EP0095782A1 - Hydraulic precision control valve - Google Patents

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Publication number
EP0095782A1
EP0095782A1 EP83105423A EP83105423A EP0095782A1 EP 0095782 A1 EP0095782 A1 EP 0095782A1 EP 83105423 A EP83105423 A EP 83105423A EP 83105423 A EP83105423 A EP 83105423A EP 0095782 A1 EP0095782 A1 EP 0095782A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
valve member
control valve
valve
bore
control
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Withdrawn
Application number
EP83105423A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Viraraghavan Sampath Kumar
Douglas Michael Durant
Matthew Rudolf Olsofski
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Deere and Co
Original Assignee
Deere and Co
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 Deere and Co filed Critical Deere and Co
Publication of EP0095782A1 publication Critical patent/EP0095782A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B13/00—Details of servomotor systems ; Valves for servomotor systems
    • F15B13/02—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors
    • F15B13/04—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors for use with a single servomotor
    • F15B13/0401—Valve members; Fluid interconnections therefor
    • F15B13/0405—Valve members; Fluid interconnections therefor for seat valves, i.e. poppet valves

Definitions

  • the invention relates to control valves for hydraulic precision controls with the features of the preamble of claim 1.
  • valves are traditionally used for such precision controls.
  • Valve-type valves are less sensitive to contamination, but can mainly only be used as on and off valves and to control pressure.
  • these control valves are normally provided with differential surfaces so that the valve is able to pass the fluid through the valve in the shortest possible time.
  • these valves do not have the ability to control the fluid flow in fine dosing.
  • the differential area can cause instabilities to occur due to the forces induced by the flow and the pressure forces. This instability becomes predominantly near the zero or shutdown point of operation, which is critical to the operation of the flow control valve.
  • the control valve is controlled from the outside by the movement of the second valve member.
  • the movement of the second valve member can take place, for example, with the aid of an electromagnetic winding, the arrangement being such that the emigration range of the second control valve is directly or linearly proportional to the feed current of the electromagnetic winding.
  • the arrangement between the two valve members of the control valve is such that both valve members perform practically the same movements.
  • the second valve member forms a variable flow restriction at the inlet opening of the inner first bore connected to the outlet. The flow through this controlled throttle opening is directly proportional to the movement of the first valve member.
  • a biasing device for example a spring, bears directly against the outer end face of the first valve member in order to bias it in the closed position with respect to the valve seat.
  • the new control valve enables a precisely controlled fluid flow between an inlet and an outlet.
  • the two valve members work together so that a controlled throttle opening is created, which is directly proportional to the linear movement of the second valve member.
  • control valve shows the characteristic of a positive feedback of the valve position.
  • a control valve arrangement constructed with control valves according to the invention is largely insensitive to impurities in the hydraulic fluid compared to slide valves which are otherwise customary in hydraulic precision controls.
  • the new control valve or a valve arrangement based thereon is also very simple and inexpensive to manufacture.
  • the valve arrangement also shows only a slight dependence of the flow characteristics on the load.
  • the control valve 10 has a housing 12 with a bore 14. A valve seat 16 is incorporated into this bore.
  • the bore 14 communicates with a fluid inlet 18 and a fluid outlet 20.
  • the fluid inlet 18 is connected to a fluid reservoir 22 through a fluid pump 24 and a check valve 26.
  • the pump 24 draws fluid from the reservoir 22 and delivers pressurized fluid to the inlet 18 of the bore 14.
  • the check valve 26 is designed to allow fluid flow in only one direction, namely from the pump 24 to the bore 14.
  • the fluid outlet 20 in turn has an external function member 28 connected, which is only indicated schematically in Fig. 1.
  • the output member 28 may be one or more hydraulic cylinders or motors that raise or lower an associated implement.
  • a first valve member 30 is arranged within the bore 14 of the housing 12 between the inlet 18 and the outlet 20. This is preferably modeled after the function of a poppet valve.
  • the first valve 30 has an upper or outer end surface 32 and a bottom surface 34.
  • a lower circumferential surface 36 of the first valve member 30 interacts with the valve seat 16.
  • the effective total surface areas of the bottom surface 34 and the effective surface area of the outer end surface 32, via which the fluid pressure can be effective, are approximately the same size. The importance of this measure is discussed below in connection with the operation of the control valve.
  • the first valve member 30 divides the bore 40 into two chambers, namely the feed chamber 19 and a control chamber 21.
  • the feed chamber 19 lies below the bottom surface 34 of the first valve member 30, while the control chamber 21 lies above the outer end face 32 of the first valve member 30.
  • a fluid bore 38 is provided within the first valve member 30, which connects the outer end surface 32 to the bottom surface 34 and acts as a constriction R1 between these two surfaces in order to bring about a pressure drop across the first valve member 30.
  • a plug 32 is provided in the bore 38, which has a precision opening 44. In any event, a pressure drop is created across the first valve member 30, the higher pressure generally acting on the bottom surface 34.
  • the first channel 38 can also be provided in the housing 12 instead of in the first valve member 10, as long as the bore keeps the feed chamber 19 in fluid communication with the control chamber 21.
  • a second fluid channel 40 is provided, which extends from the outer end face 32 to an outer circumferential point 46 of the valve member, which point lies between the outer end face 32 and the bottom surface 34.
  • the circumferential point 46 is in constant fluid communication with the outlet 20, regardless of the position of the first valve member 30 within the bore 14.
  • the first valve member 30 is over a limited range by fluid pressure between a first position in which the lower peripheral surface 36 is seated on the valve seat 16 and a second or raised position can be moved, in which the lower peripheral surface 36 is at a distance from the valve seat 16.
  • a second valve member 48 which in turn has the effect of a poppet valve, is also arranged in the bore 14, in the region of the upper outer end face 32 of the first valve member 30.
  • the second valve member 48 is in alignment with the entry of the channel 40 and is linearly movable between a closed position, in which the flow through this channel 40 of the first valve member 30, and an open or raised position, which allows a flow through this bore 40.
  • the size and shape of the lower end of the second valve member 48 can be designed and dimensioned such that the flow forces around the tip of the second valve member 48 produce pressure-compensated flow control over the entire valve.
  • the movement of the second valve member 48 is controlled by a control device 50 which can be actuated by an input mechanism 52.
  • the control device 50 can be of various types and can be operated electrically, mechanically, hydraulically, pneumatically or in a combination of these possibilities.
  • the control mechanism 50 is preferably an electromagnetic winding which can be supplied with an electrical current.
  • the second valve member 48 is preferably configured to move linearly in direct relation to the magnitude of the feed current for the electromagnetic winding.
  • the control valve 10 contains a spring 54 in the bore 14, which abuts the outer end face 32 of the first valve member 30.
  • the spring 54 acts to urge the first valve member 30 to the first or closed position with respect to the valve seat 16.
  • control valve 10 The operation of the control valve 10 is described below. It is assumed that the first valve member 30 is seated on the valve seat 16 and the second valve member 48 is in the closed position, so that entry into the bore 40 according to FIG. 1 is blocked. The flow of pressurized fluid from the pump 24 fills the feed chamber 19, channel 38 and control chamber 21. Because there is no communication with the fluid outlet 20 when both valve members 30 and 48 are in their down position, the fluid pressure is which acts on the outer end face 32 and the bottom surface 34, the same size. This pressure balance together with the force of the spring 54 ensures that the first valve member 30 rests on the valve seat 16. To facilitate fluid flow through control valve 10, control device 50 must be actuated by input mechanism 52. If the control mechanism 50 is an electromagnetic coil, it must be powered by a current, so that the second valve member 48 can be raised. The movement of the second valve member 48 is directly related to the current that is supplied to the electromagnetic winding.
  • the second valve member 48 moves upward at a predetermined instant according to FIG. 2.
  • a variable orifice or restriction R 2 is created at the inlet of the channel 40 and the fluid can flow from the control chamber 21 to the outlet 20. It should be noted that the reverse flow of fluid through check valve 26 is excluded.
  • the position feedback is the result of the variable opening R 2 , which is provided at the entrance of the channel 40. Should the pressure of the incoming flow drop, the first valve member 30 would move downward due to the reduced pressure on the bottom surface 34. While that First valve member 30 moves downward, the size of the throttle opening R 3 decreases, whereby the outflow of the fluid from the pantry 19 is reduced. At the same time, the size of the variable opening R 2 is increased so that the compressive force on the outer end face 32 decreases. Almost instantaneously, the first valve member 30 moves into an equilibrium position. Such a compensating movement is referred to as position feedback and occurs when the second valve member 48 is moved or when the pressure via the control valve 10 changes.
  • a control valve 60 which differs from the control valve 10 in that a plug 62 with a precision throttle opening 64 is also provided in the channel 40.
  • the precision port 64 provides a restriction R 4 in the channel 40. This works so that a pressure drop across this channel is generated, similar to the throttle position R 1 in the channel 38.
  • the presence of this additional restriction R 4 serves to stabilize the sensitivity of the first valve member 30. Thereby a further control of the fluid flow through the control valve 60 is obtained.
  • the size of the throttle opening R 4 the flow amplification properties of the valve can be adjusted to meet the respective requirements of the application.
  • control valve 10 or alternative embodiment 60 of Figure 4 can be combined with one or more control valves so as to provide a multiple control valve arrangement, e.g. to provide a three-way valve arrangement or a four-way valve arrangement.
  • FIGS. 5 to 7 two control valves 10 'and 10 "are provided, which are connected together to create a three-way control valve arrangement the output flow of the control valve 10 'is fed through a line 64 to a hydraulic functional element 66.
  • the functional element is shown as a hydraulic actuating cylinder 68 with a piston 70 and a piston rod 72, which is connected to a load.
  • the line 24 also leads to the feed chamber 19 of the control valve 10 ", via a line 65.
  • the two valve members of each control valve 10 'and 10" are each in their closed positions. So no fluid can flow through the control valves. Therefore, the load cannot move the piston 70 because the fluid within the hydraulic cylinder 68 has no room to evade. This corresponds to a neutral position.
  • the two valve members 30 and 48 of the control valve 10 ' are in a raised position so that the fluid from the pump 24 can flow through the control valve 10' and the line 64 to the hydraulic cylinder 68.
  • the second control valve 10 "has both valve members 30 and 48 in the blocking position.
  • the first control valve 1 ⁇ ! Is therefore open and the second control valve 10" is closed.
  • the hydraulic cylinder 68 is powered so that the piston 70 can move up and lift the load.
  • the first control valve 10 ' is closed and the second control valve 10 "is open, so that the fluid from the hydraulic cylinder 68 under the action of the load acting on the piston 70 via the second control valve 10" to the sump 22nd can drain off. This action allows the piston 70 to move down and lower the load.
  • a four-way control valve assembly 74 is shown as an example. This has four independent control valves 10a to 10d, which are arranged so that they can actuate a double-acting piston 76.
  • the piston 76 is arranged in a hydraulic cylinder 77 and connected to a load 79 via a single piston rod 78.
  • the first control valve 10a is open, so that pressurized fluid can flow from the pump 24 via a line 80 into a chamber 82 which is arranged on the left side of the piston 76.
  • the second control valve 10b is also open so that the fluid in the chamber 84 located to the right of the piston 76 in the cylinder can drain through a line 86 and the valve 10b and a return line 88 in the sump 22.
  • valves 10c and 10d remain closed in this position. However, these two are opened when the valves 10a and 10b are closed. This leads to a return movement of the piston 76 to the left.
  • the four-way control valve assembly 74 has four working methods. In a first working method, which corresponds to a neutral working method, all four valves are closed. In the second phase described above, valves 10a and 10b are open and valves 10c and 10d are closed. This moves the piston 76 to the right. In the third phase, valves 10a and 10b are closed and valves 10c and 10d are open, so that piston 76 is moved in the opposite direction or to the left. In the fourth phase of operation, valves 10a and 10c are closed and valves 10b and 10d are open. This allows the piston to float in any direction depending on the pressure differential across piston 76.

Abstract

A control valve arrangement having a casing (12) with an inner bore (14) is provided, inside which there is a valve seat (16), which bore cooperates with the circumferential edge of the base surface (34) of a first valve member (30) which can be moved in both directions in the bore (12) by pressure. The bore (14) is connected to a pressure medium inlet (18) and a pressure medium outlet (20). The valve member (30) has a bore (38) which connects the outer end face (32) and the base surface (34), and a bore (40) which connects the outer end face (32) to a point (46) on the circumferential surface of the first valve member (30), which point (46) is in permanent flow connection with the outlet (20). Provided in the bore (14) of the casing (12) is a second valve member (48) of the outer end face (32) of the first valve member (30) in alignment with the bore (40) permanently connected to the outlet (20). The second valve member (48) can be moved with the aid of an outer actuating device (50, 52) from a position which closes this bore (40) of the first valve member (30) into a position raised therefrom, in order to form a variable flow connection to the outlet (20). The flow through this restrictor point (22), which is controlled by the second valve member (48), is directly proportional to the movement of the first valve member (30). <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Steuerventile für hydraulische Präzisionssteuerungen mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.The invention relates to control valves for hydraulic precision controls with the features of the preamble of claim 1.

Es ist häufig auf landwirtschaftlichen und industriellen Gebieten wünschenswert, eine Präzisionssteuerung mit einem entsprechend genau arbeitenden Steuerventil vorzusehen, bei dem mehrere der Wirkung nach wie Tellerventile arbeitende Steuerventile vorgesehen sind. Traditionell werden für solche Präzisionssteuerungen Schieberventile eingesetzt. Nach der Wirkungsart von Tellerventilen arbeitende Ventile sind jedoch weniger empfindlich gegenüber Verunreinigungen, können jedoch hauptsächlich nur als Einschalt- und Abschaltventile und zur Steuerung des Druckes verwendet werden. In diesen Anwendungsfällen sind diese Steuerventile normalerweise mit Differentialflächen versehen, so daß das Ventil fähig ist, das Fluid durch das Ventil in kürzester Zeit hindurchzuleiten. Damit haben aber diese Ventile nicht die Fähigkeit, die Fluidströmung in Feindosierung zu steuern. Zusätzlich kann die Differentialfläche dazu führen, daß Instabilitäten auftreten und zwar aufgrund der durch die Strömung induzierten Kräfte und die Druckkräfte. Diese Instabilität wird vorherrschend vor allem nahe dem Null-oder Abschaltpunkt des Betriebes, was kritisch für die Arbeitsweise des Strömungssteuerventils ist.It is often desirable in agricultural and industrial fields to provide precision control with a correspondingly precise control valve, in which several control valves operating as poppet valves are provided. Gate valves are traditionally used for such precision controls. Valve-type valves are less sensitive to contamination, but can mainly only be used as on and off valves and to control pressure. In these applications, these control valves are normally provided with differential surfaces so that the valve is able to pass the fluid through the valve in the shortest possible time. However, these valves do not have the ability to control the fluid flow in fine dosing. In addition, the differential area can cause instabilities to occur due to the forces induced by the flow and the pressure forces. This instability becomes predominantly near the zero or shutdown point of operation, which is critical to the operation of the flow control valve.

Die Druckschrift "Fluid Power control Textbook" (M.I.T. Press, 1960) gibt an (vgl. Seite 243), daß der Wirkung nach wie Tellerventile arbeitende Steuerventile, die für Servoanwendungen mit hohen Anforderungen bestimmt sind, nur selten, wenn überhaupt mit Erfolg eingesetzt werden konnten. Jedoch sind Steuerventile, welche solche, nach ihrer Wirkung den Tellerventilen nachgebildeten Steuerventile sind, Gegenstand der US-Patente 38 93 471, 41 94 719 und 42 01 252. Jedoch sind alle diese bekannten Steuerventile nicht geeignet, um eine Feindosierung der Fluidströmung unter gleichzeitiger Aufrechterhaltung einer stabilen Lage des Ventilgliedes zu ermöglichen.The publication "Fluid Power control Textbook" (MIT Press, 1960) states (cf. page 243) that control valves which function like poppet valves and are intended for servo applications with high demands are rarely used, if at all successfully could. However, control valves, which such control valves are modeled after their effect, the subject of US Patents 38 93 471, 41 94 719 and 42 01 252. However, all these known control valves are not suitable for fine metering the fluid flow while maintaining a stable position of the To allow valve member.

Es ist Aufgabe der Erfindung ein Steuerventil der Eingangs näher bezeichneten Art so weiterzubilden, daß die aufgezeigten Schwierigkeiten beseitigt werden, eine Feindosierung der Fluidströmung auch für Präzisionssteuerungen ermöglicht wird und gleichzeitig jede Instabilität der Ventilglieder des Steuerventils verhindert wird.It is an object of the invention to develop a control valve of the type specified at the beginning in such a way that the difficulties outlined are eliminated, a fine metering of the fluid flow is also made possible for precision controls and at the same time any instability of the valve members of the control valve is prevented.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved with the features of claim 1.

Dabei ist es wesentlich, daß die äußere Stirnfläche und die Bodenfläche des ersten Ventilgliedes im wesentlichen gleichgroße wirksame Flächen darbieten, so daß im statischen Zustand des Steuerventils auf das erste Ventilglied gleichgroße Drücke einwirken. Durch die Bewegung des zweiten Ventilgliedes wird das Steuerventil von außen gesteuert. Die Bewegung des zweiten Ventilgliedes kann z.B. mit Hilfe einer elektromagnetischen Wicklung erfolgen, wobei die Anordnung so getroffen ist, daß die Auswanderungsweite des zweiten Steuerventils dem Speisestrom der elektromagnetischen Wicklung direkt oder linear proportional ist. Die Anordnung zwischen den beiden Ventilgliedern des Steuerventils ist dabei so getroffen, daß beide Ventilglieder praktisch gleiche Bewegungen ausführen. Dabei bildet das zweite Ventilglied an der Eintrittsmündung der mit dem Auslaß in Verbindung stehenden inneren ersten Bohrung eine variable Strömungsdrosselstelle. Die Strömung durch diese gesteuerte Drosselöffnung ist direkt proportional zu der Bewegung des ersten Ventilgliedes. Eine Vorspanneinrichtung, z.B. eine Feder liegt direkt an der äußeren Stirnfläche des ersten Ventilgliedes an, um dieses in Schließstellung in Bezug auf den Ventilsitz vorzuspannen.It is essential that the outer end face and the bottom surface of the first valve member present effective areas of substantially the same size, so that in the static state of the control valve, the first valve member is acted on by the same pressures. The control valve is controlled from the outside by the movement of the second valve member. The movement of the second valve member can take place, for example, with the aid of an electromagnetic winding, the arrangement being such that the emigration range of the second control valve is directly or linearly proportional to the feed current of the electromagnetic winding. The arrangement between the two valve members of the control valve is such that both valve members perform practically the same movements. The second valve member forms a variable flow restriction at the inlet opening of the inner first bore connected to the outlet. The flow through this controlled throttle opening is directly proportional to the movement of the first valve member. A biasing device, for example a spring, bears directly against the outer end face of the first valve member in order to bias it in the closed position with respect to the valve seat.

Mit dem neuen Steuerventil ist eine präzis gesteuerte Fluidströmung zwischen einem Einlaß und einem Auslaß möglich. Dabei wirken die beiden Ventilglieder so zusammen, daß eine gesteuerte Drosselöffnung entsteht, die direkt proportional der linearen Bewegung des zweiten Ventilgliedes ist.The new control valve enables a precisely controlled fluid flow between an inlet and an outlet. The two valve members work together so that a controlled throttle opening is created, which is directly proportional to the linear movement of the second valve member.

Aufgrund der Ausbildung wird auch erreicht, daß das Steuerventil die Charakteristik einer positiven Rückmeldung der Ventilstellung zeigt. Eine mit Steuerventilen nach der Erfindung aufgebaute Steuerventilanordnung ist weitgehend unempfindlich gegenüber Verunreinigungen in dem Hydraulikfluid im Vergleich zu in hydraulischen Präzisionssteuerungen sonst üblichen Schieberventilen. Auch ist das neue Steuerventil oder eine darauf aufgebaute Ventilanordnung sehr einfach und billig herzustellen. Auch zeigt die Ventilanordnung nur eine geringe Abhängigkeit der Strömungscharakteristiken von der Last.Due to the design it is also achieved that the control valve shows the characteristic of a positive feedback of the valve position. A control valve arrangement constructed with control valves according to the invention is largely insensitive to impurities in the hydraulic fluid compared to slide valves which are otherwise customary in hydraulic precision controls. The new control valve or a valve arrangement based thereon is also very simple and inexpensive to manufacture. The valve arrangement also shows only a slight dependence of the flow characteristics on the load.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert.The invention is explained in more detail below with the aid of schematic drawings using several exemplary embodiments.

Es zeigen:

  • Figur 1 eine schematische Ansicht eines Steuerventils gemäß der Erfindung mit zwei zusammenwirkenden Ventilgliedern, welche in Fig. 1 beide in ihrer Schließstellung gezeigt sind.
  • Figur 2 in ähnlicher Darstellung wie Fig. 1 das zweite Ventilglied in einer abgehobenen Stellung.
  • Figur 3 in der gleichen Darstellung wie Fig. 1 beide Ventilglieder in abgehobener Stellung.
  • Figur 4 in ähnlicher Darstellung wie Fig. 1 ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel, bei dem in den beiden in dem ersten Ventilglied angeordneten Strömungswegen jeweils Drosselstellen vorgesehen sind.
  • Figur 5 bis 7 in schematischer Darstellung eine Dreiwege-Steuerventilanordnung, die unter Verwendung eines Steuerventils nach Fig. 1 oder Fig. 4 aufgebaut ist und dazu dient, einen hydraulischen Stellzylinder in eine neutrale, eine angehobene oder eine abgesenkte Stellung zu steuern und
  • Figur 8 in ähnlicher Darstellung wie Fig. 5 eine Vierwege-Steuerventilanordnung, die mit dem Steuerventil gemäß der Erfindung aufgebaut ist und zur Steuerung eines doppelt wirkenden hydraulischen Zylinders dient.
Show it:
  • Figure 1 is a schematic view of a control valve according to the invention with two cooperating valve members, both of which are shown in Fig. 1 in their closed position.
  • Figure 2 in a similar representation as Fig. 1, the second valve member in a raised position.
  • Figure 3 in the same representation as Fig. 1, both valve members in the raised position.
  • FIG. 4, in a representation similar to FIG. 1, shows a modified exemplary embodiment in which throttle points are provided in each of the two flow paths arranged in the first valve member.
  • Figures 5 to 7 in a schematic representation a three-way control valve arrangement, which is constructed using a control valve according to Fig. 1 or Fig. 4 and serves to control a hydraulic actuating cylinder in a neutral, a raised or a lowered position and
  • Figure 8 in a representation similar to FIG. 5, a four-way control valve arrangement which is constructed with the control valve according to the invention and is used to control a double-acting hydraulic cylinder.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 1 bis 3 weist das Steuerventil 10 ein Gehäuse 12 mit einer Bohrung 14 auf. Im Inneren dieser Bohrung ist ein Ventilsitz 16 eingearbeitet. Die Bohrung 14 steht mit einem Fluideinlaß 18 und einem Fluidauslaß 20 in Verbindung. Der Fluideinlaß 18 ist mit einem Fluidreservoir 22 durch eine Fluidpumpe 24 und ein Rückschlagventil 26 verbunden. Die Pumpe 24 saugt Fluid aus dem Reservoir 22 und liefert unter Druck stehendes Fluid zu dem Einlaß 18 der Bohrung 14. Das Rückschlagventil 26 ist so ausgebildet, daß es die Fluidströmung nur in einer Richtung, nämlich von der Pumpe 24 zu der Bohrung 14 erlaubt. Der Fluidauslaß 20 ist seinerseits mit einem äußeren Funktionsglied 28 verbunden, das in Fig. 1 nur schematisch angedeutet ist. Bei landwirtschaftlichen oder industriellen Fahrzeugen kann das Ausgangsglied 28 ein oder mehrere hydraulische Zylinder oder Motore sein, die ein zugehöriges Gerät heben oder senken.In the exemplary embodiment according to FIGS. 1 to 3, the control valve 10 has a housing 12 with a bore 14. A valve seat 16 is incorporated into this bore. The bore 14 communicates with a fluid inlet 18 and a fluid outlet 20. The fluid inlet 18 is connected to a fluid reservoir 22 through a fluid pump 24 and a check valve 26. The pump 24 draws fluid from the reservoir 22 and delivers pressurized fluid to the inlet 18 of the bore 14. The check valve 26 is designed to allow fluid flow in only one direction, namely from the pump 24 to the bore 14. The fluid outlet 20 in turn has an external function member 28 connected, which is only indicated schematically in Fig. 1. In agricultural or industrial vehicles, the output member 28 may be one or more hydraulic cylinders or motors that raise or lower an associated implement.

Innerhalb der Bohrung 14 des Gehäuses 12 ist zwischen Einlaß 18 und Auslaß 20 ein erstes Ventilglied 30 angeordnet. Dieses ist vorzugsweise der Funktionsart nach einem Tellerventil nachgebildet. Das erste Ventil 30 weist eine obere oder äußere Stirnfläche 32 und eine Bodenfläche 34 auf. Eine untere umfängliche Fläche 36 des ersten Ventilgliedes 30 wirkt mit dem Ventilsitz 16 zusammen. Die wirksamen Gesamtflächenbereiche der Bodenfläche 34 und die effektive Flächengröße der äußeren Stirnfläche 32, über die jeweils der Fluiddruck wirksam werden kann, sind annähernd gleich groß. Die Bedeutung dieser Maßnahme wird weiter unten im Zusammenhang mit der Arbeitsweise des Steuerventils erörtert. Das erste Ventilglied 30 unterteilt die Bohrung 40 in zwei Kammern, nämlich die Zuspeisekammer 19 und eine Steuerkammer 21. Die Zuspeisekammer 19 liegt unterhalb der Bodenfläche 34 des ersten Ventilgliedes 30, während die Steuerkammer 21 oberhalb der äußeren Stirnfläche 32 des ersten Ventilgliedes 30 liegt.A first valve member 30 is arranged within the bore 14 of the housing 12 between the inlet 18 and the outlet 20. This is preferably modeled after the function of a poppet valve. The first valve 30 has an upper or outer end surface 32 and a bottom surface 34. A lower circumferential surface 36 of the first valve member 30 interacts with the valve seat 16. The effective total surface areas of the bottom surface 34 and the effective surface area of the outer end surface 32, via which the fluid pressure can be effective, are approximately the same size. The importance of this measure is discussed below in connection with the operation of the control valve. The first valve member 30 divides the bore 40 into two chambers, namely the feed chamber 19 and a control chamber 21. The feed chamber 19 lies below the bottom surface 34 of the first valve member 30, while the control chamber 21 lies above the outer end face 32 of the first valve member 30.

Innerhalb des ersten Ventilgliedes 30 ist eine Fluidbohrung 38 vorgesehen, welche die äußere Stirnfläche 32 mit der Bodenfläche 34 verbindet und als EinschnürungR1 zwischen diesen beiden Flächen wirksam ist, um einen Druckabfall über das erste Ventilglied 30 zu bewirken. Um für unterschiedliche Druckwerte unterschiedliche Druckabfälle einstellen zu können, ist in der Bohrung 38 ein Stöpsel 32 vorgesehen, der eine Präzisionsöffnung 44 aufweist. In jedem Fall wird über das erste Ventilglied 30 ein Druckabfall erzeugt, wobei der höhere Druck im allgemeinen auf der Bodenfläche 34 wirksam ist. Es sollte jedoch bemerkt werden, daß der erste Kanal 38 auch in dem Gehäuse 12,anstelle in dem ersten Ventilglied 10, vorgesehen sein kann, solange die Bohrung die Zuspeisekammer 19 mit der Steuerkammer 21 strömungsmäßig in Verbindung hält.A fluid bore 38 is provided within the first valve member 30, which connects the outer end surface 32 to the bottom surface 34 and acts as a constriction R1 between these two surfaces in order to bring about a pressure drop across the first valve member 30. In order to be able to set different pressure drops for different pressure values, a plug 32 is provided in the bore 38, which has a precision opening 44. In any event, a pressure drop is created across the first valve member 30, the higher pressure generally acting on the bottom surface 34. However, it should be noted that the first channel 38 can also be provided in the housing 12 instead of in the first valve member 10, as long as the bore keeps the feed chamber 19 in fluid communication with the control chamber 21.

In dem ersten Ventilglied 30 ist ein zweiter Fluidkanal 40 vorgesehen, der sich von der äußeren Stirnfläche 32 zu einem äußeren Umfangspunkt 46 des Ventilgliedes erstreckt, welcher Punkt zwischen der äußeren Stirnfläche 32 und der Bodenfläche 34 liegt. Der umfängliche Punkt 46 steht ständig in Fluidverbindung mit dem Auslaß 20, und zwar unabhängig von der Stellung des ersten Ventilgliedes 30 innerhalb der Bohrung 14. Das erste Ventilglied 30 ist über einen begrenzten Bereich durch Fluiddruck zwischen einer ersten Stellung, in der die untere Umfangsfläche 36 auf dem Ventilsitz 16 aufsitzt und eine zweite oder angehobene Stellung bewegbar, in der die untere Umfangsfläche 36 sich im Abstand von dem Ventilsitz 16 befindet.In the first valve member 30, a second fluid channel 40 is provided, which extends from the outer end face 32 to an outer circumferential point 46 of the valve member, which point lies between the outer end face 32 and the bottom surface 34. The circumferential point 46 is in constant fluid communication with the outlet 20, regardless of the position of the first valve member 30 within the bore 14. The first valve member 30 is over a limited range by fluid pressure between a first position in which the lower peripheral surface 36 is seated on the valve seat 16 and a second or raised position can be moved, in which the lower peripheral surface 36 is at a distance from the valve seat 16.

Ein zweites Ventilglied 48, vorzugsweise wiederum in seiner Wirkung einem Tellerventil nachgebildet, ist ebenfalls in der Bohrung 14 angeordnet,und zwar im Bereich der oberen äßeren Stirnfläche 32 des ersten Ventilgliedes 30. Das zweite Ventilglied 48 steht in Fluchtung mit dem Eintritt des Kanals 40 und ist linear zwischen einer Schließstellung, in der die Strömung durch diesen Kanal 40 des ersten Ventilgliedes 30 gesperrt ist, und einer offenen oder angehobenen Stellung linear bewegbar, welche eine Strömung durch diese Bohrung 40 gestattet. Die Größe und die Gestalt des unteren Endes des zweiten Ventilgliedes 48 kann so ausgebildet und bemessen sein, daß die Strömungskräfte um die Spitze des zweiten Ventilgliedes 48 eine druckkompensierte Strömungssteuerung über das gesamte Ventil erzeugen. Die Bewegung des zweiten Ventilgliedes 48 wird durch eine Steuereinrichtung 50 kontrolliert, die durch einen Eingangsmechanismus 52 betätigbar ist. Als Eingangsmechanismus 52 kann ein manueller Steuerhebel, ein mechanischer oder automatischer Betätigungsmechanismus, ein elektrischer Signalerzeuger oder dgl. dienen. Die Steuereinrichtung 50 kann verschiedenerArt sein und elektrisch, mechanisch, hydraulisch, pneumatisch oder in einer Kombination dieser Möglichkeiten betätigt werden. Vorzugsweise ist der Steuermechanismus 50 eine elektromagnetische Wicklung, die mit einem elektrischen Strom gespeist werden kann. Das zweite Ventilglied 48 ist vorzugsweise so ausgebildet, daß es sich linear in direkter Beziehung zu der Größe des Speisestromes für die elektromagnetische Wicklung bewegt.A second valve member 48, which in turn has the effect of a poppet valve, is also arranged in the bore 14, in the region of the upper outer end face 32 of the first valve member 30. The second valve member 48 is in alignment with the entry of the channel 40 and is linearly movable between a closed position, in which the flow through this channel 40 of the first valve member 30, and an open or raised position, which allows a flow through this bore 40. The size and shape of the lower end of the second valve member 48 can be designed and dimensioned such that the flow forces around the tip of the second valve member 48 produce pressure-compensated flow control over the entire valve. The movement of the second valve member 48 is controlled by a control device 50 which can be actuated by an input mechanism 52. As input mechanism 52, a manual control lever, a mechanical or automatic actuating mechanism, an electrical signal generator or the like. The control device 50 can be of various types and can be operated electrically, mechanically, hydraulically, pneumatically or in a combination of these possibilities. The control mechanism 50 is preferably an electromagnetic winding which can be supplied with an electrical current. The second valve member 48 is preferably configured to move linearly in direct relation to the magnitude of the feed current for the electromagnetic winding.

Das Steuerventil 10 enthält eine Feder 54 in der Bohrung 14, die an der äußeren Stirnfläche 32 des ersten Ventilgliedes 30 anliegt. Die Feder 54 wirkt so, daß es das erste Ventilglied 30 in die erste oder geschlossene Stellung, bezogen auf den Ventilsitz 16, drängt.The control valve 10 contains a spring 54 in the bore 14, which abuts the outer end face 32 of the first valve member 30. The spring 54 acts to urge the first valve member 30 to the first or closed position with respect to the valve seat 16.

Die Arbeitsweise des Steuerventils 10 wird nachfolgend beschrieben. Es wird davon ausgegangen, daß das erste Ventilglied 30 auf dem Ventilsitz 16 aufsitzt und das zweite Ventilglied 48 sich in der Schließstellung befindet, so daß der Eintritt in die Bohrung 40 nach Fig.1 gesperrt ist. Der Strom von unter Druck stehendem Fluid von der Pumpe 24 füllt die Zuspeisekammer 19, den Kanal 38 und die Steuerkammer 21. Da keine Verbindung mit dem Fluidauslaß 20 besteht, wenn beide Ventilglieder 30 und 48 sich in ihrer unteren Stellung befinden, ist der Fluiddruck, der auf die äußere Stirnfläche 32 und die Bodenfläche 34 einwirkt, gleich groß. Dieses Druckgleichgewicht zusammen mit der Kraft der Feder 54 stellt sicher, daß das erste Ventilglied 30 auf dem Ventilsitz 16 aufruht. Um die Fluidströmung durch das Steuerventil 10 zu erleichtern, muß die Steuereinrichtung 50 durch den Eingangsmechanismus 52 betätigt werden. Wenn der Steuermechanismus 50 eine elektromagnetische Spule ist, muß diese durch einen Strom gespeist werden, so daß das zweite Ventilglied 48 angehoben werden kann. Die Bewegung des zweiten Ventilgliedes 48 steht in direkter Beziehung zu dem Strom, der der Elektromagnetwicklung zugeführt wird.The operation of the control valve 10 is described below. It is assumed that the first valve member 30 is seated on the valve seat 16 and the second valve member 48 is in the closed position, so that entry into the bore 40 according to FIG. 1 is blocked. The flow of pressurized fluid from the pump 24 fills the feed chamber 19, channel 38 and control chamber 21. Because there is no communication with the fluid outlet 20 when both valve members 30 and 48 are in their down position, the fluid pressure is which acts on the outer end face 32 and the bottom surface 34, the same size. This pressure balance together with the force of the spring 54 ensures that the first valve member 30 rests on the valve seat 16. To facilitate fluid flow through control valve 10, control device 50 must be actuated by input mechanism 52. If the control mechanism 50 is an electromagnetic coil, it must be powered by a current, so that the second valve member 48 can be raised. The movement of the second valve member 48 is directly related to the current that is supplied to the electromagnetic winding.

Unabhänbig von der Art des Steuermechanismus 50 bewegt sich das zweite Ventilglied 48 in einem vorgegebenen Augenblick nach Fig. 2 nach oben. Wenn dies geschieht, wird eine variable Öffnung oder Drosselstelle R2 am Eintritt des Kanals 40 erzeugt und das Fluid kann von der Steuerkammer 21 zum Auslaß 20 strömen. Es sollte bemerkt werden, daß die Fluidströmung in der umgekehrten Richtung durch das Rückschlagventil 26 ausgeschlossen ist.Regardless of the type of control mechanism 50, the second valve member 48 moves upward at a predetermined instant according to FIG. 2. When this happens, a variable orifice or restriction R 2 is created at the inlet of the channel 40 and the fluid can flow from the control chamber 21 to the outlet 20. It should be noted that the reverse flow of fluid through check valve 26 is excluded.

Wenn das Fluid aus der Steuerkammer 21 ausströmt, entsteht ein Druckunterschied über das erste Ventilglied 30. Der Druck auf der Bodenfläche 34 wird dadurch größer als der Druck auf der äußeren Stirnfläche 32. Wenn diese Druckdifferenz die nach unten gerichtete Vorspannkraft der Feder 54 übersteigt, bewegt sich das erste Ventilglied 30 von dem Ventilsitz 16 nach Fig. 3 nach oben. Dabei wird eine dritte Fluidöffnung mit gedrosselter Strömungseigenschaft R3 zwischen dem Einlaß 18 und dem Auslaß 20 geschaffen. Im praktischen Betrieb folgt das erste Ventilglied nahezu augenblicklich der Aufwärtsbewegung des zweiten Ventilgliedes 48. Es wird sogar bevorzugt, daß das erste und das zweite Ventilglied 30 bzw. 48 sich nach oben und nach unten praktisch gleichzeitig bewegen. Diese korrespondierenden linearen Bewegungen der beiden Ventilglieder 30 und 48 schaffen eine positive Stellungsrückmeldungseigenschaft in dem Steuerventil 10. Die Stellungsrückmeldung ist das Ergebnis der veränderlichen Öffnung R2, die am Eintritt des Kanals 40 vorgesehen ist. Sollte der Druck der eintretenden Strömung abfallen, würde sich das erste Ventilglied 30 aufgrund des verminderten Druckes auf der Bodenfläche 34 nach unten bewegen. Während sich das erste Ventilglied 30 nach unten bewegt, nimmt die Größe der Drosselöffnung R3 ab, wodurch die Ausströmung des Fluids aus der Speisekammer 19 verringert wird. Gleichzeitig wird die Größe der variablen Öffnung R2 vergrößert, so daß die Druckkraft auf die äußere Stirnfläche 32 abnimmt. Nahezu augenblicklich bewegt sich das erste Ventilglied 30 in eine Gleichgewichtsstellung. Eine solche kompensierende Bewegung wird als Stellungsrückmeldung bezeichnet und tritt auf, wenn das zweite Ventilglied 48 bewegt wird, oder wenn sich der Druck über das Steuerventil 10 verändert.When the fluid flows out of the control chamber 21, there is a pressure difference across the first valve member 30. The pressure on the bottom surface 34 thereby becomes greater than the pressure on the outer end face 32. When this pressure difference exceeds the downward biasing force of the spring 54, it moves the first valve member 30 extends from the valve seat 16 according to FIG. 3 upwards. A third fluid opening with throttled flow property R 3 is created between the inlet 18 and the outlet 20. In practical operation, the first valve member follows the upward movement of the second valve member 48 almost instantaneously. It is even preferred that the first and second valve members 30 and 48 move up and down practically simultaneously. These corresponding linear movements of the two valve members 30 and 48 create a positive position feedback property in the control valve 10. The position feedback is the result of the variable opening R 2 , which is provided at the entrance of the channel 40. Should the pressure of the incoming flow drop, the first valve member 30 would move downward due to the reduced pressure on the bottom surface 34. While that First valve member 30 moves downward, the size of the throttle opening R 3 decreases, whereby the outflow of the fluid from the pantry 19 is reduced. At the same time, the size of the variable opening R 2 is increased so that the compressive force on the outer end face 32 decreases. Almost instantaneously, the first valve member 30 moves into an equilibrium position. Such a compensating movement is referred to as position feedback and occurs when the second valve member 48 is moved or when the pressure via the control valve 10 changes.

Es wird nun Bezug genommen auf Figur 4. Hier ist ein Steuerventil 60 wiedergegeben, das sich von dem Steuerventil 10 dadurch unterscheidet, daß auch in dem Kanal 40 ein Stöpsel 62 mit einer Präzisionsdrosselöffnung 64 vorgesehen ist. Die Präzisionsöffnung 64 liefert eine Drosselung R4 in dem Kanal 40. Diese funktioniert so, daß ein Druckabfall über diesem Kanal erzeugt wird, ähnlich wie an der Drosselstellung R1 in dem Kanal 38. Das Vorhandensein dieser zusätzlichen Drosselung R4 dient zur Stabilisierung der Ansprechempfindlichkeit des ersten Ventilgliedes 30. Dadurch wird eine weitere Steuerung der Fluidströmung durch das Steuerventil 60 erhalten. Durch Veränderung der Größe der Drosselöffnung R4 können die Strömungsverstärkungseigenschaften des Ventils einjustiert werden, um den jeweiligen Forderungen des Anwendungsfalles zu entsprechen.Reference is now made to FIG. 4. Here, a control valve 60 is shown which differs from the control valve 10 in that a plug 62 with a precision throttle opening 64 is also provided in the channel 40. The precision port 64 provides a restriction R 4 in the channel 40. This works so that a pressure drop across this channel is generated, similar to the throttle position R 1 in the channel 38. The presence of this additional restriction R 4 serves to stabilize the sensitivity of the first valve member 30. Thereby a further control of the fluid flow through the control valve 60 is obtained. By changing the size of the throttle opening R 4 , the flow amplification properties of the valve can be adjusted to meet the respective requirements of the application.

Das Steuerventil 10 oder die alternative Ausführungsform 60 nach Fig. 4 kann kombiniert werden mit einem oder mehreren Steuerventilen, um so eine Mehrfachsteuerventilanordnung, z.B. eine Dreiwege-Ventilanordnung oder eine Vierwege-Ventilanordnung zu schaffen.The control valve 10 or alternative embodiment 60 of Figure 4 can be combined with one or more control valves so as to provide a multiple control valve arrangement, e.g. to provide a three-way valve arrangement or a four-way valve arrangement.

In den Figuren 5 bis 7 sind zwei Steuerventile 10' und 10" vorgesehen, die zusammengeschaltet sind, um eine Dreiwege-Steuerventilanordnung zu schaffen. Dabei wird die Ausgangsströmung des Steuerventils 10' durch eine Leitung 64 einem hydraulischen Funktionsglied 66 zugeleitet. Das Funktionsglied ist als hydraulischer Stellzylinder 68 dargestellt mit einem Kolben 70 und einer Kolbenstange 72, die mit einer Last verbunden ist. Die Leitung 24 führt außerdem zu der Zuspeisekammer 19 des Steuerventils 10", und zwar über eine Leitung 65. Nach Fig. 5 sind die beiden Ventilglieder jedes Steuerventils 10' und 10" jeweils in ihren Schließstellungen. Es kann also kein Fluid durch die Steuerventile fließen. Die Last kann daher auch nicht den Kolben 70 bewegen, da das Fluid innerhalb des Hydraulikzylinders 68 keinen Raum zum Ausweichen hat. Dies entspricht einer Neutralstellung. In Fig. 6 sind die beiden Ventilglieder 30 und 48 des Steuerventils 10' in einer angehobenen Stellung, so daß das Fluid von der Pumpe 24 durch das Steuerventil 10' und die Leitung 64 zu dem hydraulischen Zylinder 68 fließen kann. Das zweite Steuerventil 10" weist jedoch beide Ventilglieder 30 und 48 in der Sperrstellung auf. Das erste Steuerventil 1θ!ist also offen und das zweite Steuerventil 10" ist geschlossen. Der hydraulische Zylinder 68 wird gespeist, so daß der Kolben 70 sich nach oben bewegen und die Last anheben kann. In Fig. 7 ist das erste Steuerventil 10' geschlossen und das zweite Steuerventil 10" offen, so daß das Fluid aus dem Hydraulikzylidner 68 unter der Wirkung der Last, die auf den Kolben 70 einwirkt, über das zweite Steuerventil 10" zu dem Sumpf 22 abfließen kann. Diese Wirkung gestattet es dem Kolben 70, sich nach unten zu bewegen und die Last abzusenken.In FIGS. 5 to 7, two control valves 10 'and 10 "are provided, which are connected together to create a three-way control valve arrangement the output flow of the control valve 10 'is fed through a line 64 to a hydraulic functional element 66. The functional element is shown as a hydraulic actuating cylinder 68 with a piston 70 and a piston rod 72, which is connected to a load. The line 24 also leads to the feed chamber 19 of the control valve 10 ", via a line 65. According to FIG. 5, the two valve members of each control valve 10 'and 10" are each in their closed positions. So no fluid can flow through the control valves. Therefore, the load cannot move the piston 70 because the fluid within the hydraulic cylinder 68 has no room to evade. This corresponds to a neutral position. 6, the two valve members 30 and 48 of the control valve 10 'are in a raised position so that the fluid from the pump 24 can flow through the control valve 10' and the line 64 to the hydraulic cylinder 68. However, the second control valve 10 "has both valve members 30 and 48 in the blocking position. The first control valve 1θ ! Is therefore open and the second control valve 10" is closed. The hydraulic cylinder 68 is powered so that the piston 70 can move up and lift the load. 7, the first control valve 10 'is closed and the second control valve 10 "is open, so that the fluid from the hydraulic cylinder 68 under the action of the load acting on the piston 70 via the second control valve 10" to the sump 22nd can drain off. This action allows the piston 70 to move down and lower the load.

In Fig. 8 ist als Beispiel eine Vierwege-Steuerventilanordnung 74 gezeigt. Diese weist vier unabhängige Steuerventile 10a bis 10d auf, die so angeordnet sind, daß sie einen doppelt wirkenden Kolben 76 betätigen können. Der Kolben 76 ist in einem hydraulischen Zylinder 77 angeordnet und über eine einzige Kolbenstange 78 mit einer Last 79 verbunden. In der dargestellten Stellung ist das erste Steuerventil 10a offen, so daß unter Druck stehendes Fluid von der Pumpe 24 über eine Leitung 80 in eine Kammer 82 fließen kann, die auf der linken Seite des Kolbens 76 angeordnet ist. Das zweite Steuerventil 10b ist ebenfalls offen, so daß das Fluid in der Kammer 84, die rechts von dem Kolben 76 im Zylinder angeordnet ist, durch eine Leitung 86 und das Ventil 10b und eine Rückführungsleitung 88 in dem Sumpf 22 ablaufen kann. Die Ventile 10c und 10d bleiben in dieser Stellung geschlossen. Diese beiden werden jedoch geöffnet, wenn die Ventile 10a und 10b geschlossen werden. Dies führt zu einer Rückführungsbewegung des Kolbens 76 nach links. Die Vierwege-Steuerventilanordnung 74 weist vier Arbeitsmethoden auf. In einer ersten Arbeitsmethode, die einer neutralen Arbeitsmethode entspricht, sind alle vier Ventile geschlossen. In der zweiten Phase, die oben beschrieben worden ist, sind die Ventile 10a und 10b offen und die Ventile 10c und 10d geschlossen. Dadurch wird der Kolben 76 nach rechts bewegt. In der dritten Phase sind die Ventile 10a und 10b geschlossen und die Ventile 10c und 10d offen, so daß der Kolben 76 in entgegengesetzter Richtung oder nach links bewegt wird. In der vierten Arbeitsphase sind die Ventile 10a und 10c geschlossen und die Ventile 10b und 10d offen. Damit kann der Kolben schwimmend sich in jeder Richtung bewegen und zwar abhängig von der Druckdifferenz über dem Kolben 76.8, a four-way control valve assembly 74 is shown as an example. This has four independent control valves 10a to 10d, which are arranged so that they can actuate a double-acting piston 76. The piston 76 is arranged in a hydraulic cylinder 77 and connected to a load 79 via a single piston rod 78. In the darge position, the first control valve 10a is open, so that pressurized fluid can flow from the pump 24 via a line 80 into a chamber 82 which is arranged on the left side of the piston 76. The second control valve 10b is also open so that the fluid in the chamber 84 located to the right of the piston 76 in the cylinder can drain through a line 86 and the valve 10b and a return line 88 in the sump 22. The valves 10c and 10d remain closed in this position. However, these two are opened when the valves 10a and 10b are closed. This leads to a return movement of the piston 76 to the left. The four-way control valve assembly 74 has four working methods. In a first working method, which corresponds to a neutral working method, all four valves are closed. In the second phase described above, valves 10a and 10b are open and valves 10c and 10d are closed. This moves the piston 76 to the right. In the third phase, valves 10a and 10b are closed and valves 10c and 10d are open, so that piston 76 is moved in the opposite direction or to the left. In the fourth phase of operation, valves 10a and 10c are closed and valves 10b and 10d are open. This allows the piston to float in any direction depending on the pressure differential across piston 76.

Es wird bemerkt, daß verschiedene Kombinationen und Anordnungen unter Verwendung von zwei oder mehr Steuerventilen 10 oder 60 möglich sind.It is noted that various combinations and arrangements are possible using two or more control valves 10 or 60.

Claims (18)

1. Steuerventil für hydraulische Präzisionssteuerungen, bestehend aus einem Gehäuse (12) mit Innenbohrung (14), die einen inneren Ventilsitz (16) sowie Fluideinlaß- und Fluidauslaßöffnungen (20 bzw.18) aufweist, einem ersten Ventilglied (30), das in der Bohrung zwischen Einlaß und Auslaß angeordnet ist, mit einer innenliegenden umfangsnahen Fläche (36) mit dem inneren Ventilsitz (16) zusammenwirkt und eine erste innere Bohrung (40) aufweist, die von der äußeren Stirnfläche (32) des Ventilgliedes (30) ausgeht und an einer Umfangsstelle zwischen den Stirnenden des Ventilgliedes mündet, wobei diese Mündung (46) unabhängig von der Stellung des Ventilgliedes mit der einen Fluidöffnung (Einlaß oder Auslaß) in ständiger Verbindung steht und mit einer zweiten Bohrung (38), welche die beiden Bereiche (19,21) der Innenbohrung unter der Bodenfläche (34) bzw. über der äußeren Stirnfläche (32) des ersten Ventilgliedes (30) verbindet,und aus einem zweiten Ventilglied (48) in demjenigen Innenbohrungsbereich (21), der der äußeren Stirnfläche (32) des ersten Ventilgliedes (30) zugeordnet ist, welches zweite, durch eine Steuereinrichtung (50,52) bewegbare Ventilglied mit der ersten inneren Bohrung (40) in Fluchtung steht und diese in einer relativen Stellung sperren und in einer anderen relativen Stellung freigeben kann, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Stirnfläche (32) und die von der inneren umfangsnahen Fläche (36) umgebende Bodenfläche (34) des ersten, durch Fluiddruck beweglichen Ventilgliedes (30) annähernd gleiche wirksame Flächenausmaße aufweisen.1. Control valve for hydraulic precision controls, consisting of a housing (12) with an inner bore (14) having an inner valve seat (16) and fluid inlet and fluid outlet openings (20 and 18 respectively), a first valve member (30) in the Bore is arranged between the inlet and outlet, cooperates with an inner circumferential surface (36) with the inner valve seat (16) and has a first inner bore (40) which starts from the outer end face (32) of the valve member (30) and on a peripheral point between the ends of the valve member opens, this opening (46) being in constant communication with the one fluid opening (inlet or outlet) regardless of the position of the valve member and with a second bore (38) which defines the two areas (19, 21) connects the inner bore under the bottom surface (34) or over the outer end face (32) of the first valve member (30), and from a second valve member (48) in that inner bore Area (21) which is assigned to the outer end face (32) of the first valve member (30), which second valve member, which can be moved by a control device (50, 52), is in alignment with the first inner bore (40) and this is in a relative Lock position and release in another relative position, characterized in that the outer end face (32) and the bottom surface (34) of the first, fluid pressure valve member (30) surrounding the inner circumferential surface (36) approximately the same effective area dimensions exhibit. 2. Steuerventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Ventilglieder (30,48) nach Funktionsart von Tellerventilen ausgebildet sind.2. Control valve according to claim 1, characterized in that the two valve members (30,48) are designed according to the function of poppet valves. 3. Steuerventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Ventilglied(30) durch eine Vorspanneinrichtung in Richtung auf seine Schließstellung vorgespannt ist.3. Control valve according to claim 1 or 2, characterized in that the first valve member (30) is biased by a biasing device in the direction of its closed position. 4. Steuerventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Stirnfläche (32) und die Bodenfläche (34) des ersten Ventilgliedes (30) über eine druckregelnde Drosselstelle (42,44) miteinander verbunden sind.4. Control valve according to claim 1, characterized in that the outer end face (32) and the bottom surface (34) of the first valve member (30) are connected to one another via a pressure-regulating throttle point (42, 44). 5. Steuerventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fluidströmung vom Fluideinlaß (18) zum Fluidauslaß (20) gerichtet ist.5. Control valve according to claim 1, characterized in that the fluid flow from the fluid inlet (18) to the fluid outlet (20) is directed. 6. Steuerventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Steuereinrichtung (50) eine elektromagnetische Steuervorrichtung vorgesehen ist.6. Control valve according to claim 1, characterized in that an electromagnetic control device is provided as the control device (50). 7. Steuerventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Ventilglied (48) direkt oder linear proportional bewegbar ist zu dem Speisestrom der elektromagnetischen Steuerwicklung.7. Control valve according to claim 6, characterized in that the second valve member (48) is directly or linearly movable proportionally to the feed current of the electromagnetic control winding. 8. Steuerventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung so getroffen ist, daß die Größe der Querschnittsfläche durch Abheben des ersten Ventilgliedes (30) von dem inneren Ventilsitz (16) der Bewegung des zweiten Ventilgliedes (48) relativ zur äußeren Stirnfläche (32) des ersten Ventilgliedes proportional ist.8. Control valve according to claim 1, characterized in that the arrangement is such that the size of the cross-sectional area by lifting the first valve member (30) from the inner valve seat (16) of the movement of the second valve member (48) relative to the outer end face ( 32) of the first valve member is proportional. 9. Steuerventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung so getroffen ist, daß die Bewegung des ersten Ventilgliedes (30) der Bewegung des zweiten Ventilgliedes (48) zur Erzeugung einer positiven Rückmeldefunktion annähernd gleich ist.9. Control valve according to claim 8, characterized in that the arrangement is such that the movement of the first valve member (30) of the movement of the second valve member (48) for generating a positive feedback function is approximately the same. 10. Steuerventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung so getroffen ist, daß die Bewegung des zweiten Ventilgliedes (48) relativ zur äußeren Stirnfläche (32) des ersten Ventilgliedes (30) eine variable Drosselstelle an der Eintrittsmündung der ersten inneren Bohrung (40) erzeugt.10. Control valve according to claim 8, characterized in that the arrangement is such that the movement of the second valve member (48) relative to the outer end face (32) of the first valve member (30) has a variable throttle point at the inlet mouth of the first inner bore ( 40) generated. 11. Steuerventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung so getroffen ist, daß die Verbindungsbohrung (38) zwischen der äußeren Stirnfläche (32) und der Bodenfläche (34) des ersten Ventilgliedes (30) über dieses Ventilglied einen Druckabfall erzeugt.11. Control valve according to claim 8, characterized in that the arrangement is such that the connecting bore (38) between the outer end face (32) and the bottom surface (34) of the first valve member (30) via this valve member produces a pressure drop. 12. Steuerventil nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß in der Verbindungsbohrung (38) ein Drosselglied (42,44) angeordnet ist.12. Control valve according to claim 11, characterized in that a throttle member (42,44) is arranged in the connecting bore (38). 13. Steuerventil nach Anspruch 8 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Ventilglied (30) unter der Wirkung einer Vorspanneinrichtung (54) steht, die in Richtung auf den Ventilsitz (16) wirkt.13. Control valve according to claim 8 or 11, characterized in that the first valve member (30) is under the action of a biasing device (54) which acts in the direction of the valve seat (16). 14. Steuerventil nach Anspruch 1 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenbohrung (14) des Gehäuses (12) eine Zuspeisekammer (19) aufweist, die über den Fluideinlaß (18) und ein Rückschlagventil (26) mit einer Fluidpumpe (24) in Verbindung steht und bei Abheben des ersten Ventilgliedes (3o) von dem inneren Ventilsitz (16) eine direkte gedrosselte Strömungsverbindung zum Fluidauslaß (20) bildet.14. Control valve according to claim 1 or 8, characterized in that the inner bore (14) of the housing (12) has a feed chamber (19) via the fluid inlet (18) and a check valve (26) with a fluid pump (24) in Connection is established and when lifting the first valve member (3o) from the inner valve seat (16) forms a direct throttled flow connection to the fluid outlet (20). 15. Steuerventil nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß als Vorspanneinrichtung eine in der Innenbohrung (14) angeordnete, auf die äußere Stirnfläche (32) des ersten Ventilgliedes (30) einwirkende Feder (54) ist.15. Control valve according to claim 13 or 14, characterized in that as a biasing means in the inner bore (14) arranged on the outer end face (32) of the first valve member (30) acting spring (54). 16. Steuerventil nach Anspruch 1 oder 8, gekennzeichnet durch ein Drosselglied (62, 64) auch in der ersten inneren Bohrung (40).16. Control valve according to claim 1 or 8, characterized by a throttle member (62, 64) also in the first inner bore (40). 17. Dreiwege-Steuerventilanordnung, gekennzeichnet durch die Verwendung von zwei Steuerventilen (10', 1θ'') nach Anspruch 1 oder 8, deren Innenbohrungen (14) in einem gemeinsamen Gehäuse vorgesehen sind, wobei der mit der ersten inneren Bohrung (40) in ständiger Verbindung stehende Auslaß (20) des ersten, mit seinem Einlaß (18) an eine Druckmittelquelle (24) angeschlossenen Steuerventils (10') mit dem Anschluß eines - vorzugsweise einfach wirkenden - Hydraulikzylinders (66) und mit dem bodenseitigen Einlaß (18) des zweiten Steuerventils (10") in Verbindung steht, dessen Auslaß (20) mit dem der Druckmittelquelle (24) zugeordneten Druckmittelsumpf (22) verbunden ist.17. Three-way control valve arrangement, characterized by the use of two control valves (10 ', 1θ' ') according to claim 1 or 8, the inner bores (14) are provided in a common housing, the one with the first inner bore (40) in Permanent connection outlet (20) of the first, with its inlet (18) to a pressure medium source (24) connected control valve (10 ') with the connection of a - preferably single-acting - hydraulic cylinder (66) and with the bottom inlet (18) of the is connected to a second control valve (10 "), the outlet (20) of which is connected to the pressure medium sump (22) assigned to the pressure medium source (24). 18. Vierwege-Steuerventilanordnung, gekennzeichnet durch die Verwendung von vier unabhängigen Steuerventilen (10a bis 10d) nach Anspruch 1 oder 8 und einem doppelt wirkenden Hydraulikzylinder (77) mit zwei beiderseits des Kolbens (76) vorgesehenen Druckmittelkammern (82,84), bei der die eine Druckmittelkammer (82) mit dem Auslaß (20) des ersten, mit dem Einlaß (18) an eine aus einem Sumpf (22) gespeiste Druckmittelquelle (24) angeschlossenen Steuerventil (10a) und gleichzeitig mit dem Einlaß (18) des vierten Steuerventils (10d) verbunden ist, die zweite Druckmittelkammer (84) mit dem Einlaß (18) des zweiten Steuerventils (10b) und gleichzeitig mit dem Auslaß (20) des dritten Steuerventils (10c) in Verbindung steht, und bei der zusätzlich der Einlaß (18) des dritten Steuerventils (10c) mit der Druckmittelquelle (24) und jeder Auslaß (20) des zweiten und des vierten Steuerventils (10b bzw. 10d) mit dem Sumpf (22) verbunden ist.18. Four-way control valve arrangement, characterized by the use of four independent control valves (10a to 10d) according to claim 1 or 8 and a double-acting hydraulic cylinder (77) with two pressure medium chambers (82, 84) provided on both sides of the piston (76), in which a pressure medium chamber (82) with the outlet (20) of the first, with the inlet (18) to one from a sump (22) fed pressure medium source (24) connected control valve (10a) and at the same time with the inlet (18) of the fourth control valve (10d), the second pressure medium chamber (84) with the inlet (18) of the second control valve (10b ) and at the same time with the outlet (20) of the third control valve (10c) in connection, and in which additionally the inlet (18) of the third control valve (10c) with the pressure medium source (24) and each outlet (20) of the second and fourth control valve (10b or 10d) is connected to the sump (22).
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Inventor name: OLSOFSKI, MATTHEW RUDOLF

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