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Die Erfindung betrifft ein Mehrkreisschutzventil für eine Druckluftversorgungseinrichtung eines Fahrzeugs, insbesondere eines Nutzfahrzeugs, mit Ventileinrichtungen zum gegenseitigen Absichern einzelner Verbraucherkreise, und einem auf der Verbraucherseite der Ventileinrichtung des Verbraucherkreises einer Feststellbremse entspringenden Druckmediumspfad, wobei der Druckmediumspfad in den Verbraucherkreis einer Betriebsbremse mündet, und wobei in dem Druckmediumspfad eine Schalteinrichtung mit einem beweglichen einen Druckmediumskanal umfassenden Schaltkolben angeordnet ist, und wobei der Schaltkolben über den Druckmediumskanal in einer ersten Schaltposition des Schaltkolbens den Druckmediumspfad freigibt, und wobei der Druckmediumspfad in einer zweiten Schaltposition des Schaltkolbens durch zumindest ein Dichtelement und den Schaltkolben verschlossen ist.
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Derartige Mehrkreisschutzventile sind beispielsweise aus der
DE 10 2005 040 498 A1 bekannt. Das in der DE 10 2005 040 498 A1 beschriebene Mehrkreisschutzventil weist in einem Kreissicherungsventil eine Bypassverbindung zur Umgehung des Überströmventils des Feststellbremskreises auf. In dieser Verbindung sind ein Rückschlagventil und eine Drossel in Serie angeordnet, um beispielsweise ein langsames Entlüften des Feststellbremskreises bei einem nicht ausreichenden Druckniveau in dem Mehrkreisschutzventil zu ermöglichen beziehungsweise einen Druckaufbau zu unterbinden. Dies ist insbesondere bei Inbetriebnahme einer drucklosen Anlage der Fall, da dann zuerst ein Druckaufbau in den Betriebsbremskreisen erfolgen muss, und zugleich ein Lösen der Feststellbremse verhindert werden muss, solange noch keine ausreichende Hilfsbremswirkung der Betriebsbremse gewährleistet werden kann. Nachteilig bei einem derartig aufgebauten Mehrkreisschutzventil ist die konstruktionsbedingt zeitlich nacheinander erfolgende Befüllung der Betriebsbremskreise und des Feststellbremskreises. Dies verursacht bei der Inbetriebnahme des drucklosen Fahrzeugs eine lange Wartezeit bis die Feststellbremse gelöst werden kann.
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Die
DE 102 38 670 A1 beschreibt ein Mehrkreisschutzventil mit einer Schalteinrichtung die einen beweglichen massiven Schaltkolben umfasst. Der Schaltkolben weist mehrere Wirkflächen in Schaltrichtung des Kolben auf, die ständig von dem Betriebsbremskreis und dem Feststellbremskreis mit Druck beaufschlagt werden. In einer Schaltposition gibt der Schaltkolben einen Druckluftpfad zwischen der Feststellbremse und der Betriebsbremse frei.
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schalteinrichtung für ein Mehrkreisschutzventil bereitzustellen, welches einfacher gefertigt werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs gelöst.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
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Die Erfindung baut auf dem gattungsgemäßen Mehrkreisschutzventil durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 auf. Durch eine Bohrung kann in einfacher Weise die gewünschte Drosselwirkung bereitgestellt werden, wobei unterschiedliche Drosselwirkungen durch unterschiedliche Bohrungsquerschnitte beziehungsweise eine größere Anzahl nebeneinander ausgeführter Bohrungen erreichbar sind. Auf diese Weise kann eine separate Drossel in dem Druckmediumspfad zwischen einem Verbraucherkreis der Betriebsbremse und einem Verbraucherkreis einer Feststellbremse eingespart werden. Die Drossel kann in einfacher Weise als Bestandteil des Schaltkolbens gefertigt werden, wobei auch die Montage des Mehrkreisschutzventils insgesamt vereinfacht wird, da weniger separate Bauteile in dem Gehäuse des Mehrkreisschutzventils montiert werden müssen. Durch das Vorsehen des Schaltkolbens wird eine Hysterese im Schaltverhalten des Druckmediumspfads verursacht, so dass ausgehend von einem drucklosen Zustand von Feststellbremskreis und Betriebsbremskreis bei einer nur geringen Druckdifferenz zwischen den beiden Kreisen auch ein Überströmen von Druckmedium aus dem Betriebsbremskreis in den Feststellbremskreis möglich ist. Auf diese Weise kann ein Befüllen des zunächst drucklosen Feststellbremskreises bereits während der gleichzeitigen Befüllung des Betriebsbremskreises begonnen werden, ohne dass ein Öffnungsdruck für das dem Feststellbremskreis zugeordnete Überströmventil erreicht werden muss, so dass die Wartezeit zwischen dem Erreichen der Hilfsbremswirkung und einem ausreichenden Druck in dem Feststellbremskreis möglichst gering ist beziehungsweise entfällt.
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Nützlicherweise kann vorgesehen sein, dass der Schaltkolben von dem zumindest einen Dichtelement geführt wird. Auf diese Weise übernehmen die Dichtelemente eine Zusatzfunktion.
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Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass der Schaltkolben eine Wirkfläche aufweist, die von einem Druckmedium in dem Verbraucherkreis der Betriebsbremse mit Druck beaufschlagt wird. Das Beaufschlagen einer Wirkfläche mit dem in dem Verbraucherkreis der Betriebsbremse anstehenden Druck ermöglicht ein selbsttätiges Umschalten des Schaltkolbens zwischen seiner ersten Schaltposition und seiner zweiten Schaltposition.
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Es kann auch vorgesehen sein, dass der Schaltkolben eine weitere Wirkfläche aufweist, die von einem Druckmedium in dem Verbraucherkreis der Feststellbremse mit Druck beaufschlagt wird. Durch das Vorsehen einer weiteren Wirkfläche, die von dem Druckmedium in dem Verbraucherkreis der Feststellbremse mit Druck beaufschlagt wird, kann das selbsttätige Schalten zwischen der ersten Schaltposition und der zweiten Schaltposition des Schaltkolbens in Abhängigkeit von dem Druckgradienten zwischen dem Verbraucherkreis der Betriebsbremse und dem Verbraucherkreis der Feststellbremse erfolgen.
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Besonders bevorzugt ist, dass eine Feder vorgesehen ist, die die erste oder die zweite Schaltposition des Schaltkolbens als stabile Ruhelage des Schaltkolbens definiert. Auf diese Weise kann beispielsweise die zum selbsttätigen Schalten des Schaltkolbens zwischen seiner ersten Schaltposition und seiner zweiten Schaltposition notwendige Druckkraft von dem Druckniveau in den Verbraucherkreis der Feststellbremse entkoppelt werden.
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Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen anhand besonders bevorzugter Ausführungsformen beispielhaft erläutert.
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Es zeigen:
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1 ein schematisch vereinfachtes Schaltbild eines erfindungsgemäßen Mehrkreisschutzventils;
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2 eine erste Ausführungsform einer Schalteinrichtung in einer ersten Schaltposition;
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3 eine erste Ausführungsform einer Schalteinrichtung in einer zweiten Schaltposition;
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4 einen zweite Ausführungsform einer Schalteinrichtung in einer ersten Schaltposition;
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5 eine zweite Ausführungsform einer Schalteinrichtung in einer zweiten Schaltposition;
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6 eine dritte Ausführungsform einer Schalteinrichtung in einer ersten Schaltposition und
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7 eine dritte Ausführungsform einer Schalteinrichtung in einer zweiten Schaltposition.
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In den folgenden Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder gleichartige Teile.
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1 zeigt ein schematisch vereinfachtes Schaltbild eines erfindungsgemäßen Mehrkreisschutzventils. Das dargestellte Mehrkreisschutzventil 10 verfügt über eine Druckmediumszuführung 38 und über Anschlüsse 12', 14', 16', 18' für verschiedene Verbraucherkreise, die im Folgenden der Einfachheit halber als ein Verbraucherkreis einer Betriebsbremse 12', ein Verbraucherkreis einer Feststellbremse 14', ein weiterer Verbraucherkreis einer Betriebsbremse 16' und ein Verbraucherkreis eines Nebenverbrauchers 18 bezeichnet werden. Jeder dieser Verbraucherkreise 12', 14', 16', 18' ist mit Hilfe von Ventileinrichtungen 12, 14, 16, 18, die beispielsweise als einfache Überströmventile ausgeführt sein können, gegenüber den anderen Verbraucherkreisen 12', 14', 16', 18' abgesichert. Verbraucherseitig zu den Ventileinrichtungen 12, 14, die den Verbraucherkreis einer Betriebsbremse 12' und den Verbraucherkreis einer Feststellbremse 14' absichern, ist ein Druckmediumspfad 20 mit einer Schalteinrichtung 44 vorgesehen. Die Schalteinrichtung 44 ermöglicht beispielsweise einen langsamen Druckabbau in dem Verbraucherkreis einer Feststellbremse 14', falls das Druckniveau in dem Verbraucherkreis der Betriebsbremse 12' nicht ausreichend ist, beziehungsweise ein großer Druckgradient zwischen dem Verbraucherkreis der Feststellbremse 14' und dem Verbraucherkreis der Betriebsbremse 12' in Richtung auf den Verbraucherkreis der Betriebsbremse 12' vorliegt. Die genaue Funktionsweise der Schalteinrichtung 44 wird in Zusammenhang mit den 2 bis 7 und den dort dargestellten Ausführungsformen beispielhaft erläutert. Neben der dargestellten Ausführungsform des Mehrkreisschutzventils 10 sind weitere Ausführungsformen denkbar, wobei es offensichtlich ist, dass die Schalteinrichtung 44 zusammen mit beliebigen dem Fachmann bekannten Mehrkreisschutzventilen 10 verwendet werden kann.
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2 zeigt eine erste Ausführungsform einer Schalteinrichtung in einer ersten Schaltposition. Die Schalteinrichtung 44 ist in einem ausschnittsweise dargestellten Gehäuse 42, zum Beispiel dem Gehäuse des Mehrkreisschutzventils 10 aus 1, angeordnet und umfasst insbesondere einen beweglichen Schaltkolben 22 mit einem Druckmediumskanal 24, einer Wirkfläche 32 und einer weiteren Wirkfläche 34. Der bewegliche Schaltkolben 22 wird durch Dichtelemente 26, 28, 30 geführt, die beispielsweise als einfache O-Ringe ausgeführt sein können und zwischen dem Gehäuse 42 und dem beweglichen Schaltkolben 22 abdichten. Die äußeren Anschlüsse sind mit dem Verbraucherkreis der Betriebsbremse 12' beziehungsweise dem Verbraucherkreis der Feststellbremse 14 verbunden, wobei dies gemäß 1 über den Druckmediumspfad 20 erfolgt. In der dargestellten ersten Schaltposition der Schalteinrichtung 44 ist der Verbraucherkreis der Feststellbremse 14' über den Druckmediumskanal 24 mit dem Verbraucherkreis der Betriebsbremse 12' verbunden, so dass ein langsamer Druckausgleich zwischen beiden Verbraucherkreisen 12, 14' erfolgen kann. Zu diesem Zweck ist eine Drosselwirkung vorgesehen, die beispielsweise durch den Druckmediumskanal 24 realisiert sein kann. Dann ist eine weitere Drosselwirkung nicht notwendig, weshalb die weiteren Bestandteile der Schalteinrichtung 44 ohne eine Drosselwirkung ausgeführt sein können. Weiterhin kann der Druckmediumskanal 24 selbst vollständig innerhalb des beweglichen Schaltkolbens 22 liegen. Andere Möglichkeiten zur Realisierung der Drosselwirkung sind denkbar, beispielsweise über enge Querschnitte in dem Gehäuse 42. Der bewegliche Schaltkolben 22 bleibt in der dargestellten Schaltposition, solange die über die Wirkfläche 32 auf den Schaltkolben 22 einwirkende Kraft kleiner ist als die Summe der durch die Dichtelemente 26, 28, 30 verursachten Reibungskräfte und die über die weitere Wirkfläche 34 auf den Schaltkolben 22 einwirkende Kraft. Der Schaltkolben 22 schaltet also durch den Differenzdruck, wobei die durch die Dichtelemente 26, 28, 30 verursachte Reibungskraft berücksichtigt werden muss. Der Schaltkolben 22 bleibt dann in der momentanen Stellung, bis der Differenzdruck das Vorzeichen wechselt und ihn wieder zurückschiebt, wobei erneut die durch die Dichtelemente 26, 28, 30 verursachten Reibungskräfte zu berücksichtigen sind.
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3 zeigt eine erste Ausführungsform einer Schalteinrichtung in einer zweiten Schaltposition. Die in 3 dargestellte Schalteinrichtung 44 ist mit der in 2 dargestellten Schalteinrichtung 44 identisch, befindet sich jedoch in der zweiten Schaltposition, bei der der Druckmediumskanal 24, ausgehend von dem Verbraucherkreis der Betriebsbremse 12', durch die Dichtelemente 28 und 30 beziehungsweise, ausgehend von dem Verbraucherkreis der Feststellbremse 14, durch die Dichtelemente 26 und 28 abgedichtet ist. Das Umschalten der Schalteinrichtung 44 zwischen den in 2 und 3 dargestellten beiden Schaltpositionen erfolgt aufgrund einer Druckdifferenz zwischen dem Verbraucherkreis der Betriebsbremse 12 und dem Verbraucherkreis der Feststellbremse 14, wobei die einzelnen Druckkräfte über die Wirkfläche 32 beziehungsweise die weitere Wirkfläche 34 in Betätigungsrichtung des Schaltkolbens 22 wirken. Der auf die weitere Wirkfläche 34 einwirkende Druck aus dem Verbraucherkreis der Feststellbremse 14' wird über einen Abzweig 40 zu der weiteren Wirkfläche 40 geführt.
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Die Schaltbedienung zum Umschalten aus der in 2 dargestellten Schaltposition in die in 3 dargestellte Schaltposition lautet pFB·AFB + FReib < pBB·ABB und die Schaltbedienung für das Zurückschalten aus der zweiten Schaltposition in die erste Schaltposition lautet pFB·AFB > FReib + pBB·ABB.
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Dabei bezeichnet pFB das Druckniveau in dem Verbraucherkreis der Feststellbremse 14, pBB das Druckniveau in dem Verbraucherkreis der Betriebsbremse 12', AFB die Größe der weiteren Wirkfläche 34, ABB die Fläche der Wirkfläche 32 und FReib die von den Dichtelementen 26, 28, 30 verursachte Reibungskraft. Die beiden Schaltbedienungen weisen also eine durch die Reibungskraft FReib bedingte Hysterse auf, deren Größe der doppelten Reibungskraft FReib entspricht. Die Hysterese bewirkt, dass der Verbraucherkreis der Feststellbremse 14' auch bei nicht vollständigem Druckverlust in dem Verbraucherkreis der Betriebsbremse 12' bis auf das Druckniveau in dem Verbraucherkreis der Betriebsbremse 12' entlüftet wird. Weiterhin ist auch ein Rückströmen von Druckmedium aus dem Verbraucherkreis der Betriebsbremse 12' in der Verbraucherkreis der Feststellbremse 14' bei einer nicht zu großen Druckdifferenz wegen der Hysterese möglich, falls sich die Schalteinrichtung bereits in ihrer ersten Schaltposition befindet. Dies kann insbesondere bei Inbetriebnahme einer zunächst drucklosen Anlage der Fall sein, wobei dann ein Befüllen des Verbraucherkreises der Feststellbremse 14' zusammen mit der Befüllung des Verbraucherkreises der Betriebsbremse 12' erfolgen kann, bevor der Öffnungsdruck der dem Verbraucherkreis der Feststellbremse 14' zugeordneten Ventileinrichtung 14 erreicht wird. In diesem Zusammenhang ist zu erwähnen, dass der Öffnungsdruck der dem Verbraucherkreis der Betriebsbremse 12' zugeordneten Ventileinrichtung 12 üblicherweise niedriger liegt, als der Öffnungsdruck der Ventileinrichtung 14, um die Befüllreihenfolge zu gewährleisten. Ein Umschalten aus der ersten Schaltposition in die zweite Schaltposition während eines Druckaufbaus in einem zunächst drucklosen System kann dann beispielsweise durch die sich an dem Druckmediumskanal 24 aufgrund des Staudrucks bildende Druckdifferenz induziert werden, und vorteilhaft sein, um die Befüllreihenfolge zu gewährleisten. Der Verbraucherkreis der Feststellbremse 14' erreicht dann jedoch schneller den notwendigen Betriebsdruck, da bereits Druckmedium über den Verbraucherkreis der Betriebsbremse 12' zugeführt wurde.
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4 zeigt eine zweite Ausführungsform einer Schalteinrichtung in einer ersten Schaltposition. Die in 4 dargestellte Schalteinrichtung umfasst neben den bereits aus der 2 bekannten Bestandteilen eine Feder 36, die als zusätzliche Kraft auf den Schaltkolben 22 wirkt.
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5 zeigt eine zweite Ausführungsform einer Schalteinrichtung in einer zweiten Schaltposition. Aufgrund der Feder 36 sind die Schaltbedienungen um die Federkraft zu erweitern. Die Bedienung zum Überführen des Schaltkolbens 22 aus der ersten Schaltposition in die zweite Schaltposition lautet daher pFB·AFB + FReib < FFeder + pBB·ABB und die umgekehrte Schaltbedienung zum Überführen des Schaltkolbens aus der zweiten Schaltposition in die erste Schaltposition lautet pFB·AFB > FReib + FFeder + pBB·ABB, wobei mit FFeder die durch die Feder 36 verursachte zusätzliche Federkraft bezeichnet ist. Die Federkraft FFeder kann größer oder kleiner als die durch die Dichtelemente 26, 28, 30 verursachte Reibungskraft FReib sein, wobei die Schalteinrichtung 44 monostabil ist, falls die Federkraft FFeder größer als die Reibungskraft FReib ist. Im Gegensatz zu der in den 4 und 5 dargestellten Ausführungsform der Schalteinrichtung 44, die die zweite Schaltposition aus der 5 als stabile Schaltposition definiert, kann auch die in 4 dargestellte erste Schaltposition als stabile Schaltposition ausgelegt sein. Um dies zu realisieren, muss entweder die Feder 36 anstelle von Druck einen Zug auf den beweglichen Schaltkolben 22 ausüben oder die Feder 36 auf der Seite der weiteren Wirkfläche 34 angeordnet werden. Falls die Schalteinrichtung 44 bistabil ist, verfügt sie aufgrund der zu überwindenden Reibungskräfte auch über eine Hysterese. Falls nur die in 4 dargestellte Schaltposition stabil ist, kann die Schalteinrichtung ebenfalls in erfindungsgemäßer Weise genutzt werden.
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6 zeigt eine dritte Ausführungsform einer Schalteinrichtung in einer ersten Schaltposition. Im Gegensatz zu den ersten beiden Ausführungsformen der Schalteinrichtung 44 aus den 2 bis 5 verfügt die in 6 dargestellte dritte Ausführungsform nur über die Wirkfläche 32. Der bewegliche Schaltkolben 22 wird durch die Feder 36 bis zu einem einstellbaren Schaltdruck in den Verbraucherkreis der Betriebsbremse 12' in der dargestellten ersten Schaltposition gehalten. In dieser ersten Schaltposition ist der Verbraucherkreis der Betriebsbremse 12' mit dem Verbraucherkreis der Feststellbremse 14 über den Druckmediumspfad 20 unter Umgehung des Dichtelementes 26 über den Druckmediumskanal 24 verbunden. Der Druckmediumskanal 24 kann dabei wie in 6 dargestellt als Bohrung ausgeführt sein oder durch eine einfache Vertiefung in Form einer Nut an der Oberfläche des beweglichen Schaltkolbens 22 realisiert werden.
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7 zeigt eine dritte Ausführungsform einer Schalteinrichtung in einer zweiten Schaltposition. In der in 7 dargestellten zweiten Schaltposition der Schalteinrichtung 44 ist der Verbraucherkreis der Betriebsbremse 12' durch das Dichtelement 26 von dem Verbraucherkreis der Feststellbremse 14' getrennt, da der Druckmediumskanal 24 zwischen dem Dichtelement 26 und dem Dichtelement 28 liegt.
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Die Schaltbedienung für die in den 6 und 7 dargestellte dritte Ausführungsform ist unabhängig von dem in dem Verbraucherkreis der Feststellbremse 14' herrschenden Druckniveau, da dieses nicht über eine Wirkfläche in Schaltrichtung an den Schaltkolben 22 angreifen kann. Die Bedingung zum Überführen der dritten Ausführungsform aus der ersten Schaltposition in die zweite Schaltposition lautet FFeder + FReib < p BB·ABB, und die Schaltbedienung zum Überführen des Schaltkolbens 22 aus der zweiten Schaltposition in die erste Schaltposition lautet FFeder > FReib + pBB·ABB.
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Auch diese Ausführungsform kann in erfindungsgemäßer Weise genutzt werden, da bei einer geringen Druckdifferenz beziehungsweise bei gleichen Druckniveaus in beiden Kreisen ein Druckausgleich, also insbesondere ein Rückströmen von Druckmedium aus dem Verbraucherkreis der Betriebsbremse 12 in den Verbraucherkreis der Feststellbremse 14' möglich ist.
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Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Mehrkreisschutzventil
- 12
- Ventileinrichtung
- 12'
- Verbraucherkreis einer Betriebsbremse
- 14
- Ventileinrichtung
- 14'
- Verbraucherkreis einer Feststellbremse
- 16
- Ventileinrichtung
- 16'
- weiterer Verbraucherkreis einer Betriebsbremse
- 18
- Ventileinrichtung
- 18
- Verbraucherkreis eines Nebenverbrauchers
- 20
- Druckmediumspfad
- 22
- beweglicher Schaltkoben
- 24
- Druckmediumskanal
- 26
- Dichtelement
- 28
- Dichtelement
- 30
- Dichtelement
- 32
- Wirkfläche
- 34
- weitere Wirkfläche
- 36
- Feder
- 38
- Druckmediumszuführung
- 40
- Abzweig
- 42
- Gehäuse
- 44
- Schalteinrichtung
