Sicherheitsschaltunq

Die Erfindung betrifft eine Sicherheitsschaltung und ein dafür geeignetes Proportionalventil zur wechselweisen

Ansteuerung von n Verbrauchern gemäß dem Oberbegriff des

Patentanspruchs 1 bzw. dem Oberbegriff des Patentan- spruchs 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.

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.

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.

Zur Lösung der vorgenannten Probleme sind eine Reihe von Konstruktionen bekannt.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Weitere vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der sonstigen Unteransprüche.

Ein bevorzugtes Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Ausführungsbei- spiele erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Ausschnitt eines Schaltplans ei¬ ner bekannten SicherheitsSchaltung;

Fig. 2 ein Schaltsymbol eines erfindungsgemä- ßen Proportionalventils;

Fig. 3 eine Kennlinie des Proportionalventils aus Fig. 2 und

Fig. 4 eine Sicherheitsschaltung mit dem Pro¬ portionalventil aus 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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Demzufolge wird mit ansteigendem Strom am Proportio¬ nalmagenten 34 der Druck im Bereich des Proportionalaus- gangs A kontinuierlich auf einen vorbestimmten Wert an¬ steigen.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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 P _j ^ unverändert bleibt, während der Druck Pg auf Null absinkt.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Ein versehentliches Zuschalten zweier Getriebeelemen¬ te eines Getriebebereichs ist somit ausgeschlossen.

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.

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.

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.

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.

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.