DE3408593A1

DE3408593A1 - Hydraulisches dreiwege-stetigventil fuer blockeinbau

Info

Publication number: DE3408593A1
Application number: DE19843408593
Authority: DE
Inventors: Volkmar Dipl.-Ing. 7259 Friolzheim Leutner; Heinz Ing.(grad.) 7255 Rutesheim Walter
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1984-03-09
Filing date: 1984-03-09
Publication date: 1985-09-12
Anticipated expiration: 2004-03-10
Also published as: DE3408593C2; JPS60208608A; JPH0768963B2; AT396618B; ATA63385A

Description

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R. 19259

5.3. 198U My/Pi

ROBERT BOSCH GMBH, TOOO STUTTGART

Hydraulisches Dreiwege-Stetigventil für Blockeinbau Stand der Technik

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

Ferner ist aus der DE-OS 2δ h$ 653 eine Steuereinrichtung "bekannt, bei der die Richtung und Geschwindigkeit eines doppeltwirkenden Hydromotors unter dem Einfluß wechselnder Lastrichtungen einer äußeren Last mit Hilfe von Zweiwege-Ventilen gesteuert wird. Während für die Volumenstromsteuerung als Sitzventile ausgebildete, durch k/3-Servoventile vorgesteuert,e Zweiwege-Stetigventile verwendet werden, dienen für die Richtungssteuerung insgesamt vier Zweiwege-Sitzventilpatronen. Von Nachteil bei dieser Einrichtung ist der hohe Ventilaufwand, da alle diese Ventile sowie zusätzliche Rückschlagventile für eine Differential schaltung auf die erforderliche Nenngröße abgestimmt werden müssen. Zudem ist für die Steuerseite der Einbauventile eine Vielzahl von hydraulischen Bauelementen notwendig. Bei den lagegeregelten, mit Dif-" ferentialkolben versehenen Stetigventilen ist vor allem von Nachteil, daß ihr Funktionsinhalt infolge nur zweier gesteuerten Wege relativ gering ist und sie gegenüber dem Zulaufdruck nicht druckausgeglichen ausgebildet sind.

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

Vorteile der Erfindung

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

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

den Dreiwege-Stetigventile nun die Bremsfunktion bsw. die Nachsaugfunktion zu erfüllen hat. Weitere besonders vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den-übrigen Ansprüchen, der Beschreibung sowie· der Zeichnung.

Zeichnung

Sin Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 einen Längsschnitt durch ein Dreiwege-Stetigventil für Blockeinbau, Figur

2 das Dreiwege-Stetigventil nach Figur 1 in vereinfachter Darstellung mit zugehörigem Vor steuerkreis, Figur

3 eine Steuereinrichtung mit zwei Dreiwege-Stetigventilen nach Figur 2 zur Ansteuerung eines doppeltwirkenden Hydromotors un'd Figur k einen Teil der Steuereinrichtung nach Figur 3 mit einer anderen Vorsteuerung.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele ·

Die Figur 1 zeigt im Längsschnitt ein hydraulisches Dreiwege-Stetigventil 10, das in einem Gehäuse 11 einen längsbeweglichen Steuerschieber 12 aufnimmt. Bei dem für Blockeinbau ausgebildeten Stetigventil 10 besteht das Gehäuse 11 aus einer Gehäusehülse 13 und einem zugehörigen Gehäusedeckel 1^. In der Gehäusehülse 13 sind in an sich bekannter Weise drei Arbeitsanschlüsse ausgebildet, von denen der Zulaufanschluß P mit 15, der Verbraucheranschluß A mit l6 und der Rücklaufanschluß T mit 17 bezeichnet sind.

An demjenigen Ende des Steuerschiebers 12, das dem Verbraucheranschluß A gegenüberliegt, weist der Steuerschieber 12 einen Kolbenabschnitt 18 auf, der mit einer stirnseitigen, ersten Druckfläche 19 einen Druck-

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raum 21 begrenzt. Der Druckraum 21 steht über Kanäle 22, die im Gehäusedeckel 1H verlaufen, mit einem ersten Steueranschluß 23 in Verbindung. Im Bereich des Kolbenabschnitts 18 -weist die Gehäusehülse 13 innen eine Ringnut 2U auf, die über im Gehäusedeckel 1k verlaufende, zweite Kanäle 25 mit einem zweiten SteueranschluS 26 verbunden ist. Der Kolbenabschnitt 18 bildet mit seinem dem Druckraum 21 zugewandten Ende eine Steuerkante 27, welche die Verbindung vom Druckraum 21 in die Ringnut 2it- und damit die Verbindung zwischen den beiden Steueranschlüssen 23 bzw. 26 steuert. Von der Steuerkante 27 ausgehend verlaufen am Kolbenabschnitt 18 mehrere Feinsteuernuten 30, die eine Bremsdruckregelung begünstigen. Die Feinsteuernuten 30 sind so lang ausgebildet, daß bei am Deckel 1 ii· anliegendem Kolbenabschnitt 18 in einer Grundstellung die Verbindung zwischen den Steueranschlüssen 23, 26 durch eine positive Überdeckung gesperrt ist.

Der Außendurchmesser des Kolbenabschnitts 18 ist größer als der Durchmesser des Steuerschiebers 12 im Bereich der Arbeitsanschlüsse P, A, T, so daß die erste Druckfläche 19 größer ist als eine dem Verbraucheranschluß A zugewandte, zweite Druckfläche 28. Auf der Seite der zweiten Druckfläche 28 wird der Steuerschieber 12 zusätzlich von einer Feder 29 belastet. Die Flächendifferenz zwischen beiden Druckflächen 19_S 28 wird dabei mindestens so groß gewählt, daß sich bei gleichen Drücken auf die beiden Druckflächen ein Kräfteüberschuß gegenüber der Kraft der Feder 29 ergibt und dadurch der Steuerschieber 12 his in die gezeichnete Nullstellung gedruckt wird, wobei die Verbindung vom Verbraucheranschluß A zum Rücklaufanschluß T durch die Nullüberdeckung der Steuerkanten gesperrt bzw. zu-V0^r stark gedrosselt ist. Der Steuerschieber 12 ist zudem mit einem elektromechanischen Wegaufnehmer 31 ge-

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koppelt und wird durch eine Stift-Schlitz-Verbindung 32 in seiner jeweiligen Drehlage geführt. In dem Dreiwege-Stetigventil· 10 ist mit den beiden Einzelwiderständen zwischen den Arbeitsanschlüssen P, A₅ T eine zusätzliche Steuerfunktion durch die Steuerkante 27 mit den Feinsteuernuten 30 integriert und. durch die unterschiedlich großen Druckflächen 19₃ 28 eine Druckabhängigkeit geschaffen, wodurch der Funktionsinhalt des Stetigventils 10 erweitert wird. Der Steuerschieber 12 kann bei Druckbeaufschlagung der ersten Druckfläche 19 die gezeichnete Nullstellung 33 einnehmen, in welcher er den Zulaufanschluß P blockiert und die Verbindung vom Verbraucheranschluß A zum Rücklaufanschluß T absperrt, während gleichzeitig die erste Steuerkante 27 die Verbindung zwischen den beiden Steueranschlüssen 23, 26 gerade öffnet. Bei fehlendem Steuerdruck im Druckraum 21 drückt die Feder 29 den Steuerschieber 12 in die Gehäusehülse 13 hinein in eine Grundstellung 3^·, in welcher der Verbraucheranschluß A zum Rücklaufanschluß T entlastet und der Zulaufanschluß P blockiert ist, während die Verbindung zwischen den beiden Steueranschlüssen 23, 26 unterbrochen wird. Zwischen der Grundstellung 3^ und der Nullstellung 33 liegt der Bereich einer Bremsstellung 36, welche eine Bremsdruckregelung erlaubt (siehe Figur 3). In der Bremsstellung 3β wird die Verbindung vom Verbraucheranschluß A zum Rücklaufanschluß T mehr oder weniger stark angedrosselt, während die Feinsteuernuten 30 eine gedrosselte Verbindung für das Steueröl öffnen. Bei höherem Steuerdruck im ersten Steueranschluß 23 kann der Längsschieber 12 eine Arbeitsstellung 35 einnehmen, in welcher er die Verbindung vom Zulaufanschluß P zum VerbraucheranschluS A mehr oder weniger stark aufsteuert, den Rücklaufanschluß T blockiert und die Verbindung vom ersten (23) zum zweiten Steueranschluß 2β voll öffnet. Entsprechend der Regelfunktion gehen die einzelnen Stellungen des Steuerschiebers 12 fließend ineinander über.

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

In den Vor steuerkreis 38 ist ein U/U-Proportional-Vorsteuerventil 39 geschaltet, dessen erster Motoranschluß it 1 mit dem ersten Steueranschluß 23 des Stetigventils 10 und dessen zweiter Motoranschluß U2 mit dem zweiten Steueranschluß 26 Verbindung haben. Ein Zulaufanschluß k-3 am Vorsteuerventil 39 hat über eine sich verzweigende Steuerleitung UU mit einem ersten Rückschlagventil kj mit einer Zulaufleitung h6 und über ein zweites Rückschlagventil U7 mit einer Verbraucherleitung U8 Verbindung. Die beiden Rückschlagventile U5, ^7 bilden somit eine ODER-Funktion, so daß der Steuerkreis 38 sowohl von der Zulauf- als auch von der Motorseite her mit Steueröl versorgt werden kann. In den zur Zulaufseite führenden Zweig der Steuerleitung kh ist in Serie zum ersten Rückschlagventil U5 und parallel zum zweiten Rückschlagventil UT ein schaltendes i4-/2-Magnetventil U9 geschaltet, so daß die Steuerölversorgung von der Zulaufleitung 46 geöffnet oder gesperrt werden kann. Ein Ablauf anschluß 5-1 des Vorsteuerventils 39 ist zu einem Tank 52 entlastet.

Das Vorsteuerventil 39 hat einen Längsschieber 53, der von einer Feder 5^ ΐτι Richtung einer Sicherheitsstellung

55 belastet ist, aus der heraus er von einer Proportionalmagneten 56 in eine erste (57), eine zweite (58) sowie dritte Arbeitsstellung 59 auslenkbar ist. Der Magnet

56 liegt dabei in einem geschlossenen Lageregelkreis o1. In der von der Feder 5h bestimmten Sicherheitsstellung

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des Längs schiebers 53 ist der Zulaufanschluß 1+3 des Vorsteuerventils 39 über eine erste Drosselstelle 62 mit dem ersten Motoranschluß 1+1 verbunden. Zugleich ist in derselben Stellung 55 der Zulaufanschluß 1+3 über eine zweite Drosselstelle 63 mit dem Ablaufanschluß 51 verbunden. Die Überdeckungsverhältnisse am Längsschieber sind nun so ausgestaltet, daß in der Sicherheitsstellung 55 trotz der Entlastung aber die zweite Drosselstelle zum Ablaufanschluß 51 das zur Steuerung des Dreiwege-Stetigventils 10 erforderliche Steueröl über die erste Drosselstelle 62 zum ersten Steueranschluß 23 der Hauptstufe fließen kann. Erreicht wird dies da.durch, daß der freie Durchflußquerschnitt der ersten Drosselstelle 62 größer ausgebildet wird als derjenige der zweiten Drosselstelle 63. Zusätzlich ist in der Sicherheitsstellung 55 der zweite Motoranschluß 1+2 in ungedrosselter Form mit dem Ablaufanschluß 51 verbunden. In der an die Sicherheitsstellung 55 angrenzenden Arbeitsstellung 57 bleibt die gedrosselte Verbindung zwischen dem Zulaufanschluß !+3 und dem ersten Motoranschluß 1+1 erhalten, während der zweite Motoranschluß h2 und der Ablaufanschluß 51 blockiert sind. In der zweiten Arbeitsstellung 58 sind alle vier Anschlüsse 1+1, 1+2, 1+3, 51 hydraulisch blockiert. In der dritten Arbeitsstellung 59 sind nur der Zulaufanschluß 1+3 und der zweite Motoranschluß 1+2 blockiert, während der erste Motoranschluß 1+1 zum Ablauf anschluß 51 entlastet wird.

Das Proportional-Vorsteuerventil 39 liegt mit seinem Lageregelkreis 61 in einem überlagerten Regelkreis 6U, in welchem mit Hilfe des Wegaufnehmers 31 die Lage des Steuerschiebers 12 im Stetigventil 10 gemäß einem am elektrischen Eingang 65 vorgegebenen Sollwert geregelt wird.

Die Verbindung zwischen dem ersten Steueranschluß 23 im Dreiwege-Stetigventil 10 und im ersten Motoranschluß

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U1 des Vorsteuerventils 39 ist durch ein einstellbares Drucksteuerventil 66 abgesichert, das als Vorsteuerventil arbeitet. Parallel zum Drucksteuerventil 66 liegt ferner ein proportional verstellbares Druckregelventil oTs dem ein 2/2-Schaltventil 68 nachgeschaltet ist. Das Schaltventil 68 wird von einer Feder in einer Sperrstellung 69 gehalten und ist elektromagnetisch in Durchgangsstellung 71 auslenkbar.

An der Verbraucherleitung ^8 ist ein einfachwirkender Hydromotor 72 angeschlossen.

Die Wirkungsweise des Dreiwege-Stetigventils 10 in Verbindung mit seinem Vor steuerkreis 38 wird wie folgt erläutert:

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

Im Normalbetrieb zum Bewegen der Kolbenstange im Hydromotor 72 in beiden Richtungen bzw. zum Halten in einer bestimmten Stellung wird das Vorsteuerventil 39 in seine Arbeitsstellungen 57 bis 59 gesteuert. Zum Ausfahren der Kolbenstange im Hydromotor 72 wird der Längsschieber 53 in seine erste Arbeitsstellung 57 gebracht, so daß Steueröl über das Vorsteuerventil 39 zum ersten Steueranschluß 23 der Hauptstufe gelangen kann und dort den Steuerschieber 12 gegen die Kraft seiner Feder 29 nach links in Richtung einer Arbeitsstellung 35 bewegt, in welcher Druckmittel vom Zulaufanschluß 15 zum Ver-

braucheranschluß 16 und weiter zum Hydromotor 72 strömt. Die Geschwindigkeit der ausfahrenden Kolbenstange im Hydromotor 72 hängt dabei von der Höhe des Signalpegels am elektrischen Eingang 65 ab, da proportional zu dessen Größe der Steuerschieber 12 die besagte Verbindung aufsteuert. Während diesem Ausfahrvorgang ist der zweite Motoranschluß k2 im Vor steuerventil 39 blockiert, so daß kein Steueröl aus dem Druckraum 21 über den zweiten Steueranschluß 2β abfließen kann.

Soll die Kolbenstange im Hydromotor 72 in ihrer jeweiligen Lage gehalten werden, so wird die Größe des Signals am elektrischen Eingang 65 so weit gesenkt, bis der Längsschieber 12 in seine gezeichnete Nullstellung 33 geht. Dadurch wird der Verbraucheranschluß A von dem Zulaufanschluß P getrennt und auch seine Verbindung zum Rücklaufanschluß T gesperrt. Beim Zurückstellen des Steuerschiebers 12 aus seiner Arbeitsstellung in die gezeichnete Nullstellung muß anfänglich Steueröl aus dem Druckraum 21 über das in seiner dritten Arbeitsstellung 59 befindliche Vorsteuerventil 39 zum Tank 52 entweichen. Hat der Steuerschieber 12 unter Einwirkung der Federkraft 29 seine Nullstellung erreicht, so nimmt der Längsschieber 53 im Vorsteuerventil 39 seine zweite Arbeitsstellung 58 ein, in welcher seine beiden Motoranschlüsse U1, k2 hydraulisch blockiert sind. Aus dem Druckraum 21 der Hauptstufe 10 kann somit kein Steueröl entweichen, wodurch der Steuerschieber 12 in seiner gezeichneten Nullstellung verharrt.

Ein Einfahren der Kolbenstange im Hydromotor 72 unter dem Einfluß einer äußeren Last wird erreicht, wenn das Sollwert signal am elektrischen Eingang 65 entsprechend gesenkt wird und damit das Vor steuerventil 39 in seine dritte Arbeitsstellung 59 gebracht wird, in welcher es den ersten Steueranschluß 23 der Hauptstufe JO zum Tank

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entlastet. Die Feder 29 drückt den Steuerschieber 12 aus der gezeichneten Nullstellung heraus nach rechts in eine Breinsstellung 36 oder noch weiterin seine Grundstellung 3^, wobei der Verbraucheranschluß A zum Rücklaufanschluß T entlastet wird.

Während dieses Normalbetriebs des Hydromotors 72 ist der Geschwindigkeits-Steuerung eine Druckbegrenzung durch das Drucksteuerventil 66 überlagert, die somit auch die äußere Kraft auf die Kolbenstange im Hydromotor 72 begrenzt. Hierbei arbeitet das Drucksteuerventil 66 mit dem Steuerschieber 32 im Dreiwege-Stetigventil 10 als Druckminderventil zusammen. Der im Verbraucheranschluß A wirksame Druck beaufschlagt die zweite Druckfläche 28 am Steuerschieber 12. Unter Vernachlässigung der relativ schwachen Kraft der Feder führt dieser Druck auf die zweite Druckfläche 28 unter Berücksichtigung des unterschiedlichen Flächenverhältnisses von beiden Druckflächen 19» 28 zu einem etwas niedrigeren Druck in der Druckkammer 2J, dessen Höhe vom Drucksteuerventil 66 begrenzt wird. Unter Berücksichtigung eines entsprechenden Korrekturfaktors kann somit das Drucksteuerventil 66 den Druck im Verbraucheranschluß A begrenzen und damit auch die äußere Kraft auf den Hydromotor 72.

Während das Drucksteuerventil 66 auf einen maximalen Druckwert eingestellt ist, kann mit dem proportional verstellbaren Druckregelventil 67 in dem Bereich unterhalb dem maximalen Druckwert eine Druckbegrenzungs-Steuerung im Verbraucheranschluß A realisiert werden, wozu das Schaltventil 68 in seine Durchgangsstellung 71 gebracht werden muß. Das Druckregelventil 67 arbeitet in entsprechender Weise mit dem Steuerschieber 12 als Druckminderventil zusammen, wobei entsprechend den unterschiedlich großen Druckflächen und der Feder 29 ein Korrekturfaktor berücksichtigt werden muß.

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Im Normalbetrieb bei Geschwindkeits-Steuerung und bei Druckbegrenzung ist das Magnetventil hg erregt und befindet sich somit in seiner Durchgangsstellung. Die bei den Rückschlagventile U 5, hf in der verzweigten Steuerleitung UH ergeben somit eine ODER-Funktion, so daß der Zulaufanschluß U3 des Vorsteuerventils 39 aus derjenigen Leitung mit dem höchsten Druckniveau mit Steueröl versorgt -wird. Bei höherem Druck in der Zulauf leitung k6 fließt somit Steueröl über das erste Rückschlagventil U5 zum Vorsteuerventil 39, bei höherem Druck in der Verbraucherleitung U8 gelangt Steueröl über das zweite Rückschlagventil hj dorthin.

Zusätzlich zum Normalbetrieb muß das Dreiwege-Stetigven til 10 ein günstiges Verhalten in einem Fail-safe-Pall aufweisen, wenn durch Stromausfall, Abschalten des Magnetstromes, Notaus, Kabelbruch usw. die Energieversorgung im Steuerkreis oder Leistungkreis ganz oder teilweise ausfällt. In einem solchen Fall nimmt das Schaltventil 68 seine Sperrstellung 69 ein und macht das Druckregelventil 6j unwirksam. Ebenso wird das Magnetventil hg durch Federkraft in seine Sperrstellung gebracht, so daß eine Steuerölversorgung aus der Zulaufleitung k6 ausscheidet. Der Längsschieber 53 im Vorsteuerventil 39 wird von seiner Feder 5^ in seine Sicherheit sstellung 55 geschoben, so daß dessen Zulaufanschluß h3 sowohl mit dem ersten Steueranschluß 23 der Haupt stufe 10 als auch mit dem Ablaufanschluß 5J verbunden ist, wobei jedoch letztere Verbindung stärker angedrosselt ist.

Wirkt nun im Fail-safe-Fall von außen eine drückende Kraft auf den Kolben des Hydromotors 72, so führt dies zu einem entsprechenden Druck in der Verbraucherleitung h.Q und im Verbraucheranschluß A, wo er ebenfalls auf die zweite Druckfläche 28 wirkt. Aus der Verbraucherleitung U8 zweigt ein Steuerölstrom über das zweite

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Rückschlagventil hf ab und versorgt den Steuerkreis

38 mit Steuerdruckmittel. Dieser Steuerölstrom gelangt über die erste Drosselstelle 62 und den ersten Steueranschluß 23 in den Druckraum 21 und beaufschlagt dort die erste Druckfläche I9. Der Druck kann sich dabei im ersten Steueranschluß 23 deswegen aufbauen, -weil der Durchflußquer schnitt in der ersten Drosselstelle 62 beträchtlich größer ist als derjenige der zweiten Drosselstelle 63 j über welche zugleich eine Verbindung vom Zulaufanschluß 2+3 zum Ablaufanschluß 51 offen ist. Im Fail-safe-Fall drückt der im Druckraum 21 sich aufbauende Steuerdruck den Steuerschieber 12 gegen die Kraft der Feder 29 soweit nach links, daß er seine Bremsstellung 36 einnimmt, in welcher die Verbindung vom Verbraucheranschluß A zum Rücklaufanschluß T mehr oder weniger stark angedrosselt wird. Während in der Grundstellung des Steuer schiebers 12 die Steuerkante 27 die Verbindung zwischen den beiden Steueranschlüssen 23, 26 unterbricht, öffnen die Feinsteuernuten 30 in der Bremsstellung 36 des Steuerschiebers 12 eine gedrosselte Verbindung zwischen beiden Steueranschlüssen 23, 26, so daß ein kleiner Steuerölstrom über den zweiten Steueranschluß 26 und das Vorsteuerventil

39 zum Tank 52 abströmen kann. Dieser Steuerölstrom, der parallel zu dem über das Drucksteuerventil 66 abfließenden Steuerölstrom fließt;ist so gering, daß er den Druckaufbau in dem Druckraum 21 nicht stört; er soll lediglich, ein schwingungsarmes Arbeiten der Bremsdruckregelung fördern. Zu diesem Zweck ist der von den Feinsteuernuten 30 aufgesteuerte Durchflußquer schnitt entsprechend kleiner ausgebildet als derjenige der ersten Drosselstelle 62 im Vor steuerventil 39· Die drosselnde Bremsstellung 36 des Steuerschiebers 12 wird ermöglicht, weil die Flächendif— ferenz beider Druckflächen 19, 28 eine Auslenkung gegen die Kraft der Feder 29 ermöglichen. Die Höhe des Steuerdrucks im Druckraum 21 wird dabei vom Drucksteuerventil

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nach oben hin begrenzt, so daß auf diese Weise für die Verbraucherleitung ^8 eine'Bremsdrucksteuerung wirksam wird, welche die kinetische Energie der auf den Hydromo tor 72 virkenden Masse vernichtet. Zur Begrenzung des maximalen Bremsdruckes im Fail-safe-Fall wirken also Steuerschieber 12, Vorsteuerventil 39 und Drucksteuerventil 66 in besondere vorteilhafter Weise als vorgesteuertes Bremsventil zusammen. Nach Abbau der kinetischen Energie und auch bei schon geschlossener Steuerkante 27 kann sich schließlich der Steuerdruck im Druck raum 21 über den ersten Steueranschluß 23, die erste Drosselstelle 62 sowie die zweite Drosselstelle 63 zum Ablaufanschluß 51 hin abbauen, wodurch die Feder 29 den Steuerschieber 12 in seine Grundstellung bringen kann. Der Hydromotor 72 wird daraufhin vollständig zum Tank entlastet.

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

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Schaltventil 68, zum Magnetventil U 9 sowie zu einem Istwertgeber 8^ am Hydromotor 81 nicht dargestellt.

Die Steuereinrichtung 80 zur Ansteuerung des doppeltwirkenden Hydromotors 81 läßt sich im wesentlichen durch eine Verdoppelung der Anordnung nach Figur 2 erreichen. Zur Vereinfachung wird lediglich der zulaufseitige Zweig der sich verzweigenden Steuerleitung UU¹ im Vorsteuersteuerkreis 38' zusätzlich an das k/2-Magnetventil h-9 im ersten Vorsteuerkreis 38 angeschlossen, so daß sich ein zweites Magnetventil erübrigt.

Die Wirkungsweise der Steuereinrichtung 80 entspricht im Prinzip weitgehend der Funktion des Dreiwege-Stetigventils 10 nach Figur 2, jedoch angewandt auf einen doppeltwirkenden Hydromotor 81. Dabei kann der Kolben des Hydromotors 81 in beiden Richtungen bewegt werden, indem die den Stetigventilen 10, 10' zugeordneten Vorsteuerventile 39s 39' durch ein elektrisches Führungssignal im Gegentakt angesteuert werden. Die Höhe des Signalpegels entspricht dabei der gewünschten Geschwindigkeit. Auf jeder Anschlußseite 82, 83 des Hydromotors 81 ist die Geschwindigkeits-Regelung durch eine zugeordnete Druckregelung mit Hilfe der Drucksteuerventile 66, 66' überlagert. Ebenso läßt sich mit dem Druckregelventil 6l bei ausfahrender Kolbenstange eine Druckregelung und damit eine Kraftregelung am Hydromotor 81 erreichen, wobei wiederum ein entsprechender Korrekturfaktor zu berücksichtigen ist.

Bei der Steuereinrichtung 80 für doppeltwirkende Funktion läßt sich darüber hinaus eine Differentialkolbenschaltung erreichen. Zu diesem Zweck wird mit einem maximalen Führungssignal das Vorsteuerventil 39' ange-

steuert, wodurch das Dreiwege-Stetigventil 10' in seine Arbeitsstellung 35' gebracht wird und damit den Ringraum 83 mit der Zulaufleitung U6 verbindet. Mit einem variablen Führungssignal am Vorsteuerventil 39 kann nun die Geschwindigkeit des ausfahrenden Zylinders bestimmt werden. Dabei ist in gleicher Weise die Druck- bzw. Kraftbegrenzung der Geschwindigkeitsregelung überlagert.

Bei der Steuereinrichtung 80 für doppelwirkenden Funktion ist besonders vorteilhaft, daß in einem Fail-safe-FaIl unabhängig von der Bewegungsrichtung der Kolbenstange im Hydromotor 81 eine automatische Erkennung stattfindet, welches der Dreiwege-Stetigventile 10 bzw. 10' nun die Bremsfunktion bzw. die Wachsaugfunktion zu erfüllen hat. Im Fail-safe-Fall werden von der nicht dargestellten elektrischen Schaltungseinrichtung sämtliche Vor steuerventile entregt₅ wodurch sie ihre Grundstellungen einnehmen. So nimmt das Schaltventil 68 seine Sperrst ellung ein und setzt das Druckregelventil 67 außer Kraft. Das Magnetventil k9 geht ebenfalls in seine Grundstellung, wodurch eine Druckmittelversorgung der Steuerkreise 38, 38' von der Zulaufleitung k6 her unterbrochen wird. Ferner werden die Vor steuerventile 39» 39' von ihren jeweiligen Federn in ihre Sicherheitsstellungen 55₃ 55' gedrückt. Es sei nun angenommen, daß die Kolbenstange des Hydromotors 81 zuvor eine ausfahrende Bewegung durchgeführt hat und die von ihm bewegte Masse versucht, diese Bewegung im Fail-safe-Fall beizubehalten. Dies verursacht in dem Ringraum 83 einen Druckanstieg, während gleichzeitig im Zylinderraum 82 ein Hohlsog entsteht. Der Druckanstieg im Ringraum 83 führt dazu, daß über die Steuerleitung i+U' der Steuerkreis 38' mit Steueröl versorgt werden kann und das Dreiwege-Stetigventil 10' mit dem Drucksteuerventil 66' bei der wirksamen Sicherheitsstellung 55' des

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VorSteuerventils 39' als vorgesteuertes Bremsdruckventil zur Steuerung eines maximalen Bremsdruckes zusammenarbeitet, wie dies im Zusammenhang mit Figur 2 bereits beschrieben ist. Auf der anderen Seite führt die Druckentlastung im Zylinderraum 82 des Hydromotors 81 dazu, daß der Zulaufanschluß U3 des Vorsteuerventils 39 über die verzweigte Steuerleitung kh nicht mehr mit Druck versorgt wird. Das Vorsteuerventil 39 kann deshalb in seiner Sicherheitsstellung 55 den ersten SteueranschluS 23 des Stetigventiles 10 über die beiden Drosselstellen 62 und 63 vollständig zum Tank entlasten, so daß dessen Längsschieber 12 seine Grundstellung 3*+ unter der Kraft der Feder 29 einnimmt. Der Kolben des Hydromotors 91 kann somit Druckmittel aus der Tankleitung 85 über das Stetigventil 10 in den Zylinderraum 82 saugen, wodurch Hohlsog vermieden wird.

Bei umgekehrter Bewegungsrichtung der Last am Hydromotor 81, also bei einfahrender Kolbenstange, verläuft dieser Vorgang entsprechend umgekehrt. Dann übernimmt das Dreiwege-Stetigventil 10 die Bremsfunktion, während das Stetigventil 10' ein Nachsaugen von Druckmittel in den Ringraum 83 ermöglicht. Bei der Steuereinrichtung 80 für doppeltwirkende Funktion ist somit die Bremsung einer Last bei gleichzeitiger Absicherung der Gegenseite gegen Unterdruck im Fail-safe-Fall in besonders vorteilhafter Weise möglich, während im Normalbetrieb bei einer Kraftbewegung am Hydromotor 81 mit zusätzlicher Druckregelung eine ausreichende Steuerölversorgung der Steuerkreise 33, 38' über die als ODER-Glied arbeitenden Rückschlagventile ^5, k?_s ^7' möglich ist.

Die Figur k zeigt einen Teil einer zweiten Steuereinrichtung 90, die sich von derjenigen nach Figur 3 lediglich durch teilweise geänderte Steuerkreise 38, 38'

unterscheidet, wodurch ein magnetisch "betätigtes, vorsteuerndes Schaltventil im Steuerkreis eingespart -wird. Gleiche Bauelemente wie in Figur 3 werden wiederum mit gleichen Bezugszeichen versehen.

In die Steuerleitung UU bzw. UU' ist nun jeweils ein Wechselventil 91, 91' geschaltet, von dem jeweils der Mittelanschluß mit dem Zulauf anschluß U 3 , Π3' des Vorsteuerventils 39 bzw. 39' verbunden ist. Zwei entsprechende Seitenanschlüsse der Wechselventile 91» 91' sind nun parallel an einen B-Anschluß eines U/2-Wegeventils 92 angeschlossen. In einer feder zentrierten Grundstellung des Wegeventils 92 ist dieser B-Anschluß zum Tank entlastet, während eine vom Ausgang des Druckregelventils 67 kommende Steuerleitung 93 in dieser Stellung blockiert ist. Das Wegeventil 92 hat ferner bei erregtem Magneten eine Kreuzstellung, in der es von der Zulaufleitung U6 her eine Steuerölversorgung über die Wechselventile 91s 91' zu den Vorsteuerkreisen 38, 38' ermöglicht. Gleichzeitig wird in dieser Kreuzstellung die Steuerleitung 93 entlastet, so daß das Druckregelventil 6j wirksam werden kann.

Auf diese Weise ist die ODER-Funktion in der Steuerölversorgung der Steuerkreise aufrechterhalten und die Funktionen von Magnetventil Π9 und Schaltventil 68 nach Figur 3 sind in einem einzigen vorsteuernden Wegeventil 92 vereint; gegenüber Figur 3 wird somit ein Magnetventil eingespart.

Selbstverständlich sind an dem gezeigten Dreiwege-Stetigventil einschließlich dessen Vor steuerkreis Änderungen möglich, ohne vom Gedanken der Erfindung abzuweichen. Dabei stellen die Lösungen nach Figur 2 und 3 zur Bremsdruckregelung im Fail-safe-Fall bei einfach- bzw. doppeltwirkender Funktion besonders vorteilhafte Ausgestaltungen dar.

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Claims

5.3.198U My/Pi

ROBERT BOSCH GMBH, TOOO STUTTGART 1

Ansprüche

/ 1 . (Hydraulisches Dreiwege-Stetigventil für Blockeinbau mit in einem Gehäuse gleitend geführten Steuerschieber, der einen Verbraucheranschluß wahlweise blockiert, mit einem Zulaufanschluß oder einem Rücklaufanschluß verbindet , und von einer Feder sowie dem Druck im Verbraucheranschluß in Richtung einer den Verbraucherans"chluß entlastenden Grundstellung belastet wird und auf einer ersten Druckfläche von einem an einem ersten Steueranschluß anliegenden Steuerdruck in Gegenrichtung beaufschlagbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Druckfläche (19) größer ist als die zweite Druckfläche (28), daß der Steuerschieber (12) eine zusätzliche Steuerkante (27) aufweist und im Gehäuse (11) ein zweiter Steueranschluß (2β) vorgesehen ist und daß die Steuerkante (27) die Verbindung zwischen beiden Steueranschlüssen (23, 26) steuert

2. Dreiwege-Stetigventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkante (27) mit Peinsteuerausnehmungen (30) versehen ist und in der Grundstellung (3^·) des Steuerschiebers (12) die Verbindung zwischen den Steueranschlüssen (23, 26) unterbricht und in einer den Verbraucheranschluß (16) mit dem Zulaufanschluß (15) verbindenden Arbeitsstellung (35) diese Verbindung (23, 26) öffnet, und daß insbesondere in einer dazwischen liegenden Bremsstellung (36) mit abgesperrtem Zulaufanschluß (15) und einer gedrosselten Arbeitsverbindung zwischen

Verbraucheranschluß (16) und Rücklaufanschluß (17) diese Verbindung (23, 26) über die Feinsteuerausnehmungen (30) gedrosselt.ist.

3. Dreiwege-Stetigventil nach Anspruch 1 oder 2₅ dadurch gekennzeichnet j daß die beiden Steueranschlüsse (23, 26) mit den Motorauschlüssen (!+1 , k2) eines ?roportional-Vorsteuerventils (39) verbunden sind und der an der ersten Druckfläche (19) anstehende Druck von einem vor steuernden Drucksteuerventil (66) abgesichert wird, daß ein Zulaufanschluß (1*3) des Vorsteuerventils (39) über einen Vorsteuerkreis (38) mit Steueröl versorgbar ist u*nd daß das Steuerglied (53) des Vorsteuerventils (39) von einer Feder (5*0 in Richtung einer Sicherheitsstellung (55) belastet ist, in welcher sein Zulaufanschluß (k3) über eine erste Drosselstelle (62) mit demjenigen Motoranschluß (U1) Verbindung hat, der an den ersten Steueranschluß (23) angeschlossen ist und über eine zweite Drosselstelle (63) zum Ablaufanschluß (51) verbunden ist, wobei der freie Querschnitt der ersten Drosselstelle (62) größer ist als derjenige der zweiten Drosselstelle (63) und daß in dieser Sicherheit sstellung (55) der andere Motoranschluß (U2), der mit dem zweiten Steueranschluß (26) Verbindung hat, mit dem Ablaufanschluß (51) verbunden ist.

h. Dreiwege-Stetigventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorsteuerventil als proportional arbeitendes U/!+-Wegeventil (39) ausgebildet ist, das angrenzend an seine Sicherheitsstellung (55) eine erste (57), zweite (58) und dritte Arbeitsstellung (59) aufweist, in der der erste Motoranschluß (kl) mit dem Zulaufanschluß (Ϊ+3) verbunden, blockiert bzw. mit dem Ablaufanschluß (51) verbunden wird, während der zweite Motoranschluß (1*2) in allen Arbeitsstellungen (57 bis 59) blockiert ist.

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1 Il Π C (S

5. Dreiwege-Stetigventil nach einem der Ansprüche 1 bis U, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerschieber (12) mit einem elektromechanischen Wegaufnehmer (31) gekoppelt ist und mit seinem zugeordneten Vorsteuerventil (39) in einem Lage-Regelkreis (6U) liegt.

6. Dreiwege-Stetigventil nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Zulaufanschluß (k-3) des Vorsteuerventils (39) über als ODER-Glied wirkende Rückschlagventile (U5, U7) mit einer Zulaufleitung (U6) und einer Verbraucherleitung (U8) Verbindung hat.

7. Dreiwege-Stetigventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerölversorgung von der Zulaufleitung (U6) her durch ein Magnetventil (U9) abschaltbar ist.

8. Dreiwege-Stetigventil nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7₅ dadurch gekennzeichnet, daß der erste Motoranschluß (Ui) des Vorsteuerventils (39) durch ein proportional arbeitendes Druckregelventil (67) abgesichert ist, das parallel zum Drucksteuerventil (66) liegt und das durch ein in Serie liegendes Magnetventil (68; 92) wahlweise zuschaltbar ist.

9. Dreiwege-Stetigventil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß sein Verbraucheranschluß (16) mit einer Anschlußseite (82) eines doppeltwirkenden Hydromotors (81) in Verbindung steht, dessen andere Anschlußseite ("83) von einem gleichen, zweiten Dreiwege-Stetigventil (10*) mit Vorsteuerventil (39') angesteuert wird, dessen zugehöriger

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Steuerkreis (38') ein Rückschlagventil (^7') und ein vorsteuerndes Drucksteuerventil {66^}) aufweist.

10. Dreiwege-Stetigventil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Funktion des Druckregelventils (67) sowie die Steuerölverscrgung aus der Zulaufleitung (h6) von einem gemeinsamen Wegeventil (92) steuerbar sind und die Steuerleitungen (hk, hk') jeweils über ein Wechselventil (91 ₅ 91') an den ZulaufanschluS (^■3, *+3 ' ) des Vorsteuerventils (39, 39') angeschlossen sind (Figur It-).

11. Dreiwege-Stetigventil nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von erster Druckfläche (19) zu zweiter Druckfläche (28) so groß ist, daß der Steuerschieber (12) gegen die Kraft seiner Feder (29) in eine eine Bremswirkung einer Last ermöglichende Bremsstellung (36) verschiebbar ist.

12. Dreiwege-Stetigventil nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß- der Steuerschieber (12) eine zwischen der Bremsstellung (3β) und der Arbeitsstellung (35) liegende Nullstellung (33) aufweist, in der alle Arbeitsanschlüsse (15₅ 16, 17) blockiert sind und in der die Verbindung zwischen den Steueranschlüssen (23, 26) zumindest über die Feinsteuerausnehmungen (30) geöffnet ist.

13. Dreiwege-Stetigventil nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der von den Feinsteuernuten (30) auf steuerbare Durchf lußq.uerschnitt stets kleiner ist als der Durchflußquerschnitt der ersten Drosselstelle (62) im Vor steuerventil (39).