DE2934019A1

DE2934019A1 - Vorrichtung zur steuerung der richtung und der geschwindigkeit eines selbstfahrenden fahrzeuges

Info

Publication number: DE2934019A1
Application number: DE19792934019
Authority: DE
Inventors: Francois Degraeve; Michel Paramythioti
Original assignee: Albaret SA
Current assignee: Albaret SA
Priority date: 1978-08-25
Filing date: 1979-08-22
Publication date: 1980-03-06
Also published as: JPS5531696A; FR2434072A1; FR2434072B1; GB2030322A; US4264851A; GB2030322B; DE2934019C2; JPS6323933B2

Description

293UH

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung der Richtung und der Geschwindigkeit eines selbstfahrenden Fahrzeugs, das einerseits über ein Lauffahrwerk, das aus mindestens zwei voneinander unabhängigen, angetriebenen Lauforganen besteht, und andererseits über ein Stützfahrwerk, das gegebenenfalls auf ein einziges verschwenkbares Stützorgan reduziert ist, auf dem Boden aufliegt.

Insbesondere betrifft die Erfindung selbstfahrende Verdichtungsfahrzeuge mit hydrostatischem Getriebe, d.h. Verdichtungsfahrzeuge, deren Lauforgane Vibrierkörper bilden und einzeln durch unabhängige Hydraulikmotoren in Drehung versetzt werden, wie sie beispielsweise in der FR-PS 1 573 169 und in der FR-PS 2 323 54-3 beschrieben werden.

Bei der Konstruktion derartiger selbstfahrender Fahrzeuge besteht ein Problem darin, daß zu jedem Zeitpunkt unabhängig von dem Einschlagwinkel des Stützorgans zwischen der Richtungssteuerung und der Geschwindigkeitssteuerung eine vollkommene Unabhängigkeit bestehen muß.

In der FR-PS 1 573 169 wird eine mechanische Losung dieses Problems vorgeschlagen, die den Fall betrifft, in dem das Stützorgan ein einfaches gelenktes Organ, d.h. ein einfaches freilaufendes Lauforgan ist.

In der FR-PS 2 323 54-3 wird diese mechanische Lösung auf den Fall ausgedehnt, in dem das das Stützorgan bildende Lauforgan nicht nur gelenkt ist, sondern auch angetrieben wird.

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Auch diese mechanische Lösung ist "befriedigend. Sie besitzt jedoch folgende Nachteile:

Zunächst ist die Unabhängigkeit der Geschwindigkeitssteuerung des Fahrzeugs gegenüber seiner Richtungssteuerung nur in dem Maße gewährleistet, in dem in einer Kurve die Drehgeschwindigkeit des /AuBenxaüforgans unterhalb eines maximalen Geschwindigkeitswerts bleibt, der dem Höchstdurchsatz der Pumpe entspricht, die den Motor dieses Außenlauforgans speist: über diesem maximalen Geschwindigkeitswert

angetriebenen nimmt die Drehgeschwindigkeit des/Innenlauforgans schnell ab, so daß die Fahrrichtung des Fahrzeugs, die durch die Relativdrehgeschwindigkeiten der angetriebenen Lauforgane bestimmt wird, in einem Zusammenhang mit dem Einschlagwinkel des Stützorgans dieses Fahrzeugs bleibt.

Die Drehgeschwindigkeit des angetriebenen Innenlauforgans nimmt also ab, während die des angetriebenen Außenlauforgans bei ihrem Höchstwert stehen bleibt, so daß die mittlere Vorschubgeschwindigkeit des Fahrzeugs automatisch abnimmt, was in der Praxis wie eine automatische Rückbewegung des Geschwindigkeitssteuerhebels des Fahrzeugs wirkt.

Wenn das Fahrzeug in die Gerade zurückkehrt, ist dieser Hebel deshalb nicht mehr in seiner ursprünglichen Stellung und die ursprünglich eingestellte Vorschubgeschwindigkeit ist nicht mehr beibehalten, so daß der Fahrer des Fahrzeugs wieder den Geschwindigkeitssteuerhebel betätigen muß, um die ursprüngliche Vorschubgeschwindigkeit zu erhalten.

Die in den genannten französischen Patentschriften beschriebenen mechanischen Lösungen gestatten außerdem nicht verschiedene Drehrichtungen der beiden angetriebenen Lauforgane, wodurch der Einschlagwinkel, der dem Stützorgan verliehen werden kann, begrenzt wird.

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Gegenstand der Erfindung ist eine elektronische Vorrichtung zur Richtungs- und Geschwindigkeitssteuerung eines derartigen selbstfahrenden Fahrzeugs, die die erwähnten Nachteile nicht aufweist und bei der eine mittlere Vorschubgeschwindigkeit des Fahrzeugs unabhängig von dem Einschlagwinkel des Stützorgans ständig beibehalten wird und praktisch jede Begrenzung des entsprechenden Einschlagwinkels, der etwa 90° erreichen kann, wegfällt.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen, wobei auf die beiliegende Zeichnung Bezug genommen wird. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht, die die Anordnung der Fahrwerke eines selbstfahrenden Fahrzeugs zeigt, auf das die Erfindung angewandt werden kann,

Fig. 2 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Richtungs- und Geschwindigkeitssteuerung für ein derartiges Fahrzeug in dem Fall, in dem sein Stützorgan nicht angetrieben ist,

Fig. 3 ein Fig. 2 entsprechendes Blockschaltbild für den Fall, in dem das Stützorgan des Fahrzeugs angetrieben ist,

Fig. 4 ein detailliertes Schaltbild einer derartigen Vorrichtung und

Fig. 5 ein Schaltbild, das einen Teil von Fig. 4- wiedergibt und eine abgewandelte Ausführungsform betrifft.

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Es wird im folgenden, davon ausgegangen, daß das betreffende selbstfahrende Fahrzeug gemäß Fig· 1 einerseits über ein Lauffahrwerk 10, das aus zwei voneinander unabhängigen, angetriebenen LaufOrganen 11D und 11G besteht, und andererseits über ein Stützfahrwerk 12, das auf ein einziges verschwenkbares Stützorgan 11M reduziert ist, auf dem Boden aufliegt.

Die beiden Fahrwerke 10 und 12 sind in der Längsachse des Fahrzeugs hintereinander angeordnet, und zwar ist das Stützfahrwerk 12 bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel vor dem Lauffahrwerk 10 (in der normalen Vorschubrichtung des Fahrzeugs gesehen) angeordnet.

Bei der dargestellten Ausführungsform ist das verschwenkbare Stützorgan 11M, das das Fahrwerk 12 bildet, ein Lauforgan, es kann sich hierbei jedoch auch um eine einfache Kufe handeln.

Ein derartiges Lauforgan kann frei drehbar sein, es kann sich jedoch auch um ein angetriebenes Organ handeln.

Im nachfolgenden handelt es sich um ein selbstfahrendes Fahrzeug mit hydrostatischem Getriebe, d.h. bei dem die Drehung der Lauforgane 11D und 11G durch Hydraulikmotoren erzeugt wird, die jeweils einzeln von getrennten Pumpen gespeist werden. Dasselbe gilt für das Stützorgan 11M, wenn dieses seinerseits angetrieben wird.

Hierbei ist:

- CD der Hubraum der Pumpe des rechten angetriebenen Lauforgans 11D,

- OG der Hubraum der Pumpe des linken angetriebenen Lauforgans 11G,

- CM der Hubraum der Pumpe des Stützorgans 13» wenn dieses angetrieben ist,

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- a der Abstand der vertikalen Mittelebenen der Lauforgane 11D und 11G in Querrichtung und

- L der Abstand in Längsrichtung zwisehen der vertikalen Ebene, die durch die Achsen der Lauforgane 11D und 11G läuft, und der vertikalen Ebene, die durch die Achse des Stützorgans 11M läuft, und zwar in seiner mittleren Ruhestellung.

Jetzt wird angenommen, daß dem Stützorgan 11M ein Einschlagwinkel CC verliehen wird, und zwar in der Richtung, daß sich das angetriebene Lauforgan 11G auf der Innenseite der entsprechenden Kurve befindet.

Hierbei ist:

- 0 der Mittelpunkt der Drehung des Fahrzeugs im Falle eines Einschlagwinkels oL> *

- VO die Fortbewegungsgeschwindigkeit des angetriebenen Lauforgans 11D,

- VG die Fortbewegungsgeschwindigkeit des Lauforgans 11G,

- vM die Fortbewegungsgeschwindigkeit des Stützorgans 11M,

- ED der Radius des von dem angetriebenen Lauforgan 11D beschriebenen Kreises,

- RG der Radius des von dem angetriebenen Lauf organ 11G "beschriebenen Kreises und

- rM der Radius des von dem Stützorgan 11M beschriebenen Kreises.

Aufgrund der Konstruktion können folgende Gleichungen aufgestellt werden:

VD = K.GD VG = K.CG

in denen K durch die Drehgeschwindigkeit der betreffenden Pumpen, den Hubraum der von ihnen gespeisten Motoren und den Durchmesser der von ihnen angetriebenen Lauforgane bestimmt wird.

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2334Q18

Gemäß Pig. 1 erhält man:

^{RD GD}

Außerdem können folgende Gleichungen aufgestellt werden: RD - RG = a und - R

R ist der Radius des mittleren Kreises, auf dem sich das Fahrzeug in seiner Gesamtheit bewegt»

Damit dieser Radius R dem Einschlagwinkel^/ des Stützorgans 13 entspricht, muß:

"R " RD + RG

sein« Dies bedeutet unter Berücksichtigung der vorhergehenden Gleichungen: , _v _ 2L CD - GG ^VS<JC - _a · CD + CG

Aus Fig. 1 kann folgende Gleichung gezogen werden: rM = ^R

und damit, unter Berücksichtigung der vorhergehenden Gleichungen:

y ^{+ RG} und

" 2COS06 "

Die mittlere Vorschubgeschwindigkeit V des Fahrzeugs ist: V = VD + VG

Der mittlere Hubraum C der Pumpen der angetriebenen Lauforgane 11D und 11G, der diese mittlere Geschwindigkeit V bewirken kann, kann also folgendermaßen ausgedrückt werden: η CD + CG

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Aus diesen Gleichungen können folgende Gleichungen abgeleitet werden:

CD = C (1

CG = σ( 1 -

und, wenn das Stützorgan 13 angetrieben wird,

Nun sind zwei Fälle zu betrachten.

Erster Fall: die Hubräume CD und CG bleiben beide unter dem Höchstwert C max oder mit anderen Worten, der Hubraum CD, der bei der betrachteten Kurve der größere ist, bleibt unabhängig von dem Einschlagwinkel, dem diese Kurve entspricht, unter diesem Höchstwert C max.

Die für die Hubräume CD, CG und CM einzuhaltenden Werte sind also die durch die oben angeführten Gleichungen gegebenen Werte.

Zweiter Fall: bei der betreffenden Kurve, bei der davon ausgegangen wird, daß der von der Längsachse des Fahrzeugs aus gemessene Einschlagwinkel positiv ist, kann der Wert des Hubraums CD den Höchstwert C max erreichen.

In diesem Fall ist es bei größeren Einschlagwinkeln, bei denen der Hubraum CD an seinem Höchstwert C max stehen bleibt, erforderlich, den mittleren Hubraum C und damit die Hubräume CG und CM vorübergehend zu verringern.

Die einzuhaltenden Gleichungen lauten nun: CD = C max

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2934Ü13

CG = C max.

1 +

GM, das in GD und GG ausgedrückt wird, behält denselben Wert wie oben bei.

Wenn der Einschlagwinkel negativ ist, d.h. wenn sich in der entsprechenden Kurve das angetriebene Lauforgan 11D auf der Innenseite befindet, werden die vorhergehenden Gleichungen auf ähnliche Weise:

GD	η	max .	1	-	px » ι "S o(y
C2		max	1	+	a ι ι ■37- · tg;>6 I £-SJ I I
= G

Wenn also in einer Kurve der Hubraum der Pumpe, die einem beliebigen angetriebenen Lauforgan 11D oder 11G zugeordnet ist, den Höchstwert G max überschreitet, müssen die folgen den Gleichungen eingehalten werden:

GD (oder GG) = C max

GG (oder CD) - C max .

CD + CG

Gegenstand der Erfindung ist eine elektronische Vorrichtung, die diese Bedingungen erfüllt.

Wie das Blockschaltbild von Fig. 2 zeigt, besitzt diese Vorrichtung, bei der die Hubräume GD, GG, GM und C max Geschwindigkeitssteuerungen entsprechen, einen Eingangsfuhler 15, der für eine mit dem Einschlagwinkel o£ verbundene Größe empfindlich ist, und ein Einstellpotentiometer 16, von dem ein Anschluß 17 mit der Masse verbunden ist,

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- Ί4- -

während an den anderen Anschluß 18 eine Spannung angelegt ist, die dem Höchstwert C max der Geschwindigkeitssteuerung entspricht. Dieses Einstellpotentiometer gestattet mit seinem Läufer 19 die Einstellung einer Sollspannung, die dem einzuhaltenden Mittelwert C der Geschwindigkeitssteuerung entspricht. Ein erster Operator 01, der durch das Einstellpotentiometer 16 und den Eingangsfühler 15 gesteuert wird, kann die Funktion

C ( 1 - Ki.tgoo ) (F I)

erarbeiten. Ein zweiter Operator Oil, der durch das Einstellpotentiometer 16 und den Eingangsfühler 15 gesteuert wird, kann die Funktion

C ( 1 + Ki.tgCC ) (i¹ H)

erarbeiten. Ein dritter Operator Olli, der durch das Einstellpotentiometer 16 und den Eingangsfühler 15 gesteuert wird, kann die Funktion

1 - K1. I tK QC \ f-rx

* Λ + Ki. jtg*/ ^CP

erarbeiten. Weiterhin besitzt die Vorrichtung Ausgänge SD und SG, die die Geschwindigkeitssteuerung OD und CG liefern, einen ersten Vergleicher 201, der an seinen Eingängen einerseits den Höchstwert 0 max der Geschwindigkeitssteuerung und andererseits die Funktion F1 erhält, und einen zweiten Vergleicher 2OII, der an seinen Eingängen einerseits den Höchstwert 0 max der Geschwindigkeitssteuerung und andererseits die Funktion F2 erhält· Die Operatoren OI und 011 sind jeweils mit den Ausgängen SD und SG verbunden, sind zu dem Operator Olli parallel und werden durch Gatter gesteuert, die durch die Vergleicher gesteuert werden.

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Beispielsweise bestehen die Vergleiclier 201 und 2011 jeweils aus einem Operationsverstärker, der entsprechend als Vergleicher geschaltet ist, dessen Ausgangsspannung von der unteren Stufe zur oberen Stufe kippt, wenn das Potential am positiven Eingang größer als das am negativen ist. Sie erhalten den Höchstwert G max der Geschwindigkeitssteuerung an ihrem negativen Eingang.

Der Operator OI ist mit dem Ausgang SG einerseits über ein Gatter PI, das über einen Umkehrer 11 durch den Vergleicher 2011 gesteuert wird, und andererseits über einen Ausgangsverstärker 22G verbunden.

Der Operator 011 ist mit dem Ausgang SD einerseits über ein Gatter P2, das über einen Umkehrer 12 durch den Vergleicher 2011 gesteuert wird, und andererseits über einen Ausgangsverstärker 22D verbunden.

Der Operator Olli ist einerseits mit dem Eingang des Verstärkers 22G über ein Gatter ΡΊ, das direkt durch den Vergleicher 2011 gesteuert wird, und andererseits mit dem Eingang des Verstärkers 22G über ein Gatter P¹2, das direkt durch den Vergleicher 201 gesteuert wird, verbunden.

Die Gatter PI, P^f1, P2, P¹2 sind offen, wenn das Potential ihre Steuerung auf der oberen Stufe ist, und sind geschlossen, wenn es sich auf einer unteren Stufe befindet.

Der Fahrer des Fahrzeugs hat mit dem Läufer 19 des Einstellpotentiometers 17 die Spannung einzustellen, die der mittleren Steuergeschwindigkeit G entspricht.

Solange das Fahrzeug auf gerader Strecke fährt, bleiben die den Ausgängen SD und SG gelieferten Geschwindigkeitssteuerungen GD und GG gleich und werden diesen direkt von den

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Operatoren OI und Oil geliefert, da die Gatter Pl und P2 offen sind, während die Gatter ΡΊ und P¹2 geschlossen sind.

Sobald dem Stützorgan 11M ein Einschlagwinkel OC verliehen wird, werden die den Ausgängen SD und SG gelieferten Geschwindigkeitssteuerungen CD und CG durch Einwirkung der Operatoren OI und OH verschieden groß.

Soweit die von dem Operator 011 gelieferte Spannung unter der Spannung bleibt, die dem Höchstwert C max der Geschwindigkeitssteuerung entspricht, d.h. soweit der Durchsatz der Pumpe, die den das äußere Lauforgan 11D antreibenden Motor speist, angesichts des Einschlagwinkels unter seinem Höchstwert bleibt, tritt der Vergleicher 2011 nicht in Tätigkeit: Das Gatter PI bleibt offen und das Gatter ΡΊ bleibt geschlossen.

Wenn aber der Einschlagwinkel OC so groß ist, daß die von dem Operator OH erzeugte Spannung größer als die Spannung wird, die dem Höchstwert C max der Geschwindigkeitssteuerung entspricht, kippt der Vergleicher 2011: das Gatter PI wird nun geschlossen und das Gatter ΡΊ wird geöffnet.

Nun liefert anstelle des Operators OI der Operator Olli den Eingang des Ausgangsverstärkers 22G die für den Ausgang SG bestimmte Geschwindigkeitssteuerung CG gemäß der Funktion F3, während die dem Ausgang SD gelieferte Geschwindigkeitssteuerung CD durch den Ausgangsverstärker 22D auf dem Höchstwert C max gesättigt ist.

Die in diesem Fall für die Geschwindigkeitssteuerungen einzuhaltenden Beziehungen sind also gewährleistet.

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Insbesondere ist die mittlere Vorschubgeschwindigkeit des Fahrzeugs herabgesetzt.

Diese Situation besteht solange, als der Einschlagwinkel oC , der sie ausgelöst hat, beibehalten wird.

Wenn der Einschlagwinkel oC auf einen solchen Wert reduziert wird, daß die von dem Operator 011 gelieferte Spannung wieder kleiner als die dem Höchstwert G max der Geschwindigkeitssteuerung entsprechende Spannung ist, und erst recht, wenn der Einschlagwinkel Null wird, so wird wieder automatisch bewirkt, daß die Operatoren OI und 011 direkt die Geschwindigkeitssteuerungen GD und CG für die Ausgänge SD und SG erarbeiten, so daß das Fahrzeug automatisch wieder die mittlere Vorschubgeschwindigkeit V einnimmt, die dem eingestellten Vert C der Geschwindigkeitssteuerung entspricht.

Im vorhergehenden wurde davon ausgegangen, daß der Einschlagwinkel OC positiv ist, wobei sich das Lauf organ 11D auf der Außenseite der Kurve befand.

Wenn dagegen der Einschlagwinkel negativ ist, wobei sich das Lauforgan 11G auf der Außenseite der Kurve befindet, so tritt nötigenfalls der Vergleicher 201 in Tätigkeit und bewirkt auf ähnliche Weise wie im vorhergehenden und mit ähnlichen Ergebnissen die Schließung des Gatters P2 und die öffnung des Gatters P¹2.

Im Vorhergehenden wurde davon ausgegangen, daß das Stützorgan 11M frei drehbar ist.

Fig. 3 zeigt die Anwendung der Erfindung auf den Fall, in dem dieses Stützorgan dagegen angetrieben wird.

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Für diesen Fall ist ein vierter Operator OIV vorgesehen, der einerseits durch den Eingangsfühler 15 gesteuert wird, der für eine mit dem Einschlagwinkel OC verbundene Größe empfindlich ist, und der andererseits eine Spannung erhält, der mit der Hälfte der Summe der Geschwindigkeitssteuerungen CD und CG verbunden ist. Dieser vierte Operator kann die folgende Funktion ausarbeiten:

CM = K2

cosoO ' 2

Über einen Ausgangsverstärker 22M ist der Operator OIT mit dem Ausgang SM verbunden, der die gewünschte Geschwindigkeitssteuerung CM liefern kann.

Der Operator OIV erhält die mit der halben Summe der Geschwindigkeitssteuerungen CD und CG verbundene Spannung von einem Additionspunkt 24, der einerseits entweder über ein direkt durch den Vergleicher 2011 gesteuertes Gatter PJ mit dem Anschluß 18 des Einstellpotentiometera 16, an den die dem Höchstwert C max der Geschwindigkeitssteuerung entsprechende Spannung angelegt wird, oder über ein

Gatter P¹3, das durch den Vergleicher 2011 über den Umkehrer 11 gesteuert wird, mit dem Eingang des Ausgangsverstärkers 22D verbunden ist. Andererseits ist dieser Operator OIV entweder wie im vorhergehenden Fall über ein direkt durch den Vergleicher 201 gesteuertes Gatter P4 mit dem Anschluß 18 des Einstellpotentiometers 16 oder über ein Gatter P¹4, das über den Umkehrer 12 durch den Vergleicher 201 gesteuert wird, mit dem Eingang des Ausgangsverstärkers 22G verbunden.

Wenn beide Geschwindigkeitssteuerungen CD und CG kleiner als der Höchstwert C max sind, sind die Gatter P3 und aus den oben beschriebenen Gründen geschlossen, während die Gatter P¹3 und P¹4 offen sind.

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In diesem Fall erhält der Additionspunkt 24 die Geschwindigkeitssteuerungen GD und CG und liefert deren Summe dem Eingang des Operators OIV.

Venn aber beispielsweise die Geschwindigkeitssteuerung GD größer als der Höchstwert C max wird, bewirkt der Vergleicher 2011 die Öffnung des Gatters P3 und die Schließung des Gatters P¹ 5.

Über das Gatter P3 erhält nun der Additionspunkt 24 die dem Höchstwert 0 max entsprechende Spannung, und zwar anstelle der am Eingang des Ausgangsverstärkers 22D auftretenden Spannung, d.h. anstelle der Geschwindigkeitssteuerung GD, während der Additionspunkt 24 über das Gatter P¹4 weiterhin die Geschwindigkeitssteuerung GG erhält.

In allen Fällen ist die obengenannte Funktion F4 eingehalten.

Die Vergleicher 201 und 2011, die Gatter PI, P¹I, P2, P¹2, PJ, P¹3, P4 und P^!4 und die Ausgangsverstärker 22D, 22G und 22M werden nicht ausführlicher beschrieben, da ihre Ausbildung dem Fachmann bekannt ist.

Dasselbe könnte für die Operatoren 01, Oil, Olli und OIV sowie für denEingangsfühler 15 gelten.

Im folgenden wird jedoch anhand von Fig. 4 eine mögliche Ausführungsform dieser Elemente beschrieben.

In Fig. 4 sind die bereits beschriebenen Elemente mit denselben Bezugszahlen wie in Fig. 2 und Fig. 3 versehen.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel besitzt der Eingangsfühler 15 ein Potentiometer 25, dessen Läufer 26 durch das Stützorgan 1311 im Verhältnis des Tangens des Einschlagwinkels des Stützorgans in Bewegung versetzt wird.

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Beispielsweise ist dieses Potentiometer 25 linear und das Stützorgan 11M, das in Fig. 4- schematisch mit der vertikalen Achse 27, die ihm einen Einschlagwinkel verleihen kann, dargestellt ist, wirkt auf den Läufer 26 des Potentiometers über eine Steuerkurve 28 ein, die bezüglich Drehung mit der Achse 27 fest verbunden ist und deren Führungsflaehe 29 einer Tangens - Gesetzmäßigkeit folgt. Der Läufer 26 des Potentiometers 25 ist über eine Übertragung 27 mit der Rolle 30 verbunden, die mit dieser Führungsfläche in Kontakt gehalten wird.

Einer der Anschlüsse des Potentiometers 25 liegt an der Masse, während an den anderen über einen Operationsverstärker 32, der als Spannungsfolgeverstärker geschaltet ist und somit einfach ein Impedanzanpassungsglied bildet, die Spannung angelegt wird, die an dem Läufer 19 des Einstellpotentiometers abgenommen wird und dem einzuhaltenden Mittelwert G der Geschwindigkeitssteuerung entspricht.

Wenn der Einschlagwinkel OC Null ist, befindet sich der Läufer 26 des Potentiometers 25 in der Mittelstellung.

Bei einem beliebigen positiven oder negativen Einschlagwinkel bewirkt die Steuerkurve 28 die Winkelbewegung dieses Läufers 26 in der einen oder der anderen Richtung und die an ihm abgenommene Spannung hat die Form:

H (1 + K"|.tgO6)

Diese Spannung wird über einen Operationsverstärker 33» der als Spannungsfolgeverstärker geschaltet ist, an einen der Eingänge eines Operationsverstärkers 34- angelegt, der als Subtrahierglied geschaltet ist und an dessen anderen Eingang die Ausgangsspannung des Verstärkers 32 angelegt wird.

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2 9 3 4 ü 1 9

Am Ausgang des Verstärkers 34- erhält man somit eine Spannung von der Form:

Über einen Verstärker 35 wird diese Spannung gleichzeitig an einen der Eingänge eines als Subtrahierglied geschalteten Operationsverstärker 36 und an einen der Eingänge eines als Addierglied geschalteten Operationsverstärkers 37 angelegt, wobei der andere Eingang jedes dieser Operationsverstärker außerdem die Ausgangsspannung des Verstärkers 32 erhält.

Man erhält somit am Ausgang des Verstärkers 36 eine Spannung von der Form:

0 (1 - K1 . tgOO

und an dem Ausgang des Verstärkers 37 eine Spannung von der Form:

C (1 + K1 . tgod)

Die oben beschriebenen Elemente bilden somit gleichzeitig die bereits erwähnten Operatoren OI und Oil.

Der Ausgang des Verstärkers 36 ist also einerseits über das Gatter PI mit dem Ausgangsverstärker 22G und andererseits mit einem der Eingänge des Vergleichers 201 verbunden und der Ausgang des Verstärkers 37 ist einerseits über das Gatter P2 mit dem Ausgangsverstärker 22D und andererseits mit einem der Eingänge des Vergleichers 2011 verbunden.

Der Eingangsfühler 15 besitzt bei der dargestellten Ausführungsform der Erfindung ein zweites lineares Potentiometer 40, dessen Mittelpunkt an der Masse liegt und des-

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sen Läufer 41 wie der Läufer 26 des ersten Potentiometers 25 durch die Rolle 30 angetrieben wird, auf die die Tangens -Steuerkurve 28 einwirkt.

An diesem Läufer erhält man somit eine Spannung von der Form:

G . K"1 . tgp6-

Diese Spannung wird an einen der Eingänge eines Operationsverstärkers 43 angelegt, der in einer an sich bekannten Bruckendifferentialschaltung einerseits an einem seiner Eingänge diese Spannung und andererseits an jedem seiner Eingänge eine Spannung erhält, die dem Höchstwert 0 max der Geschwindigkeitssteuerung entspricht.

Aufgrund der Bruckendifferentialschaltung dieses Operationsverstärkers 43 und durch eine entsprechende Wahl der in dieser Schaltung benutzten Widerstände erhält man am Ausgang des Operationsverstärkers 4-3 eine Spannung von der IOrm:

C max
^{0 maX}

- KL I

1 + K1.

Die Elemente, mit denen diese Spannung erreicht werden kann, entsprechen also dem oben erwähnten Operator Olli und diese Spannung wird nun an den Mittelpunkt der Gatter ΡΊ und P'2 angelegt.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel besitzt der Eingangsfühler 15 schließlich ein drittes lineares Potentiometer 45, dessen Läufer 4-6 über ein Übertragungsglied 47 mit einer Rolle 48 gekoppelt ist, die mit der Bahn 49 einer drehbar montierten und mit der Achse 27 des Stützorgans 11M bezüglich Drehung gekoppelten Steuerkurve 50 in Kontakt gehalten wird, deren Gesetzmäßigkeit der Kehrwert des Kosinus ist.

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Einer der Anschlüsse dieses Potentiometers 45 liegt an der Masse, während an den anderen Anschluß über einen als Spannungsfolgeverstärker geschalteten Operationsverstärker 52 die Spannung angelegt wird, die man am Additionspunkt 24 erhält.

An dem Läufer 46 erhält man somit eine Spannung der Form:

CD + OG ₍, E'2 -j
2" cos£i>

Diese Spannung wird über einen als Spannungsfolgeverstärker geschalteten Operationsverstärker 53 an einen der Eingänge eines Operationsverstärkers 5^ angelegt, der als Subtrahierglied geschaltet ist und an dessen anderen Eingang die Ausgangsspannung des Verstärkers 52 angelegt wird.

Am Ausgang dieses Verstärkers 5^ erhält man somit eine Spannung der Form:

CD + OG K2

2 *

und diese Spannung wird über den Ausgangsverstärker 2211 dem Ausgang SM geliefert. Diese einzelnen Elemente entsprechen somit dem oben erwähnten Operator OIV.

Die in !ig. 5 gezeigte abgewandelte Ausführungsform gestattet den Wegfall des Potentiometers 40.

Bei dieser Abwandlung besitzt der dritte Operator, der für die Bildung der Punktion P3 erforderlich ist, einen Teiler,

Und zwar handelt es sich um einen Multiplikator 56, der in dem Rückkopplungszweig eines Operationsverstärkers 57 vorgesehen ist. Dieser Operationsverstärker 57 erhält über einen als Vorzeichenumkehrungsverstärker geschalteten Ver-

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stärker 58 und über Gatter P5 und P¹5, deren erster über ein Umkehrglied 13 und deren zweiter direkt durch einen für das Vorzeichen des Einschlagwinkels OC empfindlichen Vergleicher 59 gesteuert werden, entweder die von dem ersten Operator gelieferte Spannung, die am Ausgang des Verstärkers 36 abgenommen wird, oder die von dem zweiten Operator gelieferte Spannung, die am Ausgang des Verstärkers 37 abgenommen wird, während sein anderer Eingang mit der Masse verbunden ist.

Gleichzeitig erhält der Multiplikator 56 über Gatter P6 und P¹6, deren erster direkt und deren zweiter über den Umkehrer 13 durch den Vergleicher 59 gesteuert wird, entweder die von dem zweiten Operator gelieferte Spannung, die am Ausgang des Verstärkers 37 abgenommen wird, oder die von dem ersten Operator gelieferte Spannung, die am Ausgang des Verstärkers 36 geliefert wird.

Die Verwendung eines derartigen Multiplikations- und Teilungsgliedes kann auch den Wegfall des Potentiometers 45 gestatten, wenn dies gewünscht wird, indem gewisse trigonometrische Grundbeziehungen zur Bildung von Funktionen ausgehend von tg &· in ■■■■ und tgA>

c. COSc^

benutzt werden.

Ferner können auch die Steuerkurven 28 und 50 wegfallen, wenn die von ihnen gesteuerten Potentiometer mit Bahnen versehen sind, die direkt einerseits in einer tangentialen Gesetzmäßigkeit und andererseits in der Gesetzmäßigkeit ^- ¹ ausgebildet sind.

Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen und dargestellten Ausführungsformen beschränkt, sondern umfaßt alle Abwandlungen.

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Insbesondere sind verschiedene technische Ausbildungen der Operatoren sowie der Eingangsfühler möglich.

Je nach der mit dem Einschlagwinkel verbundenen Größe, die den Operatoren durch einen derartigen Eingangsfühler geliefert werden, genügt es, daß diese Operatoren die einzel nen, gesuchten Funktionen ausarbeiten können.

Statt daß das Potentiometer -25 des Eingangsfühlers 15 einem seiner Anschlüsse mit der Masse verbunden ist und an dem anderen Anschluß eine Spannung erhält, die dem einzuhaltenden Mittelwert 0 der Geschwindigkeitssteuerung entspricht, kann dieses Potentiometer auch an einem seiner Anschlüsse diese Spannung und an dem anderen Anschluß über einen als Umkehrglied geschalteten Operationsverstärker eine umgekehrte Spannung erhalten.

In diesem Pail ist der Läufer eines derartigen Potentiometers, das linear ist, in der mittleren Ruhestellung, wenn der Einschlagwinkel OO Null ist.

Angesichts der gewählten Anordnung entimmt man also direkt an seinem Läufer eine Spannung, die zu C tg^ proportional ist und deren Proportionalitätskoeffizient durch einen entsprechend geschalteten Operationsverstärker eingestellt wird.

Wie oben wird diese Spannung anschließend vor den Vergleichern 201 und 2011 an Operationsverstärker angelegt, deren einer als Subtrahierer und deren anderer als Addierer geschaltet ist.

Ebenso können die Elemente 59, 13, P5, P'5, P6, P'6 und 58 durch eine Einheit ersetzt werden, die den absoluten Wert des Ausdrucks KGtgöi- erhält, aus diesem die Ausdrücke

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G (1 j - Ktg#:|) und (1 j + Ktgtfj) bildet und diese direkt dem Element 57 bzw. dem Element 56 liefert.

Die Anwendung der Erfindung ist nicht auf Verdichtungsmaschinen mit hydrostatischem Getriebe beschränkt, sondern erstreckt sich auch auf alle seit st fahr enden Fahrzeuge oder Maschinen, bei denen mindestens das Lauffahrwerk aus voneinander unabhängigen, angetriebenen Lauforganen besteht, wobei es keine Rolle spielt, ob diese angetriebenen Organe durch einen Hydraulikmotor oder beispielsweise durch einen Elektromotor angetrieben werden·

Derartige Lauforgane können beispielsweise auch Kettenbzw. Raupenlauforgane sein und/oder ihre Anzahl kann größer als zwei sein.

Schließlich ist das Vorhandensein eines Stützorgans nicht unbedingt erforderlich und, wenn es vorhanden ist, muß es nicht unbedingt angetrieben sein und muß auch nicht notwendigerweise ein Lauforgan sein. Die Erfindung betrifft die Richtungs- und Geschwindigkeitssteuerung eines selbstfahrenden Fahrzeugs, das auf dem Boden über ein Lauf fahrwerk, das aus mindestens zwei angetriebenen Lauforganen, für die verschiedene Geschwindigkeitssteuerungen erforderlich sind, besteht, sowie über ein verschwenkbares Stützorgan aufliegt.

Erfindungsgemäß werden diese Geschwindigkeitssteuerungen an den Ausgängen SD und SG entnommen, die durch Operatoren 01, 011 und Olli gesteuert werden, die einerseits durch einen für den Einschlagwinkel OC des Stützorgans empfindlichen Eingangsfühler 15 und andererseits durch ein Einstellpotentiometer 16 gesteuert werden.

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Die Erfindung ist insbesondere auf Verdichtungsmaschinen mit hydrostatischem Getriebe anwendbar.

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Claims

PAT E N TA N WA LT E MANITZ, FINSTEkWALD & QRÄMKOW 2934Q19 DEUTSCHE PATEMTANYVALTE DR. GERHART MANITZ - DiPL -PHYS MANFRED FiNSTERWALD - DiPL -ING DiPi. -Λ mscn -ir.G WERNER GRAMKOW - DiPL -ING DR. HELiANE HEYN DiPL -CHEM HANNS-JÖRG ROTERMUND DIPL -PHYS BRiTiSH CHARTERED PATENT AGENT JAMES G. MORGAN B SC fhiS, D >,· S ZUGELASSENE VERTRETER BEI1-" ElPCPA SCbE'. FATENTi'.'T FE=RESENTATiVES EiFOf3E The ElFiOPEAN PATENT off CE MANSATAICES A33EES PPES LQtFiCE E..-3"UEN CES E=i;ET München, den 23.8.1979 Erb/Sv - A 3200 ALBAEET S.A. 6Ο29Ο Rantigny, Frankreich Vorrichtung zur Steuerung der Richtung und der Geschwindigkeit eines selbstfahrenden Fahrzeuges

1. Vorrichtung zur Steuerung der Richtung und der Geschwindigkeit eines selbstfahrenden Fahrzeugs, das auf dem Boden einerseits über ein Lauffahrwerk, das aus mindestens zwei voneinander unabhängigen, angetriebenen Lauforganen besteht, und andererseits über ein Stützfahrwerk aufliegt, das gegebenenfalls auf ein einziges verschwenkbares Stützorgan reduziert ist, wobei die Geschwindigkeit jedes der angetriebenen Lauforgane einzeln durch eine eigene Geschwindigkeitssteuerung gesteuert wird, gekennzeichnet durch einen Eingangsfühler, der für eine mit dem Einschlagwinkel QC verbundene Größe empfindlich ist,

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MANlTZ FINSTERWALD HEYN MORGAM 8000MUhCHEN 22 ROBERTKOCH-STRASSE 1 TEL (089) 224211 TELEX 05-29672 PATMF

GHAMKOW ROTERMUND 7000 STUTTGART 50 IBAD CANNSTATT) SEELBERGSTR 23/25 TEL (0711) 5672 61
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ein Einstellpotentiometer, von dem ein Anschluß mit der Masse verbunden ist, während an den anderen Anschluß eine Spannung angelegt ist, die dem Höchstwert C max der Geschwindigkeitssteuerung entspricht, und das mit seinem Läufer die Einstellung einer Sollspannung gestattet, die dem einzuhaltenden Mittelwert C der Geschwindigkeitssteuerung entspricht, einen ersten Operator 01, der durch das Einstellpotentiometer und den Eingangsfühler gesteuert wird und die Punktion C (1 - K1.tg;po) (F I)

herstellen kann,

einen zweiten Operator 011, der durch das Einstellpotentiometer und den Eingangsfühler gesteuert wird und die Funktion

C (1 + Ki.tgCC) (F II)

herstellen kann,

einen dritten Operator Olli, der durch das Einstellpotentiometer und den Eingangsfühler gesteuert wird und die Funktion

0 _maX 1 - KiJ tu* I
ο max -] + Κ1.

herstellen kann,

Ausgänge SD und SG, die die Geschwindigkeitssteuerungen OD bzw. CG liefern können,

einen ersten Vergleicher, der an einem seiner Eingänge einerseits den Wert C max und andererseits die Funktion F I erhält,

und einen zweiten Vergleicher, der an einem seiner Eingänge einerseits den Wert 0 max und andererseits die Funktion F II erhält,

wobei die Operatoren OI und 011 jeweils parallel zu dem Operator Olli über Gatter, die durch die Vergleicher gesteuert werden, mit den Ausgängen SD und SG verbunden sind und

CD die Geschwindigkeitssteuerung eines der angetriebenen Lauforgane,

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CG die Geschwindigkeitssteuerung des anderen angetriebenen Lauforgans.

/τη ι ΠΠ

G der mittlere Vert der Geschwindigkeit, wobei C = —■*—

einer mittleren Vorschubgeschwindigkeit entspricht, die "bei dem betreffenden Fahrzeug einzxihalten ist, G max ein Höchstwert der Geschwindigkeitssteuerung und OC der Einschlagwinkel des Stützorgans ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Eingangsfühler ein Potentiometer besitzt, dessen Läufer in seiner Bewegung durch das Stützorgan gemäß dem Tangens seines Einschlagwinkels gesteuert wird, wobei an einen der Anschlüsse des Potentiometers eine Spannung angelegt ist, die dem einzuhaltenden mittleren Vert G der Geschwindigkeitssteuerung entspricht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß das Potentiometer ein lineares Potentiometer ist, dessen Läufer sich in der Ruhestellung an seinem Mittelpunkt befindet, und daß das Stützorgan auf den Läufer über eine Steuerkurve einwirkt, deren Bahn einer Tangens-Gesetzmäßigkeit folgt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß das Potentiometer direkt in einer Tangens-Gesetzmäßigkeit ausgebildet ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4·, dadurch gekennzeichnet , daß der erste und der zweite Operator jeweils einen Operationsverstärker besitzt, der an seinen Eingängen einerseits die Spannung, die dem Höchstwert G max der Geschwindigkeitssteuerung entspricht, und andererseits eine Spannung, die mit der von dem Eingangsfühler gelieferten Spannung verbunden ist, erhält und der im Fall des ersten

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Operators als Subtrahierglied und im Fall des zweiten

OQOAf)I Operators als Addierglied geschaltet ist. * ¹^ * ^

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der dritte Operator einen Operationsverstärker besitzt, der in einer Brückendifferentialschaltung einerseits an jedem seiner Eingänge die dem Höchstwert C max der Geschwindigkeitssteuerung entsprechende Spannung und andererseits an einem der Eingänge eine Spannung erhält, die an dem Läufer eines Potentiometers abgenommen wird, dessen Mittelpunkt mit der Kasse verbunden ist, wobei der Läufer des Potentiometers in seiner Bewegung durch das Stützorgan über eine Steuerkurve gesteuert wird, deren Bahn einer Tangens-Gesetzmäßigkeit folgt.

7· Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der dritte Operator einen Teiler besitzt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß der Teiler ein Multiplizierorgan besitzt, das in dem Rückkopplungszweig eines Operationsverstärkers angeordnet ist, dessen entsprechender Eingang über Gatter, die durch einen für das Vorzeichen des Einschlagwinkels Γ<1 empfindlichen Vergleicher gesteuert werden, entweder die von dem ersten Operator gelieferte Spannung oder die von dem zweiten Operator gelieferte Spannung erhält und dessen anderer Eingang mit der Masse verbunden ist, wobei das Multiplizierorgan gleichzeitig über Gatter, die durch den Vergleicher gesteuert werden, entweder die von dem zweiten Operator gelieferte Spannung oder die von dem ersten Operator gelieferte Spannung erhält.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche im Falle eines Fahrzeugs, dessen Stützorgan ein angetrie-

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benes und gelenktes Lauforgan ist, dadurch gekennzeichnet , daß sie einen vierten Operator OIY besitzt, der die Funktion

^CD + ^GG . ^- ■ (F IV)

herstellen kann und mit einem Ausgang SM verbunden ist, der die Geschwindigkeitssteuerung CH des angetriebenen und gelenkten Lauforgans liefern kann.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß der vierte Operator einen Operationsverstärker besitzt, der als Subtrahierglied geschaltet ist und an seinen Eingängen einerseits eine Spannung, die mit der halben Summe der Geschwindigkeitssteuerungen CD und CG verbunden ist, und andererseits eine Spannung erhält, die an dem Läufer eines Potentiometers entnommen wird, dessen Läufer in seiner Bewegung durch das Stützorgan gemäß dem Kosinus seines Einschlagwinkels gesteuert wird, wobei einer der Anschlüsse des Potentiometers mit der Masse verbunden ist, während an den anderen die mit der halben Summe der Geschwindigkeitssteuerungen CD und CG verbundene Spannung angelegt ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß sich die mit der halben Summe der Geschwindigkeitssteuerungen CD und GG verbundene Spannung aus der Summe der Spannungen ergibt, die ein Additionspunkt erhält, der einerseits parallel mit dem Eingang des Ausgangs SD und mit einem Punkt, der die dem Höchstwert C max der Geschwindigkeitssteuerung entsprechende Spannung erhält, und zwar über Gatter, die durch die den ersten und den zweiten Operator zugeordneten Vergleicher gesteuert werden, und andererseits ebenfalls parallel mit diesem Punkt und mit dem Eingang des Ausgangs SG verbunden ist, und zwar ebenfalls über Gatter, die durch die Vergleicher gesteuert werden«

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