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Die
Erfindung betrifft einen fluidbetätigten Linearantrieb,
mit einem Gehäuse, das ein einen linear bewegbaren Antriebskolben
aufnehmendes Gehäuserohr und mindestens einen an eine Stirnfläche
des Gehäuserohres angesetzten und dabei mit einem Zentrierfortsatz
ein Stückweit axial in das Gehäuserohr eintauchenden
Gehäusedeckel aufweist, und ferner mit einer an der dem
Gehäuserohr zugewandten Stirnseite an den Gehäusedeckel
angesetzten, bei der fluidischen Endlagendämpfung des Antriebskolbens
mitwirkenden ringförmigen Dämpfungseinheit, die
im Bereich ihres Innenumfanges eine ringförmige Dämpfungsdichtung
aufweist und die im Bereich ihres Außenumfanges einen den
Zentrierfortsatz radial außen übergreifenden ringförmigen
Halteabschnitt aufweist, über den sie axial ortsfest bezüglich
des Gehäuses fixiert ist.
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Bei
einem aus der
DE 19600180
A1 bekannten Linearantrieb dieser Art ist an den Innenseiten der
Gehäusedeckel jeweils eine aus einem gummielastischen Material
bestehende einstückige Dämpfungseinheit angesetzt,
die im Bereich ihres Innenumfanges eine Dämpfungsdichtung
ausbildet, die im Zusammenwirken mit einem an einem Antriebskolben
angeordneten Verschlussabschnitt einen Strömungskanal verschließen
kann, wenn der Antriebskolben sich an eine Endlage annähert.
Das Verschließen des Strömungskanals bewirkt eine
fluidische Endlagendämpfung, da das vom Antriebskolben
anschließend verdrängte Fluid nur durch einen
Drosselkanal abströmen kann, der einen stark eingeschränkten
Fluiddurchsatz ermöglicht, so dass sich ein den Antriebskolben
abbremsender Gegendruck aufbauen kann. Die Dämpfungseinheit
ist mittels eines hülsen förmig strukturierten
Halteabschnittes fixiert, der einen Zentrierfortsatz des benachbarten
Gehäusedeckels mit radialer Hinterschneidung übergreift
und derart zwischen dem Zentrierfortsatz und dem Gehäuserohr
radial eingespannt ist, dass er sicher im Gehäuse verankert
ist.
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Ein
Nachteil des bekannten Linearantriebes besteht darin, dass die zur
Aufnahme des Halteabschnittes erforderliche hinterschnittene Ringnut
einen erhöhten Herstellungsaufwand zur Folge hat. Außerdem
muss die Dämpfungseinheit im Bereich des Halteabschnittes
zwingend eine radiale Flexibilität aufweisen, um die Montage
gewährleisten zu können.
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Einer
vergleichbaren Problematik unterliegt der aus der
EP 1918592 A1 bekannte Linearantrieb. Die
hier zum Einsatz kommende Dämpfungseinheit ist wiederum
ein durchweg gummielastischer Körper, der zum Zwecke seiner
Fixierung in eine am radialen Außenumfang des Zentrierfortsatzes
ausgebildete Ringnut eingeschnappt wird.
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Bei
einem aus der
DE 2164832 bekannten Linearantrieb
besteht die Dämpfungseinheit aus einer außen konisch
geformten Scheibe, die von radial innen her in eine ringförmige
Eindrehung des zugeordneten Gehäusedeckels eingesetzt ist.
Die Eindrehung erfordert zu ihrer Herstellung wiederum einen erhöhten
Bearbeitungsaufwand, der sich nachteilig auf die Gestehungskosten
des Gesamtproduktes niederschlägt.
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Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Linearantrieb
zu schaffen, der eine kostengünstige Verwirklichung der
zur fluidischen Endlagendämpfung dienenden Maßnahmen
ermöglicht.
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Zur
Lösung dieser Aufgabe ist in Verbindung mit den eingangs
genannten Merkmalen vorgesehen, dass der ringförmige Halteabschnitt
den Zentrierfortsatz radial außen ohne radiale Hinterschneidung
axial übergreift und mindestens einen radial nach außen
ragenden Haltevorsprung aufweist, der zur bezuglich des Gehäuses
axial ortsfesten Fixierung der Dämpfungs einheit zwischen
die Stirnfläche des Gehäuserohres und den Gehäusedeckel
ragt.
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Auf
diese Weise kann die Dämpfungseinheit einfach durch axiales
Aufschieben auf dem Gehäusedeckel montiert werden, ohne
dass es eines Aufrastens oder Aufschnappens bedürfte. Abgesehen
von der damit verbundenen vereinfachten Handhabung verringert der
Verzicht auf radiale Hinterschnitte die Herstellungskosten für
den Gehäusedeckel, der sich auch ohne komplexe Formwerkzeuge
als Spritzguss- oder Druckguss-Bauteil herstellen lässt.
An Ort und Stelle festgehalten wird die Dämpfungseinheit
gemeinschaftlich durch den Gehäusedeckel und das Gehäuserohr,
indem mindestens ein nach radial außen ragender Haltevorsprung
der Dämpfungseinheit zwischen die Stirnfläche
des Gehäuserohres und des Gehäusedeckels ragt.
Das Gehäuserohr fungiert praktisch als Anschlag, der ein
Abziehen der Dämpfungseinheit vom Gehäusedeckel
verhindert. Damit verbunden ist gleichzeitig der Vorteil, dass sich
eine Dämpfungseinheit bei zerlegtem Gehäuse ohne
größere Kraftanstrengung und in der Regel auch
ohne Zuhilfenahme von Werkzeugen entfernen lässt, falls einmal
ein verschleißbedingter Austausch erforderlich sein sollte.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen
hervor.
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Zur
Fixierung der Dämpfungseinheit könnten prinzipiell
ein oder mehrere einzelne, über den Umfang der Dämpfungseinheit
verteilte Haltevorsprünge vorhanden sein. Als optimal wird
allerdings eine ringförmige Ausgestaltung des Haltevorsprunges
angesehen, so dass er nach Art eines Flansches ringsum vor die Stirnfläche
des Gehäuserohres ragt.
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In
der Regel werden Gehäuserohr und Gehäusedeckel
axial miteinander verspannt, beispielsweise durch Zuganker. Damit
die Dämpfungseinheit bei einem solchen Verspannen vor Beschädigungen geschützt
ist, sieht man zwischen der Stirnfläche des Gehäuserohres
und dem Gehäusedeckel zweckmäßigerweise
einen als Haltespalt bezeichenbaren Spalt vor, in den der Haltevorsprung
hineinragt und dessen Breite dadurch vorgegeben ist, dass sich das Gehäuserohr
mit einem Stützabschnitt seiner Stirnfläche direkt
am Gehäusedeckel abstützt. Man kann die Breite
des Haltespaltes sogar so wählen, dass der Haltevorsprung
gar nicht oder nur minimal axial verpresst wird.
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Um
den Haltespalt zu bilden, ist zweckmäßigerweise
an der dem Gehäuserohr zugewandten Stirnfläche
des Gehäusedeckels eine zum Gehäuserohr hin offene
Ringnut ausgebildet, die zumindest teilweise von der Stirnfläche
des Gehäuserohres abgedeckt ist. Auf diese Weise ist es
möglich, die Stirnfläche des Gehäuserohres
ohne Abstufung als plane Stirnfläche auszubil den, die keiner
besonderen mechanischen Nachbearbeitung bedarf.
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Um
das Gehäuserohr bezüglich des Gehäusedeckels
abzudichten, kommen zweckmäßigerweise ausschließlich
radial wirkende Abdichtmittel zum Einsatz, die als Bestandteil des
Halteabschnittes ausgebildet sind. Sie liegen einerseits an der
Innenfläche des Gehäuserohres und andererseits
an der Außenfläche des Zentrierfortsatzes dichtend
an. Eine axiale Abdichtung zwischen dem Gehäuserohr und dem
Gehäusedeckel erübrigt sich dadurch.
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Die
Dämpfungseinheit verfügt als Kernbestandteil zweckmäßigerweise über
einen starr, insbesondere aus einem Hartkunststoff ausgebildeten
einstückigen Trägerring. Der Trägerring
trägt die aus einem flexiblen Material bestehende Dämpfungsdichtung,
wobei selbige insbesondere stoffschlüssig, beispielsweise
durch Spritzgießen, an dem Trägerring befestigt
ist. Vorzugsweise handelt es sich bei der Dämpfungsdichtung
um einen einstückigen, aus Material mit gummielastischen
Eigenschaften bestehenden Körper.
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Bei
einem besonders vorteilhaften Aufbau enthält der Trägerring
einen nach Art einer Ringscheibe ausgebildeten flachen Abstützabschnitt,
der insbesondere großflächig stirnseitig am Zentrierfortsatz
anliegt. Indem der Trägerring auf diese Weise am Gehäusedeckel
axial abgestützt ist, kann er ohne Verformung solche axialen
Kräfte aufnehmen, die beim Aufprall des Antriebskolbens
auf ihn einwirken. Zur Bildung des Halteabschnittes verfügt
der Trägerring über einen radial außen
zum Gehäusedeckel hin in axialer Richtung von dem Abstützabschnitt
wegragenden Zentrierabschnitt, der im Wesentlichen hülsenförmig
ausgebildet ist, hierbei aber eine relativ geringe axiale Länge
aufweisen kann. Mit diesem Zentrierabschnitt übergreift
der Trägerring den Zentrierfortsatz des Gehäusedeckels
radial außen, wobei der Zentrierabschnitt einstückig
in den mindestens einen Haltevorsprung übergeht, der die
axiale Fixierung der Dämpfungseinheit bewirkt.
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Der
Zentrierabschnitt fungiert zweckmäßigerweise als
Träger für die Abdichtmittel, die insbesondere
stoffschlüssig an dem Zentrierabschnitt befestigt sind.
Eine besonders zweckmäßige Ausgestaltung der Abdichtmittel
sieht vor, dass diese über ringförmige Dichtabschnitte
verfügen, die radial außen und radial innen an
dem Zentrierabschnitt angeformt sind, um mit den radial gegenüberliegenden Bereichen
des Gehäuserohres und des Gehäusedeckels dichtend
zusammenzuwirken.
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Ein
optimaler Halt für die Dichtabschnitte ergibt sich, wenn
sie durch mehrere Verbindungsstege einstückig miteinander verbunden
sind, die im Zentrierabschnitt ausgebildete fensterartige Durchbrechungen
durchsetzen.
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Die
Dämpfungsdichtung verfügt zweckmäßigerweise über
mindestens eine ringförmige Dichtlippe, die bei der Endlagendämpfung
mit einem die Linearbewegung des Antriebskolbens mitmachenden Verschlussabschnitt
zusammenwirken kann. Nähert sich der Antriebskolben an
eine Endlage an, taucht der Verschlussabschnitt in die Dämpfungsdichtung ein
und liegt mit seinem Außenumfang dichtend an der Dichtlippe
der Dämpfungsdichtung an. Damit verbunden ist eine Reduzierung
des dem verdrängten Fluid zur Verfügung stehenden
Abströmquerschnittes, so dass sich zwischen Antriebskolben
und Gehäusedeckel ein Gegendruck aufbaut, der eine Verlangsamung
des Antriebskolbens hervorruft.
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Der
reduzierte Abströmquerschnitt kann beispielsweise durch
eine oder mehrere, in der Wandung des Gehäuses ausgebildete
Drosselkanäle definiert werden oder aber durch eine oder
mehrere Längsnuten am Außenumfang des Verschlussabschnittes
und/oder am Innenumfang der Dichtlippe.
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Damit
der Antriebskolben in der entgegengesetzten Richtung mit einem größeren
Fluiddurchsatz beaufschlagt werden kann, ist die Dämpfungsdichtung
zweckmäßigerweise zusätzlich zu der ringförmigen
Dichtlippe auch mit einer elastisch verformbaren ringförmigen
Rückschlaglippe ausgestattet, die in der Lage ist, einen
Strömungsweg größeren Durchschnittes
freizugeben, wenn der Antriebskolben entsprechend mit Fluid beaufschlagt
wird. Die Rückschlaglippe ist zweckmäßigerweise
beweglich an einem Grundkörper der Dämpfungsdichtung
aufgehängt und kooperiert mit einer als Dichtsitz fungierenden
Außenfläche des Gehäusedeckels, von der
sie zur Freigabe des Strömungsweges abheben kann, ohne
dass sich der Grundkörper der Dämpfungsdichtung
verformen oder relativ zu dem Gehäuse bewegen musste. Auf
diese Weise unterliegt die Dämpfungseinheit einer nur geringen
Beanspruchung, und insbesondere der vorzugsweise vorhandene Trägerring
ist keinerlei Biegebeanspruchungen ausgesetzt.
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An
der dem Gehäusedeckel axial entgegengesetzten Seite kann
die Dämpfungseinheit mit beispielsweise aus einzelnen Vorsprüngen
bestehenden gummielastischen Puffermitteln ausgestattet sein, die
zusätzlich zu der angestrebten fluidischen Endlagendämpfung
eine mechanische Endlagendämpfung hervorrufen und die Aufprallintensität
sowie das Aufprallgeräusch des Antriebskolbens minimieren.
Alternativ oder zusätzlich können die gummielastischen
Puffermittel aber auch an der der Dämpfungseinheit axial
gegenüberliegenden Stirnfläche des Antriebskolbens
angeordnet sein.
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Ein
und derselbe Linearantrieb kann im Bereich nur einer oder im Bereich
beider Stirnseiten seines Gehäuserohres mit einer Dämpfungseinheit
der geschilderten Art ausgestattet sein. Handelt es sich bei dem
Linearantrieb um einen Kolbenstangen Linearantrieb, kann eine am
Antriebskolben angeordnete Kolbenstange mindestens eine Dämpfungseinheit und
den dieser zugeordneten Gehäusedeckel axial durchsetzen.
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Nachfolgend
wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher
erläutert. In dieser zeigen:
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1 in
einem Längsschnitt eine bevorzugte Bauform des erfindungsgemäßen
Linearantriebes, wobei sich der Antriebskolben in einer seiner beiden möglichen
Endstellungen befindet,
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2 eine
Schnittdarstellung der bei dem Linearantrieb der 1 zum
Einsatz kommenden ringförmigen Dämpfungseinheit
in einer Einzeldarstellung,
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3 die
Dämpfungseinheit aus 1 und 2 in
einer perspektivischen Ansicht aus Richtung des Antriebskolbens,
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4 eine
perspektivische Ansicht der Dämpfungseinheit aus Sicht
des Gehäusedeckels,
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5 die
Dämpfungseinheit aus 1 bis 4 in
einer perspektivischen Explosionsdarstellung, unterteilt in die
insbesondere stoffschlüssig zu einer Baueinheit zusammengefügten
drei Komponenten, und
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6 in
einer der 3 entsprechenden Darstellungsweise
eine alternative Bauform der Dämpfungseinheit mit speziell
angeformten gummielastischen Puffermitteln.
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Der
aus 1 ersichtliche, mittels Fluidkraft betätigbare
Linearantrieb 1 ist insbesondere zur Betätigung
mittels Druckluft oder einem anderen Druckgas ausgelegt, kann aber
auch mit einem flüssigen Druckmedium betrieben werden.
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Der
Linearantrieb 1 verfügt über ein insgesamt
mit Bezugsziffer 2 bezeichnetes längliches Gehäuse
mit einer querschnittsmittigen Längsachse 3. Das
Gehäuse 2 setzt sich im Wesentlichen zusammen
aus einem ersten und einem zweiten Gehäusedeckel 4, 5 und
einem sich zwischen den beiden Gehäusedeckeln 4, 5 erstreckenden
Gehäuserohr 6. Das Gehäuserohr 6 definiert
mit seinem Innenumfang eine bevorzugt zylindrische Lauffläche 7 für
einen Antriebskolben 8 und ist außen prinzipiell
beliebig konturiert, wobei es in der Regel einen kreisförmigen
oder rechteckigen Außenquerschnitt aufweist.
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Das
Gehäuserohr 6 verfügt über zwei
einander axial entgegengesetzt orientierte erste und zweite ringförmige
Stirnflächen 12, 13. Die beiden Gehäusedeckel 4, 5 sind
jeweils mit ihrer axialen Innenseite voraus an eine der beiden Stirnflächen 12, 13 angesetzt
und durch lediglich strichpunktiert angedeutete Spannmittel 14 axial
mit dem Gehäuserohr 6 verspannt. Die Spannmittel 14 können
beispielsweise einzelne Spannschrauben sein oder, wie angedeutet, sich
längs des Gehäuserohres 6 erstreckende
und an den beiden Gehäusedeckeln 4, 5 abstützende Zuganker.
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Gemeinsam
mit den beiden Gehäusedeckeln 4, 5 begrenzt
das Gehäuserohr 6 einen Gehäuseinnenraum 15,
in dem der Antriebskolben 8 angeordnet ist. Über
im Bereich seines Außenumfanges angeordnete Dichtmittel 16 steht
der Antriebskolben 8 mit der Lauffläche 7 gleitfähig
in Dichtkontakt und unterteilt somit den Gehäuseinnenraum 15 in
eine dem ersten Gehäusedeckel 4 zugewandte erste
Arbeitskammer 17 sowie eine dem zweiten Gehäusedeckel 5 zugewandte
zweite Arbeitskammer 18.
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In
jede Arbeitskammer 17, 18 mündet ein
die Wandung des Gehäuses 2 durchsetzender erster
beziehungsweise zweiter Steuerkanal 22, 23, über
den ein Druckmedium zugeführt oder abgeführt werden kann,
um den Antriebskolben 8 zu einer durch einen Doppelpfeil
angedeuteten linearen Arbeitsbewegung 24 in Achsrichtung
der Längsachse 3 anzutreiben. Diese Arbeitsbewegung 24 kann
außerhalb des Gehäuses 2 an einem mit
dem Antriebskolben 8 bewegungsgekoppelten Abgriffselement 25 abgegriffen werden,
das beim Ausführungsbeispiel von einer Kolbenstange 25a gebildet
ist, die an dem Antriebskolben 8 befestigt ist und den
ersten Gehäusedeckel 4 axial durchsetzt.
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Die
Kolbenstange 25a durchgreift hierbei eine den ersten Gehäusedeckel 4 axial
durchsetzende Durchgangsöffnung 26, wobei in dieser
Durchgangsöffnung 26 eine die Kolbenstange 25a koaxial umschließende
Führungs- und Dichtungseinrichtung angeordnet ist, die
die Kolbenstange 25a bezüglich des Gehäuses 2 radial
abstützt und gleichzeitig einen unerwünschten
Fluidaustritt verhindert.
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Prinzipiell
kann es sich um eine das Gehäuse 2 vollständig
durchsetzende Kolbenstange handeln, die sich dann auch durch den
zweiten Gehäusedeckel 5 in vergleichbarer Weise
hindurch erstrecken würde. Exemplarisch ist die Kolbenstange 25a jedoch
nur einseitig aus dem Gehäuse 2 herausgeführt,
so dass der zweite Gehäusedeckel 5 insgesamt geschlossen
ist.
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Der
erste Steuerkanal 22 durchsetzt den ersten Gehäusedeckel 4,
der zweite Steuerkanal 23 den zweiten Gehäusedeckel 5.
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Beide
Steuerkanäle 22, 23 münden dabei
an der dem Gehäuserohr 6 zugewandten axialen Innenseite
bzw. Stirnseite des betreffenden Gehäusedeckels 4, 5 im
zentralen Bereich in die sich anschließende erste beziehungsweise
zweite Arbeitskammer 17, 18 ein. Die entsprechende
Steuerkanalmündung 28 ist dabei vom Endbereich
eines koaxial zu der Längsachse 3 ausgerichteten
ersten Steuerkanalabschnittes 32 gebildet, der sich ein
Stückweit axial in den betreffenden Gehäusedeckel 4, 5 hinein
erstreckt. Bei dem ersten Gehäusedeckel 4 ist
der erste Steuerkanalabschnitt 32 von dem axial innerhalb
der Führungs- und Dichtungseinrichtung 27 angeordneten
Längenabschnitt der Durchgriffsöffnung 26 gebildet,
so dass sich die Kolbenstange 25a durch ihn hindurch erstreckt.
Allerdings ist der Querschnitt des ersten Steuerkanalabschnittes 32 größer
als derjenige der Kolbenstange 25a, so dass stets ein die
Fluidströmung gestattender ringförmiger Zwischenraum verbleibt.
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An
beiden Gehäusedeckeln 4, 5 ist im Bereich
der Steuerkanalmündung 28 eine ringförmige Dämpfungsdichtung 33 mit
koaxialer Ausrichtung angeordnet. Die Dämpfungsdichtung 33 besteht
zweckmäßigerweise insgesamt aus einem flexiblen
und dabei vorzugsweise gummielastischen Material, vorzugsweise aus
einem Polyurethan-Kunststoffmaterial.
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Die
Dämpfungsdichtung 33 weist einen Grundkörper 34 auf,
an dem sie bezüglich des Gehäuses 2 ortsfest
gehalten ist. Von diesem Grundkörper 34 ragt koaxial
eine ringförmige Dichtlippe 35 weg, und zwar in
Richtung zum Antriebskolben 8.
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Von
dem Antriebskolben 8 ragt axial beidseits in seinem zentralen
Bereich jeweils ein Verschlussabschnitt 36a, 36b weg,
der sich ein Stückweit in der axialen Richtung hin zum
zugewandten ersten beziehungsweise zweiten Gehäusedeckel 4, 5 erstreckt.
Die axiale Länge der Verschlussabschnitte 36a, 36b ist
geringer als der vom Antriebskolben 8 ausführbare
Hub. Die Außendurchmesser der Verschlussabschnitte 36a, 36b sind
geringfügig größer als der von der zugeordneten
Dichtlippe 35 im unbeaufschlagten Zustand umschlossene
Innendurchmesser.
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Der
Antriebskolben 8 ist zwischen zwei Endlagen bewegbar, die
dadurch definiert sind, dass er an einer an der axialen Innenseite
der Gehäusedeckel 4, 5 angeordneten Anschlagfläche 37 zur
Anlage gelangt. In 1 ist der Antriebskolben 8 bei
Einnahme einer ersten Endlage gezeigt, in der er an der am ersten
Gehäusedeckel 4 angeordneten Anschlagfläche 37 anliegt.
Die Kolbenstange 25a ist hierbei maximal aus dem ersten
Gehäusedeckel 4 ausgefahren. Außerdem
taucht hierbei der dem ersten Gehäusedeckel 4 zugewandte
erste Verschlussabschnitt 36a in den ersten Steuerkanalabschnitt 32 des ersten Steuerkanals 22 ein,
wobei er durch die diesem zugeordnete Dämpfungsdichtung 33 hindurchgreift. Dessen
Dichtlippe 35 ist hierbei geringfügig radial aufgeweitet
und liegt mit leichter Vorspannung dichtend am Außenumfang
des ersten Verschlussabschnittes 36 an.
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Durch
das Zusammenwirken des ersten Verschlussabschnittes 36a mit
der zugeordneten Dämpfungsdichtung 33 ist der
offene Querschnitt der zugeordneten Steuerkanalmündung 28 wesentlich
kleiner, verglichen mit dem Zustand bei nicht in die Dämpfungsdichtung 33 eintauchendem
erstem Verschlussabschnitt 36a. Als freier Rest-Strömungsquerschnitt steht
lediglich noch der Gesamtquerschnitt mehrerer Überströmnuten 38 zur
Verfügung, die in den Außenumfang jedes Verschlussabschnittes 36a, 36b eingelassen
sind und durch die Dämpfungsdichtung 33 nicht
verschlossen werden können.
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In
der ersten Endlage ist der dem zweiten Gehäusedeckel 5 zugewandte
zweite Verschlussabschnitt 36b aus dem ersten Steuerkanalabschnitt 32 des
zweiten Steuerkanals 23 vollständig ausgefahren,
so dass der maximale Querschnitt der Steuerkanalmündung 28 für
einen Fluidaustausch zwischen dem zweiten Steuerkanal 23 und
der mit diesem verbundenen zweiten Arbeitskammer 18 zur
Verfügung steht.
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Um
den Antriebskolben 8 aus der ersten in die zweite Endlage
zu verschieben, wird über den ersten Steuerkanal 22 Druckmedium
eingespeist, während gleichzeitig der zweite Steuerkanal 23 druckentlastet
wird. Der sich dadurch in Richtung zum zweiten Gehäusedeckel 5 verlagernde
Antriebskolben 8 schiebt das in der zweiten Arbeitskammer 18 enthaltene
Druckmedium zunächst ungehindert durch den zweiten Steuerkanal 23 aus
und kann folglich eine maximale Hubgeschwindigkeit ausführen.
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Sobald
jedoch der am Außenumfang ebenfalls mit Überströmnuten 38 ausgebildete
zweite Verschlussabschnitt 36b in die Dämpfungsdichtung 33 des
zweiten Gehäusedeckels 5 eintaucht, wird der dem
Fluid zur Verfügung stehende Ausströmquerschnitt
auf den von den Überströmnuten 38 definierten
Rest-Strömungsquerschnitt verringert. Es findet nun eine
nurmehr gedrosselte Fluidverdrängung statt, mit der Folge
eines Druckaufbaus in der zweiten Arbeitskammer 18, der
als Gegendruck auf den sich bewegenden Antriebskolben 8 einwirkt
und eine Verlangsamung desselben herbeiführt, so dass er
mit nur noch geringer Bewegungsenergie auf die dem zweiten Gehäusedeckel 5 zugeordnete
Anschlagfläche 37 auftrifft.
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Um
den Antriebskolben 8 anschließend wieder aus der
zweiten Endlage in die erste Endlage zu verschieben, wird bei gleich zeitiger
Druckentlastung des ersten Steuerkanals 22 über
den zweiten Steuerkanal 23 ein Druckmedium eingespeist.
Der eben geschilderte Bewegungsablauf findet nun in umgekehrter
Richtung statt. Die Phase der fluidischen Endlagendämpfung
beginnt, wenn der erste Verschlussabschnitt 36a in die
dem ersten Gehäusedeckel 4 zugeordnete Dämpfungsdichtung 33 eintaucht.
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Anstatt
den Rest-Strömungsquerschnitt durch Überströmnuten 38 vorzugeben,
wäre es auch möglich, in den Gehäusedeckeln 4, 5 jeweils
einen gestrichelt angedeuteten Drosselkanal 42 vorzusehen,
der unter Umgehung der Dämpfungsdichtung 33 eine
Verbindung zwischen der vom betreffenden Gehäusedeckel 4, 5 begrenzten
Arbeitskammer 17, 18 und dem zugeordneten Steuerkanal 22, 23 herstellt.
In den Drosselkanal 42 kann eine von außen hinsichtlich
ihrer Drosselungsintensität einstellbare Drosseleinrichtung 42a eingeschaltet
sein.
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Die
beiden Verschlussabschnitte 36a, 36b sind als
axiale, insbesondere kolbenähnliche Fortsätze
des Antriebskolbens 8 ausgebildet und beinhalten beim Ausführungsbeispiel
jeweils einen die Überströmnuten 38 aufweisenden
Hülsenkörper, der auf die Kolbenstange 42a aufgesteckt
ist, die sich beim Ausführungsbeispiel durch den Antriebskolben 8 hindurch
auch ein Stückweit in Richtung des zweiten Gehäusedeckels 5 erstreckt.
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Um
ausgehend von einer Endlage bessere Beschleunigungswerte für
den Antriebskolben 8 zu erzielen, verfügt die
Dämpfungsdichtung 33 zweckmäßigerweise
auch über eine elastisch verformbare ringförmige
Rückschlaglippe 43. Die Rückschlaglippe 43 ragt
beim Ausführungsbeispiel schräg nach axial außen
und zugleich nach radial außen von dem Grundkörper 34 weg
und liegt in der unbetätigten Schließstellung
an einer im Bereich der Steuerkanalmündung 28 vom
Gehäusedeckel 4, 5 definierten Dichtfläche 41 an.
Hierbei verschließt sie einen die Dichtlippe 35 umgehenden
Strömungsweg 44 zwischen der zugeordneten ersten
beziehungsweise zweiten Arbeitskammer 17, 18 und
dem ersten Steuerkanalabschnitt 32. Bewegt sich der Antriebskolben 8 auf
einen Gehäusedeckel 4, 5 zu, drückt
das hierbei verdrängte Druckmedium die Rückschlaglippe 43 in
die Schließstellung, sodass der Strömungsweg 44 auch
während der Dämpfungsphase verschlossen ist. Wird
jedoch bei in einer Endlage befindlichem Antriebskolben 8 Druckmedium
in den momentan durch die Dichtlippe 35 zumindest partiell
verschlossenen Steuerkanal 22, 23 eingespeist,
wird die Rückschlaglippe 43 aufgrund der an ihr
anstehenden Druckdifferenz gemäß dem Pfeil 45 relativ
zum sich nicht bewegenden Grundkörper 34 verschwenkt
und hebt von der Dichtfläche 41 ab, so dass der Strömungsweg 44 freigegeben
ist. Das zugeführte Druckmedium kann somit unter Umgehung
der Überströmnuten 38 oder des gegebenenfalls
vorhandenen Drosselkanals 42 durch den freigegebenen Strömungsweg 44 mit
vergrößertem Durchsatz in die sich anschließende
Arbeitskammer 17 oder 18 einströmen und
für eine beschleunigte Anfahrphase des Antriebskolbens 8 sorgen.
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Die
Dämpfungsdichtung 33 ist Bestandteil einer in 2 bis 6 jeweils
separat abgebildeten ringförmigen Dämpfungseinheit 46.
Diese ist in axialer Richtung an die dem Gehäuserohr 6 zugewandte, auch
als axiale Innenseite bezeichenbare Stirnseite des zugeordneten
Gehäusedeckels 4, 5 angesetzt und wird
gemeinsam vom Gehäuserohr 6 und dem zugeordneten
Gehäusedeckel 4, 5 in axial unveränderlicher
Position festgehalten.
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Da
der Linearantrieb 1 für beide Hubrichtungen mit
Mitteln zur fluidischen Endlagendämpfung ausgestattet ist,
ist folglich beiden Gehäusedeckeln 4, 5 eine
Dämpfungseinheit 46 der geschilderten Art zugeordnet.
Diese sind zweckmäßigerweise identisch ausgebildet.
Ist eine Endlagendämpfung bei nur einer Hubrichtung des
Antriebskolbens 8 gewünscht, kann auf eine der
Dämpfungseinheiten 46 selbstverständlich
verzichtet werden.
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Die
Gehäusedeckel 4, 5 weisen an ihrer axialen
Innenseite im radial außen liegenden Bereich jeweils eine
sich konzentrisch um die Längsachse 3 herum erstreckende,
dem Gehäuserohr 6 zugewandte ringförmige
Anlagefläche 47 auf. Radial innerhalb der Anlagefläche 47 verfügt
jeder Gehäusedeckel 4, 5 über
einen die Anlagefläche 47 axial überragenden, konzentrisch
um die Längsachse 3 herum angeordneten Zentrierfortsatz 48.
Der Außendurchmesser des Zentrierfortsatzes 48 ist
geringer als der Innendurchmesser des Gehäuserohres 6.
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Die
Dämpfungseinheit 46 ist axial auf den Zentrierfortsatz 48 aufgesteckt,
wobei sie den Zentrierfortsatz 48 radial außen
mit einem ringförmigen Halteabschnitt 52 axial übergreift.
Mit anderen Worten ist der Zentrierfortsatz 48 von dem
Halteabschnitt 52 konzentrisch umschlossen.
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Der
Zentrierfortsatz 48 ragt ein Stückweit axial in
das Gehäuserohr 6 hinein, so dass zwischen seinem
Außenumfang und dem Innenumfang des Gehäuserohres 6 ein
Ringraum 53 vorliegt, der von dem Halteabschnitt 52 radial überbrückt
wird. Der Ringraum 53 ist von dem Halteabschnitt 52 insbesondere
ausgefüllt. Der Halteabschnitt 52 sorgt somit
für eine wunschgemäße Zentrierung zwischen
dem Gehäuserohr 6 und dem zugeordneten Gehäusedeckel 4, 5 in
der radialen Richtung.
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Der
Halteabschnitt 52 übergreift den Zentrierfortsatz 48 ohne
radiale Hinterschneidung. Auch bezüglich der Innenumfangsfläche
des Gehäuserohres 6 liegt kein radialer Eingriff
des Halteabschnittes 52 vor. Ist das Gehäuserohr 6 vom
Gehäusedeckel 4, 5 abgenommen, kann die
Dämpfungseinheit 46 mithin leicht aufgesteckt
oder abgezogen werden.
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Für
die bei zusammengebautem Linearantrieb 1 gewünschte,
bezüglich des Gehäuses 2 axial ortsfeste
Fixierung der Dämpfungseinheit 46 sorgt ein nach
radial außen abstehender, insbesondere ringförmig
nach Art eines Flansches ausgebildeter Haltevorsprung 54 des
Halteabschnittes 52. Dieser Haltevorsprung 54 ragt
nach radial außen zwischen die Stirnfläche 12, 13 des
Gehäuserohrs 6 und den zugeordneten Gehäusedeckel 4, 5.
Folglich bildet die Stirnfläche 12, 13 des
Gehäuserohrs 6 eine Haltefläche 55,
an der sich der Haltevorsprung 54 axial abstützt.
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Zweckmäßigerweise
liegt das Gehäuserohr 6 mit seiner Stirnfläche 12, 13 unmittelbar
an der oben erwähnten Anlagefläche 47 des
zugeordneten Gehäusedeckels 4, 5 an.
Der betreffende Flächenabschnitt der Stirnfläche 12, 13 sei
im Folgenden als Stützabschnitt 56 bezeichnet.
Die Haltefläche 55 schließt sich radial
innen konzentrisch an den Stützabschnitt 56 an
und liegt einem bezüglich der Anlagefläche 47 axial
zurück versetzten Flächenabschnitt 57 des
Gehäusedeckels 4, 5 gegenüber,
so dass ein im Folgenden als Haltespalt 58 bezeichneter,
sich radial erstreckender Ringspalt vorliegt, in den der Haltevorsprung 54 von
radial innen her eingreift.
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Ein
Vorteil dieser Lösung besteht darin, dass der Haltevorsprung 54 auch
dann nicht zerquetscht wird, wenn Gehäuserohr 6 und
Gehäusedeckel 4, 5 durch die Spannmittel 14 sehr
stark miteinander verspannt werden.
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Der
axial zurückversetzte Flächenabschnitt 57 ist
zweckmäßigerweise Bestandteil der Grundfläche
einer Ringnut 62, die mit axial orientierter Nutöffnung
konzentrisch um den Zentrierfortsatz 48 herum zwischen
diesem und dem die Anlagefläche 47 definierenden
Abschnitt des Gehäusedeckels 4, 5 eingebracht
ist.
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Die
beim Ausführungsbeispiel realisierte Art und Weise des
Haltespaltes 58 ermöglicht es, das Gehäuserohr 6 mit
unabgestufter, planer, zur Längsachse 3 rechtwinkeliger
Stirnfläche 12, 13 auszubilden. Die Haltefläche 55 und
der Stützabschnitt 56 liegen also in einer gemeinsamen
Radialebene. Die an dem vorzugsweise als Strangpressteil ausgebildeten Gehäuserohr 6 erforderlichen
mechanischen Nachbearbeitungen werden dadurch auf ein Minimum reduziert.
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Die
Abdichtung zwischen dem Gehäuserohr 6 und dem
Gehäusedeckel 4, 5 übernimmt
ausschließlich die Dämpfungseinheit 46,
so dass keine zusätzlichen Dichtungen notwendig sind. Der
Halteabschnitt 52 ist mit Abdichtmitteln 63 ausgestattet, die
zum einen an der radialen Innenfläche des Gehäuserohres 6 und
zum anderen an der radialen Außenfläche des Zentrierfortsatzes 48 dichtend
anliegen und somit einen Fluidaustritt aus der benachbarten Arbeitskammer 17, 18 verhindern.
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Die
Dämpfungseinheit 46 enthält zweckmäßigerweise
ein für die Stabilität verantwortliches starres
Element in Form eines einstückigen ringförmigen Gebildes,
das im Folgenden als Trägerring 64 bezeichnet
sei, da es die Dämpfungsdichtung 33 trägt und
zweckmäßigerweise auch die Abdichtmittel 63. Diese
Komponenten sind zweckmäßigerweise stoffschlüssig
zu einer Baueinheit vereinigt, insbesondere im Rahmen eines Drei-Komponenten-Spritzgießverfahrens.
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Der
Trägerring 64, der vorzugsweise aus einem Hartkunststoff
besteht, verfügt insbesondere über einen nach
Art einer Ringscheibe ausgebildeten Abstützabschnitt 65,
der sich im montierten Zustand der Dämpfungseinheit 46 an
der dem Antriebskolben 8 zugewandten Stirnfläche 66 des
Zentrierfortsatzes 48 abstützt. Der Zentrierfortsatz 48 kann
durch den Abstützabschnitt 65 stirnseitig vollständig
abgedeckt sein.
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Radial
innen schließt sich an den Abstützabschnitt 65 ein
sich vorzugsweise konisch nach radial innen und zugleich nach axial
außen erstreckender ringförmiger Tragabschnitt 67 des
Trägerringes 64 an, der die Dämpfungsdichtung 33 trägt.
Vorzugsweise wird der Tragabschnitt 67 zumindest ein Stückweit sowohl
radial innen als auch radial außen vom Grundkörper 34 der
Dämpfungsdichtung 33 umschlossen. Der Tragabschnitt 67 verleiht
somit dem Grundkörper 34 eine hohe Stabilität
und verhindert Relativbewegungen desselben bezuglich des zugeordneten
Gehäusedeckels 4, 5, wenn der Verschlussabschnitt 36a, 36b ein-
oder ausfährt.
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An
den radial außenliegenden Endbereich des Abstützabschnittes 65 schließt
sich konzentrisch ein axial zum zugeordneten Gehäusedeckel 4, 5 ragender
Zentrierabschnitt 68 des Trägerringes 64 an, der
ein Bestandteil des Halteabschnittes 52 ist und der letztlich
in den ebenfalls zum Trägerring 64 gehörenden,
nach radial außen vom Zentrierabschnitt 68 wegragenden
Haltevorsprung 54 übergeht.
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Der
im Wesentlichen hülsenförmige Zentrierabschnitt 68 trägt
die Abdichtmittel 63. Diese beinhalten zweckmäßigerweise
einen am nach radial außen orientierten Außenumfang
des Zentrierabschnittes 68 angeordneten und insbesondere
angeformten ringförmigen äußeren Dichtabschnitt 63a sowie
einen an der nach radial innen weisenden Innenumfangsfläche
des Zentrierabschnittes 68 angeordneten und insbesondere
angeformten ringförmigen inneren Dichtabschnitt 63b.
Wie aus 2 ersichtlich ist, können
die beiden Dichtabschnitte 63a, 63b vor der Montage
mindestens einen umlaufenden, radial vorstehenden Wulst aufweisen,
der radial zusammengepresst wird, wenn der Halteabschnitt 52 in dem
Ringraum 53 platziert ist. Auf diese Weise ergibt sich
eine hohe Dichtpressung.
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Zumindest
der äußere Dichtabschnitt 63a ist zweckmäßigerweise
in einer nach radial außen hin offenen Ringnut 72 am
Außenumfang des Zentrierabschnittes 68 aufgenommen.
Dadurch verbleibt axial im Anschluss an die Ringnut 72 eine
nach radial außen orientierte ringförmige Zentrierfläche 73 des Zentrierabschnittes 68,
an der das Gehäuserohr 6 mit seiner Innenfläche
unmittelbar anliegen kann.
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Zu
Gunsten eines optimalen Zusammenhaltes und auch zur Vereinfachung
der Spritzgießherstellung sind der äußere
und innere Dichtabschnitt 63a, 63b durch mehrere
um die Längsachse 3 herum in Umfangsrichtung verteilte
Verbindungsstege 74 einstückig miteinander verbunden,
die durch entsprechend verteilte fensterartige Durchbrechungen 75 des
Zentrierabschnittes 68 hindurchgreifen.
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Die
Dichtabschnitte 63a, 63b und die Verbindungsstege 74 sind
ein einstückiger Verbund und bestehen insbesondere aus
einem Material mit gummielastischen Eigenschaften, insbesondere
aus Nitrilkautschuk beziehungsweise NBR.
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Um
den oben schon erwähnten Strömungsweg 44 zu
definieren, ist der Trägerring 64 in dem radial
außerhalb der Dämpfungsdichtung 33 liegenden Bereich
von zweckmäßigerweise mehreren Durchbrechungen 76 axial
durchsetzt, die eine ständige Verbindung zwischen der sich
anschließenden Arbeitskammer 17, 18 und
einem Ringraum 77 herstellen, der zwischen dem Trägerring 64 und
dem Zentrierfortsatz 48 ausgebildet und von der Rückschlaglippe 43 begrenzt
ist. Zweckmäßigerweise sind mehrere, insbesondere
auf einer Kreislinie rings um die Längsachse 3 verteilte
Durchbrechungen 76 vorhanden.
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Betrachtet
man die Dämpfungseinheit 46 gemäß 1 und 2 in
einem Schnitt, dessen Schnittebene die Längsachse 3 und
eine dazu radiale Achse beinhaltet, so hat der Ringkörper
zweckmäßigerweise einen U-förmigen Querschnitt – radial
außen begrenzt durch den Halteabschnitt 52, radial
innen begrenzt durch die Dämpfungsdichtung 33 und axial
begrenzt durch den Abstützabschnitt 65 –,
woraus ein zum Gehäusedeckel 4, 5 hin
axial offener Ringraum 79 resultiert, in den der zweckmäßigerweise
ebenfalls ringförmige Zentrierfortsatz 48 axial eintaucht.
Die Abdichtmittel 63 und die Dämpfungsdichtung 33 liegen
dabei zweckmäßigerweise in einer gemeinsamen,
zur Längsachse 3 rechtwinkeligen Ebene.
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Um
den Aufprall des Antriebskolbens 8 auf der Anschlagfläche 37 auch
mechanisch zu dämpfen, ist der Antriebskolben 8 beim
Ausführungsbeispiel der 1 bis 5 an
beiden Stirnflächen mit mindestens einem aus gummielastischem
Material bestehenden und vorzugsweise ringförmigen Pufferungsvorsprung 82 versehen.
Die Anschlagfläche 37 befindet sich direkt an
dem Abstützabschnitt 65.
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Bei
der aus 6 ersichtlichen Variante befinden
sich gummielastische Pufferungsmittel 82 zusätzlich
oder alternativ an der Dämpfungseinheit 46. Beispielsweise
sind an der dem Antriebskolben 8 zugewandten Stirnfläche
des Abstützabschnittes 65 mehrere um die Längsachse 3 herum
verteilte Pufferungsvorsprünge angeformt, auf die der Antriebskolben 8 aufprallen
kann und die somit als Anschlagfläche 37 fungieren.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 19600180
A1 [0002]
- - EP 1918592 A1 [0004]
- - DE 2164832 [0005]