DE3026565C2 - Elektrische Steuereinrichtung zur Steuerung einer Ventilanordnung in einem Speisekreis, bestehend aus hydraulischen Stellgliedern mit einer aus einer Neutralstellung nach beiden Richtungen verstellbaren Vorrichtung, insb. einer steuerbaren Speisepumpe und/oder eines Hydraulikmotors mit veränderlicher Verdrängung - Google Patents
Elektrische Steuereinrichtung zur Steuerung einer Ventilanordnung in einem Speisekreis, bestehend aus hydraulischen Stellgliedern mit einer aus einer Neutralstellung nach beiden Richtungen verstellbaren Vorrichtung, insb. einer steuerbaren Speisepumpe und/oder eines Hydraulikmotors mit veränderlicher VerdrängungInfo
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Description
vor wie bei dem Gegenstand der eingangs genannten GB-PS 15 08 641.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die elektrische Steuereinrichtung init den Merkmalen
des Oberbegriffs des Anspruchs 1 so weiterzubilden, daß für die im Oberbegriff des Anspruchs 1 näher
definierte hydraulische Stelleinrichtung trotz ihres einfachen Aufbaus eine große Genauigkeit und Zuverlässigkeit
in der Steuerung gewährleistet wird, wobei das Anfahren und das Halten in der angefahrenen Stellung
durch den einfach ausgebildeten Steuerkreis sichergestellt sein soll.
Diese Aufabe wird durch die Lehre nach Anspruch 1 gelöst.
Hierbei werden die beiden Zweistellungsventile in ihrer
Neutralstellung von dem Leistungsverstärker der Steuereinrichtung in der elektromagnetischen Ausschaltstellung,
d. h. in der hydraulischen Offenstellung gehalten. Tritt eine Fehlergröße aufgrund der Abweichung
zwischzen Soll-Wert und Ist-Wert in einer der beiden Stellrichtungen auf, so sorgt der Komparatorkreis
dafür, daß die elektromagnetische Betätigungseinrichtung desjenigen Zweistellungsventils, dessen Stellglied
eine Stellbewegung ausführen soll, geschlossen wird. Dies wird erreicht, indem über den Leistungsverstärker
die betreffende elektromagnetische Betätigungseinrichtung eingeschaltet wird. Da das Zweistellungsventil
des anderen Stellgliedes durch den Leistungsverstärker nicht betätigt wird, kann dieses Stellglied
die Stellbewegung auch nicht behindern, da das Strömungsmittel frei zum Sumpf abfließen kann.
Durch die Ausbildung des Komparatorkreises wird
sichergestellt, daß bei Abnahme des Fehlersignals während eines Stellvorganges und bei Erreichen von Übereinstimmung
zwischen Ist-Wert und Soll-Wert der Leistungsverstärker auch das zweite Ventil umschaltet, so
daß nun beide Zweistellungsventile über den Leistungsverstärker eingeschaltet sind. Die Folge ist, daß beide
Stellglieder in der erreichten Soll-Stellung hydraulisch verriegelt werden. Die Anordnung arbeitet außerordentlich
sicher und einfach und führt die erforderlichen Stellbewegungen mit wenigen Schaltschritten aus. Die
Sicherheit der Steuervorgänge läßt sich weiter durch die Lehre nach Anspruch 2 vergrößern. Hiernach weisen
die Komparatoren des Komparatorkreises neben der üblichen symmetrischen Einzelhysteresis noch eine
asymmetrische Hysteresis bezüglich der Umschaltung des ausgeschalteten !Comparators und damit des Schließens
des zweiten Zweistellungsventiles auf. Dem gleichen Zweck dient auch die Lehre des Anspruchs 3.
Eine besonders vorteilhafte Ausbildung der elektischen Steuereinrichtung ergibt sich, wenn man die
Steuerung nicht nur der Speisepumpe, sondern auch des Hydraulikmotors über die gleiche Steuereinrichtung
vornimmt. Dies geschieht vorteilhafterweise nach der Lehre des Anspruchs 4. Danach ist dem Steuerkreis für
den Hydraulikmotor noch ein zusätzlicher Schaltkreis mit zwei Komparatoren zugeordnet. Diese steuern des
Durchgang der Steuersignale von dem Haupt-Komparatorkreis zum Ausgangsverstärker für die Stellglieder
des Hydraulikmotors jeweils über einen elektronischen Schalter. Dabei ist die Anordnung so getroffen, daß zunächst
der gesamte Steuerbereich auf Seiten der steuerbaren Speisepumpe ausgeschöpft werden kann, während
sich der Hydraulikmotor in seiner maximalen Verdrängungsstellung befindet. Erst nach Ausschöpfen des
Regelbereiches der Speisepumpe erfolgt aufgrund der Ausbildung der zusätzlichen Komparatoren und der gesteuerten
Schaltvorrichtungen eine Verstellung auch des Hydraulikmotors, und zwar im Sinne einer Erweiterung
des Regelbereiches. Die Verstellung des Hydraulikmotors erfolgt dabei in Richtung kleinerer Verdrängungswerte
und damit größerer Drehzahlen. Aufgrund dieser Weiterbildung der elektrischen Steuereinrichtung
nach Anspruch 1 wird es möglich, auch die Stell glieder des Hydraulikmotors in der gleichen einfachen
hydraulischen Weise zu steuern, wie dies schon für die Speisepumpe vorgesehen ist
Die Erfindung wird nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher
erläutert.
Es zeigt
Es zeigt
F i g. 1 in schematischer Darstellung eine aus einer steuerbaren Speisepumpe und einem Hydraulikmotor
bestehende Einrichtung, die durch die elektrische Steuereinrichtung gesteuert wird. F i g. 1 zeigt die Einrichtung
in einem neutralen Zustand.
F i g. 2 und 3 zeigen die Einrichtung nach F i g. 1 in von der Neutralstellung abweichenden Stellungen.
F i g. 4 ist ein Schaltplan der elektrischen Steuereinrichtung gemäß der Erfindung, die der Einrichtung nach
F i g. 1 bis 3 zugeordnet ist
F i g. 5 zeigt eine abgewandelte Einrichtung mit einer steuerbaren Speisepumpe und einem steuerbaren Hydraulikmotor
und
F i g. 6 den Schaltplan der elektrischen Steuereinrichtung, die der Einrichtung nach F i g. 5 zugeordnet ist.
In Fig. 1 ist die elektrische Steuereinrichtung 11 in
Verbindung mit einer aus einer Neutralstellung nach beiden Richtungen verstellbaren Vorrichtung 13 gezeigt,
die aus einer steuerbaren Speisepumpe 15 und einem Hydraulikmotor 17 besteht. Die Speisepumpe
wird durch einen nicht dargestellten Antriebsmotor mit im wesentlichen konstanter Geschwindigkeit angetrieben.
In Fi g. 1 ist die Einrichtung 13 in einer Neutralstellung gezeigt. Das System wird hydraulisch durch eine
Speisepumpe P gespeist, deren Druckleitung mit 19 bezeichnet ist. Das Hydraulikfluid wird auf die Leitungen
21 und 23 verteilt. Die Leitung 21 führt über eine Drosselstelle 25 und ein Rückschlagventil 27 zu einer Aufzweigungsstelle,
von der die Leitungen 29 und 31 ausgehen. Die Leitung 29 führt zu einem ersten hydraulischen
Stellglied 35 der Speisepumpe 15. Die dazu parallele Leitung 31 führt über ein elektromagnetisch betätigbares
Zweistellungsventil 33 zum Sumpf. Die andere, von der Pumpe P gespeiste Leitung 23 führt ebenfalls über
eine Drosselstelle 36 und ein Rückschlagventil 39 zu einer Abzweigungsstelle, von der die beiden Leitungen
41 und 43 ausgehen. Die Leitung 43 führt zu dem zweiten Stellglied der Speisepumpe 15, während die Leitung
41 über ein zweites Zweistellungsventil 37 ebenfalls zum Sumpf führt. Durch die Drosselstellen 25,36 in den Leitungen
21 und 23 wird sichergestellte, daß hinter den Rückschlagventilen 27 und 39 gleiche Fluidparameter
vorliegen. In der Neutralstellung sind die beiden Zweistellungsventile 33 und 37, wie dargestellt offen, so daß
das Hydraulikfluid von der Pumpe fin der Neutralstellung in den Sumpf abfließen kann. Die Speisepumpe 15
wird über die Welle 17 angetrieben. Zur Verstellung der Leistung der Speisepumpe weist diese eine Taumelscheibe
55 für den Antrieb der Kolben der Speisepumpe 15 aui". Die Neigung der Taumelscheibe gegenüber der
Drehachse der Welle 17 wird durch die Stellkolben 51 bzw. 53 der beiden Stellglieder 35 bzw. 45 bestimmt. Die
zugehörige elektrische Steuereinrichtung 52 weist ein Potentiometer 59 auf, das die Ist-Stellung der Taumel-
scheibe wiedergibt und zu diesem Zweck mit der Taumelscheibe verbunden ist, wie dies durch die gestrichelte
Linie 57 angedeutet ist. Ferner weist die Steuereinrichtung ein Potentiometer 49 zur Einstellung des Soll-Wertes
der Taumelscheibe auf. Ferner weist die elektrische Steuereinrichtung einen Dreistellungsschalter 47
auf der betätigt wird, um einen Versteilvorgang aus der Neutralstellung heraus in die eine oder andere Verstellrichtung
auszulösen. Entsprechende Stelisignaie werden den elektromagnetischen Betätigungseinrichtungen der
Zweistellungsventile 33, 37 zugeführt. Wird z. B. das Zweistellungsventil 33 geschlossen, so wird über das
Stellglied 35 eine Verstellung der Taumelscheibe im Uhrzeigersinne bewirkt, wie dies F i g. 2 zeigt. Der Hydraulikmotor
16 wird somit von der Speisepumpe für eine bestimmte Drehrichtung angetrieben. Die Drehgeschwindigkeit
wird bestimmt durch das Ausmaß der Neigung der Taumelscheibe gegenüber der Neutralstellung
nach F i g. 1 (vgl. F i g. 2 und 3). Der Kolben des anderen Stellgliedes kann den Verstellbewegungen frei
folgen, da das Zweistellungsventil 37 weiterhin offen ist. Die Veränderung der Neigung der Taumelscheibe 55
wird über das Ist-Wert-Potentiometer 59 an die elektrische Steuereinrichtung zurückgemeldet, die diesen
Wert mit der Soll-Wert-Einstellung am Potentiometer 49 vergleicht
Sobald die gewünschte Leistung der Speisepumpe 15 durch entsprechende Neigung der Taumelscheibe 55 erreicht
ist, wird die Lage der Taumelscheibe fixiert, in dem auch das zweite Zweistellungsventil 37 nach F i g. 3
geschlossen wird. Dadurch wird die stabile Lage der Taumelscheibe 55 durch gleiche hydraulische Druckbedingungen
an beiden Stellgliedern 35,45 sichergestellt.
Eine Veränderung der Drehrichtung des Hydraulikmotors 16 erfolgt durch Umsteuerung der Speisepumpe
15, indem die Taumelscheibe 55 aus der Neutralstellung nach F i g. 1 in der gegenüber F i g. 2 entgegengesetzten
Richtung verschwenkt wird. Der Steuervorgang ist entsprechend dem vorher beschriebenen. Wird der Dreistellungsschalter
47 in die Neutralstellung gestellt werden beide Zweistellungsventile 33, 37 wieder geöffnet,
wodurch die Taumelscheibe durch die Stellglieder in ihre Stellung senkrecht zur Drehachse der Welle 17
bewegt wird.
F i g. 4 zeigt schematisch den Schaltplan der zugehörigen elektrischen Steuereinrichtung 52. Für auch in der
F i g. 4 dargestellte Teile, die auch in F i g. 1 bis 3 vorkommen,
sind die gleichen Bezugsziffern wie dort verwendet.
Aus F i g. 4 ist ersichtlich, daß die Soll-Wert- und Ist-Wert-Potentiometer
49 bzw. 53 mit dem Dreistellungsschalter
57 verbunden sind. Der verstellbare Abgriff des Soll-Wert-Potentiometers 49 wird einem Differenzverstärker
115 und das Ausgangssignal des Ist-Wert-Potentiometers 59 einem Filterkreis 119 zugeführt Der Differenzverstärker
115 steht mit dem Filterkreis in Verbindung, so daß er die Differenz der beiden Spannungssignale
der Potentiometer 49 und 59 mit seinem Verstärkerteil 130 verstärkt Das verstärkte Differenzsignal
wird als Fehlersignal zusammen mit einem Bezugsspannungssignal einem Komparatorkreis 121 zugeführt. Der
Komparatorkreis liefert Signale über einen Störpegelfilter zu einem Ausgangsvestärkerkreis 125, der die
Steuersignale den elektromagnetischen Betätigungseinrichtungen der Stellglieder 33,37 zuführt.
In F i g. 4 ist der Dreistellungsschalter 47 in einer Stellung »F« gezeigt, die der Vorwärtsdrehrichtung des Hydraulikmotors
16 entspricht. Mit »N« ist die Neutralstellung und mit »R« die Rückwärtsdrehrichtung wiedergegeben.
In der Stellung nach F i g. 4 wird das Ausgangssignal des Soll-Wert-Potentiometers 49 an den Pluseingang
des Verstärkerteils 130 angelegt. Je nach der Einstellung des Potentiometers 49 liefert der Verstärker
130 ein entsprechend bemessenes Ausgangssignal. Dieses wird dem Plus-Eingang eines !Comparators 133 zugeführt,
an dessen Minus-Eingang das Bezugsspannungssignal anliegt. Das Ausgangssignal des Differenz-Verstärkerteils
130 liegt außerdem an dem minus-Eingang eines !Comparators 141 an, an dessen Plus-Eingang
ebenfalls das Bezugssignal anliegt. Das Ausgangssignal des !Comparators 133 gelangt über den Widerstand 120
und eine Diode 135 des Filters 123 an die Basis eines Transistors 137 des Ausgangsverstärkers, der einen
zweiten Transistor 139 steuert, der die elektromagnetische Betätigungseinrichtung des Zweistellungsventils 33
einschaltet
In der Stellung nach Fig.4 nimmt das Ausgangssignal der Differenzverstärkereinheit 130 zu. Dadurch wird das Ausgangssignal des zweiten !Comparators 141 herabgesetzt. Das Ausgangssignal des !Comparators 141 gelangt über Widerstand 121 und Diode 142 zur Basis des Transistors 143 des Ausgangsverstärkers der dadurch abschaltet und den Spannungswert an der Basis des Transistors 149 steigen läßt, so daß kein Strom zu der elektromagnetischen Betätigungseinrichtung des Zweistellungsventils 37 fließen kann.
In der Stellung nach Fig.4 nimmt das Ausgangssignal der Differenzverstärkereinheit 130 zu. Dadurch wird das Ausgangssignal des zweiten !Comparators 141 herabgesetzt. Das Ausgangssignal des !Comparators 141 gelangt über Widerstand 121 und Diode 142 zur Basis des Transistors 143 des Ausgangsverstärkers der dadurch abschaltet und den Spannungswert an der Basis des Transistors 149 steigen läßt, so daß kein Strom zu der elektromagnetischen Betätigungseinrichtung des Zweistellungsventils 37 fließen kann.
Sobald während der Verstellung der Ist-Wert den Soll-Wert erreicht wird der Ausgang der Differenzverstärkereinheit
145 des Filterkreises 119 vergrößtert. Das Ausgangssignal der Differenzverstärkereinheit 130 des
Differenzverstärkers nimmt damit entsprechend ab. Damit liegen auch am Plus-Eingang des !Comparators 133
und am Minus-Eingang des !Comparators 141 verringerte Spannungen an. Das Ausgangssignal des !Comparators
133 nimmt somit ab und das des !Comparators 141 zu. Damit wird die Zehner-Diode 142 des Filterkreises
123 leitend und der Transistor 143 gesättigt, so daß er den Einschaltzustand einimmt. Dadurch wird das Potential
an der Basis des Transistors 149 verringert, so daß die elektromagnetische Betätigungseinrichtung des
Zweistellungsventil 37 mit Strom gespeist wird. Damit sind beide Zweistellungsventile 33, 37 in die Stellung
nach F i g. 3 gesteuert, in der die Neigung der Taumelscheibe 55 auf hydraulischem Wege festgelegt oder gesperrt
ist.
Zur Erzeugung einer Rückwärtsdrehung des Hydraulikmotors
16 wird der Dreistellungsschalter auf die Stellung »R« umgeschaltet. Über das Soll-Wert-Potentiorr.eter
49 kann die gewünschte Drehzahl des Motors eingestellt werden. Das entsprechende Signal gelangt
an den Plus-Eingang der Verstärkereinheit 130. Bei der Rückwärtsdrehung ist durch die Stellung des Dreistellungsschalters
47 das an der Verstärkereinheit 130 anliegende Soll-Wert-Signal niedriger als bei der Vorwärtsdrehung.
Entsprechend niedriger ist die Eingangsspannung an dem Komparator 133, so daß die Zehner-Diode
135 den Transistor 137 so vorspannt, daß dieser Abschaltet. Die höhere Spannung an der Basis des Transistors
139 sorgt dafür, daß der Betätigungseinrichtung des Zweistellungsventils 33 Strom nicht zugeführt wird.
Das an dem Komparator 141 anliegende Ausgangspotential der Verstärkereinheit 130 führt zu einem zunehmenden
Ausgangssignal des Komparators 141, so daß die Zehner-Diode 142 leihtfähig wird. Die Transistoren
143 und 149 werden somit so beeinflußt, daß der elektromagnetischen
Betätigungseinrichtung des Zweistel-
lungsventils 37 ein Strom zugeführt wird. Das Zweistellungsvcntil
37 gelangt somit in die Schließstellung. Erreicht die Taumelscheibe 55 die Soll-Stellung liefert das
Ist-Wert-Potentiometer 59 eine zunehmende Ausgangsspannung. Dadurch sinkt die Ausgangsspannung der
Verstärkereinheit 145 mit der Folge, daß die Ausgangsspannung der Differenzverstärkereinheit 130 zunimmt,
bis über den Komparator 133 die Zehner-Diode 135 leitfähig wird und über die Transistoren 137, 139 auch
der elektromagnetischen Betätigungseinrichtung des Zweistellungsventils 33 Strom zugeführt wird, so daß
nunmehr wieder die beiden Zweistellungsventile 33, 37 die Stellung nach F i g. 3 einnehmen. Dadurch wird die
Lage der Taumelscheibe 55 in der gewünschten Stellung fixiert. Der Filterkreis 119 weist in Verbindung mit der
Verstärkereinheit 155 Widerstände 151, 153 und einen Kondensator 155 auf. Es handelt es sich hierbei um einen
Tiefpaß-Frequenzfilter. Da das Signal des Potentiometers 59 ein solches von niedriger Frequenz ist, wird es
durch den Filterkreis nicht beeinträchtigt. Vielmehr werden nur Störsignale hoher Frequenz ausgefiltert.
Der Komparatorkreis 121 stellt sicher, daß jeweils nur ein Zweistellungsventil 33 oder 37 umgeschaltet wird,
um die Verstellung der Speisepumpe in der einen oder der anderen Richtung zu bewirken. Die Umschaltung
beider Zweistellungsventile dient dagegen dazu, die eingestellte Stellung sicher zu fixieren.
Zu diesem Zweck weist der Komparatorkreis 121 neben einer symmetrischen Einzelhysteresis bezüglich des
für die Umschaltung des Ausganges erforderlichen Verhältnisses der Werte der Eingangssignale der Komparatoren
133, 141 zugleich eine asymmetrische Hysteresis bezüglich der Umschaltung des jeweils ausgeschalteten
Komparators und bezüglich des Schließens des zweiten Zweistellungsventils für den Augenblick auf, an dem
während eines Verstellvorganges der Ist-Wert den eingestellten Soll-Wert erreicht. Die einfache Hysteresis
wird durch die Widerstände 165 und 167 sowie die Komparatoren 133 und 141 erreicht. Die Folge der symmetrischen
Hysteresis an einem Komparator ist die, daß der Nicht-Umkehr-Eingang dieses Komparators geringfügig
zu höheren Werten gehen muß, als der Umkehreingang, bevor der Ausgang auf den höheren Zustand
umschaltet. Dies bedeutet praktisch, daß der Nicht-Umkehr-Eingang eine geringfügig geringere
Spannung als der andere Eingang haben muß, bevor der Eingang auf den niedrigeren Zustand umschaltet Die
asymmetrische Hysteresis wird durch die Widerstände 171 und 169 sowie die Dioden 179 und 177 in Verbindung
mit den Komparatoren 133 und 141 verwirklicht.
Durch diese Eigenschaft werden beide Zweistellungsventile in der Einschaltstellung verriegelt, wenn die gewünschte
Einstellung der Taumelscheibe 55 erreicht worden ist. Wenn der Komparator 133 eingeschaltet ist
und der Komparator 141 abgeschaltet wird, fließt ein Teil des Stromes vom Ausgang des Komparators 133
durch die Diode 179 und den Widerstand 171 zu dem Nicht-Umkehr-Eingang des Komparators 141, der sich
im niedrigeren Zustand befindet, während der Ausgang des Komparators 133 den angehobenen Zustand einnimmt.
Dieser zusätzliche Strom am Eingang des Komparators 141 läßt diesen leichter und sicherer Einschalten
und in dem Einschaltzustand zuverlässiger verharren. Entsprechendes tritt auf, wenn der Komparator 141
eingeschaltet und der Komparator 133 abgeschaltet wird.
Bei eingeschaltetem Komparator 133 und abgeschalteten Komparator 141 besteht eine Tendenz, daß das
Potential den Nicht-Umkehr-Eingang des Komparators 133 über den Widerstand 199 in den niedrigeren Zustand
zu treiben und den Ausgang des Komparators 133 in den niedrigeren Zustand umzuschalten. Dieser Strom
wird jedoch durch die Diode 177 blockiert, so daß der Komparator 133 nicht in Richtung auf eine Abschaltung
beeinflußt wird. Hierdurch wird zwar eine Erleichterung der Einschaltung aber nicht eine Erleichterung der Abschaltung
erreicht. Deshalb wird in diesem Zusammenhang von einer asymmetrischen Hysteresis gesprochen.
Der Filterkreis 123 sorgt dafür, daß die Zweistellungsventile nicht durch Lärmsignale von geringer Amplitude
betätigt werden.
Nach der Ausführungsform nach F i g. 5 und 6 erfolgt eine Steuerung nicht nur der Speisepumpe 15a sondern
auch des Hydraulikmotors 211. Die Speisepumpenseite der Einrichtung 13a in F i g. 5 ist ähnlich wie dies nach
F i g. 1 bis 3. Für entsprechende Teile sind die gleichen Bezugsziffern verwendet. Die Speisepumpenseite
braucht daher nicht näher beschrieben zu werden. Der Hydraulikmotor 211 weist ebenfalls eine in ihrer Neigung
gegenüber der Ausgangswelle 213 verstellbare Taumelscheibe 215 auf, deren Neigung durch zwei hydraulische
Stellglieder 221 bzw. 223 bestimmt wird. Zur Speisung der Stellglieder von der gemeinsamen hydraulischen
Pumpe P aus dienen die gleichen hydraulischen Schaltkreiselemente wie sie zuvor beschrieben wurden
im Zusammenhang mit der Steuerung der Speisepumpe 15 bzw. in F i g. 5 15a. Entsprechend ist jedem Stellglied
des Hydraulikmotors 211 ein Zweistellungsventil 217 bzw. 219 zugeordnet. Die Stellung der Taumelscheibe
215 wird wieder durch ein Ist-Wert-Potentiometer 79 überwacht, das wirkungsmäßig gemäß der strichpunktierten
Linie 216 mit der Taumelscheibe 215 verbunden ist. Sämtliche elektromagnetischen Betätigungseinrichtungen
der vier Zweistellungsventile sind mit der elektrischen Steuereinrichtung 52, 213 verbunden, die wiederum
einen Dreistellungsschalter 47 und ein Soll-Wert-Potentiometer 49 zuzüglich eines weiteren Zweistellungs-Umschalters
227 aufweist.
Die Anordnung ist so getroffen, daß bei konstanter Eingangsdrehzahl der Welle 17 der Speisepumpe 15a
die Ausgangswelle 213 mit zunehmender Geschwindigkeit angetrieben wird. Wenn die Verstellung der Speisepumpe
15a aus der Neutralstellung heraus zunimmt erreicht die Speisepumpe 15a die maximal mögliche Verstellung
ihrer Taumelscheibe (entweder in der Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung) kann die Drehzahl der
Ausgangswelle 213 des Hydraulikmotors 211 weiter dadurch
gesteigert werden, daß man die Neigung der Taumelscheibe des Hydraulikmotors verringert. Die Steuerung
der Verstellung der Neigung der Taumelscheibe 215 und die Feststellung ihrer Neigung erfolgt praktisch
in gleicher Weise wie bei der Speisepumpe 15a, wobei jedoch in der Neutralstellung das Zweistellungsventil
217 betätigt wird, um eine maximale Neigung der Taumelscheibe 215 zu fixieren. Die erforderlichen elektronischen
Elemente der elektrischen Steuereinrichtung sind für die Steuerung des Hydraulikmotors 211 im wesentlichen
ähnlich denjenigen, die zur Steuerung der Speisepumpe 15a benötigt werden. Die Steuereinrichtung ist
in F i g. 6 mit 213 bezeichnet. Die für die Steuerung der Speisepumpe 15a dienenden Kreise der Steuereinrichtung
52 sind in F i g. 6 nur blockschaltartig wiedergegeben. Man erkennt ferner, daß mit dem Dreistellungsschalter
47 beide Ist-Wert-Potentiometer 59 und 79 ebenso wie das Soll-Wert-Potentiometer 49 verbunden
sind. Der Dreistellungsschalter ist in der Stellung für
Vorwärtsdrehrichtung gezeigt. Die Steuereinrichtung weist einen Steuerkreis 225 für den Hydraulikmotor auf.
Diesem sind der Komparatorkreis 229, der Umschalter
227 auf der einen Seite und der Ausgangsverstärkerkreis 239 auf der anderen Seite zugeordnet.
Das Ist-Wert-Potentiometer 59 der Speisepumpe 15a liefert ein relativ niedriges Potential wenn die Speisepumpe
sich in der maximalen Versteilung, z. B. in Richtung Vorwärtsdrehung, befindet sowie ein relativ hohes
elektrischen Potential, wenn sich die Pumpe 15a in der maximalen Verstellung z. B. für die Rückwärtsdrehung
befindet. Das Ausgangssignal des Potentiometers 59 gelangt an den Plus-Eingang oder Nicht-Umkehr-Eingang
des Komparators 233 und an den Minus- oder Umkehr-Eingang des Komparators 235. Der andere Eingang des
Komparators 233 liegt an einer Spannungsquelle Va an die so eingestellt ist, daß ihre Spannung gleich oder
wenig kleiner ist als die Ausgangsspannung des Potentiometers 59, wenn sich die Pumpe 15a in ihrer maximalen
Schwenkstellung in Richtung Rückwärtsdrehung befindet. Dem Plus-Eingang des Komparators 235 ist eine
entsprechende Spannungsquelle Vr zugeordnet die so eingestellt ist, daß sie geringfügig größer oder gleich
dem Ausgang des Potentiometers ist, wenn deren Taumelscheibe sich in der maximalen Schwenkstellung bei
Drehen in Vorwärtsrichtung befindet. Es wird darauf hingewiesen, daß dann, wenn die Verstellung der Speisepumpe
15a kleiner als die maximale Verstellmöglichkeit ist der Ausgang beider Spannungskomparatoren
unabhängig von der Drehrichtung absinkt. Dadurch wird der Transistor 238 so vorgespannt, daß er der Zehner-Diode
236 eine Vorspannung erteilt. Dadurch wird der Ausgangsverstärker 239 zur Betätigung des Mehrstellungsventils
217 veranlaßt, um die Anfangseinstellung der Taumelscheibe des Hydraulikmotors 211 festzuhalten.
In diesem Zustand ist der Transistor umgekehrt vorgespannt und befindet sich im Abschaltzustand,
so daß das Zweistellungsventil 219 nicht betätigt ist.
Im übrigen arbeitet die elektrische Steuereinrichtung 52, 231 wie folgt: Es wird angenommen, daß das die
Drehzahl bestimmende Soll-Wert-Potentiometer 49 so eingestellt ist, daß die gewünschte Drehzahl nicht durch
die Einstellung der Taumelscheibe 55 der Speisepumpe 15a in ihrer maximalen Vorwärtsdrehstellung erreicht
werden kann. Der Steuerkreis 52 arbeitet in der zuvor beschriebenen Weise. Der Ausgang des Ist-Wert-Potentiometers
59 ist ausreichend niedrig um den Ausgangswert des Komparators 235 steigen zu lassen. Dadurch
wird die Vorspannung am Transistor 235 umgekehrt und die Betätigungseinrichtung für das Ventil 217 abgeschaltet
Die Ausgangsspannung am Komparator 249
reicht nicht aus um diese Betätigungseinrichtung erneut einzuschalten. Auch ist der Transistor 237 in Vorwärtsrichtung
vorgespannt
Da die Ausgangsspannung des Ist-Wert-Potentiometers 79 bei maximaler Einstellung der Taumelscheibe
relativ hoch ist, sorgen die Kreise 243 und 229, die den zuvor beschriebenen Kreisen 115 und 121 entsprechen,
für ein ausreichendes Eingangspotential am Ausgangsverstärkerkreis 239, um die Betätigungseinrichtung des
Zweistellungsventils 219 zu betätigen. Das hohe Ausgangspotential am Potentiometer 79 sorgt auch für ein
Absinken des Ausgangspotentials am Komparator 249. Dadurch wird die Betätigungseinrichtung für das Ventil
217 abgeschaltet. Die Taumelscheibe 215 schwenkt in eine Richtung, welche ihre Neigung gegenüber der
Drehachse des Hydraulikmotors 211 vermindert Wird die dem Soll-Wert entsprechende Stellung erreicht ist
das Ausgangspotential im Potentiometer 79 ausreichend niedrig, so daß der Komparator 249 des Komparatorkreises
259 den Einschaltzustand einnimmt, so daß Betätigungseinrichtung des Ventils 217 erneut betätigt
wird. Damit wird die erreichte Einstellung der Taumelscheibe festgelegt. Die Kreise 247, 243, 229 und 239
arbeiten jeweils in der gleichen Weise wie die Kreise 119,115,121 und 125 des zuvor beschriebenen Ausführungsbeispieles.
Werden die beiden Schalter 47 und 227 von der Stellung für Vorwärtsdrehrichtung in die Stellung für Rückwärtsdrehrichtung
umgeschaltet, nimmt die Ausgangsspannung des Soll-Wert-Potentiometers 49 den niedrigeren
Wert an. Dadurch wird die Spannung am Ausgang des Differenzverstärkers 245 entsprechend niedriger.
Die Ausgangsspannung liegt am Nicht-Umkehr-Eingang des Komparators 249 und am Umkehr-Eingang
des Komparators 254 an. Nimmt die Taumelscheibe 55 der Speisepumpe 15a ihre maximale Neigung an, ist die
Spannung am Potentiometer 59 ausreichend hoch, so daß der Komparator 233 seinen oberen Einstellzustand
annimmt. Die dadurch sich ergebende Vorspannung an den Transistoren 237 und 238 führt dazu, daß die Kreise
229 und 239 verbunden werden. Die niedrige Spannung am Ausgang des Verstärkers 245 führt die Ausgangsspannung
des Komparators 254 nach oben und die des Komparators 249 nach unten. Die Folge ist, daß die
elektromagnetische Betätigungseinrichtung des Ventils 219 ein und die des Ventils 217 ausgeschaltet werden.
Die Folge ist daß die Taumelscheibe des Hydraulikmotors 211 in Richtung auf eine geringere Neigung verstellt
wird. Da die Polarität am Potentiometer 79 entsprechend umgekehrt worden ist, führt die Abnahme
der Neigung der Taumelscheibe des Hydraulikmotors dazu, daß das Ausgangspotential am Ist-Wert-Potentiometer
zunimmt. Die Taumelscheibe 215 des Hydraulikmotors setzt ihre Schwenkbewegung fort, bis die Ausgangsspannung
des Potentiometers 79 ausreichend hoch ist um die Betätigungseinrichtung des Ventils 217
zurückzuschalten und die Taumelscheibe 215 in ihrer Einstellstellung hydraulisch zu verriegeln.
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen
Claims (4)
1. Elektrische Steuereinrichtung zur Steuerung ei- Wert-Signalen von der hydrostatischen Pumpe die
ner Ventilanordnung in einem Speisekreis, beste- 5 Ein/Ausschalter so gesteuert werden, daß der Hyhend
aus hydraulischen Stellgliedern mit einer aus draulikmotor in der Stellung maximaler Verdräneiner
Neutralstellung nach beiden Richtungen ver- gung festgestellt ist, während bei Auftreten vcn Fehstellbaren Vorrichtung, insb. einer steuerbaren Spei- lersignalen bei maximaler Verdrängungsstellung der
sepumpe und/oder eines Hydraulikmotors mit ver- hydrostatischen Pumpe die Ein/Ausschalter (237,
änderbarer Verdrängung, wobei die Ventilanord- 10 238) im Sinne einer Aufhebung der Stellung maximanung
jeweils ein elektromagnetisch betätigbares ler Verdrängung und Steuerung zu niedrigeren Ver-Zweistellungsventil
zwischen einem Sumpf und ei- drängungswerten des Hydraulikmotors betätigt ner Abzweigung der Verbindungsleitung der Speise- werden,
pumpe mit einem Stellglied aufweist, und die Steuereinrichtung einen Soll-Wert-Signalerzeuger und ei- 15
nen auf die Ist-Stellung der Stellglieder ansprechenden Ist-Wert-Signalerzeuger aufweist, weiche jeweils
entsprechende von der v"erstellrichtung und Die Erfindung betrifft eine elektrische Steuereinrich-Verstellgröße
abhängige Spannungssignale erzeu- tung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Angen,
wobei die Differenz dieser beiden Spannungssi- 20 Spruchs 1. Ein elektrischer Steuerkreis dieser Art ist aus
gnale als Fehlersignal zusammen mit einem Bezugs- der GB-PS 15 08 641 bzw. der US-PS 39 01 031 bekannt.
Spannungssignal in einem Komp»r?t^rkreis, der Bei dieser bekannten Steuereinrichtung ist der Kompamehrere
Komparatorer aufweist, je eine·;· Kompa- ratorkreis mit dem Ausgangsverstärker so ausgebildet,
rator zur Steuerung eines Ausgangstransistors in ei- daß von den bei abgeschalteter elektromagnetischer
nem Leistungsverstärkerkreis zur Betätigung eines 25 Betätigungseinrichtung geschlossenen Zweistellungsder
elektromagnetisch betätigbaren Zweistellungs- ventilen das eine geöffnet wird, um dem hydraulischen
ventile zuführbar ist, dadurch gekennzeich- Hauptsteuerschieber ein Ausweichen in der betreffenn
e t, daß bei Verwendung von Zweistellungsventi- den Richtung und so eine Umschaltung zu ermöglichen.
len (33, 37), die im ausgeschalteten Zustand ihrer Dabei können auch im bekannten Fall über einen Zeit-
Ί elektromagnetischen Betätigungseinrichtung offen 30 verzögerungskreis beide elektromagnetische Betäti-(
sind, der Komparatorkreis (121) und der Ausgangs- gungseinrichtungen gleichzeitig betätigt werden. Auf
verstärkerkreis (125) so ausgebildet sind, daß nach diese Weise wird eine schnelle Verstellung der Stellglie-Einschalten
der Ausgangstransistoren (139 oder 149) der ermöglicht. Zur Verriegelung der Stellglieder nach
aufgrund eines Fehlersignals der andere Ausgangs- erfolgter Verstellung wird über den Komparatorkreis
transistor (149 oder 139) ebenfalls eingeschaltet 35 und den Ausgangsverstärker zunächst das Ventil abgewird,
wenn das Fehlersignal Übereinstimmung zwi- schaltet, welches die Verschiebung des Hauptsteuerschen
Soll-Wert und Ist-Wert anzeigt. Schiebers ausgelöst hatte. Auf diese Weise kann sich auf
2. Elektrische Steuereinricht'ing nach Anspruch 1, der betreffenden Seite des Hauptsteuerschiebers der
dadurch gekennzeichnet, daß die Komparatoren erforderliche Verstelldruck aufbauen. Da auf der ande-
(133,141) des Komparatorkreises (121) neben einer 40 ren Seite des Hauptsteuerschiebers der Verstelldruck
symmetrischen Einzelhysteresis bezüglich des für voll anliegt, muß zusätzlich das zweite Ventil, das zuvor
die Umschaltung des Ausganges erforderlichen Ver- geschlossen war, über den Komparatorkreis betätigt
hältnisses der Werte ihrer Eingangssignale zugleich werden. Erst dann kann der Hauptsteuerschieber in seieine
asymmetrische Hysteresis bezüglich der Um- ne Neutralstellung oder Mittelstellung zurückfahren,
schaltung des jeweils ausgeschalteten Komparators 45 Darauf muß das zweite Ventil erneut umgeschaltet wer-
und Schließen des zweiten Zweistellungsventils für den, damit der Hauptsteuerschieber durch ein hydrauliden
Augenblick aufweist, an dem während eines sches Gleichgewicht in dieser Stellung auch festgehal-Verstellvorganges
der Ist-Wert den Soll-Wert er- ten wird. Es ist so eine Folge von Schaltschritten über
reicht, die elektrische Steuereinrichtung auszulösen, um die
3. Elektrische Steuereinrichtung nach Anspruch 2, 50 Verstellung vornehmen zu können und die eingestellte
dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang jedes Stellung zu verriegeln.
Komparators (133,141) einerseits über einen Wider- Bei einer anderen ähnlichen elektrischen Steuereinstand
(165 bzw. 167) mit seinem Nichtumkehr-Ein- richtung gemäß der GB-PS 13 83 823 erfolgt die Vergang
und andererseits über die Reihenschaltung ei- stellung des Steuerschiebers statt über zwei Vorsteuerner
Diode und eines Widerstandes (179, 171 bzw. 55 ventile durch einen hydraulischen Servomotor. Dieser
177, 169) mit dem Nichtumkehr-Eingang des ande- wiederum wird durch mehrere Vorsteuerventile gesteuren
Komparators verbunden ist. ert, so daß auch hier eine Reihe von Schaltvorgängen
4. Elektrische Steuereinrichtung nach einem der notwendig ist, um bestimmte Stellbewegungen ausführ-Ansprüche
1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die ren und die erreichten Stellungen sichern zu können,
beiden an die Ausgangstransistoren des Leistungs- 60 Von den hier verwendeten drei Vorsteuerventilen ist in
verstärkungskreises (239) des Hydraulikmotors an- der normalen Stellung das eine geschlossen, während
geschlossenen Ausgänge des dem Hydraulikmotor die beiden anderen offen sind. Die Folge ist, daß das
zugeordneten Komparatorkreises (129) jeweils über Hauptsteuerventil mittels Hand beliebig verstellt werelektronische
Ein/Ausschalter (237, 238) schaltbar den kann. Wenn dagegen eine Fernsteuerung des
sind, die durch die Ausgangssignale zweier Kompa- 65 Hauptsteuerschiebers erwünscht ist wird das erste Vorratoren
(233, 235) steuerbar sind, denen das Ist- steuerventil offengelassen, so daß nunmehr die Steuc-Wert-Signal
der hydrostatischen Pumpe und Ver- rung des Servomotors mit Hilfe der Vorsteuerventile
gleichssignalefVa, Vr) von einer den Ist-Wert-Signa- erfolgen kann. In soweit liegen ähnliche Verhältnisse
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