DE102007050151B4

DE102007050151B4 - Pressure relieved switching valve and spring system

Info

Publication number: DE102007050151B4
Application number: DE200710050151
Authority: DE
Inventors: Patentinhaber gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-10-19
Filing date: 2007-10-19
Publication date: 2014-10-30
Anticipated expiration: 2027-10-20
Also published as: DE102007050151A1

Abstract

Druckentlastetes Schaltventil mit einer Schalteinheit (SE), einem Gehäuseteil (10) mit einem Eingangsanschluss (E) und einem Ausgangsanschluss (A), und mit einem ersten Druckraum (18) und einem zweiten Druckraum (20), welche durch einen Ventilkolben (16), welcher mittels eines Ankerstößels (48) einer Aktuatoreinheit (AE) betätigbar ist, unterteilt und über einen Verbindungskanal (28) in dem Ventilkolben (16) miteinander verbunden sind, wobei der zweite Druckraum (20) durch ein Dichtelement (26) abgedichtet ist, welches zwischen dem Ventilkolben (16) und einem zugeordneten Gehäusebereich (66) angeordnet ist, wobei in der Schließstellung des Ventilkolbens (16) bei am Eingangsanschluss (E) angelegtem Medium über den Verbindungskanal (28) ein Druckausgleich der beiden Arbeitsräume (18, 20) entsteht, gekennzeichnet durch – den Gehäuseteil (10) der Schalteinheit (SE), welcher neben dem Eingangsanschluss (E) und dem Ausgangsanschluss (A) einen Dichtsitz für den Ventilkolben (16) aufweist, – einen weiteren Gehäuseteil (12) der Schalteinheit (SE), innerhalb welchem der Ventilkolben (16) und das Dichtelement (26) angeordnet ist, welches mit einer Dichtseite (67) an einer dem Ankerstößel (48) abgewandten Stirnseite (68) des Ventilkolbens (16) angeordnet ist und welches mit dem Ventilkolben (16) und dem weiteren Gehäuseteil (12) den zweiten Druckraum (20) ausbildet, und – einen Gehäuseteil (40) der Aktuatoreinheit (AE), welcher mit dem Gehäuseteil (10) der Schalteinheit (SE) verbunden ist.Pressure-relieved switching valve with a switching unit (SE), a housing part (10) with an input connection (E) and an output connection (A), and with a first pressure chamber (18) and a second pressure chamber (20), which are provided by a valve piston (16) , which can be actuated by means of an armature tappet (48) of an actuator unit (AE), divided and connected to one another via a connecting channel (28) in the valve piston (16), the second pressure chamber (20) being sealed by a sealing element (26), which is arranged between the valve piston (16) and an assigned housing area (66), whereby in the closed position of the valve piston (16) with the medium applied to the inlet connection (E) a pressure equalization of the two working spaces (18, 20) via the connecting channel (28) arises, characterized by - the housing part (10) of the switching unit (SE), which in addition to the input connection (E) and the output connection (A) has a sealing seat for the valve piston (16), - e In another housing part (12) of the switching unit (SE), within which the valve piston (16) and the sealing element (26) are arranged, which has a sealing side (67) on an end face (68) of the valve piston (68) facing away from the armature tappet (48). 16) is arranged and which with the valve piston (16) and the further housing part (12) forms the second pressure chamber (20), and - a housing part (40) of the actuator unit (AE), which with the housing part (10) of the switching unit ( SE) is connected.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein druckentlastetes Schaltventil der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Federanlage der im Oberbegriff des Patentanspruchs 8 angegebenen Art.The present invention relates to a pressure-relieved switching valve specified in the preamble of claim 1. Art. Furthermore, the invention relates to a spring system specified in the preamble of claim 8 Art.

Derartige druckentlastete Schaltventile werden insbesondere in Verbindung mit Federanlagen, insbesondere pneumatische oder fluidische Anlagen in Kraft- und Schienenfahrzeugen sowie allgemein bei der Steuerung von Luftfedern im Industriebereich eingesetzt. Ebenso ist der Einsatz derartiger Schaltventile bei Anlagen mit aggressiven Medien bekannt.Such pressure-relieved switching valves are used in particular in connection with spring systems, in particular pneumatic or fluidic systems in motor vehicles and rail vehicles and generally in the control of air springs in the industrial sector. Likewise, the use of such switching valves in systems with aggressive media is known.

Dabei ist es bislang bekannt, einen Ventilkolben einzusetzen, welcher einen ersten und einen zweiten Druckraum voneinander unterteilt. Der Ventilkolben ist dabei mittels einer Aktuatoreinheit zu schalten und somit das Schaltventil zu öffnen bzw. zu schließen, welche beispielsweise einen mit einer ortsfesten Magnetspule zusammenwirkenden längsbeweglichen Anker aufweist. Damit bei höheren Drücken die Magnetspule bzw. der längsbewegliche Anker nicht übermäßig groß gestaltet werden müssen, sind der erste und der zweite Druckraum über einen Verbindungskanal miteinander verbunden. Hierdurch ergibt sich die erwünschte Druckentlastung, wobei jedoch sichergestellt werden muss, dass der zweite Druckraum entsprechend dicht ausgebildet ist, so dass insbesondere im Schließzustand das Medium nicht in Richtung des Ausgangs des Schaltventils entweichen kann, was gegebenenfalls ein unerwünschtes Befüllen der nachgeschalteten Luftfeder zur Folge hätte. Ein derartiges Schaltventil ist aus der CH 436 893 A bekannt.It has been known to use a valve piston which divides a first and a second pressure chamber from each other. The valve piston is to be switched by means of an actuator unit and thus to open or close the switching valve, which has, for example, a longitudinally movable armature cooperating with a stationary magnet coil. Thus, at higher pressures, the solenoid coil and the longitudinally movable armature need not be designed to be excessively large, the first and the second pressure chamber are connected to each other via a connecting channel. This results in the desired pressure relief, but it must be ensured that the second pressure chamber is designed to be dense, so that especially in the closed state, the medium can not escape in the direction of the output of the switching valve, which would possibly result in an undesirable filling of the downstream air spring , Such a switching valve is out of CH 436 893 A known.

Ein Problem hierbei ist jedoch, dass der zweite Druckraum zum längsbewegbaren Kolben hin äußerst schwer und über den Lebenszyklus des Schaltventils zuverlässig abzudichten ist. Bislang erfolgt die Abdichtung – wie im Falle der CH 436 893 A – durch einen außenumfangsseitig des Ventilkolbens verlaufenden O-Ring, welcher eine dynamische Dichtung gegenüber dem Ventilkolben bildet. Eine derartige dynamische Dichtung ist aber dem Verschleiß ausgesetzt und dementsprechend schwierig über den Lebenszyklus des Schaltventils dicht zu gestalten. Eine weitere Problematik wird dadurch aufgeworben, dass die Dichtung bzw. der O-Ring mit einer erheblichen Vorspannung angeordnet ist, welche sich nicht zuletzt auf die Beweglichkeit des Ventilkolbens derart auswirkt, dass größere Kräfte erforderlich sind, um diesen zwischen seinem Dichtsitz und einer Offenstellung zu bewegen.A problem here is, however, that the second pressure chamber to longitudinally movable piston is extremely difficult to seal and reliable over the life cycle of the switching valve. So far, the seal is done - as in the case of CH 436 893 A - By an outer peripheral side of the valve piston extending O-ring, which forms a dynamic seal against the valve piston. However, such a dynamic seal is subject to wear and accordingly difficult to make dense over the life cycle of the switching valve. Another problem is raised by the fact that the seal or the O-ring is arranged with a considerable bias, which not least affects the mobility of the valve piston so that greater forces are required to this between its sealing seat and an open position move.

Aus der DE 23 61 966 A1 ist ein weiteres, druckentlastetes Schaltventil mit einem Eingangsanschluss und einem Ausgangsanschluss, und mit einem ersten Druckraum und einem zweiten Druckraum bekannt, welche durch einen Ventilkolben unterteilt und über einen Verbindungskanal in dem Ventilkolben miteinander verbunden sind. Der zweite Druckraum ist durch ein Dichtelement abgedichtet, welches zwischen dem Ventilkolben und einem zugeordneten Gehäusebereich angeordnet und als Wellrohr ausgebildet ist.From the DE 23 61 966 A1 is another, pressure-relieved switching valve with an input port and an output port, and with a first pressure chamber and a second pressure chamber known, which are divided by a valve piston and connected to each other via a connecting channel in the valve piston. The second pressure chamber is sealed by a sealing element, which is arranged between the valve piston and an associated housing portion and formed as a corrugated tube.

Ein weiteres derartiges Schaltventil ist außerdem aus der DE 1 960 607 A bekannt. Auch dieses Ventil ist druckentlastet ausgebildet mit einem Eingangsanschluss und einem Ausgangsanschluss, die in einem ersten Druckraum bzw. einem zweiten Druckraum münden. Beide Druckräume sind durch einen Ventilkolben unterteilt und über einen Verbindungskanal in dem Ventilkolben miteinander verbunden, wobei der zweite Druckraum durch ein Dichtelement abgedichtet ist, welches zwischen dem Ventilkolben und einem zugeordneten Gehäusebereich angeordnet und als Wellrohr ausgebildet ist.Another such switching valve is also from the DE 1 960 607 A known. Also, this valve is depressurized formed with an input port and an output port, which open into a first pressure chamber and a second pressure chamber. Both pressure chambers are divided by a valve piston and connected to each other via a connecting channel in the valve piston, wherein the second pressure chamber is sealed by a sealing element which is arranged between the valve piston and an associated housing portion and formed as a corrugated tube.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein druckentlastetes Schaltventil sowie eine Luftfederanlage zu schaffen, welche einfach herstellbar sind.Object of the present invention is to provide a pressure-relieved switching valve and an air spring system, which are easy to produce.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein druckentlastetes Schaltventil sowie eine Luftfederanlage mit den Merkmalen der Patentansprüche 1 bzw. 8 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweils abhängigen Patentansprüchen angegeben.This object is achieved by a pressure-relieved switching valve and an air spring system with the features of claims 1 and 8 respectively. Advantageous embodiments with expedient and non-trivial developments of the invention are specified in the respective dependent claims.

Das Schaltventil umfasst ein Dichtelement, welches den zweiten Druckraum abdichtet und zwischen dem Ventilkolben und einem zugeordneten Gehäusebereich angeordnet ist, und welches mit einer Dichtseite an einer Stirnseite des Ventilkolbens angeordnet ist. Somit ist vorgesehen, das Dichtelement mit seiner entsprechenden Dichtseite an der zugehörigen Stirnseite des Ventilkolbens anzuordnen. Hierdurch ist es möglich, den längsbeweglichen Ventilkolben fest mit dem Dichtelement zu verbinden, so dass sich die Problematik eines Verschleißens des Dichtelements über den Lebenszyklus des Schaltventils in weitaus geringerem Maße ergibt. Vielmehr ist mit dem erfindungsgemäßen Dichtelement eine nicht dynamische Dichtung geschaffen, welche unmittelbar bzw. fest mit dem Ventilkolben verbunden ist. Es liegt also keine Relativbewegung zwischen der entsprechenden Dichtseite des Dichtelements und dem Ventilkolben vor, so dass ein entsprechender Austritt von unter Druck stehendem Medium in diesem Bereich nicht möglich ist.The switching valve comprises a sealing element, which seals the second pressure chamber and is arranged between the valve piston and an associated housing region, and which is arranged with a sealing side on an end face of the valve piston. Thus, it is provided to arrange the sealing element with its corresponding sealing side on the associated end face of the valve piston. This makes it possible to connect the longitudinally movable valve piston fixed to the sealing element, so that the problem of wear of the sealing element over the life cycle of the switching valve results in much lesser extent. Rather, a non-dynamic seal is created with the sealing element according to the invention, which is directly or firmly connected to the valve piston. So there is no relative movement between the corresponding sealing side of the sealing element and the valve piston, so that a corresponding outlet of pressurized medium in this area is not possible.

Um das Schaltventil einfach herstellbar zu gestalten, ist gemäß Anspruch 1 ein mehrteiliger Aufbau des Gehäuses vorgesehen mit:

– dem Gehäuseteil der Schalteinheit, welcher neben dem Eingangsanschluss und dem Ausgangsanschluss einen Dichtsitz für den Ventilkolben aufweist,
– einem weiteren Gehäuseteil der Schalteinheit, innerhalb welchem der Ventilkolben und das Dichtelement angeordnet ist, welches mit einer Dichtseite an einer dem Ankerstößel abgewandten Stirnseite des Ventilkolbens angeordnet ist und welches mit dem Ventilkolben und dem weiteren Gehäuseteil den zweiten Druckraum ausbildet, und
– einem Gehäuseteil der Aktuatoreinheit, welcher mit dem Gehäuseteil der Schalteinheit verbunden ist.

In order to make the switching valve easy to manufacture, according to claim 1, a multi-part construction of the housing is provided with:

The housing part of the switching unit, which has a sealing seat for the valve piston in addition to the inlet connection and the outlet connection,
- Another housing part of the switching unit, within which the valve piston and the sealing element is arranged, which is arranged with a sealing side on an armature plunger facing away from the end face of the valve piston and which forms the second pressure chamber with the valve piston and the further housing part, and
- A housing part of the actuator, which is connected to the housing part of the switching unit.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung hat es sich darüber hinaus als vorteilhaft gezeigt, wenn das Dichtelement auch als Federelement ausgebildet ist, mittels welchem der Ventilkolben in einen Dichtsitz zu bewegen bzw. in dem Dichtsitz zu halten ist. Mit anderen Worten ergibt sich eine besonders günstige Ausführungsform des Schaltventils, wenn das Dichtelement auch die Federfunktion übernimmt, so dass keine zusätzliche Druckfeder erforderlich ist.In a further embodiment of the invention, it has also proven to be advantageous if the sealing element is also designed as a spring element, by means of which the valve piston to move in a sealing seat or to be held in the sealing seat. In other words, a particularly favorable embodiment of the switching valve results when the sealing element also assumes the spring function, so that no additional compression spring is required.

Das Dicht- und/oder Federelement ist dabei vorzugsweise als Faltenbalg, und insbesondere als Metallbalg gestaltet, um hierdurch eine beim Schalten des Schaltventils erforderliche Längsbewegung des Ventilkolbens auszugleichen.The sealing and / or spring element is preferably designed as a bellows, and in particular as a metal bellows, thereby to compensate for a required during the switching of the switching valve longitudinal movement of the valve piston.

Weiterhin vorteilhaft ist es, wenn das Dicht- und/oder Federelement mit einer Dichtseite an einer Stirnseite des Gehäusebereichs angeordnet ist. Mit anderen Worten ist es somit möglich, das Dicht- und/oder Federelement auf der der Stirnseite des Ventilkolbens gegenüberliegenden Stirnseite des Gehäusebereichs anzuordnen, so dass beispielsweise das Dicht- und/oder Federelement als im Wesentlichen zylinderförmiger Faltenbalg ausgebildet sein kann, welcher entsprechend einfach herstellbar ist.It is also advantageous if the sealing and / or spring element is arranged with a sealing side on an end face of the housing region. In other words, it is thus possible to arrange the sealing and / or spring element on the end face of the valve piston opposite end face of the housing portion, so that for example the sealing and / or spring element may be formed as a substantially cylindrical bellows, which is correspondingly easy to produce is.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist der Ventilkolben eine konische Dichtfläche auf, welche mit einem gehäuseseitigen Dichtteil korrespondiert. Insbesondere bei einer Flüssigkeit wie Öl als Medium ist eine derartige Ausgestaltung vorteilhaft, weil hierdurch beispielsweise im Bereich des gehäuseseitigen Dichtteils auf eine Dichtung, insbesondere eine Gummidichtung, verzichtet werden kann, da derartige Flüssigkeiten oftmals äußerst aggressiv sind. Ein weiterer Vorteil der konischen Dichtfläche besteht darin, dass beim anfänglichen Öffnen des Ventilkolbens eine gut kontrollierbare Menge an Medium überströmt. Das gehäuseseitige Dichtteil kann insbesondere ein Gehäusebereich sein, welcher durch eine entsprechende Metallfläche bzw. Metallkante gebildet ist. Gleichfalls wäre es in einer anderen Ausführungsform jedoch auch denkbar, dass es sich bei dem gehäuseseitigen Dichtteil um eine elastische Dichtung handelt. Dies kann beispielsweise dann von Vorteil sein, wenn die Anbringung eines elastischen Dichtteils auf Seiten des Ventilkolbens sich als schwierig gestalten sollte. Ein weiterer Vorteil eines elastischen gehäuseseitigen Dichtteils kann darin bestehen, dass die durchströmende Menge an Medium äußerst gut dosiert bzw. geregelt werden kann.In a further embodiment of the invention, the valve piston has a conical sealing surface, which corresponds to a housing-side sealing part. In particular, in the case of a liquid such as oil as a medium such a configuration is advantageous, because this can be dispensed with, for example in the region of the housing-side sealing part on a seal, in particular a rubber seal, since such liquids are often extremely aggressive. Another advantage of the conical sealing surface is that when the valve piston is initially opened, a readily controllable amount of medium flows over it. The housing-side sealing part may in particular be a housing area, which is formed by a corresponding metal surface or metal edge. Likewise, it would also be conceivable in another embodiment that the housing-side sealing part is an elastic seal. This may be advantageous, for example, if the attachment of an elastic sealing part on the side of the valve piston should be difficult. Another advantage of an elastic housing-side sealing part may be that the amount of medium flowing through can be metered or regulated extremely well.

Die Aktuatoreinheit zum Bewegen des Ventilkolbens umfasst einen Sensorblock und eine Steuereinrichtung. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn dem jeweiligen Schaltventil ein separater Sensorblock, beispielsweise mit einem Mikroprozessor, zugeordnet ist. Die jeweiligen Sensorblöcke der einzelnen Schaltventile können dann über entsprechende Steuerleitungen mit einer Masterschaltung verbunden sein, über welche die gesamte Luftfederanlage steuerbar ist. Eine solche Steuerleitung kann beispielsweise ein CAN-Bus sein. Die Steuereinrichtung bzw. der Mikroprozessor können auch genutzt werden, um ein Signal eines Höhensensors einer Luftfeder, welcher beispielsweise kontaktlos ist, auszuwerten bzw. zu verarbeiten, so dass das drucklose Schaltventil insgesamt mittels der Aktuatoreinheit betätigt werden kann, wenn ein entsprechendes Signal des Höhensensors der entsprechend zugeordneten Luftfeder vorliegt.The actuator unit for moving the valve piston comprises a sensor block and a control device. It is particularly advantageous if the respective switching valve is assigned a separate sensor block, for example with a microprocessor. The respective sensor blocks of the individual switching valves can then be connected via corresponding control lines to a master circuit, via which the entire air suspension system can be controlled. Such a control line can be, for example, a CAN bus. The control device or the microprocessor can also be used to evaluate or process a signal of a height sensor of an air spring, which is contactless, for example, so that the non-pressurized switching valve can be actuated by means of the actuator unit when a corresponding signal of the height sensor correspondingly assigned air spring is present.

Als zudem vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn die Aktuatoreinheit einen Proportionalmagneten umfasst, mittels welchem der Ventilkolben zu schalten ist. Mit einem derartigen Proportionalmagneten steigt der Weg, welcher durch den Magneten bzw. den Anker auf den Ventilkolben übertragen wird, proportional zum anliegenden Strom an. Hierdurch ist eine besonders einfache und gleichmäßige Hubverstellung des Ventilkolbens möglich. Damit einhergehend kann dann der Durchfluss des Mediums, insbesondere der Luft, proportional zum am Magnet anliegenden Strom gesteuert werden. Ein weiterer Vorteil des Proportionalmagneten liegt darin, dass beispielsweise auf einfache Weise eine Regelung zu erreichen ist, bei welcher zunächst eine große oder maximale Durchflussmenge durch das Schaltventil eingestellt wird, bis beispielsweise 90% des Mediums, mit welchem die Luftfeder befüllt werden soll, das Schaltventil durchströmt hat. Die restlichen 10% können dann auf einfache Weise entsprechend verringert hindurchgelassen werden, um somit äußerst feindosiert an das gewünschte Endvolumen der Luftfeder zu gelangen.As also advantageous, it has been shown, when the actuator unit comprises a proportional solenoid, by means of which the valve piston is to be switched. With such a proportional magnet, the path, which is transmitted by the magnet or the armature to the valve piston, increases in proportion to the applied current. As a result, a particularly simple and uniform stroke adjustment of the valve piston is possible. Along with this, the flow of the medium, in particular of the air, can then be controlled proportionally to the current applied to the magnet. Another advantage of the proportional solenoid is that, for example, a simple way to achieve a control in which initially a large or maximum flow rate is set by the switching valve until, for example, 90% of the medium with which the air spring is to be filled, the switching valve flowed through. The remaining 10% can then be passed correspondingly reduced in a simple manner, thus extremely finely metered to reach the desired final volume of the air spring.

Die vorstehend im Zusammenhang mit dem druckentlasteten Schaltventil beschriebenen Vorteile gelten in ebensolcher Weise für die Federanlage gemäß Patentanspruch 8. Diese zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass wenigstens ein druckentlastetes Schaltventil der vorstehend genannten Art eingesetzt ist.The advantages described above in connection with the pressure-relieved switching valve apply equally to the spring system according to claim 8. This is characterized in particular by the fact that at least one pressure-relieved switching valve of the aforementioned type is used.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform sieht dabei vor, dass pro Luftfeder jeweils ein Schaltventil zum Belüften und ein Schaltventil zum Entlüften der jeweiligen Luftfeder vorgesehen ist. Hierdurch ergeben sich besonders schnelle Reaktionszeiten, so dass beispielsweise bei einem Kraftwagen eine Federung bereitgestellt werden kann, welche entsprechende Fahrbahnunebenheiten besonders günstig und schnell ausgleichen kann. Ein weiterer Vorteil einer solchen Luftfederanlage liegt darin, dass bei einem Kraftwagen in Kurvenfahrten entsprechend schnell gegengesteuert werden kann, indem ein entsprechendes Befüllen bzw. Entfüllen des Federelements – insbesondere ein Belüften bzw. ein Entlüften – vorgenommen wird. Somit wird beim Kraftwagen mit einer derartigen Federanlage ein besonders günstiges Fahrverhalten erreicht, welche sich dadurch auszeichnen, dass sowohl Fahrbahnunebenheiten wie auch entsprechende Wankbewegungen bei Kurvenfahrten – jedenfalls im merkbaren Maße – vermieden werden. A particularly advantageous embodiment provides that per air spring in each case a switching valve for venting and a switching valve for venting the respective air spring is provided. This results in particularly fast reaction times, so that, for example, in a motor vehicle, a suspension can be provided, which can compensate for particular road bumps particularly cheap and fast. Another advantage of such an air spring system is that in a motor vehicle in cornering can be counteracted accordingly fast by a corresponding filling or deflation of the spring element - in particular a venting or venting - is made. Thus, the motor vehicle with such a spring system a particularly favorable driving behavior is achieved, which are characterized in that both road bumps as well as corresponding rolling motions when cornering - at least to a noticeable extent - be avoided.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Federanlage dabei eine Rückleitung, über welche das aus der Luftfeder entlassene Medium, insbesondere die Luft, in einem Speicher zu sammeln ist. Somit ergibt sich ein geschlossenes System, so dass beispielsweise ein völlig kompakter Kompressor eingesetzt werden kann.In a further embodiment of the invention, the spring system comprises a return line, via which the discharged from the air spring medium, in particular the air, is to be collected in a memory. This results in a closed system, so that for example a completely compact compressor can be used.

Um dabei besonders schnelle Reaktionszeiten bei einer Federanlage für einen Kraftwagen zu erreichen, hat es sich des Weiteren als vorteilhaft gezeigt, wenn für jede Fahrzeugachse jeweils ein separater Speicher vorgesehen ist.In order to achieve particularly fast reaction times in a spring system for a motor vehicle, it has further been found to be advantageous if a separate memory is provided for each vehicle axle.

Alternativ zu einem geschlossenen System kann in weiterer Ausgestaltung der Erfindung auch eine Entlassungsleitung vorgesehen sein, über welche das aus der Luftfeder entlassene Medium, insbesondere die Luft, in die Umgebung zu entlassen ist.As an alternative to a closed system, in a further embodiment of the invention, a discharge line can also be provided, via which the medium released from the air spring, in particular the air, can be discharged into the environment.

Insgesamt ist somit erkennbar, dass vorliegend ein Schaltventil bzw. eine zugehörige Luftfederanlage möglich ist, welche sich insbesondere dadurch auszeichnet, dass Ventile mit äußerst großen Nennweiten von beispielsweise 20 mm durch beispielsweise eine Aktuatoreinheit zu betätigen sind, deren Magnetspule beispielsweise eine äußerst geringe Leistung von zwischen 10 und 20 Watt aufweist, während derartige Magnetspulen bisher zumindest eine doppelt so große Leistung aufweisen mussten. Dies wird insbesondere dadurch erreicht, dass zwischen dem Ventilkolben und dem Dichtelement keine dynamische Dichtung mehr erforderlich ist, sondern vielmehr eine statische.Overall, it can be seen that in the present case a switching valve or an associated air suspension system is possible, which is characterized in particular by the fact that valves with extremely large nominal widths of, for example, 20 mm are actuated by, for example, an actuator whose solenoid, for example, an extremely low power of between 10 and 20 watts, while such solenoids previously had to have at least twice as high performance. This is achieved in particular by the fact that between the valve piston and the sealing element no more dynamic seal is required, but rather a static.

Da hierdurch eine Aktuatoreinheit mit beispielsweise einer Magnetspule eingesetzt werden kann, deren Leistung viel geringer ist, ergibt sich eine äußerst kompakte Baueinheit bei einer hierauf bezogen äußerst großen Nennweite des Schaltventils. Somit eignet sich das vorliegende Schaltventil auch in besonders guter Weise, um bei aktuell bereits bestehenden Federanlagen, beispielsweise Luftfederanlagen von Kraftwagen, die bisherigen Ventile zu ersetzen. Da im Umkehrschluss ein Schaltventil mit einer – relativ gesehen – sehr großen Nennweite bereitgestellt werden kann, obwohl die Magnetspule bzw. deren Leistung relativ gering ist, ergeben sich hohe Durchflussmengen am Medium und somit ein äußerst schnelles Reagieren der Federanlage, beispielsweise einer Luftfederanlage.Since this can be used with an example, a solenoid coil, the power of which is much lower, results in an extremely compact unit with respect to this extremely large nominal diameter of the switching valve. Thus, the present switching valve is also in a particularly good way to replace the existing valves in currently existing spring systems, such as air suspension systems of motor vehicles. Conversely, since a switching valve with a - relatively speaking - very large nominal size can be provided, although the solenoid or its power is relatively low, resulting high flow rates on the medium and thus an extremely rapid response of the spring system, such as an air spring system.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnungen; diese zeigen in:Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of a preferred embodiment and from the drawings; these show in:

1 eine schematische Schnittansicht durch das druckentlastete Schaltventil in einer ersten Ausführungsform als 2/2-Wegeventil; 1 a schematic sectional view through the pressure-relieved switching valve in a first embodiment as a 2/2-way valve;

2 eine schematische Schnittansicht durch das druckentlastete Schaltventil in einer zweiten Ausführungsform als 2/2-Wegeventil mit einem integrierten Sensorblock; 2 a schematic sectional view through the pressure-relieved switching valve in a second embodiment as a 2/2-way valve with an integrated sensor block;

3 eine schematische Schnittansicht durch das druckentlastete Schaltventil in einer dritten Ausführungsform als 2/2-Wegeventil, bei welchem ein Ventilkolben eine konische Dichtfläche aufweist, welche mit einem gehäuseseitigen Dichtteil korrespondiert; 3 a schematic sectional view through the pressure-relieved switching valve in a third embodiment as a 2/2-way valve, in which a valve piston has a conical sealing surface which corresponds to a housing-side sealing part;

4 eine schematische Schnittansicht eines nicht zur Erfindung gehörenden druckentlasteten Schaltventils; 4 a schematic sectional view of a not belonging to the invention, pressure-relieved switching valve;

5 einen Schaltplan einer Federanlage für einen Kraftwagen, insbesondere einen Lastkraftwagen, mit einer Mehrzahl von druckentlasteten Schaltventilen nach einer der Ausführungsformen gemäß den 1 bis 4; und in 5 a circuit diagram of a spring system for a motor vehicle, in particular a truck, with a plurality of pressure-relieved switching valves according to one of the embodiments according to the 1 to 4 ; and in

6 einen Schaltplan einer weiteren Luftfederanlage für einen Kraftwagen, insbesondere einen Lastkraftwagen, mit einer Mehrzahl von druckentlasteten Schaltventilen nach einer der Ausführungsformen gemäß den 1 bis 4. 6 a circuit diagram of another air spring system for a motor vehicle, in particular a truck, with a plurality of pressure-relieved switching valves according to one of the embodiments according to the 1 to 4 ,

In 1 ist in einer Schnittansicht ein druckentlastetes Schaltventil dargestellt, welches als wesentliche Baueinheiten eine Schalteinheit SE und eine Aktuatoreinheit AE umfasst. Die Schalteinheit SE umfasst dabei zwei Gehäuseteile 10, 12, welche miteinander verbunden sind. Eine Dichtung 14, welche vorliegend als O-Dichtung ausgestaltet ist, dichtet die beiden Gehäuseteile 10, 12 gegen einen Austritt des Mediums ab. Das Gehäuseteil 10 weist einen Eingangsanschluss E und einen Ausgangsanschluss A für das Medium, im vorliegenden Druckluft, auf. Des Weiteren ist innerhalb der beiden Gehäuseteile 10, 12 ein längsbeweglicher Ventilkolben 16 angeordnet, mittels welchem ein Weg durch einen ersten Arbeitsraum 18 freigegeben werden kann, so dass das Medium vom Eingangsanschluss E zum Ausgangsanschluss A bzw. umgekehrt vom Ausgangsanschluss A zum Eingangsanschluss E überströmen kann.In 1 is shown in a sectional view of a pressure-relieved switching valve, which comprises a switching unit SE and an actuator unit AE as essential components. The switching unit SE comprises two housing parts 10 . 12 which are interconnected. A seal 14 , which is designed here as an O-seal seals the two housing parts 10 . 12 against an exit of the Medium off. The housing part 10 has an input port E and an outlet port A for the medium, in the present compressed air on. Furthermore, inside the two housing parts 10 . 12 a longitudinally movable valve piston 16 arranged, by means of which a path through a first working space 18 can be released, so that the medium from the input terminal E to the output terminal A and vice versa from the output terminal A to the input terminal E can flow.

Der erste Druckraum 18 ist durch den Ventilkolben 16 von einem zweiten Arbeitsraum 20 unterteilt, welcher sich in 1 rechts des ersten Arbeitsraums 18 befindet. Der zweite Arbeitsraum 20 wird dabei durch einen Innenraum 22 des etwa hülsenförmigen Ventilkolbens 16 sowie durch einen weiteren Innenraum 24 eines Dichtelements 26 gebildet.The first pressure room 18 is through the valve piston 16 from a second workroom 20 divided, which is in 1 to the right of the first workroom 18 located. The second workroom 20 is doing through an interior 22 of the approximately sleeve-shaped valve piston 16 as well as through another interior 24 a sealing element 26 educated.

Die beiden Arbeitsräume, der erste Arbeitsraum 18 und der zweite Arbeitsraum 20, sind über einen Verbindungskanal 28 miteinander verbunden, welcher in einen Deckel 30 des Ventilkolbens 16 eingebracht ist. Hierdurch ergibt sich die nachfolgend noch näher beschriebene Druckentlastung des Schaltventils bzw. der Schalteinheit SE.The two workrooms, the first workroom 18 and the second workspace 20 , are via a connection channel 28 connected together, which in a lid 30 of the valve piston 16 is introduced. This results in the pressure relief of the switching valve or the switching unit SE described in more detail below.

Der Deckel 30 des Ventilkolbens 16 weist an seiner dem ersten Arbeitsraum 18 zugewandten Seite eine Ringdichtung 32 auf, welche in der hier gezeigten Schließstellung des Ventilkolbens 16 für einen zuverlässigen Dichtsitz sorgt. Hierzu liegt die Ringdichtung 32 in der in 1 gezeigten Schließstellung des Ventilkolbens 16 dichtend an einer Ringschulter 38 des ersten Gehäuseteils 10 an. Auf der der Ringdichtung 32 abgewandten Seite des Deckels 30 ist eine Dämpfungsscheibe 34 angeordnet, welche beim vollständigen Öffnen des Ventilkolbens 16 an einer Gegenfläche 36 des zweiten Gehäuseteils 12 dämpfend in Anlage kommt.The lid 30 of the valve piston 16 indicates at its the first working space 18 facing side a ring seal 32 on, which in the closed position of the valve piston shown here 16 ensures a reliable sealing seat. For this lies the ring seal 32 in the in 1 shown closed position of the valve piston 16 sealing at an annular shoulder 38 of the first housing part 10 at. On the ring seal 32 opposite side of the lid 30 is a damping disk 34 arranged, which when fully opening the valve piston 16 on a counter surface 36 of the second housing part 12 dampening comes into plant.

Die Aktuatoreinheit AE umfasst einen separaten Gehäuseteil 40, welcher mit dem Gehäuseteil 10 der Schalteinheit SE fest verbunden ist, und zwar unter Zwischenanordnung einer Dichtung 42, welche hier als O-Ring ausgebildet ist. Durch eine Öffnung 46 einer Wand 44 des Gehäuseteils 40 erstreckt sich ein Ankerstößel 48 eines Ankers 50, welcher sich innerhalb eines Ankerraums 52 der Aktuatoreinheit AE befindet. Der Ankerstößel 48 steht dabei mit dem Deckel 30 des Ventilkolbens 16 in Kontakt. Unter Kontakt kann dabei zu verstehen sein, dass der Ankerstößel 48 fest mit dem Deckel 30 verbunden, oder aber von diesem getrennt ausgebildet ist und lediglich bei entsprechender Betätigung der Magnetspule 58 derart auf den Deckel 30 des Ventilkolbens 16 drückt, dass dieser aus seinem Dichtsitz bewegt wird. Der Ankerraum 52 ist gegenüber einem nicht weiter dargestellten, aber ortsmäßig definierten Wegsensor 45 über eine Wand 56 aus Kunststoffmaterial abgetrennt. In 1 im linken oberen Bereich ist ein Stecker 60 zu erkennen, an welchem eine Leitung zur Übermittlung von Signalen von einer nicht gezeigten Steuerung an eine ortsfest innerhalb des Ankerraums 52 angeordneten Magnetspule 58 geleitet werden können. Mit dem Stecker 60 ist eine Leiterplatte 62 welche mit einem Mikroprozessor 64 zusammenarbeitet, angeordnet. Der Anker 50 und die Magnetspule 58 sind durch die Wand 44 druckdicht vom Wegsensor 54 getrennt angeordnet. Elektrische Anschlüsse für die Magnetspule 58 und den Wegsensor 54 sind mit der Leiterplatte 62 verbunden. Über den elektrischen Stecker 60 folgt die Kommunikation der abgebildeten Vorrichtung mit einer nicht gezeigten Steuerung.The actuator unit AE comprises a separate housing part 40 , which with the housing part 10 the switching unit SE is firmly connected, with the interposition of a seal 42 , which is designed here as an O-ring. Through an opening 46 a wall 44 of the housing part 40 extends an anchor tappet 48 an anchor 50 which is within an anchor space 52 the actuator unit AE is located. The anchor tappet 48 stands with the lid 30 of the valve piston 16 in contact. Under contact can be understood that the anchor tappet 48 firmly with the lid 30 connected, or is formed separately from this and only upon appropriate actuation of the solenoid 58 so on the lid 30 of the valve piston 16 expresses that this is moved from its sealing seat. The anchor room 52 is opposite to a non-illustrated, but locally defined displacement sensor 45 over a wall 56 separated from plastic material. In 1 in the upper left area is a plug 60 to recognize, on which a line for the transmission of signals from a controller not shown to a stationary within the armature space 52 arranged magnetic coil 58 can be directed. With the plug 60 is a circuit board 62 which with a microprocessor 64 working together, arranged. The anchor 50 and the magnetic coil 58 are through the wall 44 pressure-tight from the displacement sensor 54 arranged separately. Electrical connections for the solenoid coil 58 and the displacement sensor 54 are with the circuit board 62 connected. About the electrical connector 60 follows the communication of the imaged device with a controller, not shown.

Wird nun am Eingangsanschluss E ein Medium, hier Druckluft, angelegt, strömt dieses zunächst in den ersten Arbeitsraum 18 und über den Verbindungskanal 28 in den zweiten Arbeitsraum 20 ein. Hierdurch entsteht der erwünschte Druckausgleich der beiden Arbeitsräume 18, 20, welcher dazu führt, dass der Ventilkolben 16 mit einer relativ geringen Kraft der Magnetspule 58 bzw. des Ankers 50 betätigt werden kann. Da die beiden Arbeitsräume 18, 20 einen zumindest annähernd identischen Durchmesser aufweisen, besteht hierdurch die Möglichkeit, dass der Ventilkolben 16 mit einer relativ geringen Kraft betätigt werden kann. Im Ergebnis führt dies dazu, dass eine relativ klein dimensionierte Magnetspule 58 bzw. ein entsprechender Anker 50 verwendet werden können, auch wenn äußerst hohe Arbeitsdrücke erforderlich sind. Soll das druckentlastete Schaltventil beispielsweise bei einer Luftfederanlage eines Kraftwagens, insbesondere eines Lastkraftwagens, zum Einsatz kommen, so treten beispielsweise an der Eingangsseite bzw. dem Eingangsanschluss E Luftdrücke von etwa 16 bar auf. Am Ausgangsanschluss A, welcher mit der im Weiteren noch näher erläuterten zugehörigen Luftfeder verbunden ist, liegt beispielsweise ein Druck von dann etwa 10 bar an. Aufgrund von Fahrbahnunebenheiten bzw. Fahrwerksbewegungen können dabei auch Spitzendrücke bis zu 25 bar am Ausgangsanschluss A, welcher mit der Luftfeder in Verbindung steht, auftreten. Obwohl dies äußerst hohe Drücke sind, kann die Magnetspule 58 und der Anker 50 – und somit die Aktuatoreinheit AE insgesamt – äußerst kompakt dimensioniert werden.If a medium, here compressed air, is now applied to the input connection E, this first flows into the first working space 18 and over the connection channel 28 in the second workspace 20 one. This creates the desired pressure equalization of the two working spaces 18 . 20 , which causes the valve piston 16 with a relatively small force of the magnetic coil 58 or the anchor 50 can be operated. Because the two workrooms 18 . 20 have an at least approximately identical diameter, there is the possibility that the valve piston 16 can be operated with a relatively small force. As a result, this results in a relatively small sized solenoid coil 58 or a corresponding anchor 50 can be used, even if extremely high working pressures are required. If the pressure-relieved switching valve is to be used, for example, in an air spring system of a motor vehicle, in particular a truck, then, for example, air pressures of approximately 16 bar occur on the input side or input port E. At the output terminal A, which is connected to the associated hereinafter in more detail air spring, for example, is a pressure of about 10 bar. Due to road bumps or chassis movements can also peak pressures up to 25 bar at the output terminal A, which is in communication with the air spring occur. Although these are extremely high pressures, the solenoid can 58 and the anchor 50 - And thus the actuator unit AE total - extremely compact dimensions.

Die Besonderheit des vorliegenden druckentlasteten Schaltventils liegt nun in der konkreten Gestaltung des Dichtelements 26. Dieses Dichtelement 26, welches zwischen dem Ventilkolben 16 und einem zugeordneten Gehäusebereich 66 des Gehäuseteils 12 angeordnet ist, ist mit einer Dichtseite 67 an einer Stirnseite 68 des Ventilkolbens 16 auf dessen dem Deckel 30 abgewandten Seite angeordnet. Auf einer anderen Dichtseite 69 ist das Dichtelement 26 am Gehäusebereich 66, und zwar an dessen Stirnseite, festgelegt. Insgesamt ist somit erkennbar, dass das Dichtelement 26 im Wesentlichen zylinderförmig gestaltet ist.The peculiarity of the present pressure-relieved switching valve is now in the specific design of the sealing element 26 , This sealing element 26 which is between the valve piston 16 and an associated housing area 66 of the housing part 12 is arranged, is with a sealing side 67 on a front side 68 of the valve piston 16 on whose lid 30 arranged on the opposite side. On another sealing side 69 is the sealing element 26 at the housing area 66 , on the front side, fixed. Overall, it is thus apparent that the sealing element 26 is designed substantially cylindrical.

Das Dichtelement 26 ist dabei als Faltenbalg gestaltet. In der hier gezeigten besonderen Ausführungsform ist das Dichtelement 26 darüber hinaus auch als Federelement ausgebildet, mittels welchem der Ventilkolben in seinen in 1 erkennbaren Dichtsitz zu bewegen bzw. in dem Dichtsitz zu halten ist. Aus diesem Grund ist das Dichtelement 26 vorliegend als federnd nachgiebiger bzw. als Feder wirkender Metallbalg gestaltet.The sealing element 26 is designed as a bellows. In the particular embodiment shown here is the sealing element 26 Moreover, also designed as a spring element, by means of which the valve piston in his in 1 to move recognizable sealing seat or is to be held in the sealing seat. For this reason, the sealing element 26 in the present case designed as a resilient or acting as a spring metal bellows.

Da zwischen den beiden Arbeitsräumen 18, 20 ein Druckausgleich – über den Verbindungskanal 28 – vorliegt, sorgt das Dichtelement 26 mit seiner federnden Wirkung somit dafür, dass der Ventilkolben 16 sicher in seinem Dichtsitz gehalten ist. Wird nun der Ventilkolben 16 durch den Ankerstößel 48 – nach entsprechendem Anlegen eines Stroms an die Magnetspule 58 – betätigt, so muss dieser im Wesentlichen lediglich die Federkraft des Dichtelements 26 überwinden, um den Dichtsitz zwischen dem Ventilkolben 16 bzw. dessen Ringdichtung 32 und der Ringschulter 38 des Gehäuseteils 10 zu lösen bzw. zu öffnen.Because between the two workrooms 18 . 20 a pressure equalization - over the connection channel 28 - Is present, ensures the sealing element 26 with its resilient effect thus ensuring that the valve piston 16 safely held in his tight seat. Will now the valve piston 16 through the anchor tappet 48 - After appropriate application of a current to the solenoid 58 - Pressed, this must essentially only the spring force of the sealing element 26 overcome the tight fit between the valve piston 16 or its ring seal 32 and the ring shoulder 38 of the housing part 10 to solve or open.

Wird demzufolge an der Magnetspule 58 Strom angelegt, bewegt sich der Anker 50 in 1 nach rechts gegen den Ventilkolben 16 gegen die Federkraft des Dichtelements 26 und hebt den Ventilkolben 16 aus seinem Dichtsitz. Das am Eingangsanschluss E angelegte Medium, hier die Druckluft, strömt jetzt vom Eingangsanschluss E (Druckluftquelle) zum Ausgangsanschluss A (Verbraucher bzw. Luftfeder). Der Anker 50 bewegt den Ventilkolben 16 so lange, bis die Dämpfungsscheibe 34 an der Gegenfläche 36 aufliegt. Der Ventilkolben 16 bewegt sich in der hier abgebildeten Darstellung um den maximalen Ventilkolbenhub S1. Aufgrund der Tatsache, dass der Hub S des Ankers 50 großer ist als der Hub S1 des Ventilkolbens 16 bleibt immer ein Spalt zwischen dem Anker 50 und der Magnetspule 58. Mit anderen Worten kann der Anker 50 mit einer Ankerplatte 70 nicht an der Magnetspult 58 kleben bleiben. Die Druckluft strömt so lange vom Eingangsanschluss E bis zum Ausgangsanschluss A, wie der Strom zur Magnetspule 58 fließt. Wird der Strom abgeschaltet, dann wird der Anker 50 kraftlos und unter der Wirkung der Federkraft des Dichtelements 26 über den Ventilkolben 16 in die in 1 dargestellte Iststellung zurückbewegt. Der Ventilkolben 16 liegt dann wieder auf dem Ventilsitz auf und die Strömung der Druckluft vom Eingangsanschluss E zum Ausgangsanschluss A wird unterbrochen.Is therefore on the solenoid 58 Power applied, the anchor moves 50 in 1 to the right against the valve piston 16 against the spring force of the sealing element 26 and lifts the valve piston 16 from his seal seat. The medium applied to input port E, in this case the compressed air, now flows from input port E (compressed air source) to output port A (consumer or air spring). The anchor 50 moves the valve piston 16 until the damper disc 34 on the opposite surface 36 rests. The valve piston 16 moves in the illustration shown here by the maximum valve piston stroke S1. Due to the fact that the hub S of the anchor 50 greater than the stroke S1 of the valve piston 16 there is always a gap between the anchor 50 and the magnetic coil 58 , In other words, the anchor can 50 with an anchor plate 70 not at the magnetic coil 58 sticking. The compressed air flows from the input terminal E to the output terminal A as long as the current flows to the solenoid coil 58 flows. If the power is turned off, then the anchor 50 powerless and under the action of the spring force of the sealing element 26 over the valve piston 16 in the in 1 shown actual position moved back. The valve piston 16 then rests again on the valve seat and the flow of compressed air from the input terminal E to the output terminal A is interrupted.

Um nun die Druckluft vom Verbraucher, insbesondere der Luftfeder, zu entleeren, wird wiederum Strom an die Magnetspule 58 angelegt, und der Anker 50 sowie der Ventilkolben 16 werden gegen die Federkraft des Dichtelements 16 bewegt, so dass dieser von seinem Dichtsitz abgehoben wird. In der Folge strömt die Druckluft vom Ausgangsanschluss A zum Eingangsanschluss E, und zwar wiederum so lange, bis der Strom an der Magnetspule 58 abgeschaltet wird, so dass der Anker 50 kraftlos wird und die Federkraft des Dichtelements 26 dafür sorgt, dass der Ventilkolben 16 zurück in seinen Dichtsitz kommt. Über den Wegsensor 54 kann dabei der Hub S des Ankers 50 ständig gemessen und mit Hilfe des Mikroprozessors 64 oder anderer nicht gezeigter Mittel ausgewertet und analysiert sowie für weitere Steuerungen verwendet werden.In order to empty the compressed air from the consumer, in particular the air spring, in turn, power to the solenoid 58 created, and the anchor 50 as well as the valve piston 16 be against the spring force of the sealing element 16 moved so that it is lifted from its sealing seat. As a result, the compressed air flows from the output terminal A to the input terminal E, again until the current at the solenoid coil 58 is turned off, leaving the anchor 50 becomes powerless and the spring force of the sealing element 26 ensures that the valve piston 16 comes back in his tight seat. About the displacement sensor 54 can be the stroke S of the anchor 50 constantly measured and with the help of the microprocessor 64 or other means not shown, analyzed and used for further control.

Die 2 bis 4 zeigen jeweils in einer schematischen Schnittansicht alternative Ausgestaltungsformen des druckentlasteten Schaltventils, wobei jeweils gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind.The 2 to 4 each show in a schematic sectional view alternative embodiments of the pressure-relieved switching valve, wherein in each case the same components are provided with the same reference numerals.

2 unterscheidet sich von der Ausführungsform gemäß 1 insbesondere dadurch, dass das dortige Dichtelement 26 selbst nicht als Federelement gestaltet ist, wie dies bei der Ausführungsform gemäß 1 der Fall ist. Im Unterschied zur Ausführungsform gemäß 1 ist vorliegend nämlich das Dichtelement 26 nicht zusätzlich auch als Federelement ausgestaltet, sondern vielmehr ist eine separate Druckfeder 72 vorgesehen, mittels welcher der Ventilkolben 16 in seinem Dichtsitz, welcher durch die Ringdichtung 32 und die Ringschulter 38 bestimmt ist, gehalten wird. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel kann das Dichtelement 26 wiederum als Faltenbalg, jedoch beispielsweise aus einem Kunststoff- oder Gummimaterial, beschaffen sein. 2 differs from the embodiment according to 1 in particular in that the local sealing element 26 itself is not designed as a spring element, as in the embodiment according to 1 the case is. In contrast to the embodiment according to 1 is present in fact the sealing element 26 not additionally designed as a spring element, but rather is a separate compression spring 72 provided by means of which the valve piston 16 in his sealing seat, which through the ring seal 32 and the ring shoulder 38 is determined, is held. In the present embodiment, the sealing element 26 again as a bellows, but for example, from a plastic or rubber material, be procured.

Eine weitere Besonderheit der Ausführungsform gemäß 2 besteht darin, dass die dortige Aktuatoreinheit AE einen Sensorblock 72 mit einer Steuereinrichtung, welche beispielsweise einen Mikroprozess umfasst, an der der Schalteinheit SE abgewandten Seite der Aktuatoreinheit AE angeordnet ist. Bei einer derartigen Luftfederanlage kann beispielsweise jedem druckentlasteten Schaltventil ein derartiger Sensorblock 74 zugeordnet sein, wobei die einzelnen Sensorblöcke dann über elektrische Steuerleitungen mit einer Masterschaltung verbunden werden können. Eine solche Steuerleitung könnte beispielsweise einen CAN-Bus umfassen. Des Weiteren umfasst der Sensorblock 74 einen Wegsensor 76, welcher nach Art des Wegsensors 45 gemäß dem Ausführungsbeispiel in 1 funktioniert.Another special feature of the embodiment according to 2 is that the local actuator AE a sensor block 72 with a control device, which comprises, for example, a micro process, on which the switching unit SE remote from the actuator unit AE is arranged. In such an air spring system, for example, any pressure-relieved switching valve, such a sensor block 74 be assigned, the individual sensor blocks can then be connected via electrical control lines to a master circuit. Such a control line could for example comprise a CAN bus. Furthermore, the sensor block includes 74 a displacement sensor 76 , which after the type of displacement sensor 45 according to the embodiment in 1 works.

Die Magnetspule 58 ist vorliegend als Proportionalmagnet gestaltet, mittels welchem der Ventilkolben 16 zu schalten ist. Mit einem derartigen Proportionalmagneten steigt der Weg, welcher durch den Magneten bzw. den Anker 50 auf den Ventilkolben 16 übertragen wird, proportional zum anliegenden Strom an. Hierdurch ist eine besonders einfache und gleichmäßige Hubverstellung – messbar durch den Wegsensor 76 – des Ventilkolbens 16 möglich. Damit einhergehend kann dann somit der Durchfluss des Mediums, insbesondere der Luft, proportional zum am Magnet 58 anliegenden Strom gesteuert werden. Ein weiterer Vorteil des Proportionalmagneten 58 liegt darin, dass beispielsweise auf einfache Weise eine Regelung zu erreichen ist, bei welcher zunächst eine große oder maximale Durchflussmenge durch das Schaltventil eingestellt wird, bis beispielsweise 90% des Mediums, mit welchem die Luftfeder befüllt werden soll, das Schaltventil durchströmt hat. Die restlichen 10% können dann auf einfache Weise entsprechend verringert hindurchgelassen werden, um somit äußerst feindosiert an das gewünschte Endvolumen der Luftfeder zu gelangen.The magnetic coil 58 is designed here as a proportional magnet, by means of which the valve piston 16 to switch is. With such a proportional magnet increases the path, which by the magnet or the armature 50 on the valve piston 16 is transmitted, proportional to the applied current. This is a particularly simple and even stroke adjustment - measurable by the displacement sensor 76 - the valve piston 16 possible. Along with this, the flow of the medium, in particular of the air, can then be proportional to the magnet 58 adjacent current to be controlled. Another advantage of the proportional magnet 58 is that, for example, a simple way to achieve a regulation in which initially a large or maximum flow rate is set by the switching valve until, for example, 90% of the medium with which the air spring is to be filled, the switching valve has flowed through. The remaining 10% can then be passed correspondingly reduced in a simple manner, thus extremely finely metered to reach the desired final volume of the air spring.

Bei der Ausführungsform gemäß 3 weist der Ventilkolben 16 eine konische Dichtfläche 78 auf, welche mit einem gehäuseseitigen Dichtteil 80 zusammenwirkt. Bei einer derartigen konusförmigen Ausgestaltung der Dichtfläche 78 kann gegebenenfalls auf eine Dichtung, wie diese beispielsweise bei der Ausführungsform gemäß 1 mit der Dichtung 32 erfolgt, verzichtet werden. Vielmehr kann hier der aus Metall bestehende Ventilkolben 16 unmittelbar am Dichtteil 80 an seinem Dichtsitz aufliegen. Dies ist insbesondere bei aggressiven Medien, beispielsweise bei Flüssigkeiten, von Vorteil, weil hierbei Gummidichtungen oder dergleichen einem erhöhten Verschleiß unterliegen. Ein weiterer Vorteil einer derartigen konischen Dichtfläche liegt darin, dass schon bei geringen Hüben ein Durchfluss erreicht wird, welcher äußerst genau zu steuern ist. Somit eignet sich das druckentlastete Schaltventil gemäß 3 insbesondere auch beim Einsatz von Hydrauliköl. In 3 ist darüber hinaus eine Ringdichtung 81 gestrichelt angedeutet, welche an Stelle des gehäuseseitigen Dichtteils 80 vorgesehen sein kann. Mit anderen Worten ergibt sich dann eine Ausführungsform, bei welcher die konische Dichtfläche 78 des Ventilkolbens 16 mit der Ringdichtung 81 zusammenwirkt. Die Ringdichtung 81 kann dabei beispielsweise elastisch gestaltet sein, um einen besonders zuverlässigen Dichtsitz des Ventilkolbens 16 zu gewährleisten. Ein Vorteil einer derartigen Ringdichtung 81 ist es, dass hierdurch eine Durchflussmenge an Medium äußerst genau dosiert werden kann.In the embodiment according to 3 has the valve piston 16 a conical sealing surface 78 on, which with a housing-side sealing part 80 interacts. In such a cone-shaped configuration of the sealing surface 78 Optionally, it may be applied to a gasket such as that in the embodiment of FIG 1 with the seal 32 takes place, be waived. Rather, here can be made of metal valve piston 16 directly on the sealing part 80 resting on his sealing seat. This is particularly advantageous for aggressive media, such as liquids, because in this case rubber seals or the like are subject to increased wear. Another advantage of such a conical sealing surface is that even at low strokes flow is achieved, which is extremely accurate to control. Thus, the pressure-relieved switching valve according to 3 especially when using hydraulic oil. In 3 is also a ring seal 81 indicated by dashed lines, which instead of the housing-side sealing part 80 can be provided. In other words, then results in an embodiment in which the conical sealing surface 78 of the valve piston 16 with the ring seal 81 interacts. The ring seal 81 can be designed, for example, elastic to a particularly reliable sealing seat of the valve piston 16 to ensure. An advantage of such a ring seal 81 It is that this allows a flow rate of medium can be dosed extremely accurately.

Die Ausführungsform gemäß 4 zeigt eine der Ausführungsform gemäß 1 weitestgehend ähnliche Anordnung, wobei das Dichtelement 26 wiederum auch als Federelement dient und demzufolge als federnd nachgiebiger Metallbalg gestaltet ist. Im Unterschied zur Ausführungsform gemäß 1 ist jedoch vorliegend das Dichtelement 26 auf der der Aktuatoreinheit AE zugewandten Seite des Ventilkolbens 16 angeordnet. Die Bewegung des Ventilkolbens 16 bzw. des Ankerstößels 48 erfolgt dabei in kinematischer Umkehr zu den Ausführungsformen gemäß den 1 bis 3.The embodiment according to 4 shows one of the embodiment according to 1 largely similar arrangement, wherein the sealing element 26 in turn also serves as a spring element and is therefore designed as a resilient metal bellows. In contrast to the embodiment according to 1 However, in the present case is the sealing element 26 on the side of the valve piston facing the actuator unit AE 16 arranged. The movement of the valve piston 16 or the anchor tappet 48 takes place in kinematic reversal to the embodiments according to the 1 to 3 ,

Die 5 und 6 zeigen jeweils einen Schaltplan einer Federanlage für einen Kraftwagen, insbesondere einen Lastkraftwagen, bei welcher vier Federelement 82 – jeweils pro Fahrzeugachse zwei – vorgesehen sind. Die Federanlage umfasst dabei einen Kompressor 84, mittels welchem Druckluft zu erzeugen ist, welche von der Umgebung über einen Filter 86 angesaugt werden kann. Über einen Trockner 88 sind hierdurch zwei Druckluftspeicher 90, 92 befüllbar, wobei für jede Fahrzeugachse jeweils einer der Druckluftspeicher 90, 92 vorgesehen ist. Des Weiteren umfasst die Federanlage eine Spülleitung 94, welche durch ein Ventil 96 zu schalten ist und mittels welcher der Trockner 88 zu spülen ist.The 5 and 6 each show a circuit diagram of a spring system for a motor vehicle, in particular a truck, in which four spring element 82 - Each per vehicle axle two - are provided. The spring system includes a compressor 84 by means of which compressed air is to be generated, which from the environment via a filter 86 can be sucked. About a dryer 88 are thus two compressed air storage 90 . 92 fillable, wherein for each vehicle axle each one of the compressed air storage 90 . 92 is provided. Furthermore, the spring system comprises a purge line 94 passing through a valve 96 is to switch and by means of which the dryer 88 to rinse.

Jedem der Federelemente 82 bzw. Luftfedern sind vorliegend zwei druckentlastete Schaltventile 98, 100 nach einer der Ausführungsformen gemäß in 1 bis 4 zugeordnet, wobei jeweils ein Schaltventil 98 zum Belüften und das andere Schaltventil 100 zum Entlüften des korrespondierenden Federelements 82 vorgesehen ist. Die Schaltventile 98 zum Belüften der Luftfeder 82 sind dabei mit dem korrespondierenden Speicher 90 bzw. 92 verbunden. Die Schaltventile 100 zum Entlüften der Federanlage sind vorliegend über eine jeweilige, gestrichelt angedeutete Rückleitung 102 wiederum mit der Eingangsseite des Kompressors 84 verbunden. Demzufolge handelt es sich vorliegend um ein geschlossenes System, bei welchem die aus den Luftfedern 82 abgelassene Druckluft wieder in das System zurückgeleitet wird.Each of the spring elements 82 or air springs are in this case two pressure-relieved switching valves 98 . 100 according to one of the embodiments according to in 1 to 4 assigned, in each case a switching valve 98 for venting and the other switching valve 100 for venting the corresponding spring element 82 is provided. The switching valves 98 for aerating the air spring 82 are there with the corresponding memory 90 respectively. 92 connected. The switching valves 100 for venting the spring system are in this case via a respective, indicated by dashed lines return 102 again with the input side of the compressor 84 connected. Consequently, this is a closed system in which the air springs 82 drained compressed air is returned to the system.

In das jeweilige Federelement 82 – vorliegend in Form der Luftfeder – ist jeweils ein Höhensensor 104 integriert, mittels welchem eine entsprechende Luftfederhöhe des Federelements 82 zu ermitteln ist. Die durch den jeweiligen Höhensensor 104 ermittelten Werte wurden beispielsweise entsprechend an die Steuereinrichtung mit dem Mikroprozessor 64 oder an den Sensorblock 74 mit einer entsprechenden Steuereinrichtung weitergegeben. Aufgrund der durch den jeweiligen Höhensensor 104 ermittelten Werte können somit die zugehörigen Schaltventile 98, 100 geschaltet bzw. deren jeweilige Magnetspulen 58 bestromt werden. Die Informationen der jeweiligen Höhensensoren 104 werden auch zu der Masterschaltung der Federanlage weitergegeben, um entsprechend weiterverarbeitet zu werden. Die Masterschaltung sorgt dann über entsprechende Signale für das Zusammenwirken der jeweiligen Schaltventile 98, 100. Insgesamt bleibt somit festzuhalten, dass die eigentliche Verarbeitung der Signale, welche durch die Höhensensoren 104 ermittelt werden, innerhalb der Schaltventile 98, 100 selbst erfolgt. Die Masterschaltung hingegen dient lediglich zur Vorgabe einer beispielsweise durch den Fahrer wählbaren Fahrzeughöhe, welche sich beispielsweise nach Belastungen oder dergleichen richtet.In the respective spring element 82 - in the present case in the form of the air spring - is in each case a height sensor 104 integrated, by means of which a corresponding air spring height of the spring element 82 is to be determined. The through the respective height sensor 104 determined values were, for example, according to the controller with the microprocessor 64 or to the sensor block 74 passed on with a corresponding control device. Due to the respective height sensor 104 determined values can thus the associated switching valves 98 . 100 switched or their respective magnetic coils 58 be energized. The information of the respective height sensors 104 are also passed to the master circuit of the spring system to be further processed accordingly. The master circuit then provides corresponding signals for the interaction of the respective switching valves 98 . 100 , Overall, therefore, it remains to be noted that the actual processing of the signals by the height sensors 104 be determined, within the switching valves 98 . 100 even done. The master circuit, however, is only used to specify a selectable for example by the driver height of the vehicle, which is directed, for example, according to loads or the like.

Aufgrund der ermittelten Werte können somit die beiden Schaltventile 98, 100 des jeweiligen Federelements 82 geschaltet werden. Insbesondere wenn dabei jedes Schaltventil einen separaten Sensorblock 74 umfasst, erfolgt dies äußerst schnell. Die einzelnen Sensorblöcke 74 sind dann bevorzugt über die Masterschaltung miteinander verbunden. Hierdurch sind äußerst schnelle Schaltzeiten der Schaltventile 98, 100 möglich, wodurch sich eine äußerst reaktionsschnelle Federanlage ergibt.On the basis of the determined values, the two switching valves can thus be used 98 . 100 of the respective spring element 82 be switched. In particular, when doing each switching valve has a separate sensor block 74 This is done very quickly. The individual sensor blocks 74 are then preferably connected to each other via the master circuit. As a result, extremely fast switching times of the switching valves 98 . 100 possible, resulting in a very responsive spring system.

Schließlich zeigt der Schaltplan gemäß 6 eine im Wesentlichen identisch funktionierende Federanlage. Diese unterscheidet sich von derjenigen gemäß 5 insbesondere dadurch, dass von den Schaltventilen 100, welche zum Entlüften der jeweils zugehörigen Luftfeder 82 dienen, eine jeweilige Rückleitung 102 nicht vorgesehen ist. Vielmehr wird Luft, welche aus den Federelementen 82 bzw. Luftfedern abgelassen wird, nach den Schaltventilen 100 über jeweilige Entlassungsleitungen ins Freie entlassen. Es ist klar, dass dies nur bei einem entsprechenden Medium wie beispielsweise Druckluft möglich ist.Finally, the wiring diagram shows 6 a substantially identical spring system. This differs from the one according to 5 in particular in that of the switching valves 100 , which for venting the respectively associated air spring 82 serve, a respective return 102 is not provided. Rather, air, which consists of the spring elements 82 or air springs is discharged, after the switching valves 100 discharge through respective discharge lines to the outside. It is clear that this is only possible with a suitable medium such as compressed air.

Als im Rahmen der Erfindung mitumfasst ist es insbesondere zu betrachten, dass die in den 1 bis 4 beschriebenen Bauteile über alle Ausführungsformen variiert bzw. kombiniert werden können. So ist es insbesondere auch denkbar, einen Sensorblock 74 bei den Ausführungsbeispielen gemäß 1, 3 und 4 einzusetzen. Ebenso im Rahmen der Erfindung als mitumfasst ist es zu betrachten, dass die Federanlage pro Federelement 82 natürlich auch lediglich mit einem druckentlasteten Schaltventil zu betätigen wäre. Die Ausgestaltung mit zwei druckentlasteten Schaltventilen 98, 100 hat jedoch insbesondere den Vorteil von besonders schnellen Schalt- bzw. Reaktionszeiten.In the context of the invention, it is to be considered in particular that the in the 1 to 4 described components can be varied or combined over all embodiments. So it is also conceivable, in particular, a sensor block 74 in the embodiments according to 1 . 3 and 4 use. Also included in the scope of the invention as it is to be considered that the spring system per spring element 82 Of course, to be operated only with a pressure-relieved switching valve. The embodiment with two pressure-relieved switching valves 98 . 100 However, in particular has the advantage of particularly fast switching or response times.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

10, 1210, 12: Gehäuseteilhousing part
1414: Dichtungpoetry
1616: Ventilkolbenplunger
1818: erster Arbeitsraumfirst working space
2020: zweiter Arbeitsraumsecond workspace
22, 2422, 24: Innenrauminner space
2626: Dichtelementsealing element
2828: Verbindungskanalconnecting channel
3030: Deckelcover
3232: Ringdichtungring seal
3434: Dämpfungsscheibedamping plate
3636: Gegenflächecounter surface
3838: Ringschulterannular shoulder
4040: Gehäuseteilhousing part
4242: Dichtungpoetry
4444: Wandwall
4646: Öffnungopening
4848: Ankerstößelarmature plunger
5050: Ankeranchor
5252: Ankerraumarmature space
5454: Wegsensordisplacement sensor
5656: Wandwall
5858: Magnetspulesolenoid
6060: Steckerplug
6262: Leiterplattecircuit board
6464: Mikroprozessormicroprocessor
6666: Gehäusebereichhousing area
6767: Dichtseitesealing side
6868: Stirnseitefront
6969: Dichtseitesealing side
7070: Ankerplatteanchor plate
7272: Druckfedercompression spring
7474: Sensorblocksensor block
7676: Wegsensordisplacement sensor
7878: Dichtflächesealing surface
8080: Dichtteilsealing part
8181: Dichtungpoetry
8282: Federelementspring element
8484: Kompressorcompressor
8686: Filterfilter
8888: Trocknerdryer
90, 9290, 92: DruckluftspeicherCompressed air storage
9494: Spülleitungflushing line
9696: VentilValve
98, 10098, 100: Schaltventilswitching valve
102102: Rückleitungreturn
104104: Höhensensorheight sensor
AA: Anschlussconnection
AEAE: Aktuatoreinheitactuator
Ee: Anschlussconnection
SESE: Schalteinheitswitching unit

Claims

Pressure relieved switching valve with a switching unit (SE), a housing part ( 10 ) with an input terminal (E) and an output terminal (A), and with a first pressure chamber ( 18 ) and a second pressure chamber ( 20 ), which by a valve piston ( 16 ), which by means of an anchor tappet ( 48 ) an actuator unit (AE) is actuated, subdivided and via a connecting channel ( 28 ) in the valve piston ( 16 ), wherein the second pressure chamber ( 20 ) by a sealing element ( 26 ) is sealed, which between the valve piston ( 16 ) and an associated housing area ( 66 ) is arranged, wherein in the closed position of the valve piston ( 16 ) at the input terminal (E) applied medium via the connecting channel ( 28 ) a pressure equalization of the two working spaces ( 18 . 20 ), characterized by - the housing part ( 10 ) of the switching unit (SE), which next to the input terminal (E) and the output terminal (A) a sealing seat for the valve piston ( 16 ) having, A further housing part ( 12 ) of the switching unit (SE), within which the valve piston ( 16 ) and the sealing element ( 26 ) is arranged, which with a sealing side ( 67 ) on an anchor tappet ( 48 ) facing away from the front side ( 68 ) of the valve piston ( 16 ) is arranged and which with the valve piston ( 16 ) and the further housing part ( 12 ) the second pressure chamber ( 20 ), and - a housing part ( 40 ) of the actuator unit (AE), which with the housing part ( 10 ) of the switching unit (SE) is connected.

Pressure-relieved switching valve according to claim 1, characterized in that the sealing element ( 26 ) is also designed as a spring element, by means of which the valve piston ( 16 ) is to be moved into a sealing seat or to be held in the sealing seat.

Pressure-relieved switching valve according to claim 1 or 2, characterized in that the sealing and / or spring element ( 26 ) is designed as a bellows, in particular as a metal bellows.

Pressure-relieved switching valve according to one of claims 1 to 3, characterized in that the sealing and / or spring element ( 26 ) with a sealing side ( 69 ) on one end side of the housing region ( 66 ) is arranged.

Pressure-relieved switching valve according to one of claims 1 to 4, characterized in that the valve piston ( 16 ) a conical sealing surface ( 78 ), which corresponds to a housing-side sealing part.

Pressure-relieved switching valve according to one of claims 1 to 5, characterized in that the actuator unit (AE) a sensor block ( 74 ) comprising a control device.

Pressure-relieved switching valve according to one of claims 1 to 6, characterized in that a proportional magnet ( 58 ) is provided, by means of which the valve piston ( 16 ) is to switch.

Spring system with at least one spring element ( 82 ), which via at least one switching valve ( 98 . 100 ) is to be ventilated and / or vented, characterized in that the switching valve ( 98 . 100 ) is designed as a pressure-relieved switching valve according to one of claims 1 to 7.

Spring system according to claim 8, characterized in that two pressure-relieved switching valves ( 98 . 100 ) according to one of claims 1 to 7 per spring element ( 82 ) are provided, wherein a switching valve ( 98 ) for venting and a switching valve ( 100 ) for venting the spring element ( 82 ) is provided.

Spring system according to claim 8 or 9, characterized in that a return line ( 102 ) is provided, via which the from the spring element ( 82 ) released medium, in particular the air, in a memory ( 90 . 92 ) is to collect.

Spring system according to one of claims 8 or 9, characterized in that a discharge line is provided, via which the from the spring element ( 82 ) discharged medium, in particular the air, is to be discharged into the environment.