DE3408593C2 - Hydraulisches Dreiwege-Stetigventil für Blockeinbau - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem hydraulischen Dreiwege-Ste­ tigventil für Blockeinbau und von einer hydraulischen Steuer­ einrichtung nach der Gattung der Ansprüche 1 und 5.

Es ist schon ein solches Dreiwege-Stetigventil aus der DE 32 03 533 A1 bekannt, das neben zwei stirnseitig angeord­ neten Druckflächen einen einzigen Steueranschluß aufweist. Ein solches Dreiwege-Stetigventil ist in vielen Fällen vor­ teilhafter 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 gleichgroßer Druck­ flächen und einem einzigen Steueranschluß begrenzt ist. Das Dreiwege-Stetigventil kann vielfach dann Anforderungen nicht erfüllen, wenn es in komplexen Steuerungen mehreren Funktio­ nen zugeordnet wird, um durch seine universelle Verwendung eine Vielzahl von Funktionen mit möglichst wenig Einbauven­ tilen im Leistungskreis zu realisieren. Insbesondere gilt dies bezüglich einer Bremsdrucksteuerung im Sicherheitsfall, wenn irgendwelche Vorsteuerkreise ausfallen.

Ferner ist aus der DE 28 49 653 A1 eine Steuereinrichtung bekannt, bei der die Richtung und die Geschwindigkeit eines doppeltwirkenden Hydromotors unter dem Einfluß wechselnder Lastrichtungen einer äußeren bast mit Hilfe von Zweiwege-Ven­ tilen gesteuert wird. Während für die Volumenstromsteue­ rung als Sitzventile ausgebildete, durch 4/3-Servoventile vorgesteuerte Zweiwege-Stetigventile verwendet werden, dienen für die Richtungssteuerung insgesamt vier Zweiwege-Sitz­ ventilpatronen. Von Nachteil bei dieser Einrichtung ist der hohe Ventilaufwand, da alle diese Ventile sowie zusätz­ liche 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 lagegeregel­ ten, mit Differentialkolben versehenen Stetigventilen ist vor allem von Nachteil, daß ihr Funktionsinhalt infolge nur zweier gesteuerten Wege relativ gering ist und sie gegenüber dem Zulaufdruck nicht druckausgeglichen ausgebildet sind.

Ferner wurde in einer älteren Anmeldung (DE 33 47 000 A1) bereits vorgeschlagen, einen doppeltwirkenden Motor über zwei Dreiwege-Stetigventile in Einbauform anzusteuern, wobei die den Hauptstufen zugeordneten Vorsteuerventile jeweils in Regelkreisen liegen. Auch hier ist der Funktionsinhalt der Dreiwege-Stetigventile begrenzt, was bei Ausfall von elek­ trischen Steuerkreisen zu einem unbefriedigenden Fail-Safe-Ver­ halten führt. Vor allem wird die nötige Bremskraft zum Verzögern der Bewegung einer mit dem doppeltwirkenden Hydro­ motor gekoppelten Last nur von dem Druckabfall bestimmt, den die jeweils maßgebliche Hauptstufe im Leistungsteil bei ihrer Durchströmung vom Motoranschluß A zum Rücklaufanschluß T erzeugt.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein hydraulisches Dreiwege-Ste­ tigventil in Einbautechnik möglichst einfach so auszubil­ den, daß es zur Erfüllung von unterschiedlichen Anforde­ rungen in komplexen Steuerungen universeller einsetzbar ist.

Gelöst wird diese Aufgabe bei einem gattungsgemäßen Drei­ wege-Stetigventil durch die kennzeichnenden Merkmale des An­ spruchs 1 bzw. durch dessen Verwendung in einer hydrau­ lischen Steuereinrichtung nach Anspruch 5.

Das erfindungsgemäße hydraulische Dreiwege-Stetigventil für Blockeinbau mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptan­ spruchs hat den Vorteil, daß es bei einfacher, kostengünsti­ ger und kompakter Bauweise einen erheblich größeren Funk­ tionsinhalt aufweist. Durch seine universelle Verwendbarkeit können deshalb komplexe Steuerungen erheblich günstiger auf­ gebaut werden. Insbesondere eignet sich das erfindungsgemäße Dreiwege-Stetigventil für ein besseres Fail-Safe-Verhalten, wobei eine Begrenzung des maximalen Bremsdruckes, eine Kraftbegrenzung über eine Druckvorsteuerung sowie Nachsaug­ möglichkeiten für Druckmittel zum Hydromotor in relativ ein­ facher Weise realisierbar sind.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des Haupt- und des Nebenanspruchs möglich. Besonders vorteilhaft ist eine Ausbildung nach Anspruch 6, wodurch in einfacher Weise das Druckvorsteuerventil im Fail-Safe-Falle für eine Druckbegrenzungsfunktion zur Bremsdruckbildung herangezogen werden kann. Zugleich wird damit eine Entlastung der Hauptstufe im Sicherheitsfall er­ möglicht, und eine ausreichende Steuerölversorgung im Nor­ malbetrieb 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 Ver­ sorgung mit Steuerdruckmittel ergibt sich bei einer Ausbil­ dung gemäß Anspruch 9, wodurch die Steuerölversorgung im Normalbetrieb sowie im Fail-Safe-Falle gewährleistet ist.

Besonders vorteilhaft ist auch eine Ausbildung gemäß An­ spruch 12, 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 Nachsaugfunktion zu erfüllen hat. Weitere besonders vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den übrigen Ansprüchen.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeich­ nung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Dreiwege-Stetigventil für Blockeinbau,

Fig. 2 das Dreiwege-Stetigventil nach Fig. 1 in vereinfach­ ter Darstellung mit zugehörigen Vorsteuerkreis,

Fig. 3 eine Steuereinrichtung mit zwei Dreiwege-Stetigven­ tilen nach Fig. 2 zur Ansteuerung eines doppeltwirken­ den Hydromotors und

Fig. 4 einen Teil der Steuerein­ richtung nach Fig. 3 mit einer anderen Vorsteuerung.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Die Fig. 1 zeigt im Längsschnitt ein hydraulisches Dreiwege-Stetigventil 10, das in einem Gehäuse 11 ei­ nen längsbeweglichen Steuerschieber 12 aufnimmt. Bei dem für Blockeinbau ausgebildeten Dreiwege-Stetigventil 10 be­ steht das Gehäuse 11 aus einer Gehäusehülse 13 und ei­ nem zugehörigen Gehäusedeckel 14. In der Gehäusehülse 13 sind in an sich bekannter Weise drei Arbeitsanschlüs­ se ausgebildet, von denen der Zulaufanschluß P mit 15, der Verbraucheranschluß A mit 16 und der Rücklaufan­ schluß T mit 17 bezeichnet sind.

An demjenigen Ende des Steuerschiebers 12, das dem Ver­ braucheranschluß A gegenüberliegt, weist der Steuer­ schieber 12 einen Kolbenabschnitt 18 auf, der mit ei­ ner stirnseitigen, ersten Druckfläche 19 einen Druck­ raum 21 begrenzt. Der Druckraum 21 steht über Kanäle 22, die im Gehäusedeckel 14 verlaufen, mit einem er­ sten Steueranschluß 23 in Verbindung. Im Bereich des Kolbenabschnitts 18 weist die Gehäusehülse 13 innen eine Ringnut 24 auf, die über im Gehäusedeckel 14 ver­ laufende, zweite Kanäle 25 mit einem zweiten Steueran­ schluß 26 verbunden ist. Der Kolbenabschnitt 18 bildet mit seinem dem Druckraum 21 zugewandten Ende eine Steuer­ kante 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 Fein­ steuernuten 30, die eine Bremsdruckregelung begünstigen. Die Feinsteuernuten 30 sind so lang ausgebildet, daß bei am Gehäusedeckel 14 anliegendem Kolbenabschnitt 18 in einer Grund­ stellung die Verbindung zwischen den Steueranschlüssen 23, 26 durch eine positive Überdeckung gesperrt ist.

Der Außendurchmesser des Kolbenabschnitts 18 ist grö­ ßer als der Durchmesser des Steuerschiebers 12 im Be­ reich der Arbeitsanschlüsse P, A, T, so daß die erste Druckfläche 19 größer ist als eine dem Verbraucheran­ schluß A zugewandte, zweite Druckfläche 28. Auf der Seite der zweiten Druckfläche 28 wird der Steuerschie­ ber 12 zusätzlich von einer Feder 29 belastet. Die Flächendifferenz zwischen beiden Druckflächen 19, 28 wird dabei mindestens so groß gewählt, daß sich bei gleichen Drücken auf die beiden Druckflächen ein Kräfte­ überschuß gegenüber der. Kraft der Feder 29 ergibt und dadurch der Steuerschieber 12 bis in die gezeich­ nete Nullstellung gedrückt wird, wobei die Verbindung vom Verbraucheranschluß A zum Rücklaufanschluß T durch die Nullüberdeckung der Steuerkanten gesperrt bzw. zu­ vor stark gedrosselt ist. Der Steuerschieber 12 ist zudem mit einem elektromechanischen Wegaufnehmer 31 ge­ koppelt und wird durch eine Stift-Schlitz-Verbindung 32 in seiner jeweiligen Drehlage geführt. In dem Drei­ wege-Stetigventil 10 ist mit den beiden Einzelwider­ ständen zwischen den Arbeitsanschlüssen P, A, T eine zusätzliche Steuerfunktion durch die Steuerkante 27 mit den Feinsteuernuten 30 integriert und durch die unter­ schiedlich großen Druckflächen 19, 28 eine Druckabhän­ gigkeit geschaffen, wodurch der Funktionsinhalt des Dreiwege-Ste­ tigventils 10 erweitert wird. Der Steuerschieber 12 kann bei Druckbeaufschlagung der ersten Druckfläche 19 die gezeichnete Nullstellung 33 einnehmen, in welcher er den Zulaufanschluß P blockiert und die Verbindung vom Verbraucheranschluß A zum Rücklaufanschluß T ab­ sperrt, während gleichzeitig die erste Steuerkante 27 die Verbindung zwischen den beiden Steueranschlüssen 23, 26 gerade öffnet. Bei fehlendem Steuerdruck im Druck­ raum 21 drückt die Feder 29 den Steuerschieber 12 in die Gehäusehülse 13 hinein in eine Grundstellung 34, in wel­ cher der Verbraucheranschluß A zum Rücklaufanschluß T entlastet und der Zulaufanschluß P blockiert ist, wäh­ rend die Verbindung zwischen den beiden Steueranschlüssen 23, 26 unterbrochen wird. Zwischen der Grundstellung 34 und der Nullstellung 33 liegt der Bereich einer Brems­ stellung 36, welche eine Bremsdruckregelung erlaubt (siehe Fig. 3). In der Bremsstellung 36 wird die Verbindung vom Verbraucheranschluß A zum Rücklaufanschluß T mehr oder weniger stark angedrosselt, während die Feinsteuernuten 30 eine gedrosselte Verbindung für das Steueröl öffnen. Bei höherem Steuerdruck im ersten Steueranschluß 23 kann der Längsschieber 12 eine Arbeitsstellung 35 einnehmen, in welcher er die Verbindung vom Zulaufanschluß P zum Verbraucheranschluß A mehr oder weniger stark aufsteuert, den Rücklaufanschluß T blockiert und die Verbindung vom ersten (23) zum zweiten Steueranschluß 26 voll öffnet. Entsprechend der Regelfunktion gehen die einzelnen Stel­ lungen des Steuerschiebers 12 fließend ineinander über.

Die Fig. 2 zeigt das Dreiwege-Stetigventil 10 für Blockeinbau nach Fig. 1 in vereinfachter Darstellung im Zusammenhang mit einem Vorsteuerkreis 38 für eine Steuerung einer einfachwirkenden Funktion. Gleiche Bauelemente wie in Fig. 1 sind mit gleichen Bezugs­ zeichen versehen.

In den Vorsteuerkreis 38 ist ein 4/4-Proportional-Vor­ steuerventil 39 geschaltet, dessen erster Motoran­ schluß 41 mit dem ersten Steueranschluß 23 des Stetig­ ventils 10 und dessen zweiter Motoranschluß 42 mit dem zweiten Steueranschluß 26 Verbindung haben. Ein Zulaufanschluß 43 am Proportional-Vorsteuerventil 39 hat über ei­ ne sich verzweigende Steuerleitung 44 mit einem er­ sten Rückschlagventil 45 mit einer Zulaufleitung 46 und über ein zweites Rückschlagventil 47 mit einer Verbraucherleitung 48 Verbindung. Die beiden Rück­ schlagventile 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 wer­ den kann. In den zur Zulaufseite führenden Zweig der Steuerleitung 44 ist in Serie zum ersten Rückschlagven­ til 45 und parallel zum zweiten Rückschlagventil 47 ein schaltendes 4/2-Magnetventil 49 geschaltet, so daß die Steuerölversorgung von der Zulaufleitung 46 geöff­ net oder gesperrt werden kann. Ein Ablaufanschluß 51 des Proportional-Vorsteuerventils 39 ist zu einem Tank 52 entla­ stet.

Das Proportional-Vorsteuerventil 39 hat einen Längsschieber 53, der von einer Feder 54 in Richtung einer Sicherheitsstellung 55 belastet ist, aus der heraus er von einer Proportio­ nalmagneten 56 in eine erste (57), eine zweite (58) so­ wie dritte Arbeitsstellung 59 auslenkbar ist. Der Magnet 56 liege dabei in einem geschlossenen Lageregelkreis 61. In der von der Feder 54 bestimmten Sicherheitsstellung 55 des Längsschiebers 53 ist der Zulaufanschluß 43 des Proportional-Vor­ steuerventils 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 ver­ bunden. 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-Stetig­ ventils 10 erforderliche Steueröl über die erste Drosselstelle 62 zum ersten Steueranschluß 23 der Haupt­ stufe fließen kann. Erreicht wird dies dadurch, daß der freie Durchflußquerschnitt der ersten Drosselstelle 62 größer ausgebildet wird als derjenige der zweiten Dros­ selstelle 63. Zusätzlich ist in der Sicherheitsstellung 55 der zweite Motoranschluß 42 in ungedrosselter Form mit dem Ablaufanschluß 51 verbunden. In der an die Sicher­ heitsstellung 55 angrenzenden Arbeitsstellung 57 bleibt die gedrosselte Verbindung 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 Motoranschluß 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 Dreiwege-Stetigventil 10 gemäß einem am elektrischen Eingang 65 vorgegebenen Sollwert ge­ regelt wird.

Die Verbindung zwischen dem ersten Steueranschluß 23 im Dreiwege-Stetigventil 10 und im ersten Motoranschluß 41 des Proportional-Vorsteuerventils 39 ist durch ein einstellbares Drucksteuerventil 66 abgesichert, das als Vorsteuer­ ventil arbeitet. Parallel zum Drucksteuerventil 66 liegt ferner ein proportional verstellbares Druckregelventil 67, dem ein 2/2-Magnetventil 68 nachgeschaltet ist. Das Magnetventil 68 wird von einer Feder in einer Sperrstel­ lung 69 gehalten und ist elektromagnetisch in Durchgangs­ stellung 71 auslenkbar.

An der Verbraucherleitung 48 ist ein einfachwirkender Hydromotor 72 angeschlossen.

Die Wirkungsweise des Dreiwege-Stetigventils 10 in Ver­ bindung mit seinem Vorsteuerkreis 38 wird wie folgt erläutert:
Das Dreiwege-Stetigventil 10 ermöglicht eine Geschwin­ digkeitssteuerung des Hydromotors 72 abhängig von dem am elektrischen Eingang 65 vorgegebenen Sollwertsignal. Dieser Geschwindigkeits-Steuerung ist eine Druckbegren­ zung 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 Hydro­ motor 72 in beiden Richtungen bzw. zum Halten in einer bestimmten Stellung wird das Proportional-Vorsteuerventil 39 in sei­ ne Arbeitsstellungen 57 bis 59 gesteuert. Zum Ausfahren der Kolbenstange im Hydromotor 72 wird der Längsschie­ ber 53 in seine erste Arbeitsstellung 57 gebracht, so daß Steueröl über das Proportional-Vorsteuerventil 39 zum ersten Steueranschluß 23 der Hauptstufe gelangen kann und dort den Steuerschieber 12 gegen die Kraft seiner Feder 29 nach links in Richtung einer Arbeitsstellung 35 bewegt, in welcher Druckmittel vom Zulaufanschluß 15 zum Ver­ braucheranschluß 16 und weiter zum Hydromotor 72 strömt. Die Geschwindigkeit der aus fahrenden Kolbenstange im Hy­ dromotor 72 hängt dabei von der Höhe des Signalpegels am elektrischen Eingang 65 ab, da proportional zu dessen Größe der Steuerschieber 12 die besagte Verbindung auf­ steuert. Während diesem Ausfahrvorgang ist der zweite Motoranschluß 42 im Proportional-Vorsteuerventil 39 blockiert, so daß kein Steueröl aus dem Druckraum 21 über den zweiten Steuer­ anschluß 26 abfließen kann.

Soll die Kolbenstange im Hydromotor 72 in ihrer jeweili­ gen Lage gehalten werden, so wird die Größe des Signals am elektrischen Eingang 65 so weit gesenkt, bis der Längs­ schieber 12 in seine gezeichnete Nullstellung 33 geht. Da­ durch wird der Verbraucheranschluß A von dem Zulaufanschluß P getrennt und auch seine Verbindung zum Rücklaufanschluß T gesperrt. Beim Zurückstellen des Steuerschiebers 12 aus seiner Arbeitsstellung in die gezeichnete Nullstellung muß anfänglich Steueröl aus dem Druckraum 21 über das in seiner dritten Arbeitsstellung 59 befindliche Proportional-Vorsteuer­ ventil 39 zum Tank 52 entweichen. Hat der Steuerschieber 12 unter Einwirkung der Federkraft 29 seine Nullstellung erreicht, so nimmt der Längsschieber 53 im Vorsteuerven­ til 39 seine zweite Arbeitsstellung 58 ein, in welcher seine beiden Motoranschlüsse 41, 42 hydraulisch blockiert sind. Aus dem Druckraum 21 des als Hauptstufe arbeitenden Dreiwege-Stetig­ ventils 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 Proportional-Vorsteuerventil 39 in eine dritte Arbeitsstellung 59 gebracht wird, in welcher es den ersten Steueranschluß 23 des Dreiwege-Stetigventils 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 Grund­ stellung 34, wobei der Verbraucheranschluß A zum Rück­ laufanschluß 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 Hydro­ motor 72 begrenzt. Hierbei arbeitet das Drucksteuer­ ventil 66 mit dem Steuerschieber 12 im Dreiwege-Ste­ tigventil 10 als Druckminderventil zusammen. Der im Verbraucheranschluß A wirksame Druck beaufschlagt die zweite Druckfläche 28 am Steuerschieber 12. Unter Ver­ nachlässigung der relativ schwachen Kraft der Feder 29 führt dieser Druck auf die zweite Druckfläche 28 un­ ter Berücksichtigung des unterschiedlichen Flächen­ verhältnisses von beiden Druckflächen 19, 28 zu ei­ nem etwas niedrigeren Druck in der Druckkammer 21, des­ sen Höhe vom Drucksteuerventil 66 begrenzt wird. Unter Berücksichtigung eines entsprechenden Korrekturfaktors kann somit das Drucksteuerventil 66 den Druck im Ver­ braucheranschluß 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 unter­ halb dem maximalen Druckwert eine Druckbegrenzungs-Steue­ rung im Verbraucheranschluß A realisiert werden, wozu das Magnetventil 68 in seine Durchgangsstellung 71 gebracht werden muß. Das Druckregelventil 67 arbeitet in ent­ sprechender Weise mit dem Steuerschieber 12 als Druck­ minderventil zusammen, wobei entsprechend den unter­ schiedlich großen Druckflächen und der Feder 29 ein Kor­ rekturfaktor berücksichtigt werden muß.

Im Normalbetrieb bei Geschwindkeits-Steuerung und bei Druckbegrenzung ist das Magnetventil 49 erregt und be­ findet sich somit in seiner Durchgangsstellung. Die bei­ den Rückschlagventile 45, 47 in der verzweigten Steuer­ leitung 44 ergeben somit eine ODER-Funktion, so daß der Zulaufanschluß 43 des Proportional-Vorsteuerventils 39 aus derjeni­ gen Leitung mit dem höchsten Druckniveau mit Steueröl versorgt wird. Bei höherem Druck in der Zulaufleitung 46 fließt somit Steueröl über das erste Rückschlagven­ til 45 zum Proportional-Vorsteuerventil 39, bei höherem Druck in der Verbraucherleitung 48 gelangt Steueröl über das zweite Rückschlagventil 47 dorthin.

Zusätzlich zum Normalbetrieb muß das Dreiwege-Stetigven­ til 10 ein günstiges Verhalten in einem Fail-safe-Fall aufweisen, wenn durch Stromausfall, Abschalten des Ma­ gnetstromes, Notaus, Kabelbruch usw. die Energieversor­ gung im Steuerkreis oder Leistungskreis ganz oder teil­ weise ausfällt. In einem solchen Fall nimmt das Magnet­ ventil 68 seine Sperrstellung 69 ein und macht das Druckregelventil 67 unwirksam. Ebenso wird das Magnet­ ventil 49 durch Federkraft in seine Sperrstellung ge­ bracht, so daß eine Steuerölversorgung aus der Zulauf­ leitung 46 ausscheidet. Der Längsschieber 53 im Proportional-Vor­ steuerventil 39 wird von seiner Feder 54 in seine Si­ cherheitsstellung 55 geschoben, so daß dessen Zulauf­ anschluß 43 sowohl mit dem ersten Steueranschluß 23 des Dreiwege-Stetigventils 10 als auch mit dem Ablaufanschluß 51 verbunden ist, wobei jedoch letztere Verbindung stärker 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 Verbraucherleitung 48 und im Verbraucheranschluß A, wo er ebenfalls auf die zweite Druckfläche 28 wirkt. Aus der Verbraucher­ leitung 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 Steuer­ anschluß 23 in den Druckraum 21 und beaufschlagt dort die erste Druckfläche 19. Der Druck kann sich dabei im ersten Steueranschluß 23 deswegen aufbauen, weil der Durchflußquerschnitt in der ersten Drosselstelle 62 beträchtlich größer ist als derjenige der zweiten Dros­ selstelle 63, über welche zugleich eine Verbindung vom Zulaufanschluß 43 zum Ablaufanschluß 51 offen ist. Im Fail-safe-Fall drückt der im Druckraum 21 sich aufbauen­ de Steuerdruck den Steuerschieber 12 gegen die Kraft der Feder 29 soweit nach links, daß er seine Bremsstellung 36 einnimmt, in welcher die Verbindung vom Verbraucher­ anschluß A zum Rücklaufanschluß T mehr oder weniger stark angedrosselt wird. Während in der Grundstellung des Steuer­ schiebers 12 die Steuerkante 27 die Verbindung zwischen den beiden Steueranschlüssen 23, 26 unterbricht, öffnen die Feinsteuernuten 30 in der Bremsstellung 36 des Steuer­ schiebers 12 eine gedrosselte Verbindung zwischen beiden Steueranschlüssen 23, 26, so daß ein kleiner Steuerölstrom über den zweiten Steueranschluß 26 und das Proportional-Vorsteuerventil 39 zum Tank 52 abströmen kann. Dieser Steuerölstrom, der parallel zu dem über das Drucksteuerventil 66 abfließen­ den Steuerölstrom fließt,ist so gering, daß er den Druck­ aufbau in dem Druckraum 21 nicht stört; er soll lediglich ein schwingungsarmes Arbeiten der Bremsdruckregelung för­ dern. Zu diesem Zweck ist der von den Feinsteuernuten 30 aufgesteuerte Durchflußquerschnitt entsprechend kleiner ausgebildet als derjenige der ersten Drosselstelle 62 im Proportional-Vorsteuerventil 39. Die drosselnde Bremsstellung 36 des Steuerschiebers 12 wird ermöglicht, weil die Flächendif­ ferenz beider Druckflächen 19, 28 eine Auslenkung gegen die Kraft der Feder 29 ermöglichen. Die Höhe des Steuer­ drucks 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 Hydromo­ tor 72 wirkenden Masse vernichtet. Zur Begrenzung des maximalen Bremsdruckes im Fail-safe-Fall wirken also Steuerschieber 12, Proportional-Vorsteuerventil 39 und Drucksteuer­ ventil 66 in besonders vorteilhafter Weise als vorge­ steuertes Bremsventil zusammen. Nach Abbau der kineti­ schen Energie und auch bei schon geschlossener Steuer­ kante 27 kann sich schließlich der Steuerdruck im Druck­ raum 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 Fig. 3 zeigt eine Steuereinrichtung 80 für einen doppeltwirkenden Hydromotor 81, bei der jeder Anschluß­ seite des Hydromotors 81 ein Dreiwege-Stetigventil 10 mit zugehörigem Vorsteuerkreis 38 nach Fig. 2 zugeord­ net ist. In Fig. 3 sind für gleiche Bauelemente wie in Fig. 2 gleiche Bezugszeichen verwendet, wobei die Bezugszeichen für das Dreiwege-Stetigventil 10 mit Vorsteuer­ kreis 38 zur Ansteuerung des Zylinderraumes 82 im Hydromotor 81 keinen Index aufweisen, während die Be­ zugszeichen für das Dreiwege-Stetigventil 10′ mit seinem zuge­ ordneten Vorsteuerkreis 38′ zur Ansteuerung des Ring­ raumes 83 im Hydromotor 81 mit dem Index ′ versehen werden. Außerdem sind die Dreiwege-Stetigventile 10, 10′ in vereinfachter Form mit ihren Schaltsymbolen dar­ gestellt. Ferner wurden zur besseren Übersichtlichkeit die elektrischen Verbindungen zu den Istwertgebern 31, 31′, zu den Proportionalmagneten 56, 56′ an den Proportional-Vor­ steuerventilen 39, 39′, zum Druckregelventil 67, zum Magnetventil 68, zum Magnetventil 49 sowie zu einem Istwertgeber 84 am Hydromotor 81 nicht dargestellt.

Die Steuereinrichtung 80 zur Ansteuerung des doppelt­ wirkenden Hydromotors 81 läßt sich im wesentlichen durch eine Verdoppelung der Anordnung nach Fig. 2 erreichen. Zur Vereinfachung wird lediglich der zulaufseitige Zweig der sich verzweigenden Steuerleitung 44′ im Vorsteuer­ steuerkreis 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-Stetig­ ventils 10 nach Fig. 2, jedoch angewandt auf einen dop­ peltwirkenden Hydromotor 81. Dabei kann der Kolben des Hydromotors 81 in beiden Richtungen bewegt werden, in­ dem die den Dreiwege-Stetigventilen 10, 10′ zugeordneten Proportional-Vor­ steuerventile 39, 39′ durch ein elektrisches Führungs­ signal im Gegentakt angesteuert werden. Die Höhe des Signalpegels entspricht dabei der gewünschten Geschwin­ digkeit. Auf jeder Anschlußseite 82, 83 des Hydromotors 81 ist die Geschwindigkeits-Regelung durch eine zuge­ ordnete Druckregelung mit Hilfe der Drucksteuerventile 66, 66′ überlagert. Ebenso läßt sich mit dem Druckre­ gelventil 67 bei ausfahrender Kolbenstange eine Druck­ regelung und damit eine Kraftregelung am Hydromotor 81 erreichen, wobei wiederum ein entsprechender Korrektur­ faktor zu berücksichtigen ist.

Bei der Steuereinrichtung 80 für doppeltwirkende Funk­ tion läßt sich darüber hinaus eine Differentialkolben­ schaltung erreichen. Zu diesem Zweck wird mit einem maximalen Führungssignal das Proportional-Vorsteuerventil 39′ ange­ steuert, wodurch das Dreiwege-Stetigventil 10′ in seine Arbeitsstellung 35′ gebracht wird und damit den Ringraum 83 mit der Zulaufleitung 46 verbindet. Mit einem variablen Führungssignal am Proportional-Vorsteuerven­ til 39 kann nun die Geschwindigkeit des ausfahrenden Zylinders bestimmt werden. Dabei ist in gleicher Weise die Druck- bzw. Kraftbegrenzung der Geschwin­ digkeitsregelung überlagert.

Bei der Steuereinrichtung 80 für doppelwirkenden Funk­ tion ist besonders vorteilhaft, daß in einem Fail-safe-Fall unabhängig von der Bewegungsrichtung der Kolben­ stange im Hydromotor 81 eine automatische Erkennung 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 sämt­ liche Vorsteuerventile entregt, wodurch sie ihre Grund­ stellungen einnehmen. So nimmt das Magnetventil 68 seine Sperrstellung ein und setzt das Druckregelventil 67 außer Kraft. Das Magnetventil 49 geht ebenfalls in seine Grund­ stellung, wodurch eine Druckmittelversorgung der Steuer­ kreise 38, 38′ von der Zulaufleitung 46 her unterbrochen wird. Ferner werden die Proportional-Vorsteuerventile 39, 39′ von ih­ ren jeweiligen Federn in ihre Sicherheitsstellungen 55, 55′ gedrückt. Es sei nun angenommen, daß die Kolbenstange des Hydromotors 81 zuvor eine ausfahrende Bewegung durch­ geführt hat und die von ihm bewegte Masse versucht, diese Bewegung im Fail-safe-Fall beizubehalten. Dies verursacht in dem Ringraum 83 einen Druckanstieg, während gleichzei­ tig im Zylinderraum 82 ein Hohlsog entsteht. Der Druck­ anstieg im Ringraum 83 führt dazu, daß über die Steuerlei­ tung 44′ der Steuerkreis 38′ mit Steueröl versorgt werden kann und das Dreiwege-Stetigventil 10′ mit dem Drucksteuer­ ventil 66′ bei der wirksamen Sicherheitsstellung 55′ des Proportional-Vorsteuerventils 39′ als vorgesteuertes Bremsdruckventil zur Steuerung eines maximalen Bremsdruckes zusammenar­ beitet, wie dies im Zusammenhang mit Fig. 2 bereits beschrieben ist. Auf der anderen Seite führt die Druck­ entlastung im Zylinderraum 82 des Hydromotors 81 dazu, daß der Zulaufanschluß 43 des Proportional-Vorsteuerventils 39 über die verzweigte Steuerleitung 44 nicht mehr mit Druck versorgt wird. Das Proportional-Vorsteuerventil 39 kann deshalb in seiner Sicherheitsstellung 55 den ersten Steueranschluß 23 des Dreiwege-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 Dreiwege-Stetigventil 10 in den Zylinderraum 82 saugen, wodurch Hohlsog vermieden wird.

Bei umgekehrter Bewegungsrichtung der Last am Hydromotor 81, also bei einfahrender Kolbenstange, verläuft dieser Vorgang entsprechend umgekehrt. Dann übernimmt das Drei­ wege-Stetigventil 10 die Bremsfunktion, während das Dreiwege-Ste­ tigventil 10′ ein Nachsaugen von Druckmittel in den Ring­ raum 83 ermöglicht. Bei der Steuereinrichtung 80 für dop­ peltwirkende Funktion ist somit die Bremsung einer Last bei gleichzeitiger Absicherung der Gegenseite gegen Un­ terdruck im Fail-safe-Fall in besonders vorteilhafter Weise möglich, während im Normalbetrieb bei einer Kraft­ bewegung 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 Fig. 4 zeigt einen Teil einer zweiten Steuerein­ richtung 90, die sich von derjenigen nach Fig. 3 le­ diglich durch teilweise geänderte Steuerkreise 38, 38′ unterscheidet, wodurch ein magnetisch betätigtes, vor­ steuerndes Schaltventil im Steuerkreis eingespart wird. Gleiche Bauelemente wie in Fig. 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 Proportional-Vor­ steuerventils 39 bzw. 39′ verbunden ist. Zwei entspre­ chende Seitenanschlüsse der Wechselventile 91, 91′ sind nun parallel an einen B-Anschluß eines 4/2-Magnetventils 92 angeschlossen. In einer federzentrierten Grundstel­ lung des Magnetventils 92 ist dieser B-Anschluß zum Tank entlastet, während eine vom Ausgang des Druckregelven­ tils 67 kommende Steuerleitung 93 in dieser Stellung blockiert ist. Das Magnetventil 92 hat ferner bei erreg­ tem Magneten eine Kreuzstellung, in der es von der Zu­ laufleitung 46 her eine Steuerölversorgung über die Wech­ selventile 91, 91′ zu den Vorsteuerkreisen 38, 38′ er­ möglicht. 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 Steueröl­ versorgung der Steuerkreise aufrechterhalten und die Funktionen von Magnetventil 49 und Magnetventil 68 nach Fig. 3 sind in einem einzigen vorsteuernden Magnetventil 92 vereint; gegenüber Fig. 3 wird somit ein Magnetven­ til eingespart.

Selbstverständlich sind an dem gezeigten Dreiwege-Ste­ tigventil einschließlich dessen Vorsteuerkreis Änderun­ gen möglich, ohne vom Gedanken der Erfindung abzuweichen. Dabei stellen die Lösungen nach Fig. 2 und 3 zur Brems­ druckregelung im Fail-safe-Fall bei einfach- bzw. dop­ peltwirkender Funktion besonders vorteilhafte Ausgestal­ tungen dar.

Claims (14)

1. Hydraulisches Dreiwege-Stetigventil für Blockeinbau mit in einem Gehäuse gleitend geführten Steuerschieber, der einen Verbraucheranschluß wahlweise blockiert, mit einem Zulaufanschluß oder einem Rücklaufanschluß verbindet, der gegenüber dem Druck im Zulaufanschluß druckausgeglichen ausgebildet ist und der von einer Feder sowie dem Druck im Verbraucheranschluß in Richtung einer den Verbraucheranschluß entlastenden Grundstellung belasten 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) großer 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. Hydraulisches Dreiwege-Stetigventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkante (27) mit Feinsteuerausnehmungen (30) versehen ist und in der Grundstellung (34) des Steuerschiebers (12) die Verbindung zwischen den Steueranschlüssen (23, 26) unterbricht und in einer den Verbraucheranschluß (16) mit dem Zulaufanschluß (15) verbindenden Arbeitsstellung (35) diese Verbindung öffnet, und daß insbesondere in einer dazwischen liegenden Bremsstellung (36) mit abgesperrtem Zulaufanschluß (15) und einer gedrosselten Arbeitsverbindung zwischen Verbraucheranschluß (16) und Rücklaufanschluß (17) diese Verbindung über die Feinsteuerausnehmungen (30) gedrosselt ist.

3. Hydraulisches Dreiwege-Stetigventil nach Anspruch 1 oder 2, 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.

4. Hydraulisches Dreiwege-Stetigventil nach Anspruch 2 oder 3, 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.

5. Hydraulische Steuereinrichtung mit einem hydraulischen Dreiwege-Stetigventil für Blockeinbau, mit in einem Gehäuse des Dreiwege-Stetigventils gleitend geführten Steuerschieber, der einen Verbraucheranschluß wahlweise blockiert, mit einem Zulaufanschluß oder einem Rücklaufanschluß verbindet, der gegenüber dem Druck im Zulaufanschluß druckausgeglichen ausgebildet ist und der 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, 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.

6. Hydraulische Steuereinrichtung mit einem Dreiwege-Stetigventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Steueranschlüsse (23, 26) mit den Motoranschlüssen (41, 42) eines Proportional-Vorsteuerventils (39) verbunden sind und der an der ersten Druckfläche (19) anstehende Druck von einem vorsteuernden Drucksteuerventil (66) abgesichert wird, daß ein Zulaufanschluß (43) des Proportional-Vorsteuerventils (39) über einen Vorsteuerkreis (38) mit Steueröl versorgbar ist und daß das Steuerglied (53) des Proportional-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 dieser Sicherheitsstellung (55) der andere Motoranschluß (42), der mit dem zweiten Steueranschluß (26) Verbindung hat, mit dem Ablaufanschluß (51) verbunden ist.

7. Hydraulische Steuereinrichtung mit einem Dreiwege-Stetigventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Proportional-Vorsteuerventil (39) als 4/4-Wegeventil 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.

8. Hydraulische Steuereinrichtung mit einem Dreiwege-Stetigventil nach einem der Ansprüche 6 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerschieber (12) mit einem elektromechanischen Wegeaufnehmer (31) gekoppelt ist und mit seinem zugeordneten Proportional-Vorsteuerventil (39) in einem Lage-Regelkreis (64) liegt.

9. Hydraulische Steuereinrichtung mit einem Dreiwege-Stetigventil nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Zulaufanschluß (43) des Proportional-Vorsteuerventils (39) über als ODER-Glied wirkende Rückschlagventile (45, 47) mit einer Zulaufleitung (46) und einer Verbraucherleitung (48) Verbindung hat.

10. Hydraulische Steuereinrichtung mit einem Dreiwege-Stetigventil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerölversorgung von der Zulaufleitung (46) her durch ein Magnetventil (49) abschaltbar ist.

11. Hydraulische Steuereinrichtung mit einem Dreiwege-Stetigventil nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Motoranschluß (41) des Proportional-Vorsteuerventil (39) durch ein proportional arbeitendes Druckregelventil (67) abgesichert ist, das parallel zum Drucksteuerventil (66) liegt und das durch ein in Serie liegendes Magnetventil (68, 92) wahlweise zuschaltbar ist.

12. Hydraulische Steuereinrichtung mit einem Dreiwege-Stetigventil nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß sein Verbraucheranschluß (16) mit einer Anschlußseite (82) eines doppeltwirkenden Hydromotors (81) in Verbindung steht, dessen andere Anschlußseite (83) von einem gleichen, zweiten Dreiwege-Stetigventil (10′) mit Proportional-Vorsteuerventil (39′) angesteuert wird, dessen zugehöriger Steuerkreis (38′) ein Rückschlagventil (47′) und ein vorsteuerndes Drucksteuerventil (66′) aufweist.

13. Hydraulische Steuereinrichtung mit einem Dreiwege-Stetigventil nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Funktion des Druckregelventils (67) sowie die Steuerölversorgung aus der Zulaufleitung (46) von einem gemeinsamen Magnetventil (92) steuerbar sind und die Steuerleitungen (44, 44′) jeweils über ein Wechselventil (91, 91′) an den Zulaufanschluß (43, 43′) des Proportional-Vor­ steuerventils (39, 39′) angeschlossen sind (Fig. 4).

14. Hydraulische Steuereinrichtung mit einem Dreiwege-Stetigventil nach einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der von den Feinsteuernuten (30) aufsteuerbare Durchflußquerschnitt stets kleiner ist, als der Durchflußquerschnitt der ersten Drosselstelle (62) im Proportional-Vorsteuerventil (39).