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Die Erfindung betrifft eine Hubeinrichtung, insbesondere einen Fähranleger mit einer Plattform, die mittels Antrieb in eine vorbestimmte Hubposition bringbar ist.
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Derartige Hubeinrichtungen werden beispielsweise bei einem an einem Kai installierten Fähranleger eingesetzt, dessen Plattform oder Rampe (link span) mit einem Endabschnitt am Kai angelenkt ist, während der andere Endabschnitt über Hydrozylinder mit Bezug zum Boden des Laderaumes des Fährschiffes so ausgerichtet wird, dass die Fahrzeuge in die Fähre hinein bzw. aus der Fähre heraus fahren können. Üblicherweise werden zwei parallele Hydrozylinder zur Verschwenkung und Abstützung der Rampe verwendet. Durch Fehlfunktionen in Elektrik, Mechanik oder Hydraulik kann es vorkommen, dass ein Schieflaufen des Fähranlegers erfolgt, der im ungünstigsten Fall zum Bruch einer Antriebsseite führt.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Hubeinrichtung, insbesondere einen Fähranleger zu schaffen, bei dem die Beschädigungsgefahr mit minimalem Aufwand verringert ist.
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Diese Aufgabe wird durch eine Hubeinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
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Die erfindungsgemäße Hubeinrichtung hat eine Plattform, die mittels eines Antriebs, beispielsweise eines Hydrozylinders, in eine vorbestimmte Hubposition bringbar ist. Erfindungsgemäß ist dem Antrieb eine Fangvorrichtung zugeordnet, die parallel zu den Hydrozylindern wirkt, so dass auch beim Bruch des Antriebes eine zuverlässige Abstützung gewährleistet ist.
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Aus dem Stand der Technik gemäß der
DE 38 11 225 A1 ist zwar per se eine Fangvorrichtung bekannt, diese wirkt jedoch direkt auf die Kolbenstange eines Hydrozylinders. Beim eingangs beschriebenen Bruch einer Kolbenstange kann eine derartige Fangvorrichtung jedoch keine Wirkung entfalten, so dass sie den Sicherheitsanforderungen, die beispielsweise bei Fähranlegern zugrunde zu legen sind, nicht genügt. Eine weitere Fangvorrichtung ist in der
DE 137 30 363 C1 beschrieben.
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Die Fangvorrichtung ist mit einer Fangstange ausgeführt, die über eine Klemmeinrichtung – ähnlich derjenigen aus der
DE 38 11 225 A1 – mit der Plattform verbindbar ist. D. h. bei einem ungleichmäßigen Lauf der Hydrozylinder oder einer sonstigen Gefährdung der Hubeinrichtung rückt die Klemmeinrichtung ein, so dass die Plattform – unabhängig vom Antrieb – abgebremst und festgelegt werden kann.
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Die Klemmvorrichtung hat einen von der Fangstange durchsetzten Klemmzylinder, in dem Klemmkörper verschiebbar geführt sind, die hydraulisch in eine Freigabeposition vorgespannt sind und in Klemmeingriff mit der Fangstange bringbar sind.
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Die Betriebssicherheit der erfindungsgemäßen Hubeinrichtung lässt sich weiter verbessern, wenn die Klemmkörper in einem Klemmkolben aufgenommen sind, der axial verschiebbar im Klemmzylinder aufgenommen ist. Erfindungsgemäß wird der Klemmkolben hydraulisch in eine Grundposition vorgespannt. Bei Gefährdung der Hubeinrichtungen rückt die Klemmvorrichtung ein und verschiebt sich gegen den hydraulischen Vorspanndruck. Über einen definierten Bremsweg wird die Bewegungsenergie der Hubeinrichtung vernichtet, ohne Beschädigung der gesamten Einrichtung.
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Dieser Maximaldruck wird vorzugsweise über ein Druckbegrenzungsventil begrenzt, über das der Zylinderraum mit einem Tank verbindbar ist.
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Die Klemmkörper der Klemmeinrichtung werden vorzugsweise hydraulisch in ihre Freigabeposition vorgespannt, wobei dieses Vorspannen über einen oder mehrere Stellkolben erfolgt, die im Klemmkolben geführt und deren Rückseite mit einem Stelldruck beaufschlagt ist.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn dieser Stelldruck demjenigen Druck entspricht, der am Eingang des Druckbegrenzungsventils wirkt.
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Die Ansteuerung der Klemmkörper, d. h. das Einrücken der Klemmkörper erfolgt durch Umschalten eines Schaltventils, über das die Rückseite des Stellkolbens zum Einrücken mit dem Tankdruck beaufschlagbar ist, so dass die Klemmkörper mechanisch, beispielsweise durch die Kraft einer Feder in ihre Klemmposition einrücken.
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Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Fangvorrichtung ein Wegmesssystem zugeordnet, über das der Weg und die Geschwindigkeit erfassbar sind, mit der sich der Klemmzylinder relativ zur Fangstange bewegt. Überschreiten die erfassten Signale vorbestimmte Grenzwerte, so wird die Fangvorrichtung angesteuert, so dass die Klemmkörper einrücken und die Plattform abgebremst wird.
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Der Druck zur Betriebsbereitschaft der Fangvorrichtung wird in vorteilhafter Weise über eine Pumpe aufgebaut, der im System ein Hydrospeicher zugeordnet ist. Dieser dient der Vermeidung von Druckspitzen, wenn die Fangvorrichtung anspricht.
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Bei einer besonders kompakten Variante sind die vorbeschriebenen Hydraulikkomponenten und/oder ein Druckmitteltank ins Gehäuse des Klemmyzlinders integriert oder an dieses angeflanscht.
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Sonstige vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der weiteren Unteransprüche.
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Im folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung eines Fähranlegers;
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2 eine Fangvorrichtung des Fähranlegers aus 1 und
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3 ein Detail der Fangvorrichtung aus 2.
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In 1 ist das Grundschema eines herkömmlichen Fähranlegers 1 dargestellt. Dieser hat eine Plattform, im folgenden Rampe 2 genannt, die über ein strichpunktiert angedeutetes Schwenkgelenk 4 an einem Kai 6 des Fähranlegers 1 gelagert ist. An dem vom Kai 6 entfernten Endabschnitt der Rampe 2 greifen zwei Hydrozylinder 8, 10 an, die an einem lediglich angedeuteten Stützrahmen 12 abgestützt sind. Bei der dargestellten Variante sind die beiden Hydrozylinder 8, 10 hängend angeordnet, so dass deren Kolbenstangen 14 auf Zug beansprucht sind. Die Lagerung der Hydrozylinder 8, 10 am Stützrahmen 12 erfolgt über geeignete Aufhängungen 18, die ein Verschwenken der Hydrozylinder 10 ermöglichen, um die Bewegungsbahn der Plattform 2 auszugleichen. Anstelle der hängenden Anordnung der Hydrozylinder 8, 10 kann selbstverständlich auch eine stehende Anordnung gewählt werden, bei der die Hydrozylinder auf Druck beansprucht sind. Durch Ein- bzw. Ausfahren der Kolbenstangen 14 kann die Rampe 2 verschwenkt und somit die Vorderkante 16 mit Bezug zum Niveau eines Laderaumes eines Fährschiffes ausgerichtet werden, so dass Fahrzeuge über die Rampe 2 auf das Fährschiff gelangen können.
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Insofern entspricht der dargestellte Fähranleger 1 herkömmlichen Lösungen. Tritt nun aufgrund eines Schieflaufs ein Bruch einer der Kolbenstangen 14 auf, so kann die Rampe 2 unkontrolliert abstürzen oder zumindest durch die auftretenden Torsionskräfte stark beschädigt werden.
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Um derartige Beschädigungen der Plattform 2 zu verhindern, ist den Hydrozylindern 8, 10 eine Fangvorrichtung 20 zugeordnet, über die die Plattform 2 unabhängig von der Wirkung der Hydrozylinder 8, 10 abgebremst und abgestützt werden kann. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Fangvorrichtung 20 durch zwei Fangstangen 22, 24 gebildet, die bodenseitig abgestützt sind und die jeweils einen Klemmzylinder 26, 28 durchsetzen, der in Klemmeingriff mit den Fangstangen 22, 24 bringbar ist. Diese Fangvorrichtung 20 wird im folgenden anhand der 2 und 3 näher erläutert, die die Fangstange 22 und den damit zusammenwirkenden Klemmzylinder 26 zeigen.
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Gemäß 2 ist der Klemmzylinder 26 über einen Verbindungsarm 30 mittels Gelenk mit der Rampe 2 verbunden. Der Klemmzylinder hat ein Zylindergehäuse 32, das von der Fangstange 22 durchsetzt ist. Im Zylindergehäuse sind Gleitführungen und Dichteinrichtungen 34, 36 angeordnet, über die der Zylinderraum 38 nach außen hin abgedichtet ist.
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Im Zylindergehäuse 32 ist ein Klemmkolben 40 axial verschiebbar geführt, der durch den Druck im in 2 oben liegenden Zylinderraum 38 in eine untere Anschlagposition vorgespannt ist. Wie im folgenden noch näher erläutert wird, hat der Klemmkolben einen konischen Innenraum 42, in dem mehrere am Umfang verteilte Klemmkörper 44 geführt sind. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel verjüngt sich der konische Innenraum 42 nach oben hin. Die Geometrie der Klemmkörper 44 ist entsprechend keilförmig (Querschnitt gemäß 2) ausgeführt. Die Klemmkörper 44 sind über Einrückfedern 46 in ihre Einrückposition nach oben (linke Hälfte in 2) vorgespannt, in der sie mit ihren inneren Reibflächen 48 am Außenumfang der Fangstange 22 und mit ihren außen liegenden schräg angestellten Reibflächen 50 an der Innenumfangswandung des konischen Innenraumes 32 anliegen. Durch die aufgrund des Keilwinkels der Klemmkörper 44 wirkenden Keilkräfte können erhebliche, in Radialrichtung wirksame Bremskräfte auf die Fangstange 22 übertragen werden, wobei allerdings vorausgesetzt ist, dass die Fangstange 22 in Richtung der Kraft F beaufschlagt ist. In Gegenrichtung ist die übertragbare Bremskraft wesentlich geringer, da diese dann im wesentlichen durch die Kraft der Einrückfedern 46 bestimmt ist.
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Wie in 2 rechts dargestellt ist, werden die Klemmkörper 44 hydraulisch gegen die Kraft der Einrückfedern 46 in eine Grundposition gebracht, in der zwischen der inneren Reibfläche 48 und dem Außenumfang der Fangstange 22 ein Luftspalt S vorliegt, so dass keinerlei Bremskraft übertragen wird.
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Die Hydraulikkomponenten zur Ansteuerung des Klemmzylinders 26 sind im wesentlichen in ein Zusatzgehäuse 52 integriert, das am Zylindergehäuse 32 befestigt oder in diesem ausgebildet ist.
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Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel sind die Fangstangen 22 stehend angeordnet. Da der Klemmzylinder 26 fest mit der Plattform 2 verbunden ist, müssen die Fangstangen 22 über ein Stützlager 53 so an der Kaimauer oder an einer Dalbe abgestützt sein, dass der Klemmzylinder 26 ohne Klemmen entlang der Fangstange 22 bewegt werden kann.
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Die Hydraulikkomponenten des Klemmzylinders 26 werden anhand der 3 näher erläutert.
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Wie aus der Darstellung rechts aus 3 hervorgeht, hat der Klemmkolben 40 einen Stellraum 54, über den einer oder mehrere Stellkolben 56 mit Druckmittel beaufschlagbar sind. Die vom Stellraum 54 entfernten Endabschnitte der Stellkolben 56 ragen in den die Klemmkörper 44 aufnehmenden Innenraum 42 des Kolbens 40 hinein und liegen an den benachbarten kleineren Stirnflächenabschnitten 58 des oder der Klemmkörper 44 an. Der Stellraum 54 ist über einen Kanal 60 mit einer Ringnut 62 verbunden, die in der Innenumfangswandung des Zylindergehäuses 32 ausgebildet ist. Die Ringnut 62 ist über einen Verbindungskanal 64 mit einem Anschluss eines elektrisch betätigbaren Schaltventils 66 verbunden. Dieses Schaltventil 66 ist an eine Steuerung 86 des Fähranlegers 1 angeschlossen. Der Klemmkolben 40 ist über geeignete Dichteinrichtungen im Zylindergehäuse 32 abgedichtet, so dass der Zylinderraum 38 hydraulisch von dem die Einrückfedern 46 aufnehmenden Raum getrennt ist.
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In der dargestellten Grundposition des Schaltventiles 66, die bei Ansteuerung eines Schaltmagneten erreicht wird, ist der Verbindungskanal 64 mit einem Druckkanal 68 verbunden, der zu einem Hydrospeicher 70 führt. Zum Umschalten wird der Schaltmagnet abgeschaltet, so dass das Schaltventil 66 durch die Kraft einer Druckfeder in seine zweite Schaltstellung gebracht wird, in der der Verbindungskanal 64 mit dem Tank verbunden ist.
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Vom Druckkanal 68 zweigt eine Leitung 72 ab, die zu einem Radialanschluss 74 des Zylinderraumes 38 geführt ist. D. h. auch die in 3 oben liegende Stirnfläche des Kolbens wird durch den Druck im Hydrospeicher 70 beaufschlagt. Der Hydrospeicher 70 kann über eine elektrisch betätigte Pumpe 76 aufgeladen werden, deren Druckleitung 78 über ein Rückschlagventil 80 mit dem Druckkanal 68 verbunden ist. Über die Pumpe 76 wird Druckmittel aus einem Tank T angesaugt. Dieser kann in das Zusatzgehäuse 52 integriert sein.
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Der Druck im Druckkanal 68 kann über ein Druckbegrenzungsventil 82 auf einen vorbestimmten Maximaldruck begrenzt werden. Bei Überschreiten dieses Maximaldruckes wird der Druckkanal 68 über das Druckbegrenzungsventil 82 mit dem Tank T verbunden.
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Wie des weiteren aus
3 hervorgeht, ist in das Zylindergehäuse
32 ein Wegmesssystem
84 integriert, über das die Position des Klemmzylinders
32 mit Bezug zur Kolbenstange
22 und die Relativgeschwindigkeit erfassbar ist. Ein derartiges Absolutwegmesssystem ist beispielsweise in der
EP 0 618 373 B1 beschrieben, so dass weitere Erläuterungen entbehrlich sind.
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Wie in 3 des Weiteren angedeutet ist, ist seitlich auf dem Zusatzgehäuse 52 die Steuerung 86 angeordnet, in der die Ausgangssignale des Wegmesssystems 84 verarbeitet und die vorbeschriebenen Hydraulikkomponenten, insbesondere das Schaltventil 66 angesteuert werden.
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Bei einem normalen Betrieb des Fähranlegers, beispielsweise beim Einfahren der Hydrozylinder 8, 10 zum Anheben der Rampe 2 befindet sich das Schaltventil 66 in seiner in 3 dargestellten Grundposition, so dass die Klemmkörper 44 durch den im Stellraum 54 wirksamen Druck gegen die Kraft der Einrückfedern 46 in ihre Ausrückposition vorgespannt sind – die Fangstange 22 kann sich frei bewegen. Der Druck im Stellraum 54 liegt über die Leitung 72 und den Anschluss 74 auch im Zylinderraum 38 an. Dieser Vorspanndruck ist vorteilhafter Weise etwa so hoch, dass die maximal mögliche statische Last der Rampe (inklusive der darauf befindlichen Last) sofort aufgenommen werden kann, wenn die Fangvorrichtung eingreift, d. h. dieser Druck ist so hoch gewählt, dass der Klemmkolben 40 bei einem quasi statischen Einrücken der Fangvorrichtung in seiner dargestellten unteren Anschlagposition verbleibt. Der am Druckbegrenzungsventil 82 eingestellte Grenzdruck liegt etwa um das 1,1 bis 1,3-fache über dem Vorspanndruck.
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Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, dass in jeden der Klemmzylinder 26, 28 ein Wegmesssystem 84 integriert ist. Bei einem Ungleichlauf der beiden Hydrozylinder 8, 10 werden über die beiden Wegmesssysteme 84 der Klemmzylinder 26, 28 unterschiedliche Positions- und Geschwindigkeitssignale abgegeben. Bei Überschreiten eines vorbestimmten Grenzwertes wird von der Steuerung 86 ein Stellsignal an das Schaltventil 66 abgegeben, so dass dieses durch die Kraft seiner Druckfeder in die andere Schaltposition umgeschaltet wird, in der der Verbindungskanal 64 mit dem Tank T verbunden ist. D. h. der Druck im Stellraum 54 wird zum Tank T hin abgebaut; die Klemmkörper 44 können dann durch die Kraft der Einrückfedern 46 in ihre Einrückposition (links in 3) verschoben werden, so dass die Fangstange 22 (24) mit dem zugeordneten Klemmzylinder 26 (28) reibschlüssig verbunden ist – die Plattform wird abgebremst und zuverlässig festgehalten.
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Beim Einrücken der Bremse verhindert der Druck im Zylinderraum 38 eine weitere Beschleunigung der Last. Auf Grund der dynamischen Last bewegt sich der Klemmkolben 40 in den Zylinderraum 38 hinein. Dies führt zu einem Druckanstieg im Zylinderraum 38, was eine Abbremsung der Last zur Folge hat, bis zum endgültigen Stillstand.
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Um eine Überlastung der Rampe 2 zu vermeiden, wird der Druck im Zylinderraum 38 über das Druckbegrenzungsventil 82 auf einen Maximaldruck begrenzt. Bei Überschreiten dieses Druckes wird das Druckmittel im Zylinderraum 38 zum Tank hin entspannt.
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Der Hydrospeicher 70 wird mit einem vergleichsweise großen Volumen ausgelegt, so dass Druckspitzen während des Abbremsprozesses gedämpft werden können. Die Anlage ist so ausgelegt, dass die Maximalbremskraft innerhalb von etwa 100 Millisekunden aufgebracht werden kann. Für die Begrenzung der Bremskraft auf den Maximalwert ist eine schnelle Reaktion des Druckbegrenzungsventiles 82 erforderlich. Um die Zeit zum Aufbau der maximalen Bremswirkung realisieren zu können, ist es erforderlich, dass das Druckbegrenzungsventil 82 etwa innerhalb von 25 Millisekunden die Verbindung zum Tank T hin vollständig aufsteuert.
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Bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Fangvorrichtung 20 mit zwei Fangstangen 22, 24 und zwei Klemmzylindern 26, 28 ausgebildet. Selbstverständlich kann bei geringeren Anforderungen auch eine einzige Fangvorrichtung ausreichen.
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Anstelle der stehenden Anordnung der Fangstangen 22, 24 kann in kinematischer Umkehr selbstverständlich auch eine hängende Anordnung gewählt werden.
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Beim vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel sind Hydrozylinder 8, 10 zur Verschwenkung der Plattform 2 eingesetzt. Anstelle dieser Hydrozylinder können auch andere Antriebe, beispielsweise Seilwinden, Spindeln etc., verwendet werden.
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Offenbart ist eine Hubeinrichtung, insbesondere ein Fähranleger mit einer Plattform, die mittels zumindest eines Antriebs in eine vorbestimmte Hubposition bringbar ist. Dem Antrieb ist eine Fangvorrichtung zugeordnet, über die die Plattform unabhängig vom Antrieb abgestützt werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fähranleger
- 2
- Rampe
- 4
- Schwenkgelenk
- 6
- Kai
- 8
- Hydrozylinder
- 10
- Hydrozylinder
- 12
- Stützrahmen
- 14
- Kolbenstange
- 16
- Vorderkante
- 18
- Aufhängung
- 20
- Fangvorrichtung
- 22
- Fangstange
- 24
- Fangstange
- 26
- Klemmzylinder
- 28
- Klemmzylinder
- 30
- Verbindungsraum
- 32
- Zylindergehäuse
- 34
- Dichteinrichtung
- 36
- Dichteinrichtung
- 38
- Zylinderraum
- 40
- Klemmkolben
- 42
- Innenraum
- 44
- Klemmkörper
- 46
- Einrückfeder
- 48
- Reibfläche (innen)
- 50
- Reibfläche (außen)
- 52
- Zusatzgehäuse
- 53
- Stützlager
- 54
- Stellraum
- 56
- Stellkolben
- 58
- kleinerer Stirnflächenabschnitt
- 60
- Kanal
- 62
- Ringnut
- 64
- Verbindungskanal
- 66
- Schaltventil
- 68
- Druckkanal
- 70
- Hydrospeicher
- 72
- Leitung
- 74
- Radialanschluss
- 76
- Pumpe
- 78
- Druckleitung
- 80
- Rückschlagventil
- 82
- Druckbegrenzungsventil
- 84
- Wegmesssystem
- 86
- Steuerung
