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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Restdruckhalteventil und auf ein Federbein mit einem derartigen Restdruckhalteventil, insbesondere für ein Kraftfahrzeug.
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Obwohl auf beliebige Fahrzeuge anwendbar, wird die vorliegende Erfindung sowie die ihr zugrunde liegende Problematik in Bezug auf ein Personenkraftfahrzeug näher erläutert.
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Hydropneumatische Federungssysteme ermöglichen bei Kraftfahrzeugen eine komfortable, schnelle und vielseitige Anpassbarkeit des Federungssystems an die Fahrbahnbeschaffenheit, die Zuladung des Kraftfahrzeugs und/oder die von einem Fahrzeugführer gewünschten Fahreigenschaften des Fahrwerkes des Kraftfahrzeuges. Die Federwirkung eines derartiges Federungssystems wird durch gasgefüllte Federbälge gewährleistet, wobei der Gasdruck innerhalb der Federbälge beispielsweise mittels eines Kompressors einstellbar ist. Um bei einem Druckverlust, beispielsweise aufgrund eines Ausfalls des Kompressors oder einer Undichtigkeit im Pneumatiksystem die Funktionsfähigkeit des Federungssystems aufrecht zu erhalten, werden sogenannte Druckhalteventile eingesetzt. Ein derartiges Druckhalteventil verhindert, dass die Luft aus dem Federbalg strömen kann. Somit wird in dem Federbalg immer ein ausreichender Resthaltedruck aufrechterhalten.
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Die
DE 198 54 540 C2 beschreibt ein derartiges Druckhalteventil. Das Druckhalteventil weist ein pumpenseitiges bzw. ein verbraucherseitiges Gehäusebauteil auf, die abschnittsweise ineinander gesteckt sind und die einen Zulauf bzw. Auslass aufweisen. Zur gasdichten Trennung des Zulaufs von dem Auslass ist zwischen den Gehäusebauteilen eine flexible Gummimembran angeordnet. Beim Beaufschlagen des Zulaufs mit einem Luftdruck wird eine Membranfläche der Gummimembran mit dem Luftdruck belastet, wodurch eine Dichtfläche der Membran gegen die Kraft einer Ventilfeder von einem Ventilsitz des pumpenseitigen Gehäusebauteils abgehoben wird. In diesem Zustand strömt Luft vom Zulauf zum Auslass. Sinkt beispielsweise die Pumpleistung des Kompressors ab, wodurch der Betriebsdruck unter einen von der Ventilfeder vorbestimmten Schwellwert absinkt, legt sich die Dichtfläche der Membran wieder an ihren Ventilsitz an.
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An dieser Anordnung hat sich jedoch als nachteilig herausgestellt, dass die Gehäusebauteile sehr aufwändig und kostenintensiv zu fertigen sind und dass die Voreinstellung des Resthaltedrucks mittels der Ventilfeder, die gegen den Zulauf-Luftdruck wirkt, nur sehr ungenau einstellbar ist.
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Somit liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Restdruckhalteventil zu schaffen, welches die oben genannten Nachteile beseitigt.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Restdruckhalteventil den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und/oder durch ein Federbein mit den Merkmalen des Patentanspruchs 14 gelöst.
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Demgemäß sind vorgesehen:
Ein Restdruckhalteventil, insbesondere für ein hydropneumatisches Federbein eines Kraftfahrzeuges, mit: einem Ventilgehäuse mit einem Lufteinlass und einem Luftauslass; einem in dem Ventilgehäuse verschieblich angeordneten Ventilkörper; und einem in dem Ventilkörper verschieblich angeordneten Ventilelement; wobei der Ventilkörper derart mit dem Ventilgehäuse in Wirkverbindung steht, dass bei einem Beaufschlagen des Lufteinlasses mit einem Luftdruck der Ventilkörper zum Vorbeiströmen von Luft an dem Ventilkörper zu dem Luftauslass von einem Ventilkörpersitz des Ventilgehäuses abhebbar ist, und wobei das Ventilelement derart mit dem Ventilkörper in Wirkverbindung steht, dass bei einem Beaufschlagen des Luftauslasses mit einem Luftdruck das Ventilelement zum Vorbeiströmen von Luft an dem Ventilelement zu dem Lufteinlass von einem Ventilelementsitz des Ventilkörpers abhebbar ist.
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Ein Federbein, insbesondere ein hydropneumatisches Federbein für ein Kraftfahrzeug, mit einem derartigen Restdruckhalteventil.
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Die Grundidee der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Restdruckhalteventil zur Verfügung zu stellen, welches einen Ventilkörper zur Steuerung des Luftdurchflusses von dem Lufteinlass zu dem Luftauslass des Ventilgehäuses und ein Ventilelement zur Steuerung des Luftdurchflusses von dem Luftauslass zu dem Lufteinlass des Ventilgehäuses aufweist. Dies ermöglicht eine exakte Einstellbarkeit des Resthaltedrucks alleine durch die konstruktive Gestaltung des Ventilelementes und des Ventilelementsitzes. Weiterhin sind die Einzelteile des Restdruckhalteventils im Vergleich zu bereits beschriebenen Restdruckhalteventilen konstruktiv einfach und damit kostengünstig herstellbar ausgeführt.
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In den Unteransprüchen finden sich vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen des im Patentanspruch 1 angegebenen Restdruckhalteventils bzw. des im Patentanspruch 14 angegebenen Federbeins.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist bei einem Beaufschlagen des Lufteinlasses mit einem Luftdruck über einem vorbestimmten Ventilkörperschwellwert der Ventilkörper von dem Ventilkörpersitz des Ventilgehäuses abgehoben, wobei ein am Lufteinlass anliegender Lufteinlassdruck größer als ein am Luftauslass anliegender Luftauslassdruck ist. Hierdurch ist zuverlässig ein Öffnen des Restdruckhalteventils in Richtung von dem Lufteinlass zu dem Luftauslass bei einem definierten Luftdruck am Lufteinlass gewährleistet.
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Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist bei einem Beaufschlagen des Luftauslasses mit einem Luftdruck über einen vorbestimmten Ventilelementschwellwert das Ventilelement von dem Ventilelementsitz des Ventilkörpers abgehoben, wobei ein am Luftauslass anliegender Luftauslassdruck größer als ein am Lufteinlass anliegender Lufteinlassdruck ist. Hierdurch ist gewährleistet, dass bei einem Luftauslassdruck, der größer ist als der Lufteinlassdruck und der größer ist als der vorbestimmte Ventilelementschwellwert, das Restdruckhalteventil zur Durchströmung von Luft von dem Lufteinlass zu dem Luftauslass geöffnet ist.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist das Ventilelement als in Richtung des Luftauslasses federvorgespannter Kegelstumpf ausgebildet. Dies ermöglicht eine konstruktiv einfache und kostengünstige Herstellbarkeit des Ventilelements.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist in dem Ventilkörper ein Durchbruch zur Aufnahme des Kegelstumpfes und einer ersten Zylinderfeder vorgesehen, welche den Kegelstumpf in dem Ventilkörper in Richtung des Luftauslasses federvorspannt. Dies ermöglicht eine zuverlässige und sichere axiale Führung des Kegelstumpfes in dem Ventilkörper, wobei zur Federvorspannung des Kegelstumpfes in Richtung des Luftauslasses eine kostengünstige und einfach herzustellende Zylinderfeder einsetzbar ist. Hierdurch reduzieren sich die Herstellungskosten zur Herstellung des Restdruckhalteventils.
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In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel weist der Ventilelementsitz eine kegelförmige Form auf, wodurch zuverlässig eine Abdichtung des Ventilelementsitzes mittels des Kegelstumpfes gewährleistet ist. Hierdurch erhöht sich die Zuverlässigkeit des Restdruckhalteventils.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist der Ventilkörper als ein gegen den Lufteinlass federvorgespannter Zylinder mit einer kegelförmigen Ventilfläche ausgebildet. Dies ermöglicht eine einfache und kostengünstige Herstellbarkeit des Ventilkörpers, wodurch sich die Herstellungskosten des Restdruckhalteventils verringern.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist zwischen einer Stirnwand des Ventilgehäuses und einem Absatz des Ventilkörpers eine den Ventilkörper zumindest abschnittsweise umschließende zweite Zylinderfeder vorgesehen, welche den Ventilkörper in dem Ventilgehäuse in Richtung des Lufteinlasses federvorspannt. Durch die Auswahl der Federhärte der zweiten Zylinderfeder ist komfortabel der Ventilkörperschwellwert einstellbar. Die Verwendung einer kostengünstigen Zylinderfeder zur Vorspannung des Ventilkörpers in Richtung des Lufteinlasses ermöglicht eine Reduktion der Produktionskosten des Restdruckhalteventils.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die Zylinderfedern koaxial zueinander angeordnet, wobei die zweite Zylinderfeder die erste Zylinderfeder zumindest abschnittsweise umschließt, wobei die Zylinderfedern unterschiedliche Federhärten aufweisen, und wobei Federkräfte der Zylinderfedern in entgegengesetzten Richtungen wirken. Dies ermöglicht die Montage der Zylinderfedern in einem kleinstmöglichen axialen Bauraum und ermöglicht durch die Verwendung von Federn mit unterschiedlichen Federhärten eine exakte Einstellung des Ventilkörper- und des Ventilelementschwellwertes.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist der Ventilkörpersitz als kegelförmige Fläche ausgebildet. Dies ermöglicht einen zuverlässigen und gasdichten Sitz des Ventilkörpers auf dem Ventilkörpersitz, wodurch die Zuverlässigkeit des Restdruckhalteventils erhöht wird.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist zwischen dem Ventilkörper und dem Ventilkörpersitz des Ventilgehäuses eine Dichteinrichtung, insbesondere eine tellerförmige Dichtung angeordnet. Hierdurch wird zuverlässig ein ungewolltes Durchströmen von Luft durch das Restdruckhalteventil in einem geschlossenen Zustand verhindert.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das Ventilgehäuse hohlzylinderförmig ausgebildet, wobei der Ventilkörper mit einer Außenwandung an einer Innenwandung des Ventilgehäuses axial geführt ist. Hier durch wird ein Verkanten des Ventilkörpers bei einem axialen Verschieben in dem Ventilgehäuse zuverlässig verhindert, wodurch die Betriebssicherheit und die Zuverlässigkeit des Restdruckhalteventils erhöht wird.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist das Ventilelement an einer Seitenfläche Nuten auf. Hierdurch wird gewährleistet, dass das Restdruckhalteventil von einem ausreichend großen und konstanten Volumenstrom durchströmbar ist.
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Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Restdruckhalteventil in einem Federbalg des Federbeins integriert. Hierdurch wird der erforderliche Bauraum des Federbeins reduziert, wodurch sich dessen Einsatzbereich erweitert.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden schematischen Figuren der Zeichnung näher erläutert.
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Von den Figuren zeigen:
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1 eine Schnittansicht eines Restdruckhalteventils gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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2 eine perspektivische Ansicht eines Ventilkörpers der bevorzugten Ausführungsform des Restdruckhalteventils gemäß der 1;
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3 eine perspektivische Teilschnittansicht eines Ventilkörpers der bevorzugten Ausführungsform des Restdruckhalteventils gemäß der 1;
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4 eine Aufsicht eines Ventilkörpers der bevorzugten Ausführungsform des Restdruckhalteventils gemäß der 1;
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5 eine perspektivische Schnittansicht eines Restdruckhalteventils gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einem ersten Betriebszustand;
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6 eine perspektivische Schnittansicht eines Restdruckhalteventils gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einem zweiten Betriebszustand; und
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7 eine beispielhafter Anwendungsfall des Restdruckhalteventils.
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In den Figuren der Zeichnung bezeichnen dieselben Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Komponenten, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines Restdruckhalteventils wird anhand der 1 bis 6 beschrieben, auf die im Folgenden gleichzeitig Bezug genommen wird.
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Die 1 illustriert ein Restdruckhalteventil 1, insbesondere für ein hydropneumatisches Federbein eines Kraftfahrzeuges in einem Ausgangszustand, das heißt, dass das Restdruckhalteventil 1 nicht von Luft durchströmt wird. Das Restdruckhalteventil 1 weist ein Ventilgehäuse 3 mit einem Lufteinlass 4 und einem Luftauslass 5 auf. Das Ventilgehäuse 3 weist beispielsweise ein Unterteil 26 mit dem Lufteinlass 4, einen Deckel 27 mit dem Luftauslass 5 und einen zwischen dem Deckel 27 und dem Unterteil 26 angeordneten Rohrabschnitt 28 auf. Der Rohrabschnitt 28 ist beispielsweise in Form eines bevorzugt glattwandigen Hohlzylinders ausgebildet.
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Das Unterteil 26 weist eine zylinderförmige Grundform auf, wobei das Unterteil 26 mittig mit einer abgestuften Bohrung 4, die den Lufteinlass 4 bildet, ausgebildet ist. Die abgestufte Bohrung 4 ist beispielsweise als Schnellkupplung zum Anschluss einer Luftleitung ausgebildet. Eine einem Innenraum 29 des Ventilgehäuses 3 zugewandte Stirnfläche 8 des Unterteils 26 ist bevorzugt als kegelförmiger Ventilkörpersitz 8 ausgebildet. Der Innenraum 29 ist seitlich durch eine Innenwandung 18 des Ventilgehäuses 3 begrenzt. Die mittig angeordnete, stufenförmige Bohrung 4 in dem Unterteil 26 wird von einem ersten, der Umgebung des Ventilgehäuses 3 zugewandten Bohrungsdurchmesser d4 auf einen zweiten Bohrungsdurchmesser d3 und von diesem auf einen wiederum kleineren dritten Bohrungsdurchmesser d2 reduziert. Der dritte Bohrungsdurchmesser d2 wird wiederum auf einen weiteren Bohrungsdurchmesser d1 reduziert, mit welchem der Lufteinlass 4 mit dem Innenraum 29 des Ventilgehäuses 3 in pneumatischer Verbindung steht. Auf der Stirnfläche 8 des Unterteils 26 ist der Rohrabschnitt 28 angeordnet. Der Rohrabschnitt 28 und das Unterteil 26 weisen in etwa eine gleiche axiale Länge auf, wobei die jeweilige axiale Länge der Bauteile 26, 28 in etwa die Hälfte einer axialen Länge des Ventilgehäuses 3 ausmacht.
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Der Deckel 27 ist mit einer Stirnwand 13 in bevorzugt ringförmigen Kontakt mit dem Rohrabschnitt 28. Der Deckel 27 weist bevorzugt eine kegelförmige Bohrung 5 auf, welche den Luftauslass 5 bildet. Die Spitze der kegelförmigen Bohrung des Luftauslasses 5 weist von dem Innenraum 29 des Ventilgehäuses 3 nach außen. Das Unterteil 26, der Deckel 27 und der Rohrabschnitt 28 sind von einem Gehäusemantel 30 aufgenommen, wobei der Gehäusemantel über von dem Innenraum 29 des Ventilgehäuses 3 wegweisende Stirnflächen des Unterteils 26 und des Deckels 27 umgeformt ist. Dieses Umformen des Gehäusemantels 30 erfolgt beispielsweise über ein Bördelverfahren. Darüber hinaus können die Bauteile 26, 27, 28 und 30 zusätzlich oder alternativ auch mittels Schweißnähten miteinander verbunden sein.
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Das Restdruckhalteventil 1 weist weiterhin eine auf dem Ventilkörpersitz 8 angeordnete Dichteinrichtung 16 auf. Die Dichteinrichtung 16 ist bevorzugt als tellerförmige Dichtung 16 mit einem mittigen Durchbruch 24 ausgebildet. Die Dichteinrichtung 16 ist beispielsweise mit dem Ventilkörpersitz 8 verklebt. An dem Gehäusemantel 30 ist bevorzugt eine Montageeinrichtung 31, beispielsweise in Form eines Außensechskantes 31 vorgesehen. Die Montageeinrichtung 31 ist in dem Bereich des Unterteils 26 des Ventilgehäuses 3 angeordnet.
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Das Restdruckhalteventil 1 weist einen in dem Ventilgehäuse 3 angeordneten Ventilkörper 6 auf. Der Ventilkörper 6 weist beispielsweise eine in etwa hohlzylindrische Grundform mit einem Absatz 14 und einem mittigen Durchbruch 10 auf. Eine dem Absatz 14 zugeordnete Stirnfläche 12 des Ventilkörpers 6 ist als kegelförmige Ventilfläche 12 ausgebildet. Die kegelförmige Ventilfläche 12 ist komplementär zu dem kegelförmigen Ventilkörpersitz 8 des Ventilgehäuses 3 ausgebildet. Die tellerförmige Dichtung 16 kann beispielsweise anstelle mit dem Ventilkörpersitz 8 auch mit der Ventilfläche 12 verklebt sein. Eine Außenfläche 32 des Absatzes 14 ist mit einer Dichtlippe 33 versehen, deren Außenwandung 17 entlang der Innenwandung 18 des Ventilgehäuses 3 axial geführt ist. Der Ventilkörper 6 kann dabei entlang der Innenwandung 18 des Ventilgehäuses 3 spielbehaftet geführt sein, da aufgrund der kegeligen Form der Ventilfläche 12 und des Ventilkörpersitzes 8 der Ventilkörper 6 selbsttätig auf dem Ventilkörpersitz 8 zentriert. In dem Absatz 14 und bevorzugt ebenfalls in der Dichtlippe 33 sind axial verlaufende Nuten 34–38 vorgesehen, die ein Vorbeiströmen von Luft an dem Ventilkörper 6 ermöglichen. Die Nuten 34–38 können auch derart ausgestaltet sein, dass sie lediglich den Absatz 14 durchsetzen und nicht die Dichtlippe 33. Die Nuten 34–38 sind bevorzugt über einen Umfang des Ventilkörpers 6 gleichmäßig verteilt angeordnet. Die Anzahl der Nuten 34–38 ist dabei beliebig. Beispielsweise können auch nur zwei Nuten oder eine Nut vorgesehen sein. Ein durch die Nuten 34–38 bestimmter Strömungsquerschnitt ist bevorzugt derart ausgebildet, dass der Luftstrom durch das Restdruckhalteventil 1 mittels eines Strömungsquerschnittes des Lufteinlasses 4 und des Luftauslasses 5 und nicht durch den Strömungsquerschnitt der Nuten 34–38 definiert ist.
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An einem dem Absatz 14 abgewandten Ende des Hohlzylinders weist der Ventilkörper 6 einen Kegelstumpf 40 auf in dessen Bereich ein Querschnitt des Durchbruchs 10 auf eine abgesenkte Bohrung 39 reduziert ist. Die Bohrung 39 ist in Richtung von dem Absatz 14 wegweisend kegelförmig angesenkt. Auf einer Außenfläche 41 des Ventilkörpers 6 sind Nuten 42–50 vorgesehen. Die Nuten 42–50 sind über einen Umfang des Ventilkörpers 6 bevorzugt gleichmäßig verteilt. Die Anzahl der Nuten 42–50 ist beliebig. Die Nuten 42–50 verlaufen bevorzugt derart von der Außenfläche 41 des Kegelstumpfes 40 zu einer zylindrischen Außenfläche 51 der hohlzylindrischen Grundform des Ventilkörpers 6, dass bei einem Anliegen des Kegelstumpfes 40 an der kegelförmigen Bohrung des Luftauslasses 5 des Ventilgehäuses 3 Luft durch die Nuten 42–50 strömt und der Luftstrom nicht durch den Strömungsquerschnitt der Nuten 42–50 begrenzt ist. Der Kegelstumpf 40 bildet bei Kontakt mit dem kegelförmigen Luftauslass 5 beispielsweise einen linienförmigen Kontaktbereich.
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In dem zentrischen Durchbruch 10 des Ventilkörpers 6 ist ein Ventilelement 7 angeordnet, welches mittels einer ersten Federeinrichtung 11, die beispielsweise als erste Zylinderfeder 11 ausgebildet ist und einem Haltering 53 gegen einen in einer Nut 54 einer Wandung 52 des Durchbruchs 10 angeordneten Sicherungsring 55 federvorgespannt ist. Das Ventilelement 7 ist bevorzugt als Kegelstumpf 7 ausgebildet, welcher zur Abdichtung mittels der Federeinrichtung 11 gegen einen bevorzugt kegelförmigen Ventilelementsitz 9 des Ventilkörpers 6 gedrückt ist. Der Kegelstumpf 7 weist zumindest abschnittsweise an einer Außenfläche eine Dichteinrichtung 56 auf. Die Dichteinrichtung 56 ist beispielsweise mit dem Kegelstumpf 7 verklebt. Alternativ kann die Dichteinrichtung 56 auch mit dem Ventilelementsitz 9 verklebt sein. Der Kegelstumpf 7 weist auf einer dem Ventilelementsitz 9 abgewandten Grundfläche einen Führungszylinder 57 auf, dessen Außendurchmesser in etwa einem Bohrungsdurchmesser des Durchbruchs 10 entspricht und der der axialen Führung des Kegelstumpfes 7 entlang der Wandung 52 des Durchbruchs 10 in dem Ventilkörper 6 dient. Auf einer dem Ventilelementsitz 9 abgewandten Stirnfläche des Führungszylinders 57 ist ein Zylinder 58 vorgesehen dessen Außendurchmesser in etwa einem Innendurchmesser der ersten Federeinrichtung 11 entspricht. Der Kegelstumpf 7 weist axial angeordnete Nuten 20–23 auf, welche die Dichteinrichtung 56, und den Kegelstumpf 7 mit dem Führungszylinder 57 durchbrechen. Die Nuten 20–23 sind derart ausgebildet, dass bei einem Abheben des Kegelstumpfes 7 von dem Ventilelementsitz 9 Luft durch die Nuten 20–23 strömt. Die Nuten 20–23 sind bezüglich eines Umfangs des Ventilelements 7 gleichmäßig verteilt, wobei die Anzahl der Nuten 20–23 beliebig ist. Das heißt, es können auch weniger oder mehr als vier Nuten 20–23 an dem Ventilelement 7 vorgesehen sein. Das Ventilelement 7 ist beispielsweise mittig mit einer dem Luftauslass 5 zugewandten bevorzugt kegelförmigen Vertiefung 59 versehen.
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Das Restdruckhalteventil 1 weist weiterhin eine in dem Ventilgehäuse 3 angeordnete zweite Federeinrichtung 15, insbesondere eine zweite Zylinderfeder 15 auf. Die zweite Zylinderfeder 15 ist zwischen dem Absatz 14 des Ventilkörpers 6 und der Stirnwand 13 des Ventilgehäuses 3 angeordnet und spannt den Ventilkörper 6 in Richtung des Lufteinlasses 4 gegen den Ventilkörpersitz 8 vor. Die Zylinderfeder 15 umschließt den Ventilkörper 6 zumindest abschnittsweise. Die Zylinderfedern 15, 11 sind bevorzugt koaxial zueinander angeordnet, wobei die zweite Zylinderfeder 15 die erste Zylinderfeder 11 zumindest abschnittsweise umschließt. Hierdurch ist eine besonders kompakte Anordnung der Zylinderfedern 11, 15 möglich. Bevorzugt weisen die Zylinderfedern 11, 15 unterschiedliche Federhärten auf. Federkräfte der Zylinderfedern 11, 15 weisen aufgrund ihrer gegensätzlichen Vorspannungsrichtung in unterschiedliche Wirkungsrichtungen. Die Federhärte der Federeinrichtung 15 ist dabei derart ausgelegt, dass der Ventilkörper 6 von dem Ventilkörpersitz des Ventilgehäuses 3 abgehoben wird, wenn der Lufteinlass mit einem Luftdruck über einen vorbestimmten Ventilkörperschwellwert beaufschlagt wird. Die erste Federeinrichtung 11 ist derart ausgelegt, dass das Ventilelement 7 von dem Ventilelementsitz 9 des Ventilkörpers 6 abgehoben wird, wenn der Luftauslass 5 mit einem Luftdruck über einem vorbestimmten Ventilelementschwellwert beaufschlagt wird. Bei dem in 1 dargestellten Restdruckhalteventil 1 ist keiner der beiden Schwellwerte überschritten, das heißt das Restdruckhalteventil 1 befindet sich in einem Ausgangszustand und wird nicht von Luft durchströmt.
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Die Funktionsweise des Restdruckhalteventil 1 wird im Folgenden erläutert. Die 5 illustriert das Restdruckhalteventil 1 in einem ersten Betriebszustand. Am Lufteinlass 4 liegt ein Lufteinlassdruck vor, der größer ist als ein am Luftauslass 5 anliegender Luftauslassdruck. Der Lufteinlassdruck am Lufteinlass 4 liegt weiterhin über dem von der Zylinderfeder 15 vorbestimmten Ventilkörperschwellwert. Dadurch ist die Ventilfläche 12 des Ventilkörpers 6 von dem Ventilkörpersitz 8 bzw. von der tellerförmigen Dichtung 16 abgehoben. Wie mittels der Pfeile 60, 61 dargestellt, strömt Luft durch Lufteinlass 4, einen zwischen der Ventilfläche 12 und dem Ventilkörpersitz 8 ausgebildeten Freiraum und die Nuten 34–38 des Ventilkörpers 6 zu dem Luftauslass 5. In dem Falle, dass der Lufteinlassdruck so hoch ist, dass der Kegelstumpf 40 des Ventilkörpers 6 an der kegelförmigen Bohrung des Luftauslasses 5 anliegt, strömt die Luft zusätzlich durch die an dem Ventilkörper 6 vorgesehene Nuten 42–50. Sinkt der Lufteinlassdruck am Lufteinlass 4 ab, beispielsweise aufgrund einer reduzierten Kompressorleistung oder aufgrund eines defekten Luftschlauches, so drückt die zweite Federeinrichtung 15 die Ventilfläche 12 des Ventilkörpers 6 gegen den Ventilkörpersitz 8 bzw. die Dichtung 16. Die zwischen dem Ventilkörpersitz 8 und der Ventilfläche 12 angeordnete tellerförmige Dichtung 16 dichtet den Lufteinlass 4 gasdicht gegen den Luftauslass 5 ab.
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Die 6 zeigt das Restdruckhalteventil 1 in einem zweiten Betriebszustand. Sinkt der Lufteinlassdruck an dem Lufteinlass 4 unter den Wert eines Luftauslassdruckes an dem Luftauslass 5 ab und liegt der am Luftauslass 5 anliegende Luftauslassdruck über dem vorbestimmten Ventilelementschwellwert, so wird das Ventilelement gegen die Federkraft der ersten Federeinrichtung 11 von dem Luftdruck in Richtung des Lufteinlasses 4 gedrückt. Dabei gerät das Ventilelement 7 außer Kontakt mit dem Ventilelementsitz 9. Die Luft strömt durch die angesenkte Bohrung 39, die Nuten 20–23 des Ventilelements 7 und den Durchbruch 10 zu dem Lufteinlass 4, wie mittels der Pfeile 60, 61 verdeutlicht. Hierdurch sinkt der Luftauslassdruck an dem Luftauslass 5 soweit ab, bis das Ventilelement 7 mittels der zweiten Zylinderfeder 11 gegen den Ventilelementsitz 9 gedrückt wird. Die an dem Ventilelement 7 oder dem Ventilelementsitz 9 vorgesehene Dichteinrichtung 56 sorgt für eine gasdichte Abdichtung zwischen dem Luftauslass 5 und dem Lufteinlass 4. Somit ist mittels der ersten Federeinrichtung 11 durch Auswahl einer Feder 11 mit einer entsprechenden Federhärte der Ventilelementschwellwert zur Einstellung eines definierten Luftauslassdruckes genau einstellbar. Beispielsweise kann der von dem Restdruckhalteventil aufrecht zu erhaltende Restdruck auf einen Wert von 3 bar eingestellt werden. Mittels der zweiten Zylinderfeder 15 ist exakt der Luftdruck einstellbar, bei welchem das Restdruckhalteventil 1 eine Durchströmung von Luft von dem Lufteinlass 4 zu dem Luftauslass 5 ermöglichen soll. Dieser Druckwert kann beispielsweise mittels einer geeigneten Auswahl der Feder 15 mit einer entsprechenden Federhärte auf einen Wert von 10 bar gesetzt werden.
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Die 7 illustriert einen beispielhaften Anwendungsfall des Restdruckhalteventils 1. Ein Federbein 2, welches insbesondere als hydropneumatisches Federbein 2 ausgebildet ist, weist einen Dämpfer 62 und einen Federbalg 25 auf. Der Federbalg 25 kann beispielsweise mittels eines Kompressors 63 mit Druck beaufschlagt werden. Der Kompressor 63 ist über einen Luftschlauch 64 mit dem Federbalg 25 verbunden. Das Restdruckhalteventil 1 ist zwischen den Luftschlauch 64 und den Federbalg 25 geschaltet. Das Restdruckhalteventil 1 ist hierzu beispielsweise direkt an dem Federbalg 25 angeordnet oder mittels eines weiteren Luftschlauches mit diesem verbunden. Um bei einem Ausfall des Kompressors 63 oder einem eventuellen Abreißen des Luftschlauchs 64 einen definierten Restdruck in dem Federbalg 25 zu gewährleisten, ist der Ventilelementschwellwert des Ventilelementes 7 durch Auswahl der Federhärte der ersten Zylinderfeder 11 derart einstellbar, dass in dem Federbalg 25 ein definierter Restdruck aufrechterhalten wird.
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Mittels des Restdruckhalteventils 1 ist es also möglich, komfortabel und zuverlässig auch bei einem Defekt im Pneumatiksystem einen vordefinierten Restdruck in dem Federbalg 25 aufrechtzuerhalten.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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