DE3048210A1 - Steuersystem fuer die hydraulischen pumpen einer erdbewegungsmaschine - Google Patents

Steuersystem fuer die hydraulischen pumpen einer erdbewegungsmaschine

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DE3048210A1
DE3048210A1 DE19803048210 DE3048210A DE3048210A1 DE 3048210 A1 DE3048210 A1 DE 3048210A1 DE 19803048210 DE19803048210 DE 19803048210 DE 3048210 A DE3048210 A DE 3048210A DE 3048210 A1 DE3048210 A1 DE 3048210A1
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Michiaki Yokosuka Kanagawa Igarashi
Takayasu Inui
Satoru Hirakata Osaka Nishimura
Saburo Nogami
Kazuo Otsuka
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Description

Kabushiki Kaisha Komatsu Seisakusho 3-6, Akasaka 2-chome,
Minator-ku, Tokyo,
Japan
Steuersystem für die hydraulischen Pumpen einer Erdbewegungsmaschine
Die Erfindung betrifft ein Steuersystem für die hydraulischen Pumpen einer Erdbewegungsmaschine, bei dem ein von der Stellung eines Stellhebels abgeleitetes Fördermengensignal eine steuerbare hydraulische Pumpe verstellt.
Bei herkömmlichen Erdbewegungsniaschinen, die beispielsweise eine hydraulisch betätigbare Schaufel aufweisen, ist eine kleine Anzahl hydraulischer Pumpen vorgesehen, die die Bewegungssteuerung vornehmen und beispielsweise einen Auslegerzylinder 2, einen Armzylinder 3 und einen Schaufelzylinder 4 antreiben. Ferner ist gemäß Fig. 1 ein Arbeitsmotor 5 (slewing motor) und ein Fahrmotor 6 vorgesehen. Die Steuerung der Arbeitswerkzeuge, z.B. des Auslegers 7, des Armes 8 und der Schaufel 9, sowie die Steuerung, des Schwenkens und Vorschiebens dieser Arbeitswerkzeuge erfolgt durch eine hydraulische Schaltung, in der die einzelnen Antriebseinrichtungen parallel geschaltet sind. Die Folge hiervon ist ein beträchtlicher Verlust an Hydraulikleistung, wenn ein Stellhebel sich in der Neutralstellung befindet. Bei einer weiteren be-
°0 kannten hydraulischen Schaufelsteuerung ist zur Anpassung an die Tendenz ,immer größere Maschinen zu bauen und die hydraulische Leistung gleich der jeweiligen Last zu machen, eine steuerbare Pumpe 11 gemäß Fig. 2 vorgesehen.
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Bei einer solchen Maschine treibt ein Motor 10 die steuerbare Pumpe 11 und eine Steuerpumpe 12. Die Steuerpumpe 12 betätigt ihrerseits eine mechanische Zylindereinheit 13, die den Neigungswinkel einer Taumelscheibe der steuerbaren Pumpe 11 in der Weise verstellt, daß die Fördermenge an Hydrauliköl, das einem manuell betätigten Richtungssteuerventil 14 zugeführt wird, verändert wird. Das Richtungssteuerventil 14 steuert die Zylindereinheit 16 für das Arbeitswerkzeug. Der Maximaldruck P_ und die maximale Fördermenge Q„ (Fig. 3) werden durch ein überdruckventil 15 bzw. durch die steuerbare Pumpe 11 begrenzt.
Bei den herkömmlichen Steuersystemen der beschriebenen Art, ist wegen der manuellen Betätigung der durch die Überdruckventile hervorgerufene Auslöseverlust an Öldruck sehr groß, wenn der Hydraulikzylinder voll ausgefahren ist und am Anschlag liegt, oder wenn während der Aushubarbeit eine Überlastung eintritt. In diesem Zusammenhang sei auf die Fig. 3 und 4 verwiesen, die die Beziehung zwischen dem Druck P und der Fördermenge Q der Hydraulikleistung zeigen. PS und PS stellen die hydraulischen Leistungsverluste jeweils in der Neutralstellung und in einem überlastzustand dar. Diese Werte PS und PS_ können durch die folgenden Gleichungen ausgedrückt werden:
ρ γ η
1 υ2
PS = ' = (t-f>) (D
N 450
P x Q
PS = 2 ^ (H?) (2)
K 450
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Wenn die Pumpe gegen einen großen Öldruck anarbeiten muß, ohne daß sich die Zylindereinheit entsprechend bewegt, tritt hierdurch ein großer Leistungsverlust und eine Umsetzung der Verlustleistung in Wärme auf. Dies kann zur Zerstörung des Hydrauliköls wie zu einem hohen Ölverbrauch führen.
Wie schon erwähnt wurde, treibt bei den herkömmlichen Erdbewegungsmaschinen ein einziger Motor mehrere hydraulische Pumpen, die ihrerseits mehrere Hydraulikmotoren und Zylinder antreiben. Hierdurch werden die verschiedenen Ausfahr- und Schwenkbewegungen der Maschine sowie die Aushubarbeiten durchgeführt.
Eine derartige konventionelle Erdbewegungsmaschine neigt zu Ausfällen, wenn die dem Motor abverlangte Leistung über der Nennkapazität- des Motors liegt, oder wenn mehrere hydraulische Pumpen gleichzeitig mit hohem Förderdruck betrieben werden.
Um bei einer derartigen Maschine Ausfälle zu vermeiden, muß der Fahrer stets auf bestimmte Warnanzeichen achten, wie z.B. abnormale Motorgeräusche und Verringerungen der Motordrehzahl. Wenn er derartige Anzeichen feststellt, muß der Bedienungshebel in die Neutralstellung gebracht werden, um die Gesamtbelastung des Motors zu verringern.
Bei einem System, bei dem der Fahrer bzw. die Bedienungsperson Maschinenausfälle auf die beschriebene Weise vorhersehen und ihnen aufgrund seiner Erfahrung entgegenwirken muß, ist die Gefahr von Betriebsfehlern natürlich sehr groß. Die Sicherheit der Maschine hängt vom Wahrnehmungsvermögen und der Erfahrung der Bedienungsperson ab.
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Außerdem erfordert die Bedienung einer derartigen Maschine eine starke Anspannung.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Steuersystem der eingangs genannten Art zu schaffen, das die Nachteile de? beschriebenen konventionellen Systems vermeidet und des eine wirksame überlastsicherung vorsieht, bei deren .Ansprechen die Pumpenleistung und damit auch die Motorleistung erheblich verringert wird.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß eine Fördermengen-Steuereinrichtung vorgesehen ist, die, wenn der Förderdruck der hydraulischen Pumpe einen voreingestellten Wert übersteigt, anstelle des Fördermengensignals der hydraulischen Pumpe ein voreingestelltes Signal zuführt, dessen Wert einer Mindest-Fördermenge entspricht.
Nach der Erfindung werden die Förderdrücke der steuerbaren Pumpen ermittelt und die Taumelscheiben der Pumpen werden auf Minimalleistung eingestellt, wenn der betreffende Stellhebel in die Neutralstellung gebracht wird. Wenn während der Aushubarbeiten eine überlastung auftritt und wenn der Kolben in einer Zylindereinheit seine Endstellung erreicht hat, wird die Fördermenge der betreffenden .Pumpe verringert, so daß die Pumpe nicht gegen den Maximaldruck anarbeiten muß. Auf diese Weise werden die hydraulischen Druckverluste erheblich verringert.
Hiermit verbunden ist auch eine erhebliche Reduzierung des Ölverbrauchs und eine Verringerung des Temperaturanstiegs des Hydrauliköls, weil die eventuell vorhandenen Überdruckventile nicht häufig ansprechen. Hierdurch wird eine länge-
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re Betriebsdauer des Hydrauliköls erreicht.
Das erfindungsgemäße Steuersystem kann ferner so ausgebildet werden, daß es. auch von ungeübtem Personal bedient werden kann, ohne daß Überlastungen des Motors auftreten. Hierduch kann die Zykluszeit verbessert und die für die Bedienung erforderliche Konzentration vermindert werden. Um dies zu erreichen, sind gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des Hydrauliksystems die folgenden Baugruppen vorgesehen:
eine Operationsschaltung, die das Ausgangs
drehmoment eines die Pumpen antreibenden Motors auf der Basis der Förderdrucksignale der "angetriebenen steuerbaren Pumpen und von FÖrdermengensignalen berechnet, die jeweils einem jeder Pumpe vorgeschalteten Servoventil,
das den Neigungswinkel einer Taumelscheibe der jeweiligen Pumpe verstellt, vorgeschaltet sind,
eine Vergleichsschaltung zum Vergleich des· Gesamt-Drehmoments mit dem Nennmoment des Motors und zur Erzeugung eines Ausgangssignals,
wenn das Gesamt-Drehmoment das Nennmoment übersteigt und
eine Einrichtung, die ein vorbestimmtes Fördermengensignal an jedes Servoventil legt, wenn die Vergleichsschaltung ein Ausgangssignal er
zeugt, so daß im Überlastfall die Summe der von den Pumpen aufgenommenen Drehmomente unterhalb des Nennmomentes des Motors liegt.
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Auf diese Weise werden die Strömungsmenge und der Druck einer jeden hydraulischen Pumpe ermittelt und hieraus die jeweils aktuelle Leistung der betreffenden Pumpe errechnet. Daraus läßt sich das Gesamt-Moment iß des die Pumpen antreibenden Motors errechnen. Wenn dieses errechnete Gesamt-Moment das Nennmoment des Motors übersteigt, werden die Fordermengen der angeschlossen Pumpen zwangsweise verringert, so daß eine Überlastung des Motors vermieden wird.
Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.
Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung der hydraulischen Antriebseinrichtungen eines Erdbewegungsgerätes nach dem Stand der Technik,
Figur 2 ein Blockschaltbild des Steuer- und Antriebssystems nach dem Stand der Technir mit einer steuerbaren Hydfaulikpumpe,
Figur 3 eine grafische Darstellung des Förderdruckes über der Druchflußmenge einer Hydraulikpumpe
nach dem Stand der Technik, wobei der hydraulische Leistungsverlust in der Neutralstellung des Bedienungshebels in dem schraffierten Be-■ reich angegeben ist,
Figur 4
eine grafische Darstellung des Förderdrucks über der Durchflußmenge einer hydraulischen Pumpe nach dem Stand der Technik, wobei in dem schraffierten Bereich der hydraulische Leistungs-
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verlust im überlastzustand angegeben ist,
Figur 5 ein Blockschaltbild eines Steuersystems für Hydraulikpumpen einer Erdbewegungsmaschine nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Figur 6 eine grafische Darstellung der übersteuerungs-
karakteristik und der Druckeinstellkarakterxstik,
Figur 7 eine grafische Darstellung des Verlustes an Hydraulikleistung in der Neutralstellung des Bedienungshebels durch den schraffierten Bereich bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
Figur 8 eine grafische Darstellung des Verlustes an
Hydraulikleistung unter überlast in dem schraffierten Bereich bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
Figur 9 ein Blockschaltbild einer Vorrichtung, bei dem eine. Antriebsmaschine mehrere steuerbare Hydraulikpumpen antreibt und
Figur 10 eine grafische Darstellung der· maximalen Durchflußmenge einer hydraulischen Pumpe bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Das in den Zeichnungen, und insbesondere in Figur 5, dargestellte Steuersystem für Hydraulikpumpen treibt mehrere steuerbare Servopumpen PM1 - PM mit veränderbarer Fördermenge. Die Fördermengen q1 - q der steuerbaren Pumpen PM1 - PM variieren entsprechend den Nei-
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gungswinkeln von Taumelscheiben, die in den Pumpen PM1 PM jeweils vorgesehen sind. Das von den steuerbaren Pumpen PM1 - PM gelieferte Hydrauliköl wird über Richtungssteuerventile 91 - 94, 111 - 114, ..., 1?1 - 124 in die Zylinder 101, 102, ... von insgesamt η Einheiten zur Steuerung des Arbeitswerkzeugs gefördert und bewirkt das Ausfahren bzw. Zurückziehen der Kolben dieser Arbeitszylinder 101 , 102, .
Die Richtungssteuerventile 91 - 94, ... , 121 - 125 sind zu η Einheiten aus jeweils vier gekoppelten Tandemventilen zusammengefaßt. Das von den RichtungsSteuerventilen 91 94, ... , 121 - 124 kommende Hydrauliköl wird den Zylindern 101, 102, ... (insgesamt η Einheiten) in der vorbestimmten Kombination der Richtungssteuerventile zugeführt. Diese Hydraulikschaltung ist'in Fig. 5 vereinfacht dargestellt.
Die Bedienungshebel L1-L sind elektrischer Art. Sie erzeugen Signale e1 - e , deren Amplitude und Polarität jeweils dem Verstellwinkel und der Richtung dieser Hebel entsprechen.
Eine Bestimmungsschaltung 20 für die Pumpen-Fördermenge gibt den Amplituden dieser Signale e.. - e entsprechende Steuersignale I1-I für die Pumpen-Fördermengen aus.
Die Förderdrücke P1 - ρ der Pumpen PM1 - PM werden von Druckfühlern PD1 - PD gemessen und den Förderdrücken P1 p entsprechende elektrische Drucksignale ep.. - ep werden jeweils einem von zwei Eingangsanschlüssen der Komparatoren COM1 - COM zugeführt.
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Die Druck-Einstellvorrichtunqen PS1 - PS dienen zur Ein-
1 η
stellung der maximalen Förderdrücke pk.. - pk der steuerbaren Pumpen PM1 - PM und geben voreingestellte Drucksignale aus, die den jeweiligen Maximal-Pörderdrücken entsprechen. Diese Maximal-Förderdrücke pk- - pk werden jeweils auf bestimmte Werte, die kleiner sind als die Ansprechdrücke der Überdruckventile RF1 - RF ,voreingestellt.
Bei der Einstellung des maximalen Förderdruckes, z.B.
des Druckes Pk1, wird zunächst die Ansprech- oder übersteuerungskurve I für das Überdruckventil gemäß Fig. 6 gezeichnet und die maximale Fördermenge Qmax der steuerbaren Pumpe PM1 entsprechend dem Auslösedruck P„ bestimmt, der durch die betreffende Hydraulikschaltung festgelegt ist, sowie die Mindest-Fördermenge Qmin, die erforderlich ist, um das betreffende Arbeitswerkzeug in einer Stellung festzuhalten. Als nächsten wird Punkt A auf Kurve I bestimmt, der die Minimal-Fördermenge Qmin ergibt,und P wird dem dem Punkt A entsprechenden Druck zugeordnet. Dann wird die Gerade II gezeichnet, die durch den Punkt A und den Punkt Pc hindurchgeht. Der Druck Pc ist geringfügig kleiner als der Auslösedruck. Linie II wird als Einstellkarakteristik für den elektronisch gesteuerten Druck bezeichnet. Für jeden der Maximal-Förderdrücke pk., - pk wird dieselbe Prozedur in der oben beschriebenen Weise durchgeführt.
Die Druckfühler PD1 - PD ermitteln jeweils die Förderdrücke P1-P der steuerbaren Pumpen PM1 - PM , erzeugen die elektrischen Drucksignale ep.. - ep entsprechend den Förderdrücken P1-P ?und liefern die elektrischen Drucksignale ep. - ep an den zugehörigen Komparator COM1 COMn.
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Der Komparator, z.B. COM1, erzeugt kein Ausgangssignal, wenn das Eingangssignal ep., kleiner ist als das an der Einstellvorrichtung PS1 voreingestellte Drucksignal, so daß der Analogschalter AS1 in dem in Fig. 5 dargestellten Zustand bleibt, in dem er das Signal I1 durchschaltet. Wenn das Eingangssignal ep.. das voreingestellte Drucksignal übersteigt, wird der betreffende Analogschalter AS1 in seine andere Schaltstellung umgeschaltet, in der er das Signal der Fördermengen-Einstellvorrichtung FS1 durchschaltet. Der gleiche Vorgang findet für alle Komparatoren COM- - COM statt.
Die Durchflußmengen-Einstellvorrichtungen FS - FS dienen zur Voreinstellung der jeweiligen Mindest-Fördermengen (in den Fig. 7 und 8 als Qmin bezeichnet).
Der Servoverstärker, z.B. AM1, verstärkt das ihm zugeführte Eingangssignal und liefert das verstärkte Signal an ein Servoventil SV . Das Servoventil SV1 wird entsprechend dem Eingangsstrom X1 gesteuert und steuert seinerseits den Neigungswinkel der Taumelscheibe in der Pumpe PM1. Für jeden der Servoverstärker AM„ - AM gilt das gleiche wie oben für den Servoverstärker AM1 beschrieben wurde.
Wenn einer der Stellhebel, z.B. der Stellhebel L1, in die Neutralstellung gestellt wird, wird das Ausgangssignal I1 der Fördermengen-Bestimmungsschaltung 20 "0". Da das Ausgangssignal des Komparators COM1 in diesem Fall ebenfalls "0" ist, kehrt das Servoventil SV1 durch eine Feder in die Ruhelage zurück und die Taumelscheibe wird freigesetzt. Der Neigungswinkel der Taumelscheibe der steuerbaren Pumpe PM1 wird daher auf den kleinsten Wert einge-
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stellt und die Fördermenge dieser Pumpe PM1 nimmt den Minimalwert Qmin an (Fig. 7). Der Verlust PSn' an Hydraulikleistung zu diesem Zeitpunkt entspricht dem schraffierten Bereich in Fig. 7. Er ist auf einen kleinen Bruchteil des Leistungsverlustes PS gerrtäß Fig. 3 reduziert. In dem Fall, daß irgendeiner der Stellhebel L„ L in die Neutralstelli
gleiche Vorgang statt.
L in die Neutralstellung gestellt wird, findet der
Es sei angenommen, daß bei Aushubarbeiten das Signal entsprechend den Bewegungen des Stellhebels L1 erzeugt wird. Das Servoventil SV1 wird dann entsprechend dem Signal I1 betätigt und fährt den entsprechenden Zylinder aus, wodurch der Neigungswinkel der Taumelscheibe vergrößert wird. Als Folge hiervon wird die Fördermenge q1 der steuerbaren Pumpe PM1 erhöht, der Zylinder 101 ausgefahren und die Aushubarbeit beginnt.
Dann erhöht sich die Fördermenge q1 der Pumpe PM. entsprechend dem Stellwinkel des Stellhebels L1, wodurch der Förderdruck P vergrößert wird. Solange der Förderdruck P1 kleiner ist als der Mindest-Förderdruck pk., erhöht sich die Fördermenge q.. der Pumpe PM entsprechend dem Stellwinkel des Stellhebels L1, wodurch der Zylinder 101 entsprechend angetrieben wird.
Wenn während der Aushubarbeiten eine überlastung des Arbeitswerkzeugs erfolgt, oder wenn der Kolben des Zylinders 101 das Hubende erreicht, vergrößert sich der Förderdruck ρ der Pumpe PM1. Wenn der Förderdruck pden Maximal-Förderdruck Pk1 übersteigt, erzeugt der Komparator COM1 ein Ausgangssignal und schaltet dadurch den Analogschalter AS1 gegenüber der in Fig. 5 darge-
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stellten Schaltstellung in die Gegenstellung um.
Daraufhin wird das Servoventil SV1 auf das Ausgangssignal der Fördermengen-Einstellvorrichtung FS umgeschaltet und die Fördermenge q wird auf den Wert Qmin reduziert (Fig. 8). Der Verlust PS ' an Hydraulikleistung
entspricht in diesem Fall dem in Fig. 8 schraffierten Bereich. Er ist auf einen kleinen Bruchteil des Leistungs verlustes PS nach dem Stand der Technik reduziert (Fig. 4) . Auf den Abfall.,hin wird die Fördermenge an Hydraulik öl verringert und^Jäie Aushubleistung verringert sich ebenfalls. Wenn der Förderdruck p. der steuerbaren Pumpe PM. wieder kleiner wird "als der Maximaldruck pk , wird wieder eine Steuerung durch den Stellhebel L1 möglich. Die Fördermenge q1 der Pumpe PM1 kann nun wieder durch den Stellhebel L1 gesteuert werden, so daß wieder eine Steuerung des Zylinders 101 durch den Stellhebel möglich wird. Für jeden der S
gesagte entsprechend.
wird. Für jeden der Stellhebel L1-L gilt das oben
Aus der obigen Beschreibung ergibt sich, daß es möglich ist, die Fördermengen der Pumpen im überlastzustand zu verringern, ohne daß ein. -überdruckventil anspricht. Versuche haben ergeben, daß mit der beschriebenen Steuerung der Ölverbrauch, verglichen mit den bekannten Steuerungen, um etwa 15% reduziert werden kann. w
Die Fördermenge einer jeden Pumpe wird so gesteuert, daß das Ausgangs-Drehmoment des antreibenden Motors nicht unzulässig hoch wird. Dies wird im folgenden noch näher erläutert.
ic*.»M λ: ρ·!ί?ε?!Ρ!"·"Π=η
Es sei angenommen, daß das Ausgangsdrehmoment des Motors unter Berücksichtigung der Fördermenge Q und des Förderdrücks ρ der steuerbaren Pumpen ausgelegt ist.
Wenn ein einziger Motor EN mehrere Pumpen PM1 - PM antreibt, werden die Bezugsgrößen q. - q und ρ - ρ der Fördermenge und des Förderdrucks für jede Pumne einzeln betrachtet. Das Ausgangsdrehmoment T des Motors EN läßt sich folgendermaßen ausdrücken:
worin k eine Proportionalitätskonstante ist.
Durch Ermittlung der Fördermengen g - q und der Förderdrücke P1-P der Pumpen PM - PM , kann das Ausgangsdrehmoment T des Motors" anhand von Gleichung (3) ermittelt werden. Selbst"wenn das___Äusgangsdrehmoment das Nenndrehmoment Tn übersteigt, kann ein Motorausfall verhindert werden, " indem"die maximale Fördermenge Qmax einer jeden Pumpe von dem Wert Q in Kurve I gemäß Fig. 10 auf den
Wert Q, von Kurve II reduziert wird, wodurch das Drehmoment T des Motors verringert wird.
Gemäß Fig. 5 ist die Vorrichtung so ausgebildet, daß im Normalzustand, d.h. wenn das Drehmoment des Motors EN das Nenndrehmoment T„ nibht übersteigt, die Analogschalter BS1 - BS auf Stellung r geschaltet sind und wenn das Signal S1 vom Komparator EM ansteht, diese Schalter BS1 - BS auf die Stellung ^ jeschaltet sind.
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OHiGiNAL INSPECTED
Eine Einstellschaltung 21 für das Arbeitswerkzeug gibt Steuersignale Ss1 - ss aus, die den Polaritäten der Signale e.. - e entsprechen. Diese Steuersignale werden den Richtungssteuerventilen 91 - 94, 111 - 114, ..., 121-124 zugeführt, die jeweils den Stellhebeln L. L entsprechen. Jedes dieser Richtungssteuerventile wird in Abhängigkeit von den Steuersignalen entweder auf Ausfahren oder Einfahren des Zylinders geschaltet. Jeder Stellhebel entspricht mehreren Richtungssteuerventilen. In Fig. 5 ist nur ein Teil der Signalkanäle für die.Richtungssteuerventile dargestellt. Die betreffenden Zylindereinheiten, z.B. ein Auslegerzylinder 101 und ein Armzylinder 102, werden entsprechend der Schaltstellung der Richtungssteuerventile 91, 92 usw. ausgefahren oder zurückgezogen.
Die Druckfühler PD. - PD ermitteln jeweils den Förderdruck P1-P der Pumpen PM1 - PM und erzeugen elektrische Drucksignale ep.. - ep , die diesen Förderdrücken P1-P entsprechen.
Die Multiplizierer MP1 - MP berechnen die Fördermenge q1 (=k χ X1), q2 (=k χ ±2), — qn (=k χ in) der Pumpen PM - PM durch Multiplizierung des Steuerstromes i i mit einer Proportionalitätskonstanten k und anschliessend das Drehmoment T. (=q. χ ρ ), T_ (=q2 x Po^' ·*· τ (=q χ ρ ) der Pumpen PM„ - PM durch Multiplizieren η η η 1 η
der berechneten Werte q1 - q mit dem elektrischen Drucksignal ep.., ep„, ..., ep . Diese Drehmomenten-Signale T1-T werden mittels eines in dem Komparator CM vorgesehenen Addierers AD zu T* I=T1 + T„ + ... T ) addiert. Dieses Signal T* stellt die Summe der Momente T-T
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der Pumpen PM - PM dar und hat einen Wert, der dem Ausgangsdrehmoment T (=klq,p.) des Motors EN entspricht.
Der Komparator CM vergleicht das Eingangssignal T* mit einem voreingestellten Wert TK und gibt Signale S1 und S2 aus, wenn T*>TK. Dieser voreingestellte Wert TK entspricht dem Nennmoment T„ des Motors EN.
Die Operationsschaltung OC dient zur Ausgabe des Steuersignals für die Pumpenfördermenge, wenn das Ausgangsmoment T des Motors den Nennwert T- übersteigt (T*>TK). Dies erfolgt nach Anlegen eines Signals S2 an die Operationsschaltung OC. Daraufhin wird das Maximalmoment T (=Tn/n) berechnet, das jeder Pumpe zugeführt werden
C U
kann. Die Operationsschaltung OC gibt daraufhin das Steuersignal Ic aus, das dem Maximalmoment Tc entspricht, und liefert dieses Signal an den b-Kontakt jedes der
Umschalter BS. - BS . In der Zwischenzeit sind sämtliche In
Umschalter BS1 - BS durch das Ausgangssignal S1 des Komparators CM vom Kontakt a auf den Kontakt b umgeschaltet worden. Anstelle der Signale I1 - I von den Stellhebeln L1-L wird den Servoventilen SV1 - SV
In In
nunmehr das Steuersignal Ic über die Servoverstärker AM1 - AM zugeführt. Die Gesamt-Fördermenge q1 - q der Pumpen PM1 - PM wird dadurch auf den Wert Qb reduziert, der dem Steuersignal Ic entspricht (Fig. 10). Das Ausgangsmoment T des Motors wird auf diese Weise gleich dem Nennmoment T0, wodurch der Motor nicht überlastet und ein Ausfall des Motors verhindert wird.
Wenn beispielsweise die auf ein Arbeitswerkzeug einwirkende Last in dem Maße verringert wird, daß das Ausgangs-
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moment T des Motors EN kleiner wird als das Nennmoment T_, werden die Ausgangssignale S und S2 des Komparators CM wieder "0" und die Umschalter BS. - BS werden auf
1 η
den a-TContakt umgeschaltet, wodurch den Servoventilen SV1 - SV nun nicht mehr das Steuersignal Ic zugeführt wird, sondern die den Stellungen der Stellhebel entsprechenden Signale I1 - I . Die Fördermengen der Pumpen PM1 - PM werden nun wieder entsprechend den Stellungen der Stellhebel L. - L gesteuert.
Bei dem beschriebenen Steuersystem können Überlastungen des die Pumpen treibenden Motors durch Steuerung und Begrenzung der Gesamt-Fördermenge der Pumpen PM. - PM verhindert werden, so daß die Gesamt-Fördermenge stets unterhalb desjenigen Wertes liegt, der dem Nennmoment des Motors EN entspricht.
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Claims (6)

  1. ANSPRÜCHE
    Steuersystem für die hydraulischen Pumpen einer Erdbewegungsmaschine, bei dem ein von der Stellung eines Stellhebels abgeleitetes Fördermengensignal eine steuerbare hydraulische Pumpe verstellt, dadurch gekennzeichnet , daß eine Fördermengen-Steuereinrichtung (PS,FS,AS) vorgesehen ist, die, wenn der Förderdruck der hydraulischen Pumpe (PM) einen voreingestellten Wert (pk) übersteigt, anstelle des Fördermengensignals (I) der hydraulischen Pumpe (PM) ein voreingestelltes Signal zuführt, dessen Wert einer Mindest-Fördermenge entspricht.
  2. 2. Steuersystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die folgenden Baugruppen:
    1300A9/0496
    Z ' 3Ö4821Q
    einen Druckfühler (PD) zur Ermittlung des Förderdrucks der hydraulischen Pumpe (PM),
    einen Komparator (COM) zum Vergleichen des Förderdruckes mit dem voreingestellten Druckwert (PK) und zur Erzeugung eines Ausgangssignals, wenn der Förderdruck den voreingestellten Druckwert übersteigt,
    eine Einstellvorrichtung (FS) zur Einstellung und Ausgabe der voreingestellten Fördermengensignals und
    eine Umschalteinrichtung (AS), die an ihren Eingängen das der Stellung des Stellhebels (LI) entsprechende Fördermengensignal (I) und das voreingestellte Fördermengensignal empfängt und dann, wenn der Komparator (COM) ein Ausgangssignal erzeugt, das voreingestellte Fördermengensignal an ein Servoventil (SV) der hydraulischen Pumpe (PM) anstelle des der Stellung des Stellhebels (LI) entsprechenden Fördermengensignals abgibt,
    wobei jeweils eine Fördermengen-Steuereinrichtung (PS, FS,AS) für jede der Pumpen (PM. - PMn) vorgesehen ist.
  3. 3. Steuersystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der voreingestellte Druckwert (pk) geringfügig niedriger ist als der Ansprechdruck eines an den Ausgang der Pumpe (PM) geschalteten Überdruckventils (RF)
    130049/0496
    5048211}
  4. 4. Steuersstem nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das voreingestellte Fördermengensignal der Mindest-Fördermenge der hydraulischen Pumpe (PM) entspricht.
  5. 5. Steuersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die folgenden Baugruppen:
    eine Operationsschaltung (MP,AD,CM), die das Ausgangsdrehmoment eines die Pumpen (PM) antreibenden Motors (EN) auf der Basis der Förderdrucksignale der angetriebenen steuerbaren Pumpen (PM) und von Fördermengensignalen berechnet, die.jeweils einem jeder Pumpe (PM) vorgeschalteten Servoventil (SV), das den Neigungswinkel einer Taumelscheibe der jeweiligen Pumpe (PM) verstellt, vorgeschaltet sind,
    eine Vergleichsschaltung (CM) zum Vergleich des Gesamt-Drehmoments (T*) mit dem Nennmoment (To) des Motors (EN) und zur Erzeugung eines Ausgangssignals,wenn das Gesamt-Drehmoment (T*) das Nennmoment (To) übersteigt und
    eine Einrichtung, die ein vorbestimmtes Fördermengensignal (IC) an jedes Servoventil (SV) legt, wenn die Vergleichsschaltung (CM) ein Ausgangssignal erzeugt, so daß im überlastfall die Summe der von den Pumpen (PM) aufgenommenen Drehmomente unterhalb des Nennmomentes des Motors (EN) liegt.
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  6. 6. Steuersystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Operationsschaltung (MP, AD) zur Berechnung des Ausgangsmomentes des Motors (EN) mehrere Multiplizierer (MP1 - MP ) enthält, die jeweils für eine Pumpe (PM) das Förderdrucksignal mit dem Fördermengensignal multiplizieren, sowie einen Addierer (AD) zur Summierung der Ausgangssignale der Multiplizierer (MP1 - MP ).
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