DE102022113262A1

DE102022113262A1 - Pneumatisches Magnet-Wegeventil, Pneumatikmodul und pneumatisches System

Info

Publication number: DE102022113262A1
Application number: DE102022113262.5A
Authority: DE
Inventors: Nico Herzberg
Original assignee: ZF CV Systems Europe BV
Current assignee: ZF CV Systems Europe BV
Priority date: 2022-05-25
Filing date: 2022-05-25
Publication date: 2023-11-30

Abstract

Die Erfindung betrifft ein pneumatisches Magnet-Wegeventil 100, 200, 300 sowie ein Pneumatikmodul mit selbigem, umfassend ein Ventilstempelteil 123, 223, 323, einen magnetisch und durch eine Federkraft aktuierbaren Anker 112, 212, 312 und eine Ventilfeder 130, 230, 330 zum Aufbringen der Federkraft auf den Anker 112, 212, 312 in Richtung des Ventilstempelteils 123, 223, 323, wobei der Anker 112, 212, 312 zwischen einer Stempelposition Ps, in welcher er mit dem Ventilstempelteil 123, 223, 323 in Anlage ist, und einer Abstandsposition PA, in welcher er beabstandet zu diesem angeordnet ist, bewegbar ist. Die Erfindung schlägt einen reibungsbehaftet bewegbar in einer Kavität 126, 226, 326 aufgenommenen Reibkörper 151, 251, 351 und ein auf diesen eine Rückstellkraft aufbringendes Rückstellelement 152, 252, 352 vor, wobei der Anker 112, 212, 312durch Aufnahme einer Bewegung zur Stempelposition Ps hin mit dem Reibkörper 151, 251, 351 derart zusammenwirkt, um diesen gegen die Rückstellkraft in der Kavität zu bewegen.

Description

Die Erfindung betrifft ein pneumatisches Magnet-Wegeventil gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Pneumatikmodul für ein Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 15 mit einem entsprechenden pneumatischen Magnet-Wegeventil sowie ein pneumatisches System mit einem entsprechenden Pneumatikmodul nach Anspruch 17.
Pneumatische Magnet-Wegeventile weisen dabei einen Pneumatikteil mit einem sich zwischen einem ersten Druckluftdurchgang und einem zweiten Druckluftdurchgang erstreckenden Strömungspfad, wobei der erste Druckluftdurchgang an einem Ventilstempelteil ausgebildet ist, einen Magnetteil mit einer elektrischen Spule und einem magnetisch und unter Einfluss einer Federkraft aktuierbaren Anker, und eine Ventilfeder zum Aufbringen der Federkraft auf den Anker in Richtung des Ventilstempelteils auf. Die Federkraft wird gegebenenfalls vom Mediumsdruck unterstützt. Der Anker ist zum selektiven pneumatischen Öffnen und Schließen des Strömungspfades eingerichtet, zwischen einer Stempelposition, in welcher der Anker mit dem Ventilstempelteil in Anlage ist, und einer Abstandsposition, in welcher der Anker beabstandet zu dem Ventilstempelteil angeordnet ist, bewegt zu werden.
Derartige pneumatische Magnet-Wegeventile umfassen beispielsweise 2/2-Wegeventile. Direktgesteuerte stromlos geschlossene bzw. offene 2/2-Wegeventile benötigen für die Schaltfunktion keinen Mindestbetriebs- bzw. Differenzdruck, sie arbeiten von 0 bar an. Es werden dabei stromlos geschlossene 2/2-Wegeventile und stromlos offene 2/2-Wegeventile unterschieden.
Bei stromlos geschlossenen 2/2-Wegeventilen ist das Ventil im stromlosen Zustand geschlossen und der Anker wird durch die Federkraft, gegebenenfalls unterstützt vom Mediumsdruck, auf den Ventilsitz gepresst, welcher in einem Ventilstempelteil ausgebildet ist. Liegt Spannung an, wird der Anker entgegen der Federkraft in eine Position bewegt, in welcher der Anker beabstandet zu dem Ventilstempelteil und damit auch dem Ventilsitz ist und diesen freigibt.
Bei stromlos offenen 2/2-Wegeventilen ist das Ventil im stromlosen Zustand geöffnet und der Anker wird durch die Federkraft in einer Position gehalten, in welcher der Anker am Ventilstempelteil angeordnet ist und den Ventilsitz frei lässt. Liegt Spannung an, wird der Anker entgegen der Federkraft in eine Position bewegt, in welcher der Anker beabstandet zu dem Ventilstempelteil ist und gleichzeitig auf den Ventilsitz gepresst wird, um das Ventil zu schließen.
Der maximale Versorgungsdruck und der Volumenstrom hängen direkt vom Sitzdurchmesser, der Pulsweite und der Magnetkraft ab. Liegt an der elektrischen Spule Spannung an, wird der Anker mit der Dichtung in die Magnetspule hineingezogen und das Ventil öffnet.
Der Einsatz von pneumatischen Magnet-Wegeventilen in Pneumatikmodulen eines Fahrzeugs, insbesondere eines Personen- oder Nutzfahrzeugs, ist allgemein bekannt. Entsprechende Pneumatikmodule umfassen Druckluftversorgungs- oder Modulatormodule und insbesondere auch Modulatormodule eines elektropneumatischen Bremssystems. Modulatormodule eines elektropneumatischen Bremssystems umfassen beispielsweise Bremsventilanordnungen oder Achsmodulatoren, also einer spezifischen Achse des Fahrzeugs zugeordnete Bremsmodulatoren. Bei entsprechenden Fahrzeugen kann es sich auch um eine Zugmaschine bzw. einen Anhänger handeln.
Eine Druckluftversorgungsanlage mit einem Pneumatikmodul in Form einer Entlüftungsventilanordnung ist beispielsweise in DE 10 2012 001 736 A1 beschrieben. Die Entlüftungsventilanordnung weist einen Steueranschluss auf, der über einen Steuerdruckpfad in pneumatischer Verbindung mit einem Steuerventil verbunden ist; dieser Steuerdruckpfad ist an der Pneumatikhauptleitung angebunden. Allgemein werden Pneumatikmodule mit entsprechend einem oder mehreren Magnet-Wegeventilen allgemein in Druckluftversorgungsanlagen von Fahrzeugen, insbesondere Nutzfahrzeugen oder Personenkraftwagen, eingesetzt.
Weiterhin ist auch der Einsatz derartiger Pneumatikmodule mit entsprechend einem oder mehreren Magnet-Wegeventilen in elektropneumatischen Bremssystemen von Fahrzeugen, wie Nutzfahrzeugen oder Personenkraftwagen, hinlänglich bekannt. Derartige Bremssysteme umfassen üblicherweise pro Rad einen Bremsaktuator, wie beispielsweise einen Bremszylinder. Zum Bereitstellen einer Betriebsbremsfunktion wird mit einem Gas ein Druck in einer Druckkammer des Bremszylinders erhöht oder verringert. Das Gas ist beispielsweise Druckluft. Pneumatische Bremssysteme weisen dabei in der Regel eine Druckluftquelle auf, in welcher ein Versorgungsdruck stetig über einen Kompressor gehalten wird. Abhängig von einem durch ein Bremspedal angezeigten Bremswunsch wird dann mindestens ein Pneumatikmodul von einer Steuereinrichtung (ECU) angesteuert, um einen Bremsdruck in der Druckkammer des jeweiligen Bremszylinders anzusteuern, also zu erhöhen, zu halten oder zu verringern.
Bremsventilanordnungen werden über Druckluftleitungen mit einem Versorgungsdruck versorgt und sind dazu eingerichtet, abhängig vom angezeigten Bremswunsch an einem Arbeitsanschluss einen Bremsdruck bereitzustellen.
Sie umfassen dabei vorzugsweise mindestens ein Einlassventil, ein Auslassventil und einen entsprechenden Arbeitsanschluss. Über das Einlassventil wird der Bremsventilanordnung über Druckluftleitungen ein Versorgungsdruck zugeführt. Der Arbeitsanschluss ist beispielsweise mit einem weiteren Pneumatikmodul, insbesondere einem Achsmodulator verbunden. Der Achsmodulator kann bevorzugt auch ein mindestens ein Einlassventil und ein Auslassventil umfassen. Achsmodulatoren werden dabei über Druckluftleitungen mit einem Versorgungsdruck durch die Druckluftquelle versorgt und sind ferner über weitere Verbindungsleitungen mit der Bremsventilanordnung verbunden. Die Achsmodulatoren sind dazu eingerichtet, den Bremszylindern den bereitgestellten Versorgungsdruck in einem größeren Volumen zuzuführen. Die Leitungen im Achsmodulator, der Bremsventilanordnung und den Bremszylindern werden dabei über mindestens ein Auslassventil entlüftet. Das Ein- und Auslassventil solcher Modulatormodule sind bevorzugt jeweils als Magnet-Wegeventil ausgebildet sind.
Der Arbeitsbereich von Magnet-Wegeventilen für eine präzise Regelung in Pneumatikmodulen, insbesondere für Bremsventilanordnungen, in pneumatischen Bremssystemen liegt zumeist im Bereich geringer Drücke von 1-13 bar und Pulsweiten von 500-5000 µs. Aus Kostengründen werden insbesondere in Nutzfahrzeugen einfache Magnetventile mit stark nichtlinearen Kraft-Weg-Kennlinien verwendet. Diese nichtlinearen Kraft-Weg-Kennlinien erlauben in dem betreffenden Arbeitsbereich nur eine unzureichende Druckregelung.
Wünschenswert ist es daher, das Regelungsverhalten von Magnet-Wegeventilen insbesondere in einem Bereich geringer Drücke von 1-13 bar und Pulsweiten von 500-5000 µs zu verbessern. Insbesondere ist eine möglichst lineare Kraft-Weg-Kennlinie vorteilhaft, welche eine exaktere Regelung der Druckluftzu- bzw. -abführung durch das Magnet-Wegeventil zulässt.
An dieser Stelle setzt die Erfindung an, deren Aufgabe es ist, ein Magnet-Wegeventil anzugeben, das eine präzisere Regelung zulässt. Insbesondere soll eine präzisere Regelung bei geringen Pulsweiten von bis zu 500-5000 µs und Drücken von bis zu 1-13 bar ermöglicht werden.
Die Aufgabe wird in einem ersten Aspekt von einem Magnet-Wegeventil mit einem Reibkörper und einem korrespondierenden Dämpfungselement gemäß Anspruch 1 zulässt. Das Konzept der Erfindung führt auch auf ein Pneumatikmodul nach Anspruch 15 und ein pneumatisches System nach Anspruch 17 mit einem Magnet-Wegeventil gemäß dem Konzept der Erfindung.
Die Erfindung geht im ersten Aspekt aus von einem Magnet-Wegeventil der eingangs genannten Art für ein Pneumatikmodul, insbesondere Druckluftversorgungs- oder Modulatormodul, eines Fahrzeugs, insbesondere Personen- oder Nutzfahrzeugs. Modulatormodule umfassen insbesondere Bremsmodulatoren bzw. Achsmodulatoren und Bremsventilanordnungen. Erfindungsgemäß ist bei einem solchen einem Magnet-Wegeventil ein reibungsbehaftet bewegbar in einer Kavität aufgenommener Reibkörper und ein Rückstellelement zum Aufbringen einer Rückstellkraft auf den Reibkörper vorgesehen. Der Reibkörper ist dazu eingerichtet, durch Aufnahme einer Bewegung zur Stempelposition hin mit dem Reibkörper derart zusammenzuwirken, dass der Reibkörper in der Kavität gegen die Rückstellkraft bewegt wird.
Die Erfinder erkannten, dass Rückpralleffekte Grund für das nichtlineare Verhalten und damit die Regelungsproblematik sind. Diese Rückpralleffekte werden dadurch verursacht, dass der Anker nach dem Abbau des Magnetflusses, im unbestromten Zustand des Magnet-Wegeventils, durch die Federkraft und den Luftdruck eine hohe Beschleunigung in Richtung des Ventilstempelteils erfährt. Diese Beschleunigung führt zu einem Aufprallen des Ankers auf das Ventilstempelteil und einem anschließenden Zurückprallen von diesem. Dieses Zurückprallen führt abhängig vom Typ des Magnet-Wegeventils kurzzeitig zu einem unbeabsichtigten Öffnen bzw. Schließen des Ventils und damit einer unpräzisen Regelung. Bei höheren Drücken und größeren Pulsweiten haben solche Rückpralleffekte aufgrund des insgesamt größeren Volumenstroms nur noch eine geringere Bedeutung.
Dadurch, dass der Anker durch Aufnahme seiner Bewegung zur Stempelposition hin mit dem Reibkörper derart zusammenwirkt, dass der Reibkörper in der Kavität gegen die Rückstellkraft bewegt wird, wird ein Anteil der kinetischen Energie des Ankers durch die reibungsbehaftete Bewegung des Reibkörpers in der Kavität in Wärme umgewandelt. Die Tiefe der Kavität und damit die Strecke, entlang derer der Reibkörper bewegt wird, ermöglicht dabei die Einstellung des Anteils der kinetischen Energie, der in Wärme umgesetzt wird.
Bei dem Auftreffen des Ankers auf das Ventilstempelteil handelt es sich um eine Mischform eines elastischen und unelastischen Stoßes, welcher dem Impulserhaltungssatz folgt. Beim elastischen Stoß wird die kinetische Energie von Körper zu Körper weitergegeben, bleibt aber insgesamt als kinetische Energie erhalten. Die aufeinandertreffenden Körper stoßen sich voneinander ab. Beim unelastischen bzw. plastischen Stoß geht dagegen ein Teil der kinetischen Energie in innere Energie über und die Körper stoßen sich nicht voneinander ab. Darum besitzen am Ende beide Körper dieselbe Geschwindigkeit. Ein realer Stoß zwischen zwei Massen stellt dabei immer eine Mischform aus einem idealelastischen und idealplastischen Stoß dar. Der Betrag des Impulses ist dabei abhängig von der Masse und der Geschwindigkeit der Stoßpartner und damit deren kinetischer Energie. Die kinetische Energie des Ventilstempelteils wird durch den Reibkörper und das Rückstellelement nicht berührt. Durch die Reduzierung der kinetischen Energie des Ankers wird die Summe aller Impulsvektoren allerdings insgesamt reduziert und damit zwangsläufig auch der Rückprall des Ankers von dem Ventilstempelteil. Im Gegensatz zu einem Dämpfungselement, welches einen Anteil der kinetischen Energie in innere Energie mittels plastischer Deformation umsetzt, ist der Einfluss auf die Pulsweite und insbesondere den Schließhub bzw. den Öffnungshub des Ankers gering und wird insbesondere nicht wesentlich verzögert. Ein Dämpfungselement, welches beispielsweise zwischen dem Anker und dem Ventilstempelteil angeordnet wäre, würde das Öffnen bzw. Schließen des Ventils unter Umständen verzögern. Ferner ist der maximal mögliche Anteil der kinetischen Energie, die durch einen solchen Dämpfer in innere Energie umgewandelt wird, durch den vorhandenen Bauraum, in welchem sich der Anker bewegt, limitiert. Der Reibkörper kann hingegen in einer Kavität aufgenommen sein, in welcher er zwar bevorzugt direkt mit dem Anker in Anlage kommt, dessen Schließhub jedoch nicht spürbar verzögert oder behindert.
Es ist dabei bevorzugt, dass der Reibkörper ein Zehntel der Masse des Ankers oder weniger aufweist, insbesondere ein Zwanzigstel der Masse des Ankers oder weniger aufweist.
Vorzugsweise weist die Kavität eine Ankerkavität im Anker und/oder eine Stempelkavität im Ventilstempelteil auf. Somit kann die Kavität sowohl einteilig als Ankerkavität bzw. Stempelkavität ausgebildet sein, als auch zwei Kavitäten aufweisen, nämlich eine Ankerkavität und eine Stempelkavität. Der Reibkörper wird dabei durch Aufnahme der Bewegung des Ankers zur Stempelposition hin in der Ankerkavität bzw. der Stempelkavität bewegt. Für den Fall, dass die Kavität sowohl eine Ankerkavität als auch eine Stempelkavität umfasst, bewegt sich der Reibkörper in beiden Kavitäten, wobei der Querschnitt der Ankerkavität bevorzugt korrespondierend zum Querschnitt der Stempelkavität ausgebildet ist, sodass der Reibkörper ganz oder teilweise in jeweils einer der Kavitäten reibungsbehaftet aufgenommen werden kann.
Vorzugsweise ist eine bzw. die Stempelkavität in einer Stoßfläche des Ventilstempelteils ausgebildet, wobei in der Abstandsposition des Ankers der Reibkörper gegenüber der Stoßfläche in Richtung des Ankers vorsteht. Somit kommt der Reibkörper mit dem Anker in Kontakt und wird infolge dieses Kontaktes in der Stempelkavität bewegt, bevor der Anker auf die Stoßfläche des Ventilstempelteils stößt. Somit wird die kinetische Energie des Ankers reduziert, bevor dieser auf die Stoßfläche bzw. das Ventilstempelteil prallt, sodass die Summe der Impulsvektoren insgesamt reduziert wird und infolgedessen der Rückprall des Ankers reduziert bzw. vermieden wird.
Ferner ist vorteilhaft vorgesehen, dass der Reibkörper in der Kavität in einer axialen Richtung bewegbar aufgenommen und mit einer sich in axialer Richtung erstreckenden Wandung der Kavität in Kontakt ist. Somit ist der durch Reibung des Reibkörpers innerhalb der Kavität in Wärme umgewandelte Anteil der kinetischen Energie proportional zur Bewegung des Reibkörpers in axialer Richtung entlang der Wandung. Es ist bevorzugt, dass der Reibkörper dabei mit seiner Mantelfläche vollständig mit der Wandung der Kavität in Kontakt kommt. Somit wird der Anteil der durch Reibung in Wärme umgewandelten kinetischen Energie des Ankers maximiert.
Im Rahmen einer Weiterbildung ist betreffend eine bzw. die Ankerkavität vorgesehen, dass diese eine Öffnung in Richtung des Ventilstempelteils aufweist, wobei in der Abstandsposition des Ankers der Reibkörper gegenüber dem Anker in Richtung der Stoßfläche vorsteht. Somit kommt der Reibkörper mit der Stoßfläche bzw. dem Ventilstempelteil in Kontakt und wird infolge dieses Kontaktes in der Ankerkavität bewegt, bevor der Anker auf die Stoßfläche bzw. das Ventilstempelteil stößt. Somit wird die kinetische Energie des Ankers reduziert, bevor dieser auf die Stoßfläche bzw. das Ventilstempelteil prallt, sodass die Summe der Impulsvektoren insgesamt reduziert wird und infolgedessen der Rückprall des Ankers reduziert bzw. vermieden wird.
Im Rahmen einer Weiterbildung ist vorteilhaft vorgesehen, dass der Anker ein Dichtelement zum dichtenden Verschließen des ersten und/oder zweiten Druckluftdurchgangs aufweist. Das Dichtelement wird dabei durch einen Schließhub des Ankers auf einen Ventilsitz gepresst. Vorzugsweise ist dabei ferner eine Dämpfungseinheit zum Dämpfen des Schließhubs des Ankers vorgesehen. Durch die Dämpfungseinheit wird die Lebensdauer des Dichtelements erhöht, da die auf das Dichtelement wirkenden Kräfte bedingt durch den Schließhub des Ankers in Teilen durch die Dämpfungseinheit in innere Energie, insbesondere plastische Verformungsarbeit oder Wärme umgewandelt werden. Ein solches Dichtelement mit zugeordneter Dämpfungseinheit ist dabei zusätzlich zu dem Reibkörper und dem Rückstellelement vorgesehen. Die Funktion der Dämpfungseinheit ist dabei letztendlich das Dichtelement vor übermäßigem Verschließ zu schützen. In Abhängigkeit von der Ausbildung des Magnet-Wegeventils lässt es die notwendige Anordnung einer solchen Dämpfungseinheit am jeweiligen Dichtelement und damit an dem zu dichtenden Fluiddurchgang allerdings nicht zu, gleichzeitig einen Anteil der kinetischen Energie des Ankers vor dem Auftreffen auf das Ventilstempelteil durch Reibung in Wärme umzuwandeln.
Im Rahmen einer bevorzugten Weiterbildung der Dämpfungseinheit weist diese eine Dämpferfeder auf. Die Federkraft der Dämpferfeder der Dämpfungseinheit muss dabei ausreichend hoch gewählt werden, um den Schließhub des Ankers, welcher unter anderem durch die elektrische Spule und gegebenenfalls einen Mediumsdruck aktuiert wird, derart abzufedern, dass das Dichtelement nicht beschädigt wird. Durch Verformung der Dämpferfeder beim Schließhub des Ankers wird ein Teil der kinetischen Energie des Ankers in potentielle Energie umgewandelt. Um diesen Anteil der in der Dämpferfeder gespeicherten potentiellen Energie verringert sich die durch den Schließhub auf das Dichtelement wirkende Energie.
Die Federkraft der Dämpferfeder beträgt bevorzugt mindestens das Dreifache der Rückstellkraft, insbesondere beträgt die Federkraft 5 N bis 8 N. Die Federkraft ist dabei derart hoch gewählt, dass ein ausreichender Anteil der kinetischen Energie des Schließhubs in potentielle Energie umgewandelt werden kann. Durch Verformung der Dämpferfeder beim Schließhub des Ankers wird ein Teil der kinetischen Energie des Ankers in potentielle Energie umgewandelt. Um diesen Anteil der in der Dämpferfeder gespeicherten potentiellen Energie verringert sich die durch den Schließhub auf das Dichtelement wirkende Energie.
Das Rückstellelement, welches dazu eingerichtet ist, eine Rückstellkraft auf den Reibkörper in der Kavität aufzubringen, weist hingegen eine signifikant geringere Rückstellkraft im Vergleich zur Federkraft der Dämpferfeder auf, welche lediglich ein Drittel oder weniger der Federkraft beträgt. Das Rückstellelement soll dabei keinen signifikanten Anteil der kinetischen Energie des Ankers als potentielle Energie speichern, sondern lediglich eine ausreichend hohe Rückstellkraft auf den Reibkörper aufbringen, dass dieser in die Ausgangslage zurückkehrt.
Das Dichtelement ist insbesondere ein eingeklebter bzw. anderweitig mit dem Anker verbundener Elastomer, welcher bevorzugt in einer bzw. der Ankerkavität aufgenommen ist. Das Elastomer ist somit nicht bewegbar in der Kavität aufgenommen, sondern dazu eingerichtet, verformt zu werden.
Vorzugsweise weist der Reibkörper ein Polymer auf, insbesondere ein Elastomer und/oder einen Thermoplast. Elastomere und Thermoplaste weisen nur eine geringe Dichte auf, um das Gewicht des Magnet-Wegeventils nur in geringem Maße zu erhöhen. Insbesondere Elastomere weisen einen hohen Reibungskoeffizienten auf, sodass in vorteilhafter Weise ein erhöhter Anteil der kinetischen Energie des Ankers durch die zwischen Reibkörper und Wandung der Kavität auftretende Reibung in Wärme umgewandelt wird.
Insbesondere ist vorgesehen, dass die Ventilfeder dazu eingerichtet ist, eine Federkraft auf den Anker aufzubringen, welche größer als die Rückstellkraft ist, insbesondere eine Federkraft von 1,5 N bis 3,5 N, vorzugsweise eine Federkraft von 2 N bis 3 N. Die Federkraft der Ventilfeder muss dabei ausreichend hoch gewählt sein, dass die Ventilfeder den Anker gegebenenfalls auch entgegen einem Mediumsdruck in Richtung des Ventilstempelteils bewegen kann. Dies geschieht im unbestromten Zustand des Magnet-Wegeventils und insbesondere dann, wenn das Magnetfeld der elektrischen Spule abgebaut ist.
Insbesondere ist mit Vorteil vorgesehen, dass die elektrische Spule dazu eingerichtet ist, eine Magnetkraft auf den Anker aufzubringen, welche mindestens das Zehnfache der Rückstellkraft beträgt, insbesondere eine Magnetkraft von 25 N bis 45 N, vorzugsweise von 30 N bis 40 N. Somit ist die durch die elektrische Spule aufgebrachte Magnetkraft ausreichend hoch, um den Anker entgegen der Ventilfeder und gegebenenfalls einem Mediumsdruck in einer Abstandsposition bewegen zu können, in welcher der Anker beabstandet zu dem Ventilstempelteil angeordnet ist.
Im Rahmen einer besonders bevorzugten Weiterbildung ist vorteilhaft vorgesehen, dass das Rückstellelement eine Rückstellfeder umfasst, insbesondere eine Spiralfeder oder eine Blattfeder, und vorzugsweise dazu eingerichtet ist, eine Rückstellkraft von 0,3 N bis 1,8 N, insbesondere eine Rückstellkraft von 0,5 N bis 1,5 N auf den Reibkörper aufzubringen. Die Rückstellkraft ist dabei bevorzugt derart gewählt, dass sie ausreichend hoch ist, um den Reibkörper zurück in eine Ausgangslage zu bewegen, in welcher er mit dem Anker zusammenwirken kann, wenn dieser eine Bewegung in Richtung des Stempelteils aufnimmt.
Die Rückstellkraft darf dabei allerdings nicht den durch die Ventilfeder aktuierten Anker behindern. Insbesondere soll die Rückstellfeder eine Relativbewegung des Reibkörpers gerade nicht verhindern bzw. signifikant hemmen, sondern lediglich die Wiederkehr in die Ausgangslage sicherstellen.
Insbesondere ist von Vorteil, dass der Reibkörper dazu eingerichtet ist, im stromlosen Zustand gegen die Rückstellkraft reibungsbehaftet eine Bewegung von 0,2 mm bis 0,4 mm in der Kavität auszuführen. Die Erfindung erkennt vorteilhaft, dass eine Bewegung von 0,2 mm bis 0,4 mm innerhalb der Kavität bei üblichen Magnet-Wegeventilen, wie sie beispielsweise in Pneumatikmodulen, insbesondere Druckluftversorgungs- oder Modulatormodulen, insbesondere auch Achsmodulatoren bzw. Bremsmodulatoren oder Bremsventilanordnungen eingesetzt werden, ausreichend ist.
Insbesondere ist das Magnet-Wegeventil zum Betrieb mit einer Pulsweite von 5000 µs oder weniger eingerichtet. Vorzugsweise ist das Magnet-Wegeventil ein 2/2-Wegeventil. Insbesondere bei 2/2-Wegeventilen führt ein Abprallen bzw. Rückprallen des Ankers von einem Ventilstempelteil zwangsläufig zu einem unbeabsichtigten Öffnen oder Schließen eines Druckluftdurchgangs, welcher ansonsten durch den Anker verschlossen wäre. Insbesondere bei diesem Magnet-Wegeventil-Typ ist eine Reibkörper und ein mit dem Reibkörper kooperierendes Rückstellelement besonders vorteilhaft.
Die Erfindung betrifft in einem zweiten Aspekt ein Pneumatikmodul, insbesondere ein Druckluftversorgungs- oder Modulatormodul zum Bereitstellen einer Bremsfunktion für ein Bremssystem eines Fahrzeugs. Ein solches Pneumatikmodul umfasst zur Lösung der eingangs genannte Aufgabe mindestens ein pneumatisches Magnet-Wegeventil gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung. Entsprechend macht sich auch ein Pneumatikmodul mit einem solchen Magnet-Wegeventil die in Bezug auf den ersten Aspekt der Erfindung beschriebenen Vorteile zu eigen. Bevorzugte Ausführungsformen des Magnet-Wegeventils gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung sind ebenso bevorzugte Ausführungsformen des Pneumatikmoduls gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung. Die bevorzugten Ausführungsbeispiele sind insbesondere in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Im Rahmen einer bevorzugten Weiterbildung des Pneumatikmoduls ist mit Vorteil vorgesehen, dass ein erstes Magnet-Wegeventil ein stromlos geschlossenes Magnet-Wegeventil ist, insbesondere ein stromlos geschlossenes Einlassventil. Weiterhin ist mit Vorteil vorgesehen, dass ein zweites Magnet-Wegeventil vorgesehen ist, welches ein stromlos offenes Magnet-Wegeventil ist, insbesondere ein stromlos offenes Auslassventil. Somit wird die Regelcharakteristik sowohl beim Einlassen von Druckluft in das Pneumatikmodul als auch beim Auslassen von Druckluft aus dem Pneumatikmodul verbessert. Insbesondere wird die Regelcharakteristik verbessert, indem ein erstes Magnet-Wegeventil als stromlos geschlossenes Magnet-Wegeventil bereitgestellt ist und ein zweites Magnet-Wegeventil als ein stromlos offenes Magnet-Wegeventil.
Die Erfindung betrifft in einem dritten Aspekt ein pneumatisches System, insbesondere Bremssystem für ein Fahrzeug, insbesondere Personenkraftfahrzeug oder Nutzfahrzeug, mit einem Pneumatikmodul gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung, einer Steuereinrichtung zum Ansteuern des Pneumatikmoduls und einer mit einer Druckluftquelle, insbesondere einem Druckluftbehälter, verbundenen Druckluftleitung zum Bereitstellen von Druckluft an dem Pneumatikmodul. Ein pneumatisches System mit einem Pneumatikmodul nach dem zweiten Aspekt der Erfindung, welches ein erfindungsgemäßes Magnet-Wegeventil aufweist, macht sich die eingangs in Bezug auf den ersten Aspekt der Erfindung beschriebenen Vorteile zu eigen. Bevorzugte Ausführungsformen des ersten Aspekts der Erfindung sind ebenso bevorzugte Ausführungsformen des pneumatischen Systems gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung.
Die Erfindung richtet sich insbesondere auch an die Verwendung eines reibungsbehaftet bewegbar in einer Kavität aufgenommener Reibkörpers und eines Rückstellelements zum Aufbringen einer Rückstellkraft auf den Reibkörper in einem Magnet-Wegeventil, insbesondere für Pneumatikmodule in Fahrzeugen der eingangsgenannten Art. Der verwendete Reibkörper ist dazu eingerichtet, durch Aufnahme einer Bewegung zur Stempelposition hin mit dem Reibkörper derart zusammenzuwirken, dass der Reibkörper in der Kavität gegen die Rückstellkraft bewegt wird. Durch diese die Verwendung eines reibungsbehaftet bewegbar in einer Kavität aufgenommener Reibkörpers und eines Rückstellelements werden die vorstehend in Bezug auf den ersten Aspekt der Erfindung beschriebenen Vorteile erreicht und die Verwendung kann in den in den unabhängigen Ansprüchen beschriebenen Ausführungsbeispielen der Magnet-Wegeventile erfolgen.
Ausführungsformen der Erfindung werden nun nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben. Diese soll die Ausführungsformen nicht notwendigerweise maßstäblich darstellen, vielmehr ist die Zeichnung, wo zur Erläuterung dienlich, in schematisierter und/oder leicht verzerrter Form ausgeführt. Im Hinblick auf Ergänzungen der aus der Zeichnung unmittelbar erkennbaren Lehren wird auf den einschlägigen Stand der Technik verwiesen. Dabei ist zu berücksichtigen, dass vielfältige Modifikationen und Änderungen betreffend die Form und das Detail einer Ausführungsform vorgenommen werden können, ohne von der allgemeinen Idee der Erfindung abzuweichen. Die in der Beschreibung, in der Zeichnung sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Weiterbildung der Erfindung wesentlich sein. Zudem fallen in den Rahmen der Erfindung alle Kombinationen aus zumindest zwei der in der Beschreibung, der Zeichnung und/oder den Ansprüchen offenbarten Merkmale. Die allgemeine Idee der Erfindung ist nicht beschränkt auf die exakte Form oder das Detail der im Folgenden gezeigten und beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen oder beschränkt auf einen Gegenstand, der eingeschränkt wäre im Vergleich zu dem in den Ansprüchen beanspruchten Gegenstand. Bei angegebenen Bemessungsbereichen sollen auch innerhalb der genannten Grenzen liegende Werte als Grenzwerte offenbart und beliebig einsetzbar und beanspruchbar sein. Der Einfachheit halber sind nachfolgend für identische oder ähnliche Teile oder Teile mit identischer oder ähnlicher Funktion gleiche Bezugszeichen verwendet.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnungen, diese zeigen in:

1: eine besonders bevorzugte Ausführungsform eines pneumatischen Systems mit einem Pneumatikmodul, welches ein Magnet-Wegeventil aufweist;
2: eine erste Ausführungsform eines Magnet-Wegeventils für ein Pneumatikmodul gemäß 1;
3: eine zweite Ausführungsform eines Magnet-Wegeventils für ein Pneumatikmodul gemäß 1;
4: eine dritte Ausführungsform eines Magnet-Wegeventils für ein Pneumatikmodul gemäß 1;
5a: ein Diagramm, welches die Regelcharakteristik, insbesondere die Druckdifferenz Δp in Abhängigkeit von der Pulsweite eines stromlos geschlossenen 2/2-Wegeventils gemäß dem Stand der Technik zeigt;
5b: ein Diagramm, welches die Regelcharakteristik, insbesondere die Druckdifferenz Δp in Abhängigkeit von der Pulsweite eines stromlos geschlossenen 2/2-Wegeventils gemäß 3 zeigt;
6a: ein Diagramm, welches die Regelcharakteristik, insbesondere die Druckdifferenz Δp in Abhängigkeit von der Pulsweite eines stromlos offenen 2/2-Wegeventils gemäß dem Stand der Technik zeigt;
6b: ein Diagramm, welches die Regelcharakteristik, insbesondere die Druckdifferenz Δp in Abhängigkeit von der Pulsweite eines stromlos offenen 2/2-Wegeventils gemäß 2 und 4 zeigt.

Ein Fahrzeug 1, wie in 1 dargestellt, umfasst eine Vorderachse 4 und eine Hinterachse 5. Zum Abbremsen der Vorderräder 9.1, 9.2 der Vorderachse 4 und der Hinterräder 9.3, 9.4 der Hinterachse 5 kann das Fahrzeug 1 ein pneumatisches System, vorliegend ein Bremssystem 20 mit einem Vorderachsbremskreis zum Abbremsen der Vorderräder 9.1, 9.2 und einem Hinterachsbremskreis zum Abbremsen der Hinterräder 9.3, 9.4 aufweisen. Zum Abbremsen der Räder 9.1, 9.2, 9.3, 9.4 umfasst das Bremssystem 20 Vorderachsbremsaktuatoren 7.1, 7.2 und Hinterachsbremsaktuatoren 7.3, 7.4. Die Vorderachsbremsaktuatoren 7.1, 7.2 sind mit einem Achsmodulator 6.1 der Vorderachse 4 verbunden, während die Hinterachsbremsaktuatoren 7.3, 7.4 mit einem Achsmodulator 6.2 der Hinterachse 5 verbunden sind. Zur Bereitstellung von Druckluft mit einem Versorgungsdruck umfasst das Bremssystem 20 eine Druckluftquelle 3. Selbstverständlich kann das Bremssystem auch mehr als eine Druckluftquelle 3 umfassen.
Um das Fahrzeug 1 abzubremsen, muss bevorzugt dem Achsmodulator 6.1 der Vorderachse 4 und dem Achsmodulator 6.2 der Hinterachse 5 ein Bremsdruck zugeführt werden. Zur Bereitstellung des Bremsdrucks umfasst das Bremssystem 20 ein Pneumatikmodul 10.
In 1 weist das Pneumatikmodul 10 ein Gehäuse 12 auf, das mit einer Dämpfungskammer 11 verbunden ist. Die Dämpfungskammer 11 kann durch einen Schalldämpfer gebildet werden. Das Pneumatikmodul 10 umfasst ferner einen unteren Gehäuseteil 13 mit einem Versorgungsanschluss 14, einem Arbeitsanschluss 16 und einen Entlüftungsanschluss 17. Der Versorgungsanschluss 14 ist über eine erste Druckluftleitung 15.1 mit der Druckluftquelle 3 zur Aufnahme von Druckluft mit dem Versorgungsdruck verbunden. Der Entlüftungsanschluss 17 ist mit der Dämpfungskammer 11 verbunden.
Der Achsmodulator 6.1 der Vorderachse 4 ist über eine zweite Druckluftleitung 15.2 mit der Druckluftquelle 3 zur Aufnahme von Druckluft mit dem Versorgungsdruck verbunden und der Achsmodulator 6.2 der Hinterachse 5 ist über eine dritte Druckluftleitung 15.3 mit der Druckluftquelle 3 zur Aufnahme von Druckluft mit dem Versorgungsdruck verbunden.
Das Pneumatikmodul 10 stellt bei Betätigung durch einen Benutzer oder eine elektronische Steuereinrichtung, wie z.B. ein Gerät zum autonomen Fahren, einen dem Betätigungsgrad des Fahrers oder einem entsprechenden Signal entsprechenden Bremsdruck zur Verfügung. Um eine Betätigung zu ermöglichen, umfasst das Pneumatikmodul 10 ein Betätigungselement 2, das in dieser Ausführungsform als Bremspedal ausgebildet ist. Das Pneumatikmodul 10 ist ausgebildet, den dem Versorgungsanschluss 14 zugeführten Versorgungsdruck in Abhängigkeit von einem Betätigungsgrad des Betätigungselements 2 zu modulieren und am Arbeitsanschluss 16 einen Bremsdruck bereitzustellen. Wird das Bremspedal 2 nur geringfügig betätigt, wird an dem Arbeitsanschluss 16 ein niedriger Bremsdruck bereitgestellt, während bei voll betätigtem Bremspedal 2 an dem Arbeitsanschluss 16 ein hoher Bremsdruck bereitgestellt wird.
Eine Steuereinrichtung 21 ist über die Verbindungsleitungen 22, 23 mit dem Pneumatikmodul 10, dem Achsmodulator 6.1 der Vorderachse 4 und dem Achsmodulator 6.2 der Hinterachse 5 verbunden. In dieser Ausführungsform ist das Pneumatikmodul 10 nur mit einem Arbeitsanschluss 16 zur Bereitstellung von Bremsdruck ausgebildet. Sowohl die Vorderachs-Verbindungsleitung 22, die das Pneumatikmodul 10 mit dem Achsmodulator 6.1 der Vorderachse 4 verbindet, als auch die Hinterachs-Verbindungsleitung 23, die das Pneumatikmodul 10 mit dem Achsmodulator 6.2 der Hinterachse 5 verbindet, sind mit demselben Arbeitsanschluss 16 des Pneumatikmoduls 10 verbunden.
In anderen Ausführungsformen kann das Pneumatikmodul 10 auch als Mehrkreis-Pneumatikmodul 10 mit mehreren Arbeitsanschlüssen zur Bereitstellung gleicher und/oder unterschiedlicher Bremsdrücke ausgebildet sein.
Die Achsmodulatoren 6.1, 6.2 nehmen den von dem Pneumatikmodul 10 bereitgestellten Bremsdruck auf und stellen den jeweiligen Bremsaktuatoren 7.1, 7.2, 7.3, 7.4 Druckluft mit demselben Bremsdruck, aber mit einem höheren Volumen zur Verfügung. Daher sind auch die Achsmodulatoren 6.1, 6.2 über die Druckluftleitungen 15.2, 15.3 an die Druckluftquelle 3 angeschlossen. Es ist zu beachten, dass der Achsmodulator 6.1 der Vorderachse 4 und/oder der Achsmodulator 6.2 der Hinterachse 5 auch so ausgebildet sein können, dass sie den Bremsdruck weiter verändern. Beispielsweise könnte der Achsmodulator 6.1 der Vorderachse 4 ABS-Module (nicht dargestellt) zur Bereitstellung einer ABS-Funktion umfassen. Außerdem können die Bremsaktuatoren 7.1, 7.2, 7.3, 7.4 auch direkt mit dem Pneumatikmodul 10 verbunden sein.
Zum Lösen der Bremse des Fahrzeugs 1 muss der Bremsdruck von den Bremsaktuatoren 7.1, 7.2, 7.3, 7.4 wieder abgelassen werden. Das Pneumatikmodul 10 ist daher ausgebildet, die Bremsaktuatoren 7.1, 7.2, 7.3, 7.4 zu entlüften, indem der Arbeitsanschluss 16 mit dem Entlüftungsanschluss 17 verbunden wird. Zum Lösen der Bremsen des Fahrzeugs 1 wird dabei der vom Arbeitsanschluss 16 zugeführte Bremsdruck von den Bremsaktuator 7.1, 7.2, 7.3, 7.4 über die Verbindungsleitungen 22, 23 und das Pneumatikmodul 10, insbesondere das Gehäuse 13, den Entlüftungsanschluss 17 und die entfernte Dämpfungskammer 11 abgelassen.
In der in 1 dargestellten Ausführungsform ist das Pneumatikmodul 10 eine Bremsventilanordnung mit mindestens einem Magnet-Wegeventil (nicht gezeigt), wie es in den 2 bis 4 im Detail gezeigt ist. Vorzugsweise umfasst die Bremsventilanordnung 10 mindestens ein erstes Magnet-Wegeventil (nicht gezeigt), welches als Einlassventil, insbesondere als stromlos geschlossenes 2/2-Einlass-Wegeventil ausgebildet ist, wie in 3 gezeigt. Das Einlassventil ist dabei über die Versorgungsleitung 14 mit der Druckluftquelle 3 verbunden.
Weiter bevorzugt umfasst die Bremsventilanordnung 10 ferner mindestens ein zweites Magnet- Wegeventil (nicht gezeigt), welches als Auslassventil, insbesondere als stromlos offenes 2/2-Auslass-Wegeventil ausgebildet ist, wie in 2 bzw. 4 gezeigt. Eine solche Bremsventilanordnung 10 weist ferner bevorzugt mindestens ein Relaisventil (nicht gezeigt) auf, welches mit dem Einlassventil verbunden ist. Über ein solches Relaisventil gelangt Druckluft mit einem Bremsdruck über den Arbeitsanschluss 16 und über die Achsmodulatoren 6.1, 6.2 zu den Bremsaktuatoren 7.1, 7.2, 7.3, 7.4.
Der bereitgestellte Bremsdruck ist abhängig von der Betätigung des Betätigungselements 2. Wird dieses betätigt, schaltet das Einlassventil durch entsprechende Bestromung in einen geöffneten Zustand, sodass Druckluft mit einem Versorgungsdruck aus der Druckluftquelle 3 über den Versorgungsanschluss 14 in die Bremsventilanordnung 10 einströmen kann. Über das Relaisventil (nicht gezeigt) wird dann in Abhängigkeit von der Betätigung des Betätigungselements 2 ein definierter Bremsdruck an dem Arbeitsanschluss 16 bereitgestellt. In diesem betätigten Zustand ist das Auslassventil durch Bestromung in einen geschlossenen Zustand geschaltet, sodass Druckluft aus der Bremsventilanordnung 10 einzig über den Arbeitsanschluss 16 entweichen kann. Wenn der Bremsdruck so hoch wird, dass eine Blockiergrenze erreicht wird, werden das Einlassventil und das Auslassventil bevorzugt wieder in einen stromlosen Zustand zurückgeschaltet, sodass das stromlos geöffnete 2/2-Einlass-Wegeventil eine Entlüftung der Bremsventilanordnung 10 und der mit dieser über den Arbeitsanschluss 16 verbundenen Achsmodulatoren 6.1, 6.2 sowie Bremsaktuatoren 7.1, 7.2, 7.3, 7.4 über den Entlüftungsanschluss 17 zulässt.
2 zeigt ein Magnet-Wegeventil 100 gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform. Das Magnet-Wegeventil ist ein stromlos offenes 2/2-Wegeventil. Bei einem solchen Ventil kann es sich beispielsweise um ein Auslassventil des Pneumatikmoduls 10 gemäß 1 handeln. Das Magnet-Wegeventil 100 umfasst einen Magnetteil 110 und einen Pneumatikteil 120. Der Magnetteil 110 weist eine elektrische Spule 111 und einen magnetisch sowie unter Einfluss einer Federkraft aktuierbaren Anker 112 auf. Zwischen dem Anker 112 und der elektrischen Spule 111 ist ein Luftspalt 113 ausgebildet.
Der Pneumatikteil 120 umfasst einen ersten Druckluftdurchgang 121, einen zweiten Druckluftdurchgang 122 und einen sich zwischen beiden Druckluftdurchgängen 121, 122 erstreckenden Strömungspfad 125. Der Pneumatikteil 120 umfasst ferner ein Ventilstempelteil 123, welches eine in Richtung des Ankers 112 weisende Stoßfläche 124 aufweist. Das Ventilstempelteil 123 weist ferner eine in der Stoßfläche 124 ausgebildete Kavität 126 auf. Die Kavität 126 ist vorliegend eine Stempelkavität und erstreckt sich in einer axialen Richtung A des Ankers 112.
Das Magnet-Wegeventil 100 umfasst ferner eine Ventilfeder 130, welche dazu eingerichtet ist, eine Federkraft in Richtung des Ventilstempelteils 123, insbesondere der Stoßfläche 124, auf den Anker 112 aufzubringen. Durch die Ventilfeder 130 wird der Anker 112 hin zu einer Stempelposition Ps akutiert, in welcher das Magnet-Wegeventil 100 und insbesondere der Strömungspfad 125 geöffnet ist. Im geöffneten Zustand des Magnet-Wegeventils 100 ist der Anker 112, welcher ein Dichtelement 114 aufweist, beabstandet zu einem Ventilsitz 128 des Pneumatikteils 120 angeordnet. Die Stempelposition Psist in 2 lediglich durch eine Linie, welche die Position der Stirnfläche des Ankers 112 in der Stempelposition Ps angibt, angedeutet.
Der Anker 112 ist dabei in axialer Richtung A bewegbar in dem Magnetteil 110 und dem Pneumatikteil 120 aufgenommen. Durch Bestromen der elektrischen Spule 111 erzeugt diese ein Magnetfeld, welches den Anker 112 aktuiert und entgegen der Federkraft der Ventilfeder in eine Abstandsposition P_A bewegt, in welcher das Dichtelement 114 des Ankers 112 auf den Ventilsitz 128 gepresst wird, um den Strömungspfad 125 zu blockieren. Dieser Zustand beschreibt den geschlossenen Zustand des Magnet-Wegeventils 100. Auch die Abstandsposition P_A ist in 2 lediglich durch eine Linie, welche die Position der Stirnfläche des Ankers 112 in der Abstandsposition P_A angibt, angedeutet.
Das Magnet-Wegeventil 100 weist ferner eine Dichtung 140 auf, welche dazu eingerichtet ist, den Strömungspfad 125 gegenüber der Umgebung abzudichten. Die Dichtung 140 ist dabei mit einem Abschnitt des Ventilstempelteils 123 in Kontakt.
Ferner umfasst das Magnet-Wegeventil 100 einen Reibkörper 151 und ein mit dem Reibkörper 151 kooperierendes Rückstellelement 152. Das Rückstellelement 152 ist als eine Rückstellfeder, insbesondere eine Druckfeder ausgebildet. Der Reibkörper 151 und das Rückstellelement 152 bilden gemeinsam ein dissipatives System 150, dessen Aufgabe es ist, einen Anteil der kinetischen Energie des Ankers durch Reibung in Wärme umzuwandeln und damit die Summe der Impulsvektoren beim Stoß des Ankers 112 auf das Ventilstempelteil 123 zu reduzieren.
Der Reibkörper 151 ist reibungsbehaftet bewegbar in der Kavität 126 aufgenommen. Das Rückstellelement 152 dient dem Aufbringen einer Rückstellkraft auf den Reibkörper 151, welche in axialer Richtung A in Richtung des Ankers 112 auf den Reibkörper 151 wirkt. Der Anker 112 ist dazu eingerichtet, durch Aufnahme einer Bewegung zur Stempelposition Ps mit dem Reibkörper 151 derart zusammenzuwirken, dass der Reibkörper 151 in der Kavität 126 gegen die Rückstellkraft des Rückstellelements 152 bewegt wird. Durch diese Bewegung entsteht Reibung zwischen dem Reibkörper 151 und einer Wandung der Kavität 126. Diese Reibung erzeugt Wärme, sodass dem Anker 112 ein Anteil seiner kinetischen Energie durch den Reibkörper 151 entzogen wird. Die Summe der Impulsvektoren beim Aufprall des Ankers 112 auf die Stoßfläche 124 wird damit reduziert und folglich der Rückprall des Ankers 112 von der Stoßfläche 124.
In 2 ist der Anker 112 in einer Position zwischen der Stempelposition Ps und der Abstandsposition P_A gezeigt. In dieser Position befindet sich der Anker 112 beispielsweise dann, wenn er von der Abstandsposition P_A infolge des Abbaus des magnetischen Feldes im stromlosen Zustand der elektrischen Spule 111 durch Aktuierung mindestens durch die Ventilfeder 130 eine Bewegung hin zur Stempelposition Ps aufnimmt. In dieser Bewegung kommt der Anker 112 zunächst mit dem Reibkörper 151 in Kontakt und bewegt diesen in axialer Richtung A innerhalb der Kavität 126, bevor der Anker 112 auf die Stoßfläche 124 auftrifft.
3 zeigt eine zweite Ausführungsform eines Magnet-Wegeventils 200. Das Magnet-Wegeventil 200 ist ein stromlos offenes 2/2-Wegeventil. Bei einem solchen Magnet-Wegeventil 200 kann es sich beispielsweise um ein Auslassventil des Pneumatikmoduls 10 gemäß 1 handeln. Das Magnet-Wegeventil 200 umfasst einen Magnetteil 210 und einen Pneumatikteil 220. Der Magnetteil 210 weist eine elektrische Spule 211 und einen magnetisch sowie unter Einfluss einer Federkraft aktuierbaren Anker 212 auf. Zwischen dem Anker 212 und der elektrischen Spule 211 ist ein Luftspalt 213 ausgebildet.
Der Pneumatikteil 220 umfasst einen ersten Druckluftdurchgang 221 und einen zweiten Druckluftdurchgang 222 und einen sich zwischen beiden Druckluftdurchgängen 221, 222 erstreckenden Strömungspfad 225. Der Pneumatikteil 220 umfasst ferner ein Ventilstempelteil 223, welches eine in Richtung des Ankers weisende Stoßfläche 224 aufweist. Das Ventilstempelteil 223 weist ferner eine in der Stoßfläche 224 ausgebildete Kavität 226 auf. Die Kavität 226 ist vorliegend eine Stempelkavität und erstreckt sich in einer axialen Richtung A des Ankers 212.
Das Magnet-Wegeventil 200 umfasst ferner eine Ventilfeder 230, welche dazu eingerichtet ist, eine Federkraft in Richtung des Ventilstempelteils 223, insbesondere der Stoßfläche 224, auf den Anker 212 aufzubringen. Durch die Ventilfeder 230 wird der Anker 212 zu einer Stempelposition Ps hin akutiert, in welcher das Magnet-Wegeventil 200 und insbesondere der Strömungspfad 225 geöffnet ist. Die Stempelposition Ps ist in 3 lediglich durch eine Linie, welche die Position der Stirnfläche des Ankers 312 in der Stempelposition Ps angibt, angedeutet. Im geöffneten Zustand ist der Anker 212, welcher ein Dichtelement 214 aufweist, beabstandet zu einem Ventilsitz 228 des Pneumatikteils 220 angeordnet.
Der Anker 212 ist dabei in axialer Richtung A bewegbar in dem Magnetteil 210 und dem Pneumatikteil 220 aufgenommen. Durch Bestromen der elektrischen Spule 211 erzeugt diese ein Magnetfeld, welches den Anker 212 aktuiert und entgegen der Federkraft in eine Abstandsposition P_A zu bewegen, in welcher das Dichtelement 214 des Ankers 212 auf den Ventilsitz 228 gepresst wird, um den Strömungspfad 225 zu blockieren. Dieser Zustand beschreibt den geschlossenen Zustand des Ventils 200. Auch die Abstandsposition P_A ist in 3 lediglich durch eine Linie, welche die Position der Stirnfläche des Ankers 212 in der Abstandsposition P_A angibt, angedeutet.
Das Magnet-Wegeventil 200 weist ferner eine Dichtung 240 auf, welche dazu eingerichtet ist, den Strömungspfad 225 gegenüber der Umgebung abzudichten. Die Dichtung 240 ist dabei mit einem Abschnitt des Ventilstempelteils 223 in Kontakt.
Ferner umfasst das Magnet-Wegeventil 200 einen Reibkörper 251 und ein mit dem Reibkörper 251 kooperierendes Rückstellelement 252. Der Reibkörper 251 und das Rückstellelement 252 bilden gemeinsam ein dissipatives System 250, dessen Aufgabe es ist, einen Anteil der kinetischen Energie des Ankers durch Reibung in Wärme umzuwandeln und damit die Summe der Impulsvektoren beim Stoß des Ankers 212 auf das Ventilstempelteil 223 zu reduzieren. Die grundsätzliche Wirkungsweise des dissipativen Systems 250 entspricht der des dissipativen Systems 150 gemäß 2, sodass auf die vorstehende Beschreibung verwiesen wird.
In 3 ist der Anker 212 in einer Position zwischen der Stempelposition Ps und der Abstandsposition P_A gezeigt. In dieser Position befindet sich der Anker 212 beispielsweise dann, wenn er von der Abstandsposition P_A durch Abbau des Magnetfeldes im stromlosen Zustand der elektrischen Spule 211 eine Bewegung hin zur Stempelposition Ps aufnimmt, wobei diese Bewegung von der Ventilfeder 230 aktuiert wird. In dieser Bewegung kommt der Anker 212 zunächst mit dem Reibkörper 251 in Kontakt und bewegt diesen in axialer Richtung A innerhalb der Kavität 226, bevor der Anker 212 auf die Stoßfläche 224 auftrifft.
Der Anker 212 gemäß 3 unterscheidet sich von der in 2 gezeigten Ausführungsform durch eine Dämpfungseinheit 260. Die Dämpfungseinheit 260 ist zum Dämpfen der Bewegung des Ankers in Richtung der Abstandsposition P_A eingerichtet und soll insbesondere den Schließhub, welcher auf das Dichtelement 214 wirkt, dämpfen. Die Dämpfungseinheit 260 umfasst eine Dämpferfeder 261, welche in dem Anker 212 benachbart zu dem Dichtelement 214 angeordnet ist. Die Dämpfungseinheit 260 umfasst ferner einen Dämpfungskörper 262, welcher ebenfalls in dem Anker 212 aufgenommen ist. Das Dichtelement 214 ist dabei im Bereich des Ankers 212 auf Seiten des ersten Druckluftdurchgangs 221 und insbesondere des Ventilsitzes 228 angeordnet und der Dämpfungskörper 262 ist auf Seiten des Ventilstempelteils 223 angeordnet. Der Dämpfungskörper 262 ist fest mit dem Anker 212 verbunden. Beispielsweise ist der Dämpfungskörper 262 auf den Anker 212 aufvulkanisiert. Die Kräfte, welche auf das Dichtelement 214 durch den Schließhub des Ankers 212 wirken, werden durch die Dämpfungseinheit 260 somit reduziert.
4 zeigt eine dritte Ausführungsform eines Magnet-Wegeventils 300. Das Magnet-Wegeventil 300 ist ein stromlos offenes 2/2-Wegeventil, welches beispielsweise als Auslassventil eines Pneumatikmoduls 10 gemäß 1 genutzt werden kann.
Das Magnetventil 300 umfasst ein Magnetteil 310, von welchem vorliegend lediglich der Anker 312 gezeigt ist. Wie in den 2 und 3 umfasst der Magnetteil 310 eine nicht gezeigte elektrische Spule und einen zwischen elektrischer Spule und Anker 312 ausgebildeten Luftspalt, welcher ebenfalls nicht gezeigt ist. Der Anker 312 weist ein Dichtelement 314 auf.
Das Magnet-Wegeventil 300 weist ferner ein Pneumatikteil 320 auf, mit einem sich zwischen einem ersten Druckluftdurchgang 311 und einem zweiten Druckluftdurchgang 312 erstreckenden Strömungspfad 325. Der erste Druckluftdurchgang 321 und der zweite Druckluftdurchgang 322 sind an einem Ventilstempelteil 323 des Pneumatikteils 320 ausgebildet. Das Ventilstempelteil 323 weist eine Stoßfläche 324 auf, welche in Richtung des Ankers 312 weist. Das Ventilstempelteil 323 weist ferner eine Kavität 326 auf, welche in der Stoßfläche 324 ausgebildet ist. Ferner weist das Pneumatikteil 320 einen Ventilsitz 328 auf, welcher am Eingang des ersten Druckluftdurchgangs 321 ausgebildet ist.
Das Dichtelement 314 ist dazu eingerichtet, in einem geschlossenen Zustand des Magnet-Wegeventils 300 auf den Ventilsitz 328 gepresst zu werden, um den Strömungspfad 325 zu verschließen.
Das Magnet-Wegeventil 300 weist ferner eine Ventilfeder 330 auf, welche dazu eingerichtet ist, eine Federkraft auf den Anker 312 in Richtung des Ventilstempelteils 323 und insbesondere dessen Stoßfläche 324 aufzubringen. Der Anker 312 wird durch die Ventilfeder 330 somit in eine Stempelposition Ps gebracht, in welcher das Magnet-Wegeventil 300 geschlossen ist und das Dichtelement 314 auf den Ventilsitz 312 gepresst wird. In 4 ist der Anker 312 Stempelposition Ps gezeigt.
Das in 4 gezeigte Ausführungsbeispiel des Magnet-Wegeventils 300 unterscheidet sich von den vorstehend in den 2 und 3 gezeigten Ausführungsbeispielen insbesondere dadurch, dass das Dichtelement 314 an einem Reibkörper 351 ausgebildet ist, welcher reibungsbehaftet bewegbar in einer Kavität 326 aufgenommen ist. Mit anderen Worten erfüllt der Reibkörper 351 zusätzlich eine Dichtfunktion. Die Kavität 326 ist vorliegend eine Ankerkavität und in dem Anker 312 ausgebildet. In der Ankerkavität 326 ist ferner ein Rückstellelement 352 vorgesehen, welches vorliegend als Rückstellfeder ausgebildet ist. Das Rückstellelement 352 ist dazu eingerichtet, eine Rückstellkraft auf den Reibkörper 351 aufzubringen.
Der Anker 312 ist dazu eingerichtet, durch Aufnahme einer Bewegung von einer Abstandsposition P_A zu der Stempelposition Ps hin mit dem Reibkörper 351 derart zusammenzuwirken, dass der Reibkörper 351 in der Ankerkavität 326 gegen die Rückstellkraft des als Rückstellfeder, insbesondere Druckfeder, ausgebildeten Rückstellelements 352 bewegt wird. Der Reibkörper 351 wird dabei insbesondere durch den Kontakt mit der Stoßfläche 324 in der Ankerkavität 326 in axialer Richtung A bewegt, wobei dieser Kontakt durch die Bewegung des Ankers 312 in die Stempelposition Ps hin verursacht wird. Durch diesen Kontakt und die damit einhergehende Bewegung entsteht Reibung zwischen dem Reibkörper 151 und einer Wandung der Kavität 326. Diese Reibung erzeugt Wärme, sodass dem Anker 312 ein Anteil seiner kinetischen Energie durch den Reibkörper 351 entzogen wird. Die Summe der Impulsvektoren beim Aufprall des Ankers 312 auf die Stoßfläche 324 wird damit reduziert und folglich der Rückprall des Ankers 312 von der Stoßfläche 324 reduziert bzw. vermieden.
Die Abstandsposition P_A ist in 4 lediglich durch eine Linie, welche die Position der Stirnfläche des Ankers 312 in der Abstandsposition P_A angibt, angedeutet.
Das Magnet-Wegeventil 300 umfasst ferner eine Dämpfungseinheit 360. Die Dämpfungseinheit 360 umfasst hier lediglich einen Dämpfungskörper 362, welcher dazu eingerichtet ist, den Öffnungshub weg von der Stoßfläche 324 und dem Ventilsitz 328 des Ankers 312 zu dämpfen. Der Dämpfungskörper 362 ist nicht bewegbar in der Ankerkavität 326 aufgenommen, und beispielsweise eingeklebt oder einvulkanisiert. Beim Auftreffen des Ankers 312 auf eine rückwärtige Fläche eines Gehäuses 370 wird dabei durch den Dämpfungskörper 362 der Öffnungshub gedämpft.
Die 5a und 5b zeigen die Regelungscharakteristik eines stromlos offenen 2/2-Wegeventil. 5a zeigt dabei die Regelungscharakteristik eines solchen Ventils gemäß dem Stand der Technik. Insbesondere bei geringen Pulsweiten von 500 µs oder weniger ist das Verhältnis der Pulsweite zur erzielten Druckdifferenz Δp nicht linear. Bei Magnet-Wegeventilen, wie sie beispielsweise in dem Pneumatikmodul 10 des Bremssystems 20 in 1 eingesetzt werden, werden in der Regel geringe Drücke über den Arbeitsanschluss 16 der Bremsventilanordnung dem Achsmodulatoren 6.1, 6.2 bereitgestellt und mit Pulsweiten von weniger als 500 µs gearbeitet. Gemäß dem Stand der Technik ist für solche Ventile daher nur eine unzureichende Regelung möglich.
5b zeigt die Regelungscharakteristik eines stromlos geschlossenen 2/2-Wegeventils, wie beispielsweise in 4 gezeigt. Durch den Reibkörper 351 und das mit dem Reibkörper 351 kooperierende Rückstellelement 352, welche gemeinsam ein dissipatives System 350 bilden, wird ein Anteil der kinetischen Energie des Ankers in Wärme umgewandelt, was insbesondere bei geringen Pulsweiten von weniger als 500 µs das Rückprallen des Ankers und damit ungewollt zu hohe Druckdifferenzen Δp verhindert. Somit stellt sich zwar nicht zwangsläufig ein linearer Verlauf der Pulsweite im Verhältnis zur Druckdifferenz Δp ein, zumindest aber ein monoton steigender Verlauf des Verhältnisses der Pulsweite zu den Druckdifferenzen Δp und damit eine verbesserte Regelbarkeit.
Die 6a und 6b zeigen die Regelungscharakteristik eines stromlos offenen Magnet-Wegeventils. 6a zeigt dabei die Regelungscharakteristik eines solchen Magnet-Wegeventils gemäß dem Stand der Technik. Insbesondere bei geringen Pulsweiten von weniger als 500 µs stellt sich ein stark nicht-lineares Verhalten im Verhältnis der Pulsweite gegenüber der erzielten Druckdifferenz Δp ein. Wie vorstehend ausgeführt, ist insbesondere dieser Bereich von großer Bedeutung für Magnet-Wegeventile, welche in Pneumatikmodulen für Fahrzeuge, insbesondere für Bremssysteme, eingesetzt werden. Auch dieses stark nicht-lineare Verhalten ist auf das Rückprallen des Ankers von der Stoßfläche des Ventilstempelteils zurückzuführen.
6b zeigt die Regelungscharakteristik eines Magnet-Wegeventils, wie es beispielsweise in den 2 und 3 gezeigt ist. Durch den Einsatz eines Reibkörpers und eines mit dem Reibkörper kooperierenden Rückstellelements und dem damit einhergehenden Abbau eines Anteils der kinetischen Energie des Ankers kann insbesondere bei geringen Pulsweiten das Rückprallen des Ankers reduziert oder vollständig vermieden werden. Die Regelungscharakteristik, insbesondere das Verhältnis der Pulsweite und der erzielbaren Druckdifferenz Δp ist in diesem Bereich zwar auch nicht zwangsläufig gänzlich linear ausgebildet, zumindest aber stellt sich ein monoton fallender Verlauf der Druckdifferenz Δp im Verhältnis der Pulsweite eines solchen stromlos offenen Magnet-Wegeventils ein.
BEZUGSZEICHENLISTE (TEIL DER BESCHREIBUNG)

1: Fahrzeug
2: Betätigungselement
3: Druckluftquelle
4: Vorderachse
5: Hinterachse
6.1, 6.2: Achsmodulator
7.1, 7.2, 7.3, 7.4: Bremsaktuator
8: Auspuffteil, Dämpfer
9.1, 9.2, 9.3, 9.4: Räder
10: Pneumatikmodul
11: Dämpfungskammer
12: Gehäuse
13: unterer Gehäuseteil
14: Versorgungsanschluss
15.1, 15.2, 15.3: Druckluftleitungen
16: Arbeitsanschluss
17: Entlüftungsanschluss
20: Pneumatisches System, Bremssystem
21: Steuerung
22: Verbindungsleitung Hinterachse
23: Verbindungsleitung Vorderachse
100, 200, 300: Magnet-Wegeventil
110,210,310: Magnetteil
111, 211, 311: elektrische Spule
112,212,312: Anker
113, 213, 313: Luftspalt
114, 214, 314: Dichtelement
120, 220, 320: Pneumatikteil
121, 221, 321: erster Druckluftdurchgang
122, 222, 322: zweiter Druckluftdurchgang
123, 223, 323: Ventilstempelteil
124, 224, 324: Stoßfläche
125, 225, 325: Strömungspfad
126, 226, 326: Kavität
128,228,328: Ventilsitz
130,230,330: Ventilfeder
140, 420, 340: Dichtung
150, 250, 350: Dissipatives System
151,251,351: Reibkörper
152, 252, 352: Rückstellelement
260, 360: Dämpfungseinheit
261: Dämpfungsfeder
262, 362: Dämpfungskörper
370: Gehäuse
A: Axiale Richtung
Ps: Stempelposition
PA: Abstandsposition

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102012001736 A1 [0008]

Claims

Pneumatisches Magnet-Wegeventil (100, 200, 300), insbesondere für ein Pneumatikmodul (10) eines Fahrzeugs (1), insbesondere Personen- oder Nutzfahrzeugs, umfassend: - einen Pneumatikteil (120, 220, 320) mit einem sich zwischen einem ersten Druckluftdurchgang (121, 221, 321) und einem zweiten Druckluftdurchgang (122, 222, 322) erstreckenden Strömungspfad (125, 225, 325), wobei der erste Druckluftdurchgang (121, 221, 321) an einem Ventilstempelteil (123, 223, 323) ausgebildet ist, - einen Magnetteil (110, 210, 310) mit einer elektrischen Spule (111, 211) und einem magnetisch und unter Einfluss einer Federkraft aktuierbaren Anker (112, 212, 312), und - eine Ventilfeder (130, 230, 330) zum Aufbringen der Federkraft auf den Anker (112, 212, 312) in Richtung des Ventilstempelteils (123, 223, 323), wobei der Anker (112, 212, 312) zum selektiven pneumatischen Öffnen und Schließen des Strömungspfades (125, 225, 325) eingerichtet ist, zwischen einer Stempelposition (Ps), in welcher der Anker (112, 212, 312) mit dem Ventilstempelteil (123, 223, 323) in Anlage ist, und einer Abstandsposition (P_A), in welcher der Anker (112, 212, 312) beabstandet zu dem Ventilstempelteil (123, 223, 323) angeordnet ist, bewegt zu werden, gekennzeichnet durch einen reibungsbehaftet bewegbar in einer Kavität (126, 226, 326) aufgenommenen Reibkörper (151, 251, 351) und ein Rückstellelement (152, 252, 352) zum Aufbringen einer Rückstellkraft auf den Reibkörper (151, 251, 351), wobei der Anker (112, 212, 312) dazu eingerichtet ist, durch Aufnahme einer Bewegung zur Stempelposition (Ps) hin mit dem Reibkörper (151, 251, 351) derart zusammenzuwirken, dass der Reibkörper (151, 251, 351) in der Kavität (126, 226, 326) gegen die Rückstellkraft bewegt wird.
Magnet-Wegeventil (100, 200, 300) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kavität (126, 226, 326) eine Ankerkavität (326) im Anker (112, 212, 312), und/oder eine Stempelkavität (126, 226) im Ventilstempelteil (123, 223, 323) aufweist.
Magnet-Wegeventil (100, 200) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine bzw. die Stempelkavität (126, 226) in einer Stoßfläche (124, 224) des Ventilstempelteils (123, 223) ausgebildet ist, wobei in der Abstandsposition (P_A) des Ankers (112, 212) der Reibkörper (151, 251) gegenüber der Stoßfläche (124, 224) in Richtung des Ankers (112, 212) vorsteht.
Magnet-Wegeventil (100, 200, 300) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Reibkörper (151, 251, 351) in der Kavität (126, 226, 326) in einer axialen Richtung (A) bewegbar aufgenommen und mit einer sich in axialer Richtung (A) erstreckenden Wandung der Kavität (126, 226, 326) in Kontakt ist.
Magnet-Wegeventil (300) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine bzw. die Ankerkavität (326) eine Öffnung in Richtung des Ventilstempelteils (323) aufweist, wobei in der Abstandsposition (P_A) des Ankers (312) der Reibkörper (351) gegenüber dem Anker (312) in Richtung der Stoßfläche (324) vorsteht.
Magnet-Wegeventil (100, 200, 300) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anker (112, 212, 312) ein Dichtelement (114, 214, 314) zum dichtenden Verschließen des ersten und/oder zweiten Druckluftdurchgangs (121, 221, 321, 122, 222, 322) und vorzugsweise eine Dämpfungseinheit (160, 260, 360) zum Dämpfen des Schließhubs Ankers (112, 212, 312) aufweist.
Magnet-Wegeventil (100, 200, 300) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungseinheit (160, 260, 360) eine Dämpferfeder (261) aufweist, wobei die Federkraft der Dämpferfeder (261) mindestens das Dreifache der Rückstellkraft beträgt, insbesondere 5 N bis 8 N.
Magnet-Wegeventil (100, 200, 300) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Reibkörper (151, 251, 351) ein Polymer aufweist, insbesondere ein Elastomer und/oder einen Thermoplast.
Magnet-Wegeventil (100, 200, 300) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilfeder (130, 230, 330) dazu eingerichtet ist, eine Federkraft auf den Anker (112, 212, 312) aufzubringen, welche größer als die Rückstellkraft ist, insbesondere eine Federkraft von 1,5 N bis 3,5 N, vorzugsweise eine Federkraft von 2 N bis 3 N.
Magnet-Wegeventil (100, 200, 300) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Spule (111, 211) dazu eingerichtet ist, eine Magnetkraft auf den Anker (112, 212, 312) aufzubringen, welche mindestens das Zehnfache der Rückstellkraft beträgt, insbesondere eine Magnetkraft von 25 N bis 45 N, vorzugsweise von 30 N bis 40 N.
Magnet-Wegeventil (100, 200, 300) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückstellelement (152, 252, 352) eine Rückstellfeder umfasst, insbesondere eine Spiralfeder oder eine Blattfeder und vorzugsweise dazu eingerichtet ist, eine Rückstellkraft von 0,3 N bis 1,8 N, insbesondere von 0,5 N bis 1,5 N, auf den Reibkörper (151, 251, 351) aufzubringen.
Magnet-Wegeventil (100, 200, 300) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Reibkörper (151, 251, 351) dazu eingerichtet ist, im stromlosen Zustand gegen die Rückstellkraft reibungsbehaftet eine Bewegung von 0,2 mm bis 0,4 mm in der Kavität (126, 226, 326) auszuführen.
Magnet-Wegeventil (100, 200, 300) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnet-Wegeventil (100, 200, 300) zum Betrieb mit einer Pulsweite von 5000 µs oder weniger eingerichtet ist.
Magnet-Wegeventil (100, 200, 300) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnet-Wegeventil (100, 200, 300) ein 2/2-Wegeventil ist.
Pneumatikmodul (10), insbesondere Druckluftversorgungs- oder Modulatormodul zum Bereitstellen einer Bremsfunktion für ein Bremssystem (20) eines Fahrzeugs (1), gekennzeichnet durch mindestens ein pneumatisches Magnet-Wegeventil (100, 200, 300) nach einem der vorstehenden Ansprüche.
Pneumatikmodul (10) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Magnet-Wegeventil (300) ein stromlos geschlossenes Magnet-Wegeventil (300) ist, insbesondere ein stromlos geschlossenes Einlassventil, und/oder ein zweites Magnet-Wegeventil (100, 200,) ein stromlos offenes Magnet-Wegeventil (100, 200) ist, insbesondere ein stromlos offenes Auslassventil.
Pneumatisches System, insbesondere Bremssystem (20) für ein Fahrzeug (1), mit - einem Pneumatikmodul (10) nach einem der Ansprüche 15 oder 16, - einer Steuereinrichtung (21) zum Ansteuern des Pneumatikmoduls (10), und - einer mit einer Druckluftquelle (3), insbesondere einem Druckluftbehälter, verbundenen Druckluftleitung (14, 15.1, 15.2, 15.3, 22, 23) zum Bereitstellen von Druckluft an dem Pneumatikmodul (10).