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Die Erfindung betrifft einen Geberzylinder für ein hydraulisches System, insbesondere für eine Kupplungsausrückvorrichtung im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, mit einem Gehäuse und einem in diesem axial verschiebbaren Kolben, der auf einer Primärseite des Geberzylinders einen mit Druckmittel befüllbaren Druckraum begrenzt, welcher über eine Verbindungsöffnung zum Ausgleich von Druckmittel mit einem Nachlaufbehälter auf einer Sekundärseite des Geberzylinders verbindbar ist, wobei die Verbindung zu dem Nachlaufbehälter durch die axiale Bewegung des Kolbens freischaltbar oder verschließbar ist.
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Bei einem hydraulischen Kupplungsausrücksystem ist die hydraulische Strecke äußeren Einflüssen, beispielsweise der Temperatur oder dem Verschleiß der Reibbeläge, ausgesetzt, die dazu führen, dass das Volumen des Druckmediums variiert. Im Geberzylinder ist daher eine Verbindungsöffnung zu einem drucklosen Nachlaufbehälter vorgesehen, eine so genannte Schnüffelbohrung, über die ein Ausgleich des Druckmediums stattfindet.
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Handelt es sich um eine aufgedrückte Reibungskupplung, die durch Drücken des Nehmerzylinderkolbens geöffnet wird, kann die Verbindungsöffnung bei geschlossener Reibungskupplung durch Verfahren des Geberzylinderkolbens in eine Ruhestellung frei geschaltet werden und ein Druckausgleich erfolgen.
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Handelt es sich um eine zugedrückte Reibungskupplung, kann der Druckausgleich bei vollständig geöffneter Reibungskupplung erfolgen, da sich hier der Geberzylinderkolben in Ruhestellung befindet und die Verbindungsöffnung freilegt.
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In der Regel erfolgt die Steuerung der Verbindungsöffnung mittels des Geberzylinderkolbens, der beim Überfahren einer Dichtung die Öffnung frei schaltet. Zu diesem Zweck weist der Geberzylinderkolben an seinem der Kolbenstange gegenüber liegenden Kolbenboden Axialnuten oder so genannte Schnüffelnuten auf, die beim Überfahren der Dichtung die Verbindungsöffnung freilegen.
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Um Beschädigungen des hydraulischen Systems auf Grund von Erwärmung und der dadurch bedingten Ausdehnung des Fluids in den Hydraulikleitungen bzw. des dadurch bedingten Druckanstiegs zu vermeiden, ist es außerdem üblich, in regelmäßigen zeitlichen Abständen den Geberzylinderkolben komplett zurückzufahren. Dabei gibt er die Verbindungs- oder Schnüffelöffnung im Geberzylinder frei, durch die Fluid in Richtung Vorrats- oder Nachlaufbehälter entweichen bzw. von diesem nachfließen kann. Es findet ein Druckausgleich mit der Umgebung statt.
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Nun kann bei Kupplungen, die in unbetätigtem Zustand offen sind (zugedrückte Kupplungen), während längerer Fahrten ohne Gangwechsel folgendes passieren: Das Fluid dehnt sich stark aus. Die Steuerung fährt daraufhin den Geberzylinderkolben soweit zurück, dass die Schnüffelöffnung freigegeben wird. Es kommt zu einem schnellen Druckabfall in der Leitung und die Kupplung öffnet ungewollt.
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Aus dem Stand der Technik sind Verfahren und Vorrichtungen bekannt, die Verbesserungen bezüglich der Freischaltung und Verschließung von Schnüffelöffnungen oder bezüglich des Schnüffelverhaltens von Geberzylindern vorschlagen, um so Verschleiß oder Beschädigungen des Kupplungssystems zu minimieren. Dabei werden aufwendige Eingriffe in die Steuerung des Systems vorgenommen (z. B.
DE 10 2005 027 066 A1 ,
DE 10 2009 009 145 A1 ). Das weiter oben beschriebene Problem des unbeabsichtigten Öffnens der Kupplung wird davon aber nicht berührt und somit auch nicht beseitigt.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Geberzylinder zu schaffen, bei dem mit geringem konstruktivem Aufwand dieses Problem gelöst wird. Es soll dabei kein übermäßiger Druckanstieg und somit auch kein unbeabsichtigtes Öffnen der Kupplung möglich sein.
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Diese Aufgabe wird mit einem Geberzylinder mit den Merkmalen des ersten Patentanspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Bei einem Geberzylinder für ein hydraulisches System, insbesondere für eine Kupplungsausrückvorrichtung im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, mit einem Gehäuse und einem in diesem axial verschiebbaren Kolben, der auf einer Primärseite des Geberzylinders einen mit Druckmittel befüllbaren Druckraum begrenzt, welcher über eine Verbindungsöffnung zum Ausgleich von Druckmittel mit einem Nachlaufbehälter auf einer Sekundärseite des Geberzylinders verbindbar ist, wobei die Verbindung zu dem Nachlaufbehälter durch die axiale Bewegung des Kolbens freischaltbar oder verschließbar ist, sind erfindungsgemäß an/in dem Kolben Mittel vorgesehen, welche mit korrespondierenden Mitteln an/in dem Gehäuse derart zusammenwirken, dass eine dosierbare Freischaltung der Verbindung zu dem Nachlaufbehälter einstellbar ist.
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Eine erfindungsgemäße Ausführung sieht an/in dem Kolben eine Ventileinrichtung vor, welche bei einer axialen Bewegung des Kolbens in Richtung Sekundärseite mit einer Gehäusewand in Kontakt bringbar und dadurch eine die Primärseite mit der Sekundärseite verbindende axiale Durchgangsöffnung im Kolben freischaltbar ist. Die Ventileinrichtung besteht aus einem starren Schiebeteil, welches durch die Durchgangsbohrung ragend primärseitig ein Verschlussteil und sekundärseitig ein Federelement aufnimmt, wobei das Federelement sich mit seinem einen Ende an dem Kolben und mit seinem anderen Ende an einem Boden des Schiebeteils abstützt.
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Dabei ist bei sich beabstandet zu der Gehäusewand befindendem Schiebeteil die Durchgangsbohrung in dem Kolben verschlossen. Das Federelement weist hier einen entspannten Zustand auf. Bei sich mit der Gehäusewand in Kontakt befindendem Schiebeteil ist die Durchgangsbohrung in dem Kolben dagegen geöffnet. Das Federelement weist hier einen gespannten Zustand auf. Ebenso ist bei geöffneter Durchgangsbohrung im Kolben die Verbindungsöffnung im Gehäuse durch den Kolben verschlossen, wobei die Verbindung mit dem Nachlaufbehälter über eine zusätzliche Verbindungsöffnung herstellbar ist.
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Eine weitere erfindungsgemäße Ausführung sieht vor, dass an dem Kolbenboden und/oder an dem Umfang des Kolbens mit der Verbindungsöffnung in Kontakt bringbare Schnüffelnuten angeordnet sind, wobei zumindest eine Zusatzschnüffelnut vorgesehen und so bemessen ist, dass bei einer axialen Bewegung des Kolbens in Richtung Sekundärseite die Zusatzschnüffelnut mit einer zusätzlich in dem Gehäuse angeordneten Verbindungsöffnung in Kontakt bringbar ist, noch bevor die Verbindungsöffnung durch die Schnüffelnuten freischaltbar ist. Dabei weist die Zusatzschnüffelnut eine größere axiale Länge, aber eine geringere Breite und/oder Tiefe als die Schnüffelnuten auf.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen und beiliegenden Zeichnungen näher erläutert.
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Es zeigen:
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1a eine Prinzipskizze eines ersten Ausführungsbeispieles des erfindungsgemäßen Geberzylinders in einer ersten Position,
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1b eine Prinzipskizze eines ersten Ausführungsbeispieles des erfindungsgemäßen Geberzylinders in einer zweiten Position,
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2a eine Prinzipskizze eines zweiten Ausführungsbeispieles des erfindungsgemäßen Geberzylinders in einer ersten Position,
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2b eine Prinzipskizze eines zweiten Ausführungsbeispieles des erfindungsgemäßen Geberzylinders in einer zweiten Position.
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Um die oben genannte Aufgabe zu lösen, musste eine einen möglichst geringen konstruktiven Aufwand erfordernde Möglichkeit gefunden werden, mit der insbesondere bei einer hydrostatisch betätigbaren Kupplung, die in unbetätigtem Zustand offen ist (zugedrückte Kupplung), eine Veränderung des Schnüffelverhaltens erreicht wird. Es galt, einen Geberzylinder dergestalt auszubilden, dass zu Beginn des Schnüffelns, d. h. wenn der Geberzylinder anfängt, den Schnüffelkanal (die Verbindungsöffnung zu einem Nachlaufbehälter) zu öffnen, das Fluid nicht zu schnell aus einer Druckkammer in den Nachlaufbehälter entweichen kann. Es soll stattdessen langsam entweichen, so dass die Positionssteuerung des Geberzylinders genug Zeit hat, auf den Druckabfall zu reagieren.
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In den stark schematisierten Zeichnungen 1a, 1b sowie 2a, 2b sind zwei unterschiedliche Möglichkeiten dargestellt, mit denen ein langsames, dosiertes, Entweichen von Druckmittel erzielbar ist.
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In den 1a und 1b ist eine erste mögliche Ausführung eines erfindungsgemäßen Geberzylinders 1 dargestellt. Der Geberzylinder 1 weist ein Gehäuse 2 auf, in welchem ein Kolben 3 in axialer Richtung bewegbar ist. Dabei wird der Kolben 3 auf einer Sekundärseite 1B des Geberzylinders 1 von einer Kolbenstange 4 betätigt. Auf einer Primärseite 1A des Geberzylinders 1 begrenzt der Kolben 3 mit seinem Kolbenboden 3.1 einen mit einem Druckmittel befüllten Druckraum 5 (nur angedeutet). Kolbenbodenseitig weist der Kolben 3 an seinem Umfang eine oder mehrere an sich bekannte, in axialer Richtung verlaufende, Schnüffelnuten 6 auf, die mit einer in dem Gehäuse 2 des Geberzylinders 1 auf der Sekundärseite 1B angeordneten Verbindungsöffnung 7 korrespondieren. Über die Verbindungsöffnung 7 ist eine Verbindung des Druckraums 5 mit einem Druckmittelreservoir oder Nachlaufbehälter (nicht gezeigt) herstellbar. Zusätzlich zu den vorhandenen Schnüffelnuten 6 ist erfindungsgemäß eine weitere axiale Zusatzschnüffelnut S an dem Umfang des Kolbens 3 angeordnet. Die Zusatzschnüffelnut S unterscheidet sich von den anderen Schnüffelnuten 6 durch ihre Abmessungen, indem sie eine größere axiale Länge l bei einer geringeren Breite und/oder einer geringeren Tiefe als die anderen Schnüffelnuten 6 aufweist. Zusätzlich ist eine mit der Zusatzschnüffelnut S korrespondierende, vorzugsweise kleiner als die Verbindungsöffnung 7 dimensionierte, Verbindungsöffnung 7.0 in dem Gehäuse 2 angeordnet. Die Verbindungsöffnung 7.0 befindet sich hier in etwa auf gleicher axialer Höhe wie die mit der/den Schnüffelnut(en) 6 korrespondierende Verbindungsöffnung 7.
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In der in 1a dargestellten axialen Stellung des Kolbens 3 liegt er mit seinem Umfang sowohl an der Verbindungsöffnung 7 als auch an der Verbindungsöffnung 7.0 an, wodurch beide Verbindungsöffnungen 7, 7.0 verschlossen sind. Die Schnüffelnuten 6 und die Zusatzschnüffelnut S befinden sich axial außerhalb des Bereichs der Verbindungsöffnungen 7 bzw. 7.0. Es findet kein Ausgleich von Druckmittel zwischen dem auf der Primärseite 1A befindlichen Druckraum 5 und dem sekundärseitigen Nachlaufbehälter statt.
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In 1b ist der geöffnete Zustand der mit der Zusatzschnüffelnut S korrespondierenden Verbindungsöffnung 7.0 dargestellt. Hier hat der Kolben 3 des Geberzylinders 1 eine axiale Bewegung in Richtung Sekundärseite 1B des Geberzylinders 1 durchgeführt. Es ist zu sehen, dass die Schnüffelnuten 6 die Verbindungsöffnung 7 noch nicht erreicht haben und somit die Verbindungsöffnung 7 noch geschlossen ist. Auf Grund ihrer größeren axialen Länge l ist die Zusatzschnüffelnut S bereits mit der Verbindungsöffnung 7.0 in Kontakt getreten, wodurch diese geöffnet wird. Da die Zusatzschnüffelnut S, bedingt durch ihre geringe Ausdehnung in die Breite bzw. in die Tiefe ein geringes Aufnahmevolumen für das Druckmittel aufweist, beginnt nur ein langsamer Austausch von Druckmittel – in diesem Fall ein langsames Entweichen von Druckmittel aus dem Druckraum 5 in Richtung des Nachlaufbehälters. Da die zugehörige Verbindungsöffnung 7.0 ebenfalls relativ klein dimensioniert ist, gelangt in dieser Schnüffelphase nur ein kleiner Volumenstrom in den Nachlaufbehälter.
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Dieser über die Zusatzschnüffelnut S und die Verbindungsöffnung 7.0 in den Nachlaufbehälter (oder auch in die entgegengesetzte Richtung) dosiert fließende Volumenstrom ist durch eine entsprechende Ausbildung und Anordnung der Zusatzschnüffelnut S und der zusätzlichen Verbindungsöffnung 7.0 regulierbar. Auch der Beginn der Freischaltung der Verbindungsöffnung 7.0 ist so einstellbar.
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Durch das langsame, dosierte Entweichen von Fluid hat die Positionssteuerung des Geberzylinders 1 genug Zeit, auf den Druckabfall zu reagieren und den Geberzylinder 1 bzw. den Kolben 3 wieder in die entgegen gesetzte Richtung zu verfahren, d. h. die Verbindungsöffnung 7.0 wieder zu verschließen. Erfolgt dagegen keine Reaktion von Seiten der Steuerung kann sich der Kolben 3 weiter in Richtung Sekundärseite 1B des Geberzylinders 1 bewegen, wobei nach dem Erreichen der Verbindungsöffnung 7 durch die restlichen Schnüffelnuten 6 auch hier ein Druckmittelaustausch zwischen Druckraum 5 und Nachlaufbehälter stattfindet. Dieser Austausch geht auf Grund der größeren Abmessungen sowohl der Schnüffelnuten 6 als auch der mit diesen korrespondierenden Verbindungsöffnung 7 bedeutend schneller vonstatten.
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Eine weitere mögliche Ausführung des erfindungsgemäßen Geberzylinders 1, wobei ein langsamer, dosierter Austausch von Fluid zwischen dem Druckraum 5 und dem hier ebenfalls nicht gezeigten Nachlaufbehälter stattfindet, ist in den 2a und 2b dargestellt. Dabei werden für analog dem ersten Ausführungsbeispiel eingesetzte Bauteile gleiche Bezugszeichen verwendet.
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Der erfindungsgemäße Geberzylinder 1 weist ein Gehäuse 2 sowie einen Kolben 3 auf, der innerhalb des Gehäuses 2 axial bewegbar ist. Eine Kolbenstange 4 greift auf einer Sekundärseite 1B des Geberzylinders 1 an dem Kolben 3 an. Auf einer Primärseite 1A des Geberzylinders 1 begrenzt der Kolben 3 mit seinem Kolbenboden 3.1 einen mit einem Druckmittel befüllten Druckraum 5. Auf der Sekundärseite 1B ist in dem Gehäuse 2 eine Verbindungsöffnung 7 vorgesehen, welche einen Nachlaufraum 8 mit einem hier nicht dargestellten Nachlaufbehälter verbindet.
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Anstatt einer oder mehrerer Schnüffelnuten ist bei dieser erfindungsgemäßen Ausführung eine Ventileinrichtung V am Kolben 3 vorgesehen. Die Ventileinrichtung V weist ein druckkammerseitig an dem Kolbenboden 3.1 des Kolbens 3 angeordnetes Verschlussteil VT auf, welches mit einer im Kolben 3 angeordneten axialen Durchgangsbohrung 3.2 korrespondiert. Die Durchgangsbohrung 3.2 verbindet den Druckraum 5 (nur angedeutet) auf der Primärseite 1A mit dem Nachlaufraum 8 auf der Sekundärseite 1B des Geberzylinders 1. Auf der Sekundärseite 1B befindet sich ein als Energiespeicher fungierendes Federelement VF, hier eine Druckfeder, welche von einem durch die Durchgangsbohrung 3.2 führenden, mit dem Verschlussteil VT der Ventileinrichtung V starr verbundenen, Schiebeteil VS aufgenommen wird. Das Schiebeteil VS ragt dabei in axialer Richtung in den Nachlaufraum 8 hinein, wobei die Druckfeder VF sich mit ihrem einen Ende an dem Kolben 3 und mit ihrem anderen Ende an einem Boden VS1 des Schiebeteils VS abstützt.
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In 2a befindet sich die Druckfeder VF in einem entspannten Zustand, wobei sich der Boden VS1 des Schiebeteiles VS in einem Abstand zu einer quer zu der Bewegungsrichtung des Kolbens 3 angeordneten, mit einer Aufnahmebohrung für die Kolbenstange 4 versehenen, Gehäusewand 2.1 befindet. Die axiale Durchgangsbohrung 3.2 des Kolbens 3 ist hier durch das Verschlussteil VT verschlossen. Die Verbindungsöffnung 7 ist zu dem Nachlaufraum 8 hin geöffnet, da sich der Kolben 3, aus Richtung Primärseite 1A gesehen, noch vor der Verbindungsöffnung 7 befindet. Es findet kein Austausch von Fluid zwischen dem Druckraum 5 auf der Primärseite 1A und dem Nachlaufbehälter statt.
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In 2b hat sich der Kolben 3 in Richtung Nachlaufraum 8 bewegt, wodurch es zu einer Anlage des Bodens VS1 des Schiebeteils VS – und damit des an diesem befestigten Endes der Druckfeder VF – an der Gehäusewand 2.1 gekommen ist. Gleichzeitig hat sich der Kolben 3 mit seinem Außenumfang vor die Verbindungsöffnung 7 geschoben, die dadurch verschlossen wird. Im Moment der Anlage des Bodens VS1 des Schiebeteils VS an der Gehäusewand 2.1 beginnt das Verschlussteil VT die axiale Durchgangsbohrung 3.2 im Kolben 3 zu öffnen, so dass Fluid aus dem primärseitigen Druckraum 5 in den sekundärseitigen Nachlaufraum 8 zu fließen beginnt. Die weitere axiale Bewegung des Kolbens 3 wird durch die sich zwischen Kolben 3 und Gehäusewand 2.1 spannende Druckfeder VF gebremst, so dass nur eine geringe, dosierte Menge an Druckmittel in den Nachlaufraum 8 fließt. Die weitere Verbindung mit dem Nachlaufbehälter wird hier über eine zusätzlich im Gehäuse 2 auf der Sekundärseite 1B vorgesehene Verbindungsöffnung 7.1 gewährleistet. Die Verbindungsöffnung 7.1 ist dabei vorzugsweise axial beabstandet zu der Verbindungsöffnung 7 und nahe der Gehäusewand 2.1 angeordnet.
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Diese als Regelventil arbeitende Ventileinrichtung V ist somit über die Position des Kolbens 3 steuerbar. Auch bei dieser Ausführung des erfindungsgemäßen Geberzylinders 1 ist ein langsamer und dosierter Austausch von Druckmittel gewährleistet. In Abhängigkeit von der Ausbildung des Schiebeteils VS und der Druckfeder VF der Ventileinrichtung V und unter Beachtung der Abmessungen des Kolbens 3 ist die Menge des entweichenden Volumenstromes einstellbar.
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Bei diesem durch die beiden Ausführungsvarianten dargestellten erfindungsgemäßen Geberzylinder 1 ist ein dosiertes Schnüffeln erreichbar, wobei es nicht nur die Stellungen „Schnüffel-(Verbindungs)öffnung zu” oder „Schnüffel-(Verbindungs)öffnung offen” gibt. Vielmehr sind alle Stellungen zwischen diesen beiden Extremstellungen einstellbar.
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Die erfindungsgemäßen Mittel, wie die lange, enge Zusatzschnüffelnut S am Kolben 3 in Verbindung mit der zusätzlichen Verbindungsöffnung 7.0 und wie die federbelastete Ventileinrichtung V in Verbindung mit der zusätzlichen Verbindungsöffnung 7.1 wirken wie ein Regelventil und ermöglichen somit eine Steuerung des Schnüffelverhaltens des Geberzylinders 1.
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Im Falle einer starken Ausdehnung des Fluids in einem Geberzylinder einer hydrostatisch betätigten Kupplung, die in unbetätigtem Zustand offen ist, kommt es auf Grund der am Kolben vorgesehenen erfindungsgemäßen Mittel S bzw. V (VT, VS, VF) in Zusammenwirkung mit dazu korrespondierenden Mitteln 7.0 bzw. 7.1, 2.1 am Gehäuse nicht zu einem schnellen Druckausgleich über geöffnete Schnüffelnuten (wie im Stand der Technik), sondern es erfolgt ein langsames, dosiertes Entweichen von Fluid aus dem Druckraum, so dass die Positionssteuerung des Geberzylinders auf den Druckabfall reagieren und den Kolben wieder zurückfahren kann, bevor es zu einem unbeabsichtigten Öffnen der Kupplung kommt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Geberzylinder
- 1A
- Primärseite
- 1B
- Sekundärseite
- 2
- Gehäuse
- 2.1
- Gehäusewand
- 3
- Kolben
- 3.1
- Kolbenboden
- 3.2
- Durchgangsbohrung
- 4
- Kolbenstange
- 5
- Druckraum
- 6
- Schnüffelnut
- 7
- Verbindungsöffnung
- 7.0
- Verbindungsöffnung
- 7.1
- Verbindungsöffnung
- 8
- Nachlaufraum
- l
- Länge
- S
- Zusatzschnüffelnut
- V
- Ventileinrichtung
- VF
- Energiespeicher/Federelement/Druckfeder
- VS
- Schiebeteil
- VS1
- Boden des Schiebeteils
- VT
- Verschlussteil
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102005027066 A1 [0008]
- DE 102009009145 A1 [0008]
