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Die Erfindung betrifft ein hydrostatisch betätigtes Kupplungssystem, mit einem Geberzylinder, der durch eine hydrostatische Strecke mit einem Nehmerzylinder verbunden ist, und mit einem Reservoir, das bei einem Schnüffelvorgang mit der hydrostatischen Strecke oder dem Geberzylinder verbindbar ist, um zum Beispiel einen Volumenausgleich zu ermöglichen. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Betreiben eines derartigen hydrostatisch betätigten Kupplungssystems.
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Aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 10 2013 207 263 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Anpassung einer Kupplungskennlinie einer automatisiert betätigbaren Reibungskupplung bekannt, mit einer Kupplungsaktorik mit einer Betätigungsvorrichtung mit einer Fluidsäule zwischen einem Geberzylinder und einem Nehmerzylinder, wobei die Kupplungsaktorik eine Schnüffelöffnung aufweist. Aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 10 2013 205 237 A1 ist ein Verfahren zum Steuern eines Aktorsystems zur hydraulischen Betätigung einer Kupplung bekannt, wobei das Aktorsystem einen Geberzylinder mit einem Geberkolben, einen Nachlaufbehälter zur Aufnahme von Hydraulikfluid, eine Verbindungsöffnung zwischen dem Nachlaufbehälter und dem Geberzylinder, einen hydrostatischen Aktor zur Steuerung einer Stellung des Geberkolbens und eine Steuereinrichtung zur Steuerung des hydrostatischen Aktors aufweist.
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Aufgabe der Erfindung ist es, die hydrostatische Betätigung einer Kupplung, insbesondere einer Doppelkupplung mit einem hydrostatisch betätigten Kupplungssystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, zu vereinfachen.
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Die Aufgabe ist bei einem hydrostatisch betätigten Kupplungssystem, mit einem Geberzylinder, der durch eine hydrostatische Strecke mit einem Nehmerzylinder verbunden ist, und mit einem Reservoir, das bei einem Schnüffelvorgang mit der hydrostatischen Strecke oder dem Geberzylinder verbindbar ist, um zum Beispiel einen Volumenausgleich zu ermöglichen, durch eine Schnüffelventileinrichtung gelöst, die an die hydrostatische Strecke oder den Geberzylinder und das Reservoir angeschlossen ist. Die erfindungsgemäße Schnüffelventileinrichtung ersetzt Schnüffelnuten, wie sie bei herkömmlichen hydrostatisch betätigten Kupplungssystemen verwendet werden, um zum Beispiel einen Volumenausgleich zu ermöglichen. Die Schnüffelventileinrichtung liefert den Vorteil, dass ein Teil eines Verfahrwegs eines Kolbens in dem Geberzylinder eingespart werden kann. Dadurch verkürzt sich der für das hydrostatisch betätigte Kupplungssystem benötigte axiale Bauraum. Darüber hinaus ermöglicht die Schnüffelventileinrichtung einen Dynamikvorteil aufgrund des verkürzten Weges. Zusätzlich kann die Lebensdauer von Dichtungen durch den Wegfall der Schnüffelnuten erhöht werden. Mit der erfindungsgemäßen Schnüffelventileinrichtung kann die hydrostatische Strecke, insbesondere ein Druckraum im Geberzylinder, auf einfache Art und Weise mit dem Reservoir verbunden werden, um einen Volumenausgleich in der hydrostatischen Strecke, zum Beispiel aufgrund von Temperaturschwankungen, auszugleichen.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des hydrostatisch betätigten Kupplungssystems ist dadurch gekennzeichnet, dass die hydrostatische Strecke oder der Geberzylinder zur Darstellung eines Schnüffelvorgangs über die Schnüffelventileinrichtung mit dem Reservoir verbindbar ist. Das zum Ausgleich von Temperaturänderungen in der hydrostatischen Strecke notwendige Schnüffeln kann nur in einem drucklosen Zustand erfolgen, wenn die Kupplung inaktiv ist. Über die Schnüffelventileinrichtung kann eine unerwünschte Fluidleckage bei niedrigen Temperaturen eliminiert werden.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des hydrostatisch betätigten Kupplungssystems ist dadurch gekennzeichnet, dass der Geberzylinder einen ersten zusätzlichen Fluidkanal aufweist, der einen primärseitigen Druckraum mit der Schnüffelventileinrichtung verbindet. Der erste zusätzliche Fluidkanal ersetzt Schnüffelnuten, wie sie bei herkömmlichen hydrostatisch betätigten Kupplungssystemen verwendet werden.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des hydrostatisch betätigten Kupplungssystems ist dadurch gekennzeichnet, dass der Geberzylinder einen zweiten zusätzlichen Fluidkanal aufweist, der einen sekundärseitigen Druckraum mit der Schnüffelventileinrichtung verbindet. Der sekundärseitige Druckraum steht mit dem Reservoir in Verbindung.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des hydrostatisch betätigten Kupplungssystems ist dadurch gekennzeichnet, dass die Schnüffelventileinrichtung aktiv angesteuert ist. Über die aktiv angesteuerte Schnüffelventileinrichtung kann auf einfache Art und Weise ein gewünschter Druck bei einem vorgegebenen Weg konstant gehalten werden. Somit kann einer unerwünschten Druckerhöhung durch einen Temperaturanstieg in der hydrostatischen Strecke entgegengewirkt werden. Des Weiteren kann über die aktiv angesteuerte Schnüffelventileinrichtung ebenfalls eine Entlüftung der hydrostatischen Strecke realisiert werden. Darüber hinaus kann ein Rückausgleich des Fluids, beispielsweise beim Abkühlen der hydrostatischen Strecke, ebenfalls – vorzugsweise im drucklosen Zustand – über die aktiv angesteuerte Schnüffelventileinrichtung erfolgen.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des hydrostatisch betätigten Kupplungssystems ist dadurch gekennzeichnet, dass die Schnüffelventileinrichtung als Sitzventil ausgeführt ist. Durch das Sitzventil können unerwünschte Leckagen verhindert werden. Das Sitzventil dichtet zum Beispiel in einer Strömungsrichtung. Die Schnüffelventileinrichtung ist vorzugsweise direkt betätigt, zum Beispiel elektrisch beziehungsweise elektromagnetisch. Durch eine Rückstellfeder ist die Schnüffelventileinrichtung vorzugsweise in ihre Schließstellung vorgespannt. Das bedeutet, dass die Schnüffelventileinrichtung in einem unbestromten Zustand in Sitzrichtung geschlossen wird.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des hydrostatisch betätigten Kupplungssystems ist dadurch gekennzeichnet, dass die Schnüffelventileinrichtung als Sitzventil ausgeführt ist, das in entgegengesetzten Strömungsrichtungen dichtet. Durch das zweifach-sitzdichte Sitzventil wird die Leckage im Betrieb des hydrostatisch betätigten Kupplungssystems minimiert.
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Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Betreiben eines vorab beschriebenen hydrostatisch betätigten Kupplungssystems mit der Schnüffelventileinrichtung.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die Schnüffelventileinrichtung verwendet wird, um einen gewünschten Druck in der hydrostatischen Strecke bei einem vorgegebenen Weg konstant zu halten. Dadurch wird das Betätigen der Kupplung mit dem hydrostatisch betätigten Kupplungssystem auf einfache Art und Weise optimiert.
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Die Erfindung betrifft des Weiteren einen Geberzylinder für ein vorab beschriebenes hydrostatisch betätigtes Kupplungssystem. Der Geberzylinder ist separat handelbar.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung einer Druckmittelbetätigungsvorrichtung mit einem Geberzylinder;
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2 eine vereinfachte Darstellung eines Geberzylinders gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
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3 eine vereinfachte Darstellung eines Geberzylinders gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel;
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4 eine erste Ausführungsform einer Schnüffelventileinrichtung und
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5 eine zweite Ausführungsform der Schnüffelventileinrichtung.
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1 zeigt eine Druckmittelbetätigungseinrichtung 1 mit einem Betätigungsaktuator 2, der ein Ausgangselement 3 umfasst. Bei dem Ausgangselement 3 handelt es sich zum Beispiel um eine Spindel. Bei dem Betätigungsaktuator 2 handelt es sich zum Beispiel um einen Elektromotor.
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Das Ausgangselement 3 des Betätigungsaktuators 2 ist, zum Beispiel über eine Verbindungsstange 4, mit einem Kolben 5 eines Geberzylinders 6 verbunden. Dabei ist der Kolben 5 in einem Zylinder 7 des Geberzylinders 6 axial verlagerbar angeordnet, so dass ein Arbeitsdruckraum beziehungsweise Druckraum 8 im Volumen variiert werden kann. Das Variieren des Volumens in dem Druckraum oder Arbeitsdruckraum 8 ist in 1 durch zwei Kolbenstellungen des Kolbens 5 angedeutet.
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Der Druckraum 8 ist über eine hydrostatische Strecke 9 mit einem Druckraum 10 in einem Nehmerzylinder 11 verbunden. Der Nehmerzylinder 11 wird durch einen Kolben 12 in einem Zylinder 13 des Nehmerzylinders 11 begrenzt.
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Über die hydrostatische Strecke 9, in welcher ein geeignetes Druckmittel, zum Beispiel ein Hydraulikmedium, wie Hydrauliköl, angeordnet ist, herrscht in dem Druckraum 10 des Nehmerzylinders 11 der gleiche Druck wie in dem Druckraum 8 des Geberzylinders 6. Dadurch wird der Kolben 12 im Zylinder 13 des Nehmerzylinders 11 in axialer Richtung verlagert, wenn der Kolben 5 im Zylinder 7 des Geberzylinders 6 verlagert wird.
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Der Kolben 12 im Zylinder 13 des Nehmerzylinders 11 ist über eine Verbindungsstange 14 und ein Betätigungslager 15 mit einer Kupplung 16 gekoppelt, um diese zu betätigen. Die Kupplung 16 ist vorzugsweise als Doppelkupplung ausgeführt.
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Über eine Verbindungsleitung 18 steht der Geberzylinder 6 mit einem Druckmittelreservoir 19 in Verbindung. Über das Druckmittelreservoir 19 kann der Geberzylinder 6 mit Druckmittel gefüllt werden, wenn der Kolben 5 komplett zurückgezogen wird, das heißt, in 1 nach links bewegt wird.
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Der Betätigungsaktuator 2 wird durch eine Software 20 über ein elektronisches Steuergerät angesteuert. Durch einen Pfeil 21 ist angedeutet, dass das Ausgangselement 3 durch den Betätigungsaktuator 2 in Drehung versetzt werden kann. Die Drehbewegung des Ausgangselements 3 wird, wie durch einen Pfeil 22 angedeutet ist, in eine axiale Bewegung, in 1 nach rechts, umgewandelt.
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Die Bewegungsumwandlung erfolgt zum Beispiel über eine nicht näher dargestellte Mutter. Die axiale Bewegung 22 wird über die Verbindungsstange 4 auf den Kolben 5 übertragen, wie durch einen Pfeil 23 angedeutet ist.
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Die Bewegung 23 des Kolbens 5, der auch als Geberkolben bezeichnet wird, wird über die hydrostatische Strecke 9 auf den auch als Nehmerkolben bezeichneten Kolben 12 übertragen, wie durch einen Pfeil 24 angedeutet ist. Die Bewegung 24 des Nehmerkolbens 12 führt zu einer Betätigung der Kupplung 16, wie durch einen Pfeil 25 angedeutet ist.
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Der Druck in dem Druckraum 8 des Geberzylinders 6 wird durch einen Drucksensor 27 erfasst. Die Position des Kolbens 5 in dem Geberzylinder 6 wird durch einen Positions-Sensor 26 erfasst.
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Gemäß einem wesentlichen Aspekt der Erfindung ist der Druckmittelbetätigungsvorrichtung 1 eine Schnüffelventileinrichtung 30 zugeordnet. Die Schnüffelventileinrichtung 30 ist vorzugsweise als 2/2-Wegeventil ausgeführt.
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Über eine erste Anschlussleitung 31 ist die Schnüffelventileinrichtung 30 an die hydrostatische Strecke 9 angeschlossen. Über eine zweite Anschlussleitung 32 ist die Schnüffelventileinrichtung 30 an die Verbindungsleitung 18 beziehungsweise an das Reservoir 19 angeschlossen.
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Durch eine gestrichelte Linie 33 ist in 1 angedeutet, dass die Schnüffelventileinrichtung 30, anstatt über die Anschlussleitung 31 an die hydrostatische Strecke 9, auch direkt an den Druckraum 8 des Geberzylinders 6 angeschlossen werden kann.
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Die Schnüffelventileinrichtung 30 umfasst vorzugsweise eine Öffnungsstellung und eine Schließstellung. In der Öffnungsstellung ist eine Verbindung zwischen den Anschlussleitungen 31 und 32 durch die Schnüffelventileinrichtung 30 freigegeben. In der Schließstellung ist die Verbindung zwischen den Anschlussleitungen 31 und 32 durch die Schnüffelventileinrichtung 30 unterbrochen. Die Schnüffelventileinrichtung 30 ist vorzugsweise in ihre Schließstellung vorgespannt.
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Durch ein aktives Ansteuern der Schnüffelventileinrichtung 30 kann diese bedarfsabhängig geöffnet werden, um einen gewünschten Druck in dem Druckraum 8 beziehungsweise der hydrostatischen Strecke 9 konstant zu halten. Somit kann eine unerwünschte Druckerhöhung durch einen Temperaturanstieg des Druckmittels in dem Druckraum 8 beziehungsweise der hydrostatischen Strecke 9 verhindert werden.
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Die Schnüffelventileinrichtung 30 ist vorzugsweise an einer, bezogen auf die Erdschwerkraft, obersten oder höchsten Stelle auf der Druckseite des Geberzylinders 6 angeordnet. Dadurch wird auf einfache Art und Weise ein Entlüften des Druckraums 8 beziehungsweise der hydrostatischen Strecke 9 über die Schnüffelventileinrichtung 30 ermöglicht. Das Entlüften erfolgt zum Beispiel bei einer Erstinbetriebnahme der Druckmittelbetätigungsvorrichtung 1 oder zum Entfernen von während des Betriebs eingesaugter Luft.
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In 2 ist eine Druckmittelbetätigungsvorrichtung 41 mit einem Ringraum 42 vereinfacht im Schnitt dargestellt. Der Ringraum 42 wird in radialer Richtung von zwei Gehäusewandbereichen 43 und 44 begrenzt und dient zur Aufnahme eines als Ringkolben ausgeführten Kolbens 45 eines Geberzylinders 46.
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Über den Kolben 45 kann ein Druckraum 48 des Geberzylinders 46 mit Druck beaufschlagt werden. Der Kolben 45 entspricht dem Kolben 5 in 1. Der Geberzylinder 46 entspricht dem Geberzylinder 6 in 1. Der Druckraum 48 entspricht dem Druckraum 8 in 1.
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Dem Kolben 45 sind in dem Geberzylinder 46 zwei Dichtungen 51, 52 zugeordnet. Dichtlippen der Dichtungen 51, 52 liegen dichtend an dem Kolben 45 an. Eine Dichtung 53 liegt mit ihrer Dichtlippe innen an dem Kolben 45 an.
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Die Dichtungen 52 und 53 dienen zur Darstellung eines Sekundärraums 55. Der Sekundärraum 55 steht (in 2 nicht dargestellt) mit dem Reservoir in Verbindung, das in 1 mit 19 bezeichnet ist.
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Die Schnüffelventileinrichtung 30 ist über die erste Anschlussleitung 31 an einen ersten zusätzlichen Fluidkanal 63 angeschlossen. Der erste zusätzliche Fluidkanal 63 schafft eine Verbindung zum Druckraum 48. Durch eine gestrichelte Linie 65 ist in 2 angedeutet, dass sich der erste zusätzliche Fluidkanal 63 auch direkt in den Druckraum 48 erstrecken kann.
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Die zweite Anschlussleitung 32 der Schnüffelventileinrichtung 30 ist an einen zweiten zusätzlichen Fluidkanal 64 angeschlossen. Der zweite zusätzliche Fluidkanal 64 schafft eine Verbindung zu dem Sekundärraum 55, und damit zu dem Reservoir (19 in 1).
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In 3 ist eine Druckmittelbetätigungsvorrichtung 71 dargestellt, die der Druckmittelbetätigungsvorrichtung 41 aus 2 ähnelt. Zur Bezeichnung gleicher oder ähnlicher Teile werden die gleichen Bezugszeichen verwendet. Um Wiederholungen zu vermeiden, wird auf die vorangegangene Beschreibung der 2 verwiesen. Im Folgenden wird nur auf die Unterschiede zwischen den in den 2 und 3 dargestellten Druckmittelbetätigungsvorrichtungen 41 und 71 eingegangen.
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Die Druckmittelbetätigungsvorrichtung 71 in 3 umfasst einen Reservoiranschluss 74, der mit dem Reservoir (19 in 1) in Verbindung steht. Durch eine Schraffur 75 ist angedeutet, dass die in 3 dargestellte Druckmittelbetätigungsvorrichtung 71 keinen Sekundärraum (55 in 2) umfasst. Das liefert unter anderem den Vorteil, dass die Dichtung, die in 2 mit 52 bezeichnet ist, entfallen kann.
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In den 4 und 5 sind Ausführungsformen der Schnüffelventileinrichtung 30 symbolisch dargestellt. Die Schnüffelventileinrichtung 30 ist als 2/2-Wegeventil mit einer Schließstellung und einer Öffnungsstellung ausgeführt.
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Durch eine symbolisch angedeutete Rückstellfeder ist die Schnüffelventileinrichtung 30 in ihre Schließstellung vorgespannt, in welcher eine Verbindung zwischen den Anschlussleitungen 31 und 32 unterbrochen ist.
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Durch elektrische Betätigung kann die Schnüffelventileinrichtung 30 aus ihrer Schließstellung aktiv in ihre Öffnungsstellung umgeschaltet werden. In der Öffnungsstellung ist die Verbindung zwischen den Anschlussleitungen 31 und 32 freigegeben.
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Die in 4 dargestellte Schnüffelventileinrichtung 30 ist als zweifach-sitzdichtes Sitzventil ausgeführt. Das zweifach-sitzdichte Sitzventil ist in beide Strömungsrichtungen sitzdicht.
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Die in 5 dargestellte Schnüffelventileinrichtung 30 ist demgegenüber als einfachsitzdichtes Sitzventil ausgeführt. Das einfach-sitzdichte Sitzventil ist nur in einer Strömungsrichtung sitzdicht, das heißt, in 5 bei einer Durchströmung von unten nach oben, also von der Anschlussleitung 31 zur Anschlussleitung 32.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Druckmittelbetätigungsvorrichtung
- 2
- Betätigungsaktuator
- 3
- Ausgangselement
- 4
- Verbindungsstange
- 5
- Kolben
- 6
- Geberzylinder
- 7
- Zylinder
- 8
- Druckraum
- 9
- Hydrostatische Strecke
- 10
- Druckraum
- 11
- Nehmerzylinder
- 12
- Kolben
- 13
- Zylinder
- 14
- Verbindungsstange
- 15
- Betätigungslager
- 16
- Kupplung
- 18
- Verbindungsleitung
- 19
- Druckmittelreservoir
- 20
- Software
- 21
- Pfeil
- 22
- Pfeil
- 23
- Pfeil
- 24
- Pfeil
- 25
- Pfeil
- 26
- Positions-Sensor
- 27
- Drucksensor
- 30
- Schnüffelventileinrichtung
- 31
- erste Anschlussleitung
- 32
- zweite Anschlussleitung
- 33
- gestrichelte Linie
- 41
- Druckmittelbetätigungseinrichtung
- 42
- Ringraum
- 43
- Gehäusewandbereich
- 44
- Gehäusewandbereich
- 45
- Kolben
- 46
- Geberzylinder
- 48
- Druckraum
- 51
- Dichtung
- 52
- Dichtung
- 53
- Dichtung
- 55
- Sekundärraum
- 63
- erster zusätzlicher Fluidkanal
- 64
- zweiter zusätzlicher Fluidkanal
- 65
- gestrichelte Linie
- 71
- Druckmittelbetätigungsvorrichtung
- 74
- Reservoiranschluss
- 75
- Schraffur
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013207263 A1 [0002]
- DE 102013205237 A1 [0002]
