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Die Erfindung betrifft ein Druckbegrenzungsventil eines Getriebes, umfassend ein topfartiges Gehäuse, welches eines Einlass- und eine Auslassöffnung aufweist, wobei in einem Innenraum des Gehäuses eines scheibenförmiger Schließkörper aufgenommen ist, der in einer Schließstellung durch Aufliegen auf einem Ventilsitz die Einlassöffnung verschließt, während der Schließkörper in einer Öffnungsstellung die Einlassöffnung freigibt. Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Schalteinrichtung eines Getriebes, bei welcher ein vorgenanntes Druckbegrenzungsventil zur Anwendung kommt.
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Druckbegrenzungsventile werden bei Getrieben vorgesehen, um in entsprechenden Leitungen des Getriebes einen Druck eines Fluids auf ein definiertes Maß zu begrenzen. Ab Überschreiten dieses vordefinierten Druckes sorgt das jeweilige Druckbegrenzungsventil durch Öffnen dafür, dass Fluid zur Druckabsenkung entweichen kann.
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Aus der
DE 10 2008 005 766 A1 geht ein Druckbegrenzungsventil eines Getriebes in Form eines Zugmitteltriebes hervor, wobei das Druckbegrenzungsventil über ein topfartiges Gehäuse verfügt. Dieses Gehäuse bildet dabei im Bodenbereich eine Einlassöffnung und an einem hierzu entgegengesetzten Ende eine Auslassöffnung aus, wobei in einem dazwischenliegenden Innenraum des Gehäuses ein scheibenförmiger Schließkörper und ein Federelement aufgenommen sind. Der Schließkörper wird dabei durch das Federelement gegen einen Ventilsitz im Bereich der Einlassöffnung vorgespannt, so dass die Einlassöffnung verschlossen wird. Zu diesem Zweck stützt sich das Federelement an einem, dem Schließkörper abgewandten Ende an einer Führungshülse ab, die ebenfalls in der Innenbohrung aufgenommen ist. Ab einem definierten Druck an der Einlassöffnung wird eine Federkraft des Federelements überwunden und der Schließkörper aus der die Einlassöffnung verschließenden Schließstellung in eine Öffnungsstellung überführt, in welcher die Einlassöffnung freigegeben ist. Dabei wird ein Hub des Schließkörpers durch die Führungshülse begrenzt.
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Ausgehend von dem vorstehend beschriebenen Stand der Technik ist es nun die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Druckbegrenzungsventil zur Verfügung zu stellen, mittels welchem eine jeweilige Stellung des Schließkörpers auf zuverlässige und kompakte Art und Weise erfassbar ist, so dass hieraus entsprechende Informationen über den vorherrschenden Druck in der jeweils zugeordneten Druckleitung gewonnen werden können.
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Diese Aufgabe wird ausgehend vom Oberbegriff des Anspruchs 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Die hierauf folgenden, abhängigen Ansprüche geben jeweils vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder. Eine Ausgestaltung einer Schalteinrichtung eines Getriebes geht aus dem nebengeordneten Anspruch 9 hervor.
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Gemäß der Erfindung umfasst das Druckbegrenzungsventil ein topfartiges Gehäuse, welches eine Einlass- und eine Auslassöffnung aufweist, wobei in einem Innenraum des Gehäuses ein scheibenförmiger Schließkörper aufgenommen ist. Dieser Schließkörper verschließt die Einlassöffnung in einer Schließstellung durch Aufliegen auf einem Ventilsitz, wohingegen in einer Öffnungsstellung des Schließkörpers die Einlassöffnung freigegeben wird. Bei dem Gehäuse kann es sich im Sinne der Erfindung um ein Gehäuse einer umliegenden Anordnung, beispielsweise ein Getriebegehäuse, oder auch ein separates Ventilgehäuse handeln. Der Innenraum ist bevorzugt als im Gehäuse ausgestaltete Innenbohrung ausgeführt. Des Weiteren kann der Ventilsitz entweder durch eine entsprechende Ausgestaltung des jeweiligen Gehäuses oder aber auch durch ein einlassöffnungsseitig aufgesetztes Element gebildet werden, welches dann entsprechend mit dem Gehäuse verbunden ist.
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Die Erfindung umfasst nun die technische Lehre, dass der Ventilsitz einen Schaltkontakt ausbildet und am Schließkörper eine elektrische Spannung abgreifbar ist, so dass bei Anliegen des Schließkörpers am Ventilsitz eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Ventilsitz und dem Schließkörper hergestellt ist. Folglich kann bei Anlegen einer Spannung die Schließstellung des Schließkörpers erfasst werden, indem bei Anliegen am Ventilsitz ein Stromfluss zwischen Schaltkontakt und Schließkörper stattfindet und am Schließkörper abgreifbar ist, während dieser Stromfluss in der Öffnungsstellung des Schließkörpers unterbrochen ist. Diese Ausgestaltung hat hierbei den Vorteil, dass somit eine Drucksensierung in das Druckbegrenzungsventil integriert ist, über welche ein Überschreiten eines definierten einlassöffnungsseitigen Drucks elektronisch erfassbar ist. Dementsprechend kann auf einen ansonsten zusätzlich vorzusehenden Drucksensor in der jeweiligen Leitung verzichtet werden, was den Herstellungsaufwand vermindert und den benötigten Platzbedarf entsprechend reduziert. Insbesondere bei Verwendung des erfindungsgemäßen Druckbegrenzungsventils im Bereich einer Leitung eines Schaltelements einer Schalteinrichtung wird hierbei der Vorteil erreicht, dass in der jeweiligen Leitung auf einen zusätzlichen Drucksensor verzichtet werden kann. Dementsprechend lässt sich die Schalteinrichtung deutlich kompakter gestalten, während hierbei zudem eventuell nötiges Kalibrieren der ansonsten vorzusehenden Drucksensoren entfällt.
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Im Unterschied hierzu ist bei dem Druckbegrenzungsventil der
DE 10 2008 005 766 A1 ein Erfassen der Schließstellung des Schließkörpers und eines Überschreitens eines Drucks, bei welchem eine Überführung in die Öffnungsstellung des Schließkörpers erfolgt, nicht möglich. Im Falle der Verwendung eines derartigen Druckbegrenzungsventils in einer Leitung eines Getriebes muss dementsprechend zur Erfassung einer Überschreitung einer definierten Druckschwelle ein zusätzlicher Drucksensor vorgesehen werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist in dem Innenraum ein Federelement platziert, welches den Schließkörper gegen den Ventilsitz in die Schließstellung vorspannt und entgegen welchem der Schließkörper ab einem definierten Druck an der Einlassöffnung in die Öffnungsstellung bewegbar ist, wobei das Federelement an einem dem Schließkörper abgewandten Ende mit einer Kontaktierung versehen und leitend mit dem Schließkörper verbunden ist. Mittels des Ausbildens der Kontaktierung an dem dem Schließkörper abgewandten und damit stillstehenden Ende des Federelements, sowie durch die leitende Verbindung zwischen dem Schließkörper und dem Federelement kann ein einfach zu realisierender Spannungsabgriff dargestellt und damit der fertigungstechnische Aufwand zur Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Druckbegrenzungsventils vermindert werden. Im Sinne der Erfindung handelt es sich bei dem Federelement insbesondere um eine Schraubenfeder, es ist jedoch auch eine anderweitige Ausgestaltung, beispielsweise in Form einer Tellerfeder, denkbar.
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In Weiterbildung der Erfindung ist das Federelement gegenüber dem Gehäuse elektrisch isoliert. Vorteilhafterweise ist das Federelement hierzu an dem dem Schließkörper abgewandten Ende mit einer Isolierscheibe im Gehäuse angeordnet. Mittels der Isolierung des Federelements gegenüber dem Gehäuse kann ein ungewolltes Strömen von elektrischem Strom vom Ventilsitz zum Federelementende unterbunden werden, was ansonsten die Erfassung der Schließstellung des Schließkörpers unmöglich machen würde. Durch Platzierung über eine Isolierscheibe kann diese Isolierung als separates Bauteil auf einfache Art und Weise verwirklicht werden.
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Entsprechend einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Schließkörper über eine isolierende umliegende Hülse verschiebbar in dem Innenraum geführt. Durch diese Maßnahme öffnet der Schließkörper bei ausreichendem Druck an der Einlassöffnung gleichmäßig, so dass ein vollständiges Abheben des Schließkörpers schon bei geringen Durchflussmengen erfolgt und damit ein Unterbrechen des Kontakts zwischen Schließkörper und Ventilsitz stattfindet. In der Folge kann schon bei diesen geringen Durchflussmengen ein Verlassen der Schließstellung des Schließkörpers detektiert werden. Bevorzugt ist die umliegende Hülse hierbei als Kunststoffhülse ausgeführt, welche als separates Bauteil mit dem Schließkörper verbunden ist.
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Entsprechend einer hierzu alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist der Schließkörper abseits von Kontaktflächen mit dem Ventilsitz und Flächen zum Abgreifen der Spannung mit einer hart anodisierten Oberfläche versehen und in dem Innenraum verschiebbar geführt. Der Schließkörper ist also an Flächen, an welchen er nicht mit dem Ventilsitz oder mit weiteren Elementen zum Abgreifen der Spannung, wie eben dem Federelement, verbunden ist, mit einer hartanodisierten Oberfläche versehen, welche als Isolierung gegenüber den dort angrenzenden Bauteilen wirkt. In der Folge kann der Schließkörper ohne Vorsehen eines isolierenden Elements in dem Innenraum geführt werden, so dass an dieser Stelle separate Isolierungen entfallen können. Insbesondere besteht der Schließkörper zu diesem Zweck aus Aluminium, welches an den entsprechenden Stellen hartanodisiert ist, wobei die vorgenannten Kontaktflächen entweder ausgespart bleiben oder durch entsprechende spanende Bearbeitung die Hartanodisierung wieder entfernt wird. Um die Führung des Schließkörpers im Innenraum zu verbessern, ist es im Sinne der Erfindung denkbar, entsprechende hülsenartige Verlängerungen am Schließkörper vorzusehen, die dann mit dem Innenraum zur Führung des Schließkörpers in Kontakt stehen.
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Entsprechend einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Ventilsitz durch eine separate Platte gebildet, welche auf das Gehäuse seitens der Einlassöffnung aufgesetzt ist. Durch das Vorsehen einer separaten, den Ventilsitz ausgestaltenden Platte kann ein Aufbau des Gehäuse entsprechend vereinfacht und damit der fertigungstechnische Aufwand vermindert werden. Zudem lässt sich das erfindungsgemäße Druckbegrenzungsventil auf diese Art und Weise leichter montieren.
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In Weiterbildung der Erfindung verläuft die Auslassöffnung quer zur Einlassöffnung und zweigt unmittelbar unterhalb des Ventilsitzes ab. Dies hat den Vorteil, dass das bei Überführung des Schließkörpers in die Öffnungsstellung über die Einlassöffnung einströmende Fluid nicht am Schließkörper vorbei zu einer darunter liegenden Auslassöffnung gelangen muss, sondern bei Abheben des Schließkörpers aus dem Ventilsitz direkt in die quer verlaufende Auslassöffnung strömen kann. Des Weiteren gelangt das Fluid auf diese Art und Weise auch nicht an die Stellen, an welchen ein Spannungsabgriff zur Erfassung der Schließstellung des Schließkörpers erfolgt.
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Bei Verwendung des erfindungsgemäßen Druckbegrenzungsventils im Bereich eines Schaltelements einer Schalteinrichtung ist das Druckbegrenzungsventil bevorzugt in einer Leckageleitung des jeweiligen Schaltelements vorgesehen, welche bei einer Fehlstellung des Schaltelements mit einem Druck beaufschlagt ist, der eine Bewegung eines Schließkörpers des Druckbegrenzungsventils in die Öffnungsstellung bewirkt. Folglich kann die Fehlstellung des jeweiligen Schaltelements durch das Druckbegrenzungsventil ohne Vorsehen eines separaten Drucksensors erfasst werden, indem ein Öffnen des Druckbegrenzungsventils aufgrund der Erfassung der Bewegung des Schließkörpers aus der Schließstellung erkannt wird. In der Folge kann also der Aufbau des Getriebes im Bereich des jeweiligen Schaltelements entsprechend vereinfacht werden. Des Weiteren hat die Verwendung des erfindungsgemäßen Druckbegrenzungsventils an dieser Stelle den Vorteil, dass eine Erfassung des Öffnens des Druckbegrenzungsventils anders als bei Absolutdrucksensoren unabhängig von einem umliegenden Umgebungsluftdruck erfolgt.
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Die Erfindung ist nicht auf die angegebene Kombination der Merkmale der nebengeordneten Ansprüche oder abhängigen Ansprüche beschränkt. Es ergeben sich darüber hinaus Möglichkeiten einzelne Merkmale, auch soweit sie aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsformen oder unmittelbar aus den Zeichnungen hervorgehen, miteinander zu kombinieren. Die Bezugnahme der Ansprüche auf die Zeichnungen durch Verwendung von Bezugszeichen soll den Schutzumfang der Ansprüche nicht beschränken.
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Weitere, vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung, die Bezug auf die in den Zeichnungen dargestellten Figuren nimmt. Es zeigt:
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1 eine schematische Darstellung einer Schalteinrichtung eines Getriebes;
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2 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Druckbegrenzungsventils gemäß einer ersten bevorzugten Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung; und
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3 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Druckbegrenzungsventils gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
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Aus 1 geht eine schematische Darstellung einer Schalteinrichtung eines Getriebes hervor, wobei im Rahmen dieser Darstellung der Aufbau der Schalteinrichtung zur besseren Nachvollziehbarkeit stark vereinfacht wurde. Diese Schalteinrichtung umfasst ein Schaltelement 1, bei welchem es sich bevorzugt um eine Klauenkupplung handelt, über welche eine drehfeste Koppelung zwischen einem Losrad und einer dieser tragenden Getriebewelle auf dem Fachmann bekannte Art und Weise herstellbar ist. Dieses Schaltelement 1 kann dabei durch Versorgung mit unter Druck stehenden Fluid in Form von Hydrauliköl gezielt in eine Schaltstellung bewegt werden, in welcher dann die vorgenannten drehfeste Verbindung hergestellt ist, wobei die Druckversorgung durch ein übergeordnetes Steuersystem 2 gesteuert wird. Zu diesem Zweck steuert das Steuersystem 2 ein Wegeventil 3, dass in Form eines 3/2-Wegeventils ausgestaltet ist und in der dargestellten Schaltstellung eine Zuführleitung 4 zum Schaltelement 1 mit einer Druckleitung 5 verbindet, in welche unter Druck stehendes Fluid durch eine Pumpe 6 gefördert wird. Dementsprechend erfolgt eine Druckbeaufschlagung des Schaltelements 1 und damit die besagte Überführung in die Schaltstellung.
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In einer zweiten Schaltstellung des Wegeventils 3 wird die Zuführleitung 4 hingegen mit einer drucklosen und zu einem Vorratsbehälter 7 führenden Leitung 8 verbunden, so dass ein Öffnen des Schaltelements 1 hervorgerufen wird. Zudem verfügt das Schaltelement 1 über eine abzweigende Leckageleitung 9, in welcher bei Bewegung des Schaltelements 1 kurzfristig unter Druck stehendes Fluid gelangt und welche über ein zwischenliegendes Druckbegrenzungsventil 10 ab Erreichen eines vordefinierten Drucks ebenfalls mit der Leitung 8 verbunden ist. In dem Fall, dass das Schaltelement 1 jedoch eine Fehlstellung einnimmt, wird in dem Schaltelement 1 eine – vorliegend nicht weiter dargestellte – Leckagebohrung freigegeben, so dass dauerhaft unter Druck stehendes Fluid in die Leckageleitung 9 gelangt. In diesem Fall wird dann ein ausreichender Druck in der Leckageleitung 9 erreicht, so dass ein Öffnen des Druckbegrenzungsventils 10 erfolgt. Als Besonderheit ist das Druckbegrenzungsventil 10 nun über ein Kabel 11 mit dem Steuersystem 2 verbunden und übermittelt über dieses Kabel 11 seinen jeweiligen Schaltzustand an das Steuersystem 2. In der Folge kann somit das Steuersystem 2 bei Mitteilung eines geöffneten Zustands des Druckbegrenzungsventils 10 auf eine Fehlstellung des Schaltelements 1 schließen und in der Folge entsprechende Folgemaßnahmen einleiten. Im Folgenden soll nun auf den genaueren Aufbau des Druckbegrenzungsventils 10 eingegangen werden.
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Aus 2 geht eine schematische Darstellung des Druckbegrenzungsventils 10 hervor. Dieses verfügt über ein topfartiges Gehäuse 12, das über eine Einlassöffnung 13 verfügt, an welcher dann die Leckageleitung 9 anknüpft, und eine Auslassöffnung 14 aufweist, welche quer zur Einlassöffnung 13 verläuft und im weiteren Verlauf in die Leitung 8 übergeht. Auf Seiten der Einlassöffnung 13 ist auf dem Gehäuse 12 des Weiteren eine Platte 15 aufgesetzt, welche einen Ventilsitz 16 eines in einem Innenraum 17 des Gehäuses 12 aufgenommenen Schließkörpers 18 ausbildet. Dieser Schließkörper 18 ist hierbei scheibenförmig ausgestaltet und wird über ein Federelement 19 in Form einer Schraubenfeder gegen den Ventilsitz 16 vorgespannt und verschließt in dieser Schließstellung die Einlassöffnung 13, so dass ein Strömen von Fluid von der Einlassöffnung 13 zur Auslassöffnung 14 unterbunden ist. Wird hingegen an der Einlassöffnung 13 ein Druck erreicht, welcher für ein Überwinden der Federkraft des Federelements 19 sorgt, so wird der Schließkörper 18 aus der Schließstellung in eine, vorliegend dargestellte Öffnungsstellung bewegt und aus dem Ventilsitz 16 gehoben. Dabei wird die Einlassöffnung 13 freigegeben, so dass Fluid zu der unterhalb des Ventilsitzes 16 quer verlaufenden Auslassöffnung 14 gelangen kann. Um hierbei ein gleichmäßiges Abheben des Schließkörpers 18 zu erreichen, ist dieser über eine umliegende Hülse 20 im Innenraum 17 geführt.
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Um nun die Schließstellung des Schließkörpers 18 erfassen zu können, bildet der Ventilsitz 16 einen Schaltkontakt aus, über welchen bei Anliegen des Schließkörpers 18 eine leitende Verbindung zwischen dem Ventilsitz 16 und dem Schließkörper 18 hergestellt wird. Des Weiteren ist das Federelement 19 elektrisch leitend mit dem Schließkörper 18 verbunden und bildet an einem den Schließkörper 18 abgewandten Ende eine Kontaktierung 21 aus, an welcher das Kabel 11 angebunden ist. Über das Kabel 11 wird eine Spannung an dem Federelement 19 und damit auch an dem Schließkörper 18 angelegt, während das Gehäuse 12 und auch die Platte 15 mit einem Massepotenzial gekoppelt sind. In der Folge kommt es bei Kontakt des Schließkörpers 18 mit dem Ventilsitz 16 in der Schließstellung zum Schließen eines Stromkreises und damit zum Fließen von Strom, wobei durch diesen Stromfluss entsprechend die Schließstellung des Schließkörpers 18 mittels Abgreifen einer Spannung durch das Steuersystem 2 erfasst werden kann. Wird der Schließkörper 18 hingegen in die Öffnungsstellung bewegt, so wird durch den fehlenden Kontakt zum Ventilsitz 16 der Stromkreis unterbrochen, so dass in der Folge kein Strom mehr fließt, was entsprechend auch durch das Steuersystem 2 erkannt werden kann. Um den Stromkreis allerdings nicht ungewollt zu schließen, ist zum einen das Federelement 19 über eine Isolierscheibe 22 im Gehäuse 12 angeordnet, welche das Federelement 19 elektrisch gegenüber dem Gehäuse 12 isoliert, und zum anderen auch die Hülse 20 aus isolierendem Kunststoff ausgebildet, so dass kein Stromfluss über den Schließkörper 18 in das Gehäuse 12 durch die Führung über die Hülse 20 stattfinden kann. Das Kabel 11 ist dabei durch eine entsprechende Öffnung 23 in der Isolierscheibe 22 und auch in dem Gehäuse 12 zum Steuersystem 2 geführt.
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Aus 3 geht eine zweite bevorzugte Ausgestaltungsmöglichkeit eines erfindungsgemäßen Druckbegrenzungsventils 10‘ hervor. Im Unterschied zu der im Vorfeld beschriebenen Variante ist ein Schließkörper 18‘ in diesem Fall aus Aluminium gefertigt, dessen Oberfläche hartanodisiert ist und dementsprechend isolierend wirkt. Lediglich in Kontaktbereichen 24 mit dem Ventilsitz 16 und Kontaktbereichen 25 mit dem Federelement 19 ist diese Hartanodisierung spanend entfernt worden, so dass eine elektrisch leitende Verbindung bei dem jeweiligen Kontakt ausgebildet wird. Alternativ dazu ist es auch denkbar, an den Kontaktflächen 24 und 25 eine Hartanodisierung auszusparen. Als weiterer Unterschied verfügt der Schließkörper 18‘ über eine hülsenartige, umliegende Verlängerung 26, über welche eine Führung im Innenraum 17 des Gehäuses 12 erfolgt.
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Mittels der erfindungsgemäßen Ausgestaltungen eines Druckbegrenzungsventils 10 bzw. 10‘ kann somit eine jeweilige Schaltstellung erfasst und damit auf einen entsprechenden Druck in der Leckageleitung 9 des Schaltelements 1 geschlossen werden. Diese Erfassung ist hierbei auf kompakte Art und Weise und ohne Vorsehen eines separaten Drucksensors möglich.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schaltelement
- 2
- Steuersystem
- 3
- Wegeventil
- 4
- Zuführleitung
- 5
- Druckleitung
- 6
- Pumpe
- 7
- Vorratsbehälter
- 8
- Leitung
- 9
- Leckageleitung
- 10, 10‘
- Druckbegrenzungsventil
- 11
- Kabel
- 12
- Gehäuse
- 13
- Einlassöffnung
- 14
- Auslassöffnung
- 15
- Platte
- 16
- Ventilsitz
- 17
- Innenraum
- 18, 18‘
- Schließkörper
- 19
- Federelement
- 20
- Hülse
- 21
- Kontaktierung
- 22
- Isolierscheibe
- 23
- Öffnung
- 24
- Kontaktbereich
- 25
- Kontaktbereich
- 26
- Verlängerung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008005766 A1 [0003, 0008]
