DE2254654A1

DE2254654A1 - Relaisventil fuer ein anpassendes bremssystem

Info

Publication number: DE2254654A1
Application number: DE2254654A
Authority: DE
Inventors: Robert Joseph Morse
Original assignee: Bendix Corp
Current assignee: Bendix Corp
Priority date: 1971-11-16
Filing date: 1972-11-08
Publication date: 1973-05-24
Also published as: FR2160465A1; CA972255A; IT970868B; JPS567908B2; US3768519A; GB1359916A; FR2160465B1; JPS4861859A

Description

Patentanwälte Dr. Ing. H. Negendank

Dip! Ing. H.'Hauck - Diol. Fnys. W.

Dipl. Ing. E. Grsalfs - Dipl. Ing. W. Wehnert

8 Manchen 2, Moiartstraße 25

Telefon 5380586

The Bendix Corporation '
Executive Offices
I Bendix Center 8. November 1972

Southfield,Mich.48075,USA Anwaltsakte M-2396

Relaisventil für ein anpassendes Bremssystem

j Die Erfindung betrifft ein in einem anpassenden Bremssystem eines

druckluftgebremsten Fahrzeugs verwendetes Bremssteuergerät, insbe-j j sondere ein Relaisventil mit einem anpassenden Bremssteuerventil. j Wenn auch eine Anzahl anpassender Bremsregler in der Technik be- ; kannt sind, so sind die meisten dieser Geräte ziemlich komplizierte ; Mechanismen, die zusätzlich zu den anderen Bestandteilen des Fahrzeugbremssystems vorgesehen werden müssen und folglich teuer sind.

Die Erfindung betrifft ein Bremssteuergerät, das den obigen Machteil vermeidet und wesentlich billiger hergestellt werden kann.

j Das Bremssteuergerät nach der Erfindung besteht aus einem Relais j mit einer Primärkammer, einer Auslaßkammer, einem auf die Druck-

i differenz zwischen der Primär- und der Aus Laßkammer ansprechen-¹ den ersten Ventil, das den Druck in der Auslaßkammer im wesentlichen auf der gleichen Höhe hält wie den Drück in der Primär-

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kammer, und einem Kanal, der die Primärkammer mit einem Drucksteuer gerät verbindet, wobei ein normalerweise offenes, zweites Ventil die Druckmittelverbindung durch den Kanal steuert.

Das Relaisventil nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, ! daß ein elektrisch betätigtes Ventil zum Schließen des normalerweise offenen zweiten Ventils betätigt werden kann, um den Druckmittelstrom vom Drucksteuergerät in die Primärkammer zu drosseln und gleichzeitig den Druckmitteldruck von der Primärkammer während eines begrenzten Zeitabschnitts zu Beginn verhältnismäßig schnell und danach langsamer abzulassen.

Die Erfindung macht sich die Tatsache zunutze, daß bei einem pneumatisch gebremsten Fahrzeug alle Bremsen einer einzigen Achse von einem Relaisventil gesteuert werden, das auf ein Drucksignal von dem vom Fahrer betätigten Bremssteuerventil anspricht. Somit bringt die Erfindung durch Vorsehen einer anpassenden Bremsventilausrüstung innerhalb des Relaisventils in der Art, daß das Relaisventil als anpassender Bremskraftregler arbeiten kann, eine wesentliche Kostenersparnis bei der Konstruktion von anpassenden Bremssteuergeräten.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. Darin zeigt:

Fig. I einen Längsschnitt eines Relaisventils mit einer anpassenden Bremsventilausrüstung nach der vorliegenden Erfindung ; -3-

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Fig. 2 eine graphische Darstellung der Arbeitsweise des in Fig. 1 gezeigten Geräts während eines anpassenden Bremszyklus¹.

Ein gewöhnliches, pneumatisches Bremsrelaisventil 10 weist ein in

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: seinem Deckel angeordnetes, anpassendes Bremsventil 12 auf. Das

: Relaisventil 10 hat ein Gehäuse 14, das darin eine Bohrung 16 be-

^; grenzt, die einen verschiebbaren Steuerkolben 18 aufnimmt. Der

; Kolben 18 begrenzt eine Primärkammer 20 zwischen einer Stirnseite

ι des Kolbens 18 und einem entsprechenden Ende der Bohrung und be-

grenzt eine Auslaßkammer 22 zwischen der anderen Stirnseite des

Kolbens 18 und dem anderen Ende der Bohrung. Die Primärkammer 20 steht über einen ersten Kanal 24 und eine Auslaßöffnung 26 mit einem üblichen, vom Fahrer betätigten, nicht dargestellten Bremssteuerventil in Verbindung. Natürlich steht die Auslaßkammer 22 ■ über geeignete, nicht dargestellte Auslaßöffnungen mit einem oder mehreren Fahrzeugbremszylindern in Verbindung.

Das Gehäuse 14 ist mit einem Halteflansch 28 versehen, der dieses Gehäuse an einem üblichen, nicht dargestellten Druckluftspeicher befestigt. Der Druckluftspeicher leitet Drückluft in eine im Relaisventil 10 ausgebildete Versorgungskammer 30. Eine Einlaßöffnung 32 verbindet die Versorgungskammer 30 und somit den Druckluftspeicher mit einem vom Fahrzeugmotor angetriebenen Luftkom-. pressor in der Weise, daß, solang der Motor läuft, der Druckluftspeicher mit Druckluft aufgeladen wird.

Ein innerhalb des Relaisventils 10 angeordnetes Ventil 34 hat ein in Umfangsrichtung verlaufendes Ventilsitzglied 36, das -3-

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eine sich hierdurch erstreckende öffnung begrenzt und die Versorgungskammer 30 mit der Auslaßkammer verbindet. Eine Feder 38 drückt ein erstes Ventil 44 in dichtende Berührung mit dem Ventilsitz 36, so daß eine Verbindung zwischen den Kammern 22 und 30 normalerweise verhindert wird. Das Ventilglied 40 begrenzt einen Kanal 42, der normalerweise die Kammer 22 über eine Entlüftungsöffnung 44 mit der Umgebung des Relaisventils 10 verbindet. Ein zweites Ventilglied 46 ist am Kolben 18 befestigt, bewegt sich mit diesem und kann das erste Ventilglied 40 dichtend berühren, um eine Druckmittelverbindung zwischen der Kammer 22 und der Entlüftungsöffnung 44 zu verhindern, und um daher das Ventilglied 40 vom Ventilsitz 36 wegzudrücken, um eine Verbindung von Druckluft aus der Kammer 30 zur Kammer 22 zuzulassen. Eine Feder 48 drückt den Kolben 18 und somit das Ventilglied 46 vom Ventilglied 40 nach gebend weg. Da der Kolben 18 im wesentlichen gleiche dem Druckmitteldruck in der Primärkammer 20 und in der Auslaßkammer 22 ausgesetzte Stirnseiten aufweist, spricht er auf die darüber wirkende Druckdifferenz in den Fahrzeugbremszylindern an, und zwar in Abhängigkeit von einer Zunahme oder Abnahme des Drucks in der Primärkammer.

Das anpassende Bremsventil hat einen Kolben 50, der verschiebbar in einer in einem Gehäuse 54 ausgebildeten Bohrung 52 angeordnet ist. Der Kolben 50 hat eine größere Stirnseite 56, die mit einem Ende der Bohrung 52 zusammen arbeitet, um dazwischen eine Steuerkammer 58 zu begrenzen, und hat eine kleinere Stirnseite 60, die einen Teil der Wand des ersten Kanals 24 begrenzt. Eine zwischen der größeren und der kleineren Stirnseite des Kolbens 52 angeord-

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nete Schulter 62 arbeitet mit dem Gehäuse 54 zusammen und begrenzt dazwischen eine weitere Kammer 64, die über eine Öffnung 66 zur Um gebung des Gehäuses hin entlüftet wird. Eine Feder 68 in der Kammer

64 drückt den Kolben 50 nachgebend in Berührung mit einer Schulter 70 am Gehäuse 54 und errichtet hierdurch ein vorgegebenes,_yanfängliches Volumen der Steuerkammer 58. Eine Ablaßöffnung 72 gestattet eine Druckmittelverbindung in gesteuertem Ausmaß von der Steuerkammer 58 zur Kammer 64 und folglich durch die Öffnung 66 zur Umgebung des Ventils.

Das anpassende Bremsventil 12 hat ferner ein ringförmiges Ventilsitzglied 74, das zwischen der Öffnung 26 und der Primärkammer 20 den ersten Kanal 24 umgibt. Eine ringförmige Dichtung 76, wird von der kleineren Stirnseite 60 des Kolbens 50 getragen und kann das Ventilsitzglied 74 dichtend berühren, um eine Druckmittelverbindung hierdurch zu verhindern, wie noch zu beschreiben. Eine Entlüftungsöffnung 78 erstreckt sich durch das Ventilsitzglied 74 und läßt einen Druckmittelstrom in die Primärkammer 20 in gesteuertem Ausmaß zu, sogar wenn die Dichtung 76 das Ventilsitzglied 74 dichtend berührt. Die Größe der Öffnung 78 ist so bemessen, daß das Druckmittel hierdurch in geringerem Ausmaß strömt als das Druckmittel von der Steuerkammer 58 durch die Öffnung 72 strömt. Ein Kanal 80 erstreckt sich durch den Kolben 50 und kann die Staterkammer 58 mit der Primärkammer 20 verbinden. Es ist darauf hinzuweisen, daß sich der Kanal 80 durch den Abschnitt mit der kleineren Stirnseite 60 erstreckt, der von der Dichtung 76 umgeben ist, so daß die Druckmittelverbindung zwischen der Primärkammer 20 und dem Kanal 80 sogar dann ermöglicht wird, wenn

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die Dichtung 76 das Ventilsitzglied 74 dichtend berührt.

Am Ende der Steuerkammer 58 ist ein Solenoidventil 82 angeordnet, das einen eine Kugel 86 tragenden Anker 84 aufweist. Eine Feder 88 drückt die Kugel 86 in dichtende Berührung mit dem Kanal 80, um normalerweise eine Druckmittelverbindung hierdurch zu verhindern, sofern nicht das Solenoidventil 82 erregt ist.

Das Solenoidventil 82 wird durch eine Spule 90 betätigt, deren Erregung von einem Ausgangssignal aus einer nicht dargestellten,

elektronischen Steuereinheit gesteuert wird. Die elektronische | Steuereinheit kann irgendeine geeignete Logik enthalten, die : einen beginnenden Rutschzustand eines Fahrzeugrads ermittelt und j ein Steuersignal zum Erregen der Spule 90 erzeugt. Nach der Beschreibung des Aufbaus der Ventilanordnung wird nun die Arbeitsweise des Ventils beschrieben.

Die verschiedenen Bestandteile des Relaisventils 10 sind in Fig.1 in der Stellung gezeigt, die sie bei gelösten Fahrzeugbremsen einnehmen. In dieser Stellung wird der Kolben 50 in Berührung mit der Schulter 70 gedrückt und die Kugel 86 berührt dichtend den Kanal 80. Die Feder 38 drückt das Ventilglied 40 in dichtende Berührung mit dem Ventilsitz 36. Die Feder 48 drückt das Ventilglied 46 vom Ventilglied 40 weg, so daß hierdurch eine Druckmittelverbindung von der Auslaßkammer 22 durch die Entlüftungsöffnung 44 zugelassen wird. Eine Verbindung von der Hochdruckluftkammer 30 in die Auslaßkammer 22 wird verhindert. Wenn eine Bremsbetätigung, die keinen anpassenden Bremszyklus benötigt,

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ausgeführt wird, wird Hochdruckluft der Primärkammer 20 durch das oben genannte, nicht dargestellte Bremssteuerventil durch die Einlaßöffnung 26 und den ersten Kanal 24 zugeführt. Da die Kammer 22 zur Atmosphäre hin entlüftet wird, herrscht eine Druckdifferenz über dem Kolben 18, die diesen nach unten drückt, bis das Ventilglied 46 dichtend das Ventilglied 40 berührt.Hierdurch wird die Druckmittelverbindung zwischen der Kammer 22 und der Auslaßöffnung 44 unterbrochen. Anschließend daran drückt diese Druckdifferenz das Ventilglied 40 vom Ventilsitz 36 weg und läßt eine Druckmittelverbindung zur Auslaßkammer 22 aus der Hochdruckluftkammer 30 zu. Hierdurch wird eine Bremsbetätigungskraft in den genannten, nicht dargestellten Fahrzeugbremszylindern erzeugt. Es ist darauf hinzuweisen, daß natürlich der in die Bremszylinder geleitete Druck im wesentlichen der gleiche ist wie der in die Primärkammer 20 geleitete Druck. Wenn anschließend daran die Fahrzeugbremsen gelöst werden, wird der Luftdruck in der Primärkammer 20 entlüftet Hierdurch wird der Feder 48 gestattet, das Ventilglied 46 vom Ventilglied 40 wegzudrücken, um wiederum die Druckmittelverbindung zwischen den Kammern 50 und 22 zu unterbrechen, und um eine Druckmittelverbindung zwischen der Kammer 22 und der Auslaßöffnung 40 zuzulassen, damit die Fahrzeugbremszy Äider entlüftet werden.

Wenn ein beginnender Rutschzustand eines der kontrollierten Räder durch die genannte elektronische Steuereinheit ermittelt wird,wird die Spule 90 erregt und drückt die Kugel 86 vom Kanal 80 weg, um daher durch den Kanal eine ,Druckmittelverbindung zur Steuerkammer 58 zuzulassen. Da die Stirnseite 56 des Kolbens 50 wesentlich größer ist als die Stirnseite 60, drückt jeder Druckanstieg in

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der Steuerkammer 58 den Kolben 50 nach unten, bis der Dichtring 7€ dichtend das Ventilsitzglied 74 berührt. Hierdurch wird die Druckmittelverbindung in die Primärkammer 20 unterbrochen, mit Ausnahme der begrenzten Druckmittelverbindung durch die öffnung 78. Da die Steuerkammer 58 anfangs im wesentlichen unter Atmosphärendruck steht, wird der Druck in der Primärkammer 20 wesentlich herabgesetzt, weil sich der Druck in den Kammern 58 und 20 unmittelbar ausgleicht, da eine im wesentlichen ungehinderte Druckmittelverbindung dazwischen durch den Kanal 80 zugelassen wird. Hierdurch wird ein ziemlich schneller Druckabfall in der Auslaßkammer 22 bewirkt, was durch die Linien A-B in Fig. 2 dargestellt ist. Nachdem sich die Drücke in den Kammern 20 und 58 ausgeglichen haben, fährt das Druckmittel fort, aus der Steuerkammer in gesteuertem Ausmaß durch die Druckluftöffnung 72 abzublasen. Da eine ungehinderte Druckmittelverbindung zwischen den Kammern 20 und 58 besteht, bläst Druckmittel auch von der Kammer 20 in einem Ausmaß ab, das durch die Differenzfläche zwischen den Offnungen 72 und 78 bestimmt wird. Dieser Vorgang ist durch die Linie B-C in Fig. 2 grafisch dargestellt und setzt sich fort, bis das Solenoidventil 82 aberregt ist oder bis der Druck in der Steurkammer 58 bis auf einen derartigen Wert abgelassen wird, daß die Kraft,erzeugt durch den auf die Stirnseite 56 des Kolbens 50 wirkenden Druckmitteldruck, gleich der Summe der Kräfte ist, die von der Feder 58 und von dem auf die Stirnseite 60 des Kolbenn wirkenden Luftdruck auf den Kolben 50 ausgeübt wird. Tritt dies ein, so bewegt sich der Kolben 50 um einen sehr kleinen Weg vom Ventilsitzglied 74 weg, so daß die Gesamtmenge des Druckmittels, das durch die öffnung 78 und durch die zwischen der öffnung 76

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und dem Sitzglied 74 begrenzte öffnung in die Primärkammer 20

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strömt, im wesentlichen gleich der Menge des Druckmittels ist, das von der Steuerkammer 58 durch die öffnung 72 strömt. Anschließend daran ist das in die Primärkammer strömende Druckmittel gleich dem aus der Kammer strömenden Druckmittel. Der Druck in der Kammer 20 bleibt im wesentlichen konstant, wie durch die Linie C-D in Fig. 2 gezeigt.

Wenn das kontrollierte Rad auf einen vorgegebenen Wert wieder beschleunigt wird, regt die oben genannte elektronische Steuereinheit das Solenoidventil 82 ab, wodurch der Feder 84 gestattet wird die Kugel 86 zurück in dichtende Berührung mit dem Kanal 80 zu drücken, um die Druckmittelverbindung zwischen der Steuerkammer 58 und der Primärkammer 20 zu unterbrechen. Tritt dies ein, so steigt der Druck in der Primärkammer 20 und somit, in der Auslaßkammer, 22 in einem vorgegebenen Ausmaß an, das im wesentlichen gleich dem Ausmaß der Druckmittelströmung durch die öffnung 78 ist, wie durch die Linie E-F in Fig. 2 gezeigt. Zur gleichen Zeit fährt jedoch das Druckmittel fort, aus der Steuerkammer 58 durch die öffnung 72 abzublasen, wodurch der auf die größere Fläche 56 des Kolbens wirkende Druck vermindert wird. . Wenn die Kraft des au die Stirnseite 56 des Kolbens 50 wirkenden Druckmitteldrucks ausgeglichen wird durch die Summe der Kräfte, die von der Feder 68 und von dem auf die Stirnseite 60 wirkenden Druckmitteldruck ausgeübt werden, bewegt sich die Dichtung 76 vom Sitzglied 74 weg und läßteine- Druckmittelverbindung zwischen der Einlaßöffnung 26 und der Primärkammer 20 in einem wesentlich größeren Ausmaß zu, wie durch die Linie F-G in Fig. 2 gezeigt. Natürlich steigt der

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Druckmitteldruck in der Auslaßkammer 22 in entsprechendem Ausmaß an. Dieses zyklische Arbeiten des anpassenden Bremsventils 12 und Relaisventils 10 setzt sich über eine unbegrenzte Anzahl von Zyklen fort, bis das Fahrzeug sicher zum Stehen gebracht ist.

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Claims

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Dr. Ing. H. Negondanlr Dipl. Ing. H. Haud< - Diol Pnys. VV. Schmitt Dipl. Ing. E. Graalfs - Dipl. Ing. W. Wennert

8 München 2, fViozarisfraße 23 . Telefon 5 38 05 86

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Bendix Center s 8. November 1972

Southfield.Mich.48075,USA Anwaltsakte M-2396

Patentansprüche '

!.Relaisventil mit einer Primärkammer, einer Auslaßkammer, einem ~y auf die Druckdifferenz zwischen der Primär- und der Auslaßkammer ansprechenden ersten Ventil, das den Druck in der Auslaßkammer im wesentlichen auf der gleichen Höhe hält wie den Druck in der Primärkammer, und einem Kanal, der die Primärkammer mit einem Drucksteuergerät verbindet, wobei ein normalerweise offenens, zweites Ventil die Druckmittelverbindung durch den Kanal steueTt, dadurch gekennzeichnet, daß ein elektrisch betätigtes Ventil (82) zum Schließen des normalerweise offenen zweiten Ventils (74,76) betätigt werden kann, um den Druckmittelstrom vom Drucksteuergerät in die Primärkammer zu drosseln und gleichzeitig den Druckmitteldruck von der Primärkammer während.eines begrenzten Zeitabschnitts zu Beginn verhältnismäßig schneii und 4c*r»cich langsamer abzulassen.

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2. Relaisventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gehäuse 12 eine Bohrung (52) begrenzt, daß das normalerweise offene, zweite Ventil (74,76) einen Kolben (50) aufweist, der zum Betätigen des normalerweise offenen, zweiten Ventils verschiebbar in der Bohrung angeordnet ist, daß der Kolben mit einem Ende der Bohrung zusammen arbeitet und dazwischen eine Kammer (58) begrenzt, daß ein zweiter Kanal (80) die Steuerkammer mit dem zur Primärkammer geleiteten Druckmitteldruck verbindet, und daß das elektrisch betätigte Ventil (82) normalerweise eine Druckmittelverbindung durch den zweiten Kanal verhindert, jedoch in eine Stellung betätigt werden kann, die eine Druckmittelverbindung durch den zweiten Kanal zum Entlüften der Primärkammer (20) zur Steuerkammer zuläßt, um den Druck in der Primärkammer schnell zu vermindern und den Druck in der Steuerkammer zu vergrößern, wodurch der vergrößerte Druck in der Steuerkammer den Kolben (50)bewegt, um das normalerweise offene Ventil (74) zu schließen, wodurch eine Druckmittelverbindung zur Primärkammer gedrosselt wird.
3. Relaisventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (50) zur Herstellung größerer (56) und kleinerer (60) Stirnseiten mit einer dazwischen angeordneten Schulter (62) abgestuft ausgebildet ist,wobei die größere Stirnseite (56) des Kolbens dem Druckmitteldruck in der Steuerkammer (58) und die kleinere Stirnseite (60) des Kolbens dem Druckmitteldruck in der Primärkammer (20) ausgesetzt ist.

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4. Relaisventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Bohrung (52) ein Anschlag (70)^vorgesehen ist, und daß eine Feder (68) den Kolben (50) nachgebend in Berührung mit dem Anschlag (70) drückt, um hierdurch ein vorgegebenes Volumen für die Steuerkammer (58) herzustellen, wenn die Druckmittelverbindung durch den zweiten Kanal (80) verhindert wird.
5. Relaisventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine die Strömung drosselnde öffnung (72) vorgesehen ist, die einen begrenzten Druckmittelstrom von der Primärkammer (20) zuläßt, während das elektrisch betätigte Ventil (82) betätigt wird.
6. Relaisventil nach Anspruch 5 in Abhängigkeit von einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurchgekennzeichnet,,daß die die Strömung drosselnde öffnung (72) die Steuerkammer (58) mit einer Nieder-· druckquelle verbindet.
7. Relaisventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein die Strömung drosselnder Kanal (78) vorgesehen ist, der eine Strömung des Druckmittels in die Primärkammer (70) in einem begrenzten Ausmaß zuläßt, wenn das normalerweise offene, zweite Ventil (74,76) geschlossen.ist.
8. Relaisventil nach Anspruch 7 in Abhängigkeit von Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der die Strömung drosselnde Kanal (78) einen Druckmittlestrom hierdurch in einem geringereit Ausmaß zuläßt als dies die die Strömung drosselnde öffnung tut. . ' -14-

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9. Relaisventil nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das normalerweise offene, zweite Ventil in zuerst genannten Kanal (24) ein erstes Ventilglied (74) aufweist sowie ein zweites Ventilglied (76), das von der kleineren Stirnseite (60) des Kolbens getragen wird.
10.Relaisventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Ventilglied (74) den zuerst genannten Kanal (24) in

i einen mit dem Drucksteuergerät verbundenen Einlaßabschnitt j und einen mit der Primärkamner (20) verbundenen Auslaßabschnit teilt, und daß sich der zweite Kanal (80) durch den Kolben erstreckt und den Auslaßabschnitt mit der Steuerkammer (58) verbindet, wenn das zweite Ventilglied (76) das erste Ventilglied (74) dichtend berührt.

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