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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft eine Anordnung mit einem Federteller zur Abstützung zumindest einer Rückstellfeder für den durch einen Stößel hubbetätigbaren Schaft eines Pumpenkolbens oder eines Gaswechselventils einer Brennkraftmaschine gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bzw. 9 näher definierten Art.
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Beispielsweise befasst sich die
DE 10 2010 011 435 A1 mit der Gestaltung einer Baueinheit insbesondere für eine Kraftstoffhochdruckpumpe mit einem Pumpenkolben, der mit einem Stößel verbunden ist, an dessen Boden an einer Kontaktfläche der Pumpenkolben anliegt. Zur Abstützung einer Pumpenkolbenrückstellfeder ist ein Federteller vorgesehen, der in einer Ringvertiefung des Bodens abgestützt und geführt ist. Nachteilig wirkt sich bei dieser Ausgestaltung der Umstand aus, dass die Herstellung der Ringvertiefung am Boden und die Montage des Federtellers aufwändig sind.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung der vorgenannten Art hinsichtlich ihres Aufbaues, ihrer Herstellung und Montage zu vereinfachen und kostengünstig zu gestalten. Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 oder alternativ durch die Merkmale des Patentanspruchs 9 gelöst.
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Es wird vorgeschlagen, den Federteller radial außen mit einem topfartig vorstehenden Führungsabschnitt zur Führung und Abstützung am Gehäuse auszubilden. Dabei können etwa auftretende Querkräfte am Federteller über den Führungsabschnitt direkt in das Gehäuse des Stößels abgeleitet werden. Zudem ist der Federteller am Führungsabschnitt einfach im Gehäuse des Stößels montierbar.
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Am Innendurchmesser des Führungsabschnitts ist zugleich eine Außenführung der Rückstellfeder möglich. Auf diese Weise kann die Anordnung einer Rückstellfeder mit größtmöglichem Federdurchmesser erreicht werden.
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Bevorzugt bildet der Führungsabschnitt einen in radial äußere Richtung gekröpften ringförmigen Rand zur Abstützung am Innendurchmesser des Gehäuses. Dabei wird eine besonders gute Führung am Gehäuse erreicht, wenn Federteller mit der Materialstärkeseite seines Randes am Innendurchmesser des Gehäuses anliegt.
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Zwischen einer zentralen Durchgangsöffnung am Federteller, an der der Schaft zur Anlage an einem sich quer zum Gehäuse erstreckenden Träger des Stößels zur Hubbetätigung hindurchgeführt ist, und dem Führungsabschnitt radial außen gebildeten Ringabschnitt kann an dessen dem Stößel zugewandten Seite der Federteller am Träger abgestützt sein. Zugleich ist es möglich, an der der Rückstellfeder zugewandten Seite des Ringabschnitts die Rückstellfeder abzustützen. Auf diese Weise ist eine direkte Krafteinleitung zwischen Rückstellfeder, Federteller und Stößel während Rückstellung und Hubbetätigung möglich.
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Ein hohlzylindrisch ausgeführter Führungsabschnitt bildet an seinem Innendurchmesser eine Anlagefläche zur Führung der Rückstellfeder und am Außendurchmesser eine Anlagefläche zur Führung des Federtellers am Innendurchmesser des Gehäuses. Hierdurch wird eine besonders gleichmäßige Führung der Rückstellfederung am Federteller und zugleich eine flächig Anlage des Federtellers am Innendurchmesser des Gehäuses des Stößels mit einer besonders guten Querkrafteinleitung erreich. Zudem wird die Montage des Federtellers im Gehäuse des Stößels am Führungsabschnitt erleichtert.
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Es ist von Vorteil, wenn der Federteller am Führungsabschnitt einen nach radial außen abstehenden Bund bildet, der am stirnseitigen Ende des Gehäuses zur Anlage an diesem vorsteht. Hierdurch wird bei der Rückstellung und/oder bei der Hubbetätigung des Schafts eine direkte Krafteinleitung zwischen Federteller und Gehäuse des Stößels ermöglicht. Gleichzeitig kann der Federteller am Gehäuse des Stößels durch die Anlage am Bund axial definiert positioniert werden.
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Dabei kann der Federteller radial außen am Bund am stirnseitigen Ende des Gehäuses axial abgestützt und radial innen gegenüber dem sich quer zum Gehäuse erstreckenden Träger des Stößels zur Anlage des Schafts axial beabstandet angeordnet werden. Auf diese Weise ist die Krafteinleitung zwischen Rückstellfeder, Federteller und Stößel allein an dessen Gehäuse möglich und ist vollkommen entkoppelt von der Krafteinleitung zwischen Schaft und Stößel. Zudem wird eine gute Durchströmung des Pump- und/oder Schmiermediums am Federteller ermöglicht.
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Nach einem weiteren selbständigen Erfindungsgedanken wird eine Anordnung mit einem Federteller zur Abstützung zumindest einer Rückstellfederung für den Schaft eines Pumpenkolbens oder eines Gaswechselventils einer Brennkraftmaschine vorgeschlagen, bei der am Federteller eine Durchgangsöffnung mit einem ersten Öffnungsbereich und einem diesen erweiternden zweiten Öffnungsbereich vorgesehen ist. Am ersten Öffnungsbereich ist der Schaft zum Kontakt mit dem Stößel durch den Federteller hindurchgeführt und zur Rückstellung an einem Mitnehmerabschnitt am Federteller anlegbar, während am gegenüber dem ersten Öffnungsbereich vergrößerten zweiten Öffnungsbereich der Schaft mit dem Mitnehmerabschnitt zur Montage hindurchführbar ist. Hierdurch ist eine besonders einfache Montage von Federteller und Schaft möglich.
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Dabei sind die Öffnungsbereiche insbesondere durch Stanzen einfach herstellbar. Zugleich dient der zweite Öffnungsbereich der Durchströmung des Pump- und/oder Schmiermediums am Federteller. Denkbar ist es, den vorstehend beschriebenen Erfindungsgedanken mit zumindest einem der weiter oben beschriebenen Merkmale zu kombinieren.
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Bevorzugt ist der erste Öffnungsbereich als ein am Federteller zentral angeordnetes erstes Rundloch und der zweite Öffnungsbereich als ein das zentrale Rundloch schlüssellochartig überlappendes exzentrisch angeordnetes zweites Rundloch ausgebildet. Hierbei ist der Durchmesser des zentralen Rundlochs so groß ausgeführt, dass der Schaft mit Radialspiel hindurchführbar ist, während der Durchmesser des exzentrischen Rundlochs gegenüber dem des zentralen Rundlochs derart vergrößert ausgeführt ist, dass der Schaft mit dem Mitnehmerabschnitt zur Montage hindurchführbar ist.
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Zur Verbesserung der Durchströmung des Pump- und/oder Schmiermediums am Federteller kann ausgehend vom Außendurchmesser des Federtellers zumindest ein sich nach radial innen erstreckender Durchbruch vorgesehen sein.
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Bevorzugt weist der Federteller zur Durchströmung ausgehend vom Außendurchmesser mehrere am Umfang verteilt angeordnete Durchbrüche auf, wobei diese und das exzentrische Rundloch jeweils entlang um einen Mittelpunktswinkel derart versetzt zueinander verlaufender Mittelpunktsachsen angeordnet sind, dass bei einer möglichen Verdrehung des Federtellers im Gehäuse während des Betriebs zumindest eine der vorgenannten Durchströmungsöffnungen von dem balkenförmig ausgeführten Träger am Stößel unverdeckt ist.
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Vorzugsweise sind die Durchbrüche und die Rundlöcher jeweils symmetrisch zu der jeweiligen Mittelachse ausgebildet, entlang derer sie angeordnet sind.
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Der Federteller ist bevorzugt als Blechteil aus einem Blechzuschnitt spanlos, insbesondere durch Tiefziehen und Stanzen hergestellt.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen, in denen mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung vereinfacht dargestellt sind. Es zeigen:
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1 eine Schnittdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Anordnung,
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2 eine Draufsicht der Anordnung gemäß 1,
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3 eine perspektivische Darstellung der Anordnung gemäß 1,
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4 eine perspektivische Darstellung der Anordnung gemäß 1 mit einer Rückstellfeder,
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5 eine Schnittdarstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Anordnung,
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6 einen perspektivischer Teilschnitt der Anordnung gemäß 5.
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Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
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Ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Anordnung gemäß 1 zeigt einen Stößel zur Hubbetätigung des Schaftes 1 eines Pumpenkolbens einer Kraftstoffhochdruckpumpe. Der Stößel ist als Rollenstößel seinerseits an einer Nockenrolle von einer Nockenwelle oder einem Exzenter antreibbar und weist ein hohlzylindrisches Gehäuse 2 auf, an dem der Stößel in einer Bohrung eines nicht dargestellten diesen umgebenden Bauteils geführt wird. Zur Hubbetätigung greift der Schaft 1 in das Gehäuse 2 koaxial ein und steht am stößelseitigen Ende des Schafts 1 mit dem Stößel in Kontakt. Dabei ist der Schaft 1 an einer Durchgangsöffnung eines Federtellers zur Abstützung einer nicht dargestellten Rückstellfeder hindurchgeführt, die der Rückstellung des Schaftes 1 dient. Der Federteller weist radial außen einen topfartig vorstehenden Führungsabschnitt 3 auf. Dieser bildet einen in radial äußere Richtung gekröpften ringförmigen Rand 4 zur Anlage am Innendurchmesser des Gehäuses 2. Am Rand 4 ist der Federteller im Gehäuse 2 koaxial geführt. Dabei liegt der Rand 4 mit der Materialstärkeseite am Innendurchmesser des Gehäuses 2 an. Quer zum Gehäuse 2 verläuft ein Träger 5, an dem der Schaft 1 zur Übertragung einer Hubbewegung in Kontakt mit dem Stößel steht. Am Träger 5, hier als eine balkenförmige Traverse ausgeführt, liegt der Schaft 1 mit seinem stößelseitigen Ende stirnseitig an. Alternativ kann der Träger 5 insbesondere als Scheibe ausgeführt werden.
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Die Durchgangsöffnung am Federteller weist einen als zentral am Federteller angeordnetes Rundloch ausgeführten zentralen Öffnungsbereich 6 auf, an dem der Schaft 1 hindurchgeführt ist. Im Bereich des Öffnungsbereichs 6 ist am Federteller eine Ausbuchtung 7 vorgesehen, in die ein am stößelseitigen Ende des Schafts 1 als ein radial abstehender Mitnehmerbund ausgeführter Mitnehmerabschnitt 8 aufgenommen ist. Die Ausbuchtung 7 bildet an ihrer dem Mitnehmerabschnitt 8 zugewandten Seite im Bereich der Durchgangsöffnung eine dem Mitnehmerabschnitt 8 gegenüberliegende ringförmige Anlagefläche, an der der Mitnehmerabschnitt 8 am Federteller zur Rückstellung des Schafts 1 anlegbar ist. Bei Hubbetätigung liegt der Schaft 1 mit seinem stirnseitigen Ende am Träger 5 an. Dabei ist der Schaft 1 mit radialem Spiel am zentralen Öffnungsbereich 6 der Durchgangsöffnung gegenüber dem Federteller angeordnet. Zugleich ist der Mitnehmerabschnitt 8 mit einem vorbestimmten axialen Spiel gegenüber der Anlagefläche an der Ausbuchtung 7 des Federtellers beabstandet angeordnet. Hierdurch ist bei Hubbetätigung durch Krafteinleitung am Träger 5 in den Schaft 1 dieser vom Federteller entkoppelt. Umgekehrt ist bei Rückstellung des Schaftes 1 am Mitnehmerabschnitt 8 durch den Federteller der Schaft 1 vom Träger 5 entkoppelt. Etwaige Querkräfte am Federteller können durch die Radialabstützung an dem am Innendurchmesser des Gehäuses 2 des Stößels anliegenden Rand 4 des Federtellers direkt in das Gehäuse 2 abgeleitet werden und wirken nicht auf den Schaft 1.
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Der Federteller bildet an einem radial innen durch die Ausbuchtung 7 und radial außen durch den Führungsabschnitt 3 begrenzten Ringabschnitt, an seiner dem Träger 5 zugewandten Seite eine ringförmige Anlagefläche 9, an der der Federteller direkt am Träger 5 abgestützt ist. An seiner vom Träger 5 abgewandten Seite bildet der Ringabschnitt eine ringförmige Anlagefläche 10 zur Abstützung der Rückstellfeder am Federteller. Zwischen der Anlagefläche 9 und dem Träger 5 sowie dem Rand 4 und dem Gehäuse 2 wird ein direkter Kraftfluss zwischen Rückstellfeder-Federteller-Stößel ermöglicht.
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Der Federteller ist vorzugsweise aus einem Blechzuschnitt durch Ziehen hergestellt. Fließende Übergänge mit Rundungen am Führungsabschnitt 3 radial außen und an der Ausbuchtung 7 radial innen erlauben eine stabile Krafteinleitung am Träger 5. Da bei dieser Ausgestaltung der Führungsabschnitt 3 nicht am Gehäuse verharren kann, wird die Montage des Federtellers und der Kraftstoffpumpe erleichtert.
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2 zeigt das Gehäuse 2 des Stößels mit dem eingesetzten Federteller und dem Schaft 1 in einer Draufsicht. Der Rand 4 des Führungsabschnitts 3 liegt ringförmig an der Innenwand des Gehäuses 2 an. An der Durchgangsöffnung des Federtellers ist am zentralen Öffnungsbereich 6 der Schaft 1 mit Radialspiel am Federteller hindurchgeführt. Der zentrale Öffnungsbereich 6 ist schlüssellochartig erweitert durch einen zweiten Öffnungsbereich 11, der als exzentrisch am Federteller angeordnetes Rundloch ausgeführt ist, das den zentralen Öffnungsbereich 6 überlappt. Im Bereich des zentralen Öffnungsbereichs 6 ist zur Rückstellung des Schafts 1 der Mitnehmerabschnitt 8 an der Anlagefläche am Federteller anlegbar, während der exzentrisch angeordnete Öffnungsbereich 11 der Montage dient und einen gegenüber dem zentralen Öffnungsbereich 6 vergrößerten Durchmesser zur Durchführung des Schafts 1 mit dem Mitnehmerabschnitt 8 aufweist. Nach der Durchführung des Schaftes 1 und des Mitnehmerabschnitts 8 am Federteller ist der Schaft 1 aus dem exzentrischen Öffnungsbereich 11 über die schlüssellochartige Verbindung in den zentralen Öffnungsbereich 6 verlagerbar. Umgekehrt ist zur Demontage der Schaft 1 aus dem zentralen Öffnungsbereich 6 wieder in den exzentrischen Öffnungsbereich 11 rückführbar.
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Während des Betriebs ermöglicht der exzentrisch angeordnete Öffnungsbereich 11 zugleich die Durchströmung des Pumpmediums, hier Dieselkraftstoff, oder des Öl-Luftgemisches bei einer ölgeschmierten Kraftstoffhochdruckpumpe am Federteller. Hierbei ist der Öffnungsbereich 11 derart ausgebildet, dass er zumindest teilweise unverdeckt von dem Träger 5 angeordnet ist, an dem der Federteller an der Anlagefläche 9 abgestützt ist, so dass das Pumpmedium nach Durchströmung des Öffnungsbereichs 11 am Träger 5 vorbeiströmen kann. Zur weiteren Verbesserung der Durchströmung am Federteller sind jeweils ausgehend vom Rand 4 drei sich nach radial innen erstreckende Durchbrüche 12 vorgesehen. Diese erstrecken sich in radial innere Richtung bis etwa zur radialen Mitte der zur Abstützung der Rückstellfeder am Federteller vorgesehenen ebenen Anlagefläche 10, die radial außen durch den Führungsabschnitt 3 und radial innen durch die Ausbuchtung 7 begrenzt wird. Die Durchbrüche 12 und der exzentrisch angeordnete Öffnungsbereich 11 sind jeweils entlang von Mittelpunktsachsen angeordnet, die um einen Mittelpunktswinkel von 90° zueinander versetzt angeordnet sind. Dadurch wird gewährleistet, dass während des Betriebs auch bei einer möglichen Verdrehung des Federtellers 3 im Gehäuse 2 zumindest zwei der vorgenannten Durchströmungsöffnungen 11, 12 zur Gewährleistung einer Durchströmung des Pumpmediums bzw. des Öl-Luftgemisches am Federteller vom Träger 5 zumindest teilweise unverdeckt sind. Hierbei sind die Durchbrüche 12 und die Öffnungsbereiche 6, 11 jeweils symmetrisch zur jeweiligen Mittelachse ausgebildet.
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Die perspektivischen Ansichten in 3 und 4 zeigen die Anordnung ohne bzw. mit der am Federteller abgestützten Rückstellfeder. Der Federteller liegt am radial äußeren Rand 4 am Innendurchmesser des Gehäuses 2 des Stößels an. Der Rand 4 schließt dabei bündig mit dem stirnseitigen Ende des Gehäuses 2 ab. Mit seiner kappenartigen Form überspannt der Federteller den Innenraum des Gehäuses 2. Der Schaft 1 ist in montiertem Zustand am zentralen Öffnungsbereich 6 des Federtellers hindurchgeführt. Im Bereich dieser ist der Mitnehmerabschnitt 8 am stößelseitigen Ende des Schafts 1 in der Ausbuchtung 7 des Federtellers aufgenommen, wobei die Ausbuchtung 7 von dem den zentralen Öffnungsbereich 6 überlappenden Öffnungsbereich 11 durchsetzt ist. Die Ausbuchtung 7 begrenzt radial innen und der topfartige Führungsabschnitt 3 radial außen einen Ringabschnitt des Federtellers, an dessen stößelabgewandter Seite die ringförmige axiale Anlagefläche 10 zur Abstützung der Rückstellfeder und an dessen stößelzugewandter Seite die ringförmige axiale Anlagefläche 9 zur Abstützung am Träger 5 ausgebildet ist. Die Durchbrüche 12 erstrecken sich jeweils ausgehend vom Rand 4 entlang des topfartig gebogenen Führungsabschnitts 3, an dem sie einen radialen Öffnungsbereich bilden, bis etwa zur radialen Mitte des vorgenannten Ringabschnitts, an dem sie in einen axialen Öffnungsbereich übergehen.
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Die Rückstellfeder besteht aus einer koaxial zum Schaft 1 angeordneten Schraubenfeder, die mit ihrem stößelseitigen Ende an der Anlagefläche 10 des Federtellers 3 abgestützt ist und zugleich an ihrem Außendurchmesser an der radialen Innenseite des Führungsabschnitts 3 geführt wird. Alternativ ist auch eine Innenführung der Rückstellfeder an ihrem Innendurchmesser an der Ausbuchtung 7 des Federtellers möglich.
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In einem zweiten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Anordnung gemäß 5 weist der Federteller radial außen einen hohlzylindrisch ausgeführten Führungsabschnitt 13 auf. Dieser bildet am Innen- und Außendurchmesser jeweils eine zylindrische Anlagefläche zur Führung der Rückstellfeder bzw. zur Führung des Federtellers am Innendurchmesser des Gehäuses 2 des Stößels. Der Führungsabschnitt 13 liegt an der an seinem Außenmantel gebildeten zylindrischen Anlagefläche flächig am Innenmantel des Gehäuses 2 radial an. Dabei ist am freien Ende des Führungsabschnitts 13 ein nach radial außen abstehenden Bund 14 ausgebildet, der am stirnseitigen Ende des Gehäuses 2 vorsteht und eine diesem gegenüberliegende ringförmige Anlagefläche bildet, an der der Bund 14 am stirnseitigen Ende des Gehäuses 2 axial angelegt ist. Auf diese Weise ist der Federteller radial und axial am Gehäuse 2 abgestützt, so dass Querkräfte am Federteller und die Federkräfte der Rückstellfeder direkt in das Gehäuse 2 eingeleitet werden können. Zugleich ist es durch den Bund 14 möglich, den Federteller am Gehäuse 2 in definiertem axialen Abstand zum Träger 5 anzuordnen. Der dabei zwischen dem Träger 5 und dem Federteller entstehende Zwischenraum gewährleistet die Mediendurchströmung. Zugleich kann in diesem Zwischenraum ein mit dem Gehäuse 2 verbundener Sicherungsring zur Halterung des Trägers 5 angeordnet werden.
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6 zeigt den Federteller mit seinem Bund 14 am stirnseitigen Ende des Gehäuses 2 des Stößels anliegend. Dabei überspannt der Federteller kappenförmig den Innenraum des Gehäuses 2 und liegt am Bund 14 axial und am Außenmantel des Führungsabschnitts 13 radial jeweils flächig am Gehäuse 2 an. Zur Durchführung des nicht dargestellten Schafts 1 am Federteller ist eine wie oben bereits beschriebene schlüssellochartige Durchgangsöffnung vorgesehen. Die nicht dargestellte Rückstellfeder kann an einer durch den Führungsabschnitt 13 radial außen und die Durchgangsöffnung radial innen begrenzte ebene axiale Anlagefläche 15 des Federtellers abgestützt werden. Die Rückstellfeder wird dabei am Innendurchmesser des hohlzylindrischen Führungsabschnitts 13 geführt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schaft
- 2
- Gehäuse
- 3
- Führungsabschnitt
- 4
- Rand
- 5
- Träger
- 6
- Öffnungsbereich
- 7
- Ausbuchtung
- 8
- Mitnehmerabschnitt
- 9
- Anlagefläche
- 10
- Anlagefläche
- 11
- Öffnungsbereich
- 12
- Durchbruch
- 13
- Führungsabschnitt
- 14
- Bund
- 15
- Anlagefläche
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010011435 A1 [0002]
