DE1121500B - Electro-hydraulic control device for adjusting the rudder for vehicles, especially ships - Google Patents

Description

Elektrohydraulische Steuereinrichtung zur Rudereinstellung für Fahrzeuge, insbesondere bei Schiffen Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrohydraulische Steuereinrichtung zur Rudereinstellung für Fahrzeuge, insbesondere bei Schiffen, mit einer hydraulischen Rudermaschine, die von einer umkehrbaren Hauptpumpe veränderlicher Förderlelstung gespeist wird, die ihrerseits über ein Einstellglied durch eine einen hydraulischen Stellmotor enthaltende Steuereinrichtung entsprechend einem elektrischen Steuersignal eingestellt wird, welches von der algebraischen Summe eines z. B. durch Hand einstellbaren Befehlssignales zur Verstellung des Ruders und eines entgegenwirkenden, von der Ist-Verstellung des Ruders abhängigen Rückführsignals abhängig ist.Electro-hydraulic control device for rudder adjustment for vehicles, especially in ships The invention relates to an electro-hydraulic Control device for rudder adjustment for vehicles, especially for ships, with a hydraulic rowing machine operated by a reversible main pump Förderlelstung is fed, in turn via an adjusting member by a hydraulic servomotor containing control device corresponding to an electric Control signal is set, which is derived from the algebraic sum of a z. B. by Manually adjustable command signal for adjusting the rudder and a counteracting, on the actual adjustment of the rudder dependent feedback signal is dependent.

In der vorstehenden und folgenden Beschreibung ist der Begriff »Signal« stets im Sinne von »Impuls« zu verstehen, der in Form einer elektrischen Größe in der Steuereinrichtung wirksam ist.In the description above and below the term »signal« is always to be understood in the sense of "impulse", which in the form of an electrical quantity in the control device is effective.

Steuereinrichtungen der vorstehend erwähnten Bauart bewirken, daß, sobald Rückführsignal und Befehlssignal gleich sind, das Steuersignal Null wird und demgemäß die Pumpenförder-menge auf Null abfällt, so daß das Ruder stillgesetzt wird. Eine plötzliche Umschaltung der Pumpe auf die Fördermenge Null ist jedoch nicht möglich, und eine plötzliche Stillsetzung des Ruders ist auch wegen der auftretenden Massenkräfte nicht zulässig. Die Folge des Weiterlaufens des Ruders ist aber, daß wiederum ein Rückführsignal mit zunehmender Größe, aber entgegengesetzt gerichteter Polarität erzeugt wird, welches eine Rückstellung des Ruders bewirkt. Dieser Vorgang wiederholt sich in Form einer gedämpften Schwingung, bis die gewünschte Rudereinstellung erreicht ist.Control devices of the type mentioned above have the effect that, as soon as the feedback signal and the command signal are the same, the control signal becomes zero and accordingly the pump delivery rate drops to zero, so that the rudder is stopped will. A sudden switchover of the pump to the flow rate zero is however not possible, and a sudden stop of the rudder is also due to the occurring Mass forces not permitted. The consequence of moving the rudder is that again a feedback signal with increasing magnitude, but in the opposite direction Polarity is generated, which causes a return of the rudder. This process repeats itself in the form of a dampened oscillation until the desired rudder setting is reached.

Dieses Einpendeln des Ruders auf den gewünschten Einstellwinkel ist nachteilig. Einmal muß das Ruder ständig in verschiedenen Richtungen beschleunigt werden, was eine erhebliche Energiezufuhr bedingt. Außerdem würde sich das Einschwingen des Ruders auf die Soll-Stellung nachteilig auf die Fahrt des zu steuernden Schiffes auswirken, und schließlich könnten die baulich bedingten maximalen Ausschlagswinkel des Ruders durch eine solche Steuerung nicht erreicht bzw. ausgenutzt werden.This leveling of the rudder to the desired setting angle is disadvantageous. Once the rudder has to be accelerated constantly in different directions which requires a considerable amount of energy. In addition, the settling would be the rudder to the target position is detrimental to the movement of the ship to be steered affect, and finally, the maximum deflection angle due to the construction of the rudder cannot be reached or exploited by such a control.

Ziel der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und eine Steuereinrichtung zu schaffen, die eine möglichst schnelle Einstellung des Ruders in der Weise bewirkt, daß sich dieses asymptotisch dem eingestellten Winkel nähert, ohne über diese festgelegte Ausgangsstellung hinauszulaufen.The aim of the invention is to avoid these disadvantages and to provide a control device to create a setting of the rudder as quickly as possible in such a way that that this asymptotically approaches the set angle without being determined by it Starting position to run out.

Zu diesem Zweck ist eine elektrohydraulische Steuereinrichtung der eingangs genannten Bauart gemäß der Erfindung in der Weise ausgebildet, daß das dem Stellmotor zur Einstellung des Einstellgliedes der Hauptpumpe zugeführte Steuersignal als weitere Komponente ein Verstellgeschwindigkeitssignal enthält, welches dem Befehlssignal entgegengesetzt gerichtet ist und ein Maß für die Verstellgeschwindigkeit des Ruders darstellt.For this purpose, an electro-hydraulic control device is the initially mentioned design according to the invention in such a way that the control signal fed to the servomotor for setting the setting element of the main pump as a further component contains an adjustment speed signal which corresponds to the command signal is directed in the opposite direction and is a measure of the speed of adjustment of the rudder represents.

Das Verstellgeschwindigkeitssignal kann der Verstellung des Einstellgliedes der Hauptpumpe entsprechen und von einem Signalgenerator, z. B. einem Potentiometer, abgenommen werden, welcher bei Verstellung des Einstellgliedes verstellt wird.The adjustment speed signal can be used to adjust the adjustment member correspond to the main pump and from a signal generator, e.g. B. a potentiometer, be removed, which is adjusted when adjusting the adjusting member.

Statt dessen kann das Verstellgeschwindigkeitssignal auch der Verstellgeschwindigkeit des Ruders entsprechen und von einem Signalgenerator abgenommen werden, welcher bei Schwenkung des Ruders gedreht wird und ein der Verstellgeschwindigkeit des Ruders entsprechendes Signal erzeugt.Instead of this, the adjustment speed signal can also be the adjustment speed of the rudder and be taken from a signal generator, which when swiveling the rudder is turned and one of the adjustment speed of the rudder corresponding signal generated.

Wenn das Ruder durch Einführen eines Befehlssignals aus irgendeiner Ruhestellung heraus beschleunigt wird, ist das Verstellgeschwindigkeitssignal anfänglich klein, die Differenz zwischen Befehlssignal und Rückführsignal jedoch groß, so daß das Verstellgeschwindigkeitssignal keinen wesentlichen Einfluß ausübt und die Verstellgeschwindigkeit des Ruders ansteigen kann. Mit der Erhöhung der Verstellgeschwindigkeit des Ruders nimmt auch die Größe des Verstellgeschwindigkeitssignals zu, bis dieses einen Absolutwert erreicht, der dem Absolutwert des aus der Differenz zwischen dem Befehlssignal und Rückführsignal gebildeten Signals gleich ist. Bereits in diesem Augenblick wird durch Ab- schaltung der Pumpe -die Ruderbewegung verlangsamt. Sinkt nun die, Verstellgeschwindigkeit des Ruders unter einen gewissen Wert, so wird die Pumpe wieder eingeschaltet und das Ruder in seiner Bewegungsrichtung wieder etwas beschleunigt usf., bis sich das Ruder in eine Stellung eingestellt hat, die der Abgleichsstellung der Potentiometer, d. h. der vorgegebenen Soll-Stellung entspricht.If the rudder is accelerated from any rest position by introducing a command signal, the adjustment speed signal is initially small, but the difference between the command signal and the feedback signal is large, so that the adjustment speed signal has no significant influence and the adjustment speed of the rudder can increase. With the increase in the adjustment speed of the rudder, the size of the adjustment speed signal also increases until it reaches an absolute value which is equal to the absolute value of the signal formed from the difference between the command signal and the feedback signal. At this point, switching off the pump slows down the rudder movement. Now decreases, adjustment of the rudder below a certain value, the pump is switched on again and the rudder in its direction of movement again accelerated slightly so on. Until the rudder has set in a position corresponding to the calibration position of the potentiometer, d. H. corresponds to the specified target position.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen einer Steuereinrichtung für Schiffe an Hand der Zeichnung. In der Zeichnung zeigt Fig. 1 eine schematische Darstellung einer elektrohydraulischen Steuereinrichtung nach der Erfindung, Fig. 2 in einer der Fig. 1 entsprechenden Teilansicht eine andere Ausführungsform der Einrichtung nach der Erfindung, bei welcher das elektrische Verstellgeschwindigkeitssignal von einem unmittelbar von dem Ruder angetriebenen Generator erzeugt wird, und Fig. 3 einen Vertikalschnitt eines der Ventile, die eine Strömung nur in einer Richtung zulassen und in Fig. 1 in der hydraulischen Leitung zwischen der Rudermaschine und, der Hauptpumpe dargestellt sind, in größerem Maßstab.Further advantages and details of the invention emerge from the following description of exemplary embodiments of a control device for ships with reference to the drawing. In the drawing: Fig. 1 shows a schematic representation of an electrohydraulic control device according to the invention, Fig. 2 in a partial view corresponding to Fig. 1 shows another embodiment of the device according to the invention, in which the electrical adjustment speed signal from a generator driven directly by the rudder 3 is a vertical section of one of the valves which only permit flow in one direction and which are shown on a larger scale in FIG. 1 in the hydraulic line between the steering gear and the main pump.

Die insgesamt in Fig. 1 mit 10 bezeichnete Rudermaschine besteht aus zwei doppeltwirkenden Zylinder-Kolben-Anordnungen, deren Zylinder 11 und 12 an einem Ende an mit dem Schiffskörper fest verbundenen Haltern 13, 14 angelenkt sind. Ein Teil des Schiffskörpers ist bei 15 angedeutet. Die Kolbenstangen 18, 19 der Kolben 16, 17 sind gelenkig mit je einem Ende eines Hebels 20 verbunden. Der Hebel 20 steuert die Bewegung der Ruderwelle 21, die das Steuerruder 22 des Schiffes trägt. The steering machine, designated 10 as a whole in FIG. 1 , consists of two double-acting cylinder-piston arrangements, the cylinders 11 and 12 of which are articulated at one end to holders 13, 14 which are firmly connected to the hull. Part of the hull is indicated at 15. The piston rods 18, 19 of the pistons 16, 17 are articulated to one end of a lever 20 each. The lever 20 controls the movement of the rudder shaft 21 which carries the rudder 22 of the ship.

Zu den Zylindern 11 und 12 führen Strömungsmittelleitungen 23, 24. Um die doppeltwirkende Arbeitsweise zu erreichen, verbindet die Leitung 23 das obere Ende des Zylinders 11 mit dem unteren Ende des Zylinders 12. In gleicher Weise verbindet die Leitung 24 das obere Ende des Zylinders 12 mit dem unteren Ende des Zylinders 11. Die Rudermaschine 10 wird je nach Druckbeaufschlagung von einer hydraulischen Hauptpumpe 25 mit veränderbarer Fördermenge betätigt. Wird Strömungsmittel unter Druck von der Hauptpumpe 25 der Leitung 23 zugeführt, so bewegt sich das Ruder 22 gemäß Fig. 1 entgegen dem Uhrzeigersinn. Drückt die Hauptpumpe 25 Strömungsmittel in die Leitung 24, so wird das Ruder 22 von der Rudermaschine 10 im Uhrzeigersinn bewegt.Fluid lines 23, 24 lead to the cylinders 11 and 12. In order to achieve the double-acting mode of operation, the line 23 connects the upper end of the cylinder 11 with the lower end of the cylinder 12. In the same way, the line 24 connects the upper end of the cylinder 12 with the lower end of the cylinder 11. The steering gear 10 is actuated depending on the application of pressure by a hydraulic main pump 25 with a variable delivery rate. If fluid is supplied to the line 23 under pressure from the main pump 25 , the rudder 22 moves counterclockwise according to FIG. 1. If the main pump 25 presses fluid into the line 24, the rudder 22 is moved clockwise by the steering machine 10.

Die Hauptpumpe 25 wird von einem Elektromotor 26 angetrieben, der über Leitungen 27 und 28 gespeist wird. Die Welle des Motors 26 treibt die Hauptpumpe 25 über eine biegsame Kupplung 29 1 an. Die Fördermenge der Hauptpumpe 25 wird durch ein stangenartig ausgebildetes Einstellglied 30 verändert, das verschiebbar im Gehäuse 31 der Pumpe gelagert ist. Die Hauptpumpe 25 arbeitet, wenn das Steuerglied 32, welches im Gehäuse 31 gelenkig angebracht ist, aus der dargestellten Mittelstellung durch das Einstellglied 30 herausbewegt wird. Bei einer Einwärtsbewegung des Gliedes 30 gegenüber dem Pumpengehäuse 31 fördert die Pumpe Strömungsmittel durch die Leitung 33 zu dem öldruckgesteuerten Sperrventil 34 und von diesem über eine Leitung 35 nach der Leitung 23. Hierdurch wird das Ruder 22 entsprechend angestellt.The main pump 25 is driven by an electric motor 26 which is fed via lines 27 and 28. The shaft of the motor 26 drives the main pump 25 via a flexible coupling 29 1. The delivery rate of the main pump 25 is changed by a rod-like adjusting member 30 which is slidably mounted in the housing 31 of the pump. The main pump 25 works when the control member 32, which is articulated in the housing 31 , is moved out of the illustrated central position by the adjusting member 30 . When the member 30 moves inward relative to the pump housing 31 , the pump conveys fluid through the line 33 to the oil pressure-controlled shut-off valve 34 and from there via a line 35 to the line 23. As a result, the rudder 22 is adjusted accordingly.

Das Ausmaß der Verstellung des Steuergliedes 32 aus seiner Mittelstellung heraus bestimmt die Menge des von der Pumpe geförderten Strömungsmittels. Die Pumpe fördert so lange, bis der befohlene Ruderausschlag erzielt ist. Die Rückverbin4ung von der Rudermaschine 10 zu der Hauptpumpe 25 wird, wenn das Ruder 22 entgegen dem Uhrzeigers= verschwenkt wird, durch eine Leitung 36 Gebilden die zu einem zweiten öldruckgesteuerten Sperrventil 37 führt und von einer von diesem zu der Hauptpumpe 25 führende Leitung 38. Bei dieser Arbeitsweise wird das Strömungsmittel über Leitungen 33 und 35 der Rudermaschine 10 zugeführt.The extent to which the control member 32 is displaced from its central position determines the amount of fluid conveyed by the pump. The pump continues to deliver until the commanded rudder deflection is achieved. The return connection from the steering engine 10 to the main pump 25 is, when the rudder 22 is pivoted counterclockwise = through a line 36 formations which leads to a second oil pressure-controlled shut-off valve 37 and from a line 38 leading from this to the main pump 25 In this way of working, the fluid is fed to the steering engine 10 via lines 33 and 35.

Wenn das Einstellglied 30 nach auswärts bewegt wird, arbeitet die Rudermaschine 10 in entgegengesetzter Richtung, und das Ruder 22 wird im Uhrzeigersinn geschwenkt. Bei dieserArbeitsweise bilden die Leitungen 35 und 33 die Rückverbindungen und die Leitungen 38 und 36 die Zuführungen.When the adjuster 30 is moved outward, the rowing machine 10 operates in the opposite direction and the rudder 22 is pivoted clockwise. In this mode of operation, lines 35 and 33 form the return connections and lines 38 and 36 form the leads.

Der Antrieb 39 des Einstellgliedes 30 der Hauptpumpe 25 wird von einem hydraulischen Stellmotor 41 gebildet, dessen Kolben 40 durch Federn 43, 44 innerhalb des Zylinders 45 in einer Mittelstellung zentriert wird und die Hauptpumpe 25 über die mit dem Einstellglied 30 verbundene Kolbenstange 42 in der Leerlaufstellung mit der Fördermenge Null hält. Die durch die Federn 43, 44 bei Beendigung der Rudertätigkeit bewirkte Rückbewegung wird durch das Strömen des Strömungsmittels gedämpft.The drive 39 of the adjusting member 30 of the main pump 25 is formed by a hydraulic servomotor 41, the piston 40 of which is centered in a central position by springs 43, 44 within the cylinder 45 and the main pump 25 is in the idle position via the piston rod 42 connected to the adjusting member 30 with the flow rate is zero. The return movement caused by the springs 43, 44 at the end of the rowing activity is dampened by the flow of the fluid.

Der SteRmotor 41 wird durch eine Hilfspumpe 46 mit konstanter Fördermenge über ein durch Elektromagnete 48 und 49 gesteuertes Ventil 47 gespeist. Die Spulen 50 und 51 der Elektromagnete 48 bzw. 49 sind fest am Zylinder 52 des Ventils 47 angebracht. Der mit Kolbenbünden 54, 55, 56 und 57 versehene Schieber 53 des Ventils 47 weist Kolbenstangen 58, 59 auf, nüt denen die Anker 60 und 61 der Magnete 48 bzw. 49 fest verbunden sind. Federn 63 und 62 halten normalerweise den Schieber 53 in einer zentrierten Stellung innerhalb des Zylinders 52 des Ventils 47.The control motor 41 is fed by an auxiliary pump 46 with a constant delivery rate via a valve 47 controlled by electromagnets 48 and 49. The coils 50 and 51 of the electromagnets 48 and 49 are fixedly attached to the cylinder 52 of the valve 47. The slide 53 of the valve 47, which is provided with piston collars 54, 55, 56 and 57 , has piston rods 58, 59, to which the armatures 60 and 61 of the magnets 48 and 49 are firmly connected. Springs 63 and 62 normally hold the spool 53 in a centered position within the cylinder 52 of the valve 47.

In der in Fig. 1 dargestellten Stellung sperren die Kolbenbünde 55 und 56 die Verbindung zwischen der Hilfspumpe 46 und den Ventilöffnungen zu den Rohren 64 und 65, welche das Ventil mit den gegenüberliegenden Enden des Zylinders 45 des Stellmotors 41 verbinden. Ein Zuführungsrohr 66 führt von der Pumpe 46 zu einem Regelventil 67, welches seinerseits mit dem Ventil 47 über Zuflußrohre 68 und 69 verbunden ist. Das Ventil 47 ist über ein Rohr 68 an den Zylinder 52 zwischen den Kolbenbünden 54 und 55 angeschlossen. Außerdem ist das Ventil 47 über das Rohr 69 an den Zylinder 52 zwischen den Kolbenbünden 56 und 57 angeschlossen. Die Rückflußleitung zwischen Steuerventil 47 und Hilfspumpe 46 weist ein zwischen den Kolbenbünden 55 und 56 mündendes Rohr 70, einen Sammelbehälter 71, der mit Strömungsmittel über das Rohr 70 versorgt wird, und ein Rohr 72 auf.In the position shown in FIG. 1 , the piston collars 55 and 56 block the connection between the auxiliary pump 46 and the valve openings to the pipes 64 and 65, which connect the valve to the opposite ends of the cylinder 45 of the servomotor 41. A feed pipe 66 leads from the pump 46 to a control valve 67, which in turn is connected to the valve 47 via feed pipes 68 and 69 . The valve 47 is connected to the cylinder 52 between the piston collars 54 and 55 via a pipe 68 . In addition, the valve 47 is connected to the cylinder 52 between the piston collars 56 and 57 via the tube 69 . The return line between the control valve 47 and the auxiliary pump 46 has a pipe 70 opening between the piston collars 55 and 56 , a collecting container 71 which is supplied with fluid via the pipe 70 , and a pipe 72 .

Bei einer Bewegung des Schiebers 53 nach rechts gemäß Fig. 1 entgegen der Wirkung der Feder 59 steht das Rohr 68 mit dem Rohr 64 über das Ventil 47 in Verbindung und liefert Strömungsmittel unter Druck dem linken Ende des Zylinders 45 des Steilmotors 41. Das rechte Ende des Zylinders 45 ist mit der Rückflußleitung des hydraulischen Kreises über ein Rohr 65, das Ventil 47, das Rohr 70, den Sammelbehälter 71 und das Rohr 72 mit der Pumpe 46 verbunden. Dadurch wird der Kolben 40 des Stellmotors 41 nach rechts bewegt.When the slide 53 is moved to the right according to FIG. 1 against the action of the spring 59 , the pipe 68 is connected to the pipe 64 via the valve 47 and supplies fluid under pressure to the left end of the cylinder 45 of the high-speed motor 41. The right end of the cylinder 45 is connected to the return line of the hydraulic circuit via a pipe 65, the valve 47, the pipe 70, the sump 71 and the pipe 72 with the pump 46. As a result, the piston 40 of the servomotor 41 is moved to the right.

Die umgekehrte Bewegung des Schiebers 53 des Ventils 47 entgegen der Wirkung der Feder 58 setzt den Stellmotor 41 im entgegengesetzten Sinne in Betrieb. Das Einlaßrohr 69 von der Pumpe 46 wird dann mit dem rechten Ende des Zylinders 45 über das Ventil 47 und das Rohr 65 verbunden. Der Rückfluß zur Pumpe 46 verläuft dann vom linken Ende des Zylinders 45 über das Rohr 64, das Ventil 47, das Rückflußrohr 70, den Sammelbehälter 71 und das Rohr 72. Die Hilfspumpe 46 wird von dem Motor 26 über ein Getriebe 73 angetrieben.The reverse movement of the slide 53 of the valve 47 against the action of the spring 58 puts the servomotor 41 into operation in the opposite direction. Inlet pipe 69 from pump 46 is then connected to the right end of cylinder 45 via valve 47 and pipe 65 . The return flow to the pump 46 then runs from the left end of the cylinder 45 via the pipe 64, the valve 47, the return flow pipe 70, the sump 71 and the pipe 72. The auxiliary pump 46 is driven by the motor 26 via a transmission 73 .

Ein Steuerrad 74 ist über eine flexible Welle 75 mit dem Schleifer 76 eines elektrischen Befehlssignalgebers, z.B. eines Steuerpotentiometers 77, verbunden. Ein Potentiometer 78, dessen beweglicher Schleifer 79 über ein Getriebe und eine flexible Welle 80 mit der Rudermaschine 10 bzw. dem Ruder so verbunden ist, daß er der Bewegung des letzteren folgt, dient zur Erzeugung eines Rückführsignals. Die Potentiometer 77 und 78 sind differentiell in einer Schaltung miteinander verbunden, die eine Verbindungsleitung 81 aufweist, von der eine Anschlußleitung 82 zu einer Wechsel- oder Gleichstromquelle führt. Die Schaltung weist ferner eine Verbindungsleitung 83 zwischen den Potentiometern 77 und 78 und eine zweite, mit dieser Leitung verbundene Stromzuführungsleitung 84 auf. Das Ausgangssignal dieser Differential- oder Brückenschaltung wird einem Verstärker 85 über eine Leitung 86, die mit dem Schleifer 76 verbunden ist, und eine mit dem Schleifer 79 verbundene Leitung 87 zugeführt.A control wheel 74 is connected to the wiper 76 of an electrical command signal generator, for example a control potentiometer 77, via a flexible shaft 75 . A potentiometer 78, the movable grinder 79 of which is connected via a gear and a flexible shaft 80 to the steering machine 10 or the rudder in such a way that it follows the movement of the latter, is used to generate a feedback signal. The potentiometers 77 and 78 are differentially connected to one another in a circuit which has a connecting line 81 , from which a connecting line 82 leads to an alternating or direct current source. The circuit also has a connecting line 83 between the potentiometers 77 and 78 and a second power supply line 84 connected to this line. The output signal of this differential or bridge circuit is fed to an amplifier 85 via a line 86 which is connected to the wiper 76 and a line 87 which is connected to the wiper 79.

Der Verstärker steuert die Elektromagnete 48, 49 des Antriebes 39. Das eine Ende der Wicklung 50 des Elektromagnets 48 ist mit dem Verstärker 85 über eine Leitung 88 und das andere Ende über eine Leitung 89 verbunden. Die dritte Leitung 90 des Verstärkers 85 führt zu dem einen Ende der Wicklung 51 des Elektromagnets 49. Das andere Ende dieser Wicklung ist mit der Leitung 89 über eine Leitung 91 verbunden.The amplifier controls the electromagnets 48, 49 of the drive 39. One end of the winding 50 of the electromagnet 48 is connected to the amplifier 85 via a line 88 and the other end via a line 89 . The third line 90 of the amplifier 85 leads to one end of the winding 51 of the electromagnet 49. The other end of this winding is connected to the line 89 via a line 91 .

Die Einrichtung vergleicht die relativen Stellungen der Schleifer 76, 79 der Potentiometer 74 bzw. 78 und liefert ein Eingangssignal für den Verstärker 85, wenn diese Stellungen nicht übereinstimmen. Die Polarität oder Richtung des Eingangssignals für den Verstärker 85 hängt von der Art der relativen Verstellung der Schleifarme zueinander ab. Die Größe des Signals hängt von dem Ausmaß der Relativverstellung ab. Die Betätigung der Magnete 48, 49 wird durch das Ausgangssignal (Steuersignal) des Verstärkers 85 bewirkt.The device compares the relative positions of the sliders 76, 79 of the potentiometers 74 and 78 and provides an input signal for the amplifier 85 if these positions do not match. The polarity or direction of the input signal for the amplifier 85 depends on the type of relative adjustment of the grinding arms to one another. The size of the signal depends on the extent of the relative displacement. The actuation of the magnets 48, 49 is effected by the output signal (control signal) of the amplifier 85 .

Die Rudermaschine 10 arbeitet so lange, bis der Schleifarm 79 eine Stellung eingenommen hat, die der Stellung des Steuerschleifarrnes 76 des Potentiometers 77 entspricht. Hierdurch wird das Eingangssignal des Verstärkers 85 gleich Null, und die Federn 43, 44 zentrieren den Antrieb 39. The rowing machine 10 works until the grinding arm 79 has assumed a position which corresponds to the position of the control loop arm 76 of the potentiometer 77. As a result, the input signal of the amplifier 85 becomes zero and the springs 43, 44 center the drive 39.

Zur Verhinderung eines zu weiten Ausschlagens des Ruders 22 ist ein dritter elektrischer Signalgeber vorgesehen, der ein Ausgangssignal in Abhängigkeit von der Verstellgeschwindigkeit der hydraulischen Rudermaschine 10 liefert. Wie Fig. 1 zeigt, ist dieser Geber ein Potentiometer 92, dessen Schleifer 93 in übereinstimmung mit der Lage des vom Kolben 40 des Stellmotors 41 betätigten Einstellgliedes 30 eingestellt wird. Die Verstellung wird durch eine zu dem Schleifer 93 führende biegsame Welle 94 und durch eine Zahnstangen-Ritzel-Verbindung mit einem vorstehenden Teil der Stange 95 des Kolbens 40 bewirkt. In der dem Ausschlag Null entsprechenden Stellung des Antriebes 39 befindet sich der Schleifer 93 des Potentiometers in seiner Mittelstellung, und das Potentiometer liefert demgemäß kein Ausgangssignal. Das Potentiometer 92 liegt mit einem eine Mittelanzapfung aufweisenden Widerstand 96 in Brückenschaltung. Die Enden des Potentiometers sind durch Leitungen 97, 98 mit dem Potentiometer 92 verbunden. Stromzufuhrleitungen 99, 100, die mit den Leitungen 98 bzw. 97 verbunden sind, führen der Brückenschaltung dieselbe Stromart zu wie die Leitungen 82, 84 der Einrichtung. Das Potentiometer 92 liefert demnach ein Ausgangssignal, wenn der Schleifarm 93 aus seiner mittleren oder Nullstellung herausbewegt ist. Dieses Ausgangssignal (Verstellgeschwindigkeitssignal) wird als weiteres Eingangssignal dem Verstärker 85 zugeführt.To prevent the rudder 22 from deflecting too far, a third electrical signal transmitter is provided, which supplies an output signal as a function of the adjustment speed of the hydraulic steering machine 10. As FIG. 1 shows, this transmitter is a potentiometer 92, the slider 93 of which is set in accordance with the position of the setting member 30 actuated by the piston 40 of the servomotor 41. The adjustment is effected by a flexible shaft 94 leading to the grinder 93 and by a rack and pinion connection with a protruding part of the rod 95 of the piston 40. In the position of the drive 39 corresponding to the deflection zero, the wiper 93 of the potentiometer is in its central position, and the potentiometer accordingly does not provide an output signal. The potentiometer 92 is connected to a center tapping resistor 96 in a bridge circuit. The ends of the potentiometer are connected to the potentiometer 92 by leads 97, 98 . Power supply lines 99, 100, which are connected to lines 98 and 97 , respectively, supply the bridge circuit with the same type of current as lines 82, 84 of the device. The potentiometer 92 accordingly supplies an output signal when the grinding arm 93 is moved out of its central or zero position. This output signal (adjustment speed signal) is fed to the amplifier 85 as a further input signal.

Die Leitung 101 verbindet den Schleifer 93 mit dem Verstärker 85. Die zweite Eingangsleitung zum Verstärker 85 besteht aus der Leitung 102, die von der Mittelanzapfung des Widerstandes 96 abzweigt, einem Potentiometer 103 und einer Leitung 104. Die Größe des vom Potentiometer 92 abgegebenen Verstellgeschwindigkeitssignals wird durch das Potentiometer 103 so eingestellt, daß die Ruderbewegung genau in der gewünschten Lage anhält, über diese also nicht hinausgeht.The conduit 101 connects the slider 93 with the amplifier 85. The second input line to the amplifier 85 is from line 102, which branches off from the center tap of the resistor 96, a potentiometer 103 and a line 104. The magnitude of the output from the potentiometer 92 is Verstellgeschwindigkeitssignals adjusted by the potentiometer 103 so that the rudder movement stops exactly in the desired position, ie does not go beyond this.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform der Erfindung wird ein Verstellgeschwindigkeitssignal von einem Tachometergenerator 105 erzeugt, dessen Anker von der Rudermaschine 10 über eine biegsame Welle 80, die mit der anschließenden Welle 106 verbunden ist, angetrieben wird.In the embodiment of the invention shown in FIG. 2, an adjustment speed signal is generated by a tachometer generator 105 , the armature of which is driven by the steering machine 10 via a flexible shaft 80 which is connected to the adjoining shaft 106 .

Der Generator 105 speist den Verstärker 85 über Leitungen 106, 107, ein Potentiometer 108 und eine Leitung 109. Mit Hilfe des Potentiometers 108 ist die Größe des dem Verstärker 85 zugeführten Signals einstellbar, so daß ein übermäßiger Ausschlag des Ruders in derselben Weise wie durch das Potentiometer 103 verhindert wird.The generator 105 feeds the amplifier 85 via lines 106, 107, a potentiometer 108 and a line 109. With the help of the potentiometer 108 the size of the signal fed to the amplifier 85 can be adjusted so that excessive deflection of the rudder in the same way as by the Potentiometer 103 is prevented.

Die Hilfspumpe 46 führt zur Ergänzung Strömungsmittel in den die Hauptpumpe 25 und die Rudermaschine 10 enthaltenden hydraulischen Kreislauf nach. Zu diesem Zweck ist das Druckrohr 66 der Hilfspumpe 46 mit den Leitungen 33, 38 des hydraulischen Kreislaufes über ein Rohr 110, den Einlaß regulierende Druckventile 111 bzw. 112 und Verbindungsleitungen 113 bzw. 114 verbunden. Ein an die Leitung 110 anschließendes überdruckventil 115 verhindert, daß der Druck in der Nachfülleitung eine vorbestimmte Grenze überschreitet. Aus dem Ventil 115 austretendes Strömungsmittel strömt zum Sammelbehälter 71 zurück. Die Sperrventile 34 und 37 verhindern ein »Überholen« des Ruders, d. h. ein Ausschlagen desselben über den befohlenen Wert und mit einer die befohlene Geschwindigkeit übersteigenden Geschwindigkeit. Die Sperrventile 34, 37 ermöglichen einen Fluß des Strömungsmittels von der Hauptpumpe 25 zu den Zylindern 11 und 12, verhindern aber jeden Rückfluß, bis sich ein vorbestimmter Druck in der gegenüberliegenden Leitung infolge der befohlenen Ruderschwenkung ausgebildet hat. Auf diese Weise wirken die Sperrventile 34, 37 als Bremse gegen jedes »überhol«-Drehmoment, so daß die Ruderdrehgeschwindigkeit nicht die durch die Druckmittelförderung durch die Hauptpumpe 25 befohlene Geschwindigkeit übersteigen kann. Wenn keine Stellungsänderung des Ruders befohlen ist, ist das Ruder hydraulisch durch die Sperrventile 34 und 37 in der betreffenden Stellung blockiert. Die Blockierung kann nur gelöst werden, wenn ein Befehlssignal in die Steuereinrichtung bei dem Steuerglied 74 eingespeist wird.The auxiliary pump 46 replenishes fluid in the hydraulic circuit containing the main pump 25 and the steering engine 10. For this purpose, the pressure pipe 66 of the auxiliary pump 46 is connected to the lines 33, 38 of the hydraulic circuit via a pipe 110, pressure valves 111 and 112 regulating the inlet and connecting lines 113 and 114, respectively. A pressure relief valve 115 connected to line 110 prevents the pressure in the refill line from exceeding a predetermined limit. Fluid exiting valve 115 flows back to collecting container 71 . The check valves 34 and 37 prevent an "overtaking" of the rudder, d. H. swinging it above the commanded value and at a speed exceeding the commanded speed. The check valves 34, 37 allow fluid to flow from the main pump 25 to the cylinders 11 and 12, but prevent any backflow until a predetermined pressure has been established in the opposing conduit as a result of the commanded rudder rotation. In this way, the shut-off valves 34, 37 act as a brake against any "overtaking" torque, so that the rudder speed cannot exceed the speed commanded by the pressure medium delivery by the main pump 25. If no change of position of the rudder is commanded, the rudder is hydraulically blocked by the blocking valves 34 and 37 in the relevant position. The blocking can only be released if a command signal is fed into the control device at the control member 74.

Die Ruderinaschine 10 wird differentiell unmittelbar durch das Strömungsmittel gesteuert, das ihr von der Hauptpumpe 25 zugeführt wird, wobei die Sperrventile 34, 37 die Strömung des Strömungsmittels nur in der einen Richtung von der Pumpe zu den Zylindern zulassen.The rowing machine 10 is differentially controlled directly by the fluid supplied to it by the main pump 25 , the check valves 34, 37 only allowing the fluid to flow in one direction from the pump to the cylinders.

Der innere Aufbau der öldruckgesteuerten Sperrventile 34 und 37 ist in Fig. 3 dargestellt. Ein federbelasteter Kolben 116 ruht normalerweise gegen seinen Sitz 117, so daß die Verbindungen zwischen den Leitungen 33, 35 und 38, 36 unterbrochen sind. Ein Kanal 118 im Sperrventil 34 steht unmittelbar mit der Leitung 33 und ein Kanal 119 unmittelbar mit der Leitung 35 in Verbindung. Wenn diese Kanäle mit den Leitungen 33, 35 eine Einlaßverbindung zum Zylinder 11 herstellen, so hebt das von der Hauptpumpe 25 der Leitung 33 unter Druck zugeführte Strömungsmittel den Kolben 116 von seinem Sitz 117 ab und gestattet in einer Richtung ein Durchströmen des Strömungsmittels zu dem Zylinder 11 durch die Leitung 35. Läßt der Druck in der Leitung 33 nach, so legt sich der Kolben 116 wieder gegen seinen Sitz 117 und versperrt jeden Rückfluß des Strömungsmittels aus dem Zylinder 11. Das Sperrventil 37 arbeitet in der für das Sperrventil 34 beschriebenen Weise und läßt den Durchfluß des Strömungsmittels zum Zylinder 12 in nur einer Richtung zu.The internal structure of the oil pressure-controlled shut-off valves 34 and 37 is shown in FIG. 3 . A spring-loaded piston 116 normally rests against its seat 117 so that the connections between the lines 33, 35 and 38 is interrupted, 36th A channel 118 in the shut-off valve 34 is directly connected to the line 33 and a channel 119 is connected directly to the line 35 . When these channels establish an inlet connection to the cylinder 11 with the lines 33, 35 , the fluid supplied under pressure from the main pump 25 to the line 33 lifts the piston 116 from its seat 117 and allows the fluid to flow through to the cylinder in one direction 11 through the line 35. If the pressure in the line 33 decreases, the piston 116 rests against its seat 117 and blocks any backflow of the fluid from the cylinder 11. The check valve 37 operates in the manner described for the check valve 34 and allows flow of fluid to cylinder 12 in only one direction.

Der hydraulische Kreislauf weist eine in Ruhestellung des Ruders unwirksame Vorrichtung auf, die zum überbrücken der durch den Kolben 116 und den Sitz 117 innerhalb des Sperrventils 34 gebildeten Steuerventile dient. Diese Vorrichtung ist Bestandteil der Sperrventile 34, 37 und besteht, wie in Fig. 3 für Sperrventil 34 dargestellt, aus einem Kanal 120 im Gehäuse des Sperrventils 34, der die Kanäle 118 und 119 miteinander verbindet. Der Kanal 120 hat eine zylindrische Form und nimmt einen verschließenden Kolbenteil 121 auf, der von einer Feder 122 in eine Schließstellung gepreßt ist. Der Teil 121 der überbrückungsvorrichtung ist ein Teil eines Schiebers, der einen Kolben 123 aufweist. Eine Leitung 124 verbindet die Leitung 36 mit dem Sperrventil 34, um den Kolben 123 zu bewegen, wenn die Hauptpumpe 25 Strömungsmittel unter Druck zu dem Zylinder 12 liefert. Unter dieser Bedingung bewegt sich der Verschlußkolben 121 aufwärts gegen die Wirkung der Feder 122, und es wird eine Auslaßverbindung vom Zylinder 11 zur Pumpe durch den überbrückungskanal 120 zwischen den Leitungen 35 und 33 geöffnet. Der Kolben 123 und die Leitung 124 der Anordnung bilden eine Vorrichtung, die auf den Druck des Strömungsmittels in der Einlaßverbindung zur Rudermaschine 10 anspricht und die Überströmvorrichtung in der Auslaßverbindung der Schleife wirksam macht. Zur Umkehrung der Tätigkeit der Rudermaschine 10 wird auf eine zum Sperrventil 37 führende Leitung 125 der in der Einlaßleitung 35 des Zylinders 11 herrschende Druck übertragen, so daß die Überströmvorrichtung im Sperrventil 37 geöffnet und dadurch eine Rückströmung nach der Pumpe 25 ermöglicht wird.The hydraulic circuit has a device which is ineffective in the rest position of the rudder and which is used to bypass the control valves formed by the piston 116 and the seat 117 within the shut-off valve 34. This device is part of the shut-off valves 34, 37 and, as shown in FIG. 3 for the shut-off valve 34, consists of a channel 120 in the housing of the shut-off valve 34, which connects the channels 118 and 119 to one another. The channel 120 has a cylindrical shape and receives a closing piston part 121 which is pressed by a spring 122 into a closed position. The part 121 of the lock-up device is a part of a slide which has a piston 123 . A line 124 connects the line 36 to the check valve 34 to move the piston 123 when the main pump 25 is delivering fluid under pressure to the cylinder 12. Under this condition, the sealing piston 121 moves upwards against the action of the spring 122, and an outlet connection from the cylinder 11 to the pump through the bypass passage 120 between the lines 35 and 33 is opened. The piston 123 and conduit 124 of the assembly form a device which is responsive to the pressure of the fluid in the inlet connection to the steering engine 10 and which operates the overflow device in the outlet connection of the loop. To reverse the action of the steering apparatus 10, the transferred to a leading to the check valve 37 line 125 in the inlet line 35 of the cylinder 11 prevailing pressure, so that the overflow device in the check valve 37 opens and thereby allows a backflow to the pump 25th

Der hydraulische Kreislauf wird durch die Sperrventile 34 und 37 unterbrochen, so daß eine Bewegung des Ruders verhindert wird, die z. B. dadurch zustande kommen kann, daß das Ruder an einen Gegenstand schlägt. Damit sich unter diesen Bedingungen kein übermäßiger Druck in den Ruderverstellzylindem 11 und 12 ausbilden kann, sind überdruckventile 126 und 127 zwischen den Leitungen 35 und 36 vorgesehen.The hydraulic circuit is interrupted by the check valves 34 and 37 , so that movement of the rudder is prevented, which z. B. can come about that the rudder hits an object. So that no excessive pressure can build up in the rudder adjustment cylinders 11 and 12 under these conditions, pressure relief valves 126 and 127 are provided between the lines 35 and 36 .

Claims (2)

PATENTANSPRÜCHE.-1. Elektrohydraulische Steuereinrichtung zur Rudereinstellung für Fahrzeuge, insbesondere bei Schiffen, mit einer hydraulischen Rudermaschine, die von einer umkehrbaren Hauptpumpe veränderlicher Förderleistung gespeist wird, die ihrerseits über ein Einstellglied durch eine einen hydraulischen Stellmotor enthaltende Steuereinrichtung entsprechend einem elektrischen Steuersignal eingestellt wird, welches von der algebraischen Summe eines z. B. durch Hand einstellbaren Befehlssignals zur Verstellung des RuL---rs und eines entgegenwirkenden, von der Ist-Verstellung des Ruders abhängigen Rückführsignals abhängig ist, dadurch gekennzeichnet, daß das dem Stellmotor (41) zur Einstellung des Einstellgliedes (30) der Hauptpumpe (25) zugeführte Steuersignal als weitere Komponente ein Verstellgeschwindigkeitssignal enthält, welches dem Befehlssignal entgegengesetzt gerichtet ist und ein Maß für die Verstellgeschwindigkeit des Ruders (22) darstellt. PATENT CLAIMS -1. Electro-hydraulic control device for adjusting the rudder for vehicles, especially on ships, with a hydraulic steering gear, which is fed by a reversible main pump with variable delivery capacity, which in turn is set via an adjusting member by a control device containing a hydraulic servomotor according to an electrical control signal which is derived from the algebraic sum one z. B. by hand adjustable command signal for adjusting the RuL --- rs and a counteracting, dependent on the actual adjustment of the rudder feedback signal is dependent, characterized in that the servomotor (41) to adjust the setting member (30) of the main pump ( 25) the control signal supplied contains an adjustment speed signal as a further component, which is directed in the opposite direction to the command signal and represents a measure of the adjustment speed of the rudder (22). 2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstellgeschwindigkeitssignal der Verstellung des Einstellgliedes (30) der Hauptpumpe (25) entspricht und von einem Signalgenerator, z. B. einem Potentiometer (92), abgenommen wird, welcher bei Verstellung des Einstellgliedes (30) verstellt wird. 3. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstellgeschwindigkeitssignal der Verstellgeschwindigkeit des Ruders (22) entspricht und von einem Signalgenerator (105 in Fig. 2) abgenommen wird, welcher bei Schwenkung des Ruders gedreht wird und ein der Verstellgeschwindigkeit des Ruders (22) entsprechendes Signal erzeugt. 4. Steuereinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellmotor (41) zur Einstellung der Hauptpumpe (25) Zentrierfedern (43, 44) aufweist, welche das Einstellglied (30) für diese Pumpe (25) in die Mittelstellung (Nullstellung) zurücksteUen. 5. Steuereinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der hydraulische Stellmotor (41) durch eine Hilfspumpe (46) über ein elektrisch gesteuertes Ventil. (47) gespeist wird und daß dieses Ventü (47) von dem Steuersignal gesteuert wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 852 959, 1036 088; französische Patentschrift Nr. 990 859; Sonderdruck aus AEG-Nütteilungen, H. 1/2, 1952, Aufsatz von Gregor, »Steuerung elektrisch angetriebener Schiffsruderanlagen«, S.7, Bild12; Buch von Kosack-Wangerin: »Elektrotechnik auf Handelsschiffen«, 1956, S. 247.2. Control device according to claim 1, characterized in that the adjustment speed signal of the adjustment of the adjusting member (30 ) corresponds to the main pump (25) and from a signal generator, for. B. a potentiometer (92), which is adjusted when adjusting the setting member (30). 3. Control device according to claim 1, characterized in that the adjustment speed signal corresponds to the adjustment speed of the rudder (22) and is taken from a signal generator (105 in FIG ) generates the corresponding signal. 4. Control device according to claims 1 to 3, characterized in that the servomotor (41) for adjusting the main pump (25) has centering springs (43, 44) which move the adjusting member (30) for this pump (25) into the central position ( Reset to zero. 5. Control device according to claims 1 to 4, characterized in that the hydraulic servomotor (41) by an auxiliary pump (46) via an electrically controlled valve. (47) is fed and that this valve (47) is controlled by the control signal. Considered publications: German Patent Specifications No. 852 959, 1036 088; French Patent No. 990 859; Special print from AEG-Nütteilungen, issue 1/2, 1952, article by Gregor, "Control of electrically driven ship rudders", p.7, Fig. 12; Book by Kosack-Wangerin: "Electrical engineering on merchant ships", 1956, p. 247.