DE3844336A1 - Elektrohydraulisches porportionalwegeventil - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem elektrohydraulischen Proportional­ wegeventil nach der Gattung des Hauptanspruchs.

Es ist schon ein solches Proportionalwegeventil aus der Literatur­ stelle "Bosch Hydraulik, Proportionalventile, Hydraulik in Theorie und Praxis, 1983, Robert Bosch GmbH, Geschäftsbereich K6 Hydraulik", insbesondere Seite 302 bekannt, mit dem bestimmte Sicherheitsforde­ rungen erfüllbar sind. Der von einem einzigen Proportionalmagneten gegen Federkraft betätigbare Vorsteuerschieber wird dort bei Strom­ ausfall in eine federzentrierte, vierte Schaltstellung gefahren, in der zwischen den beiden stirnseitig gelegenen Steuerkammern am Hauptsteuerschieber zumindest ein Druckausgleich hergestellt wird. Der federzentrierte Hauptsteuerschieber nimmt daraufhin seine Mit­ telstellung ein und verhindert eine Fehlfunktion eines am Propor­ tionalventil angeschlossenen, hydraulischen Motors. Dieses Propor­ tionalventil weist im Hauptventil neben den vier Hauptanschlüssen A, B, P, T noch zusätzlich die Steueranschlüsse X und Y zur externen Steuerölzu- bzw. -abführung auf. Ferner sind im Hauptventil Hilfsan­ schlüsse C 1 und C 2 vorhanden, die jedoch für die Funktion des Last­ abgriffs für die Druckwaage benutzt werden. Dieses Proportionalven­ til kann daher nicht weitergehende Sicherheitsanforderungen erfül­ len, wie sie von Berufsgenossenschaften bzw. von Unfallverhütungs- Vorschriften für hydraulische Maschinen und Anlagen im Sicherheits­ bereich gefordert werden. Auch kann bei speziellen Anwendungsfällen dieses Proportionalventil bei Not-Aus-Schaltung zu langsam sein, weil das Zurückstellen des Hauptsteuerschiebers durch die Federn im Hauptventil geschieht, die lediglich eine Rückstellkraft ent­ sprechend wenigen bar Druck ausüben können und das Druckmittel über die kleinen Querschnitte des Vorsteuerventils fließen muß. Ferner wurde gemäß einem älteren Vorschlag der Anmelderin bereits vorgeschlagen, zur Erfüllung gestellter Sicherheitsanforderungen bei dem zuvor erwähnten Proportionalventil ein 3/2-Magnetventil zusätz­ lich in den Steuerkreis zwischen Hauptventil und Vorsteuerventil zu schalten. Damit läßt sich z.B. die häufig vorhandene Forderung an Anlagen und Maschinen mit Schutzeinrichtungen erfüllen, daß beim Öffnen eines Schutzgitters der angeschlossene Arbeitszylinder in nur einer vorgegebenen Richtung betätigt werden darf. So soll z.B. eine Form aufgefahren werden, um defekte Teile entnehmen zu können. Um dies zu erreichen, muß das Proportionalventil so ausgebildet sein, daß sein Hauptschieber nur in eine bestimmte Durchflußrichtung ge­ schaltet werden kann. Von Nachteil bei dieser Lösung ist nun, daß der Aufwand für die Zwischenplattenlösung, in der das 3/2-Magnetven­ til untergebracht ist, relativ groß ist. Auch die Anpassung an un­ terschiedliche Sicherheitsanforderungen ist nicht immer leicht durchführbar. So kann durch die schlechte Dynamik in manchen Fällen die Forderung nicht erfüllt werden, daß der Hauptschieber bei Not-Aus bzw. Öffnen eines Schutzgitters schnellstens in seine Aus­ gangsstellung zurückgestellt werden soll. Vorteile der Erfindung Das erfindungsgemäße elektrohydraulische Proportionalwegeventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß es mit relativ geringem Aufwand vielfältige Sicher­ heitsanforderungen erfüllen kann. Zudem läßt sich auch das dyna­ mische Verhalten dann erheblich verbessern, wenn das Zurückstellen des Hauptsteuerschiebers durch die Federkräfte durch einen Zwischen­ druck im Vorsteuerkreis hydraulisch unterstützt wird. Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vor­ teilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Proportionalwegeventil möglich. Besonders vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich bei einer Ausbildung nach den An­ sprüchen 2 bis 4, wodurch eine besonders einfache und kostengünstige Lösung erzielbar ist. So kann als Gehäuse für das Hauptsteuerventil die Standardausführung benutzt werden, bei der die Hilfsanschlüsse an sich vorhanden sind, jedoch bisher für eine andere Funktion be­ nutzt wurden. Ferner läßt sich als Schaltventil ein relativ klein bauendes Ventil verwenden, das lediglich die gleiche Nenngröße wie das regelnde Vorsteuerventil aufweisen muß, d.h. das Schaltventil muß ohne Erhöhung der Druckdifferenz den Durchfluß des Vorsteuerven­ tils erfüllen. Großvolumige Sicherheitsventile in den Arbeitsleitun­ gen können daher vermieden werden. Ferner lassen sich bei sehr hohen Anforderungen an die Sicherheit am Hauptsteuerventil wie auch am Vorsteuerventil elektrische Stellungsanzeigen anordnen. Der Haupt­ steuerschieber ist auch weiterhin mit einer Leckölabführung ausrüst­ bar, wenn ein Driften des angeschlossenen Arbeitszylinders verhin­ dert werden soll. Vorteilhaft ist es ferner, wenn der Abgriff der Entlastungen direkt im Hauptsteuerschieber eingearbeitet ist, also in einem für den Durchfluß bestimmenden Stellglied. Besonders zweck­ mäßig ist ferner eine Ausbildung nach Anspruch 12, wodurch ein Druckaufbau in einem Steuerraum besonders wirksam verhindert werden kann. Der Abgriff der Entlastung unmittelbar in der Steuerölzufüh­ rung erlaubt eine besonders kompakte Lösung. Zudem garantiert diese Selbstüberwachung des Ventils ein hohes Maß an Sicherheit. Weitere besonders vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den übrigen Ansprüchen, der Beschreibung sowie der Zeichnung. Zeichnung Drei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung darge­ stellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 ein erstes elektrohydraulisches Proportionalwegeven­ til in vereinfachter Darstellung und teilweise im Längsschnitt, Fig. 1a das Schaltsymbol der Vorsteuerstufe in Fig. 1, Fig. 2 bis 6 verschiedene Schaltventile zur Verwendung mit dem ersten Proportio­ nalwegeventil nach Fig. 1 zur Realisierung unterschiedlicher Sicherheitsanforderungen, Fig. 7 einen Längsschnitt durch einen Teil eines zweiten Proportionalwegeventils mit gegenüber der Fig. 1 geändertem Abgriff der Entlastung im Steuerkreis und Fig. 8 einen Teilschnitt durch ein drittes Ausführungsbeispiel.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Die Fig. 1 zeigt in vereinfachter Darstellung ein elektrohydrau­ lisches Proportionalwegeventil 10, das zur Steuerung eines doppelt­ wirkenden Arbeitszylinders 11 dient. Das Proportionalwegeventil 10 besteht im wesentlichen aus einem hydraulisch gesteuerten Haupt­ steuerventil 12, einem elektrisch gesteuerten Vorsteuerventil 13 und einem an das Hauptsteuerventil 12 angeschlossenen Schaltventil 14. Das Vorsteuersteuerventil 13, das auf ein Gehäuse 15 des Haupt­ steuerventils 12 geflanscht ist, wird von einem Proportionalmagneten 16 betätigt, in dem zusätzlich ein Wegaufnehmer integriert ist. Hauptsteuerventil 12 und angebautes Vorsteuerventil 13 sind hin­ sichtlich ihres prinzipiellen Aufbaus aus der eingangs genannten Literaturstelle an sich bekannt, auf die ausdrücklich Bezug genommen wird.

Das proportional arbeitende Hauptsteuerventil 12 ist als 4/3-Wege­ ventil mit vier gesteuerten Hauptanschlüssen A, B, P und T und einem in drei Schaltstellungen stetig verschiebbaren Hauptsteuerschieber 17 ausgebildet. Der Hauptsteuerschieber 17 ist im Gehäuse 15 in ei­ ner Schieberbohrung 18 dicht und gleitend geführt. Die Schieberboh­ rung 18 durchdringt eine mittig liegende Zulaufkammer 19, die mit dem Hauptanschluß P in Verbindung steht, zwei danebenliegende Motor­ kammern 21, 22, welche mit den Hauptanschlüssen A und B in Verbin­ dung stehen sowie zwei Rücklaufkammern 23 und 24, welche mit dem Hauptanschluß T Verbindung haben. Der Hauptanschluß P wird in nicht näher gezeichneter Weise von einer Pumpe mit Druckmittel versorgt, während der Hauptanschluß T zum Tank entlastet ist. An die Hauptan­ schlüsse A und B sind die beiden Seiten des doppeltwirkenden Ar­ beitszylinders 11 angeschlossen.

Der Hauptsteuerschieber 17 ragt mit seinen stirnseitigen Enden 25, 26 jeweils in einen Steuerraum 27, 28, die jeweils eine Feder 29, 31 zur Bildung einer doppeltwirkenden Rückstelleinrichtung 32 für den Hauptsteuerschieber 17 aufnehmen. Durch Druckbeaufschlagung eines Steuerraums 27, 28 bei gleichzeitiger Druckentlastung des anderen Steuerraumes 28, 27 läßt sich der Hauptsteuerschieber 17 aus seiner gezeichneten Mittelstellung gegen die Kraft der Rückstelleinrich­ tung 32 nach beiden Richtungen hin auslenken.

Das Vorsteuerventil 13 ist als 4/4-Wegeventil ausgebildet, dessen Steuerfunktionen aus der zugehörigen, vereinfachten Darstellung nach Fig. 1a entnehmbar sind. Das Vorsteuerventil 13 weist vier ge­ steuerte Anschlüsse A, B, P, T und einen Vorsteuerschieber 33 auf, der von dem einzigen Proportionalmagneten 16 gegen die Kraft einer Feder 34 in vier Schaltstellungen 35, 36, 37 und 38 steuerbar ist. Die Schaltstellung 37 ist dabei als neutrale Regelstellung ausge­ bildet, in welcher alle vier Anschlüsse A, B, P, T des Vorsteuer­ ventils 13 abgeschlossen sind. Aus dieser neutralen Regelstellung kann der Vorsteuerschieber 33 durch entsprechende Ansteuerung des Proportionalmagneten 16 in die beiden Arbeitsstellungen 38 bzw. 36 überführt werden, in denen abwechselnd einer der Anschlüsse A, B mit dem Anschluß P verbunden wird, während der andere Anschluß B, A zum Tankanschluß T entlastet wird. Bei stromlosem Proportionalmagnet 16 drückt die Feder 34 den Vorsteuerschieber 33 in seine Sicherheits­ stellung 35, in der beide Anschlüsse A, B miteinander und mit dem Tankanschluß T verbunden sind und der P-Anschluß abgesperrt ist.

Das Vorsteuerventil 13 ist an dem Hauptsteuerventil 12 so angebaut, daß sein Anschluß P über einen Versorgungskanal 39 im Gehäuse 15 mit einem Steueranschluß X des Hauptsteuerventils 12 verbunden ist. Fer­ ner führt vom Anschluß T des Vorsteuerventils 13 ein Entlastungs­ kanal 41 im Gehäuse 15 zu einem Steueranschluß Y des Hauptsteuerven­ tils 12. Diese beiden Steueranschlüsse X, Y dienen zur externen Steuerölzu- bzw. -Abführung und bilden somit zusammen mit den Kanä­ len 39, 41 Teile eines Steuerkreises 42. Der Versorgungskanal 39 und der Entlastungskanal 41 sind vom Hauptsteuerschieber 17 selbst nicht hydraulisch beeinflußbar. Der Anschluß B des Vorsteuerventils 13 ist über einen ersten Steuerkanal 43 mit dem A-seitigen Steuerraum 27 im Hauptsteuerventil 12 verbunden, während in entsprechender Weise der Anschluß A über einen zweiten Steuerkanal 44 mit dem B-seitigen Steuerraum 28 Verbindung hat.

Die den Hauptsteuerschieber 17 aufnehmende Schieberbohrung 18 ist im Bereich zwischen der ersten Rücklaufkammer 23 und dem zugeordneten Steuerraum 27 zu einer ersten Ringkammer 45 erweitert, die mit einem im Gehäuse 15 angeordneten Hilfsanschluß C 1 in Verbindung steht. Der Hauptsteuerschieber 17 weist im Bereich dieser ersten Ringkammer 45 eine erste Ringnut 46 auf, die einerseits in der gezeichneten Mit­ telstellung des Hauptsteuerschiebers 17 stets mit der ersten Ring­ kammer 45 Verbindung hat und die andererseits über eine am Schieber­ ende 25 außen ausgebildete Längsnut 47 ständig mit dem A-seitigen Steuerraum 27 verbunden ist. In entsprechender Weise durchdringt die Schieberbohrung 18 auf der gegenüberliegenden Ventilseite eine zwei­ te Ringkammer 48, die Verbindung zu einem Hilfsanschluß C 2 hat und die über eine entsprechende zweite Ringnut 49 im Hauptsteuerschieber 17 und eine zugeordnete zweite Längsnut 51 mit dem B-seitigen Steuerraum 28 Verbindung hat. Ferner weist der Hauptsteuerschieber 17 eine im vorliegenden Zusammenhang nicht näher interessierende Leckölabführung 52 auf, um ein ungewolltes Driften des Arbeitszylin­ ders 11 zu verhindern. Wie Fig. 1 ferner zeigt, sind die beiden Hilfsanschlüsse C 1, C 2 je­ weils über eine Leitung 53, 54 mit den Anschlüssen A, B des Schalt­ ventils 14 verbunden, das als einfaches, federzentriertes, elektro­ magnetisch betätigtes 4/3-Wegeventil ausgebildet ist. Das Schaltven­ til 14 hat eine mittlere, federzentrierte Nullstellung 55, in der es beide Hilfsanschlüsse C 1, C 2 zum Tankanschluß T entlastet, während der Anschluß P hydraulisch blockiert ist. In einer linken Schalt­ stellung 56 sind alle Anschlüsse A, B, P, T abgesperrt, während in einer rechten Schaltstellung 57 der Anschluß B zum Tank entlastet ist und die Anschlüsse A und P gesperrt sind.

Die Wirkungsweise des elektrohydraulischen Proportionalwegeventils 10 zur Erfüllung besonderer Sicherheitsanforderungen wird wie folgt beschrieben, wobei die grundsätzliche Funktion des zweistufigen Pro­ portionalventils als bekannt vorausgesetzt wird, wonach das am Steueranschluß X zugeführte Steueröl vom Vorsteuerventil 13 je nach Regelstellung des Vorsteuerschiebers 33 einen Druckaufbau in den Steuerräumen 27, 28 bewirkt, während gleichzeitig der andere Steuer­ raum 28, 27 entlastet wird, um den Hauptsteuerschieber 17 aus der ge­ zeichneten Mittelstellung proportional nach beiden Seiten hin auszu­ lenken.

Bei vorliegendem Proportionalwegeventil 10 sind nun zumindest in der Mittelstellung des Hauptsteuerschiebers 17 dessen Steuerräume 27, 28 jeweils über die Längsnuten 47, 51, die Ringnuten 46, 49 und die Ringkammern 45, 48 jeweils mit den Hilfsanschlüssen C 1 bzw. C 2 ver­ bunden, die ihrerseits an das Schaltventil 14 angeschlossen sind. Je nach gerade wirksamen Schaltsymbol am Schaltventil 14 können nun un­ terschiedliche Sicherheitsansforderungen am Hauptsteuerventil 12 realisiert werden, wie dies bei Anlagen und Maschinen mit Schutzein­ richtungen häufig gefordert wird. Eine dieser Forderungen kann z.B. sein, daß bei einem geöffneten Schutzgitter verhindert werden muß, daß der Arbeitszylinder 11 eine unerlaubte schließende Bewegung macht, d.h. der Hauptsteuerschieber 17 darf seine Durchflußrichtung P-A nicht erreichen. Diese Forderung wird mit Hilfe der Nullstellung 55 des Schaltventils 14 erfüllt, da in dieser federzentrierten Neutralstellung beide Hilfsanschlüsse C 1, C 2 zum Tank entlastet sind und somit eine Auslenkung des Haupt­ steuerschiebers 17 auch bei einem regelnden Vorsteuerventil 13 nicht möglich ist. Dies läßt sich bereits mit einem relativ klein bauenden Schaltventil 14 erreichen, das lediglich den gleichen Nenndurchfluß wie das Vorsteuerventil 13 aufweisen muß, so daß das vom Vorsteuer­ ventil 13 eventuell in einen Steuerraum gesteuerte Druckmittel auch sicher zum Tank abgeführt werden kann, so daß kein störender Druck­ aufbau stattfindet. Eine zusätzliche Forderung bei Unfall-Verhütungsvorschriften ver­ langt, daß bei einem geöffneten Schutzgitter die Möglichkeit be­ stehen soll, daß die Form nur auffahrbar ist, um beispielsweise de­ fekte Teile zu entnehmen, d.h. der Hauptsteuerschieber 17 darf nur in die Durchflußrichtung P-B geschaltet werden. Diese Forderung läßt sich mit Hilfe der rechten Schaltstellung 57 des Schaltventils 14 erreichen, wobei der Hilfsanschluß C 2 zum Tank entlastet wird, wäh­ rend der andere Hilfsanschluß C 1 blockiert ist. Damit kann bei regelndem Vorsteuerventil 13 ein Druckaufbau lediglich in dem linken Steuerraum 27 stattfinden, so daß eine Auslenkung des Hauptsteuer­ schiebers 17 nach rechts zum Aufsteuern eines Durchflußes von P nach B möglich ist, nicht aber eine Durchflußsteuerung von P nach A.

Für einen normalen Regelbetrieb des Proportionalwegeventils 10 wird das Schaltventil 14 in seine linke Schaltstellung 56 gebracht, in der es beide Hilfsanschlüsse C 1, C 2 absperrt. Im normalen Regelbetrieb, also bei bestromten Vorsteuerventil 13, läßt sich ferner ein verbessertes dynamisches Verhalten des Propor­ tionalwegeventils 10 erreichen. Es sei davon ausgegangen, daß in Fig. 1 der Hauptsteuerschieber 17 z.B. in Richtung P→A, also nach links, ausgelenkt ist und das Schaltventil 14 seine Stellung 56 ein­ nimmt, wobei nun ein schnelles Zurückstellen in die durch den Soll­ wert vorgegebene Stellung gewünscht wird. Dazu wird das Schaltventil 14 in seine Stellung 57 geschaltet und zugleich das Vorsteuerventil 13 in der Art bestromt, daß im linken Steuerraum 27 der volle Steuerdruck ansteht. Der rechte Steuerraum 28 wird mit dem Schalt­ ventil 14 entlastet, so daß das Druckmittel aus dem rechten Steuer­ raum 28 nicht allein über die kleinen Querschnitte des Vorsteuerven­ tils 13 zurückfließen muß. Dadurch werden kürzere Stellzeiten er­ reicht. Beim Offnen des Schutzgitters kann dann das Schaltventil 14 in seine Stellung 55 gebracht werden; damit wird jegliches Auslenken des Hauptsteuerschiebers 17 verhindert.

Darüber hinaus besteht häufig die Forderung, daß bei Not-Aus bzw. beim Öffnen des Schutzgitters der Hauptsteuerschieber 17 schnell­ stens in seine Mittelstellung zurückgestellt werden soll. Auch diese Forderung ist beim Proportionalwegeventil 10 verbessert, indem beim Zurückstellen des Hauptsteuerschiebers 17 durch die relativ schwachen Kräfte der Federn 29 bzw. 31 das Druckmittel über das Vorsteuerventil 13 und das Schaltventil 14 abströmen kann, so daß ein schnelles Rückstellen erzielbar ist.

Mit vorliegendem Proportionalwegeventil 10 lassen sich somit unter­ schiedlichste Sicherheitsanforderungen erfüllen, wobei als Gehäuse 15 ein kostengünstiges Standardgehäuse verwendbar ist, bei dem be­ reits ein Steuerkreis 42 mit den Hilfsanschlüssen C 1, C 2 vorhanden ist. Die Fig. 2 bis 6 zeigen verschiedene Schaltventile, die anstelle des Schaltventils 14 beim Proportionalwegeventil 10 nach Fig. 1 verwendbar sind. Diese Schaltventile unterscheiden sich wie folgt, wobei die federzentrierte Nullstellung 55 und die linke (56) bzw. rechte Schaltstellung 57 stets mit gleichen Bezugszeichen wie beim Schaltventil 14 bezeichnet sind. Die Fig. 2 zeigt ein Schaltventil 61, bei dem die federzentrierte Nullstellung 55 so ausgebildet ist, daß mit dem Proportionalwege­ ventil 10 eine normale Regelung gesteuert werden kann. Während in der rechten Schaltstellung 57 wie bisher der Hilfsanschluß C 2 ent­ lastet ist, wird in der linken Schaltstellung 56 der Hilfsanschluß C 1 zum Tank entlastet, so daß in diesen Schaltstellungen 56, 57 der Hauptsteuerschieber 17 jeweils nur in einer Richtung auslenkbar ist und somit je nach Anschlußbelegung die Verbindungen PA oder PB über­ wacht werden.

Die Fig. 3 zeigt ein drittes Schaltventil 62, das sich vom ersten Schaltventil 14 lediglich dadurch unterscheidet, daß bei ihm in der Nullstellung 55 die beiden Hilfsanschlüsse C 1 und C 2 miteinander verbunden sind, während der Tankanschluß T blockiert ist. Dadurch wird ein schneller Druckausgleich begünstigt, zumal wenn das Schalt­ ventil größere Querschnitte als das Vorsteuerventil 13 aufweist.

Die Fig. 4 zeigt ein viertes Schaltventil 63, das sich vom ersten Schaltventil 14 lediglich dadurch unterscheidet, das bei ihm in der rechten Schaltstellung 57 der der A-Seite zugeordnete Hilfsanschluß C 1 zum Tank entlastet wird. Die Fig. 5 zeigt ein fünftes Schaltventil 64, das als 4/2-Magnet­ ventil ausgebildet ist und lediglich die Stellungen 55, 57 aufweist, in denen es abwechselnd einen der Anschlüsse A, B zum Tank T ent­ lastet. Mit dem fünften Schaltventil 64 wird erreicht, daß der Hauptsteuerschieber 17 immer nur in einer einzigen Richtung ausge­ lenkt werden kann. Bleibt das Schaltventil 64 hängen, so läßt sich auch eine Richtungsänderung nicht vornehmen. Somit ist eine Selbst­ überwachung des Ventils gegeben.

Die Fig. 6 zeigt ein sechstes Schaltventil 65, das als federbe­ lastetes 2/2-Magnetventil ausgebildet ist und das lediglich einen Hilfsanschluß C 2 steuert, der auch bei Bedarf mit C 1 belegt sein kann. Die Fig. 7 zeigt einen Längsschnitt durch einen Teil eines zwei­ ten Proportionalwegeventils 70, das mit anderen Steuermitteln zum Vermeiden eines Druckaufbaus in einem Steuerraum arbeitet. Das zweite Proportionalwegeventil 70 unterscheidet sich vom ersten Proportionalwegeventil 10 wie folgt, wobei für gleiche Bauelemente gleiche Bezugszeichen verwendet werden. Beim zweiten Proportionalwegeventil 70 ist der vom Steueranschluß X ausgehende Versorgungskanal 39 in einer vom Hauptsteuerschieber 17 beeinflußbaren Weise zum Vorsteuerventil 13 geführt. Zu diesem Zweck verläuft der Versorgungskanal 39 über eine Ringkammer 71, die im Ge­ häuse 15 zwischen der ersten Ringkammer 45 und der linken Rücklauf­ kammer 23 ausgebildet ist. Der Hauptsteuerschieber 17 weist im Be­ reich dieser Ringkammer 71 eine Ringnut 72 auf, welche eine Hilfs­ steuerkante 73 bildet. Diese Hilfssteuerkante 73 weist in bezug auf die erste Ringkammer 45 eine positive Überdeckung 74 auf, die klei­ ner ist als die positive Überdeckung, mit welcher der Hauptsteuer­ schieber 17 zwischen den Hauptanschlüssen P und A ausgerüstet ist. Zwischen dem linken Steuerraum 27 und der ersten Ringkammer 45 entfällt eine hydraulische Querverbindung wie nach Fig. 1.

Die Wirkungsweise des zweiten Proportionalwegeventils 70 hin­ sichtlich seiner Sicherheitsfunktion wird wie folgt erläutert: Es wird davon ausgegangen, daß bei einer ungewollten Auslenkung des Hauptsteuerschiebers 17 aus seiner gezeichneten federzentrierten Mittelstellung nach links in eine Arbeitsstellung das an die Lei­ tung 53 angeschlossene Schaltventil 65 seine Nullstellung einnimmt, wobei es den Hilfsanschluß C 1 zum Tank entlastet. Bei einer begin­ nenden Linksbewegung des Hauptsteuerschiebers 17 öffnet seine Hilfs­ steuerkante 73 eine Verbindung von dem Steueranschluß X zum Hilfs­ anschluß C 1, so daß im Steueranschluß X zugeführtes Steueröl nicht mehr vom regelnden Vorsteuerventil 13 in den Steuerraum 28 geführt wird, sondern bereits über die Ringnut 72 zum Hilfsanschluß C 1 und weiter zum Tank abgeleitet wird. Der Hauptsteuerschieber 17 ent­ lastet sich somit selbst, wodurch im Vorsteuerventil 13 kein Druck aufgebaut werden kann. Ein ungewolltes Auslenken des Hauptsteuer­ schiebers 17 nach links ist daher nicht möglich. Die positiven Über­ deckungen 74 am Hauptsteuerschieber 17 sind dabei so aufeinander ab­ gestimmt, daß die Verbindung vom Hauptanschluß P nach A nicht geöff­ net wird.

Die Fig. 8 zeigt einen Längsschnitt durch einen Teil eines dritten Proportionalwegeventils 80, das sich vom zweiten Proportionalwege­ ventil 70 wie folgt unterscheidet, wobei für gleiche Bauelemente gleiche Bezugszeichen verwendet werden. Beim dritten Proportional­ wegeventil 80 ist über eine zusätzliche, zweite Ringnut 81 eine zweite Hilfsteuerkante 82 ausgebildet, die in bezug auf die erste Ringkammer 45 eine positive Überdeckung 83 aufweist. Die beiden Ringnuten 72, 81 sind über Querbohrungen 84 im Hauptsteuerschieber 17 miteinander verbunden.

Mit dieser Anordnung wird erreicht, daß beim dritten Proportional­ wegeventil 80 eine Selbstentlastung bei Auslenkung des Hauptsteuer­ schiebers 17 aus seiner Mittelstellung in beiden Richtungen möglich ist.

Somit lassen sich bei den Proportionalwegeventilen 70, 80 bei äußerst kompakter Bauform mit relativ geringem Mehraufwand an Standardventilen vielfältige Sicherheitsanforderungen bei Anlagen und Maschinen mit Schutzeinrichtungen erfüllen.

Selbstverständlich sind an den gezeigten Ausführungsformen Änderun­ gen möglich, ohne vom Gedanken der Erfindung abzuweichen. Anstelle des Vorsteuerventils mit einem einzigen Proportionalmagneten kann auch eine Vorsteuerstufe verwendet werden, die mit zwei Proportio­ nalmagneten arbeitet. Ferner ist es auch möglich, bei der Ausfüh­ rung nach Fig. 1 auf die im Steuerschieber 17 eingestochenen Ring­ nuten 46, 49 ganz zu verzichten und die Querverbindungen allein durch die Längsnuten 47, 51 herzustellen, die dann ausreichend lang ausgebildet werden müssen.

Anstelle der in Fig. 1 dargestellten Bauart, bei der in der ge­ zeichneten Mittelstellung die Steuerräume 27, 28 infolge negativer Überdeckung jeweils ständig mit den Hilfsanschlüssen C 1, C 2 verbun­ den sind, kann es auch zweckmäßig sein, diese Querverbindungen mit einer geringen positiven Überdeckung auszurüsten, die jedoch stets kleiner ausgebildet ist als die zugehörige positive Überdeckung des Steuerschiebers zwischen den Hauptanschlüssen. Eine solche Überdec­ kung hat den Vorteil, daß sie ein schnelleres Zurückstellen des Steuerschiebers erlaubt, da der volle Steuerdruck in der druckbe­ aufschlagten Steuerkammer beim Zurückstellen länger aufrechterhalten werden kann. Auch ist es bei positiver Überdeckung in der Querver­ bindung in vorteilhafter Weise möglich, gezielt einen bestimmten Hub am Steuerschieber vorzugeben, nach dessen Durchfahren die Sicher­ heitsabschaltung wirksam werden soll. Unter Umständen kann es auch zweckmäßig sein, Querverbindungen mit positiver und negativer Überdeckung im Proportionalwegeventil zu kombinieren.

Claims (19)

1. Elektrohydraulisches Proportionalwegeventil mit einem hydrau­ lisch gesteuerten Hauptsteuerventil, dessen Steuerschieber von Federkraft in einer Mittelstellung zentriert ist und über stirn­ seitig gelegene Steuerräume nach beiden Seiten hin in Arbeits­ stellungen auslenkbar ist, um die hydraulischen Verbindungen zwi­ schen vier Hauptanschlüssen zu steuern und mit einem elektroma­ gnetisch betätigten Vorsteuerventil, das über einen Vorsteuerkreis das Hauptsteuerventil ansteuert, wozu beide Ventilanschlüsse des Vorsteuerventils über Steuerkanäle mit den Steuerräumen verbunden sind um diese abwechselnd mit Steuerdruckmittel zu beaufschlagen oder zu entlasten und mit wenigstens einem im Hauptsteuerventil an­ geordneten Hilfsanschluß, der abhängig von der Stellung des Steuer­ schiebers mit einem anderen druckmittelgefüllten Raum verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß am Steuerschieber (17) des Haupt­ steuerventils (12) Steuermittel (46, 47, 49, 51; 72, 73; 81, 82) an­ geordnet sind, über welche ein bei regelndem Vorsteuerventil (13) druckbeaufschlagter Abschnitt (27, 28; 39) des Vorsteuerkreises (42) mit dem Hilfsanschluß (C 1, C 2) verbindbar ist und daß in eine vom Hilfsanschluß (C 1, C 2) abgehende Leitung (53, 54) ein Schaltventil (14; 65) geschaltet ist.

2. Proportionalwegeventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der druckbeaufschlagte Abschnitt des Vorsteuerkreises (42) ein Steuerraum (27, 28) ist, der über die vom Hauptsteuerschieber (17) beeinflußbare Querverbindung (47, 46; 51, 49) mit dem Hilfsan­ schluß (C 1, C 2) in Verbindung steht.

3. Proportionalwegeventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Querverbindung im Hauptsteuerschieber (17) ange­ ordnet ist und insbesondere im wesentlichen als eine an dessen Außenumfang verlaufende Längsnut (47, 51) ausgebildet ist.

4. Proportionalwegeventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsnut (47, 51) zwischen dem Steuerraum (27, 28) und einer Ringnut (46, 49) im Steuerschieber (17) verläuft, welche Ringnut (46, 49) im Bereich einer gehäusefesten Ringkammer (45, 48) liegt, die mit dem Hilfsanschluß (C 1, C 2) in Verbindung steht.

5. Proportionalwegeventil nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Hauptsteuerventil (12) einen zweiten Hilfsanschluß (C 2) mit zugeordneter Querverbindung (49, 51) in den anderen, zweiten Steuerraum (28) aufweist und die vom Hilfs­ anschluß (C 2) abgehende Leitung (54) zu einem Schaltventil (14) führt.

6. Proportionalwegeventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß beide Hilfsanschlüsse (C 1, C 2) über ihre abgehenden Leitungen (53, 54) an ein gemeinsames Schaltventil (14) angeschlossen sind.

7. Proportionalwegeventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltventil als 4Wege-3Stellungs-Ventil (14) mit federzen­ trierter Nullstellung (55) ausgebildet ist.

8. Proportionalwegeventil nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltventil (62) in seiner federzentrierten Nullstellung (55) beide Hilfsanschlüsse (C 1, C 2) miteinander verbin­ det.

9. Proportionalwegeventil nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltventil (14; 63) in seiner federzen­ trierten Nullstellung (55) beide Hilfsanschlüsse (C 1, C 2) zum Tank (T) entlastet.

10. Proportionalwegeventil nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltventil (14; 61, 62, 63) wenigstens eine Schaltstellung aufweist, in der beide Hilfsanschlüsse (C 1, C 2) hydraulisch blockiert sind und wenigstens eine Schaltstellung (57) aufweist, in der einer der Hilfsanschlüsse (C 2, C 1) entlastet und der andere (C 1, C 2) blockiert ist. 11. Proportionalwegeventil nach einem der Ansprüche 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltventil als 2Stellungsventil (64, 65) ausgebildet ist, insbesondere ein federzentriertes 3/2-Magnetventil (64) ist, das in jeder Schaltstellung (55, 57) einen der Hilfsan­ schlüsse (C 1, C 2) zum Tank (T) entlastet und den anderen Hilfsan­ schluß absperrt.

12. Proportionalwegeventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der druckbeaufschlagte Abschnitt des Vorsteuerkreises ein strom­ aufwärts vom Vorsteuerventil (13) zu einem Steueranschluß (X) für den Steuerdruckmittelzulauf dienender Kanal (39) ist, der mit einer dem Steuerschieber (17) zugeordneten Ringkammer (71) Verbindung hat und daß diese Ringkammer (71) über eine Hilfssteuerkante (73) am Steuerschieber (17) mit dem Hilfsanschluß (C 1) verbindbar ist.

13. Proportionalwegeventil nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsteuerkante (73) eine positive Überdeckung (74) in der Mittelstellung des Steuerschiebers (17) aufweist, die kleiner ist als die zugeordnete positive Überdeckung des Steuerschiebers (17) in bezug auf eine Verbindung zwischen den Hauptanschlüssen für den Zu­ lauf (P) und den Motor (A/B).

14. Proportionalwegeventil nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine zweite Hilfssteuerkante (82) am Steuerschieber (17) angeordnet ist, so daß bei Auslenkung des Steuerschiebers (17) aus seiner Mittelstellung nach entgegengesetzten Richtungen hin der Steuerdruckmittelzulauf (X) mit dem Hilfsanschluß (C 1) verbindbar ist.

15. Proportionalwegeventil nach einem der Ansprüche 12 bis 14, da­ durch gekennzeichnet, daß der Hilfsanschluß (C 1) über die abgehende Leitung (53) mit dem Tank (T) verbunden ist und das in dieser Lei­ tung (53) liegende Schaltventil als federzentriertes, magnetbetätig­ tes 2/2-Ventil (65) ausgebildet ist.

16. Proportionalwegeventil nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuermittel (47, 46, 49, 51; 72, 73; 81, 82) im Hauptventil (12) für jeden Hilfsanschluß (C 1, C 2) jeweils im wesentlichen zwischen einer Rücklaufkammer (23; 24) und dem benachbarten Steuerraum (27, 28) angeordnet sind.

17. Proportionalwegeventil nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorsteuerventil ein 4/4-Ven­ til ist, dessen Vorsteuerschieber von einem einzigen Proportional­ magnet (16) entgegen der Kraft einer Feder (34) auslenkbar ist.

18. Proportionalwegeventil nach einem der Ansprüche 1 bis 17, da­ durch gekennzeichnet, daß als Hilfsanschlüsse (C 1, C 2) die in einem Gehäuse (15) des Proportionalwegeventils (10; 70; 80) an sich vor­ handenen Lastabgriffe für Druckwaage verwendet werden.

19. Proportionalwegeventil nach einem der Ansprüche 1 bis 11, da­ durch gekennzeichnet, daß die Querverbindung (47, 46, 45, C 1) in Mittelstellung des Steuerschiebers (17) mit negativer Überdeckung ausgebildet ist.

20. Proportionalwegeventil nach einem der Ansprüche 1 bis 11, da­ durch gekennzeichnet, daß die Querverbindung in Mittelstellung des Steuerschiebers mit einer positiven Überdeckung ausgebildet ist, die kleiner ist als die zugeordnete positive Überdeckung des Steuer­ schiebers in bezug auf eine zugeordnete Verbindung zwischen den Hauptanschlüssen für den Zulauf (P) und den Motor (A/B).