WO1997004253A1 - Safety circuit - Google Patents

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WO1997004253A1
WO1997004253A1 PCT/EP1996/001908 EP9601908W WO9704253A1 WO 1997004253 A1 WO1997004253 A1 WO 1997004253A1 EP 9601908 W EP9601908 W EP 9601908W WO 9704253 A1 WO9704253 A1 WO 9704253A1
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WO
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proportional
connection
valve
consumer
pressure
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Application number
PCT/EP1996/001908
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Winfried RÜB
Original Assignee
Mannesmann Rexroth Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mannesmann Rexroth Gmbh filed Critical Mannesmann Rexroth Gmbh
Publication of WO1997004253A1 publication Critical patent/WO1997004253A1/en

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15BSYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B20/00Safety arrangements for fluid actuator systems; Applications of safety devices in fluid actuator systems; Emergency measures for fluid actuator systems

Definitions

  • the invention relates to a safety circuit and a suitable proportional valve for alternating
  • Such safety circuits are frequently used to prevent errors in the electrical, hydraulic or mechanical control of transmission elements of a hydraulic system, the safety circuit being intended to ensure that the individual control elements or consumers of the hydraulic system are only controlled alternately.
  • actuating elements such as synchronous clutches, friction load clutches and friction load brakes are actuated hydraulically.
  • the shift logic for the individual gears and the shift sequence sequences are subject to predetermined schemes, the stipulations of which must be adhered to. If several control elements that cannot be combined are switched on at the same time, the gear unit may become blocked and destroyed. In addition, an unstable operating state can be achieved in that the unforeseen activation of consumers poses a considerable risk to the operator.
  • Such powershift transmissions are used, for example, in heavy agricultural vehicles.
  • powershift transmissions with two starting clutches are used in agricultural utility vehicles.
  • both starting clutches are metered via a mechanical valve and selected by an electrical switching valve. If the control slide is stuck in the event of a defect in the electric switching valve, the starting clutch cannot be changed, and the transmission can only be operated with the gear that is specified by the blocked switching valve. On the other hand, however, no operating state can occur due to the interposition of the electrical switching valve, in which both starting clutches are activated at the same time.
  • the hydraulic systems of the powershift transmissions are often designed with complex hydraulic modulation circuits, hydraulic elements being provided which on the one hand are the shifting process and on the other hand the modulation when changing are assigned between the switching stages.
  • Such a circuit is shown in sections in FIG. 1. Accordingly, the illustrated power shift Transmission two transmission areas 2, 4, with a high / low changeover taking place via the transmission area 2, for example to choose between a high-speed driving area and a low-speed driving area of an agricultural utility vehicle.
  • the transmission area 4 is only shown in sections in FIG. 1 and contains a multiplicity of transmission elements 6, 8, 10 etc. connected in series, which can be switched on and off alternately.
  • the known safety circuit is intended to ensure that not more of the gear elements 6, 8, 10 etc. of the gear range 4 or the gear elements 12, 14 of the gear range 2 are switched on at the same time.
  • the transmission elements are supplied with hydraulic fluid via a pump 16 and a pump line 17, from which branch lines are led to the individual transmission areas 2, 4.
  • the control of the gear elements 12, 14 takes place via two switching valves 18, 20 connected in series, each of which is pre-controlled via a switching valve 22 or 24.
  • the changeover valve 20 assigned to the gear element 14 is fed via the changeover valve 18, which is assigned to the gear element 12 of the gear range 2. That is, the transmission element 14 is only supplied with hydraulic fluid from the pump 16, if the switching valve 18 remains in its starting position shown and the switching valve 20 is moved from its shown starting position into its second switching position by corresponding actuation of the switching valve 24, so that the hydraulic fluid via the pump line 17, the switching valve 18, the Changeover valve 20 is guided to the gear element 14.
  • the switching valve 18 In the event that the switching valve 22 is brought from its starting position into its second switching position, the switching valve 18 also switches over, so that the transmission element 12 is supplied with hydraulic fluid via the pump line 17. At the same time, the gear element 14 is connected to the tank T, regardless of the position of the changeover valve 20, so that a simultaneous engagement of the gear elements 12 and 14 is prevented.
  • the switching valves 22 and 24 are actuated electromagnetically and connected to a central control (not shown), via which the individual gear elements are selected.
  • a solution with a pilot control of the changeover valves 18, 20 via the switching valves 22 and 24 is selected, since large gears generally require considerable amounts of oil, so that a piloted solution is easier to handle in a smaller installation space.
  • the changeover / switching valves 18 to 24 are preceded by a modulation unit 26, which in turn consists of two valve arrangements (not described in more detail here) consists. - o-
  • a modulation unit 26 is assigned to each transmission area 2, 4, while a combination of changeover valve and switching valve is assigned to each transmission element 6 to 10 etc.
  • the circuitry outlay for such powershift transmissions is very large, since the modulation units 26 are very complicated and a combination of a changeover valve and a shift valve must be assigned to each transmission element.
  • the object of the invention is to create a safety circuit and a proportional valve for such a safety circuit, with which a reliable alternating control of at least two consumers is made possible with minimal circuit complexity.
  • the measure of assigning a (proportional) valve with a switching valve function to the (n-1) consumers allows one of the consumers - for example a transmission area - to use the Switching output can be supplied with hydraulic fluid.
  • the switching output is shut off, while the hydraulic output or the other consumers of the hydraulic system or the valve arrangements assigned to them can be supplied with hydraulic fluid by gradually opening the proportional output.
  • the proportional valve both the modulation of the switching process and the optional control of the Consumer can take over, so that the complex valve arrangement according to FIG. 1 of the safety circuit can be replaced by a comparatively simple valve arrangement.
  • the circuitry complexity of the safety circuit can be reduced considerably since the function of several valves of known safety circuits is combined in a single valve.
  • the entire safety circuit is combined to form a total valve, its installation space can thus be reduced to a minimum, since the individual elements are only relatively compact units.
  • the complexity of the circuitry can be further reduced if the proportional valve is actuated electromagnetically via one or more proportional magnets, so that the switching position of the control slide and the adjustment range of the proportional valve can be traversed one after the other by appropriately controlling the proportional magnet via a central control unit.
  • the operational reliability of the circuit can be further increased by the control slide of the proportional valve according to the invention being biased into its switching position by means of a valve spring, so that a defined switching position is specified, for example, when the proportional magnet is defective.
  • a further increase in operational safety consists in designing the proportional valve as a pressure reducing valve (DRE) by tapping a control pressure at the switching connection and acting on the control slide against the proportional solenoid.
  • DRE pressure reducing valve
  • the transition from the switching range of the proportional valve to the proportional range can be optimized by designing the proportional valve with a positive overlap, so that in the transition range between the switching range and the proportional range, both the switching connection and the proportional connection with reference to one Pressure connection of the proportional valve are shut off.
  • circuitry complexity can be further reduced if, in the case of a circuit with n consumers, the last consumer in the series is assigned a pressure reducing valve instead of the above-described proportional valve according to the invention, to the output of which the nth consumer is connected. Since the nth consumer is the last link in the chain, the associated valve does not need a switching output.
  • the activation of the consumers can be further optimized by electromagnetically actuating both the proportional valve according to the invention and the pressure reducing valve assigned to the nth consumer, and both valve arrangements have a common control unit is assigned.
  • the modulation can be set very easily by the central control unit and can also be adapted to different operating states. The development effort for the actual hydraulic system is comparatively low, since the modulation is shifted exclusively to the electrical components.
  • Proportional valves are particularly well suited for the safety circuit according to the invention, in which the proportional function is only taken up after the control slide has been brought from its switching position into the middle position.
  • FIG. 1 shows a section of a circuit diagram of a known safety circuit
  • FIGS. 2 and 3 shows a characteristic curve of the proportional valve from FIGS. 2 and
  • FIG. 4 shows a safety circuit with the proportional valve from FIG. 2.
  • a proportional valve 30 according to the invention. Accordingly, this is designed as a 4-way valve and has a pressure connection P, a tank connection T, a first connection A and a second connection B.
  • the proportional valve according to the invention is a combined switching / proportional valve, the first connection A being referred to below as the proportional connection A, and the second connection B being referred to as the switching connection B, since the control of the proportional connection A by means of the proportional function and the control of the switching connection B by means of the switching function of the proportional valve 30.
  • a slide valve 32 of the proportional valve 30 is actuated via a proportional magnet 34, with DC solenoids generally being used in which a force or a path is generated as an output variable in proportion to the electrical current as an input variable.
  • a valve spring 36 is provided on the end face of the control slide 32 remote from the proportional magnet 34, via which the control slide 32 is biased into its initial position (c) shown in FIG. 2.
  • the pressure in the area of the proportional connection A is led via a control pressure line 38 to the end of the control slide 32 which is acted upon by the valve spring 36, so that the proportional valve 30 acts practically as a pressure relief valve with reference to the pressure in the proportional connection A.
  • control slide 32 With increasing current at the proportional magnet 34, the control slide 32 is switched to its central position (b), in which the pressure connection P is closed and the proportional connection A and the switching connection B are connected to the tank connection T. This means that hydraulic fluid cannot be supplied to the consumption connected to the proportional connection A or to the switching connection B, but that the hydraulic fluid in the supply line to the consumers is expanded into the tank.
  • the control slide 32 reaches the proportional range, so that any intermediate position between the central position (b) and the end position (a) on the left in FIG. 2 can be set, and thus the connection from the pressure ⁇ circuit P to the proportional connection A is opened as a function of the current at the proportional magnet 34, while the connection of the control connection B to the tank T is maintained.
  • a predetermined pressure at the proportional connection A can thus be set.
  • the pressure at the switching connection B in the switching position (c) corresponds approximately to that Pressure at the pressure port P or is somewhat lower due to the throttling effect in the valve.
  • the pressure at the proportional connection A is led via the control pressure line 38 to the spring side of the control slide 32, so that the corresponding control pressure acts against the proportional magnet 34.
  • a predetermined limit pressure in the proportional connection A is exceeded, the force exerted by the control pressure and the valve spring 36 outweighs the force exerted by the proportional magnet 34, so that the control slide 32 moves out of its proportional position (between the end position (a) and the middle position (b ») is moved back to its initial position (c), so that the proportional connection A is again connected to the tank T and the pressure at the proportional connection A is reduced.
  • the fluid pressure at the proportional connection A can be limited to a maximum value, so that the Proportional valve 30 acts as a pressure relief valve for the pressure in the proportional connection A.
  • valve spring 36 is in principle only intended to move the valve spool back into its basic position (c) shown in the event of a power failure, etc.
  • the actual adjusting movement of the control slide 32 is essentially influenced by the force of the proportional magnet 34 and the control pressure in the control pressure line 38.
  • FIG 3 shows a characteristic curve of the proportional valve 30 according to the invention, the pressure curve at the proportional connection A and at the switching connection B being shown as a function of the current intensity I at the proportional solenoid 34.
  • control slide 32 is initially biased into its initial position (c) due to the pretension via the valve spring 36, so that the pressure at the proportional connection A is zero, while the pressure at the switching connection B is approximately the same or slightly less than is the pressure at the pressure port P.
  • the proportional valve 30 With increasing current, the proportional valve 30 initially remains in its switching position (c), so that the pressure conditions remain unchanged, i.e. the pressure PB is present at the switching connection B, while the pressure at the proportional connection A is zero.
  • the proportional valve - or more precisely, its control slide - is moved into the central position (b), in which both the proportional connection A and the switching connection B are connected to the tank connection T, so that the pressure P j ⁇ remains unchanged while the pressure Pg drops to zero.
  • the control slide 32 has now reached that area in which the proportional opening A of the proportional connection A takes place.
  • the proportional range is only reached after a current ⁇ X, so that it is ensured that the pressure at the proportional connection A only then increases can, if the pressure at the switching port B has dropped to zero. That is, the design of the proportional valve 30 according to the invention corresponds approximately to that of a valve arrangement with a positive overlap, with all working connections of the valve being closed during the "switching process".
  • FIG. 4 shows an exemplary embodiment of a safety circuit, part of a circuit diagram of a hydraulic tractor transmission being shown.
  • This hydraulic powershift transmission in turn has two transmission ranges 40, 42, a high-low shift taking place via the transmission range 40, while four forward gears and one reverse gear are shifted in the transmission range 42.
  • the transmission areas 40, 42 are supplied with hydraulic fluid via a pressure line 44 and a pump 46, branch lines 47, 48 branching off from the pressure line 44, which, for example, lead to a torque converter 49 or to a clutch 50.
  • a pressure limiting valve 52 is assigned to the torque converter 47 and an electromagnetically actuated pressure reducing valve 54 is assigned to the clutch 50.
  • the torque converter 49 is only activated when a limit pressure at the pressure relief valve 52 is exceeded, while the pressure at the clutch 50 is reduced by the pressure ornamental valve 54 is limited to a presettable maximum value.
  • the transmission areas 40, 42 are practically connected in parallel to the clutch 50, the pressure line 44 leading to the pressure connection P of a first proportional valve 56 according to the invention.
  • the tank connection T is connected to a tank via a connecting line, while the proportional connection A is connected to the transmission element for the large transmission ratio (HIGH) and the switching connection B is connected to a transmission line with the low transmission ratio (LOW).
  • An electrically operated first pressure reducing valve DRE 60 is connected between the gear element LOW and the switching connection B, so that the pressure at the gear element LOW is limited to a maximum value.
  • the DRE 60 is controlled by a proportional magnet, a connection to the tank being opened when a predetermined maximum pressure at the transmission element LOW is exceeded.
  • the transmission element HIGH is thus connected to the tank in the basic position shown, while the transmission element LOW can be connected to the pump 46 with appropriate control via the first DRE 60 and the first proportional valve 56 and the pressure lines 44 so as to supply the transmission element LOW with hydraulic fluid.
  • both working ports A and B are first connected to the tank, while the pressure port P is shut off.
  • the proportional solenoid is subjected to a further current, the control slide of the first proportional valve 56 is portional range shifted so that the proportional connection A is slowly opened in order to supply the transmission element HIGH with hydraulic fluid and a smooth switchover from LOW to HIGH is ensured.
  • the switch back from HIGH to LOW can be modulated by correspondingly controlling the proportional magnet, so that sudden switching operations are excluded.
  • each of the transmission elements first (first gear), reverse (reverse gear), second (second gear) and fourth (fourth gear) is assigned a proportional valve according to the invention, so that the safety circuit also has a second one has a third, a fourth and a fifth proportional valve 62, 64, 66, 68.
  • the proportional valves 62 to 68 are connected in series, the switching output B of the upstream proportional valve being connected to the pressure port P of the adjacent downstream proportional valve.
  • the tank connection T is connected to the tank, while the proportional connections A of the valves are connected to the gear elements First, Reverse, Second and Fourth.
  • the last transmission element (THIRD) of the transmission area 42 can be operated electrically via a second one Pressure reducing valve 70 is controlled so that the connection of the transmission elements Fourth and Third of the transmission area 42 corresponds to the connection of the transmission elements HIGH and LOW of the transmission area 40.
  • each transmission area with n transmission elements, n being greater than 1 is assigned a proportional valve according to the invention to the first to (nl) th transmission elements, while the nth Gear element only has to be assigned a commercially available pressure reducing valve.
  • the safety circuit essentially contains two basic valves, through the corresponding variation of which any number of gear elements can be controlled.
  • third gear (third) is actuated in the transmission area 42, the proportional valves 62 to 68 being flowed through by the hydraulic fluid 44 in its switching position (c).
  • the second DRE 70 must of course also be actuated via its proportional magnet in order to ensure passage of the hydraulic fluid to the third gear element. In the event that the second pressure reducing valve 70 is not activated accordingly, none of the transmission elements of the second transmission area 42 is activated.
  • the proportional magnets of the pressure reducing valves 60, 70 and 54 and of the proportional valves 56, 62, 64, 66 and 68 according to the invention are connected to a common control unit, so that a coordinated control of the individual hydraulic components is guaranteed.
  • the connection to the adjoining proportional valves is interrupted, so that their gear elements are connected to the tank T, while the gear element which is assigned to the proportional valve located in the proportional area is supplied with hydraulic fluid via the pump 46 and the pressure line 44.
  • this supply is only possible if the upstream proportional valves are biased into the basic position shown, in which flow through from port P to port B is made possible.
  • the safety circuit according to the invention can be combined in a simple manner in a total valve, essentially only two valve types (proportional valve according to the invention and DRE) having to be used.
  • the simplified structure of the safety circuit enables a simple channel construction of the entire overall valve housing. Furthermore, due to the reduced number of valves compared to the prior art, the installation space is reduced and the costs of the entire valve arrangement are minimized. Since the modulation takes place primarily via the common control unit, no hydraulic tuning of the modulation is necessary, so that the development effort for the hydraulic part is comparatively low. Furthermore, the modulation can be more easily adapted to different operating states via the central control unit.
  • the use is not limited to the type of complex gearshift system shown in FIG. 4, but the proportional valve according to the invention in accordance with FIG. 2 can also be used, for example, in a PTO gearshift system of a tractor, for example a brake cylinder being connected to the switching connection B while the proportional port A is connected to the clutch cylinder of a single implement connected to the PTO.
  • the pressure limiting function can also be carried out electrically by evaluating the output signal of a pressure sensor and correspondingly controlling the permanent magnet. The same applies to the control of the DRE 60, 70.
  • a safety circuit for alternately controlling consumers, for example transmission elements of a powershift transmission, and a proportional valve for such a safety circuit, where the proportional valve is preferably designed to be electrically adjustable.
  • the proportional valve has a switching output to which one of the consumers is connected, while a proportional output of the proportional valve leads to another consumer.

Abstract

The description relates to a safety circuit for the alternating running of consumers, e.g. gear components of a power shift gear, and a proportional valve for such a safety circuit, in which the proportional valve can preferably be electrically adjusted. The proportional valve has a switch output to which one of the consumers is connected, while a proportional output of the proportional valve is taken to another consumer. It is possible by the corresponding control of the proportional magnet to switch over gently from one consumer to another without the need for a hydraulic device to modulate the switching process.

Description

Beschreibung description
SicherheitsschaltunqSafety circuit
Die Erfindung betrifft eine Sicherheitsschaltung und ein dafür geeignetes Proportionalventil zur wechselweisenThe invention relates to a safety circuit and a suitable proportional valve for alternating
Ansteuerung von n Verbrauchern gemäß dem Oberbegriff desControl of n consumers according to the generic term of
Patentanspruchs 1 bzw. dem Oberbegriff des Patentan- spruchs 9.Claim 1 or the preamble of claim 9.
Derartige SicherheitsSchaltungen werden häufig ver¬ wendet, um Fehler bei der elektrischen, hydraulischen oder mechanischen Ansteuerung von Getriebeelementen eines Hydrauliksystems zu verhindern, wobei durch die Sicher¬ heitsschaltung gewährleistet werden soll, daß die einzel¬ nen Stellelemente oder Verbraucher des Hydrauliksystems nur wechselweise angesteuert werden.Such safety circuits are frequently used to prevent errors in the electrical, hydraulic or mechanical control of transmission elements of a hydraulic system, the safety circuit being intended to ensure that the individual control elements or consumers of the hydraulic system are only controlled alternately.
So werden beispielsweise bei Lastschaltgetrieben Stellelemente, wie Synchron-Kupplungen, Reiblast-Kupplun¬ gen und Reiblast-Bremsen hydraulisch betätigt. Die Schaltlogik für die einzelnen Gänge und die Schaltreihen¬ folgen unterliegen vorgegebenen Schemata, deren Vorgabe zwingend eingehalten werden muß. Bei gleichzeitiger Zu¬ schaltung mehrerer nicht kombinierbarer Stellelemente kann es zu einer Blockade des Getriebes und zu dessen Zerstörung kommen. Darüberhinaus kann ein instabiler Be¬ triebszustand erreicht werden, indem durch unvorhergese- hene Ansteuerung von Verbrauchern eine erhebliche Gefahr für die Bedienperson entsteht. Derartige Lastschaltge¬ triebe werden beispielsweise bei schweren landwirtschaft¬ lichen Fahrzeugen eingesetzt.In power shift transmissions, for example, actuating elements such as synchronous clutches, friction load clutches and friction load brakes are actuated hydraulically. The shift logic for the individual gears and the shift sequence sequences are subject to predetermined schemes, the stipulations of which must be adhered to. If several control elements that cannot be combined are switched on at the same time, the gear unit may become blocked and destroyed. In addition, an unstable operating state can be achieved in that the unforeseen activation of consumers poses a considerable risk to the operator. Such powershift transmissions are used, for example, in heavy agricultural vehicles.
Bei Werkzeugmaschinen, Handhabungsautomaten, wie bei¬ spielsweise Montagerobotern usw. sind bestimmte Arbeits- ablaufe vorprogrammiert, wobei gemäß der Programmfolge einzelne Stellelemente angesteuert werden. Auch bei der¬ artigen Einrichtungen müssen Vorkehrungen getroffen wer¬ den, um das gleichzeitige Ansteuern der einzelnen Stelle¬ lemente und damit eine Beschädigung der Einrichtung und Gefährdung dritter Personen zu verhindern.With machine tools, handling machines, such as assembly robots, etc., certain work Sequence preprogrammed, with individual control elements being controlled according to the program sequence. Precautions must also be taken in the case of such devices in order to prevent the individual actuating elements from being activated at the same time and thus to prevent damage to the device and endanger third parties.
Zur Lösung der vorgenannten Probleme sind eine Reihe von Konstruktionen bekannt.A number of designs are known to solve the aforementioned problems.
Beispielsweise werden bei landwirtschaftlichen Nutz¬ fahrzeugen Lastschaltgetriebe mit zwei Anfahrkupplungen verwendet. Um sicherzustellen, daß beide Anfahrkupplungen nicht gleichzeitig zugeschaltet werden können, werden diese über ein mechanisches Ventil dosiert und durch ein elektrisches Schaltventil ausgewählt. Bleibt im Fall ei¬ nes Defektes des elektrischen Schaltventils dessen Steu¬ erschieber stecken, so ist ein Wechsel der Anfahrkupplung nicht möglich, und dasGetriebe kann nur mit demjenigen Gang betrieben werden, der durch das blockierte Schalt¬ ventil vorgegeben ist. Auf deranderen Seite kann jedoch auch durch Zwischenschaltung des elektrischen Schaltven¬ tils kein Betriebszustand eintreten, bei dem gleichzeitig beide Anfahrkupplungen zugeschaltet werden.For example, powershift transmissions with two starting clutches are used in agricultural utility vehicles. To ensure that both starting clutches cannot be activated at the same time, they are metered via a mechanical valve and selected by an electrical switching valve. If the control slide is stuck in the event of a defect in the electric switching valve, the starting clutch cannot be changed, and the transmission can only be operated with the gear that is specified by the blocked switching valve. On the other hand, however, no operating state can occur due to the interposition of the electrical switching valve, in which both starting clutches are activated at the same time.
Um zwischen den einzelnen Schaltstufen eines Last¬ schaltgetriebes einen weichen Übergang zu erreichen, wer¬ den die Hydrauliksysteme der Lastschaltgetriebe oftmals mit komplexen hydraulischen Modulationsschaltungen ausge- führt, wobei Hydraulikelemente vorgesehen sind, die ei¬ nerseits dem Schaltvorgang und andererseits der Modula¬ tion beim Wechsel zwischen den Schaltstufen zugeordnet sind.In order to achieve a smooth transition between the individual shift stages of a powershift transmission, the hydraulic systems of the powershift transmissions are often designed with complex hydraulic modulation circuits, hydraulic elements being provided which on the one hand are the shifting process and on the other hand the modulation when changing are assigned between the switching stages.
Eine derartige Schaltung ist abschnittsweise in Fig. 1 dargestellt. Demgemäß hat das dargestellte Lastschalt- getriebe zwei Getriebebereiche 2, 4, wobei über den Ge¬ triebebereich 2 eine High/Low-Umschaltung erfolgt, um beispielsweise zwischen einem Schnellfahrbereich und ei¬ nem Langsamfahrbereich eines landwirtschaftlichen Nutz- fahrzeuges zu wählen. Der Getriebebereich 4 ist in Fig. 1 nur abschnittsweise dargestellt und enthält eine Vielzahl von hintereinander geschalteten Getriebeelementen 6, 8, 10 etc. , die wechselweise zuschaltbar sind.Such a circuit is shown in sections in FIG. 1. Accordingly, the illustrated power shift Transmission two transmission areas 2, 4, with a high / low changeover taking place via the transmission area 2, for example to choose between a high-speed driving area and a low-speed driving area of an agricultural utility vehicle. The transmission area 4 is only shown in sections in FIG. 1 and contains a multiplicity of transmission elements 6, 8, 10 etc. connected in series, which can be switched on and off alternately.
Mit der bekannten Sicherheitsschaltung soll sicherge¬ stellt werden, daß nicht mehrere der Getriebeelemente 6, 8, 10 etc. des Getriebebereichs 4 oder die Getriebeele¬ mente 12, 14 des Getriebebereichs 2 gleichzeitig zuge¬ schaltet werden.The known safety circuit is intended to ensure that not more of the gear elements 6, 8, 10 etc. of the gear range 4 or the gear elements 12, 14 of the gear range 2 are switched on at the same time.
Die Versorgung der Getriebeelemente (Kupplungen, Bremsen etc. ) mit Hydraulikfluid erfolgt über eine Pumpe 16 und eine Pumpenleitung 17, von der Zweigleitungen hin zu den einzelnen Getriebebereichen 2, 4 geführt sind.The transmission elements (clutches, brakes, etc.) are supplied with hydraulic fluid via a pump 16 and a pump line 17, from which branch lines are led to the individual transmission areas 2, 4.
Da diese hinsichtlich der Modulationsschaltung und der Schalteinrichtung praktisch identisch ausgeführt sind, sollen hier lediglich die Schaltelemente des Ge¬ triebebereichs 2 erläutert werden. Dabei wird jedoch auf eine detaillierte Beschreibung verzichtet, da die für das Verständnis der vorliegenden Erfindung von untergeordne¬ ter Bedeutung ist.Since these are practically identical in terms of the modulation circuit and the switching device, only the switching elements of the transmission area 2 are to be explained here. However, a detailed description is omitted here, since it is of subordinate importance for the understanding of the present invention.
Die Ansteuerung der Getriebeelemente 12, 14 erfolgt über zwei hintereinandergeschaltete Umschaltventile 18, 20, die jeweils über ein Schaltventil 22 bzw. 24 vorge¬ steuert werden. Das dem Getriebeelement 14 zugeordnete Umschaltventil 20 wird über das Umschaltventil 18 ge¬ speist, das dem Getriebeelement 12 des Getriebebereichs 2 zugeordnet ist. Das heißt, das Getriebeelement 14 wird nur dann mit Hydraulikfluid von der Pumpe 16 versorgt, wenn das Umschaltventil 18 in seiner gezeigten Ausgangs¬ position verbleibt und das Umschaltventil 20 durch ent¬ sprechenden Betätigung des Schaltventils 24 aus seiner gezeigten Ausgangsstellung in seine zweite Schaltstellung bewegt wird, so daß das Hydraulikfluid über die Pumpen¬ leitung 17, das Umschaltventil 18, das Umschaltventil 20 hin zum Getriebeelement 14 geführt wird. Für den Fall, daß das Schaltventil 22 aus seiner Ausgangsposition in seine zweite Schaltposition gebracht wird, schaltet auch das Umschaltventil 18 um, so daß das Getriebeelement 12 über die Pumpenleitung 17 mit Hydraulikfluid versorgt wird. Gleichzeitig wird das Getriebeelement 14 - unabhän¬ gig von der Stellung des Umschaltventils 20 mit dem Tank T verbunden, so daß ein gleichzeitiger Eingriff der Ge- triebeelemente 12 und 14 verhindert ist.The control of the gear elements 12, 14 takes place via two switching valves 18, 20 connected in series, each of which is pre-controlled via a switching valve 22 or 24. The changeover valve 20 assigned to the gear element 14 is fed via the changeover valve 18, which is assigned to the gear element 12 of the gear range 2. That is, the transmission element 14 is only supplied with hydraulic fluid from the pump 16, if the switching valve 18 remains in its starting position shown and the switching valve 20 is moved from its shown starting position into its second switching position by corresponding actuation of the switching valve 24, so that the hydraulic fluid via the pump line 17, the switching valve 18, the Changeover valve 20 is guided to the gear element 14. In the event that the switching valve 22 is brought from its starting position into its second switching position, the switching valve 18 also switches over, so that the transmission element 12 is supplied with hydraulic fluid via the pump line 17. At the same time, the gear element 14 is connected to the tank T, regardless of the position of the changeover valve 20, so that a simultaneous engagement of the gear elements 12 and 14 is prevented.
Die Schaltventile 22 und 24 sind elektromagnetisch betätigt und an eine Zentralsteuerung (nicht gezeigt) an¬ geschlossen, über die die Auswahl der einzelnen Getriebe- elemente erfolgt.The switching valves 22 and 24 are actuated electromagnetically and connected to a central control (not shown), via which the individual gear elements are selected.
Beim bekannten Ausfuhrungsbeispiel ist eine Lösung mit einer Vorsteuerung der Umschaltventile 18, 20 über die Schaltventile 22 bzw. 24 gewählt, da große Getriebe in der Regel erhebliche Olmengen benötigen, so daß eine vorgesteuerte Lösung bei kleinerem Bauraum einfacher zu handhaben ist.In the known exemplary embodiment, a solution with a pilot control of the changeover valves 18, 20 via the switching valves 22 and 24 is selected, since large gears generally require considerable amounts of oil, so that a piloted solution is easier to handle in a smaller installation space.
Um zu verhindern, daß bei den Schaltvorgängen, d.h. beim Wechsel der Getriebeelemente schlagartige Belastun¬ gen im Hydrauliksystem auftreten, ist den Umschalt- /Schaltventilen 18 bis 24 eine Modulationseinheit 26 vor¬ geschaltet, die ihrerseits wiederum aus zwei - hier nicht näher beschriebenen - Ventilanordnungen besteht. - o-In order to prevent sudden loads in the hydraulic system from occurring during the switching processes, ie when changing the gear elements, the changeover / switching valves 18 to 24 are preceded by a modulation unit 26, which in turn consists of two valve arrangements (not described in more detail here) consists. - o-
Wie aus Fig. 1 hervorgeht, ist jedem Getriebebereich 2, 4 eine Modulationseinheit 26 zugeordnet, während jedem Getriebeelement 6 bis 10 etc. jeweils eine Kombination aus Umschaltventil und Schaltventil zugeordnet ist. Der schaltungstechnische Aufwand für derartige Lastschaltge¬ triebe ist sehr groß, da die Modulationseinheiten 26 sehr kompliziert aufgebaut sind und jedem Getriebeelement eine Kombination aus einem Umschaltventil und einem Schaltven¬ til zugeordnet werden muß.As is apparent from FIG. 1, a modulation unit 26 is assigned to each transmission area 2, 4, while a combination of changeover valve and switching valve is assigned to each transmission element 6 to 10 etc. The circuitry outlay for such powershift transmissions is very large, since the modulation units 26 are very complicated and a combination of a changeover valve and a shift valve must be assigned to each transmission element.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrun¬ de, eine Sicherheitsschaltung und ein Proportionalventil für eine derartige Sicherheitsschaltung zu schaffen, mit denen bei minimalem schaltungstechnischem Aufwand eine zuverlässige wechselweise Ansteuerung zumindest zweier Verbraucher ermöglicht ist.In contrast, the object of the invention is to create a safety circuit and a proportional valve for such a safety circuit, with which a reliable alternating control of at least two consumers is made possible with minimal circuit complexity.
Diese Aufgabe wird hinsichtlich der Sicherheitsschal¬ tung durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 und hin- sichtlich des Proportionalventils durch die Merkmale des Patentanspruchs 9 gelöst.With regard to the safety circuit, this object is achieved by the features of patent claim 1 and, with regard to the proportional valve, by the features of patent claim 9.
Durch die Maßnahme, den (n-1) Verbrauchern jeweils ein Proportionalventil mit einer Schaltventilfunktion zu- zuordnen, so daß das Proportionalventil praktisch mit ei¬ nem Proportionalausgang und einem Schaltausgang ausge¬ führt ist, kann einer der Verbraucher - beispielsweise eines Getriebebereichs - über den Schaltausgang mit Hy¬ draulikfluid versorgt werden. Bei entsprechender Ansteue- rung des Proportionalventils wird der Schaltausgang abge¬ sperrt, während durch allmähliches Aufsteuern des Propor¬ tionalausgangs der oder die weiteren Verbraucher des Hy¬ drauliksystems oder die diesen zugeordneten Ventilanord¬ nungen mit Hydraulikfluid versorgbar sind. Dies bedeutet, daß das Proportionalventil sowohl die Modulation des Schaltvorgangs als auch die wahlweise Ansteuerung der Verbraucher übernehmen kann, so daß die komplexe Ventil¬ anordnung gemäß Fig. 1 der Sicherheitsschaltung durch ei¬ ne vergleichsweise einfach aufgebaute Ventilanordnung er¬ setzt werden kann.The measure of assigning a (proportional) valve with a switching valve function to the (n-1) consumers, so that the proportional valve is practically designed with a proportional output and a switching output, allows one of the consumers - for example a transmission area - to use the Switching output can be supplied with hydraulic fluid. With appropriate control of the proportional valve, the switching output is shut off, while the hydraulic output or the other consumers of the hydraulic system or the valve arrangements assigned to them can be supplied with hydraulic fluid by gradually opening the proportional output. This means that the proportional valve both the modulation of the switching process and the optional control of the Consumer can take over, so that the complex valve arrangement according to FIG. 1 of the safety circuit can be replaced by a comparatively simple valve arrangement.
Durch den Einsatz des erfindungsgemäßen Proportional¬ ventils läßt sich der schaltungstechnische Aufwand der Ξicherheitsschaltung ganz erheblich reduzieren, da in ei¬ nem einzigen Ventil die Funktion mehrerer Ventile bekann- ter Sicherheitsschaltungen vereint sind. Für den Fall, daß die gesamte Sicherheitsschaltung zu einem Gesamtven¬ til zusammengefaßt wird, kann somit dessen Bauraum auf ein Minimum reduziert werden, da die Einzelelemente le¬ diglich noch relativ kompakte Einheiten sind.By using the proportional valve according to the invention, the circuitry complexity of the safety circuit can be reduced considerably since the function of several valves of known safety circuits is combined in a single valve. In the event that the entire safety circuit is combined to form a total valve, its installation space can thus be reduced to a minimum, since the individual elements are only relatively compact units.
Der schaltungstechnische Aufwand läßt sich weiter verringern, wenn das Proportionalventil elektromagnetisch über einen oder mehrere Proportionalmagneten angesteuert wird, so daß durch entsprechende Ansteuerung des Propor- tionalmagneten über eine zentrale Steuereinheit nachein¬ ander die Schaltstellung des Steuerschiebers und der Stellbereich des Proportionalventils durchfahren werden können.The complexity of the circuitry can be further reduced if the proportional valve is actuated electromagnetically via one or more proportional magnets, so that the switching position of the control slide and the adjustment range of the proportional valve can be traversed one after the other by appropriately controlling the proportional magnet via a central control unit.
Die Betriebssicherheit der Schaltung läßt sich weiter erhöhen, indem der Steuerschieber des erfindungsgemäßen Proportionalventils über eine Ventilfeder in seine Schaltstellung vorgespannt ist, so daß beispielsweise bei defektem Proportionalmagnet eine definierte Schaltstel- lung vorgegeben ist.The operational reliability of the circuit can be further increased by the control slide of the proportional valve according to the invention being biased into its switching position by means of a valve spring, so that a defined switching position is specified, for example, when the proportional magnet is defective.
Eine weitere Erhöhung der Betriebssicherheit besteht darin, das Proportionalventil als Druckreduzierventil (DRE) auszuführen, indem ein Steuerdruck am Schaltan- Schluß abgegriffen wird und dieser entgegen dem Propor¬ tionalmagnet auf den Steuerschieber wirkt. Der Übergang vom Schaltbereich des Proportionalven¬ tils hin zum Proportionalbereich läßt sich optimieren, indem das Proportionalventil mit einer positiven Über¬ deckung ausgeführt ist, so daß im Übergangsbereich zwi¬ schen Schaltbereich und Proportionalbereich sowohl der Schaltanschluß als auch der Proportionalanschluß mit Be¬ zug zu einem Druckanschluß des Proportionalventils abge¬ sperrt sind.A further increase in operational safety consists in designing the proportional valve as a pressure reducing valve (DRE) by tapping a control pressure at the switching connection and acting on the control slide against the proportional solenoid. The transition from the switching range of the proportional valve to the proportional range can be optimized by designing the proportional valve with a positive overlap, so that in the transition range between the switching range and the proportional range, both the switching connection and the proportional connection with reference to one Pressure connection of the proportional valve are shut off.
Der schaltungstechnische Aufwand läßt sich weiter verringern, wenn bei einer Schaltung mit n Verbrauchern, dem letzten Verbraucher in der Reihe anstelle des vorbe¬ schriebenen erfindungsgemäßen Proportionalventils ein Druckreduzierventil zugeordnet wird, an dessen Ausgang der n-te Verbraucher angeschlossen ist. Da der n-te Ver¬ braucher das letzte Glied in der Kette ist, braucht das zugeordnete Ventil keinen Schaltausgang.The circuitry complexity can be further reduced if, in the case of a circuit with n consumers, the last consumer in the series is assigned a pressure reducing valve instead of the above-described proportional valve according to the invention, to the output of which the nth consumer is connected. Since the nth consumer is the last link in the chain, the associated valve does not need a switching output.
Das heißt, bei der erf indungsgemäßen Sicherheits¬ schaltung zur Ansteuerung von n Verbrauchern werden le¬ diglich nur zwei Grundventiltypen (1. erfindungsgemäßes Proportionalventil, 2. Druckreduzierventil) verwendet, so daß das System in Baukastenform auf einfache Weise an un- terschiedliche Anforderungen anpaßbar ist.This means that only two basic valve types (1st proportional valve according to the invention, 2nd pressure reducing valve) are used in the safety circuit according to the invention for controlling n consumers, so that the modular system can be easily adapted to different requirements .
Aufgrund der beiden einfach aufgebauten Grundventil¬ typen wird der Schaltplan des Gesamtventils erheblich vereinfacht, so daß auch eine einfache Kanalkonstruktion des kompletten Steuerventilgehäuses ermöglicht wird.Because of the two simple basic valve types, the circuit diagram of the overall valve is considerably simplified, so that a simple channel construction of the complete control valve housing is also possible.
Die Ansteuerung der Verbraucher läßt sich weiter op¬ timieren, indem sowohl das erfindungsgemäße Proportional¬ ventil als auch das dem n-ten Verbraucher zugeordnete Druckreduzierventil elektromagnetisch betätigbar sind und beiden Ventilanordnungen eine gemeinsame Steuereinheit zugeordnet wird. Durch die zentrale Steuereinheit ist die Modulation sehr einfach einstellbar und auch an verschie¬ dene Betriebszustände anpaßbar. Der Entwicklungsaufwand für das eigentlichen Hydrauliksystem ist vergleichsweise gering, da die Modulation ausschließlich auf die elektri¬ schen Komponenten verlagert ist.The activation of the consumers can be further optimized by electromagnetically actuating both the proportional valve according to the invention and the pressure reducing valve assigned to the nth consumer, and both valve arrangements have a common control unit is assigned. The modulation can be set very easily by the central control unit and can also be adapted to different operating states. The development effort for the actual hydraulic system is comparatively low, since the modulation is shifted exclusively to the electrical components.
Besonders gut geeignet für die erfindungsgemäße Si¬ cherheitsschaltung sind Proportionalventile, bei denen die Proportionalfunktion erst dann aufgenommen wird, nachdem der Steuerschieber aus seiner Schaltstellung in die Mittelstellung gebracht wurde.Proportional valves are particularly well suited for the safety circuit according to the invention, in which the proportional function is only taken up after the control slide has been brought from its switching position into the middle position.
Weitere vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der sonstigen Unteransprüche.Further advantageous developments are the subject of the other subclaims.
Ein bevorzugtes Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Ausführungsbei- spiele erläutert.A preferred exemplary embodiment of the invention is explained below on the basis of schematic exemplary embodiments.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 einen Ausschnitt eines Schaltplans ei¬ ner bekannten SicherheitsSchaltung;1 shows a section of a circuit diagram of a known safety circuit;
Fig. 2 ein Schaltsymbol eines erfindungsgemä- ßen Proportionalventils;2 shows a circuit symbol of a proportional valve according to the invention;
Fig. 3 eine Kennlinie des Proportionalventils aus Fig. 2 und3 shows a characteristic curve of the proportional valve from FIGS. 2 and
Fig. 4 eine Sicherheitsschaltung mit dem Pro¬ portionalventil aus Fig. 2.4 shows a safety circuit with the proportional valve from FIG. 2.
In Fig. 2 ist das Schaltsymbol eines erfindungsgemä¬ ßen Proportionalventils 30 dargestellt. Demgemäß ist die¬ ses als 4Wegeventil ausgeführt, und hat einen Druckan¬ schluß P, einen Tankanschluß T, einen ersten Anschluß A und einen zweiten Anschluß B. Wie im weiteren noch ausge¬ führt wird, ist das erfindungsgemäße Proportionalventil ein kombiniertes Schalt-/Proportionalventil, wobei der erste Anschluß A im folgenden als Proportionalanschluß A bezeichnet wird, und der zweite Anschluß B als Schaltan¬ schluß B bezeichnet werden, da die Ansteuerung des Pro- portionalanschlusses A mittels der Proportionalfunktion und die Ansteuerung des Schaltanschlusses B mittels der Schaltfunktion des Proportionalventils 30 erfolgt.2 shows the circuit symbol of a proportional valve 30 according to the invention. Accordingly, this is designed as a 4-way valve and has a pressure connection P, a tank connection T, a first connection A and a second connection B. As will be explained further below, the proportional valve according to the invention is a combined switching / proportional valve, the first connection A being referred to below as the proportional connection A, and the second connection B being referred to as the switching connection B, since the control of the proportional connection A by means of the proportional function and the control of the switching connection B by means of the switching function of the proportional valve 30.
Mehrere Ausführungsbeispiele eines derartigen Propor- tionalventils sind in der Patentanmeldung P 44 20 164.8 der Anmelderin gezeigt. Zur Vermeidung unnötiger Wieder¬ holungen wird hinsichtlich des konkreten Aufbaus auf die Offenbarung dieser Anmeldung verwiesen, die zur Offenba¬ rung der vorliegenden Anmeldung zu zählen ist.Several exemplary embodiments of such a proportional valve are shown in the applicant's patent application P 44 20 164.8. In order to avoid unnecessary repetitions, reference is made to the disclosure of this application with regard to the specific structure, which is to be included in the disclosure of the present application.
Die Betätigung eines Steuerschiebers 32 des Propor¬ tionalventils 30 erfolgt über einen Proportionalmagneten 34, wobei in der Regel Gleichstrom-Hubmagnete verwendet werden, bei denen proportional zum elektrischen Strom als Eingangsgröße eine Kraft oder ein Weg als Ausgangsgröße erzeugt wird.A slide valve 32 of the proportional valve 30 is actuated via a proportional magnet 34, with DC solenoids generally being used in which a force or a path is generated as an output variable in proportion to the electrical current as an input variable.
An der vom Proportionalmagnet 34 entfernten Stirnsei¬ te des Steuerschiebers 32 ist eine Ventilfeder 36 vorge- sehen, über die der Steuerschieber 32 in seine in Fig. 2 gezeigte Ausgangsstellung (c) vorgespannt ist.A valve spring 36 is provided on the end face of the control slide 32 remote from the proportional magnet 34, via which the control slide 32 is biased into its initial position (c) shown in FIG. 2.
Der Druck im Bereich des Proportionalanschlusses A ist über ein Steuerdruckleitung 38 zu der mit der Ventil- feder 36 beaufschlagten Stirnseite des Steuerschiebers 32 geführt, so daß das Proportionalventil 30 praktisch als Druckbegrenzungsventil mit Bezug auf den Druck im Propor¬ tionalanschluß A wirkt.The pressure in the area of the proportional connection A is led via a control pressure line 38 to the end of the control slide 32 which is acted upon by the valve spring 36, so that the proportional valve 30 acts practically as a pressure relief valve with reference to the pressure in the proportional connection A.
In seiner in Fig. 2 dargestellten Grundstellung ist über den Ventilschieber 32 der Tankanschluß T mit dem Proportionalanschluß A und der Druckanschluß P mit dem Schaltanschluß B verbunden. Demzufolge wird das Hydrau¬ likfluid in der Schaltstellung (c) des Proportionalven¬ tils 30 zu dem am Schaltanschluß B angeschlossenen Ver- braucher geführt, während der an dem Proportionalanschluß A angeschlossene Verbraucher mit dem Tank verbunden ist.In its basic position shown in FIG. 2, the tank connection T with the valve slide 32 Proportional connection A and the pressure connection P are connected to the switching connection B. Accordingly, the hydraulic fluid in the switching position (c) of the proportional valve 30 is guided to the consumer connected to the switching connection B, while the consumer connected to the proportional connection A is connected to the tank.
Mit steigendem Strom am Proportionalmagneten 34 wird der Steuerschieber 32 in seine Mittelstellung (b) umge- schaltet, in der der Druckanschluß P abgeschlossen ist und Proportionalanschluß A und Schaltanschluß B mit dem Tankanschluß T verbunden sind. Dies bedeutet, daß weder dem am Proportionalanschluß A noch am Schaltanschluß B angeschlossenen Verbrauch Hydraulikfluid zuführbar ist, sondern daß das Hydraulikfluid in der Zuleitung zu den Verbrauchern in den Tank entspannt wird.With increasing current at the proportional magnet 34, the control slide 32 is switched to its central position (b), in which the pressure connection P is closed and the proportional connection A and the switching connection B are connected to the tank connection T. This means that hydraulic fluid cannot be supplied to the consumption connected to the proportional connection A or to the switching connection B, but that the hydraulic fluid in the supply line to the consumers is expanded into the tank.
Bei weiterer Erregung des Proportionalmagneten 34 ge¬ langt der Steuerschieber 32 in den Proportionalbereich, so daß eine beliebige Zwischenstellung zwischen der Mit¬ telstellung (b) und der - in Fig. 2 linken - Endstellung (a) einstellbar ist und somit die Verbindung vom Druckan¬ schluß P zum Proportionalanschluß A in Abhängigkeit vom Strom am Proportionalmagneten 34 aufgesteuert wird, wäh- rend die Verbindung des Steueranschlusses B zum Tank T erhalten bleibt.With further excitation of the proportional magnet 34, the control slide 32 reaches the proportional range, so that any intermediate position between the central position (b) and the end position (a) on the left in FIG. 2 can be set, and thus the connection from the pressure ¬ circuit P to the proportional connection A is opened as a function of the current at the proportional magnet 34, while the connection of the control connection B to the tank T is maintained.
Demzufolge wird mit ansteigendem Strom am Proportio¬ nalmagenten 34 der Druck im Bereich des Proportionalaus- gangs A kontinuierlich auf einen vorbestimmten Wert an¬ steigen.Accordingly, with increasing current at the proportional agent 34, the pressure in the area of the proportional output A will continuously increase to a predetermined value.
Durch entsprechende Ansteuerung des Proportionalma¬ gneten 34 läßt sich somit ein vorbestimmter Druck am Pro- portionalanschluß A einstellen. Der Druck am Schaltan¬ schluß B in der Schaltstellung (c) entspricht etwa dem Druck am Druckanschluß P oder ist aufgrund der Drossel¬ wirkung im Ventil etwas geringer.By correspondingly controlling the proportional magnet 34, a predetermined pressure at the proportional connection A can thus be set. The pressure at the switching connection B in the switching position (c) corresponds approximately to that Pressure at the pressure port P or is somewhat lower due to the throttling effect in the valve.
Wie bereits erwähnt, wird der Druck am Proportio- nalanschluß A über die Steuerdruckleitung 38 zur Feder¬ seite des Steuerschiebers 32 geführt, so daß der entspre¬ chende Steuerdruck gegen den Proportionalmagneten 34 wirkt. Bei Überschreiten eines vorbestimmten Grenzdruckes im Proportionalanschluß A überwiegt die durch den Steuer- druck und die Ventilfeder 36 aufgebrachte Kraft die vom Proportionalmagneten 34 aufgebrachte Kraft, so daß der Steuerschieber 32 aus seiner Proportionalstellung (zwischen der Endstellung (a) und der Mittelstellung (b» hin zu seiner Ausgangsstellung (c) zurückbewegt wird, so daß auch der Proportionalanschluß A wieder mit dem Tank T verbunden und der Druck am Proportionalanschluß A gesenkt wird. Auf diese Weise läßt sich der Fluiddruck am Propor¬ tionalanschluß A auf einen Maximalwert begrenzen, so daß das Proportionalventil 30 als Druckbegrenzungsventil für den Druck im Proportionalanschluß A wirkt.As already mentioned, the pressure at the proportional connection A is led via the control pressure line 38 to the spring side of the control slide 32, so that the corresponding control pressure acts against the proportional magnet 34. When a predetermined limit pressure in the proportional connection A is exceeded, the force exerted by the control pressure and the valve spring 36 outweighs the force exerted by the proportional magnet 34, so that the control slide 32 moves out of its proportional position (between the end position (a) and the middle position (b ») is moved back to its initial position (c), so that the proportional connection A is again connected to the tank T and the pressure at the proportional connection A is reduced. In this way, the fluid pressure at the proportional connection A can be limited to a maximum value, so that the Proportional valve 30 acts as a pressure relief valve for the pressure in the proportional connection A.
Beim beschriebenen Ausfuhrungsbeispiel ist die Ven¬ tilfeder 36 im Prinzip nur dazu vorgesehen, um den Ven¬ tilschieber bei Stromausfall etc. in seine gezeigte Grundstellung (c) zurückzubewegen. Die eigentliche Stell¬ bewegung des Steuerschiebers 32 wird im wesentlichen durch die Kraft des Proportionalmagneten 34 und den Steu¬ erdruck in den Steuerdruckleitung 38 beeinflußt.In the exemplary embodiment described, the valve spring 36 is in principle only intended to move the valve spool back into its basic position (c) shown in the event of a power failure, etc. The actual adjusting movement of the control slide 32 is essentially influenced by the force of the proportional magnet 34 and the control pressure in the control pressure line 38.
Es handelt sich somit um ein kombiniertes Schalt/Proportionalventil, wobei die Stellungen (a) und (b) den Stellbereich des Proportionalteils der Ventilan¬ ordnung und die Schaltstellungen (c) und die Mittelstell¬ ung (b) die Schaltstellungen des Schaltteils der Ventil- anordnung darstellen. Da beide Funktionen durch einen ge¬ meinsamen Steuerschieber 32 in einem gemeinsamen kompak- ten Ventilgehäuse wahrgenommen werden, läßt sich der Bau¬ raum für eine erfindungsgemäße Sicherheitsschaltung auf ein Minimum reduzieren.It is therefore a combined switching / proportional valve, the positions (a) and (b) the setting range of the proportional part of the valve arrangement and the switching positions (c) and the middle position (b) the switching positions of the switching part of the valve show arrangement. Since both functions by a common control slide 32 in a common compact If the valve housing is perceived, the space for a safety circuit according to the invention can be reduced to a minimum.
In Fig. 3 ist eine Kennlinie des erfindungsgemäßen Proportionalventils 30 dargestellt, wobei der Druckver¬ lauf am Proportionalanschluß A und am Schaltanschluß B in Abhängigkeit von der Stromstärke I am Proportionalmagne¬ ten 34 dargestellt ist.3 shows a characteristic curve of the proportional valve 30 according to the invention, the pressure curve at the proportional connection A and at the switching connection B being shown as a function of the current intensity I at the proportional solenoid 34.
Wie bereits vorstehend erwähnt, ist der Steuerschie¬ ber 32 aufgrund der Vorspannung über die Ventilfeder 36 zunächst in seine Ausgangsstellung (c) vorgespannt, so daß der Druck am Proportionalanschluß A gleich Null ist, während der Druck am Schaltanschluß B etwa gleich oder geringfügig niedriger als der Druck am Druckanschluß P ist. Mit ansteigender Stromstärke verbleibt das Propor¬ tionalventil 30 zunächst in seiner Schaltstellung (c), so daß die Druckverhältnisse unverändert bleiben, d.h. am Schaltanschluß B liegt der Druck PB an, während der Druck am Proportionalanschluß A Null ist.As already mentioned above, the control slide 32 is initially biased into its initial position (c) due to the pretension via the valve spring 36, so that the pressure at the proportional connection A is zero, while the pressure at the switching connection B is approximately the same or slightly less than is the pressure at the pressure port P. With increasing current, the proportional valve 30 initially remains in its switching position (c), so that the pressure conditions remain unchanged, i.e. the pressure PB is present at the switching connection B, while the pressure at the proportional connection A is zero.
Nach Überschreiten einer vorgegebenen Schwellstrom¬ stärke wird das Proportionalventil - oder genauer gesagt, dessen Steuerschieber - in die Mittelstellung (b) bewegt, in der sowohl der Proportionalanschluß A als auch der Schaltanschluß B mit dem Tankanschluß T verbunden sind, so daß der Druck Pj^ unverändert bleibt, während der Druck Pg auf Null absinkt.After exceeding a predetermined threshold current, the proportional valve - or more precisely, its control slide - is moved into the central position (b), in which both the proportional connection A and the switching connection B are connected to the tank connection T, so that the pressure P j ^ remains unchanged while the pressure Pg drops to zero.
Der Steuerschieber 32 hat nun denjenigen Bereich er¬ reicht, in dem die proportionale AufSteuerung des Propor¬ tionalanschlusses A erfolgt. Wie bereits eingangs er¬ wähnt, wird der Proportionalbereich erst nach einer Stromstärke ΔX erreicht, so daß sichergestellt ist, daß der Druck am Proportionalanschluß A erst dann ansteigen kann, wenn der Druck am Schaltanschluß B auf Null abge¬ sunken ist. D.h., die Auslegung des erfindungsgemäßen Proportionalventil 30 entspricht etwa demjenigen einer Ventilanordnung mit positiver Überdeckung, wobei während des "Schaltvorgangs" alle Arbeitsanschlüsse des Ventils geschlossen sind.The control slide 32 has now reached that area in which the proportional opening A of the proportional connection A takes place. As already mentioned at the beginning, the proportional range is only reached after a current ΔX, so that it is ensured that the pressure at the proportional connection A only then increases can, if the pressure at the switching port B has dropped to zero. That is, the design of the proportional valve 30 according to the invention corresponds approximately to that of a valve arrangement with a positive overlap, with all working connections of the valve being closed during the "switching process".
Nach Durchfahren der Stromstärke ΔX steigt der Druck P am Proportionalanschluß A etwa proportional zur Strom- stärke I an, so daß ein beliebiger Druck zwischen Null und etwa dem Eingangsdruck einstellbar ist.After passing through the current ΔX, the pressure P at the proportional connection A increases approximately proportionally to the current I, so that any pressure between zero and approximately the inlet pressure can be set.
Aus Figur 3 geht deutlich hervor, daß durch entspre¬ chende Ansteuerung des Proportionalmagnetens 34 die Modu- lation des Druckes P/^ in beliebiger Weise einstellbar ist.It is clear from FIG. 3 that by modulating the proportional magnet 34 accordingly, the modulation of the pressure P / ^ can be adjusted in any way.
In Fig. 4 ist ein Ausfuhrungsbeispiel einer Sicher¬ heitsschaltung dargestellt, wobei ein Teil eines Schalt- plans eines hydraulischen Schleppergetriebes dargestellt ist. Dieses hydraulische Lastschaltgetriebe hat wiederum zwei Getriebebereiche 40, 42, wobei über den Getriebebe¬ reich 40 eine High-Low-Schaltung erfolgt, während im Ge¬ triebebereich 42 vier Vorwärtsgänge und ein Rückwärtsgang geschaltet werden. Die Getriebebereiche 40, 42 werden über eine Druckleitung 44 und eine Pumpe 46 mit Hydrau¬ likfluid versorgt, wobei von der Druckleitung 44 Zweig¬ leitungen 47, 48 abzweigen, die beispielsweise zu einem Drehmomentwandler 49 oder zu einer Kupplung 50 geführt sind. Dabei ist dem Drehmomentwandler 47 ein Druckbegren¬ zungsventil 52 und der Kupplung 50 ein elektromagnetisch betätigtes Druckreduzierventil 54 zugeordnet. Dadurch wird der Drehmomentwandler 49 nur bei Überschreiten eines Grenzdrucks am Druckbegrenzungsventil 52 angesteuert, während der Druck an der Kupplung 50 über das Druckredu- zierventil 54 auf einen voreinstellbaren Maximalwert be¬ grenzt ist.4 shows an exemplary embodiment of a safety circuit, part of a circuit diagram of a hydraulic tractor transmission being shown. This hydraulic powershift transmission in turn has two transmission ranges 40, 42, a high-low shift taking place via the transmission range 40, while four forward gears and one reverse gear are shifted in the transmission range 42. The transmission areas 40, 42 are supplied with hydraulic fluid via a pressure line 44 and a pump 46, branch lines 47, 48 branching off from the pressure line 44, which, for example, lead to a torque converter 49 or to a clutch 50. A pressure limiting valve 52 is assigned to the torque converter 47 and an electromagnetically actuated pressure reducing valve 54 is assigned to the clutch 50. As a result, the torque converter 49 is only activated when a limit pressure at the pressure relief valve 52 is exceeded, while the pressure at the clutch 50 is reduced by the pressure ornamental valve 54 is limited to a presettable maximum value.
Die Getriebebereiche 40, 42 sind praktisch parallel zur Kupplung 50 geschaltet, wobei die Druckleitung 44 zum Druckanschluß P eines ersten erfindungsgemäßen Proportio¬ nalventils 56 geführt ist.The transmission areas 40, 42 are practically connected in parallel to the clutch 50, the pressure line 44 leading to the pressure connection P of a first proportional valve 56 according to the invention.
Der Tankanschluß T ist über eine Verbindungsleitung mit einem Tank verbunden, während der Proportionalan¬ schluß A mit dem Getriebeelement für die große Überset¬ zung (HIGH) und der Schaltanschluß B über eine Anschlu߬ leitung mit der niedrigen Übersetzung (LOW) verbunden ist. Zwischen dem Getriebeelement LOW und dem Schaltan- schluß B ist ein elektrisch betätigtes erstes Druckredu¬ zierventil DRE 60 geschaltet, so daß der Druck am Getrie¬ beelement LOW auf einen Maximalwert begrenzt ist. Die An¬ steuerung des DRE 60 erfolgt über einen Proportionalma¬ gneten, wobei bei Überschreiten eines vorbestimmten Maxi- maldrucks am Getriebeelement LOW eine Verbindung zum Tank aufgesteuert wird.The tank connection T is connected to a tank via a connecting line, while the proportional connection A is connected to the transmission element for the large transmission ratio (HIGH) and the switching connection B is connected to a transmission line with the low transmission ratio (LOW). An electrically operated first pressure reducing valve DRE 60 is connected between the gear element LOW and the switching connection B, so that the pressure at the gear element LOW is limited to a maximum value. The DRE 60 is controlled by a proportional magnet, a connection to the tank being opened when a predetermined maximum pressure at the transmission element LOW is exceeded.
Wie aus den vorstehenden Ausführungen hervorgeht, ist somit in der gezeigten Grundposition das Getriebeelement HIGH mit dem Tank verbunden, während das Getriebeelement LOW bei entsprechender Ansteuerung über das erste DRE 60 und das erste Proportionalventil 56 und die Druckleitun¬ gen 44 mit der Pumpe 46 verbundbar ist, um so das Getrie¬ beelement LOW mit Hydraulikfluid zu versorgen.As can be seen from the above explanations, the transmission element HIGH is thus connected to the tank in the basic position shown, while the transmission element LOW can be connected to the pump 46 with appropriate control via the first DRE 60 and the first proportional valve 56 and the pressure lines 44 so as to supply the transmission element LOW with hydraulic fluid.
Beim Umschalten des ersten Proportionalventils 56 in seine Mittelstellung werden zunächst beide Arbeitsan¬ schlüsse A und B mit dem Tank verbunden, während der Druckanschluß P abgesperrt ist. Bei einer weiteren Strom- beaufschlagung des Proportionalmagnets wird der Steuer¬ schieber des ersten Proportionalventils 56 in seinen Pro- portionalbereich verschoben, so daß der Proportionalan¬ schluß A langsam aufgesteuert wird, um das Getriebeele¬ ment HIGH mit Hydraulikfluid zu versorgen und ein weiches Umschalten von LOW auf HIGH gewährleistet ist.When the first proportional valve 56 is switched to its central position, both working ports A and B are first connected to the tank, while the pressure port P is shut off. When the proportional solenoid is subjected to a further current, the control slide of the first proportional valve 56 is portional range shifted so that the proportional connection A is slowly opened in order to supply the transmission element HIGH with hydraulic fluid and a smooth switchover from LOW to HIGH is ensured.
Auf gleiche Weise läßt sich selbstverständlich die Rückumschaltung von HIGH auf LOW durch entsprechende An¬ steuerung des Proportionalmagneten modulieren, so daß schlagartige Schaltvorgänge ausgeschlossen sind.In the same way, of course, the switch back from HIGH to LOW can be modulated by correspondingly controlling the proportional magnet, so that sudden switching operations are excluded.
Während beim Getriebebereich 40 lediglich zwei Ge¬ triebeelemente (HIGH, LOW) anzusteuern sind, sind beim Getriebebereich 42 insgesamt fünf Getriebeelemente (First, Reverse, Second, Fourth, Third) anzusteuern, wo- bei jedoch der Aufbau der Schaltung im Prinzip derjenigen des Getriebebereichs 40 entspricht.While only two transmission elements (HIGH, LOW) are to be actuated in the transmission area 40, a total of five transmission elements (first, reverse, second, fourth, third) are to be actuated in the transmission area 42, but the structure of the circuit is basically that of the transmission area 40 corresponds to.
Wie aus Figur 4 hervorgeht, ist jedem der Getriebe¬ elemente First (erster Gang), Reverse (Rückwärtsgang), Second (zweiter Gang) und Fourth (vierter Gang) ein er¬ findungsgemäßes Proportionalventil zugeordnet, so daß die Sicherheitsschaltung noch ein zweites, ein drittes, ein viertes und ein fünftes Proportionalventil 62, 64, 66, 68 aufweist.As can be seen from FIG. 4, each of the transmission elements first (first gear), reverse (reverse gear), second (second gear) and fourth (fourth gear) is assigned a proportional valve according to the invention, so that the safety circuit also has a second one has a third, a fourth and a fifth proportional valve 62, 64, 66, 68.
Die Proportionalventile 62 bis 68 sind dabei in Reihe hintereinander geschaltet, wobei der Schaltausgang B des stromaufwärtigen Proportionalventils jeweils mit dem Druckanschluß P des benachbarten stromabwärtigen Propor- tionalventils verbunden ist. Der Tankanschluß T ist je¬ weils mit dem Tank verbunden während die Proportionalan¬ schlüsse A der Ventile mit den Getriebeelementen First, Reverse, Second bzw. Fourth verbunden sind.The proportional valves 62 to 68 are connected in series, the switching output B of the upstream proportional valve being connected to the pressure port P of the adjacent downstream proportional valve. The tank connection T is connected to the tank, while the proportional connections A of the valves are connected to the gear elements First, Reverse, Second and Fourth.
Das letzte Getriebeelement (THIRD) des Getriebebe¬ reichs 42 wird über ein zweites elektrisch betätigbares Druckreduzierventil 70 angesteuert, so daß die Verschal¬ tung der Getriebeelemente Fourth und Third des Getriebe¬ bereichs 42 der Verschaltung der Getriebeelemente HIGH und LOW des Getriebebereichs 40 entspricht.The last transmission element (THIRD) of the transmission area 42 can be operated electrically via a second one Pressure reducing valve 70 is controlled so that the connection of the transmission elements Fourth and Third of the transmission area 42 corresponds to the connection of the transmission elements HIGH and LOW of the transmission area 40.
Aus der Figur 4 ist entnehmbar, daß bei der erfin¬ dungsgemäßen Sicherheitsschaltung jedem Getriebebereich mit n Getriebeelementen, wobei n größer als 1 ist, dem ersten bis (n-l)-ten Getriebeelementen jeweils ein erfin- dungsgemäßes Proportionalventil zugeordnet ist, während dem n-ten Getriebeelement nur noch ein handelsübliches Druckreduzierventil zugeordnet werden muß. D.h., die Si¬ cherheitsschaltung enthält im wesentlichen zwei Grundven¬ tile, durch deren entsprechende Variation eine beliebige Anzahl von Getriebeelementen ansteuerbar ist.It can be seen from FIG. 4 that, in the safety circuit according to the invention, each transmission area with n transmission elements, n being greater than 1, is assigned a proportional valve according to the invention to the first to (nl) th transmission elements, while the nth Gear element only has to be assigned a commercially available pressure reducing valve. This means that the safety circuit essentially contains two basic valves, through the corresponding variation of which any number of gear elements can be controlled.
In der gezeigten Ausgangsposition der Sicherheits¬ schaltung wird im Getriebebereich 42 der dritte Gang (Third) angesteuert, wobei die Proportionalventile 62 bis 68 vom Hydraulikfluid 44 in ihrer Schaltstellung (c) durchströmt werden. Zur Ansteuerung des dritten Ganges muß selbstverständlich noch das zweite DRE 70 über dessen Proportionalmagneten angesteuert werden, um einen Durch¬ gang des Hydraulikfluids hin zum Getriebeelement Third zu gewährleisten. Für den Fall, daß das zweite Druckredu¬ zierventil 70 nicht entsprechend angesteuert wird, ist keines der Getriebeelemente des zweiten Getriebebereiches 42 angesteuert.In the starting position of the safety circuit shown, third gear (third) is actuated in the transmission area 42, the proportional valves 62 to 68 being flowed through by the hydraulic fluid 44 in its switching position (c). To control the third gear, the second DRE 70 must of course also be actuated via its proportional magnet in order to ensure passage of the hydraulic fluid to the third gear element. In the event that the second pressure reducing valve 70 is not activated accordingly, none of the transmission elements of the second transmission area 42 is activated.
An dieser Stelle sei nochmals erwähnt, daß die Pro¬ portionalmagneten der Druckreduzierventile 60, 70 und 54 sowie der erfindungsgemäßen Proportionalventile 56, 62, 64, 66 und 68 an eine gemeinsame Steuereinheit ange¬ schlossen sind, so daß eine aufeinander abgestimmte An- Steuerung der einzelnen Hydraulikkomponenten gewährlei¬ stet ist. Sobald eines der Proportionalventile 62 bis 68 des zweiten Getriebebereiches 42 in seine Mittelstellung (b) oder in den Proportionalbereich hineinbewegt wird, ist die Verbindung zu den sich daran anschließenden Propor¬ tionalventilen unterbrochen, so daß deren Getriebeelemen¬ te mit dem Tank T verbunden werden, während dasjenige Ge¬ triebeelement, das dem sich im Proportionalbereich be¬ findlichen Proportionalventils zugeordnet ist, über die Pumpe 46 und die Druckleitung 44 mit Hydraulikfluid ver¬ sorgt wird. Diese Versorgung ist jedoch nur dann möglich, wenn die sich stromaufwärts befindlichen Proportionalven¬ tile in ihre gezeigte Grundposition vorgespannt sind, in der jeweils eine Durchströmung vom Anschluß P zum An- Schluß B ermöglicht ist.At this point it should be mentioned again that the proportional magnets of the pressure reducing valves 60, 70 and 54 and of the proportional valves 56, 62, 64, 66 and 68 according to the invention are connected to a common control unit, so that a coordinated control of the individual hydraulic components is guaranteed. As soon as one of the proportional valves 62 to 68 of the second gear area 42 is moved into its central position (b) or into the proportional area, the connection to the adjoining proportional valves is interrupted, so that their gear elements are connected to the tank T, while the gear element which is assigned to the proportional valve located in the proportional area is supplied with hydraulic fluid via the pump 46 and the pressure line 44. However, this supply is only possible if the upstream proportional valves are biased into the basic position shown, in which flow through from port P to port B is made possible.
Auf diese Weise ist sichergestellt, daß allenfalls eines der Getriebeelemente eines Getriebebereichs mit Hy¬ draulikfluid versorgt werden kann, während die anderen Getriebeelemente mit dem Tank verbunden und somit nicht ansteuerbar sind.In this way it is ensured that at most one of the gear elements of a gear area can be supplied with hydraulic fluid, while the other gear elements are connected to the tank and are therefore not controllable.
Ein versehentliches Zuschalten zweier Getriebeelemen¬ te eines Getriebebereichs ist somit ausgeschlossen.An inadvertent connection of two gear elements of a gear range is therefore excluded.
Aus den vorstehenden Ausführungen wird klar, daß die erfindungsgemäße SicherheitsSchaltung auf einfache Weise in einem Gesamtventil zusammengefaßt werden kann, wobei im wesentlichen nur zwei Ventiltypen (erfindungsgemäßes Proportionalventil und DRE) verwendet werden müssen. Der vereinfachte Aufbau der Sicherheitsschaltung ermöglicht eine einfache Kanalkonstruktion des kompletten Gesamtven¬ tilgehäuses . Des weiteren wird aufgrund der gegenüber dem Stand der Technik verringerten Ventilanzahl der Bauraum verringert und die Kosten der gesamten Ventilanordnung minimiert. Da die Modulation in erster Linie über die gemeinsame Steuereinheit erfolgt, ist keine hydraulische Abstimmung der Modulation erforderlich, so daß der Entwicklungsauf- wand für den Hydraulikteil vergleichsweise gering ist. Desweiteren ist über die zentrale Steuereinheit die Modu¬ lation einfacher an verschiedene Betriebszustände anpa߬ bar.From the above, it is clear that the safety circuit according to the invention can be combined in a simple manner in a total valve, essentially only two valve types (proportional valve according to the invention and DRE) having to be used. The simplified structure of the safety circuit enables a simple channel construction of the entire overall valve housing. Furthermore, due to the reduced number of valves compared to the prior art, the installation space is reduced and the costs of the entire valve arrangement are minimized. Since the modulation takes place primarily via the common control unit, no hydraulic tuning of the modulation is necessary, so that the development effort for the hydraulic part is comparatively low. Furthermore, the modulation can be more easily adapted to different operating states via the central control unit.
Bei ersten Testversuchen der erfindungsgemäßen Si¬ cherheitsschaltung hat es sich gezeigt, daß sich bei er¬ heblich verringerten schaltungstechnischen Aufwand der gleich hohe Sicherheitsstand wie bei dem eingangs be¬ schriebenen bekannten Schaltungen erreichen läßt.In the first test tests of the safety circuit according to the invention, it has been shown that the safety level which is the same as that of the known circuits described at the outset can be achieved with considerably reduced circuit complexity.
Selbstverständlich ist die Verwendung nicht auf der¬ art komplexe Getriebeschaltungen beschränkt, wie sie in Figur 4 dargestellt sind, sondern das erfindungsgemäße Proportionalventil gemäß Figur 2 kann auch beispielsweise bei einer Zapfwellenschaltung eines Traktors verwendet werden, wobei beispielsweise am Schaltanschluß B ein Bremszylinder angeschlossen ist, während der Proportio¬ nalanschluß A mit dem Kupplungszylinder eines an die Zapfwelle angeschlossenen Einzelgeräts verbunden ist.Of course, the use is not limited to the type of complex gearshift system shown in FIG. 4, but the proportional valve according to the invention in accordance with FIG. 2 can also be used, for example, in a PTO gearshift system of a tractor, for example a brake cylinder being connected to the switching connection B while the proportional port A is connected to the clutch cylinder of a single implement connected to the PTO.
Anstelle der Steuerdruckleitungen 38 zur Federseite des Steuerschiebers 32 kann die Druckbegrenzungsfunktion auch auf elektrische Weise durch Auswertung des Ausgangs¬ signals eines Druckaufnehmers und entsprechende Ansteue- rung des Permanentmagnetens erfolgen. Gleiches gilt für die Ansteuerung der DRE 60, 70.Instead of the control pressure lines 38 to the spring side of the control slide 32, the pressure limiting function can also be carried out electrically by evaluating the output signal of a pressure sensor and correspondingly controlling the permanent magnet. The same applies to the control of the DRE 60, 70.
Offenbart ist eine Sicherheitsschaltung zum wechsel¬ weisen Ansteuern von Verbrauchern, beispielsweise von Ge- triebeelementen eines Lastschaltgetriebes und ein Propor¬ tionalventil für eine derartige Sicherheitsschaltung, wo- bei das Proportionalventil vorzugsweise elektrisch ver¬ stellbar ausgeführt ist. Das Proportionalventil hat einen Schaltausgang, an dem einer der Verbraucher angeschlossen ist, während ein Proportionalausgang des Proportionalven- tils zu einem weiterem Verbraucher geführt ist. Durch entsprechende Ansteuerung des Proportionalmagneten läßt sich ein weiches Umschalten von einem Verbraucher zum an¬ deren Verbraucher bewirken, ohne daß eine eigene hydrau¬ lische Vorrichtung für die Modulation des Umschaltvor- gangs erforderlich ist. What is disclosed is a safety circuit for alternately controlling consumers, for example transmission elements of a powershift transmission, and a proportional valve for such a safety circuit, where the proportional valve is preferably designed to be electrically adjustable. The proportional valve has a switching output to which one of the consumers is connected, while a proportional output of the proportional valve leads to another consumer. By correspondingly controlling the proportional magnet, a smooth switchover from one consumer to another consumer can be effected without the need for a separate hydraulic device for modulating the changeover process.

Claims

Ansprüche Expectations
1. Sicherheitsschaltung zur wechselweisen Ansteuerung von n Verbrauchern (HIGH, LOW, First, Reverse, Second, Four¬ th, Third) (n > 1) , wobei jedem Verbraucher jeweils eine Ventilanordnung (56, 62, 64, 66, 68; 60, 70) zugeordnet ist, über die ein Druckfluid wahlweise entweder dem zuge¬ ordneten Verbraucher zuführbar ist oder hin zum nächsten Verbraucher oder der diesem zugeordneten Ventilanordnung (60, 64, 66, 68, 70) führbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die dem 1. bis (n-l)-ten Verbraucher jeweils zugeord¬ nete Ventilanordnung ein Proportionalventil (56, 62 bis 68) ist, mit einem Druckanschluß (P) , einem Tankanschluß (T) , einem ersten Arbeitsanschluß (A) und einem zweiten Arbeitsanschluß (B) , wobei ein Steuerschieber (32) durch geeignete Ansteuerung aus einer Mittelstellung (b), in der ein Druckanschluß (P) abgesperrt ist und Arbeitsan¬ schlüsse (A) und (B) mit dem Tankanschluß (T) verbunden sind, in eine Endstellung (a) bewegbar ist, so daß die Verbindung zwischen dem Druckanschluß (P) und dem ersten Arbeitsanschluß (A) proportional aufsteuerbar ist und der nächste Verbraucher oder die diesem zugeordnete Ventilan¬ ordnung mit Druckfluid versorgbar ist während der zuge- ordnete Verbraucher mit einem Tank verbunden ist, wobei dem Steuerschieber (32) eine Schaltfunktion zugeordnet ist, so daß in einer Schaltstellung (c) des Steuerschie¬ bers (32) der Druckanschluß (P) mit dem zugeordneten Ver¬ braucher und der Tankanschluß (P) mit dem nächsten Ver- braucher oder der diesem zugeordneten Ventilanordnung (60, 64, 66, 68, 70) verbindbar sind.1. Safety circuit for alternately controlling n consumers (HIGH, LOW, First, Reverse, Second, Fourth, Third) (n> 1), each consumer having a valve arrangement (56, 62, 64, 66, 68; 60 , 70), via which a pressure fluid can either be supplied to the assigned consumer or to the next consumer or the valve arrangement (60, 64, 66, 68, 70) assigned to it, characterized in that the 1st to (nl) -th consumer each associated valve arrangement is a proportional valve (56, 62 to 68), with a pressure connection (P), a tank connection (T), a first working connection (A) and a second working connection (B) , a control slide (32) being suitably activated from a central position (b), in which a pressure connection (P) is blocked and work connections (A) and (B) are connected to the tank connection (T), into an end position ( a) is movable, so that the connection between Chen the pressure connection (P) and the first working connection (A) can be opened proportionally and the next consumer or the valve arrangement assigned to it can be supplied with pressurized fluid while the assigned consumer is connected to a tank, the control slide (32) Switching function is assigned, so that in a switching position (c) of the control slide (32) the pressure connection (P) with the associated consumer and the tank connection (P) with the next consumer or the valve arrangement (60, 64, 66, 68, 70) can be connected.
2. Sicherheitsschaltung nach Patentanspruch 1, gekenn¬ zeichnet durch einen Proportionalmagneten (34) über den durch Änderung der Stromstärke nacheinander die Schalt¬ stellung (c), die Mittelstellung (b) und die Endstellung (a) des Steuerschiebers (32) des Proportionalventils durchfahrbar sind.2. Safety circuit according to claim 1, marked by a proportional magnet (34) via which the switching position (c), the middle position (b) and the end position are changed one after the other by changing the current strength (a) of the control slide (32) of the proportional valve can be driven through.
3. Sicherheitsschaltung nach einem der vorhergehenden Pa- tentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuer¬ schieber (32) des Proportionalventils über eine Ventil¬ feder (36) in seine Schaltstellung (c) vorgespannt ist.3. Safety circuit according to one of the preceding patent claims, characterized in that the control slide (32) of the proportional valve is biased into its switching position (c) via a valve spring (36).
4. Sicherheitsschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekenn- zeichnet, daß der Proportionalmagnet (34) gegen einen4. Safety circuit according to claim 2, characterized in that the proportional magnet (34) against one
Steuerdruck wirkt, der über eine Steuerdruckleitung (38) vom ersten Anschluß (A) abgegriffen wird.Control pressure acts, which is tapped via a control pressure line (38) from the first port (A).
5. SicherheitsSchaltung nach einem der vorhergehenden Pa- tentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Um¬ schalten des Steuerschiebers (32) eines Proportionalven¬ tils von seiner Schaltposition (c) zur Mittelstellung (b) erst ein vorbestimmter Stellbereich (X) durchfahren wer¬ den muß, bevor die proportionale Ansteuerung des nächsten Verbrauchers erfolgt.5. Safety circuit according to one of the preceding patent claims, characterized in that after switching the control slide (32) of a proportional valve from its switching position (c) to the central position (b), a predetermined adjustment range (X) is first passed through that must be done before the proportional control of the next consumer takes place.
6. Sicherheitsschaltung nach einem der vorhergehenden Pa¬ tentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem n-ten Ver¬ braucher (LOW, Third) ein Druckreduzierventil (60, 70) zugeordnet ist, an dessen Ausgang der n-te Verbraucher (LOW, Third) angeschlossen ist.6. Safety circuit according to one of the preceding claims, characterized in that the n-th consumer (LOW, third) is assigned a pressure reducing valve (60, 70), at the output of which the n-th consumer (LOW, third) connected.
7. Sicherheitsschaltung nach Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckreduzierventil (60, 70) und die Proportionalventile (54, 62 bis 68) elektromagnetisch betätigbar und an eine gemeinsame Steuereinheit ange¬ schlossen sind.7. Safety circuit according to claim 6, characterized in that the pressure reducing valve (60, 70) and the proportional valves (54, 62 to 68) can be actuated electromagnetically and are connected to a common control unit.
8. Sicherheitsschaltung nach einem der vorhergehenden Pa- tentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltaus¬ gang (B) der Proportionalventile (56, 62 bis 68) mit dem Druckanschluß (P) der jeweils nachfolgenden VentilAnord- nung verbunden ist.8. Safety circuit according to one of the preceding patent claims, characterized in that the switching output (B) of the proportional valves (56, 62 to 68) with the Pressure connection (P) of the following valve arrangement is connected.
9. Proportionalventil, insbesondere für eine Sicher- heitsschaltung nach einem der vorhergehenden Patentan¬ sprüche, mit einem Druckanschluß (P), einem Tankanschluß (T), einem ersten Arbeitsanschluß (A) und einem zweiten Arbeitsanschluß (B), wobei ein Steuerschieber (32) durch geeignete Ansteuerung aus einer Mittelstellung (b), in der der Druckanschluß (P) abgesperrt ist und die Arbeits¬ anschlüsse (A) und (B) mit dem Tankanschluß (T) verbunden sind, in eine Endstellung (a) bewegbar ist, so daß die Verbindung zwischen dem Druckanschluß (P) und dem ersten Arbeitsanschluß (A) proportional aufsteuerbar ist und ein erster Verbraucher mit Druckfluid versorgbar ist während ein zweiter Verbraucher mit einem Tank verbunden ist, wo¬ bei dem Steuerschieber (32) eine Schaltfunktion zugeord¬ net ist, so daß in einer Schaltstellung (c) des Steuer¬ schiebers (32) der Druckanschluß (P) mit dem zweiten Ver- braucher und der Tankanschluß (P) mit dem ersten Verbrau¬ cher verbindbar sind und wobei nach dem Umschalten des Steuerschiebers (32) von seiner Schaltposition (c) zur Mittelstellung (b) erst ein vorbestimmter Stellbereich (X) durchfahren werden muß, bevor die proportionale An- Steuerung des zweiten Verbrauchers erfolgt. 9. Proportional valve, in particular for a safety circuit according to one of the preceding claims, with a pressure connection (P), a tank connection (T), a first working connection (A) and a second working connection (B), a control slide (32 ) can be moved into an end position (a) by suitable control from a middle position (b), in which the pressure connection (P) is blocked and the work connections (A) and (B) are connected to the tank connection (T), so that the connection between the pressure connection (P) and the first working connection (A) can be opened proportionally and a first consumer can be supplied with pressurized fluid while a second consumer is connected to a tank, with the control slide (32) being assigned a switching function net, so that in a switching position (c) of the control slide (32) the pressure connection (P) can be connected to the second consumer and the tank connection (P) to the first consumer and after switching the control slide (32) from its switching position (c) to the middle position (b), a predetermined adjustment range (X) must first be passed through before the proportional control of the second consumer takes place.
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