WO2022073806A1 - Schaltventil mit einem schrittmotor - Google Patents

Abstract

Schaltventil (10) mit einem Schrittmotor (12), mit einem Gehäuse (14), welches zur Aufnahme des Schrittmotors (12) ausgebildet ist, wobei der Schrittmotor (12) mit einem Stellelement (22) in Wirkverbindung steht, und wobei das Stellelement (22) zur Positionierung eines Ventilkörpers (24) ausgebildet ist, wobei der Ventilkörper (24) im Gehäuse (14) eine translatorische Bewegung des Schaltventils (10) ausübend angeordnet ist. Ein Kopplungselement (34) ist zur Übersetzung einer rotatorischen Bewegung des Schrittmotors (12) in eine translatorische Bewegung des Stellelementes (22) ausgestaltet, wobei eine Motorwelle (20) des Schrittmotors (12) koaxial mit dem Stellelement (22) und dem Kopplungselement (34) angeordnet ist, und wobei die Motorwelle (20) und das Stellelement (22) in das Kopplungselement (34) eingreifend ausgebildet sind.

Description

Schaltventil mit einem Schrittmotor

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft ein Schaltventil mit einem Schrittmotor gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 .

Stand der Technik

Schaltventile mit Schrittmotoren sind bekannt. Diese Schaltventile werden bevorzugt zur Steuerung von Luftfedern im Kraftfahrzeugbau eingesetzt.

Aus der Offenlegungsschrift DE 10 2018 111 003 A1 ist ein Schaltventil für eine Luftfeder bekannt, welche einen Schrittmotor umfasst, damit ein Ventildurchgang des Schaltventils stufenlos oder in zumindest mehr als drei Stufen betätigt werden kann. Der Schrittmotor ist zu Erzeugung eines Stellweges in Längsrichtung ausgebildet, so dass dieser in Form eines Linearmotors ausgeführt ist.

Aus der Patentschrift EP 3 416 837 B1 ist ein Schaltventil für eine Luftfeder bekannt, welche einen Schrittmotor umfasst, wobei der Schrittmotor in das Schaltventil integriert ist. Mit Hilfe des offenbarten Schaltventils lässt sich ein treppenstufig ausgebildeter Hubverlauf eines Ventilkörpers des Schaltventils realisieren, wodurch eine stufenlose Öffnung des Schaltventils nicht möglich ist.

Die Patentschriften DE 100 25 749 C1 und DE 100 25 753 C2 offenbaren ein Schaltventil für eine Luftfeder, wobei ein Ventilkörper des Schaltventils stufenlos einstellbar ist, jedoch ist ein vorgesehener Schrittmotor in Form eines Linearmotors ausgeführt.

Die Patentschrift EP 2 765 325 B1 offenbart ebenfalls ein Schaltventil mit einem Schrittmotor, wobei der Schrittmotor zur Übersetzung seiner rotatorischen Bewegung in eine zur axialen Verschiebung eines Ventilkörpers des Schaltventils notwendige translatorische Bewegung ein Getriebe aufweist, welches üblicherweise in Form eines Zahnradgetriebes ausgeführt ist.

Offenbarung der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Schaltventil mit einem Schrittmotor bereitzustellen, welcher insbesondere bauraumreduziert und kostenoptimiert ausgebildet ist.

Die vorstehend genannte Aufgabe wird mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Günstige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung.

Es wird ein Schaltventil mit einem Schrittmotor vorgeschlagen, mit einem Gehäuse, welches zur Aufnahme eines Schrittmotors ausgebildet ist. Der Schrittmotor steht mit einem Stellelement in Wirkverbindung. Das Stellelement ist zur Positionierung eines Ventilkörpers ausgebildet, wobei der Ventilkörper im Gehäuse eine translatorische Bewegung des Schaltventils ausübend angeordnet ist, und wobei zwischen dem Schrittmotor und dem Stellelement ein Kopplungselement ausgebildet ist.

Erfindungsgemäß ist das Kopplungselement zur Übersetzung einer rotatorischen Bewegung des Schrittmotors in eine translatorische Bewegung des Stellelementes ausgestaltet, wobei eine Motorwelle des Schrittmotors koaxial mit dem Stellelement und dem Kopplungselement angeordnet ist. Ein Hubverlauf ist ferner in Abhängigkeit eines Drehwinkels des Kopplungselements ausgebildet. Der Hubverlauf kann so auf die unterschiedlichen Anforderungen während des Betriebes angepasst werden. Durch die koaxiale Anordnung der Motorwelle, des Stellelementes und des Kopplungselementes kann ein sich in axialer Richtung erstreckendes Schaltventil realisiert werden, welches zumindest in radialer Richtung bauraumoptimiert ausgebildet ist. Bei einer entsprechenden Anordnung der Motorwelle, des Stellelementes und Kopplungselementes, bspw. durch eine das Stellelement und/oder der Motorwelle umfassenden Anordnung des Kopplungselementes und/oder durch eine Eingreifung der Motorwelle und/oder des Stellelementes in das Kopplungselement lässt sich ein weiter bauraumoptimiertes Schaltventil herbeiführen. Die koaxiale Anordnung der Motorwelle, des Kopplungselementes und des Stellelementes sowie insbesondere die Ausbildung des Kopplungselementes zur Übersetzung der rotatorischen Bewegung der Motorwelle in eine translatorische Bewegung des Stellelementes führt des Weiteren zu einem kostenreduzierten Schaltventil, da ein aufwendiges Getriebe entfallen kann.

Das Kopplungselement ist verdrehbar mit der Motorwelle ausgebildet, wobei für die Übertragung des Drehmoments eine kostengünstige Presspassung zwischen dem Kopplungselement und der Motorwelle vorliegt. Die Drehmomentübertragung kann jedoch alternativ als Form- und/oder Stoffschluss ausgebildet werden.

Das Stellelement kann mit Hilfe einer Zwangsführung im Kopplungselement, welche bevorzugt mit Hilfe einer im Kopplungselement ausgebildeten Nut realisiert ist, bei einer Rotation des Kopplungselementes eine axiale Bewegung ausführen, wobei vorteilhaft zur Übersetzung der Rotationsbewegung in die translatorische oder axiale Bewegung, die Nut spiralförmig ausgebildet ist. Ebenso könnte jedoch auch das Kopplungselement in eine im Stellelement ausgebildete, vorteilhafterweise spiralförmige Nut eingreifend ausgeführt sein. Als weitere Alternative ist es ferner möglich, das Kopplungselement drehfest mit dem Stellelement auszubilden, wobei eine Zwangsführung einer entsprechenden Kontur an der Motorwelle vorgesehen ist. So kann beispielsweise vorteilhaft ein stetig differenzierbarer Hubverlauf des Ventilkörpers herbeigeführt werden

Der Ventilkörper ist zur Änderung von Kammervolumen einer Luftfeder ausgebildet, so dass eine kostengünstige und bauraumoptimierte Luftfeder, wie sie insbesondere im Kraftfahrzeugbau benötigt ist, bereitgestellt werden kann. Zur gesicherten Verstellung des Ventilkörpers weist das Stellelement eine Verdrehsicherung auf. Das heißt mit anderen Worten, dass die ausschließlich axiale bzw. translatorische Bewegung des Stellelements gesichert ist. Somit kann der Ventilkörper echtzeitgemäß verstellt werden.

Eine weiter gesicherte Verstellung des Stellelementes ist dadurch realisiert, dass das Stellelement im Gehäuse axial verschiebbar mit Hilfe eines Lagerelementes gelagert ist. Vorteilhaft ist das Lagerelement als Gleitlager ausgebildet, welches kostengünstig und bauraumoptimiert bevorzugt in Form einer Hülse ausgeführt werden kann.

Der Hubverlauf ist vorzugsweise in Abhängigkeit eines Drehwinkels des Kopplungselements frei wählbar ausgebildet. Dies kann einfach realisiert werden, indem eine Steigung der Nut, einem gewünschten Hubverlauf des Ventilkörpers entsprechend, frei in Abhängigkeit des Drehwinkels gewählt wird.

Der Hubverlauf kann insbesondere in den Endlagen Bereiche ohne Steigung oder kurz vor den Endlagen eine Steigungsrichtungsumkehr aufweisen. Die Rastfunktion ist somit in der Kontur der Nut des Kopplungselementes und ohne zusätzliches Bauteil verwirklicht. Die Rastfunktion ermöglicht ein sicheres Halten der gewünschten Lage auch ohne Stromversorgung des Aktuators und trotz äußerer Einflüsse (z.B. wie Beschleunigungen), die auf das Ventil wirken.

Zur vereinfachten Montage, welche sich auf die Kosten auswirkt, weist das Kopplungselement eine Eintrittsnut auf, die in die Nut einmündend ausgebildet ist. Die Eintrittsnut ist am bevorzugt vom Schrittmotor abgewandt ausgebildeten Ende des Kopplungselementes ausgebildet, und erstreckt sich vorteilhaft in axialer Richtung des Kopplungselementes. So kann auf einfache Weise das Stellelement in das Kopplungselement eingeführt werden und ein zur Führung des Stellelementes im Kopplungselement oder vice versa ausgebildetes Führungselement positioniert werden. Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.

Es zeigen beispielhaft:

Fig. 1 in einem Längsschnitt ein erfindungsgemäßes Schaltventil für eine Luftfeder,

Fig. 2 in einer perspektivischen Ansicht das Schaltventil gern. Fig. 1 ohne Gehäuse,

Fig. 3 in einer Seitenansicht das Schaltventil gern. Fig. 2 in einem Ausschnitt,

Fig. 4 in einer perspektivischen Darstellung ein Kopplungselement des erfindungsgemäßen Schaltventils, und

Fig. 5 in einem Drehwinkel-Hub-Diagramm einen Hubverlauf des erfindungsgemäßen Schaltventils.

Ausführungsformen der Erfindung

In den Figuren sind gleiche oder gleichartige Komponenten mit gleichen Bezugszeichen beziffert. Die Figuren zeigen lediglich Beispiele und sind nicht beschränkend zu verstehen.

In Fig. 1 ist in einem Längsschnitt ein erfindungsgemäßes Schaltventil 10 mit einem Schrittmotor 12 illustriert, wobei das Schaltventil 10 in diesem Ausführungsbeispiel für eine nicht näher dargestellte Luftfeder zur Regelung von Kammervolumen der Luftfeder ausgebildet ist.

Das Schaltventil 10 weist ein Gehäuse 14 auf, welches den Schrittmotor 12 aufnehmend ausgebildet ist. Zur Aufnahme des Schrittmotors 12 ist das Gehäuse 14 an seinem ersten Ende 16 eine erste Aufnahmeöffnung 18 aufweisend ausgeführt. Der Schrittmotor 12, welcher bspw. eine Nennspannung von 5V, einen Nennstrombedarf von 0,45A und einen Schrittwinkel mit 7,5° besitzt, weist eine vom ersten Ende 16 abgewandt ausgebildete Motorwelle 20 auf, welche mit einem Stellelement 22 des Schaltventils 10 in Wirkverbindung steht. Das Stellelement 22 ist zur Änderung eines Hubes H des Schaltventils 10 ausgebildet, wobei mit Hilfe der Änderung des Hubes H eine Änderung des wirksamen Kammervolumens der Luftfeder einhergeht. Im vorliegende Ausführungsbeispiel weist die Luftfeder zwei Kammervolumen V1 , V2 auf. Das geöffnete Schaltventil 10 verbindet die beiden Kammervolumina V1 und V2 zu einem wirksamen Kammervolumen V1 +V2. Ist das Schaltventil 10 geschlossen, sind die beiden Volumina V1 und V2 getrennt, so das nur das erste Kammervolumen V1 wirksam ist.

Das Stellelement 22 steht weiter in Wirkverbindung mit einem Ventilkörper 24 des Schaltventils 10, welche aufgrund seiner, im vorliegenden Ausführungsbeispiel festen Verbindung mit dem Stellelement 22, ebenfalls verstellt wird. Das Stellelement 22 ist für eine in Richtung einer Längsachse 26 des Schaltventils 10 möglichen axialen Bewegung ausgebildet. Wird das Stellelement 22 mit Hilfe des Schrittmotors 12 bewegt, bewegt sich der Ventilkörper 24 ebenfalls axial, d.h. translatorisch in Richtung der Längsachse 26, wobei der Ventilkörper 24 ebenfalls im Gehäuse 14 in einer zweiten Aufnahmeöffnung 28 des Gehäuses 14, welche von der ersten Aufnahmeöffnung 18 abgewandt ausgebildet ist, bewegbar aufgenommen ist. Somit geht der Hub H des Schaltventils 10 auf die axiale Bewegung des Ventilkörpers 24, welcher fest mit dem Stellelement 22 verbunden ist, zurück. Da keine Übersetzung der axialen Bewegungen des Stellelementes 22 und/oder des Ventilkörpers 24 ausgebildet sind, entspricht der Hub H des Schaltventils 10 der axialen Bewegung des Stellelementes 22 sowie der axialen Bewegung des Ventilkörpers 24. Falls eine Kompensation von Längentoleranzen einzelner Bauteile zwischen Stellelement 22 und Ventilkörper 24 erforderlich ist, kann in einer nicht dargestellten Ausführung des Schaltventils 10 eine vorgespannte Feder integriert werden. So kann das sichere Erreichen der Endlage (definierte Anzahl an Schritten des Motors bzw. gezieltes Fahren bis zum Ende der Kulisse) gewährleistet werden, ohne bei ungünstigen Längentoleranzen zu hohe Kräfte im Ventilsitz bzw. zu hohes Drehmoment für den Motor (Schrittverlust) zu riskieren.

Die Längsachse 26 des Schaltventils 10 entspricht einer Drehachse der Motorwelle 20, und sie entspricht einer Längsachse des Stellelements 22, des Kopplungselementes 34 sowie des Ventilkörpers 24, da diese koaxial miteinander ausgebildet sind.

Das Stellelement 22 ist in Form eines Stößels ausgebildet und an seinem dem Ventilkörper 24 zugewandt ausgebildeten ersten Elementende 30 fest mit dem Ventilkörper 24 verbunden. An seinem vom ersten Elementende 30 abgewandt ausgebildeten zweiten Elementende 32 ist es mit Hilfe eines Kopplungselementes 34 mit der Motorwelle 20 wirkverbunden.

Das Kopplungselement 34 ist in Form eines Hohlzylinders ausgeführt und weist an seinem der Motorwelle 20 zugewandt ausgebildeten ersten Elementende 36 eine erste Elementöffnung 38 auf, welche zur Herbeiführung einer Presspassung mit der Motorwelle 20 ausgebildet ist. Alternativ kann die Drehmomentübertragung zwischen Motorwelle 20 und Kopplungselement 34 als Form- und/oder Stoffschluss ausgebildet werden. An seinem vom ersten Elementende 36 abgewandt ausgebildeten zweiten Elementende 40 weist es eine zweite Elementöffnung 42 auf, welche zur Aufnahme des Stellelementes 22 ausgebführt ist, wodurch eine Wirkverbindung des Stellelementes 22 mit der Motorwelle 20 realisiert ist. Die beiden Elementöffnungen 38, 42 sind aneinander angrenzend ausgebildet, wodurch ein das Kopplungselement 34 in axialer Richtung vollständig durchdringender Hohlraum 44 ausgestaltet ist. Dies hat sich herstellungstechnisch als einfach und kostengünstig erwiesen. Eine vollständige Durchdringung ist jedoch nicht zwingend notwendig. Zwischen dem Kopplungselement 34, welches im Gehäuse 14 in einer dritten Aufnahmeöffnung 46 aufgenommen ist, und dem Ventilkörper 34 ist ein Lagerelement 48 in einer vierten Aufnahmeöffnung 50 des Gehäuses 14 angeordnet, welches zur Lagerung und gesicherten axialen Führung des Stellelementes 22 ausgebildet ist. Das Lagerelement 48 ist in Form einer Hülse zur Herbeiführung einer Gleitlagerung ausgeführt. Zwischen dem Lagerelement 48 und dem Ventilkörper 24 kann in einer fünften Aufnahmeöffnung 52 des Gehäuses 14 ein das Stellelement 22 umfassendes erstes Dichtelement 54 des Schaltventils 10 angeordnet sein.

Das erste Dichtelement 54 ist zur gesicherten Abdichtung eines im Gehäuse 14 des Schaltventils 10 ausgebildeten Arbeitsraumes 56 angeordnet, damit in den Arbeitsraum 56 kein Schmiermittel eindringen kann, welches zur Gleitlagerung des Stellelementes 22 genutzt wird.

Weiter können die Volumina V1 und V2 durch die Dichtung 54 zuverlässig nach außen abgedichtet werden. Alternativ kann eine gedichtete Herausführung der Kabel des Motors aus dem Ventilgehäuse 14 vorgesehen sein, wobei in diesem Fall in der Aufnahme 46 und im Stellmotor 12 derselbe Druck wie in V1 vorliegt.

Das Gehäuse 14 ist zur kostengünstigen und vereinfachten Montage des Schaltventils 10 zweigeteilt ausgebildet. Ein erstes Gehäuseteil 58 des Gehäuses 14 dient der Aufnahme des Schrittmotors 12, des Kopplungselementes 34, des Lagerelementes 48 und des ersten Dichtelementes 54 sowie selbstredend der Aufnahme des Stellelementes 22. Der Ventilkörper 24 ist sowohl vom ersten Gehäuseteil 58 wie auch von einem an das erste Gehäuseteil 58 überwiegend angrenzend ausgebildeten zweiten Gehäuseteils 60 des Gehäuses 14 umfasst, wobei das zweite Gehäuseteil 60 im Bereich der zweiten Aufnahmeöffnung 28 das erste Gehäuseteil 58 umfassend ausgeführt ist. Mit anderen Worten gesagt, ist das zweite Gehäuseteil 60 auf das erste Gehäuseteil 58 im Bereich der zweiten Aufnahmeöffnung 28 aufgesteckt.

Das zweite Gehäuseteil 60 ist für den Anschluss an die Luftfeder ausgebildet und weist einen ersten Kammerzugang 62 für das erste Volumen V1 und einen zweiten Kammerzugang 64 für das zweite Volumen V2 auf.

In der in Fig. 1 abgebildeten Position des Ventilkörpers 24 sind die beiden Kammerzugänge 62, 64 voneinander getrennt. Zur gesicherten Trennung der beiden Kammerzugänge 62, 64 weist der Ventilkörper 24 an seinem dem ersten Kammerzugang 62 zugewandt ausgebildeten Ende ein zweites Dichtelement 66 auf, welches eine dichte Abgrenzung der beiden Kammerzugänge 62, 64 gegeneinander und ein Überströmen von Arbeitsmedium vermeidend, im vorliegenden Ausführungsbeispiel Luft, erwirkt.

Zwischen der zweiten Aufnahmeöffnung 28 und dem zweiten Dichtelement 66 ist ein drittes Dichtelement 68 im Schaltventil 10 angeordnet, welches den Arbeitsraum 56 von der zweiten Aufnahmeöffnung 28 im Wesentlichen dicht abgrenzt. Das dritte Dichtelement 68 ist in Form einer Membran ausgebildet, wobei in Abhängigkeit eines Druckverhältnisses von Drücken in den Kammern der Luftfeder, diese Membran sich verändern kann. Die Membran 68, welche ringförmig ausgeführt ist, ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel an ihrem Außenumfang 70 fest zwischen dem ersten Gehäuseteil 58 und dem zweiten Gehäuseteil 50 aufgenommen. An ihrem Innenumfang 72 ist sie fest mit dem Ventilkörper 24 verbunden, wodurch eine Positionsänderung des Innenumfangs 72 bei einer Positionsänderung des Ventilkörpers 24 realisiert wird.

In Fig. 2 ist das erfindungsgemäße Schaltventil 10 zur weiteren Anschauung ohne Gehäuse 14 abgebildet.

Wird bspw. das Stellelement 22 mit Hilfe einer Rotation des Stellmotors 12 in Richtung des Stellmotors 12 bewegt, wird der Ventilkörper 24 aufgrund seiner festen Verbindung mit dem Stellelement 22 in die gleiche Richtung bewegt, und der Ventilkörper 24 sowie das zweite Dichtelement 66 geben eine Durchströmung vom ersten Kammerzugang 62 in den zweiten Kammerzugang 64 und vice versa frei.

Damit ein Druckausgleich in der zweiten Aufnahmeöffnung 28 herbeigeführt werden kann, ist der Ventilkörper 24 einen Körperhohlraum 74 aufweisend ausgebildet, welcher ausgehend von einer Mantelöffnung 76 durchströmbar mit dem ersten Kammerzugang 62 verbunden ist.

Das Kopplungselement 34 ist zur Übersetzung einer rotatorischen Bewegung des Schrittmotors 12 in eine translatorische Bewegung des Stellelementes 22 ausgebildet. Das heißt mit anderen Worten, dass die Rotationsbewegung der Motorwelle 20 in eine axiale Bewegung des Stellelementes 22, bzw. eine translatorische Bewegung des Stellelementes 22, in diesem Ausführungsbeispiel entlang der Längsachse 26, gewandelt wird. Hierzu weist das Kopplungselement 34 eine spiralförmige Nut 78 in Form einer Kulisse auf, in die das Stellelement 22 eingreifend ausgebildet ist.

Die Nut 78 erstreckt sich im gezeigten Ausführungsbeispiel im hülsenförmigen ausgeführten Kopplungselement 34 in radialer Richtung vollständig durch das Stellelement 22 und durchdringt somit eine Wandung des Kopplungselementes 34 in radialer Richtung vollständig, wodurch eine gesicherte Führung des Stellelementes 22 in der Nut 78 ermöglicht ist. Alternativ kann die Nut 78 das Kopplungselement 34 ebenso nur teilweise durchdringen.

Zur gesicherten Führung weist das Stellelement 22 ein sich quer zu seiner Längserstreckung ausgebildetes Führungselement 80 vorteilhaft in Form eines Stiftes auf, welcher in die Nut 78 eingreifend ausgeführt ist. Somit führt das mit der Motorwelle 20 fest verbundene Kopplungselement 34 bei einer Drehbewegung der Motorwelle 20 eine Drehbewegung aus, wobei das in dem Kopplungselement 34 axial bewegbar aufgenommene Stellelement 22 eine Zwangsbewegung in axialer Richtung mit Hilfe des Stiftes 80 ausübt.

Das Stellelement 22 weist eine Verdrehsicherung 85 auf, wie insbesondere Fig. 3 entnommen werden kann. Der Stift 80 ist sich quer durch das Stellelement 22 erstreckend ausgeführt, wobei er an seinem vom ersten Stiftende 82, welches in der Kulisse 78 aufgenommen ist, abgewandten zweiten Stiftende 84 in eine Sicherungsnut 86 der Verdrehsicherung 85 eingreifend angeordnet ist, die in einer Sicherungshülse 88 der Verdrehsicherung 85, das Kopplungselement 34 umfassend ausgebildet ist. Die Sicherungsnut 86 ist sich in Richtung der Längsachse 26 erstreckend ausgeführt.

In Fig. 4 ist das Kopplungselement 34 in einer perspektivischen Abbildung illustriert. An seinem vom Schrittmotor 12 abgewandt ausgebildeten Hülsenende ist eine Eintrittsnut 90 ausgebildet, welche sich in axialer Richtung, d.h. in Richtung der Längsachse 26 erstreckt und in die Kulisse 78 mündet. Diese Eintrittsnut 90 ist zur Aufnahme des Stiftes 80 im Montagevorgang des Schaltventils 10 vorgesehen. Das Stellelement 22 wird bis zum Stift 80 in das Kopplungselement 34 gesteckt, schließlich wird der Stift 80 über die Eintrittsnut 90 in der Kulisse 78 positioniert.

In einem nicht näher dargestellten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Schaltventils 10 weist das Schaltventil 10 so genannte Rastfunktionen in seinen Endlagen auf.

Das in Fig. 5 abgebildete Drehwinkel-Hub-Diagramm illustriert einen Hubverlauf HV des Hubes H des Stellelementes 22 des erfindungsgemäßen Schaltventils 10, wobei der Hub H des Stellelementes 22 über einem Drehwinkel a der Motorwelle 20 und damit des Kopplungselementes 34 aufgetragen ist. Der Hubverlaufes HV ergibt sich aus einer Kontur der Nut 78. Das heißt mit anderen Worten, dass sich der Hubverlauf HV in Abhängigkeit von einer Steigung der Nut 78, welche drehwinkelabhängig ist, einstellt.

Die Nut 78 im Kopplungselement 34 kann erfindungsgemäß eine winkelabhängig unterschiedliche Steigung aufweisen, so dass der Hubverlauf durch das Vorsehen von Bereichen mit unterschiedlichen Nutsteigungen auf die unterschiedlichen Anforderungen während des Betriebes angepasst werden kann. So lassen sich bei konstanter Drehzahl des Antriebs Hubbereiche des Stellelementes 22 mit hoher Geschwindigkeit und geringer Vorschubkraft (Bereich 2) und Bereiche mit geringer Geschwindigkeit und hoher Vorschubkraft (Bereiche 1 und 3) erzeugen. Folglich kann das Stellelement 22 sowohl einen großen Hub H in kurzer Zeit zurücklegen sowie auch in den Endlagen eine hohe Schließkraft für zuverlässige Dichtheit erreichen. Der Hubverlauf HV ist in Form einer stetig differenzierbaren Funktion ausgebildet, kann jedoch theoretisch auch Knicke aufweisen.

Der Hubverlauf kann in den Endlagen beispielsweise wie aus Fig. 3 ersichtlich Bereiche ohne Steigung aufweisen. Auch eine Steigungsrichtungsumkehr kurz vor den Endlagen ist möglich. Hierdurch kann eine Rastfunktion in der Kontur der Nut 78 des Kopplungselementes 34 ohne zusätzliches Bauteil verwirklicht werden. Die Rastfunktion ermöglicht ein sicheres Halten der gewünschten Lage auch ohne Stromversorgung des Aktuators und trotz äußerer Einflüsse (z.B. wie Beschleunigungen), die auf das Schaltventil 10 wirken.

Claims

Ansprüche Schaltventil mit einem Schrittmotor, mit einem Gehäuse (14), welches zur Aufnahme eines Schrittmotors (12) ausgebildet ist, wobei der Schrittmotor (12) mit einem Stellelement (22) in Wirkverbindung steht, und wobei das Stellelement (22) zur Positionierung eines Ventilkörpers (24) ausgebildet ist, wobei der Ventilkörper (24) im Gehäuse (14) eine translatorische Bewegung (10) ausübend angeordnet ist, und wobei zwischen dem Schrittmotor (12) und dem Stellelement (22) ein Kopplungselement (34) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Kopplungselement (34) zur Übersetzung einer rotatorischen Bewegung des Schrittmotors (12) in eine translatorische Bewegung des Stellelementes (22) ausgestaltet ist, wobei eine Motorwelle (20) des Schrittmotors (12) koaxial mit dem Stellelement (22) und dem Kopplungselement (34) angeordnet ist, und wobei ein Hubverlauf (HV) in Abhängigkeit eines Drehwinkels (a) des Kopplungselements (24) ausgebildet ist Schaltventil nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Kopplungselement (34) zur Zwangsführung des Stellelementes (22) ausgebildet ist. Schaltventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kopplungselement (34) eine zur Führung des Stellelementes (22) ausgebildete Nut (78) aufweist. Schaltventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (24) zur Änderung von Kammervolumen (V1 , V2) einer Luftfeder ausgebildet ist. Schaltventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellelement (22) eine Verdrehsicherung (85) aufweist. Schaltventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellelement (22) im Gehäuse (14) axial verschiebbar mit Hilfe eines Lagerelementes (48) gelagert ist. Schaltventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hubverlauf (HV) in Abhängigkeit eines Drehwinkels (a) des Kopplungselements (24) frei wählbar ausgebildet ist. Schaltventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hubverlauf (HV) in den Endlagen des Hubes (H) eine Steigungsrichtungsumkehr aufweist. Schaltventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kopplungselement (34) eine Eintrittsnut (90) aufweist, die in die Nut (78) einmündend ausgebildet ist. Schaltventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Motorwelle (20) und das Stellelement (22) in das Kopplungselement (34) eingreifend ausgebildet sind. Schaltventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (24) koaxial mit dem Stellelement (22) ausgebildet ist. 15

12. Luftfeder mit einem Schaltventil nach einem der vorhergehenden Ansprüchen.