Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung zum Ansteuern eines hydrauli schen Verbrauchers, wie einem Arbeitszylinder. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf die Ansteuerung von Arbeitszylindern, die bei Fahrzeugen mit sich ändernden Lastverhältnissen und mit einem hydropneumatischen Federungssystem zur Niveauregelung einsetzbar sind.

Steuervorrichtungen dieser Art sind Stand der Technik, siehe DE 10 2004 040 636 A1 . Für die Versorgung des jeweiligen Arbeitszylinders in Form ei nes Federungszylinders sieht die bekannte Lösung zwei Leitungs-Haupt- zweige vor, die an den Ringraum bzw. Kolbenraum des jeweiligen Arbeits- Zylinders in Form eines Federungszylinders angeschlossen sind. Für die ge steuerte Druckversorgung des jeweiligen Ring- und Kolbenraumes sind in den zwischen einem Pumpenanschluss und einem Tankanschluss verlau fenden Hauptzweigen drei Schaltventile, von denen eines elektromagne tisch betätigt ist, sowie ein Druckregelventil eingefügt. Die bekannte Lösung weist aufgrund des Einsatzes von vier Ventilen den Nachteil hoher Baukos ten auf und erfordert zudem einen beträchtlichen Aufwand für die Betäti gung mehrerer Ventile einschließlich der Ansteuerung zweier Ventilmag nete.

Ausgehend von diesem Stand der Technik stellt sich die Erfindung die Auf- gäbe, eine Steuervorrichtung der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, die sich, insbesondere bei einem Einsatz zum Ansteuern eines zur Niveauregelung dienenden Arbeitszylinders, durch eine kostengünstige Bauweise auszeichnet und mit geringem Steuerungsaufwand betreibbar ist.

Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe durch eine Steuervorrichtung gelöst, die die Merkmale des Patentanspruches 1 in seiner Gesamtheit aufweist.

Demgemäß sieht die Erfindung zum Ansteuern eines hydraulischen Ver brauchers, wie einem Arbeitszylinder, eine Steuervorrichtung vor, die aus mindestens einem Steuerventil mit einem Steuerschieber besteht, der mit tels eines Elektromotors betätigbar in einem Ventilgehäuse längsverfahrbar geführt ist und der mittels einer Ansteuerelektronik ansteuerbar ist, die Ein gangssignale von einer Sensoreinrichtung erhält, die zumindest einen Be triebszustand des Verbrauchers erfasst. Dadurch, dass die Funktionen dreier Schaltventile und eines Druckregelventils bei der Erfindung von einem elektromotorisch betätigbaren Schieberventil übernommen sind, verringert sich zum einen der Kostenaufwand für kosten intensive Bauteile. Da zum anderen lediglich der Elektromotor des Schieberventils anzusteuern ist und nicht drei unabhängige Ventile, einschließlich zweier Betätigungsmagnete, angesteuert werden müssen, vereinfacht sich auch der Steuerungsaufwand. Dies eröffnet auch die Möglichkeit, die Steuervorrichtung als Baueinheit mit integrierter Ansteuerelektronik zu realisieren. Der Verdrahtungsaufwand verringert sich dadurch auch gegenüber der bekannten Lösung.

Bei einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel der Steuervorrichtung sind auf der Eingangsseite des Ventilgehäuses mindestens ein Druckversorgungs und ein Rücklaufanschluss und auf der Ausgangsseite mindestens zwei Nutzanschlüsse für den hydraulischen Verbraucher sowie zwei Steueran schlüsse für den Anschluss hydraulisch absperrbarer Ventile, insbesondere von Rückschlagventilen, vorhanden. Für die Ansteuerung einer Regelpumpe, die der Druckerzeugung für den Druckversorgungsanschluss dient, kann mit Vorteil auf der Eingangsseite des Ventilgehäuses zusätzlich zu den vorhandenen Anschlüssen ein

Loadsensing-Anschluss vorhanden sein. Bei besonders vorteilhaften Ausführungsbeispielen ist der den Steuerschie ber des Steuerventils betätigende Elektromotor ein bürstenloser Gleich strommotor, der mittels eines Zahnstangentriebes den Steuerschieber betä tigt. Mit Vorteil kann die elektromotorische Betätigung des Steuerschiebers in der Bauweise ausgeführt sein, wie es in DE 10 201 5 01 5 685 A1 für den Steuerschieber eines LS-Wegeventils aufgezeigt ist. In Entsprechung zu die ser Lösung ist bei einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel der Erfindung der Elektromotor am Ventilgehäuse derart angeordnet, dass seine Antriebs achse die Verfahrachse des Steuerschiebers senkrecht schneidet und sich ein am Ende der Motorwelle befindliches Zahnritzel innerhalb einer Gehäu- sekammer im Eingriff mit einer Zahnstange befindet, die mit dem Steuer schieber verbunden ist. Für die Steuerung des Schrittmotors ist, wie in dem genannten Dokument aufgezeigt, am Motorgehäuse ein Elektronikgehäuse angebracht, in der eine Elektronikplatine aufgenommen ist. Diese kann ei nen digitalen Controller aufweisen, der die Drehposition des Motors er- kennt, beispielsweise durch eine sensorlose Positionsmessung. Die Ansteu erung kann über einen CAN-Bus erfolgen.

Die für die Erfassung von Betriebszuständen des Verbrauchers vorgesehene Sensoreinrichtung kann zumindest einen Sensor aufweisen, der der Weger fassung und/oder der Geschwindigkeitserfassung und/oder der Druckwerter- fassung dient.

Ein als hydraulischer Verbraucher vorgesehener Arbeitszylinder kann eine in einem Zylindergehäuse verfahrbare Kolben-Stangeneinheit aufweisen, die das Zylindergehäuse in einen Ringraum und einen Kolbenraum unter teilt, wobei der Ringraum an einen der Nutzanschlüsse und der Kolben raum an den anderen Nutzanschluss fluidführend anschließbar ist.

Mit Vorteil kann die Sensoreinrichtung zwei Drucksensoren aufweisen, die einmal den Druck im Ringraum und einmal den Druck im Kolbenraum er fassen.

In Entsprechung zu der im genannten Dokument DE 10 201 5 01 5 685 A1 vorgesehenen Vorrichtung kann bei einem vorteilhaften Ausführungsbei spiel der Erfindung die Anordnung so getroffen sein, dass in einer Mittelstel- lung, von einem Energiespeicher, wie einer Druckfeder, unterstützt alle An schlüsse auf der Ausgangsseite des Ventilgehäuses von dem Druckversor gungsanschluss abgesperrt sind.

Hierbei kann die Anordnung ferner so getroffen sein, dass beidseitig neben der Mittelstellung der Steuerschieber jeweils zwei weitere Steuerfunktionen ausübt, nämlich eine Schaltposition zum Einfahren der Kolbenstangenein heit, eine Schaltposition zum Laden des Ringraums, eine Schaltposition zum Laden des Kolbenraums und eine Schaltposition zum Ausfahren der Kolbenstangeneinheit.

Bei einer Ausbildung des hydraulischen Verbrauchers als Federungszylinder einer Niveauregelung bei Fahrzeugen kann der Ringraum und der Kolben raum an jeweils einen Hydrospeicher angeschlossen sein.

Nachstehend ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles im Einzelnen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 in Symboldarstellung den Hydraulikschaltplan des Ausfüh rungsbeispieles der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung; Fig. 2 einen Längsschnitt des Steuerventils des Ausführungsbeispie les mit zugeordneter elektromotorischer Betätigungseinheit;

Fig. 3a bis 3e das jeweils gesondert dargestellte Steuerventil, wobei fünf un terschiedlichen Steuerfunktionen entsprechende Stellungen des Steuerschiebers gezeigt sind;

Fig. 4 einen gegenüber Fig. 2 vergrößert gezeichneten Teillängs schnitt des Ventilgehäuses ohne zugehörige Betätigungsein heit, wobei sich der Steuerschieber in der Position„Senken" befindet; und

Fig. 5 bis 8 der Fig. 4 entsprechende Darstellungen, wobei sich der Steu erschieber in den Positionen„Laden Ringraum" bzw.„Mittel stellung" bzw.„Laden Kolbenraum" bzw.„Heben" befindet.

Unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung ist die erfindungsgemäße Steuervorrichtung am Beispiel der Ansteuerung eines hydraulischen Ver brauchers in Form eines Federungszylinders 2 erläutert, der Bestandteil der Niveauregelung eines Fahrzeugs ist und dessen Kolbenstange 4 im Fährbe trieb mit wechselnden Achslasten belastet ist. Die erfindungsgemäße Steu ervorrichtung eignet sich gleichermaßen für die Ansteuerung von hydrauli schen Verbrauchern für andere Einsatzzwecke. Für die Funktion als Fede rungselement ist der Zylinder 2 mit seinem stangenseitigen Ringraum 6 in Verbindung mit einem Hydrospeicher 8 und mit seinem Kolbenraum 10 mit einem Hydrospeicher 12 verbunden. Die Druckversorgung des Ring raums 6 erfolgt über einen ersten Leitungs-Hauptzweig 14, und die Druck versorgung des Kolbenraumes 10 erfolgt über einen zweiten Leitungs- Hauptzweig 1 6, über die jeweils eine Verbindung zur Ausgangsseite eines Steuerventils 18 herstellbar ist. Bei dem Steuerventil 18 handelt es sich um ein Proportional-Schieberventil, dessen Steuerschieber 20 in einem Ventilgehäuse 22 mittels eines Elektro motors 24 längsverfahrbar ist. Im großen Ganzen entspricht die Bauweise des Schieberventils und seiner elektromotorischen Betätigung, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist, der Bauweise der in dem bereits erwähnten Dokument DE 10 201 5 01 5 685 A1 aufgezeigten Ventilvorrichtung, worauf Bezug ge nommen wird. Bei dem Elektromotor 24 handelt es sich um einen bürsten losen Gleichstrommotor, fachsprachlich brushless-direct-current-motor, der als Schrittmotor von einem digitalen Controller MC (Fig. 1 ) angesteuert ist. Der Controller ist in das Motorgehäuse 26 integriert, das hierfür einen ein Elektronikgehäuse 28 bildenden Ansatz aufweist, in dem sich die Schal tungsplatine 30 des Controllers MC befindet. Dieser erkennt die Drehposi tion des Motors 24, beispielsweise durch eine sensorlose Positionsmessung (Rotorlagebestimmung durch die Motorwicklung). Die Ansteuerung kann von der Bordelektronik des zugehörigen Fahrzeuges her über einen CAN- Bus oder ein analoges Eingangssignal erfolgen.

Wie Fig. 2 zeigt, ist das Motorgehäuse 26 am in Fig. 2 links gelegenen Ende des Ventilgehäuses 22 derart angeflanscht, dass die Antriebsachse 32 des Motors 24 zur Verfahrachse 34 des Steuerschiebers 20 senkrecht verläuft und dass sich dieser mit seinem in Fig. 2 links gelegenen Endbereich in das Motorgehäuse 26 hinein erstreckt. An diesem Endbereich ist eine Zahn stange 36 am Steuerschieber 20 angebracht, mit der ein auf der Antriebs achse 32 sitzendes Zahnritzel 38 kämmt. Mit diesem Endbereich des Steu erschiebers 20 wirkt auch ein Betätigungsteil 40 einer Nothandbetätigung zusammen, die, da der elektromotorische Antrieb praktisch keine Selbsthe mmung besitzt, von einfacher Bauweise sein kann. Eine am entgegengesetz ten Ende am Steuerschieber 20 angreifende Druckfeder 41 gibt für den Schieber 20 eine in Fig. 2 dargestellte Mittelstellung vor.

Wie am deutlichsten den Fig. 1 und 3a, bis 3e entnehmbar ist, weist das Ventilgehäuse 22 auf der Eingangsseite einen Druckversorgungsanschluss P, einen Rücklaufanschluss T sowie einen Loadsensing-Anschluss LS auf. An der Ausgangsseite befinden sich zwei Nutzanschlüsse R und K für die Ver sorgung des Zylinders 2 über die Leitungs-Hauptzweige 14 und 1 6. Ferner befinden sich an der Ausgangsseite Steueranschlüsse XR und XK, die für das hydraulische Entsperren von entsperrbaren Rückschlagventilen 42 und 44 vorgesehen sind, von denen das Rückschlagventil 42 in den ersten Haupt zweig 14 und das Rückschlagventil 44 in den zweiten Hauptzweig 1 6 ein gefügt ist. Außerdem sind in den Hauptzweig 14 ein Drosselrückschlagven til 46 und in den Hauptzweig 1 6 ein Drossel rückschlagventil 48 eingefügt. Sowohl die entsperrbaren Rückschlagventile 42 und 44 als auch die Dros selrückschlagventile 46 und 48 sind jeweils in Richtung zum Steuerventil 18 sperrend. Beide Hauptzweige 14 und 1 6 sind gegen Überdruck zum Rücklaufanschluss T hin durch ein Druckbegrenzungsventil 50 abgesichert, das an die Hauptzweige 14 und 16 über Rückschlagventile 52 und 54 ange schlossen ist, die jeweils in Richtung zum Druckbegrenzungsventil 50 öff nen. Vervollständigt wird die hydraulische Schaltung durch ein Ablassventil 56, das zwischen Druckseite des Druckbegrenzungsventils 50 und dem Rücklaufanschluss T eingeführt ist.

Im Betrieb erhält der Controller MC für die Einstellung des Steuerventils 18 auf die Schaltpositionen von einem Drucksensor 58 ein den Druck im Ring raum 6 darstellendes Drucksignal MR und von einem Drucksensor 60 ein den Druck im Kolbenraum 10 darstellendes Drucksignal MK. Ein Weg sensor 62 am Zylinder 2 liefert ein Positionssignal IS. Nach Maßgabe der Eingangssignale ist der Steuerschieber 20 neben der Mittelstellung beidsei tig auf jeweils zwei weitere Schaltpositionen einstellbar, die in den Fig. 3a bis 3e sowie Fig. 4 bis 8 jeweils einzeln dargestellt sind. Von diesen zeigen die Fig. 3c und 6, wie auch die Fig. 1 , die Mittelstellung. In dieser ist der Druckversorgungsanschluss P auf der Eingangsseite abgesperrt, während sämtliche übrigen Anschlüsse von Eingangsseite und Ausgangsseite mit dem Rücklaufanschluss T in Verbindung sind. Da die Steueranschlüsse XR und XK somit drucklos sind und die entsperrbaren Rückschlagventile 42 und 44 dadurch nicht entsperrt sind, sind die Hauptzweige 14 und 16 abgesperrt, so dass Ringraum 6 und Kolbenraum 10 des Zylinders lediglich mit dem Speicher 8 bzw. 12 verbunden sind, so dass der Zylinder 2 lediglich die Fe- derfunktion ausübt.

Die Fig. 3a und 4 zeigen die aus der Mittelstellung um zwei Schritte nach rechts verschobene Schaltposition des Steuerschiebers 20. Bei dieser mit + 2 bezeichneten Position ist der ausgangsseitige Nutzanschluss K mit dem Rücklaufanschluss T verbunden, während sämtliche übrigen Anschlüsse mit dem Druckversorgungsanschluss P in Verbindung sind. Da beide Steueran schlüsse XR und XK druckführend sind, sind die Rückschlagventile 42 und 44 entsperrt. Der Ringraum 10 ist über den zweiten Hauptzweig 1 6 und das Drossel rückschlagventil 48 gedrosselt mit dem Rücklauf verbunden, wäh rend der Ringraum 6 des Zylinders über das Drossel rückschlagventil 46 und das entsperrte Rückschlagventil 42 mit dem Druckversorgungsanschluss P in Verbindung ist, so dass die Schaltposition + 2 der Funktion„Senken" ent spricht.

Die Fig. 3b und 5 verdeutlichen die aus der Mittelstellung um einen Schritt nach rechts verschobene Position + 1 . Bei dieser ist der Steueranschluss XK mit dem Rücklaufanschluss T verbunden, so dass das entsperrbare Rück schlagventil 44 gesperrt und damit der Kolbenraum 10 lediglich mit dem Speicher 12 verbunden ist. Der andere Steueranschluss XR ist jedoch, wie auch der Nutzanschluss R, druckversorgt, so dass dieser über das Drossel rückschlagventil 46 und das entsperrte Rückschlagventil 42 mit dem Ring- raum 6 in Verbindung ist. Bei dieser Position + 1 erfolgt daher das Laden des Ringraumes 6. Nach Maßgabe der Signale der Drucksensoren 58 und 60 kann durch den entsprechenden Ladevorgang die Federcharakteristik des Zylinders 2 an verschiedene Beladungs- oder Fahrzustände des Fahr zeugs angepasst werden. Die Fig. 3d und 7 verdeutlichen die aus der Mittelstellung um einen Schritt nach links verschobene Position -1 , die dem Laden des Kolbenraumes 10 des Zylinders 2 entspricht. Hierbei sind der Nutzanschluss K und der Steu eranschluss XK druckführend, so dass das entsperrbare Rückschlagventil 44 im zweiten Hauptzweig 1 6 entsperrt ist, während bei druckloser Steuerlei tung XR und drucklosem Nutzanschluss R der erste Hauptzweig 14 gesperrt ist, so dass der Ringraum 6 des Zylinders 2 lediglich mit dem Druckspei cher 8 verbunden ist. Somit ist durch Laden des Kolbenraums 10, wie bei der Schaltposition + 1 , durch Laden des Kolbenraumes 10 die Federausle- gung des Zylinders 2 an die Erfordernisse anpassbar.

Schließlich zeigen die Fig. 3e und 8 die aus der Mittelstellung um zwei Schritte nach links verschobene Position -2. Bei dieser sind der Nutzan schluss K und beide Steueranschlüsse XR und XK druckversorgt. Beide Hauptzweige 14 und 16 sind dadurch über die entsperrten Rückschlagven- tile 42 und 44 freigeschaltet. Da bei dieser Position der Druckversorgungs anschluss P der Eingangsseite mit dem ausgangsseitigen Nutzanschluss K in Verbindung ist, ist über das Drossel rückschlagventil 48 und das entsperrte Rückschlagventil 44 der Kolbenraum 10 druckversorgt. Da der Ringraum 6 über das entsperrte Rückschlagventil 42 und das Drossel rückschlagventil 46 mit dem Nutzanschluss R in Verbindung ist, und dieser seinerseits zusam men mit dem Nutzanschluss K mit dem Rücklaufanschluss T in Verbindung ist, entspricht die Schaltposition -2 der Funktion„Heben". Bei der erfin dungsgemäßen Steuervorrichtung sind sämtliche dieser Funktionen durch Ansteuern lediglich eines Motors 24 auslösbar.