DE4011593C2 - Einstellbares Druckventil - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein einstellbares Druck­ ventil gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Über derartige Druckventile läßt sich das Verhalten von hy­ draulischen Steuerkreisen dynamisch beeinflussen. Dabei ist es allerdings erforderlich, daß das Ventil eine verhältnis­ mäßig enge Hysterese aufweist und mit hoher Reproduzierbar­ keit eine Feineinstellung zuläßt. Eine derartiges Ventil läßt sich damit auch in Hydraulikkreise eingliedern, in de­ nen eine elektrische Druckfeineinstellung mit zeitlicher Beeinflussung des Druckanstiegs und des Druckabfalls er­ wünscht ist.

Es ist bereits ein elektromotorisch verstellbares Druckven­ til bekannt, bei dem die Verstellung unter Zuhilfenahme ei­ nes Gleichstrom-Getriebemotors erfolgt, dessen Abtriebs­ welle mit einer Exzenter-Zwischenwelle gekoppelt ist. Die Zwischenwelle ist in einer Verlängerung des Ventilgehäuses quer zur Ventilachse angeordnet und weist zwischen zwei La­ gerstellen einen Exzenterabschnitt auf, über den ein kol­ benförmig ausgebildeter Ventilteller antreibbar ist. Um ei­ ne ausreichend hohe Positioniergenauigkeit zu erzielen, ist es in diesem bekannten Fall erforderlich, den Getriebemotor im geschlossenen Regelkreis zu betreiben. Dies vergrößert nicht nur den schaltungstechnischen Aufwand, sondern dar­ über hinaus den zur Aufnahme des Getriebemotors mit Weg- Rückführung erforderlichen Bauraum.

Aus dem Dokument DE 32 10 603 A1 ist ein einstellbares Druckventil gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 be­ kannt, bei dem der zweite Ventilteller unter Zuhilfenahme eines Schrittmotors relativ zum ersten Ventilteller beweg­ bar ist. In diesem bekannten Fall ist zur Herabsetzung des auf den Schrittmotor wirkenden Lastmoments zwischen dem Ventilteller und dem Schrittmotor ein Stirnradgetriebe ge­ schaltet, dessen Abtriebsritzel mit einer Gewindestange fest verbunden ist, welche mit einer entsprechenden, im Ge­ häuse festgelegten Mutter zusammenwirkt und stirnseitig ei­ ne Vertiefung zur Aufnahme eines Ventiltellerschlstößels hat. Das Antriebszahnrad wirkt mit einem in axialer Rich­ tung verlängerten Antriebsritzel zusammen. Diese axiale Verlängerung ist erforderlich, weil sich das Abtriebszahn­ rad bei einer Ansteuerung durch den Motor in axialer Rich­ tung bezüglich des Antriebsritzels bewegen muß. Über ein weiteres Zahnrad, das im Gehäuse gelagert und in Drehrich­ tung federnd vorgespannt ist, wird zwar auf die Antriebs­ einrichtung eine Stützkraft ausgeübt, die der Richtung der Reaktionskraft entgegengerichtet ist, welche aufgrund der Kompressionen der Ventilfeder auf die Antriebseinrichtung einwirkt. Die über die Verzahnung zwischen Antriebsritzel und Abtriebszahnrad ausgeübte Axialkraft auf die Abtriebs­ welle des Motors kann jedoch dadurch nicht abgefangen wer­ den, wodurch sich bei Feineinstellungen, die unter Zuhilfe­ nahme von Schrittmotoren angestrebt werden, Einstellungsun­ genauigkeiten durch die Spielbehaftung des Antriebs erge­ ben. Darüber hinaus erfordert die Ansteuerung des Ventil­ tellers beim bekannten Drucksteuerorgan einen verhältnis­ mäßig raumgreifenden Aufbau.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein einstellbares Druckventil gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 derart weiterzubilden, daß bei kompaktem Aufbau ein spiel freier Betrieb des Ventiltellerantriebs und damit Feineinstellungen des Druckventils ermöglicht werden.

Diese Aufgabe wird durch Merkmale des Patentanspruchs 1 ge­ löst.

Erfindungsgemäß wird durch die koaxiale Anflanschung des Schrittmotors erheblicher Bauraum eingespart. Das Zusammen­ wirken von Gewindespindel und Gewindemutter ermöglicht es, auf relativ kleinem Bauraum eine sehr große Kraftüberset­ zung bereitzustellen. Die von der Ventilfeder auf die Ge­ windespindel aufgebrachte Reaktionskraft wird über ein zu­ sätzliches Axiallager unmittelbar in ein gehäusefestes Bau­ teil eingeleitet. Dadurch wird die durchgehende Abtriebs­ welle des Schrittmotors von der Ventil-Schließkraft nicht mehr axial beaufschlagt, wodurch Feineinstellungen und ein spiel freier Betrieb des Getriebes zwischen Gewindespindel und Gewindemutter ermöglicht werden.

Dabei ist es weiterhin nicht mehr nötig, den Schrittmotor zur Erzielung einer reproduzierbaren und hohen Stellge­ nauigkeit im geschlossenen Regelkreis zu betreiben. Es ge­ nügt, den Schrittantrieb als offene Steuerung auszubilden, wobei vorzugsweise Weg-, Geschwindigkeits- und Richtungssi­ gnale vorgegeben werden. Es ergibt sich dabei darüber hin­ aus der zusätzliche Vorteil, daß aufgrund der überlegenen Leistungscharakteristik von Schrittmotoren auch der hierfür in Anspruch genommene Bauraum klein gehalten werden kann. Während bei Druckventilen mit einem Gleichstrommotor ein nachgeschaltetes Getriebe vorgesehen werden mußte, um das erforderliche Drehmoment aufzubringen und die Auflösung der im Regelkreis vorgesehenen Sensoren auf einem vertretbaren Niveau zu halten, kann ein solches, hoch untersetzendes Un­ tersetzungsgetriebe bei Verwendung eine Schrittmotors ent­ fallen, was der kompakten Bauweise des Ventils weiter zugu­ te kommt. Schrittmotoren ermöglichen selbst bei verhältnis­ mäß großen Nennmomenten Schrittfrequenzen in einem weiten Spektrum, so daß eine einfache Anpassung der Stellcharakte­ ristik des Ventils an den betreffenden Hydraulikkreis er­ möglicht ist.

Durch die direkte und koaxiale Anflanschung des Schrittmo­ tors an das Ventilgehäuse ergibt sich darüber hinaus eine einfachere geometrische Form für das Ventilgehäuse und da­ mit eine wirtschaftlichere Herstellung. Die Stellgenauig­ keit des Ventils läßt sich über die Wahl der Winkelschritt­ größe beeinflussen, wobei sich eine zusätzliche Verfeinerung der Stellgenauigkeit dadurch ergibt, daß zwischen der Aus­ gangswelle des Schrittmotors und dem bewegbaren Ventiltel­ ler ein sehr verlust- und spielarmes Untersetzungsgetriebe in Form einer Gewindespindel und einer Gewindemutter ausge­ bildet ist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Ein besonders verlust- und spielarmes Untersetzungsgetriebe ergibt sich mit der Weiterbildung des Patentanspruchs 14. Dabei sitzt gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der be­ wegbare Ventilteller auf einer drehsicher geführten Kuge­ lumlaufmutter, die mit einer vom Schrittmotor angetriebenen Kugelumlaufspindel in Eingriff steht. Die auf diese Weise besonders reibungsarme Bewegungsübertragung wirkt sich be­ sonders positiv auf die Hysterese des Ventils aus. Der Schrittantrieb kann hierbei wegen der direkten Zuordnung zwischen den elektrischen Steuerimpulsen und den Winkel­ schritten als offene Steuerung ausgeführt werden.

Die Haltebremse gemäß Anspruch 12 erlaubt es, den Motor im Betrieb des Ventils nicht dauernd unter Strom zu halten, sondern ihn nach Einstellung des gewünschten Druckes abzuschalten. Dies führt zu einer Energieer­ sparnis. Die Haltebremse ermöglicht es weiterhin, daß bei Stromausfall (Störfall) der am Ventil eingestellte Betriebsparameter erhalten bleibt, weil das Ventil sich nicht verstellen kann.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Gewindespindel bzw. die Kugelumlaufspin­ del mittels einer Zwischenwelle angetrieben wird, die als Hohlwelle ausgebildet ist und die jeweiligen Enden der Schrittmotorwelle bzw. der durchgehenden Welle und der Kugelumlaufspindel über­ greift. Dieses Konzept erlaubt es, herkömmliche Schrittmotoren ohne konstruktionstechnische Umbaumaß­ nahmen am Getriebegehäuse anzubringen, wobei über die Zwischenwelle jeweils die Anpassung an die betreffende Ventilkonstruktion erfolgt. Das Ventil kann somit modu­ lar aufgebaut werden, was der Wirtschaftlichkeit der Herstellung der hierfür erforderlichen Komponenten zu­ gute kommt. Darüber hinaus können über die Zwischen­ welle herstellungs- bzw. montagetechnisch bedingte Fluchtungsabweichungen zwischen Motor- und Ventilachse kompensiert werden.

Der für die Zwischenwelle erforderliche Bauraum zwi­ schen Ventilteller und Schrittmotor wird in vorteilhaf­ ter Weise dazu genutzt, eine qualitativ hochwer­ tige Axiallagerung in das Ventil zu integrieren, so daß das erfindungsgemäße Ventil selbst dann einsetzbar ist, wenn höchste Ventilkräfte herrschen. Eine besonders einfache Axiallagerung der Zwischenwelle ergibt sich dann, wenn die Zwischenwelle einen Radialbund hat, zu dessen beiden Seiten jeweils ein Axial-Wälzlager, bei­ spielsweise in Form eines Kugellagers, vorgesehen ist.

Wenn die Zwischenwelle in einem zwischen Ventil- und Motorgehäuse geflanschten Gehäuseteil bzw. Zwischengehäuse untergebracht wird, in dem vorzugsweise zusätzlich eine Führungs­ scheibe für einen Zentrierfortsatz der Gewinde- bzw. Kugelumlaufmut­ ter aufgenommen ist, ergibt sich die besonders vorteil­ hafte Möglichkeit, das Zwischengehäuse als separaten Modul auszubilden, der - je nach Leistungscharakteri­ stik des Ventils - austauschbar und mit den angrenzen­ den Komponenten, nämlich dem Ventilgehäuse und dem Schrittmotorgehäuse verbindbar ist.

Der erfindungsgemäße Aufbau des Ventils schafft die Voraussetzungen dafür, daß die wesentlichen Funktions­ oberflächen der Bauteile ausschließlich rotationssymme­ trisch gestaltet werden können, wodurch sich eine ein­ fachere Herstellung des Ventils ergibt. Der besondere Vorteil ist darüber hinaus darin zu sehen, daß auch eine einfachere Abdichtung des die Ventilfeder aufneh­ menden Raums gegen das Motorgetriebegehäuse vorgenommen werden kann. Hierbei ist es lediglich erforderlich, die Gewinde- bzw. Kugelumlaufspindel und die zwischenwelle über jeweils eine Ringdichtung abzudichten, wodurch sich eine sehr einfache und leistungsfähige Dichtung ergibt, die eine Beaufschlagung des Ventils mit hohen Drücken ermög­ licht.

Zwar ist aus der DE-OS 21 41 590 ein Motorantrieb für Steuerorgane gezeigt, bei dem aus dem Antrieb eine Spindel ragt, die mit einer Gewindemutter zusammenwirkt, an der sich unter Zwischenschaltung einer Feder ein Steuerschieber des Steuerorgans abstützt. Die auf die Mutter einwirkende axiale Reaktionskraft wird hierbei entgegen der Lehre der vorliegenden Erfindung vollständig auf die Gewindespindel und damit auf den Antrieb weitergeleitet.

Aus der Zeitschrift "Maschinenmarkt Würzburg, 70. Jahrgang 1964, Nr. 75, Seite 96 bis 122" ist bereits die Verwendung eines Schrittmotors als Antriebselement für Stellorgane vorgestellt. Das Problem der Abschirmung von axial gerichteten Reaktionskräften von der Abtriebswelle des Schrittmotors ist in dieser Literaturstelle allerdings nicht angesprochen.

Nachstehend wird anhand schematischer Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt des einstellbaren Druck­ ventils in der Ausführung als Druckbegrenzungsventil;

Fig. 2 die Einzelheit II in Fig. 1;

Fig. 3 die Ansicht III in Fig. 2;

Fig. 4A und 4B schematische Schnittansichten der Einzelheit 11 in Fig. 1, wobei in der oberen Hälfte der Zustand vor der Justage und in der unteren Hälfte der Zustand nach der Justage des Ventils dargestellt ist; und

Fig. 5 und 6 Bildzeichen zur Verdeutlichung der Anwendungsgebiete der erfindungsgemäßen Ventilgestal­ tung.

Wie eingangs bereits erwähnt, betrifft die Erfindung ein einstellbares Druckventil beispielsweise in der Ausführung als Druckbegrenzungsventil und als Druckreduzierventil. Die Bildzeichen für diese Ventile sind in den Fig. 5 und 6 dargestellt. Beim Druckbegrenzungsventil gemäß Fig. 5 ist ein Schließelement 2 mittels einer Feder 4 in Schließrichtung vorgespannt. Die Kraft, mit der das Schließelement 2 auf einen Ventilsitz gedrückt wird, ist einstellbar, was durch den Pfeil 6 angedeutet ist. Der Federraum ist regelmäßig zum Tank entlastet und der Druck P im System wirkt auf die Fläche des Schließele­ ments 2, was durch eine Steuerleitung 8 wiedergegeben ist. Mit zunehmenden Druck P steigt die Kraft, mit der das Schließelement 2 entgegen der Kraft der Feder 4 in der Öffnungsrichtung beaufschlagt wird. Übersteigt die Druckkraft die Federkraft, verschiebt sich das Schließ­ element gegen die Feder 4 und öffnet die Verbindung zum Tank T. Das Ventil öffnet so weit, bis am Schließele­ ment zwischen Druck- und Federkraft Gleichgewicht herrscht. Mittels der einstellbaren Feder 4 kann der Systemdruck P variiert werden.

In Fig. 6 ist ein weiteres Anwendungsgebiet der Erfin­ dung, nämlich ein direkt gesteuertes Druckreduzierven­ til gezeigt. Im Gegensatz zum Druckbegrenzungsventil gemäß Fig. 5 ist hier das Ventil in der Ausgangsstel­ lung geöffnet. Die Durchflußrichtung ist von P nach A. Der Sekundärdruck im Anschluß A wirkt über eine Steuer­ leitung 18 auf eine erste Fläche 13 eines Ventilele­ ments 12 in Form eines Kolbens. Die andere Fläche 11 ist von einer Feder 14 beaufschlagt, die wiederum ver­ stellbar ist, was durch den Pfeil 16 angedeutet ist. Erreicht der Druck bei A den an der Feder 14 einge­ stellten Wert, verschiebt sich der Kolben 12 und ver­ ringert den Durchfluß von P nach A. Zum Ausgang des Ventils kann nur die Flüssigkeitsmenge fließen, die ohne Druckerhöhung von dem Verbraucher im nachfolgenden System bei A abgenommen wird, es wird somit der Sekun­ därdruck, d. h. der Ausgangsdruck begrenzt, und zwar un­ abhängig vom Eingangsdruck, sobald dieser den einge­ stellten Wert überschreitet.

In Hydrauliksystemen ist es oftmals erwünscht, die Cha­ rakteristik der vorstehend erläuterten, einstellbaren Druckventile nach einem bestimmten Schaltmuster zu variieren, um eine Anpassung an dynamische Hydrauliksysteme vornehmen zu können. Die hierdurch erforderliche Einstellbarkeit der Ventilcharakteristik soll nachstehend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels eines elektromotorisch einstellbaren Druckbegrenzungsventils erläutert werden, wobei auf die Fig. 1 bis 4 Bezug genommen wird.

In Fig. 1 ist mit dem Bezugszeichen 22 ein Ventilge­ häuse bezeichnet, das im wesentlichen quaderförmig aus­ gebildet ist. Das Ventilgehäuse 22 nimmt in seinem In­ neren einen Ventil-Einbausatz mit Ventilspindel 24, Ventilkegelkörper 26 und Justierschraube 28 auf. Die Ventilspindel 24 kann mittels einer Kontermutter 30 axial am Ventilgehäuse 22 fixiert werden. Der Justier­ schraube 28 ist ebenfalls eine Kontermutter 32 zugeord­ net, um die axiale Lage der Justierschraube 28 zu fi­ xieren.

Der eigentliche Ventilsitz des Druckbegrenzungsventils ist mit 34 bezeichnet und wird mittels eines Ventilke­ gelabschnitts 36 in der Ruhelage des Ventils verschlos­ sen. Hinter dem Ventilkegelabschnitt 36 ist am Ventil­ kegelkörper 26 ein Auflagebund 38 ausgebildet, über den die Ventil-Schließkraft auf den Ventilkegelkörper 26 aufgebracht wird. Hierzu ist eine Kugel 40 vorgesehen, die in einer Innenausnehmung 42 eines ersten Ventiltellers 44 aufgenommen ist. Der erste Ventilteller 44 wird mittels einer vorbestimmten Federkraft gegen den Ventilkegelkörper 26 gedrückt, wobei die Größe der Federkraft den System­ druck bestimmt, der über eine Ventilkammer 46 am Ven­ tilsitz 34 anliegt.

Nachfolgend wird beschrieben, in welcher Weise die Ein­ stellung des Druckbegrenzungsventils, d. h. die Verände­ rung der Ventil-Schließkraft erfolgt:

Am ersten Ventilteller 44 stützt sich eine Ventilfeder in Form einer Druck-Schraubenfeder bzw. Ventilfeder 48 ab, deren anderes Ende an einem weiteren zweiten Ventilteller 50 anliegt. Durch axiale Verstellung des zweiten Ventiltellers 50 ändert sich die Länge der Druck-Schraubenfeder bzw. Ventilteller 48 und dementsprechend die von der Ventilfeder 48 auf den Ventilkegelkörper 26 auf­ gebrachte Schließkraft. Um diese Schließkraft mit hoher Genauigkeit und innerhalb kürzester Zeit mit einem re­ lativ geringen, schaltungstechnischen Aufwand verändern zu können, ist ein elektromotorischer Stellantrieb vor­ gesehen, der einen Schrittmotor 52 aufweist, welcher über ein Zwischengehäuse 54 koaxial an das Ventilge­ häuse 22 angeflanscht ist. Der Schrittmotor 52 hat als Schrittmotorwelle eine durchgehende Welle 56, an derem dem Ventilgehäuse 22 abgewandten Ende eine elektromagnetische Haltebremse 58 befestigt ist. Mit 60 und 62 sind die Stromanschlüsse für den Schrittmotor 52 einerseits und die Haltebremse 58 andererseits bezeichnet.

Die Steuersignalleitungen werden auf eine nicht näher dargestellte Leistungselektronikkarte eines elektri­ schen Steuerkreises gegeben, der eine Busplatine zuge­ ordnet ist, die von einer-Netzkarte gespeist und mit einer Oszillatorkarte im Signalaustausch steht. Die An­ steuerung des Stellantriebs erfolgt elektrisch durch Vorgabe von Weg-, Geschwindigkeits- und Richtungssigna­ len, so daß der Schrittmotor im offenen Steuerkreis be­ trieben werden kann, wobei in vorteilhafter Weise von dem breiten Schrittfrequenzband derartiger Motoren, beispielsweise zwischen 10 Hz und 40 kHz Gebrauch ge­ macht wird.

Um die Hysterese des Ventils so klein wie möglich zu halten, ist es erforderlich, die Bewegungsübertragung vom Schrittmotor 52 auf den Federteller bzw. den zweiten Ventilteller 50 mit mög­ lichst geringer innerer Reibung zu bewirken. Zu diesem Zweck ist ein reibungsarmes Untersetzungsgetriebe in Form eines Kugelspindeltriebes zwischen Motorwelle 56 und zweiten Ventilteller 50 geschaltet, wobei das Getriebe in vorteilhafter Weise so ausgebildet ist, daß eine Achse 64 der Schrittmotorwelle 56 bzw. des Schrittmotorgehäuses 66 mit einer Achse 68 des Druckbegrenzungsventils bzw. des Ventilgehäuses 22 zusammenfällt. Auch das Gehäuse 64 kann im wesentlichen quaderförmig mit zylindrischer In­ nenausnehmung ausgebildet sein, ebenso wie das Zwi­ schengehäuse 54, wodurch sich das Ventil insgesamt aus stabförmigen Teilen mit rotationssymmetrischen Funkti­ onsoberflächen aufbauen läßt. Die drei Gehäuseteile 22, 54 und 66 sind mittels Spannschrauben 70 zusammenge­ spannt, die in den jeweiligen Ecken der Gehäuseteile verlaufen, wobei die einzelnen Gehäuseteile über Zen­ trierungen 72 und 74 ineinander greifen.

Zur reibungsarmen Kraftübertragung von der Schrittmo­ torwelle 56 zum zweiten Ventilteller 50 ist eine Kugelumlauf­ spindel 76 vorgesehen, die mit einer Kugelumlaufmutter 78 in Funktionseingriff steht. Letztere trägt den zweiten Ven­ tilteller 50, an dem sich die Ventilfeder 48 abstützt. Der Gewindeabschnitt der Kugelumlaufspindel 76 geht über eine Radialschulter 82 in einen Axialfortsatz 80 über, der abdichtend (Dichtung 84) und mit Passung in eine Hohlwelle 86 eintaucht. Einzelheiten dieser Ver­ bindung ergeben sich aus der Darstellung gemäß Fig. 2. Über einen sich diametral erstreckenden Stift 88 er­ folgt eine Axialsicherung und eine Verdrehsicherung des Fortsatzes 80 in der Hohlwelle 86. Von der anderen Seite erstreckt sich in die Innenausnehmung der Hohl­ welle 86 ein Endabschnitt der Schrittmotorwelle 56. Über einen weiteren Querstift 90 erfolgt eine verschie­ befeste und drehsichere Mitnahmezwischenwelle 56 und Hohlwelle 86.

Man erkennt aus der Darstellung gemäß Fig. 2, daß die Achsen der Stifte 88 und 90 vorzugsweise um 90° zuein­ ander versetzt sind. Vorzugsweise erfolgt die Verbin­ dung derart, daß die Aufnahmebohrungen in der Hohlwelle 86 einerseits und in den Endabschnitten 80 und 56 der miteinander zu koppelnden Wellenteile andererseits beim Montagevorgang hergestellt werden, wonach die Verstif­ tung erfolgt.

Die Hohlwelle 86 ist mittels einer Dichtungsanordnung 92 abgedichtet in einer gestuften Innenausnehmung 94 geführt aufgenommen und stützt sich mit ihrer dem Ven­ til zugewandten Stirnfläche 96 an der Radialschulter 82 der Kugelumlaufspindel 76 ab.

Zur Aufnahme der von der Ventilfeder 48 aufgebrachten Reaktionskraft weist die Hohlwelle 86 einen Ringbund 98 auf, der über ein Kugellager 100 an einer Druckscheibe 102 abgestützt ist, die formschlüssig in der Innenaus­ nehmung 94 aufgenommen ist und sich ihrerseits an einem Zentrier- oder Stirnbund 104 des Getriebemotorgehäuses 66 abstützt. Die durchgehende Welle 56 des Schrittmo­ tors 52 ist somit von den von der Ventilfeder 48 indu­ zierten Reaktionskräften abgeschirmt, wobei durch das Kugellager 100 dafür gesorgt wird, daß die Federvor­ spannkraft die Reibungskräfte bei der Drehmomentüber­ tragung nicht übermäßig ansteigen lassen.

Ein weiteres Kugellager 106 ist zwischen dem Ringbund 98 und einer weiteren Druckscheibe 108 vorgesehen, die sich über eine Paßscheibenanordnung 110 an einer Aus­ gleichsscheibe 112 abstützt. Mittels der Ausgleichs­ scheibe 112 wird die Dichtungsanordnung 92 in Lage ge­ halten, so daß eine wirkungsvolle Abdichtung des die Ventilfeder 48 aufnehmenden Ventilraums sichergestellt ist.

Zur Führung des in axialer Richtung bewegbaren zweiten Ventil­ tellers 50 ist eine Führungsscheibe 114 vorgesehen, die mittels einer Paßfeder 116 verdrehsicher in einer In­ nenausnehmung 118 des Zwischengehäuses 54 aufgenommen ist. Die Führungsscheibe 114 weist eine zentrische Füh­ rungsbohrung 120 auf, in die mit Gleitpassung ein Füh­ rungsansatz 122 der Kugelumlaufmutter 78 eingreift. Eine mit 124 bezeichnete Schraube ist von der Rückseite in die Führungsscheibe 114 versenkt eingeschraubt und ragt mit ihrem Fußabschnitt durch eine außerzentrische Bohrung 126 in der Kugelumlaufmutter 78, wodurch letz­ tere gegen Drehbewegungen gesichert ist.

Aus der vorstehenden Beschreibung wird dementsprechend klar, daß bei einer Drehmomenteinleitung über die durchgehende Welle 56 des Schrittmotors 52 über die Mitnehmerstifte 88, 90 eine Drehmomentübertragung auf die Kugelumlaufspindel 76 erfolgt, die aufgrund der drehfesten, jedoch axial verschiebbaren Lagerung der Kugelumlaufmutter 50, 78 in eine Axialbewegung des Ven­ tiltellers 50 umgewandelt wird. Die Kraftübertragung erfolgt durch die ausgewählten Komponenten so reibungs­ arm wie möglich, so daß sich das Ventil durch eine sehr kleine Hysterese auszeichnet. Die Ansteuerung erfolgt durch Weg-, Geschwindigkeits- und Richtungssignale, wo­ bei vor und nach jeder Betätigung des Motors eine Ent­ sperrung bzw. Sperrung der elektromagnetischen Halte­ bremse 58 vorgenommen wird.

Der Antrieb des bewegbaren, zweiten Ventiltellers 50 ist darüber hinaus sehr kompakt und hat den zusätzlichen Vorteil, daß er einen modularen Aufbau des Ventils ermöglicht. Dabei ist der Ventil-Kegel-Einbausatz zusammen mit der Ventilfeder 48 im eigentlichen Ventilgehäuse unterge­ bracht. Die Schnittstelle zwischen Schrittmotor 52 und Ventilgehäuse 22 liegt im Bereich eines Zwischengehäu­ ses 54, mit dem eine Anpassung an die jeweils vorlie­ genden Randbedingungen seitens des Schrittmotors 52 ei­ nerseits und des Ventils 22 andererseits ermöglicht ist. Aufgrund der koaxialen Anordnung der Ventilteile sind die Funktionsflächen der miteinander zu verbinden­ den Gehäuseteile ausschließlich zylindrisch ausgebil­ det, was der Wirtschaftlichkeit des Herstellungsverfah­ rens zugute kommt.

Nachfolgend wird anhand der Fig. 4A und 4B erläu­ tert, in welcher Weise die spielfreie Montage der Zwi­ schenwelle 86 erfolgt:

Fig. 4A zeigt in einem Ausschnitt das Ventil vor der endgültigen Justage. Diejenigen Komponenten, die den Bauteilen der vorstehend beschriebenen Ausführungsform entsprechen, sind mit entsprechenden Bezugszeichen ge­ kennzeichnet.

Bei noch nicht vollendeter Justage im zusammenge­ flanschten Zustand der Gehäuseteile 22, 54 und 66 zwi­ schen einem Befestigungsflansch 128 und der dem Ventil abgewandten Stirnseite 130 des Zwischengehäuses ein Spalt mit der Breite W verbleibt. Diese Spaltbreite wird ausgemessen, woraufhin die Paßscheibe 110 bzw. das axiale Maß der Paßscheibenanordnung 110 soweit redu­ ziert wird, daß der Spalt W zu Null wird und ein Rest­ spiel S in der Größenordnung von etwa 0 bis 0.01 mm verbleibt. Die Ventilgehäuseteile werden anschließend wieder zusammengebaut und über die Schrauben 70 axial miteinander verspannt.

Claims (14)

1. Einstellbares Druckventil, mit einer in einem Ventilgehäuse aufgenommenen Ventilfeder, die sich einerseits an einem ersten Ven­ tilteller zur Beaufschlagung eines Ventilkörpers und andererseits an einem zweiten Ventilteller abstützt, der unter Zuhilfenahme eines Schrittmotors relativ zum ersten Ventilteller bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Schrittmotor (52) koaxial an das Ventil­ gehäuse (22, 54) angeflanscht ist und eine durchge­ hende Welle (56) hat, die mit einer Gewindespindel (76) in Eingriff steht, auf die eine axial geführte Gewindemutter (78) zur Abstützung des zweiten Ventil­ tellers (50) geschraubt ist, und daß die von der Ven­ tilfeder (48) auf die Gewindespindel (76) aufgebrachte Reaktionskraft über ein Axiallager (100) in ein gehäu­ sefestes Bauteil (102, 104) eingeleitet wird.

2. Druckventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die durchgehende Welle (56) des Schrittmotors (52) mit der Ventilachse (68) fluchtet.

3. Druckventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Gewindespindel (76) mittels einer Zwischenwelle (86) antreibbar ist, die als Hohlwelle (86) ausgebildet ist, welche die jeweiligen Enden der durchgehenden Welle (56) und der Gewindespindel (76) übergreift.

4. Druckventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenwelle (86) einen Radialbund (98) hat, der sich über das Axiallager (100) an einer Druck­ scheibe (102) abstützt.

5. Druckventil nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Zwischenwelle (86) mittels zweier Axiallager (100, 106) positioniert ist und die Kopplung an die jeweiligen Endabschnitte der durchgehenden Welle (56) und der Gewindespindel (76) mittels einer Stiftverbindung (88, 90) erfolgt.

6. Druckventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindemutter (78) einen Zen­ trier-Fortsatz (122) aufweist, der in eine Führungs­ ausnehmung (120) eines Lagerteils (114) eingreift.

7. Druckventil nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenwelle (86) in einem zwischen Ventil (22) und Motorgehäuse (66) geflansch­ ten Gehäuseteil (54) untergebracht ist.

8. Druckventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindespindel (76) mit einem Mitnehmerfortsatz (80) abdichtend in die Zwischenwelle (86) eingreift, die ihrerseits abgedichtet in dem gef­ lanschten Gehäuseteil (54) aufgenommen ist, wobei eine Schulter (82) zwischen Gewindeabschnitt und Mitnehmer­ fortsatz (80) an der Zwischenwelle (86) anliegt.

9. Druckventil nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die die Feder-Druckkraft aufnehmenden Axiallager (100, 106) von einem Kugellager gebildet sind und das Lagerspiel (S) mittels einer Paßscheibenanordnung (110) einstellbar ist.

10. Druckventil nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Axiallager (100, 106) in einer Innenausnehmung (94) des geflanschten Gehäuseteils (54) aufgenommen sind und sich die Druckscheibe (102) an einem Zentrierbund (104) des Schrittmotorgehäuses (66) abstützt.

11. Druckventil nach einem der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindespindel (76) lagerungs­ frei in den die Ventilfeder (48) aufnehmenden Ventil­ raum ragt.

12. Druckventil nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß an dem dem Ventil abgewandten Ende der durchgehenden Welle (56) eine elektromagnetische Haltebremse (58) angeordnet ist.

13. Druckventil nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Lagerteil (114) für die Gewin­ demutter (78) in einer Innenausnehmung (118) des gef­ lanschten Gehäuseteils (54) aufgenommen ist.

14. Druckventil nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindespindel (75) als Kugel­ umlaufspindel und die Gewindemutter (78) als Kugelum­ laufmutter (78) ausgebildet ist.