringfügig größer ist als der Ausgang des Potentiometers 59, wenn sich die Pumpeneinheit 15a in der maximalen Verstellung in Vorwärtsrichtung befindet. Es wird bemerkt, daß dann, wenn die Verstellung der Pumpeneinheit 15a kleiner als die Maximale ist und zwar entweder in der Vorwärts- oder der Rückwärtsrichtung, der Ausgang beider Spannungskomparatoren 233 und 235 absinkt. Dadurch wird der Transistor 238 so vorgespannt, daß der ein Potential weiterleitet. Die Folge ist, daß die Zenerdiode 236 eine Vorspannung erhält, um eine Betätigung des Kraftverstärkerkreises 239 der Art zu ermöglichen, daß das erste Solenoid-Ventil 217 betätigt wird, um die Anfangsverstellung der Motoreinheit 211 aufrecht zu erhalten. Es wird bemerkt, daß in diesem Zustand der Transistor 237 umgekehrt vorgespannt ist, um sich im Abschaltzustand zu befinden und keine Betätigung des

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Solenoid-Ventils 219 zu ermöglichen.

Die kombinierten Steuerkreise 52 und 231 arbeiten in der folgenden Weise. Es wird angenommen, daß das Geschwindigkeitssteuerpotentiometer 49 ausreichend hoch eingestellt ist, daß die gewünschte Geschwindigkeit nicht durch Drehen der Taumelscheibe 55 der Pumpeneinheit 15a in die maximale Vorwärtsstellung erreicht werden kann. Der Kreis 52 arbeitet in der zuvor beschriebenen Weise. Der Ausgang des Potentiometers ist ausreichend niedrig, um zu veranlassen, daß der Ausgang des Spannungskomparators 235 nach oben geht, so daß die Vorspannung des Transistors 238 umgekehrt und das Solenoid 217 abgeschaltet wird. Der Ausgang des Spannungskomparators 249 ist nicht zureichend, um Solenoid-Ventil 217 erneut zu aktivieren. Zusätzlich ist der Transistor 237 in Vorwärtsrichtung vorgespannt. Da der Ausgang des Potentiometers 79 relativ hoch liegt (maximale Verstellung) sorgen die Kreise 243 und 229, die identisch sind und in gleicherweise funktionieren wie C die zuvor beschriebenen Kreise 115 und 121, um ein ausreichendes Potential dem Kraftausgangskreis 239 zuzuleiten, um Solenoidventil 219 einzuschalten. Der Ausgang des Potentiometers 79 liegt ausreichend hoch, um den Ausgang des Komparators 249 nach unten gehen zu lassen, wodurch Solenoid 217 abgeschaltet wird. Die Taumelscheibe 215 rotiert in der Richtung, welche die Verstellung der Motoreinheit 211 vermindert. Wenn der Motor 211 annähernd die gewünschte Verstellung erreicht, wird der Ausgang des Potentiometers 79 ausreichend niedrig, so daß Komparator 249 des Kreises 229 den oberen Betriebszustand annimmt, um in der zuvor beschriebenen Weise das Solenoid-

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Ventil 217 erneut zu reaktivieren, um die erzielte Verstellung zu stabilisieren. Die Kreise 247_f 243, 229 und 239 arbeiten in der gleichen Weise wie die Kreise 119, 115, 121 und 125, wie sie zuvor im Zusammenhang mit den Eingangspotentialen beschrieben worden sind.

Wenn die Richtungs-Steuerschalter 47 und 227 von der Vorwärtsbetriebsweise zu der Rückwärtsbetriebsweise umgeschaltet werden, nimmt der Ausgang des Geschwindigkeitssteuerpotentiometers 49 einen niedrigen Wert an. Dadurch wird der Ausgang des Differenzverstärkers 245 des Kreises 243 niedrig. Dieser Ausgang wird mit dem Nicht-Umkehr-Eingang des Spannungskomparators 249 und dem Umkehr-Eingang des Spannungskomparators 254 verbunden. Wenn die Taumelscheibe 55 der Pumpeneinheit 15 ihre maximale Rückwärtsverstellung erreicht, ist der Ausgang des Potentiometers 59 ausreichend hoch, sodaß der Komparator 233 den oberen Betriebszustand annimmt. Dadurch ergibt sich eine Vorspannung der Transistoren 237 und 238. Hierdurch wird der Kreis 229 mit dem Kreis 239 verbunden. Der niedrige Ausgang des Verstärkers 245 führt dazu, daß der Ausgang des Spannungskomparators 254 nach oben und der Ausgang des Komparators 249 nach unten geht. Dadurch wird das Solenoid 219 eingeschaltet und das Solenoid 217 ausgeschaltet. Die Folge ist, daß der Motor 211 in Richtung auf die niedrigen Werte verstellt wird. Da die Polarität des Potentials am Motor-Feedback-Potentioraeter 79 umgekehrt worden ist, führt die Abnahme der Verstellung des Motors dazu, daß das Ausgangspotential des Feedback-Potentiometers 79 zunimmt. Die Taumelscheibe 215 des Motors setzt ihre Schwenkbewegung fort, bis der Potentialausgangswert des

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Potentiometers 79 ausreichend hoch ist, um das Solenoid 217 zurückzuschalten und die Taumelscheibe 215 in der erreichten Stellung zu verriegeln.

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Claims

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Case No. 11195 GFR

Ansprüche

Elektrischer Steuerkreis sur Steuerung der Verstellung einer verstellbaren Einheit, wie eines über Null steuerbaren hydrostatischen Getriebes, mit durch Druckmittel betätigbaren Verstell-Servoeinrichtungen, bei dem Steuersignale vorgesehen sind, die auf elektrische Sollwert- und Istwertsignale betreffend die Verstellung der verstellbaren Einheit ansprechen mit einem Sollwertgeber zur Erzeugung eines dem Sollwert entsprechenden elektrischen Potentials und einem Istwertgeber zur Erzeugung eines dem Istwert der Verstellung entsprechenden elektrischen Potentials, einem Differenzverstärkerkreis, dem die beiden Potentiale zugeführt werden, und einem Komparatorkreis, der das Ausgangssignal des Differenzverstärkers mit einem Bezugssignal vergleicht und einen Ausgangsverstärkerkreis steuert, der die Betätigungssignale für die Steuerventile liefert, dadurch gekennzeichnet , daß bei nur zwei Steuerventilen (33,37) zur Steuerung der Verstell-Servoeinrichtungen (35,^5) der Komparatorkreis (121) bei zu niedrigem Verstellungsgrad und entsprechend zu großem Ausgangssignal ein erstes Ausgangspotential zur Betätigung des ersten Steuerventils durch den Ausgangsverstärkerkreis (125) und zur Verstellung der Einheit (15) in der einen Richtung und bei zu

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hohem Verstellungsgrad und entsprechend zu kleinem Ausgangssignal ein zweites Ausgangspotential zur Betätigung des zweiten Steuerventils durch den Ausgangsverstärkerkreis (125) und zur Verstellung der Einheit (15) in der entgegengesetzten Richtung liefert, und bei dem das Bezugssignal etwa entsprechend dem Ausgangssignal ein erstes und ein zweites Ausgangspotential zur gleichzeitigen Betätigung beider Steuerventile (33» 37) und zur Festlegung der erreichten Einstellung der Einheit liefert.

\2. Steuerkreis nach Anspruch 1, dadurch gekenn-

j zeichnet, daß der Komparatorkreis (121) so ausgej bildet ist, daß bei gleichzeitiger Erzeugung von ersten und zweiten Ausgangspotentialen der Wert dieser Potentiale zur kontinuierlichen Betätigung beider Steuerventile (33* 37) nach derem anfänglichen Betätigen ausreicht, bis der Sollwertgeber (^9) oder der Istwertgeber (59) ihren Zustand ändern.

3. Steuerkreis nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Filterkreis (123) zum Ausfiltern hochfrequenter Störsignale und/oder Störsignale von kleiner Amplitude vorgesehen ist.

\k. Steuerkreis nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Komparatorkreis (121) zur Erzeugung jeweils eines der

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beiden jeweils einer Stellrichtung zugeordneten Steuerventile (33>37) auslösenden Ausgangspotentiale zwei Komparatoren (133»l^D aufweist, daß an dem Nicht-umkehrenden-Eingang des einen und an dem Umkehr-Eingang des anderen Komparators das Differenzsignal des Differenzverstärkerkreises (115) anliegt, während das Bezugssignal an dem jeweils anderen Eingang der Komparatoren anliegt derart, daß dann, wenn das Differenzsignal im Vergleich zum Bezugssignal ausreichend nach oben bzw. nach unten abweicht, der Ausgangsverstärkerkreis (125) zur Betätigung des ersten bzw. des zweiten Steuerventils (33»37) eingeschaltet wird, während dann, wenn das Differenzsignal etwa den Wert des Bezugssignals erreicht, der Ausgangsverstärkerkreis (125) zur Betätigung beider Steuerventile (33j37) gleichzeitig eingeschaltet wird.

5. Steuerkreis nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß der Komparatorkreis (121) zwei Dioden (179,177) aufweist, die jeweils den Ausgang der bei-. den Komparatoren (133 bzw. I¹Il) mit dem jeweiligen Nichtumkehrenden-Eingang des Komparators mit alleiniger Stromrichtung zu diesem Eingang hin verbinden derart, daß dann, wenn beide Steuerventile (33>37) betätigt sind, das Differenzsignal am Eingang des ersten Komparators (133) und das Bezugssignal am Eingang des zweiten Komparators (1^1) ausreichend verstärkt werden, um eine kontinuierliche gemeinsame Betätigung der beiden Steuerventile (33>37) zu gewährleisten.

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Steuerkreis nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5 zur Steuerung von zwei arbeitsmäßig zusammenwirkenden Verstellbaren Einheiten, insbesondere einem aus über Null verstellbarer Pumpe und einem verstellbaren Motor bestehenden hydrostatischen Getriebe, bei dem beide Einheiten entsprechende Verstell-Servoeinrichtungen und auf Sollwert- und Istwertsignale ansprechende Steuerventile und einen gemeinsamen Steuerkreis aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß eine auf den Istwert (59) der Verstellung der ersten Einheit, insbesondere der- hydrostatischen Pumpe (15a), sowie auf das Differenzsignal zwischen Ist- und Sollwert (49,79) der zweiten Einheit, insbesondere des hydrostatischen Motors (211), ansprechende Einrichtung": (225) vorgesehen ist, welche eine Betätigung der Steuerventile (217,219) der zweiten Einheit nur auslöst, wenn die Verstellung der ersten Einheit - unabhängig vpn der Verstellungsrichtung - ihren maximalen Wert erreicht hat..

7. Steuerkreis nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Motorsteuerkreis (225) vorgese- ': hen ist, der auf das Aus gangs signal eines Differenz-Ermit~tlungskreises (243,247) anspricht, an den die £st- und Sollwertgeber (49,79) des hydrostatischen Motors (211) angeln schlossen sind, und der einen Ausgangsverstärkerkreis (239) für die beiden Solenoid-Steuerventile (217,219) des hydrostatischen Motors steuert, daß ein Komparatorkreis (229) vorgesehen ist, der das Differenzausgangssignal des Diffe-

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Ft

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renzermittlungskreises (243,244) mit einem vorgegebenen Bezugssignal vergleicht und gemeinsam mit dem Motorsteuerkreis (225) dann, wenn der Istwert der Motorverstellung größer als der Sollwert und das Differenzausgangssignal größer als das Bezugssignal ist, ein Ausgangspotential ausreichender Größe für die Betätigung des ersten Steuerventils des Motors zu dessen Verstellung erzeugt, während die genannten Kreise dann, wenn das Differenzausgangssignal annähernd dem Bezugssignal entspricht, zwei Ausgangspotentiale zur Steuerung des Ausgangsverstärkerkreises (239) für die gemeinsame Betätigung beider Steuerventile des Motors erzeugen, um die erreichte Verstellung des Motors festzulegen, wobei der Motorsteuerkreis (225) so ausgebildet ist, daß er in Abhängigkeit von dem Signal des Istwertgebers (59) der Pumpenverstellung den Motor in eine vorbestimmte - vorzugsweise maximale - Verstellstellung steuert, bis die Pumpe ihre maximalverstellte Stellung erreicht hat und danach die Steuerung des Ausgangsverstärke rkreis es der Servo-Verstelleinrichtung des Motors durch den Komparatorkreis (229) ermöglicht.

8. Steuerkreis nach Anspruch 7* dadurch gekennzeichnet , daß der Motorsteuerkreis (225) das Istwertsignal der Pumpe an den Nicht-Umkehr-Eingang eines ersten und dem Umkehr-Eingang eines zweiten Komparators (233>235) empfängt, am anderen Eingang der beiden Komparatoren (233,235) jeweils ein Bezugssignal anliegt, das für den ersten Komparator (233) ein wenig kleiner als das Istwertsignal bei der

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maximalen Rückwärtseinstellung und für den z:v. eaten Komparator (235) ein wenig größer als dag Istwertsignal bei der maximalen Vorwärtseinstellung der Pumpe ist, und daß die Ausgangssignale der beiden Komparatoren Torschaltkreise (237, 238), insbesondere Transistoren, zwischen den Ausgängen des Komparatorkreises (229) und dem Ausgangsyersfc#rkerkreis (239) steuern.

Steuerkreis nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet , daß der Komparatorkreis (229) eine Diodenschältung nach Anspruch 5 aufweis?Ij,

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