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Die Erfindung betrifft eine Ventilbaugruppe zur Anordnung in eine Aufnahmebohrung eines Ventilblocks eines Hydraulikaggregats zum Einsatz in einer Kraftfahrzeugbremsanlage. Die Erfindung betrifft ferner ein Hydraulikaggregat mit einer solchen Ventilbaugruppe.
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Seit vielen Jahren wird in Kraftfahrzeugen ein Hydraulikaggregat für die Kraftfahrzeugbremsanlage eingesetzt. Ein derartiges Hydraulikaggregat umfasst üblicherweise eine, insbesondere als Hubkolbenpumpe ausgebildete, hydraulische Pumpe, einen mit einem Hydraulikmedium befüllten Vorratsbehälter und einen als sogenannten Ventilblock ausgebildeten Aufnahmekörper mit, insbesondere elektrohydraulischen, Ventilen und mit Kanälen zur Verbindung der Pumpe mit wenigstens einem hydraulischen Verbraucher. Die hydraulische Pumpe versorgt beispielsweise ein elektronisch geregeltes Bremssystem mit hydraulischer Energie.
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Zwischen dem Vorratsbehälter und einer Druckkammer innerhalb des Ventilblocks ist dabei regelmäßig in einer Aufnahmebohrung des Ventilblocks eine als Füllventil ausgebildete Ventilbaugruppe angeordnet, die differenzdruckgesteuert oder elektromagnetisch gesteuert ist. Das differenzdruckgesteuerte Füllventil ist in seiner Ruhelage geschlossen, befindet sich in Ruhelage also in einer Schließstellung und nimmt bei Anliegen eines Unterdrucks seine Arbeitslage, also eine Offenstellung, ein, wodurch Hydraulikmedium in die Druckkammer strömen kann. Eine solche Ventilbaugruppe weist dabei üblicherweise ein Ventilgehäuse auf, in dem ein mittels einer Schließfeder belasteter Schließkörper mit einem Ventilsitz differenzdruckabhängig zusammenwirkt. Nachteilig gestaltet sich bei üblichen Ventilbaugruppen jedoch insbesondere, dass diese eine große Anzahl an Bauteilen und Füge- oder Montageschritten aufweisen, was zu einer aufwendigen Fertigung und insgesamt hohen Herstellungskosten sowie zu einer hohen Störungsanfälligkeit führt.
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Vor diesem Hintergrund ist es nun Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Ausgestaltung für eine Ventilbaugruppe für ein Hydraulikaggregat zum Einsatz in einer Kraftfahrzeugbremsanlage sowie ein entsprechendes Hydraulikaggregat anzugeben, dessen Aufbau vereinfacht ist und die eine möglichst geringe Anzahl an Einzelteilen und Montageschritten im Herstellungsprozess umfasst und dabei im Betrieb eine möglichst hohe Robustheit und Zuverlässigkeit aufweist.
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Die vorstehende Aufgabe wird durch die gesamte Lehre des Anspruchs 1 sowie des nebengeordneten Anspruchs 11 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung dargelegt.
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Die erfindungsgemäße Ventilbaugruppe zur Anordnung in eine Aufnahmebohrung eines Ventilblocks eines Hydraulikaggregats zum Einsatz in einer Kraftfahrzeugbremsanlage umfasst ein Ventilgehäuse mit einer Ventilsitzfläche und einen mittels einer Schließfeder in eine axiale Richtung belasteten Schließkörper mit einer Dichtfläche, die mit der Ventilsitzfläche zusammenwirkt, wobei der Schließkörper kugelsegmentförmig ausgebildet ist, wobei eine Außenoberfläche eines ersten axialen Abschnitts des Schließkörpers zur Ausbildung der Dichtfläche mit einem Krümmungsradius konvex in Richtung der Ventilsitzfläche gekrümmt ist, wobei eine Außenoberfläche eines zweiten axialen Abschnitts des Schließkörpers kreiszylinderförmig ausgebildet ist, und wobei die Schließfeder an dem zweiten Abschnitt befestigt ist.
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Die erfindungsgemäße Ausgestaltung hat den Vorteil, dass dadurch eine verbesserte Ventilbaugruppe zur Anordnung in eine Aufnahmebohrung eines Ventilblocks eines Hydraulikaggregats zum Einsatz in einer Kraftfahrzeugbremsanlage bereitgestellt wird, welche eine geringe Anzahl an Einzelteilen und Montageschritten umfasst und dabei im Betrieb eine hohe Robustheit und Zuverlässigkeit aufweist.
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Vorteilhafterweise ist das Ventilgehäuse dabei einstückig ausgebildet.
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Der Schließkörper weist insbesondere eine kugelkalottenförmige Dichtfläche auf und der zweite axiale Abschnitt des Schließkörpers ist zumindest zur bereichsweisen Aufnahme der Schließfeder ausgebildet. Vorteilhafterweise schließt sich der zweite axiale Abschnitt unmittelbar an den ersten axialen Abschnitt an. Vorzugsweise ist der Schließkörper einstückig, bevorzugt aus einem, insbesondere hochfesten, Kunststoff, ausgebildet und besonders bevorzugt durch ein Spritzgussverfahren hergestellt.
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Der Schließkörper bzw. die Dichtfläche des Schließkörpers wirkt derart mit der Ventilsitzfläche zusammen, dass in einer Schließstellung der Ventilbaugruppe bzw. des Schließkörpers, in welcher der Durchfluss von Hydraulikmedium gesperrt ist, der Schließkörper axial mittels der Schließfeder unmittelbar gegen die Ventilsitzfläche gespannt ist, der Schließkörper sich mit seiner Dichtfläche also unmittelbar an der Ventilsitzfläche abstützt, so dass die Dichtfläche des Schließkörpers in dichtendem Kontakt mit der Ventilsitzfläche ist.
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Durch die Schließfeder ist es insbesondere möglich, den Öffnungsdruck so auszulegen, dass bei einem vorbestimmten Unterdruck die Ventilbaugruppe öffnet, also eine Offenstellung einnimmt.
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Insbesondere entspricht die axiale Erstreckung, also die Höhe, des ersten axialen Abschnitts des Schließkörpers dem Krümmungsradius, so dass der erste axiale Abschnitt des Schließkörpers etwa halbkugelförmig, also mit einer halbkugelförmigen Dichtfläche ausgebildet ist.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform ist aber die axiale Erstreckung, also die Höhe, des ersten axialen Abschnitts kleiner als der Krümmungsradius.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist der Schließkörper hohlkugelsegmentförmig ausgebildet. Eine solche Ausgestaltung gewährleistet weiter das „Aufschwimmen“ oder Auftreiben des Schließkörpers im Hydraulikmedium und verhindert so eine Blockierung oder Verstopfung einer Ablauföffnung für das Hydraulikmedium. Insbesondere ist dabei die Innenoberfläche des Schließkörpers, also die Innenoberfläche des ersten axialen Abschnitts und des zweiten axialen Abschnitts insgesamt konvex, vorzugsweise mit einem bestimmten, einzigen Krümmungsradius, in Richtung der Ventilsitzfläche gekrümmt.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Hälfte des Außendurchmessers des zweiten axialen Abschnitts kleiner als der Krümmungsradius der Dichtfläche, wobei vorzugsweise die Schließfeder sich zumindest teilweise axial unmittelbar an der der Ventilsitzfläche abgewandten Unterseite des ersten axialen Abschnitts des Schließkörpers abstützt. Der Schließkörper weist also insgesamt insbesondere eine pilzförmige Gestalt auf, wobei der erste axiale Abschnitt pilzkopfförmig ausgebildet und die Dichtfläche durch die Pilzkopfaußenfläche gebildet ist, und wobei vorzugsweise sich die Schließfeder zumindest teilweise axiale unmittelbar der Unterseite des Pilzkopfes bzw. des pilzkopfförmig ausgebildeten ersten axialen Abschnitts abstützt.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Schließfeder als eine Schraubenfeder mit mehreren Windungen ausgebildet, wobei die Außenoberfläche des zweiten axialen Abschnitts des Schließkörpers zumindest bereichsweise eine außengewindeähnliche Kontur aufweist, und wobei zur Befestigung der Schließfeder an dem zweiten axialen Abschnitt zumindest eine Windung, insbesondere die dem Schließköper zugewandten Endwindung, der Schließfeder in einen Gewindegang der außengewindeähnlichen Kontur eingreift. Mit anderen Worten greift dabei also zumindest ein Teil der außengewindeähnlichen Kontur in den Windungszwischenraum zweier benachbarter Windungen der Schließfeder ein. Die außengewindeähnliche Kontur ist insbesondere als ein Außengewinde ausgebildet. Die Schließfeder ist vorteilhafterweise aus einem Federdraht hergestellt.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist dabei die außengewindeähnliche Kontur korrespondierend zu zumindest einem Teil der Windungen der als Schraubenfeder ausgebildeten Schließfeder, insbesondere zumindest zu der dem Schließkörper zugewandten Endwindung, ausgebildet.
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Vorteilhafterweise stimmt die Gewindesteigung der außengewindeähnlichen Kontur mit der Steigung der Windungen der Schraubenfeder, insbesondere zumindest mit der Steigung der dem Schließkörper zugewandten Endwindung, überein.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform stützt sich die Schließfeder im montierten Zustand mit ihrem dem Schließkörper abgewandten Ende axial unmittelbar an einem Wandungsabschnitt der Aufnahmebohrung des Ventilblocks ab. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Schließfeder als eine Schraubenfeder mit mehreren Windungen stützt sich die Schließfeder im montierten Zustand mit ihrer dem Schließkörper abgewandten Endwindung axial unmittelbar an einem Wandungsabschnitt der Aufnahmebohrung des Ventilblocks ab.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist das Ventilgehäuse einen im Wesentlichen hohlzylinderförmigen Grundkörper auf, wobei an einem dem Schließkörper zugewandten axialen Endabschnitt des Grundkörpers die Ventilsitzfläche, vorzugsweise unmittelbar, ausgebildet ist.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform erweitert sich dabei zur Ausbildung der Ventilsitzfläche die Innenwand des axialen Endabschnitts des Grundkörpers zum Schließkörper hin. Vorzugsweise erweitert sich die Innenwand des axialen Endabschnitts des Grundkörpers zum Schließkörper hin konisch.
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Ferner umfasst die vorliegende Erfindung ein Hydraulikaggregat zum Einsatz in einer Kraftfahrzeugbremsanlage, wobei das Hydraulikaggregat einen Ventilblock zur Aufnahme von Ventilen für die Steuerung eines Hydraulikmediums in der Kraftfahrzeugbremsanlage und eine erfindungsgemäße Ventilbaugruppe aufweist, und wobei die Ventilbaugruppe in einer Aufnahmebohrung des Ventilblocks angeordnet ist.
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Die für die erfindungsgemäße Ventilbaugruppe beschriebenen Vorteile und bevorzugten Ausführungsformen gelten entsprechend auch für das erfindungsgemäße Hydraulikaggregat.
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Vorteilhafterweise ist die Ventilbaugruppe mittels Durchsetzfügen oder Clinchen von Ventilgehäuse und Ventilblock in der Aufnahmebohrung des Ventilblocks befestigt, wobei hier das Ventilgehäuse der Ventilbaugruppe mit der die Aufnahmebohrung umgebenden Wandung unmittelbar zumindest bereichsweise miteinander verbunden ist.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform verjüngt sich ein Wandungsabschnitt, der einen dem Schließkörper abgewandten axialen Endabschnitt der Aufnahmebohrung umgibt, in axialer Richtung vom Schließkörper weg, vorzugsweise konisch, wobei die Schließfeder sich mit ihrem dem Schließkörper abgewandten Ende axial unmittelbar an dem Wandungsabschnitt abstützt. In diesem axialen Endabschnitt nimmt somit der Strömungsquerschnitt in Richtung vom Schließkörper weg hin, vorzugsweise stetig, ab. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Schließfeder als eine Schraubenfeder mit mehreren Windungen stützt sich die Schließfeder mit ihrer dem Schließkörper abgewandten Endwindung axial unmittelbar an diesem Wandungsabschnitt ab.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
- 1 in einer Explosionsdarstellung eine Ventilbaugruppe,
- 2 in einer Ansicht von schräg unten den Schließkörper der Ventilbaugruppe gemäß 1, und
- 3 in einem Querschnitt ein Hydraulikaggregat mit einer eingebauten Ventilbaugruppe gemäß 1.
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Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren stets mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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In 1 ist in einer Explosionsdarstellung eine als differenzdruckgesteuertes Füllventil ausgebildete Ventilbaugruppe 1 zur Anordnung in eine Aufnahmebohrung 2 eines Ventilblocks 3 eines Hydraulikaggregats 4 zum Einsatz in einer Kraftfahrzeugbremsanlage gezeigt.
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Die Ventilbaugruppe 1 umfasst ein einstückiges Ventilgehäuse 5, das aus einem hohlzylindeförmigen Grundkörper 6 gebildet ist, sowie einen axial verschiebbaren und mittels einer Schließfeder 7 in eine axiale Richtung Z belasteten Schließkörper 8. An dem dem Schließkörper 8 zugewandten axialen Endabschnitt des Grundkörpers 6 ist unmittelbar eine Ventilsitzfläche 9 ausgebildet, wobei zur Ausbildung der Ventilsitzfläche 9 die Innenwand dieses axialen Endabschnitts des Grundkörpers 6 sich zum Schließkörper 8 hin konisch erweitert. Die Schließfeder 7 ist als eine Schraubenfeder mit mehreren Windungen ausgebildet und aus einem Federdraht hergestellt. Durch die Schließfeder 7 ist es insbesondere möglich, den Öffnungsdruck so auszulegen, dass bei einem vorbestimmten Unterdruck die Ventilbaugruppe 1 öffnet, also eine Offenstellung einnimmt.
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Der Schließkörper 8 ist einstückig aus einem hochfesten Kunststoff ausgebildet und durch ein Spritzgussverfahren hergestellt und weist eine Dichtfläche 10 auf, die mit der am Grundkörper 6 ausgebildeten Ventilsitzfläche 9 zusammenwirkt, an der folglich die Dichtfläche 10 des Schließkörpers 8 in einer Schließstellung anliegt. Ferner ist der Schließkörper 8 kugelsegmentförmig ausgebildet, wobei eine Außenoberfläche eines ersten axialen Abschnitts des Schließkörpers 8 zur Ausbildung der Dichtfläche 10 mit einem Krümmungsradius konvex in Richtung der Ventilsitzfläche 9 gekrümmt ist, wodurch der Schließkörper 8 eine kugelkalottenförmige Dichtfläche 10 aufweist. Durch eine derartige Ausgestaltung werden eine gute Dichtwirkung sowie eine Selbstzentrierung des Schließkörpers 8 ermöglicht. Dabei ist die axiale Erstreckung, also die Höhe, des ersten axialen Abschnitts kleiner als der Krümmungsradius, so dass der erste axiale Abschnitt des Schließkörpers 8 nur annähernd, allerdings nicht genau halbkugelförmig ausgebildet ist.
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Eine Außenoberfläche eines sich unmittelbar an den ersten axialen Abschnitt anschließenden zweiten axialen Abschnitts des Schließkörpers 8 ist zur zumindest bereichsweisen Aufnahme der Schließfeder 7 kreiszylinderförmig ausgebildet, wobei die Hälfte des Außendurchmessers des zweiten axialen Abschnitts kleiner ist als der Krümmungsradius der Dichtfläche 10. Der Schließkörper 8 weist insgesamt also eine pilzförmige Gestalt auf, wobei der erste axiale Abschnitt pilzkopfförmig ausgebildet und die Dichtfläche 10 durch die Pilzkopfaußenfläche gebildet ist.
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An dem zweiten axialen Abschnitt des Schließkörpers 8 ist die Schließfeder 7 befestigt. Dazu weist die Außenoberfläche des zweiten axialen Abschnitts des Schließkörpers 8 ein Außengewinde 11 auf, wobei zumindest die dem Schließköper 8 zugewandten Endwindung 12 der Schließfeder 7 in einen Gewindegang des Außengewindes 11 eingreift. Hierfür ist das Außengewinde 11 korrespondierend zumindest zu der dem Schließkörper zugewandten Endwindung 12 und der dieser Endwindung 12 benachbarten Windung ausgebildet. Dabei stimmt insbesondere die Gewindesteigung des Außengewindes 11 mit der Steigung zumindest der dem Schließkörper zugewandten Endwindung 12 und der dieser Endwindung 12 benachbarten Windung, überein.
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In 2 ist der Schließkörper 8 der Ventilbaugruppe 1 gemäß 1 in einer Ansicht von schräg unten dargestellt. Dabei ist ersichtlich, dass der Schließkörper 8 hohlkugelsegmentförmig ausgebildet, wobei die Innenoberfläche des Schließkörpers, also die Innenoberfläche des ersten axialen Abschnitts und des zweiten axialen Abschnitts insgesamt, konvex einem bestimmten, einzigen Krümmungsradius in Richtung der Ventilsitzfläche 9 gekrümmt ist. Eine solche Ausgestaltung unterstütz das „Aufschwimmen“ oder Auftreiben des Schließkörpers 8 im Hydraulikmedium und verhindert so eine Blockierung oder Verstopfung einer Ablauföffnung für das Hydraulikmedium.
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3 zeigt in einem Querschnitt ein Hydraulikaggregat 4 mit einer eingebauten Ventilbaugruppe 1 gemäß 1. Das Hydraulikaggregat 4 ist zum Einsatz in einer Kraftfahrzeugbremsanlage bestimmt und umfasst einen Ventilblock 3 sowie einen mit dem Ventilblock 3 verbundenen und mit einem Hydraulikmedium befüllten Vorratsbehälter 13, der insbesondere über einen Dichtungskörper 13a mit dem Ventilblock 3 verbunden ist. Der Ventilblock 3 ist insbesondere zur Aufnahme von Ventilen für die Steuerung des Hydraulikmediums in der Kraftfahrzeugbremsanlage ausgebildet und weist zudem eine Aufnahmebohrung 2 auf, in der die Ventilbaugruppe 1 angeordnet ist. Dabei ist die Ventilbaugruppe 1 mittels Durchsetzfügen oder Clinchen von Ventilgehäuse 5 und Ventilblock 3 in der Aufnahmebohrung 2 des Ventilblocks 3 befestigt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel der 3 ist die Ventilbaugruppe 1 in einer Schließstellung dargestellt. Weiter umfasst das Hydraulikaggregat 4 einen an der dem Schließkörper 8 abwandten Seite und unmittelbar benachbart zu dem Schließkörper 8 angeordneten Filter 16, insbesondere um Verunreinigungen im Hydraulikmedium zurückzuhalten.
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Aus der 3 ist nochmals insbesondere die Befestigung der Schließfeder 7 an dem Schließkörper 8 bzw. dem zweiten axialen Abschnitt des Schließkörpers 8 ersichtlich, wobei die dem Schließköper 8 zugewandten Endwindung 12 sowie eine dieser Endwindung 12 benachbarte Windung in den Gewindegang des Außengewindes 11 des zweiten axialen Abschnitts des Schließkörpers 8 eingreift. Zudem stützt sich die Schließfeder 7 mit ihrem dem Schließkörper 8 abgewandten Ende axial unmittelbar an einem Wandungsabschnitt 14 der Aufnahmebohrung 2 des Ventilblocks 3 ab. Dazu verjüngt sich der Wandungsabschnitt 14, der einen dem Schließkörper 8 abgewandten axialen Endabschnitt der Aufnahmebohrung 2 umgibt, konisch in axialer Richtung Z vom Schließkörper 8 weg. An diesem Wandungsabschnitt 14 ist die Schließfeder 7 mit ihrer dem Schließkörper 8 abgewandten Endwindung 15 axial unmittelbar abgestützt.
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Durch eine derartige Ausgestaltung der Ventilbaugruppe 1 und des Hydraulikaggregats 4 wird insgesamt nur eine geringe Anzahl an Einzel- bzw. Bauteilen und Montageschritten benötigt, wobei eine solche Ventilbaugruppe 1 bzw. ein solches Hydraulikaggregat 4 zudem im Betrieb eine hohe Robustheit und Zuverlässigkeit aufweist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Ventilbaugruppe
- 2
- Aufnahmebohrung
- 3
- Ventilblock
- 4
- Hydraulikaggregat
- 5
- Ventilgehäuse
- 6
- Grundkörper
- 7
- Schließfeder
- 8
- Schließkörper
- 9
- Ventilsitzfläche
- 10
- Dichtfläche
- 11
- Außengewinde
- 12
- Endwindung
- 13
- Vorratsbehälter
- 13a
- Dichtungskörper
- 14
- Wandungsabschnitt
- 15
- Endwindung
- 16
- Filter
- Z
- axiale Richtung
