AT396618B - Hydraulisches dreiwege-stetigventil für blockeinbau - Google Patents

Description

AT 396 618 B

Die Erfindung betrifft ein hydraulisches Dreiwege-Stetigventil für Blockeinbau mit in einem Gehäuse gleitend geführten Steuerschieber, der einen Verbraucheranschluß wahlweise blockiert, mit einem Zulaufanschluß oder einem Rücklaufanschluß verbindet und von einer Feder sowie dem Druck im Verbraucheranschluß in Richtung einer den Verbraucheranschluß entlastenden Grundstellung belastet wird und auf einer ersten Druckfläche von einem an einem ersten Steueranschluß anliegenden Steuerdruck in Gegenrichtung beaufschlagbar ist.

Es ist schon ein solches Stetigventil aus der DE-OS 32 03 533 bekannt, das neben zwei sdmseitig angeordneten Druckflächen einen einzigen Steueranschluß aufweist. Ein solches Dreiwege-Stetigventil ist in vielen Fällen vorteilhafter als ein Zweiwege-Stetigventil für Blockeinbau, da es die Funktionen zweier Einzelwiderstände in sich vereint und den Aufwand für elektromechanische Wandler relativ niedrig hält. Nachteilig bei diesem Dreiwege-Stetigventil ist jedoch, daß sein Funktionsinhalt infolge gleich großer Druckflächen und einem einzigen Steueranschluß begrenzt ist. Das Dreiwege-Stetigventil kann vielfach dann Anforderungen nicht erfüllen, wenn es in komplexen Steuerungen mehreren Funktionen zugeordnet wird, um durch seine universelle Verwendung eine Vielzahl von Funktionen mit möglichst wenig Einbauventilen im Leistungskreis zu realisieren. Insbesondere gilt dies bezüglich einer Bremsdrucksteuerung im Sicherheitsfall, wenn irgendwelche Vorsteuerkreise ausfallen.

Ferner ist aus der DE-OS 28 49 653 eine Steuereinrichtung bekannt, bei der die Richtung und Geschwindigkeit eines doppelt wirkenden Hydromotors unter dem Einfluß wechselnder Lastrichtungen einer äußeren Last mit Hilfe von Zweiwege-Ventilen gesteuert wird. Während für die Volumenstromsteuerung als Sitzventile ausgebildete, durch 4/3-Servoventile vorgesteuerte Zweiwege-Stetigventile verwendet werden, dienen für die Richtungssteuerung insgesamt vier Zweiwege-Sitzventilpatronen. Von Nachteil bei dieser Einrichtung ist der hohe Ventilaufwand, da alle diese Ventile sowie zusätzliche Rückschlagventile für eine Differentialschaltung auf die erforderliche Nenngröße abgestimmt werden müssen. Zudem ist für die Steuerseite der Einbauventile eine Vielzahl von hydraulischen Bauelementen notwendig. Bei den lagegeiegelten, mit Differentialkolben versehenen Stetigventilen ist vor allem von Nachteil, daß ihr Funktionsinhalt infolge nur zweier gesteuerter Wege relativ gering ist und sie gegenüber dem Zulaufdruck nicht druckausgeglichen ausgebildet sind.

Ferner wurde in einer älteren Anmeldung bereits vorgeschlagen, einen doppeltwirkenden Motor über zwei Dreiwege-Stetigventile in Einbanform anzusteuem, wobei die den Hauptstnfen zugeordneten Vorsteuerventile jeweils in Regelkreisen liegen. Auch hier ist der Funktionsinhalt der Dreiwege-Stetigventile begrenzt, was bei Ausfall von elektrischen Steuerkreisen zu einem unbefriedigenden Fail-safe-Verhalten führL Vor allem wird die mögliche Bremskraft zum Verzögern der Bewegung einer mit dem doppeltwirkenden Hydromotor gekoppelten Last nur von dem Druckabfall bestimmt, den die jeweils maßgebliche Hauptstufe im Leistungsteil bei ihrer Durchströmung vom Motoranschluß (A) zum Rücklaufanschluß (T) erzeugt.

Fernerhin betreffen die DE-OS 22 34 850 und die GB-PS 20 82 733 einerseits wohl Ventile, die statt einem Steuerschieber einen Sitzventilkörper aufweisen und andererseits ein Dreiwegeventil mit einem Entlastungsventil. Durch die Zeitschrift "Hydraulics & Pneumatics" ist ein Speicherladeventil bekannt geworden, das als Zweiwegeventil konzipiert ist. Auch diese Ventile genügen den heutigen hohen Anforderungen nicht Demgegenüber stellt sich die Erfindung die Aufgabe ein hydraulisches Dreiwege-Stetigventil in Einbautechnik möglichst einfach so auszubilden, daß es zur Erfüllung von unterschiedlichen Anforderungen in komplexen Steuerungen universeller einsetzbar ist.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung in erster Linie dadurch gelöst, daß die erste Druckfläche größer ist als die zweite Druckfläche, daß der Steuerschieber eine zusätzliche Steuerkante aufweist und im Gehäuse ein zweiter Steueranschluß vorgesehen ist, und daß die Steuerkante die Verbindung zwischen beiden Steueranschlüssen steuert.

Dieses hydraulische Dreiwege-Stetigventil hat den Vorteil, daß es bei einfach«:, kostengünstiger und kompakter Bauweise einen erheblich größeren Funktionsinhalt aufweist. Durch seine universelle Verwendbarkeit können deshalb komplexe Steuerungen erheblich günstiger aufgebaut werden. Insbesondere weist das erfindungsgemäße Stetigventil ein besseres Fail-safe-Verhalten auf, wobei eine Begrenzung des maximalen Bremsdruckes, eine Kraftbegrenzung über eine Druckvorsteuerung sowie Nachsaugmöglichkeiten für Druckmittel zum Hydromotor in relativ einfacher Weise realisierbar sind.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserung«! des im Hauptanspruch angegebenen Stetigventils möglich. Besonders vorteilhaft ist eine Ausbildung nach Anspruch 3, wodurch in einfacher Weise das Druckvorsteuerventil im Fail-safe-Falle für eine Druckbegrenzungsfunktion zur Biemsdruckbildung herangezogen werden kann. Zugleich wird damit eine Entlastung der Hauptstufe im Sicherheitsfall ermöglicht und eine ausreichende Steuerölversorgung im Normalbetrieb bei einer Kraftbewegung des Hydromotors mit Druckregelung erreicht Zudem läßt sich der maximal wirksame Bremsdruck auf diese Weise leichter einstellen. Ebenso kann gleichzeitig eine Begrenzung des Beschleunigungs-, Fahr- und Lastdruckes erzielt werden. Eine besonders zweckmäßige Versorgung mit Steuerdruckmittel ergibt sich bei einer Ausbildung gemäß Anspruch 6, wodurch die Steuerölversorgung im Normalbetrieb sowie im Fail-safe-Falle gewährleistet ist Besonders vorteilhaft ist auch eine Ausbildung gemäß Anspruch 9, wodurch unabhängig von der Bewegungsrichtung des Hydromotors im Fail-safe-Falle eine automatische Erkennung stattfindet, welches der beiden Dreiwege-Stetigventile nun die Bremsfunktion bzw. die -2-

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Nachsaugfunktion zu erfüllen hat Weitere besonders vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den übrigen Ansprüchen, der Beschreibung sowie der Zeichnung.

ZsichDung 5 Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert Es zeigen Figur 1 einen Längsschnitt durch ein Dreiwege-Stetigventil für Blockeinbau, Figur 2 das Dreiwege-Stetigventil nach Figur 1 in vereinfachter Darstellung mit zugehörigem Vorsteuerkreis, Figur 3 eine Steuereinrichtung mit zwei Dreiwege-Stetigventilen nach Figur 2 zur Ansteuerung eines doppeltwirkenden Hydromotors und Figur 4 einen Teil der Steuereinrichtung nach Figur 3 mit einer 10 anderen Versteuerung.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Die Figur 1 zeigt im Längsschnitt ein hydraulisches Dreiwege-Stetigventil (10), das in einem Gehäuse (11) einen längsbeweglichen Steuerschieber (12) aufnimmt Bei dem für Blockeinbau ausgebildeten Stetigventil 15 (10) besteht das Gehäuse (11) aus einer Gehäusehülse (13) und einem zugehörigen Gehäusedeckel (14). In der

Gehäusehülse (13) sind in an sich bekannter Weise drei Arbeitsanschlüsse ausgebildet, von denen der Zulaufanschluß (P) mit (15), der Verbraucheranschluß (A) mit (16) und der Rücklaufanschluß (T) mit (17) bezeichnet sind.

An demjenigen Ende des Steuerschiebers (12), das dem Verbraucheranschluß (A) gegenüberliegt, weist der 20 Steuerschieber (12) einen Kolbenabschnitt (18) auf, der mit einer stimseitigen, ersten Druckfläche (19) einen Druckraum (21) begrenzt Der Druckraum (21) steht über Kanäle (22), die im Gehäusedeckel (14) verlaufen, mit einem ersten Steueranschluß (23) in Verbindung. Im Bereich des Kolbenabschnitts (18) weist die Gehäusehülse (13) innen eine Ringnut (24) auf, die über im Gehäusedeckel (14) verlaufende, zweite Kanäle (25) mit einem zweiten Steueranschluß (26) verbunden ist Der Kolbenäbschnitt (18) bildet mit seinem dem 25 Druckraum (21) zugewandten Ende eine Steuerkante (27), welche die Verbindung vom Druckraum (21) in die Ringnut (24) und damit die Verbindung zwischen den beiden Steueranschlüssen (23) bzw. (26) steuert Von der Steuerkante (27) ausgehend verlaufen am Kolbenabschnitt (18) mehrere Feinsteuemuten (30), die eine Bremsdruckregelung begünstigen. Die Feinsteuemuten (30) sind so lang ausgebildet daß bei am Deckel (14) anliegendem Kolbenabschnitt (18) in einer Grundstellung die Verbindung zwischen den Steueranschlüssen (23, 30 26) durch eine positive Überdeckung gesperrt ist

Der Außendurchmesser des Kolbenabschnitts (18) ist größer als der Durchmesser des Steuerschiebers (12) im Bereich der Aibeitsanschlüsse (P, A, T), so daß die erste Druckfläche (19) größer ist als eine dem Veibraucheranschluß (A) zugewandte, zweite Druckfläche (28). Auf der Seite der zweiten Druckfläche (28) wird der Steuerschieber (12) zusätzlich von einer Feder (29) belastet Die Flächendifferenz zwischen beiden 35 Druckflächen (19,28) wird dabei mindestens so groß gewählt daß sich bei gleichen Drücken auf die beiden Druckflächen ein Kräfteüberschuß gegenüber der Kraft der Feder (29) ergibt und dadurch der Steuerschieber (12) bis in die gezeichnete Nullstellung gedrückt wird, wobei die Verbindung vom Verbraucheranschluß (A) zum Rücklaufanschluß (T) durch die Nullüberdeckung der Steuerkanten gesperrt bzw. zuvor stark gedrosselt ist Der Steuerschieber (12) ist zudem mit einem elektromechanischen Wegaufnehmer (31) gekoppelt und wird durch 40 eine Stift-Schlitz-Verbindung (32) in sein»* jeweiligen Drehlage geführt In dem Dreiwege-Stetigventil (10) ist mit den beiden Einzelwiderständen zwischen den Arbeitsanschlüssen (P, A, T) eine zusätzliche Steuerfunktion durch die Steuerkante (27) mit den Feinsteuemuten (30) integriert und durch die unterschiedlich großen Druckflächen (19,28) eine Druckabhängigkeit geschaffen, wodurch der Funktionsinhalt des Stetigventils (10) erweitert wird. Der Steuerschieber (12) kann bei Druckbeaufschlagung der ersten Druckfläche (19) die 45 gezeichnete Nullstellung (33) einnehmen, in welcher er den Zulaufanschluß (P) blockiert und die Verbindung vom Verbraucheranschluß (A) zum Rüddaufanschluß (T) absperrt, während gleichzeitig die erste Steuerkante (27) die Verbindung zwischen den beiden Steueranschlüssen (23,26) gerade öffnet. Bei fehlendem Steuerdruck im Druckraum (21) drückt die Feder (29) den Steuerschieber (12) in die Gehäusehülse (13) hinein in eine Grundstellung (34), in welcher der Verbraucheranschluß (A) zum Rücklaufanschluß (T) entlastet und der 50 Zulaufanschluß (P) blockiert ist, während die Verbindung zwischen den beiden Steueranschlüssen (23, 26) unterbrochen wird. Zwischen der Grundstellung (34) und der Nullstellung (33) liegt der Bereich einer Bremsstellung (36), welche eine Bremsdruckregelung erlaubt (siehe Figur 3). In der Bremsstellung (36) wird die Verbindung vom Verbraucheranschluß (A) zum Rücklaufanschluß (Γ) mehr oder wenig« stark angedrosselt, während die Feinsteuemuten (30) eine gedrosselte Verbindung für das Steueröl öffnen. Bei höherem Steuerdruck 55 im ersten Steueranschluß (23) kann der Längsschieber (12) eine Arbeitsstellung (35) einnehmen, in welcher er die Verbindung vom Zulauf anschluß (P) zum Verbraucheranschluß (A) mehr oder wenig« stark aufsteuert, den Rücklaufanschluß (T) blockiert und die V«bindung vom «sten (23) zum zweiten Steueranschluß (26) voll öffnet. Entsprechend der Regelfunktion gehen die einzelnen Stellungen des Steuerschiebers (12) fließend ineinander üb«. 60 Die Figur 2 zeigt das Dreiwege-Stetigventil (10) für Blockeinbau nach Figur 1 in vereinfacht« Darstellung im Zusamm«ihang mit einem Vorsteu«kreis (38) für eine Steuerung einer einfachwirkend«! Funktion. Gleiche -3-

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Bauelemente wie in Figur 1 sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.

In den Vorsteuerkreis (38) ist ein 4/4-Proportional-Vorsteuerventil (39) geschaltet, dessen erster MotoranschluB (41) mit dem ersten Steueranschluß (23) des Stetigventils (10) und dessen zweiter Motoranschluß (42) mit dem zweiten Steueranschluß (26) Verbindung haben. Ein ZulaufanschluB (43) am Vorsteuerventil (39) hat über eine sich verzweigende Steuerleitung (44) mit einem ersten Rückschlagventil (45) mit einer Zulaufleitung (46) und über ein zweites Rückschlagventil (47) mit einer Verbraucherleitung (48) Verbindung. Die beiden Rückschlagventile (45, 47) bilden somit eine ODER-Funktion, so daß der Steuerkreis (38) sowohl von der Zulauf- als auch von der Motorseite her mit Steueröl versorgt werden kann. In den zur Zulaufseite führenden Zweig der Steuerleitung (44) ist in Serie zum ersten Rückschlagventil (45) und parallel zum zweiten Rückschlagventil (47) ein schaltendes 4/2-Magnetventil (49) geschaltet, so daß die Steuerölversorgung von der Zulaufleitung (46) geöffnet oder gesperrt werden kann. Ein Ablaufanschluß (51) des Vorsteuerventils (39) ist zu einem Tank (52) entlastet.

Das Vorsteuerventil (39) hat einen Längsschieber (53), der von einer Feder (54) in Richtung einer Sicherheitsstellung (55) belastet ist, aus der heraus er von einem Proportionalmagneten (56) in eine erste (57), eine zweite (58) sowie dritte Arbeitsstellung (59) auslenkbar ist. Der Magnet (56) liegt dabei in einem geschlossenen Lageregelkreis (61). In der von der Feder (54) bestimmten Sicherheitsstellung (55) des Längsschiebers (53) ist der Zulaufanschluß (43) des Vorsteuerventils (39) über eine erste Drosselstelle (62) mit dem ersten Motoranschluß (41) verbunden. Zugleich ist in derselben Stellung (55) der Zulaufanschluß (43) über eine zweite Drosselstelle (63) mit dem Ablaufanschluß (51) verbunden. Die Überdeckungsverhältnisse am Längsschieber (53) sind nun so ausgestaltet, daß in der Sicherheitsstellung (55) trotz der Entlastung über die zweite Drosselstelle (63) zum Ablaufanschluß (51) das zur Steuerung des Dreiwege-Stetigventils (10) erforderliche Steueröl über die oste Drosselstelle (62) zum ersten Steueranschluß (23) der Hauptstufe fließen kann. Erreicht wird dies dadurch, daß der freie Durchflußquerschnitt der ersten Drosselstelle (62) größer ausgebildet wird als deijenige der zweiten Drosselstelle (63). Zusätzlich ist in der SicherheitssteUung (55) der zweite Motoranschluß (42) in ungedrosselter Form mit dem Ablaufanschluß (51) verbunden. In der an die Sicherheitsstellung (55) angrenzenden Arbeitsstellung (57) bleibt die gedrosselte Veibindung zwischen dem Zulaufanschluß (43) und dem ersten Motoranschluß (41) erhalten, während der zweite Motoranschluß (42) und der Ablaufanschluß (51) blockiert sind. In der zweiten Arbeitsstellung (58) sind alle vier Anschlüsse (41,42,43,51) hydraulisch blockiert. In der dritten Arbeitsstellung (59) sind nur der Zulaufanschluß (43) und der zweite Motoranschluß (42) blockiert, während der erste Motoranschhiß (41) zum Ablaufanschluß (51) entlastet wird.

Das Proportional-Vorsteuerventil (39) liegt mit seinem Lageregelkreis (61) in einem überlagerten Regelkreis (64), in welchem mit Hilfe des Wegaufnehmers (31) die Lage des Steuerschiebers (12) im Stetigventil (10) gemäß einem am elektrischen Eingang (65) vorgegebenen Sollwat geregelt wird.

Die Verbindung zwischen dem ersten Steueranschluß (23) im Dreiwege-Stetigventil (10) und im ersten Motoranschluß (41) des Vorsteuerventils (39) ist durch ein einstellbares Drucksteuerventil (66) abgesichert, das als Vasteuerventil arbeitet Parallel zum Drucksteuerventil (66) liegt ferner ein proportional verstellbares Druckregelventil (67), dem ein 2/2-Schaltventil (68) nachgeschaltet ist Das Schaltventil (68) wird von einer Feder in einer Sperrstellung (69) gehalten und ist elektromagnetisch in Durchgangsstellung (71) auslenkbar.

An der Verbraucherleitung (48) ist ein einfachwirkender Hydromotor (72) angeschlossen.

Die Wirkungsweise des Dreiwege-Stetigventils (10) in Verbindung mit seinem Vorsteuerkreis (38) wird wie folgt erläutert:

Das Dreiwege-Stetigventil (10) ermöglicht eine Geschwindigkeitssteuerung des Hydromotors (72) abhängig von dem am elektrischen Eingang (65) vorgegebenen Sollwertsignal. Dieser Geschwindigkeits-Steuerung ist eine Druckbegrenzung und somit eine Kraftbegrenzung am Hydromotor (72) überlagert, wobei das Drucksteuerventil (66) bzw. das Druckregelventil (67) mit dem Dreiwege-Stetigventil (10) zu einer Druckminderfunktion Zusammenarbeiten.

Im Normalbetrieb zum Bewegen der Kolbenstange im Hydromotor (72) in beiden Richtungen bzw. zum Halten in einer bestimmten Stellung wird das Vasteuerventil (39) in seine Arbeitsstellungen (57) bis (59) gesteuert. Zum Ausfahren der Kolbenstange im Hydromotor (72) wird da Längsschieber (53) in seine erste Arbeitsstellung (57) gebracht, so daß Steueröl über das Vosteuoventil (39) zum ersten Steueranschluß (23) der Hauptstufe gelangen kann und dort den Steuerschieba (12) gegen die Kraft seina Feda (29) nach links in Richtung einer Arbeitsstellung (35) bewegt, in welcher Druckmittel vom Zulaufanschluß (15) zum Verbraucheranschluß (16) und weiter zum Hydromotor (72) strömt Die Geschwindigkeit der ausfahrenden Kolbenstange im Hydromota (72) hängt dabei von der Höhe des Signalpegels am elektrischen Eingang (65) ab, da proportional zu dessen Größe da Steuerschieba (12) die besagte Verbindung aufsteuert. Während diesem Ausfahrvagang ist der zweite Motoanschhiß (42) im Vorsteuerventil (39) blockiert, so daß kein Steueröl aus dem Druckraum (21) über den zweiten Steuoanschluß (26) abfließen kann.

Soll die Kolbenstange im Hydromotor (72) in ihrer jeweiligen Lage gehalten woden, so wird die Größe des Signals am elektrischen Eingang (65) so weit gesenkt, bis der Längsschieber (12) in seine gezeichnete Nullstellung (33 >ehL Dadurch wird der Verbrauchoanschluß (A) ναι dem Zulaufanschluß (P) getrennt und auch seine Verbindung zum Rücklaufanschluß (T) gesperrt. Beim Zurückstelle,^ des Steuerschiebers (12) aus -4-

AT 396 618 B seiner Arbeitsstellung in die gezeichnete Nullstellung muß anfänglich Steueröl aus dem Druckraum (21) über das in seiner dritten Arbeitsstellung (59) befindliche Vorsteuerventil (39) zum Tank (52) entweichen. Hat der Steuerschieber (12) unter Einwirkung der Federkraft (29) seine Nullstellung erreicht, so nimmt der Längsschieber (53) im Vorsteuerventil (39) seine zweite Arbeitsstellung (58) ein, in welcher seine beiden Motoranschlüsse (41, 42) hydraulisch blockiert sind. Aus dem Druckraum (21) der Hauptstufe (10) kann somit kein Steueröl entweichen, wodurch der Steuerschieber (12) in seiner gezeichneten Nullstellung verharrt.

Ein Einfahren der Kolbenstange im Hydromotor (72) unter dem Einfluß einer äußeren Last wird erreicht, wenn das Sollwertsignal am elektrischen Eingang (65) entsprechend gesenkt wird und damit das Vorsteuerventil (39) in seine dritte Arbeitsstellung (59) gebracht wird, in welcher es den ersten Steueranschluß (23) der Hauptstufe (10) zum Tank (52) entlastet. Die Feder (29) drückt den Steuerschieber (12) aus der gezeichneten Nullstellung heraus nach rechts in eine Bremsstellung (36) oder noch weiter in seine Grundstellung (34) wobei der Verbraucheranschluß (A) zum Rücklaufanschluß (T) entlastet wird. Während dieses Normalbetriebs des Hydromotors (72) ist der Geschwindigkeits-Steuerung eine Druckbegrenzung durch das Drucksteuerventil (66) überlagert, die somit auch die äußere Kraft auf die Kolbenstange im Hydromotor (72) begrenzt. Hierbei arbeitet das Drucksteuerventil (66) mit dem Steuerschieber (12) im Dreiwege-Stetigventil (10) als Druckminderventil zusammen. Der im Verbraucheranschluß (A) wirksame Druck beaufschlagt die zweite Druckfläche (28) am Steuerschieber (12). Unter Vernachlässigung der relativ schwachen Kraft der Feder (29) führt dies» Druck auf die zweite Druckfläche (28) unter Berücksichtigung des unterschiedlichen Flächenverhältnisses von beiden Druckflächen (19,28) zu einem etwas niedrigeren Druck in der Druckkammer (21), dessen Höhe vom Drucksteuerventil (66) begrenzt wird. Unter Berücksichtigung eines entsprechenden Korretorfaktors kann somit das Drucksteuerventil (66) den Druck im Verbraucheranschluß (A) begrenzen und damit auch die äußere Kraft auf den Hydromotor (72). Während das Drucksteuerventil (66) auf einen maximalen Druckwert eingestellt ist, kann mit dem proportional verstellbaren Druckregelventil (67) in dem Bereich unterhalb dem maximalen Druckwert eine Druckbegrenzungs-Steuerung im Verbraucheranschluß (A) realisiert werden, wozu das Schaltventil (68) in seine Durchgangsstellung (71) gebracht werden muß. Das Druckregelventil (67) arbeitet in entsprechend» Weise mit dem Steuerschieber (12) als Druckminderventil zusammen, wobei entsprechend den unterschiedlich großen Druckflächen und der Feder (29) ein Korrekturfaktor berücksichtigt weiden muß.

Im Normalbetrieb bei Geschwindkeits-Steuerung und bei Druckbegrenzung ist das Magnetventil (49) erregt und befindet sich somit in seiner Durchgangsstellung. Die beiden Rückschlagventile (45, 47) in der verzweigten Steuerleitung (44) ergeben somit eine ODER-Funktion, so daß der Zulaufanschluß (43) des Vorsteuerventils (39) aus derjenigen Leitung mit dem höchsten Druckniveau mit Steueröl versorgt wird. Bei höherem Druck in der Zulaufleitung (46) fließt somit Steueröl über das erste Rückschlagventil (45) zum Vorsteuerventil (39), bei höh»em Druck in der Verbraucherleitung (48) gelangt Steueröl über das zweite Rückschlagventil (47) dorthin.

Zusätzlich zum Normalbetrieb muß das Dreiwege-Stetigventil (10) ein günstiges Verhalten in einem Fail-safe-Fall aufweisen, wenn durch Stromausfall, Abschalten des Magnetstromes, Notaus, Kabelbruch usw. die Energieversorgung im Steu»kreis oder Leistungkreis ganz oder teilweise ausfällt. In einem solch«! Fall nimmt das Schaltventil (68) seine Sperrstellung (69) ein und macht das Druckregelventil (67) unwirksam. Ebenso wird das Magnetventil (49) durch Federkraft in seine Sperrsteilung gebracht, so daß eine Steuerölversorgung aus der Zulaufleitung (46) ausscheidet. Der Längsschieber (53) im Vorsteuerventil (39) wird von seiner Feder (54) in seine Sicherheitsstellung (55) geschoben, so daß dessen Zulaufanschluß (43) sowohl mit dem ersten Steueranschluß (23) der Hauptstufe (10) als auch mit dem Ablaufanschluß (51) verbunden ist, wobei jedoch letztere Verbindung stärk« angedrosselt ist.

Wirkt nun im Fail-safe-Fall von außen eine drückende Kraft auf den Kolben des Hydromotors (72), so führt dies zu einem entsprechenden Druck in der Verbrauch»leitung (48) und im Verbraucheranschluß (A), wo er ebenfalls auf die zweite Druckfläche (28) wirkt Aus der V»braucherleitung (48) zweigt ein Steuerölstrom über das zweite Rückschlagventil (47) ab und versorgt den Steuerkreis (38) mit Steuerdruckmittel. Dieser Steuerölstrom gelangt über die erste Drosselstelle (62) und den ersten Steueranschluß (23) in den Druckraum (21) und beaufschlagt dort die erste Druckfläche (19). D» Druck kann sich dabei im ersten Steueranschluß (23) deswegen aufbauen, weil der Durchflußquerschnitt in der «sten Drosselstelle (62) beträchtlich größer ist als derjenige d« zweiten Drosselstelle (63), über welche zugleich eine V»bindung vom Zulaufanschluß (43) zum Ablaufanschluß (51) offen ist. Im Fail-safe-Fall drückt der im Druckraum (21) sich aufbauende Steuerdruck den Steuerschieber (12) gegen die Kraft der Feder (29) soweit nach links, daß er seine Bremsstellung (36) einnimmt, in welcher die V«bindung vom Verbraucheranschluß (A) zum Rücklaufanschluß (T) mehr oder weniger stark angedrosselt wird. Während in der Grundstellung des Steuerschiebws (12) die Steuerkante (27) die Verbindung zwischen den beiden Steueranschlüssen (23, 26) unterbricht, öfftien die Feinsteu«nuten (30) in der Bremsstellung (36) des Steu«schiebers (12) eine gedrosselte Verbindung zwischen beiden Steueranschlüssen (23,26), so daß ein kleiner Steu«ölstrom über den zweiten Steu«anschluß (26) und das Vorsteuerventil (39) zum Tank (52) abströmen kann. Dieser Steuerölstrom, d« parallel zu dem über das Drucksteuerventil (66) abfließenden Steuerölstrom fließt, ist so gering, daß er den Druckaufbau in dem Druckraum (21) nicht stört;« soll lediglich ein schwingungsarmes Arbeiten der Bremsdruckregelung fördern. -5-

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Zu diesem Zweck ist der von den Feinsteuemuten (30) aufgesteuerte Durchflußquerschnitt entsprechend kleiner ausgebildet als derjenige der ersten Drosselstelle (62) im Vorsteuerventil (39). Die drosselnde Bremsstellung (36) des Steuerschiebers (12) wird ermöglicht, weil die Flächendifferenz beider Druckflächen (19,28) eine Auslenkung gegen die Kraft der Feder (29) ermöglichen. Die Höhe des Steuerdrucks im Druckraum (21) wird dabei vom Drucksteuerventil (66) nach oben hin begrenzt, so daß auf diese Weise für die Verbraucherleitung (48) eine Bremsdrucksteuerung wirksam wird, welche die kinetische Energie der auf den Hydromotor (72) wirkenden Masse vernichtet. Zur Begrenzung des maximalen Bremsdruckes im Fail-safe-Fall wirken also Steuerschieber (12), Vorsteuerventil (39) und Drucksteuerventil (66) in besonders vorteilhafter Weise als vorgesieuertes Bremsventil zusammen. Nach Abbau der kinetischen Energie und auch bei schon geschlossener Steuerkante (27) kann sich schließlich der Steuerdruck im Druckraum (21) über den ersten Steueranschluß (23), die erste Drosselstelle (62) sowie die zweite Drosselstelle (63) zum Ablaufanschluß (51) hin abbauen, wodurch die Feder (29) den Steuerschieber (12) in seine Grundstellung bringen kann. Der Hydromotor (72) wird daraufhin vollständig zum Tank entlastet.

Die Figur 3 zeigt eine Steuereinrichtung (80) für einen doppeltwirkenden Hydromotor (81), bei der jeder Anschlußseite des Hydromotors (81) ein Dreiwege-Stetigventil (10) mit zugehörigem Vorsteuerkreis (38) nach Figur 2 zugeordnet ist. In Figur 3 sind für gleiche Bauelemente wie in Figur 2 gleiche Bezugszeichen verwendet, wobei die Bezugszeichen für das Stetigventil (10) mit Vorsteuerkreis (38) zur Ansteuerung des Zylinderraumes (82) im Hydromotor (81) keinen Index aufweisen, während die Bezugszeichen für das Stetigventil (10') mit seinem zugeordneten Vorsteuerkreis (38*) zur Ansteuerung des Ringraumes (83) im Hydromotor (81) mit dem Index' versehen werden. Außerdem sind die Dreiwege-Stetigventile (10,10') in vereinfachter Form mit ihren Schaltsymbolen dargestellt. Ferner wurden zur besseren Übersichtlichkeit die elektrischen Verbindungen zu den Istwertgebem (31,31'), zu den Proportionalmagneten (56, 56') an den Vorsteuerventilen (39, 39'), zum Druckregelventil (67), zum Schaltventil (68), zum Magnetventil (49) sowie zu einem Istwertgeber (84) am Hydromotor (81) nicht dargestellt.

Die Steuereinrichtung (80) zur Ansteuerung des doppeltwirkenden Hydromotors (81) läßt sich im wesentlichen durch eine Verdoppelung der Anordnung nach Figur 2 erreichen. Zur Vereinfachung wird lediglich der zulaufseitige Zweig der sich verzweigenden Steuerleitung (44') im Vorsteuerkreis (38') zusätzlich an das 4/2-Magnetventil (49) im ersten Vorsteuerkreis (38) angeschlossen, so daß sich ein zweites Magnetventil erübrigt.

Die Wirkungsweise der Steuereinrichtung (80) entspricht im Prinzip weitgehend der Funktion des Dreiwege· Stetigventils (10) nach Figur 2, jedoch angewandt auf einen doppeltwirkenden Hydromotor (81). Dabei kann der Kolben des Hydromotors (81) in beiden Richtungen bewegt worden, indem die den Stetigventilen (10,10') zugeordneten Vorsteuerventile (39, 39') durch ein elektrisches Führungssignal im Gegentakt angesteuert werden. Die Höhe des Signalpegels entspricht dabei der gewünschten Geschwindigkeit. Auf jeder Anschlußseite (82,83) des Hydromotors (81) ist die Geschwindigkeits-Regelung durch eine zugeordnete Druckregelung mit Hilfe der Drucksteuerventile (66, 66') überlagert Ebenso läßt sich mit dem Druckregelventil (67) bei ausfahrender Kolbenstange eine Druckregelung und damit eine Kraftregelung am Hydromotor (81) erreichen, wobei wiederum ein entsprechender Korrekturfaktor zu berücksichtigen ist

Bei der Steuereinrichtung (80) für doppeltwirkende Funktion läßt sich darüber hinaus eine Differentialkolbenschaltung erreichen. Zu diesem Zweck wird mit einem maximalen Führungssignal das Vorsteuerventil (39') angesteuert wodurch das Dreiwege-Stetigventil (10') in seine Afbeitsstellung (35') gebracht wird und damit den Ringraum (83) mit der Zulaufleitung (46) verbindet Mit einem variablen Führungssignal am Varsteuerventil (39) kann nun die Geschwindigkeit des ausfahrenden Zylinders bestimmt werden. Dabei ist in gleicher Weise die Druck- bzw. Kraftbegrenzung der Geschwindigkeitsregelung überlagert

Bei der Steuereinrichtung (80) für doppelwirkende Funktion ist besonders vorteilhaft, daß in einem Fail-safe-Fall unabhängig von der Bewegungsrichtung der Kolbenstange im Hydromotor (81) eine automatische Eikennung stattfindet welches der Dreiwege-Stetigventile (10) bzw. (10') nun die Bremsfunktion bzw. die Nachsaugfunktion zu erfüllen hat. Im Fail-safe-Fall werden von der nicht dargestellten elektrischen Schaltungseinrichtung sämtliche Vorsteuerventile entregt wodurch sie ihre Grundstellungen einnehmen. So nimmt das Schaltventil (68) seine Sperrstellung ein und setzt das Druckregelventil (67) außer Kraft. Das Magnetventil (49) geht ebenfalls in seine Grundstellung, wodurch eine Druckmittelversorgung der Steuerkreise (38,38') von der Zulaufleitung (46) her unterbrochen wird. Fern« werden die Vorsteuerventile (39,39') von ihren jeweiligen Federn in ihre Sicherheitsstellungen (55, 55') gedrückt. Es sei nun angenommen, daß die Kolbenstange des Hydromotors (81) zuvor eine ausfallende Bewegung durchgeführt hat und die von ihm bewegte Masse versucht, diese Bewegung im Fail-safe-Fall beizubehalten. Dies verursacht in dem Ringraum (83) einen Druckanstieg, während gleichzeitig im Zylinderraum (82) ein Hohlsog entsteht Der Druckanstieg im Ringraum (83) führt dazu, daß über die Steuerleitung (44') der Steuerkreis (38') mit Steueröl versorgt werden kann und das Dreiwege-Stetigventil (10') mit dem Drucksteuerventil (66') bei der wirksamen Sicherheitsstellung (55') des Vorsteuerventils (39') als vorgesteuertes Bremsdruckventil zur Steuerung eines maximalen Bremsdruckes zusammenarbeitet, wie dies im Zusammenhang mit Figur 2 bereits beschrieben ist Auf der anderen Seite führt die Druckentlastung im Zylinderra: "n (82) des Hydromotors (81) dazu, daß der Zulaufanschluß (43) des Vorsteuerventils (39) über die verzwc 5ie Steuerleitung (44) nicht mehr mit Druck -6-

Claims (13)

1. AT 3% 618 B versorgt wird. Das Vorsteuerventil (39) kann deshalb in seiner Sicherheitsstellung (55) den ersten Steueranschluß (23) des Stetigventiles (10) über die beiden Drosselstellen (62) und (63) vollständig zum Tank entlasten, so daß dessen Längsschieber (12) seine Grundstellung (34) unter der Kraft der Feder (29) einnimmt. Der Kolben des Hydromotors (81) kann somit Druckmittel aus der Tankleitung (85) über das Stetigventil (10) in den Zylindeiraum (82) saugen, wodurch Hohlsog vermieden wird. Bei umgekehrter Bewegungsrichtung dar Last am Hydromotor (81), also bei einfahrender Kolbenstange, verläuft dieser Vorgang entsprechend umgekehrt. Dann übernimmt das Dreiwege-Stetigventil (10) die Bremsfunktion, während das Stetigventil (10*) ein Nachsaugen von Druckmittel in den Ringraum (83) ermöglicht Bei der Steuereinrichtung (80) für doppeltwirkende Funktion ist somit die Bremsung einer Last bei gleichzeitiger Absicherung der Gegenseite gegen Unterdrück im Fail-safe-Fall in besonders vorteilhafter Weise möglich, wahrend im Normalbetrieb bei einer Kraftbewegung am Hydromotor (81) mit zusätzlicher Druckregelung eine ausreichende Steuerölversorgung der Steuerkreise (38, 38') über die als ODER-Glied arbeitenden Rückschlagventile (45, 47, 47') möglich ist. Die Figur 4 zeigt einen Teil einer zweiten Steuereinrichtung (90), die sich von derjenigen nach Figur 3 lediglich durch teilweise geänderte Steuerkreise (38, 38') unterscheidet, wodurch ein magnetisch betätigtes, versteuerndes Schaltventil im Steuerkreis eingespart wird. Gleiche Bauelemente wie in Figur 3 werden wiederum mit gleichen Bezugszeichen versehen. In die Steuerleitung (44) bzw. (44*) ist nun jeweils ein Wechselventil (91, 91') geschaltet, von dem jeweils der Mittelanschluß mit dem Zulaufanschluß (43,43') des Vorsteuerventils (39) bzw. (39') verbunden ist. Zwei entsprechende Seitenanschlüsse der Wechselventile (91,91') sind nun parallel an einen B-Anschluß eines 4/2-Wegeventils (92) angeschlossen. In einer federzentrierten Grundstellung des Wegeventils (92) ist dieser B-Anschluß zum Tank entlastet, während eine vom Ausgang des Druckregelventils (67) kommende Steuerleitung (93) in dieser Stellung blockiert ist Das Wegeventil (92) hat ferner bei erregtem Magneten eine Kreuzstellung, in der es von der Zulaufleitung (46) her eine Steuerölversorgung über die Wechselventile (91, 91') zu den Vorsteuerkreisen (38,38') ermöglicht. Gleichzeitig wird in dieser Kreuzstellung die Steuerleitung (93) entlastet, so daß das Druckregelventil (67) wirksam werden kann. Auf diese Weise ist die ODER-Funktion in der Steuerölversorgung der Steuerkreise aufrechterhalten und die Funktionen von Magnetventil (49) und Schaltventil (68) nach Figur 3 sind in einem einzigen versteuernden Wegeventil (92) vereint; gegenüber Figur 3 wird somit ein Magnetventil eingespart. Selbstverständlich sind an dem gezeigten Dreiwege-Stetigventil einschließlich dessen Vorsteuerkreis Änderungen möglich, ohne vom Gedanken der Erfindung abzuweichen. Dabei stellen die Lösungen nach Figur 2 und 3 zur Bremsdruckregelung im Fail-safe-Fall bei einfach- bzw. doppeltwirkender Funktion besonders vorteilhafte Ausgestaltungen dar. PATENTANSPRÜCHE 1. Hydraulisches Dreiwege-Stetigventil für Blockeinbau mit in einem Gehäuse gleitend geführten Steuerschieb», der einen Verbraucheranschluß wahlweise blockiert, mit einem Zulaufanschluß oder einem Rücklauf anschluß verbindet und von einer Feder sowie dem Druck im Verbraucheranschluß in Richtung einer den Verbrauchsanschluß mitlastenden Grundstellung belastet wird und auf einer ersten Druckfläche von einem an einem ersten Steueranschluß anliegenden Steuerdruck in Gegenrichtung beaufschlagbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Druckfläche (19) größer ist als die zweite Druckfläche (28), daß der Steuerschieber (12) eine zusätzliche Steuerkante (27) aufweist und im Gehäuse (11) ein zweiter Steueranschluß (26) vorgesehen ist und daß die Steuerkante (27) die Verbindung zwischen beiden Steueranschlüssen (23, 26) steuert
2. 2. Dreiwege-Stetigventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkante (27) mit Feinsteuerausnehmungen (30) versehen ist und in der Grundstellung (34) des Steuerschiebers (12) in der Verbindung zwischen den Steueranschlüssen (23,26) liegt und in einer den Verbraucheranschluß (16) mit dem Zulaufanschluß (15) verbindenden Arbeitsstellung (35) aus dieser Verbindung (23,26) entfernt ist und daß insbesondere in ein» dazwischen liegenden Bremsstellung (36) mit abgesperrtem Zulaufanschluß (15) und einer gedrosselten Arbeitsverbindung zwischen Verbrauch»anschluß (16) und Rücklaufanschluß (17) diese V»bindung (23,26) üb» die Feinsteu»ausnehmungen (30) gedrosselt ist
3. 3. Dreiwege-Stetigventil nach Anspruch 1 od» 2, dadurch gekennzeichnet daß die beiden Steu»anschlüsse (23,26) mit den Motoranschlüssen (41,42) eines Proportional-Vorsteuerventils (39) v»bunden sind und für den an der ersten Druckfläche (19) anstehenden Druck ein zur Absicherung versteuerndes Drucksteuerventil (66) vorgesehen ist daß ein Zulaufanschluß (43) des Vorsteuerventils (39) üb» einen Vorsteuerkreis (38) mit -7- AT 396 618 B Steueröl versorgbar ist und daß das Steuerglied (53) des Vorsteuerventils (39) von einer Feder (54) in Richtung einer Sicherheitsstellung (55) belastet ist, in welcher sein Zulaufanschluß (43) über eine erste Drosselstelle (62) mit demjenigen Motoranschluß (41) Verbindung hat, der an den ersten Steueranschluß (23) angeschlossen ist und über eine zweite Drosselstelle (63) zum Ablaufanschluß (51) verbunden ist, wobei der freie Querschnitt der ersten Drosselstelle (62) größer ist als derjenige der zweiten Drosselstelle (63) und daß in dies«' Sicherheitsstellung (55) der andere Motoranschluß (42), der mit dem zweiten Steueranschluß (26) Verbindung hat, mit dem Ablaufanschluß (51) verbunden ist.
4. 4. Dreiwege-Stetigventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorsteuerventil als proportional arbeitendes 4/4-Wegeventil (39) ausgebildet ist, das angrenzend an seine Sicherheitsstellung (55) eine erste (57), zweite (58) und dritte Arbeitsstellung (59) aufweist, in der der erste Motoranschluß (41) mit dem Zulaufanschluß (43) verbunden, blockiert bzw. mit dem Ablaufanschluß (51) verbunden wird, während der zweite Motoranschluß (42) in allen Arbeitsstellungen (57 bis 59) blockiert ist
5. 5. Dreiwege-Stetigventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerschieber (12) mit einem elektromechanischen Wegaufnehmer (31) gekoppelt ist und sein zugeordnetes Vorsteuerventil (39) an einen Lage-Regelkreis (64) angeschlossen ist
6. 6. Dreiwege-Stetigventil nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Zulaufanschluß (43) des Vorsteuerventils (39) über als ODER-Glied wirkende Rückschlagventile (45, 47) mit einer Zulaufleitung (46) und einer Veibraucherleitung (48) Verbindung hat
7. 7. Dreiwege-Stetigventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß für die Abschaltung der Steuerölversorgung von der Zulaufleitung (46) her ein Magnetventil (49) angeordnet ist
8. 8. Dreiwege-Stetigventil nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Motoranschluß (41) des Vorsteuerventils (39) durch ein proportional arbeitendes Druckregelventil (67) abgesichert ist das parallel zum Drucksteuerventil (66) liegt und für dessen wahlweises Zuschalten ein in Serie liegendes Magnetventil (68,92) angeordnet ist
9. 9. Dreiwege-Stetigventil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß sein Verbraucheranschluß (16) mit ein«' Anschlußseite (82) eines doppeltwirkenden Hydromotors (81) in Verbindung steht dessen andere Anschlußseite (83) mit einem gleichen, zweiten Dreiwege-Stetigventil (10') mit Vorsteuerventil (39*) verbunden ist dessen zugehöriger Steuerkreis (38') ein Rückschlagventil (47') und ein versteuerndes Drucksteuerventil (66') aufweist
10. 10. Dreiwege-Stetigventil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß zur Steuerung der Funktion des Druckregelventils (67) sowie der Steuerölversorgung aus der Zulaufleitung (46) ein gemeinsames Wegeventil (92) vorgesehen ist und die Steuerleitungen (44, 44') jeweils über ein Wechselventil (91, 91') an den Zulaufanschluß (43,43') des Vorsteuerventils (39,39') angeschlossen sind (Fig. 4).
11. 11. Dreiwege-Stetigventil nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von erster Druckfläche (19) zu zweiter Druckfläche (28) so groß ist daß der Steuerschieber (12) gegen die Kraft seiner Feder (29) in eine eine Bremswirkung einer Last ermöglichende Bremsstellung (36) verschiebbar ist
12. 12. Dreiwege-Stetigventil nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerschieber (12) eine zwischen der Bremsstellung (36) und der Arbeitsstellung (35) liegende Nullstellung (33) aufweist in der alle Arbeitsanschlüsse (15, 16, 17) blockiert sind und in der die Verbindung zwischen den Steueranschlüssen (23, 26) zumindest über die Feinsteuerausnehmungen (30) geöffnet ist
13. 13. Dreiwege-Stetigventil nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der von den Feinsteuernuten (30) aufsteuerbare Durchflußquerschnitt stets kleiner ist als der Durchflußquerschnitt dar ersten Drosselstelle (62) im Vorsteuerventil (39). Hiezu 4 Blatt Zeichnungen -8-