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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft ein Überdruckventil zum Einbau in ein einen Kolben, der aus einem einen Druckraum umfassenden Standardgehäuses eines Zugmittelspanners ausfahrbar ist, mit einem Verschlusselement, wie einer Ventilkugel, das in einer Abströmbohrung des Kolbens positionierbar ist, wobei die Abströmbohrung zur Fluidleitung eines Hydraulikfluids aus dem Druckraum heraus ausgelegt ist, und mit einem Federelement, das auf einer dem Druckraum abgewandten Seite des Verschlusselementes in der Abströmbohrung positionierbar ist. Unter einer Abströmbohrung wird dabei jede geeignete Öffnung verstanden, auch solche die nicht spanabhebend gefertigt sind.
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Aus dem Stand der Technik, etwa der
DE 10 2008 028 457 A1 , sind Spannvorrichtungen für Zugmitteltriebe bekannt. Aus dieser Druckschrift ist bspw. eine mechanische, nach einem Rotationsprinzip arbeitende Lösung bekannt.
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Es gibt jedoch auch hydraulische Zugmittelspanner, die auch als Spannvorrichtungen bezeichnet werden, die eine lineare Bewegung eines Kolbens beinhalten. So offenbart bspw. die
DE 10 2007 057 782 A1 , eine Zugmittelspannvorrichtung, insbesondere eine Riemenspannvorrichtung, die ein Spannelement aufweist, das ein Spannergehäuse und einen Spanner umfasst, wobei der Spanner relativ zu dem Spannergehäuse mittels eines als Schraubenfeder ausgestalteten Federelements in eine translatorische Verschieberichtung federvorgespannt verschieblich ist. Um den Montageprozess zu erleichtern, sieht diese Druckschrift vor, dass im Spannergehäuse ein hülsenförmiges Bauteil angeordnet ist, in das der Spanner mit einem seiner axialen Endbereiche hineinreicht, wobei der axiale Endbereich des Spanners in dem hülsenförmigen Bauteil linear verschieblich geführt ist, wobei in dem Umfang des hülsenförmigen Bauteils mindestens eine Kulisse eingearbeitet ist und wobei im axialen Endbereich des Spanners mindestens ein Kulissenstein angeordnet ist, der in der Kulisse geführt ist.
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Während aus der
DE 10 2007 057 782 A1 das Spannen eines als Riemen ausgebildeten Endloszugmittels offenbart ist, offenbart bspw. die
DE 10 2010 012 918 A1 eine Spannvorrichtung für eine Kette, wobei ein Kombinationsventil eingesetzt ist. In der
DE 10 2010 012 918 A1 wird eine Spannvorrichtung für ein als Kette ausgebildetes Endlostriebmittel offenbart, mit einem Gehäuse, in dem ein ausfahrbarer Zylinder vorhanden ist, wobei zwischen dem Gehäuse und dem Zylinder ein mit einem Druckfluid über eine Versorgungsöffnung des Gehäuses befüllbarer Druckraum vorhanden ist, wobei die Versorgungsöffnung ein Kombinationsventil aus einem in Richtung der Druckkammer zu öffnenden Rückschlagventil mit einem beweglichen ersten Sperrkörper und einem entgegen dieser Richtung zu öffnenden Überdruckventil mit einem beweglichen zweiten Sperrkörper eingesetzt ist, wobei der erste Sperrkörper des Rückschlagventils im Wesentlichen auf der Druckkammerseite des zweiten Sperrkörpers angeordnet ist. Grundsätzlich ist noch anzufügen, dass Spannvorrichtungen, insbesondere hydraulische Spannvorrichtungen, in Zugmitteltrieben für Verbrennungskraftmaschinen häufig eingesetzt werden. Im Regelfall werden die Spannvorrichtungen zum Auslenken einer Gleitschiene benötigt, über die das Endlostriebmittel geleitet wird. Das Endlostriebmittel ist im Regelfall als Kette oder Riemen ausgebildet. Wird eine Kette verwendet, so ist diese normalerweise aus Stahlgliedern aufgebaut.
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Ein solches Endlostriebmittel wird in Verbrennungskraftmaschinen, wie Ottomotoren und Dieselmotoren von Kraftfahrzeugen, etwa bei Pkws, Lkws oder ähnlichen Landfahrzeugen eingesetzt. Deren Verwendung findet jedoch auch bei Wasser- oder luftgebundenen Fahrzeugen statt.
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Die Endlostriebmittel sind dabei kraftübertragend zwischen unterschiedlichen Wellen angeordnet, etwa zwischen einer Kurbelwelle, einer oder mehreren Zwischenwellen und/oder einer oder mehreren Nockenwellen.
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Aus dem Stand der Technik sind zahlreiche Spannvorrichtungen bekannt. So offenbaren die Gebrauchsmuster
DE 20 2006 018 836 U1 und
DE 20 2007 004 988 U1 sowie die Offenlegungsschrift
DE 10 2007 036 119 A1 hydraulisch betriebene Spannvorrichtungen, die in Verbrennungskraftmaschinen Anwendung finden. Solche Spannvorrichtungen weisen ein Gehäuse auf, das an einem Motorteil der Verbrennungskraftmaschine festlegbar ist. Übliche Lösungen werden dadurch realisiert, dass das Gehäuse der Spannvorrichtung an einem Motorteil, wie etwa dem Motorblock an- oder eingeschraubt werden kann. Ein Zylinder ist in dem Gehäuse, insbesondere in einer Bohrung des Gehäuses eingesetzt und ausfahrbar aus dem Gehäuse in diesem angeordnet. Zum Ausfahren des Zylinders aus dem Gehäuse, ist ein zwischen dem Zylinder und dem Gehäuse vorhandener Druckraum mit einem druckübertragenden Fluid, also einem Druckfluid, befüllbar. Im Gehäuse ist dafür eine Versorgungsöffnung vorgehalten.
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Wird nun ein Druckfluid, wie Öl, in das Innere des Druckraums gefördert, so wird der Zylinder gezwungen, aus dem Gehäuse der Spannvorrichtung auszufahren. Der Ausfahrende Kolben drückt dabei auf eine Spannschiene, die ein Endlostriebmittel auslenkt.
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Zusätzlich zu der durch das Druckfluid auf den Zylinder ausgeübten Kraft, kann auch eine im Druckraum vorhandene Feder, Kraft auf den Zylinder aufbringen.
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Solche Spannvorrichtungen sind auch in der derzeitigen Erfindung betroffen.
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Insbesondere ein solcher Aufbau, wie in der
DE 10 2010 012 918 A1 offenbart ist, ist hier betroffen, bei dem eine Spannvorrichtung in ein Motorteil, wie etwa einem Motorblock, eingeschraubt ist. Die Spannvorrichtung kann auch am Motorblock angeflanscht sein.
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Die Spannvorrichtung weist ein Gehäuse auf, in dem ein Zylinder verschieblich angeordnet ist. Der Zylinder ist in Längsrichtung des Gehäuses entlang einer Symmetrieachse der Spannvorrichtung verschieblich. Ein konvexes Ende des Zylinders stützt eine Spannschiene. Die Spannschiene ist um ein Schwenkgelenk schwenkbar. Auf der dem Zylinder gegenüberliegenden Seite der Spannschiene wird ein Endlostriebmittel geführt und ist in dem in der
DE 10 2010 012 918 A1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel eine Kette. Die Kette besteht aus einzelnen Stahlgliedern, wobei alternativ zu einer Kette auch ein Riemen verwendbar ist.
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Zwischen dem Gehäuse und dem Zylinder ist ein Druckraum vorgesehen. Der Druckraum ist mit einem Druckfluid, wie einem Hydraulikmittel, bspw. Hydrauliköl, befüllt. Auch ist in dem Druckraum eine Hauptfeder angeordnet. Die Hauptfeder stützt sich einerseits am Zylinder ab und andererseits entweder am Gehäuse oder einem Kombinationsventil ab.
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Das Kombinationsventil ist in einer Versorgungsöffnung des Gehäuses eingeschraubt oder eingepresst. Die Versorgungsöffnung ermöglicht das Abführen des Druckfluids aus dem Druckraum.
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In der
DE 10 2010 012 918 A1 sind fünf Bauteile des Kombinationsventils als bedeutsame erklärt. Die fünf Bauteile, nämlich eine Kunststoffpatrone, eine als Schraubenfeder ausgebildete Feder, ein erster Sperrkörper, ein zweiter Sperrkörper und ein Ventilgehäuse ermöglichen eine Rückschlagventilfunktion und eine Überdruckventilfunktion.
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Überdruckventile mit Schraubenfedern haben jedoch den Nachteil, dass sie viel Bauraum zum Unterbringen der Schraubenfeder benötigen, die Schraubenfedern verschleißen können, größere Schwankungen im Öffnungsdruck, durch etwaige größere Bauraumtoleranzen auftreten, verschiedene Öffnungsdrücke sich nur schwierig realisieren lassen und die Verwechslungsgefahr der verschiedenen Federn im Werk relativ groß ist.
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Für Zugmittelspanner, insbesondere solche, die an Kraftfahrzeugmotoren, wie bspw. Verbrennungskraftmaschinen eingesetzt werden, soll daher eine Verbesserung gefunden werden. Es soll weniger Bauraum benötigt werden, verschiedene Öffnungsdrücke zugelassen werden, ohne den Bauraum anpassen zu müssen.
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Offenbarung der Erfindung
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Dies wird dadurch gelöst, dass das Federelement als Tellerfeder ausgebildet ist.
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Eine auch als „angepasste” Tellerfeder zu bezeichnende Ausgestaltung lässt Bauraum im Kolben rückgewinnen, welcher für eine Hauptfeder genutzt werden kann. Es lässt sich auch eine stärkere Feder oder eine Feder mit einer geringeren Federrate einsetzen, oder der Zugmittelspanner selbst kann kompakter gebaut werden, also kürzer. Auch wird vermieden, dass die Feder in einer gehärteten Stahlbohrung arbeitet und reibt, wobei dann relativ hoher Verschleiß an der Feder auftritt.
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Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht und werden nachfolgend näher erläutert.
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So ist es von Vorteil, wenn das Verschlusselement zumindest teilweise innerhalb eines Überdruckventilgehäuses angeordnet ist und vorzugsweise darin so zwischen einer einen Durchlass des Überdruckventilgehäuses öffnenden und einer den Durchlass des Überdruckventilgehäuses verschließenden Stellung bewegbar ist, dass ein Hydraulikmittelfluss durch die Abströmbohrung zugelassen oder unterbunden ist. Ein präzises Öffnen oder Schließen, also ein Leiten von Hydraulikmittel, wie etwa Öl, aus dem Inneren des Druckraums hinaus ist dadurch steuerbar oder regelbar.
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Auch ist es von Vorteil, wenn das Verschlusselement zwischen der Tellerfeder und dem Überdruckventilgehäuse linear beweglich angeordnet ist. Einfache Verschlusselementgeometrien lassen sich dann realisieren.
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Ein besonderes Ausführungsbeispiel ist auch dadurch gekennzeichnet, dass die Tellerfeder und das Überdruckventilgehäuse einen Hohlraum definieren, in dem eine Patrone angeordnet ist, die das Verschlusselement zumindest teilweise umgibt. Die Führung des Verschlusselementes lässt sich dann verbessern und die Präzision erhöhen.
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Damit der Kugelhub bzw. eine maximale Bewegungsstrecke des Verschlusselementes sehr genau eingestellt werden kann, ist es von Vorteil, wenn die Patrone als Kunststoffpatrone ausgebildet ist, die vorzugsweise einen oder mehrere Flanschabschnitte zur Begrenzung einer verschließenden und/oder öffnenden Bewegung des Verschlusselementes aufweist, insbesondere auf der der Tellerfeder zugewandten Seite des Verschlusselementes. Gerade eine Kunststoffmaterialwahl senkt auch die Herstellungskosten. Die Flanschabschnitte können zusammenhängend und/oder umlaufend ausgestaltet sein oder einzelne stiftförmige Vorsprünge ausbilden.
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Es ist besonders zweckmäßig, wenn das als Ventilkugel ausgebildete Verschlusselement in direktem Kontakt mit der Tellerfeder befindlich ist. Eine direkte Kraftübertragung ist dann die Folge und ein präzises Verschließen der Abströmbohrung für das Hydraulikmittel ist dann umsetzbar.
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Als besonders vorteilhaft hat es sich auch herausgestellt, wenn die Tellerfeder als Scheibe mit von einer Zentralöffnung mit vorzugsweise im Wesentlichen runden Querschnitt in einer Radialebene des Überdruckventils sich radial erstreckende Schlitze bis kurz vor einem Tellerfederrand erstrecken, weiter vorzugsweise winkelkonstant um die Zentralöffnung verteilt aufweist.
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Die Erfindung betrifft auch einen hydraulischen Zugmittelspanner, mit einem solchen Überdruckventil, das in der Abströmbohrung des Kolbens eingebaut ist.
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Dabei ist es von Vorteil, wenn die axiale Position des Überdruckventils mit einem an einer druckraumseitigen, außen liegenden Fase des Überdruckventilgehäuses und einem sich nach innen erstreckenden Absatz des Kolbens, vorzugsweise in einer Innennut des Kolbens, befindlichen Sicherungsring festgelegt ist. Eine kostengünstige Axialsicherung lässt sich dann realisieren.
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Um eine besonders gute Funktionalität zu gewährleisten, ist es von Vorteil, wenn sich die Tellerfeder mit einem zur Zentralöffnung benachbarten Bereich durch die im geöffneten Zustand des Verschlusselementes bedingte Verformung in eine vorzugsweise konische Vertiefung der Versorgungsöffnung erstreckt.
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Durch geringere Bauraumtoleranzen kann der Öffnungsdruck genauer eingestellt werden und somit die Abstimmung des Spanners, also des Zugmittelspanners, verbessert werden. Auch bisher bekannte Überdruckventile können weiter eingesetzt werden. Es kann eine stärkere Hauptfeder verwendet werden und das Hydraulikelement kürzer ausgestaltet werden. Ferner kann eine Kostenoptimierung dadurch erreicht werden und eine bessere Abstimmung des Kettenspanners erzielt werden.
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Die Erfindung ist auch nachfolgend mit Hilfe einer Zeichnung näher dargestellt. In der Zeichnung ist ein erstes Ausführungsbeispiel visualisiert. Es zeigen:
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1 eine teilweise perspektivische Darstellung eines Überdruckventils, das in einem Kolben eingesetzt ist, wobei das Spannergehäuse teilweise im Längsschnitt dargestellt ist,
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2 die zusammengebaute Überdruckventilausführungsform aus 1, wobei jedoch das Verschlusselement des Überdruckventils in einer geschlossenen Stellung befindlich ist,
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3 das Überdruckventil der 1 und 2, wobei jedoch das Verschlusselement in einer geöffneten Position befindlich ist,
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4 eine Ansicht von oben auf die singulär dargestellte Tellerfeder,
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5 eine Darstellung von oben, also von einer druckraumfernen Seite, auf die Tellerfeder der 4, wie sie auch in den 1 bis 3 eingesetzt ist, in einer perspektivischen Darstellung, und
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6 eine perspektivische Darstellung der in den 1 bis 5 dargestellten Tellerfeder von der Druckraumseite.
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Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen nur dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen.
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In 1 ist eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Überdruckventils 1 dargestellt. Das Überdruckventil 1 ist zum Einbau in einen Kolben 2, der aus einem einen Druckraum 3 umfassenden Spannergehäuse eines Zugmittelspanners ausfahrbar ist, vorgesehen. Der Kolben 2 fährt also aus dem Spannergehäuse aus, wenn der durch ein Hydraulikmittel in dem Druckraum 3 hervorgerufene Druck groß genug ist.
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Ein Verschlusselement 4, wie eine Ventilkugel 5, ist dabei in einer Abströmbohrung 6 des Kolbens 2 positionierbar. Die Abströmbohrung 6 ermöglicht eine Fluidleitung eines Hydraulikfluids aus dem Druckraum 3 heraus. Die Ventilkugel 5 ist in Anlage bringbar mit einem Federelement 7, das als Tellerfeder 8 ausgebildet ist. Das Federelement 7, also die Tellerfeder 8, ist auf einer dem Druckraum 3 abgewandten Seite des Verschlusselementes 4 in der Abströmbohrung 6 positionierbar. Die Abströmbohrung 6 erweitert sich in Längsrichtung des Kolbens 2 in Richtung des Druckraums 3. Die Erweiterung kann stetig oder abrupt erfolgen. In dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine Kante 9 vorhanden, die sich in eine konische Vertiefung 10 übergehend, im Wesentlichen in Radialrichtung erstreckt.
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Das Überdruckventil 1 weist auch ein Überdruckventilgehäuse 11 auf, das eine Durchgangsöffnung 12 aufweist, die als Durchlass 13 agiert. Der Durchlass 13 ist gestuft ausgebildet, wobei auf der dem Druckraum 3 zugewandten Seite des Überdruckventilgehäuses 11 eine vorzugsweise konische Vertiefung 14 ausgebildet ist.
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Zwischen der Tellerfeder 8 und dem Überdruckventilgehäuse 11, die Ventilkugel 5 beherbergend, ist eine aus Kunststoff gefertigte Patrone 15 angeordnet. Die Kunststoffpatrone 15 weist radial nach innen stehende Flanschabschnitte 16 auf, die den Hub der Ventilkugel 5 in Richtung der dem Druckraum 3 abgewandten Seite begrenzen.
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Ein Sicherungselement 17, wie ein nur teilweise geschlossenen ausgestalteter Sicherungsring 18, liegt an einer druckraumseitigen Fase 19 des Überdruckventilgehäuses 11 an und ist in einer, wie in den 2 und 3 gut zu erkennen, nutartigen Vertiefung 20 befindlich. Der Sicherungsring 18 liegt dabei an einem Absatz 21 formschlüssig an. Die als Nut ausgebildete Vertiefung 20 ist dabei umlaufend auf der Innenseite des Kolbens 2 ausgebildet.
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Während in 2 das Ventil durch die Ventilkugel 5 verschlossen ist, also in Anlage mit dem den Durchlass 3 umgebenden Bereich 22 des Überdruckventilgehäuses 11 befindlich ist, ist in 3 die geöffnete Position des Überdruckventils 1 dargestellt. Dabei ist das Ventilelement 4 durch den großen Druck im Druckraum 3 entgegen der Federkraft der Tellerfeder 8 in eine druckraumferne Richtung gedrängt, sodass die Tellerfeder 8 mit zwischen Schlitzen 23 ausgebildeten Laschen 24 in die konische Vertiefung 10 hineingedrückt ist. Die Ventilkugel 5 ist dabei in Anlage mit den Flanschabschnitten 16 der Kunststoffpatrone 15.
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Die Ventilkugel 5 ist grundsätzlich zu jedem Augenblick in Anlage mit der Tellerfeder 8 befindlich.
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In den 4 bis 6 ist die Tellerfeder 8 in vergrößerter Darstellung visualisiert. Dabei bildet die Tellerfeder 8 um eine Zentralöffnung 25 herum einen Kragen 26, der durch radial nach innen ragende Enden der Laschen 24 gebildet ist. Der Kragen 26 ragt dabei in eine druckraumferne Richtung, nämlich in Richtung der Abströmbohrung 6.
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Die Tellerfeder 8 ist grundsätzlich scheibenartig ausgebildet und vorzugsweise aus einem metallischen Werkstoff, wie Federstahl hergestellt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Überdruckventil
- 2
- Kolben
- 3
- Druckraum
- 4
- Verschlusselement
- 5
- Ventilkugel
- 6
- Abströmbohrung
- 7
- Federelement
- 8
- Tellerfeder
- 9
- Kante
- 10
- konische Vertiefung
- 11
- Überdruckventilgehäuse
- 12
- Durchgangsöffnung
- 13
- Durchlass
- 14
- konische Vertiefung
- 15
- Patrone
- 16
- Flanschabschnitt
- 17
- Sicherungselement
- 18
- Sicherungsring
- 19
- Fase
- 20
- nutartige Vertiefung
- 21
- Absatz
- 22
- Bereich
- 23
- Schlitz
- 24
- Lasche
- 25
- Zentralöffnung
- 26
- Kragen
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008028457 A1 [0002]
- DE 102007057782 A1 [0003, 0004]
- DE 102010012918 A1 [0004, 0004, 0011, 0012, 0015]
- DE 202006018836 U1 [0007]
- DE 202007004988 U1 [0007]
- DE 102007036119 A1 [0007]
