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Patent Searching and Data


Title:
VALVE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2023/166073
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a valve, in particular a proportional valve, comprising a main piston (10) for actuating a main volumetric flow and a pilot piston (12) for actuating a pilot volumetric flow. The main piston (10) and the pilot piston (12) are guided in a valve housing (14) in a longitudinally movable manner, and the pilot piston (12) can be actuated by means of a magnetic device (16). The invention is characterized in that the position of the main piston (10) can be set by means of the pilot piston (12) in that a fluid pressure acting on the main piston (10) is signaled via a fluidic connection (18) into a pilot chamber (20) comprising the pilot piston (12) which keeps the main piston (10) in the closed position thereof, said closed position cutting off the main volumetric flow, in the event of an actuated magnetic device (16) in an actuated position and in that when the magnetic device is not actuated, the pilot piston (12) is in a starting position, in which the fluid pressure, decoupled from the pressure supply via the main piston (10), in the pilot chamber (20) decreases on the tank side (T) until the main piston (10) reaches an open position which controls the main volumetric flow.

Inventors:
BRUCK PETER (DE)
GROH CHRISTIAN (DE)
SCHULZ FRANK (DE)
JÄGER ANDRÉ (DE)
GÜNTHER LENNARD (DE)
LÜBBERT JAN FREDERIK (DE)
Application Number:
PCT/EP2023/055211
Publication Date:
September 07, 2023
Filing Date:
March 01, 2023
Export Citation:
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Assignee:
HYDAC FLUIDTECHNIK GMBH (DE)
International Classes:
F16K31/40; F15B13/043; F16K31/42; F16K37/00
Foreign References:
DE102012006681A12013-10-02
DE10323595A12004-12-09
EP2880315B12017-09-20
DE10323595A12004-12-09
EP2880315B12017-09-20
Attorney, Agent or Firm:
BARTELS UND PARTNER, PATENTANWÄLTE (DE)
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Claims:
P a t e n t a n s p r ü c h e Ventil, insbesondere Proportionalventil, mit einem Hauptkolben (10) zum Ansteuern eines Hauptvolumenstroms und mit einem Vorsteuerkolben (12) zum Ansteuern eines Vorsteuervolumenstroms, wobei Haupt (10)- und Vorsteuerkolben (12) in einem Ventilgehäuse (14) längsverfahrbar geführt sind und wobei der Vorsteuerkolben (12) mittels einer Magneteinrichtung (16) betätigbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Position des Hauptkolbens (10) mittels eines Vorsteuerkolbens (12) einstellbar ist, in dem ein am Hauptkolben (10) anstehender Fluiddruck über eine Fluidverbindung (18) in einen Vorsteuerraum (20) mit dem Vorsteuerkolben (12) gemeldet wird, der bei einer betätigten Magneteinrichtung (16) in einer Betätigungsstellung den Hauptkolben (10) in seiner den Hauptvolumenstrom unterbindenden Schließstellung hält und dass bei unbetätigter Magneteinrichtung (16) der Vorsteuerkolben (12) in einer Ausgangsstellung ist, bei der der Fluiddruck, abgekoppelt von der Druckversorgung über den Hauptkolben (10), im Vorsteuerraum (20) zur Tankseite (T) so lange fällt bis der Hauptkolben (10) in eine den Hauptvolumenstrom regelnde Öffn ungsstel lung gelangt. Ventil nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Magneteinrichtung (16) einen ziehend wirkenden Betätigungsmagneten (17) aufweist, der bestromt, vorzugsweise entgegen der Wirkung eines Energiespeichers (FMagnetfeder) den Vorsteuerkolben (12) aus seiner Ausgangsstellung in seine Betätigungsstellung verfährt, bei der der Hauptkolben (10) in seiner Schließstellung gehalten ist. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsteuerkolben (12) unter der Wirkung der Kraft (FFeder) eines Energiespeichers in Verbindung mit einer in gleicher Richtung wirkenden Kraft Magnetfeder ~ Magnet) der Magneteinrichtung (16) in seine Betätigungsstellung bringbar ist, wobei unter Berücksichtigung einer Reibkraft (FRejb) der Vorsteuerkolben (12) im Wesentlichen druckausgeglichen ist, indem gilt ^Aktuator Fpeder pReib = 0- Ventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsteuerkolben (12) als Hohlkolben ausgebildet ist, der an seinem Außenumfang eine erste Ausnehmung (30) aufweist, die bei betätigter Magneteinrichtung (16) eine fluidführende Verbindung zum Hauptkolben (10) herstellt und mit seinem Innenumfang einen fluidführenden Kanal (32) ausbildet, der mit seinem einen freien Ende (34) in den Vorsteuerraum (20) ausmündet und der über einen Kanalabschnitt (36) dieses Kanals (32) in eine zweite Ausnehmung (38) am Außenumfang des Hohlkolbens ausmündet, der bei unbetätigter Magneteinrichtung (16) in Fluidverbindung mit einem Tankanschluss (40) im Ventilgehäuse (14) kommt und dass dergestalt die erste Ausnehmung (30) von der fluidführenden Verbindung zum Hauptkolben (10) getrennt ist. Ventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in die fluidführende Verbindung zwischen dem Hauptkolben (10) und dem Vorsteuerraum (20) ein Umschaltventil (42) geschaltet ist, das den jeweils höheren Druck von zwei Fluidanschlüssen (44, 46) im Ventilgehäuse (14) über die der Hauptvolumenstrom geführt ist, in den Vorsteuerraum (20) als dem Meldedruck weiterleitet. Ventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Teil einer Fluidverbindung (18) eine Fluidkammer (58) im Hauptkolben (10) geschaffen ist, die über mindestens einen Verbindungskanal (60) im Hauptkolben (10) in eine weitere Fluidkammer (62) zwischen Ventilgehäuse (14) und Hauptkolben (10) ausmündet, die über mindestens einen weiteren Verbindungskanal (64, 66, 67, 68) im Ventilgehäuse (14) bei einer zumindest teilweisen Überdeckung in die erste Ausnehmung (30) im Vorsteuerkolben (12) ausmündet.

7. Ventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Vorsteuerkolben (12) und im Ventilgehäuse (14) mindestens ein weiterer Verbindungskanal (78, 80) angeordnet ist, mittels dessen die zweite Ausnehmung (38) am Vorsteuerkolben (12) mit einem Tankanschluss (40) verbindbar ist.

8. Ventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptkolben (10) mittels eines weiteren Energiespeichers (74) in Richtung seiner Schließstellung gehalten ist.

9. Ventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Energiespeicher aus einer Druckfeder (22, 74) gebildet ist, dass die Druckfeder (74) für den Hauptkolben (10) eine höhere Federsteifigkeit aufweist als die Druckfeder (22) für den Vorsteuerkolben (12), und dass die Druckfeder (74) für den Hauptkolben (10) die Druckfeder (22) für den Vorsteuerkolben umfasst.

10. Ventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptkolben (10) an seiner freien Stirnseite (98) zumindest teilweise ballig ausgebildet einen Radius aufweist zum Herstellen eines linearen Zusammenhanges zwischen dem Hub des Hauptkolbens (10) zu seiner von ihm erzielbaren Öffnungsfläche an einem der Fluidanschlüsse (44, 46) im Ventilgehäuse (14).

Description:
HYDAC FLUIDTECHNIK GMBH

Justus-von-Eiebig-Straße, 66280 Sulzbach/Saar, Deutschland

Ventil

Die Erfindung betrifft ein Ventil, insbesondere Proportionalventil, mit einem Hauptkolben zum Ansteuern eines Hauptvolumenstroms und mit einem Vorsteuerkolben zum Ansteuern eines Vorsteuervolumenstroms, wobei Haupt- und Vorsteuerkolben in einem Ventilgehäuse längsverfahrbar ge- führt sind und wobei der Vorsteuerkolben mittels einer Magneteinrichtung betätigbar ist.

Durch DE 103 23 595 A1 ist Ventil bekannt, insbesondere in Form eines Proportionalsitzventiles oder Schieberventiles, mit einem Ventilgehäuse und mindestens drei das Ventilgehäuse durchgreifenden Fluid-Anschlüssen sowie mit einem im Ventilgehäuse geführten Hauptkolben und einem eine Vorsteuerung bewirkenden Vorsteuerkolben, der mittels einer bestrombaren Magneteinrichtung ansteuerbar ist, wobei bei einer geöffneten Vorsteuerung Fluid von einem der beiden Anschlüsse, die von dem Hauptkolben ansteuerbar sind, über eine Querschnittsverengung im Hauptkolben und die Vor- Steuerung zum dritten, durch den Vorsteuerkolben ansteuerbaren Anschluss gelangt, und wobei aufgrund des damit einhergehenden Druckabfalls der Hauptkolben in jeweils eine, die beiden Fluidanschlüsse von der Fluidmenge her ansteuerbare Steuerposition gelangt. Durch EP 2 880 315 B1 ist ein Ventil, insbesondere ein vorgesteuertes Pro- portional-Wegesitzventil bekannt, mit einem Ventilgehäuse, das einen Fluideinlass und einen Fluidauslass aufweist, wobei der Fluidstrom zwischen diesem Ein- und Auslass durch einen Hauptkolben regelbar ist, wobei auf einer Rückseite des Hauptkolbens eine Vorsteuerventilkammer vorgesehen ist mit einem durch eine Betätigungseinrichtung bewegbaren Vorsteuerventilschließglied, mit welchem der Fluidstrom zwischen der Vorsteuerventilkammer und dem Fluidauslass regelbar ist, wobei zwischen dem Fluideinlass und der Vorsteuerventilkammer eine Zulaufblende angeordnet ist, wobei der Öffnungsquerschnitt der Zulaufblende durch ein Steuerelement verkleinerbar ist, wobei die Zulaufblende mehrere Blendenbohrungen aufweist, wobei der Öffnungsquerschnitt von wenigstens einer der Blendenbohrungen durch das Steuerelement verkleinerbar ist, und wobei es die Aufspaltung der Zulaufblende in mehrere Blendenbohrungen ermöglicht, die Zulaufblende in mehreren Öffnungsstufen zu schalten.

Dahingehend vorgesteuerte Wegeventile mit elektro-hydraulischer Betätigung steuern Start, Stopp und Richtung eines Volumenstroms sowie Geschwindigkeit, Beschleunigung und Verzögerung eines an dem Ventil angeschlossenen hydraulischen Verbrauchers, beispielsweise in Form eines hydraulischen Arbeitszylinders. Vorgesteuerte Wegeventile werden grundsätzlich dort eingesetzt, wo große Volumenströmen bei geringen Strömungsverlusten gesteuert werden. Geringe Strömungsverluste bei hohen Volumenströmen bedeuten jedoch große Öffnungsquerschnitte und somit große Hübe des Hauptkolbens. Störungen, welche die Ventilfunktion beinträchtigen, sind die von Volumenstrom und Druckdifferenz, sprich der Ventilleistung abhängige, der Schaltbewegung entgegenwirkende Strömungs- und Reibungskräfte. Insbesondere bei mechanischer Betätigung durch eine Feder, regelmäßig in Form einer Rückstellfeder, kann der Bemessungswert der Federkraft gegenüber der Reibkraft für die Rückstellung des Kolbenschie- bers zu klein sein. Um diesen Anforderungen an das Magnetsystem bezüglich Hub und Kraft gerecht zu werden, müsste entweder das Magnetsystem entsprechend groß dimensioniert werden oder man steuert das Ventil hydraulisch vor. Wie vorstehend aufgezeigt, sind im Stand der Technik für solche Anwendungsfälle Ventile bekannt, die demgemäß zwangsläufig über eine hydraulische Vorsteuerung verfügen.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die bekannten Ventile von ihrem Funktionsverhalten her weiter zu verbessern. Eine dahingehende Aufgabe löst ein Ventil mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 in seiner Gesamtheit.

Dadurch, dass gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 die Position des Hauptkolbens mittels eines Vorsteuerkolbens einstellbar ist, in dem ein am Hauptkolben anstehender Fluiddruck über eine Fluidverbindung in einen Vorsteuerraum mit dem Vorsteuerkolben gemeldet wird, der bei einer betätigten Magneteinrichtung in einer Betätigungsstellung den Hauptkolben in seiner den Hauptvolumenstrom unterbindenden Schließstellung hält und dass bei unbetätigter respektive unbestromter Magneteinrichtung der Vorsteuerkolben in einer Ausgangsstellung ist, bei der der Fluiddruck, abgekoppelt von der Druckversorgung über den Hauptkolben, im Vorsteuerraum zur Tankseite so lange fällt bis der Hauptkolben in eine den Hauptvolumenstrom regelnde Öffn ungsstel lung gelangt, ist insgesamt eine verbesserte Regelgüte geschaffen, bei geringen Druckverlusten unter Vermeidung von Eeckagen bei Betrieb des erfindungsgemäßen Ventils.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ventils ist dabei vorgesehen, dass die Magneteinrichtung einen ziehend wirkenden Betätigungsmagneten aufweist, der bestromt, vorzugsweise entgegen der Wirkung eines Energiespeichers (F Magnetfeder ) den Vorsteuerkolben aus seiner Ausgangsstellung in seine Betätigungsstellung verfährt, bei der der Hauptkolben in seiner Schließstellung gehalten ist. Unbestromt befindet sich damit der Vorsteuerkolben in einer vorderen Ausgangsstellung, die dem Hauptkolben zugewandt ist, wodurch der Vorsteuerraum von einer Druckversorgung getrennt und zum Tank hin geöffnet wird. Wenn sich an dem Hauptkolben nunmehr eingangsseitig ein Druck aufbaut, drückt dieser Fluiddruck den Hauptkolben in die geöffnete Stellung und gibt eine fluidführende Verbindung zur Führung eines Hauptstromes zwischen zwei Fluid-Anschlussstellen im Ventilgehäuse frei, die vorzugsweise zum einen axial und zum anderen radial in das Ventilgehäuse eingreifen. Um die dergestalt vorgestellte „stromlos offene Variante" zu bekommen, wird anstatt eines drückenden Magneten ein ziehend wirkender Betätigungsmagnet eingesetzt. Dergestalt ergibt sich das Konzept einer Hubregelung proportional zur Magnetkraft (Strom) durch einen ziehend ausgebildeten Betätigungsmagneten, welcher die stromlos offene Ventilvariante erzeugt, was für die gewünschte lineare Einstellung der Position des Hauptkolbens über der Magnetkraft, mit Ausgleich der Strömungskraft und der Dichtungsreibung am Hauptkolben, eine fallende lineare Ventil-Kennlinie ergibt.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ventils ist dabei vorgesehen, dass der Vorsteuerkolben unter der Wirkung der Kraft (Feeder) eines Energiespeichers in Verbindung mit einer in gleicher Richtung wirkenden Kraft (^Aktuator der Magneteinrichtung in seine Betätigungsstellung bringbar ist, wobei unter Berücksichtigung einer Reibkraft (Fßeib) der Vorsteuerkolben im Wesentlichen druckausgeglichen ist, indem gilt.

An dem ziehenden Betätigungsmagneten greift in Wirkverbindung eine Feder an, die als Magnetfeder konzipiert eine Kraft( ^Magnetfeder) ähnlich der Magnetkraft ^Magnet) besitzt und die hieraus resultierende Gesamtkraft wird als Aktuator) bezeichnet mit der Formel: Da bei einer Öffnungsbewegung des Hauptkolbens zum Ansteuern des Hauptvolumenstroms zwischen den beiden möglichen Fluidanschlussstellen im Ventilgehäuse, der Vorsteuerkolben sich dahingehend im Kräftegleichgewicht befindet, ist der Hub des Hauptkolbens über die Vorsteuerung insoweit einstellbar.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Ventils sind Gegenstand der Unteransprüche. Insbesondere ist es von Vorteil, wenn der Hauptkolben zum Erfassen seiner Position mit einer Wegmesseinrichtung gekoppelt ist. Aufgrund der vorteilhaften Ansteuerung des Hauptkolbens über den Vorsteuerkolben kommt das erfindungsgemäße Ventil mit einer entsprechend klein dimensionierten Magneteinrichtung aus bei verringerten Öffnungsquerschnitten im Bereich der zu beherrschenden Volumenströme, wozu nur geringe Hübe des Hauptkolbens notwendig sind. Dergestalt ergibt sich ein hochdynamisches Proportional-Drosselventil.

Im Folgenden wird das erfindungsgemäße Ventil anhand einer Ausführungsform nach den Figuren näher erläutert. Dabei zeigen in prinzipieller und nicht maßstäblicher Eängsschnittdarstellung die

Figur 1 wesentliche Komponenten des Ventils als Ganzes;

Figur 2 in einer geschlossenen Ventilstellung den vorderen Teil des Ventils nach der Figur 1 ; und

Figur 3 eine der Figur 2 entsprechende Darstellung bei geöffnetem Ventil.

Das in den Figuren gezeigte Ventil ist ein sogenanntes Proportionalventil und weist einen Hauptkolben 10 zum Ansteuern eines Hauptvolumen- Stroms auf. Ferner ist ein Vorsteuerkolben 12 vorhanden zum Ansteuern eines Vorsteuervolumenstroms, wobei der Hauptkolben 10 sowie der Vorsteuerkolben 12 gemeinsam in einem Ventilgehäuse 14 längsverfahrbar geführt sind. Wie sich insbesondere aus der Figur 1 ergibt, ist der Vorsteuerkolben 12 mittels einer Magneteinrichtung 16 verfahrbar im Ventilgehäuse 14 angesteuert.

Die Position des Hauptkolbens 10 ist mittels des Vorsteuerkolbens 12 einstellbar, in dem ein am Hauptkolben 10 anstehender Fluiddruck über eine Fluidverbindung 18 in einen Vorsteuerraum 20 mit dem Vorsteuerkolben 12 gemeldet wird, der bei betätigter, bestromter Magneteinrichtung 16 den Hauptkolben 10 in seiner den Hauptvolumenstrom unterbindenden Schließstellung hält, wie dies in der Figur 2 dargestellt ist, wobei bei unbetätigter, stromloser Magneteinrichtung 16 der Vorsteuerkolben 12 ausgehend von der in Figur 2 gezeigten bestromten Betätigungsstellung in Blickrichtung auf die Figuren gesehen nach links in eine Ausgangsstellung nach der Figur 3 verfährt, bei der der Fluiddruck, im Wesentlichen abgekoppelt von der Druckversorgung über den Hauptkolben 10, im Vorsteuerraum 20 solange fällt bis der Hauptkolben 10 in eine den Hauptvolumenstrom regelnde Öffnungsstel lung gelangt, wie dies in der Figur 3 beispielhaft für eine der möglichen Öffn ungsstell ungen gezeigt ist. Sofern die Richtungen „rechts" und „links" angesprochen sind, meint dies eine Richtung in Blickrichtung auf die Figuren gesehen.

Die Position des Hauptkolbens 10 wird demgemäß mit Hilfe des Vorsteuerkolbens 12 eingestellt. Dahingehend ist das Kräftegleichgewicht am Vorsteuerkolben 12 zu berücksichtigen, der nahezu bis auf etwaige Fertigungstoleranzen druckausgeglichen ist, weshalb es keine Druckkraft gibt. Dabei ergeben sich die folgenden Formelzusammenhänge:

^Aktuator Fpeder pReib ^Aktuator (P^-Feder ~F X * C ) pReib = r mit

F Reib = induzierte Reibkraft aufgrund der Bewegung des Vorsteuerkolbens 12, c = mittlere Federsteifigkeit der eingesetzten Federn,

Flader = die Kraft der endseitig am Vorsteuerkolben 12 angreifenden Druckfeder 22, und

FMagnetfeder =die an einem Betätigungsmagneten 1 7 angreifende Druckfeder 23, die in Richtung der Betätigungsstellung des Vorsteuerkolbens 12 wirkt.

An dem Betätigungsmagneten 1 7 kann in entgegengesetzter Wirkrichtung zu seiner ziehenden Betätigungsrichtung eine zusätzliche Druckfeder 24 wirken, die dazu dient den sogenannten Totstrom zu überwinden, sprich denjenigen Strom zur Verfügung zu stellen bis der Betätigungsmagnet 1 7 die Federkräfte insgesamt überwunden hat und zu einer Bewegung ansetzt. Dergestalt lässt sich etwaigen Hemmnissen im Betrieb des Ventils vorbeugen.

Im Folgenden werden die einzelnen auftretenden Kräfte, insbesondere Federkräfte, mit ihrer Wirkrichtung in der Figur 1 mit Kraftpfeilen wiedergegeben. Dabei ist die am Vorsteuerkolben 12 stirnseitig angreifende Federkraft Ffeder m it dem Pfeil 26, die Magnetkraft für den Betätigungsmagneten 17 mit dem Pfeil 28, und die am Betätigungsmagneten wirkende Federkraft ^Magnetfeder mit dem Pfeil 29 gekennzeichnet.

Wie sich des Weiteren aus den Figuren ergibt, ist der Vorsteuerkolben 12 als Hohlkolben ausgebildet, der an seinem Außenumfang eine erste Aus- nehmung 30 aufweist in der Art eines ringförmigen Absatzes, die bei betätigter respektive bestromter Magneteinrichtung 16, gemäß der Darstellung nach der Figur 2, in einer Betriebsstellung eine fluidführende Verbindung zum Hauptkolben 10 herstellt und bei unbetätigter respektive stromlos gehaltener Magneteinrichtung 16, gemäß der Darstellung nach der Figur 3, in die Ausgangsstellung unter der Wirkung der beiden Druckfedern 23, 24 gelangt und die dahingehende fluidführende Verbindung unterbricht. Der als Hohlkolben ausgebildete Vorsteuerkolben 12 weist entlang seines Innenumfanges einen fluidführenden Kanal 32 auf, der mit seinem einen freien Ende 34 in den Vorsteuerraum 20 und über einen radial verlaufenden Kanalabschnitt 36 dieses axial verlaufenden Kanals 32 in eine zweite ringförmige Ausnehmung 38 am Außenumfang des Hohl- oder Vorsteuerkolbens 12 ausmündet, der bei unbetätigter Magneteinrichtung 16 gemäß der Darstellung nach der Figur 3 in eine fluidführende Verbindung zu einem Tankanschluss 40 gelangt, bei getrennter Verbindung der ersten Ausnehmung 30 von der fluidführenden Verbindung zum Hauptkolben 10. Alle genannten Fluidführungen, wie der Kanalabschnitt 36 als auch der Tankanschluss 40, können wie dargestellt mehrfach vorhanden sein, wobei der einfacheren übersichtlicheren Darstellung wegen regelmäßig nur eine Fluidführung mit einem Bezugszeichen versehen ist.

In die fluidführende Verbindung zwischen Hauptkolben 10 und dem Vorsteuerraum 20 ist ein sitzdichtes Umschaltventil 42 geschaltet, das den jeweils höheren Druck von den beiden Fluidanschlüssen 44, 46 im Ventilgehäuse 14, über die der zu regelnde Hauptvolumenstrom geführt ist, in den Vorsteuerraum 20 als Meldedruck weiterleitet, wenn das Ventil „bestromt" geschlossen ist. Ist der Fluiddruck am stirnseitigen, axialen Fluidanschluss 44 größer als am quer dazu eingebrachten radialen Fluidanschluss 46 gelangt Fluid mit diesem höheren Druck über den Fluidanschluss 44 und einen Längskanal 50 mit eingebrachter Querbohrung 51 , im vorderen Bereich des insoweit sitzdicht ausgebildeten Hauptkolbens 10, zum Umschaltventil 42 mit seiner Schließkugel 48. Die dahingehende Schließkugel 48 wird in Blickrichtung auf die Figuren gesehen insoweit nach rechts bewegt und verschließt dabei einen im Hauptkolben 10 eingebrachten Radialkanal 52, der in den Fluidanschluss 46 im Ventilgehäuse 14 ausmündet. An die Ventilkammer 54 des Umschaltventiles 42 schließt sich wiederum im Hauptkolben 10 eingebracht ein weiterer Längskanal 56 an, der mit seinem freien stirnseitigen Ende in eine Fluidkammer 58 im Hauptkolben 10 ausmündet. Über mindestens zwei in einem schrägen Winkel von 45° zur Längsachse des Ventils gesehen angeordnete Verbindungskanäle 60 im Hauptkolben 10 wird die Fluidkammer 58 mit einer weiteren Fluidkammer 62 verbunden, die als Ringkammer ausgebildet zwischen dem Ventilgehäuse 14 und dem Hauptkolben 10 angeordnet ist. Daran anschließend geht die weitere Fluidkammer 62 fluidführend in eine im Ventilgehäuse 14 im Durchmesser verbreitert angeordnete Ringkammer 64 über und von dort aus führt gegenüberliegend jeweils eine Längskanal strecke 66 in einen weiteren Ringraum 67 und geht anschließend in ein radial angeordnetes Querkanalteil 68 im Ventilgehäuse 14 über, das an seinem inneren freien Ende zum Vorsteuerkolben 12 hin im Querschnitt nutförmig verbreitert ist und das, gemäß der Darstellung nach der Eigur 2, in teilweise Fluidüberdeckung mit der ringförmigen ersten Ausnehmung 30 am Außenumfang des Vorsteuerkolbens 12 kommt, wobei die dahingehend fluidführende Verbindung zustande kommt, sobald der Vorsteuerkolben 12 ausgehend von seiner unbestromten Ausgangsstellung nach der Figur 3, von links nach rechts bei bestromter Magneteinrichtung 16 verfahren, in seine rechte Betätigungsstellung nach der Figur 2 gelangt. Dahingehend ist dann das Ventil in seiner geschlossenen, den Fluidweg zwischen den Anschlussstellen 44, 46 sperrenden Stellung.

Es versteht sich, dass wie bereits dargelegt die jeweiligen Kanäle und sonstigen Verbindungen, wie dargestellt, je nach Bedarf mehrfach am Ventil un- tergebracht sein können, um eine sichere Fluidführung zu gewährleisten. Jedenfalls bilden die Komponenten 50, 52, 54, 56, 58, 60, 62, 64, 66, 67, 68 und 30 die mögliche Fluidverbindung 18 zwischen den Fluidanschlüssen 44, 46 am Hauptkolben 10 und dem Vorsteuerraum 20 zwischen Hauptsteuerkolben 10 und Vorsteuerkolben 12 aus, sofern die Magneteinrichtung 16 bestromt ist. Insoweit wird also der jeweils höhere Druck am Fluidanschluss 44 oder 46 in der geschlossenen Ventilstellung des Hauptkolbens 10 in den Vorsteuerraum 20 weitergeleitet respektive weitergemeldet, sofern der Vorsteuerkolben 12 seine in der Figur 2 gezeigte rechte, bestromte Betätigungsstellung einnimmt. Ansonsten ist in der unbetätigten, stromlos offenen Stellung der Magneteinrichtung 16 die dahingehend fluidführende Verbindung 18 zwischen erster Ausnehmung 30 und Querkanalteil 68 unterbunden, indem der Vorsteuerkolben 12 seine in Figur 3 gezeigte linke Ausgangsstellung einnimmt. Dahingehend wird der Druck im Vorsteuerraum 20 über den Tankanschluss 40 auf die weitgehend drucklose Tankseite T (siehe Figur 1 ) geschaltet, so dass der Hauptkolben 10 eine seiner Öffn ungsstell ungen nach der Figur 3 einnehmen kann, bei der eine Haupt-Fluidverbindung zwischen den Fluidanschlüssen 44 und 46 in beiden möglichen Fluidrichtungen hergestellt ist.

Ist der Druck am Radialanschluss 46 als dem weiteren Fluidanschluss im Ventilgehäuse 14 größer als am Fluidanschluss 44, wird in Blickrichtung auf die Figuren gesehen das Umschaltventil 42 geschaltet, indem die Schließkugel 48 nunmehr ihre linke, den Kanal 50 verschließende Schließstellung einnimmt. Dergestalt gelangt Fluid mit vorgebbarem Druck über den Fluidanschluss 46 und den Radialkanal 52 sowie die Ventilkammer 54 in den weiteren Längskanal 56, so dass insoweit nunmehr die verbleibende Fluidverbindung 18 zum Vorsteuerraum 20 über den dahingehenden Weg freigegeben ist, wenn der Vorsteuerkolben 12 seine in Figur 2 dargestellte, bestromte rechte Betätigungsstellung einnimmt. Üblicherweise soll am Fluidanschluss 44 ein Fluiddruck von einer Druckversorgungseinrichtung, wie einer Hydropumpe stammend, anstehen und am Fluidanschluss 46 soll ein hydraulischer Verbraucher, wie beispielsweise ein Hydraulikzylinder, angeschlossen sein. Andere Belegungen der Fluidanschlüsse 44, 46 im Rahmen der Verwendung solcher Proportionalventile sind denkbar. Insbesondere eignet sich das Ventil aufgrund seiner Sitzdichtheit als sogenanntes Lastventil, mit dem kontrolliert auch Lasten abgesenkt werden können, insbesondere wenn die Betätigungsmagneteinrichtung 16 mit einer nicht näher dargestellten elektronischen Steuerung oder Regelung zusammenwirkt.

Wie sich aus den Figuren weiter ergibt, ist der Hauptkolben 10 aus zwei Komponenten 70, 72 zusammengesetzt, wobei die dahingehenden Komponenten 70, 72 mit ihren einander zugewandten freien Stirnseiten die Fluidkammer 58 in axialer Verschieberichtung der Ventilkolben 10, 12 gesehen begrenzen. An der freien Stirnseite der zweiten Komponente 72, die der Magneteinrichtung 16 zugewandt ist, greift als weiterer Energiespeicher eine zweite Druckfeder 74 an, die sich mit ihrem anderen freien Ende an stationären Teilen des Ventilgehäuses 14 abstützt und als Druckfeder konzipiert eine Vorspannung auf den Hauptkolben 10, in dessen Schließrichtung ausübt. Innenumfangsseitig zu der zweiten Druckfeder 74 und koaxial zu derselben angeordnet verläuft die Druckfeder 22, die sich mit ihrem einen freien Ende an einer absatzförmigen Schulter im Inneren der zweiten Komponente 72 abstützt und mit ihrem anderen freien Ende an einem ringförmigen Vorsprung 76 am Vorsteuerkolben 12. Dergestalt erfährt der Hauptkolben 10 eine Vorspannung über die Druckfeder 74 mit ihrer jeweiligen Federkraft und der Vorsteuerkolben 12 eine solche über die Feder 22.

Im Folgenden wird nunmehr beschrieben wie die Bewegung des Hauptkolbens 10 geregelt wird. Die Bewegung des Hauptkolbens 10 in Blickrichtung auf die Figur 2 gesehen in einen Zustand wie in Figur 3 vorgegeben, also nach links, erfolgt dabei wie folgt. Der an dem jeweiligen Fluidanschluss 44 oder 46 anstehende Druck vor dem Hauptkolben 10, welcher über das Um- schaltventil 42 und die Fluidverbindung 18 zu dem Vorsteuerkolben 12 gemeldet wird, hält bei bestromter Magneteinrichtung 16 durch den Druck im Vorsteuerraum 20, gemäß der Darstellung nach der Figur 2, zunächst den Hauptkolben 10 über die Flächendifferenz, die durch die gegenüberliegenden Stirnseiten des Hauptkolbens 10 gebildet wird, zu. Dabei ist gemäß der Darstellung nach der Figur 2 der Vorsteuerkolben 12 über einen ringförmigen Ventilsitz 77 in sitzdichter Anlage mit dem Ventilgehäuse 14, so dass es im geschlossenen Zustand des Ventils nicht ungewollt zu einem Leckagestrom ausgehend vom Vorsteuerraum 20 in Richtung des Tankanschlusses 40 kommen kann.

Entfällt nun eine Krafterzeugung durch die Magneteinrichtung 16 (stromlos offen) wird unter Einbezug zumindest der Druckfeder 23, die zwischen Vorsteuerkolben 12 und dem Betätigungsmagneten 1 7 der Magneteinrichtung 16 wirkt, der Vorsteuerkolben 12 in Blickrichtung auf die Figuren gesehen in seine linke Ausgangsstellung nach der Figur 3 verfahren. In der dahingehend linken Ausgangsstellung ist die Ausnehmung 30 am Außenumfang des Vorsteuerkolbens 12 von zugehörigen Gehäuseteilen des Ventilgehäuses 14 verschlossen. Ebenso ist der jeweilige Querkanal 68, der fluidführend mit der Fluidkammer 58 verbunden ist und mithin mit der jeweiligen Druckeinleitungsseite am Hauptkolben 10 durch den benachbarten Außenumfang des Vorsteuerkolbens 12, vorzugsweise fluiddicht, verschlossen. Des Weiteren wird der Hauptkolben 10 über die äußere zweite Druckfeder 74 in Richtung seiner Schließstellung gehalten.

Der dahingehend von der Druckversorgung vonseiten des Hauptkolbens 10 abgeschnittene Vorsteuerraum 20 kann aber nun über den fluidführenden Kanal 32 im Innern des Vorsteuerkolbens 12 in Richtung des Tankanschlusses 40 drucklos gehalten werden, indem dahingehend der Fluiddruck im Vorsteuerraum 20 zwangsläufig abfällt. Dergestalt wird eine Fluidverbindung vom Vorsteuerraum 20 über den fluidführenden Kanal 32 zu dem jeweils quer verlaufenden Kanalabschnitt 36 des dahingehenden Kanals 32 hergestellt. Neben dem stirnseitigen Eintritt am Vorsteuerkolben 12 besteht eine weitere, permanente Fluidverbindung zum Vorsteuerraum 20 über eine Querkanalführung 75, die in den Kanal 32 des Vorsteuerkolbens 12 mit ihrem jeweils einen freien Ende ausmündet. Da sich der Vorsteuerkolben 20 in seiner stromlos offenen Ausgangsstellung befindet, wird die zweite Ausnehmung 38 im Ventilgehäuse 14 nach links mittels der Druckfeder 23 aufgesteuert und Fluid kann von dort über eine ringförmige Schulterausnehmung 79 im Ventilgehäuse 14 in einen Entlastungsraum 80 überströmen, der durch eine verbreiterte Ringausnehmung im Ventilgehäuse 14 gebildet ist. Von diesem Entlastungsraum 80 aus, bei freigegebenem Ventilsitz 77, strömt das vonseiten des Vorsteuerraums 20 unter Druck stehende Fluid dann in einen Ringkanal 78 aus, der vertieft im Vorsteuerkolben 12 mit vorgebbarer Länge derart eingebracht ist, dass in jeder möglichen Verschiebestellung des Vorsteuerkolbens 12, der Ringkanal 78 in fluidführender Deckung mit dem Tankanschluss 40 ist. Das im Ringkanal 78 befindliche Fluid wird dann insoweit über den jeweiligen Tankanschluss 40 auf die Tankseite T der Ventilvorrichtung gebracht, so dass insoweit der Vorsteuerraum 20 vollständig druckentlastet wird. In Abhängigkeit des jeweils am Hauptkolben 10 anstehenden Fluiddruckes wird dann dieser entgegen der Federwirkung der Druckfedern 22 und 74 aufgesteuert und es stellt sich dergestalt ein neues Gleichgewicht am geöffneten Ventil ein.

Wird der Betätigungsmagnet 1 7 der Magneteinrichtung 16 hingegen bestromt, verfährt der zugehörige Betätigungsmagnet 17 oder Magentanker in Blickrichtung auf die Figur 1 gesehen entgegen der Wirkung der zusätzlichen Druckfeder 24 und der Magnetfeder 23 in seine rechte Verschiebe- respektive Anschlagstellung. Hierfür weist die Magneteinrichtung 16 eine bestrombare Spule 81 auf, die entsprechend bestromt den Betätigungsmagneten 17 respektive den Magnetanker von seiner in der Figur 1 gezeigten Ausgangsstellung nach rechts in seine Betätigungsstellung verfährt. Entfällt die Bestromung für die Spule 81 über einen üblichen Steckeranschluss 82 an der Magneteinrichtung 16, erlauben die beiden Druckfedern 23, 24 eine hemmnisfreie Rückstellung in die in Figur 1 gezeigte Ausgangsstellung, die der Stellung des Vorsteuerkolbens 12 nach der Figur 3 entspricht, also „stromlos offen".

In dieser Ausgangsstellung der Magneteinrichtung 16 befindet sich also auch, gemäß der Darstellung nach der Figur 3, der Vorsteuerkolben 12 in seiner linken Ausgangsstellung, und wie bereits ausgeführt, wird dahingehend dann der Vorsteuerraum 20 nicht länger mehr mit Fluid vorgebbaren Druckes vonseiten des Hauptkolbens 10 versorgt. Der im Vorsteuerraum 20 herrschende Fluiddruck wirkt auch grundsätzlich auf die Rückseite des Hauptkolbens 10, so dass aufgrund der Flächenübersetzung der Hauptkolben 10 sicher zugehalten ist, sofern der Vorsteuerkolben 12 die Position nach der Figur 2 einnimmt. Demgemäß entspricht die Betätigungsstellung oder die bestromte Stellung der sicher geschlossenen Stellung für den Hauptkolben 10. Ferner gelangt über den fluidführenden Kanal 32 des Vorsteuerkolbens 12 Fluid auf dessen Rückseite, um dergestalt einen Druckausgleich für die bewegbaren Komponenten herzustellen; allein gemäß der Darstellung nach der Figur 2 ist nunmehr über den Ventilsitz 77 eine sitzdichte Absperrung des Fluidwegs vom Vorsteuerraum 20 in Richtung des Tankanschlusses 40 erreicht, wobei die dahingehende Absperrung des Fluidweges leckagedicht ist.

Des Weiteren weist der Hauptkolben 10 an seiner freien linken Stirnseite eine ballig ausgebildete Stirnseite 98 auf, gebildet aus einem vorgebbaren Radius, der dazu dient einen linearen Zusammenhang zwischen dem Hub des Hauptkolbens 10 zu seiner von ihm erzeugten Öffnungsfläche an den Fluidanschlüssen 44 oder 46 herzustellen. Ansonsten ist der Hauptkolben 10 über gestuft ausgebildete Ringflächen längsverfahrbar an der Innenumfangsseite des Ventilgehäuses 14 verfahrbar geführt, wobei eine dahingehende Schrägfläche einen weiteren Ventilsitz 100 ausbildet, so dass insoweit der Hauptkolben 10 in seiner Schließstellung nach den Figuren 1 und 1 eine sitzdichte Absperrung zwischen den Fluid-Anschlussstellen 44, 46 vornimmt. Einzelne nicht näher beschriebene Dichtringsysteme, regelmäßig in Form von üblichen O-Dichtringen, sorgen für eine fluiddichte Abgrenzung der einzelnen Fluidräume und Fluidstrecken untereinander, wie vor- stehend angegeben.

Wie insbesondere die Figur 1 zeigt, ist der Ventilkörper als Ganzes nach den Figuren 2 und 3 in einen Ventilblock 102 in üblicher Weise einsetzbar, der die fluidführenden Anschlussstellen 44, 46 aufweist. Über eine teilweise im Ventilblock 102 geführte Fluidverbindung 104 besteht eine per- manente Fluidverbindung zwischen dem Tankanschluss 40 und der Tankseite T der Gesamt-Ventilvorrichtung. Ferner ergibt sich aus der Figur 1 , dass die Verbindungskanäle 60 nach außen hin von Umfangsteilen des Ventilgehäuses 14 gekammert sind. Wie sich weiter aus der Figur 1 ergibt, ist ein Flanschteil 106 von außen her auf den Ventilblock 102 aufgesetzt und mit diesem in üblicher Weise fest verbunden. Ferner sind Teile des Ventilgehäuses 14 auf einer Innenumfangsseite des Flanschteils 106 über eine Gewindestrecke 108 mit diesem fest verschraubt.