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Die Erfindung betrifft einen Kolbendruckspeicher für ein hydraulisches Steuersystem eines Getriebes eines Kraftfahrzeuges gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruches 1.
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Im Stand der Technik sind unterschiedlich ausgebildete Kolbendruckspeicher, insbesondere für die hydraulischen Steuersysteme von Getrieben bei Kraftfahrzeugen bereits bekannt. Kolbendruckspeicher werden im Allgemeinen zur Speicherung von hydraulischer Energie eingesetzt und als separate Bauteile im Bereich der Getriebe von Kraftfahrzeugen montiert. Im Allgemeinen weisen derartige Kolbendruckspeicher eine erste und eine zweite Druckkammer sowie ein Kolbenelement auf. Das Kolbenelement ist in einem Aufnahmebereich eines Gehäuses des Kolbendruckspeichers bewegbar und/oder verschiebbar angeordnet und begrenzt zumindest teilweise die erste und die zweite Druckkammer. In der ersten Druckkammer wird insbesondere das flüssige Hydraulikmittel aufgenommen bzw. kann hier entsprechend gelagert/gespeichert werden, wobei die zweite Druckkammer ein Gas aufnimmt bzw. in der zweiten Druckkammer eine bestimmte Gasmenge, insbesondere hier ein bestimmtes Gasvolumen eines bestimmten Gases abgefüllt ist. Das Kolbenelement dichtet die erste Druckkammer auch gegenüber der zweiten Druckkammer (und umgekehrt) entsprechend ab. Insbesondere dienen diese bekannten Kolbendruckspeicher der hydraulischen Energiespeicherung zur Druckölversorgung von den Mechatronikeinheiten bei Kraftfahrzeug-Automatikgetrieben.
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In Automatikgetrieben, insbesondere in Doppelkupplungsgetrieben werden elektrohydraulische Steuersysteme verwendet, um insbesondere Schaltvorgänge, insbesondere das Ein- und Auslegen der Gangstufen im Getriebe hydraulisch zu aktuieren. Anders ausgedrückt, die in dem Getriebe vorgesehenen Aktuatoren werden insbesondere hydraulisch mit Hilfe eines hydraulischen Steuersystems angesteuert. Hierfür werden bei derartigen hydraulischen Steuersystemen dann die Kolbendruckspeicher als hydraulische Energiespeicher eingesetzt. Derartige Kolbendruckspeicher sind als separate Bauteile ausgeführt und weisen ein Gehäuse auf, wobei in dem Gehäuse das Kolbenelement gleitend bewegbar und/oder verschiebbar angeordnet ist, wobei das Kolbenelement die erste und die zweite Druckkammer voneinander trennt bzw. gegeneinander abdichtet. Die zweite Druckkammer ist insbesondere mit einem spezifischen Gasvolumen befüllt und im wesentlichen vollumfänglich begrenzt bzw. entsprechend abgedichtet. Der ersten Druckkammer kann insbesondere über eine entsprechende Zuführöffnung das Hydraulikmittel, insbesondere ein Hydrauliköl zugeführt werden, insbesondere wird in einem hydraulischen Steuersystem dann aktuell nicht benötigtes Hydraulikmittel in die erste Druckkammer fließen bzw. gepumpt werden, woraufhin das Gasvolumen der zweiten Druckkammer komprimiert wird und das Volumen der ersten Druckkammer aufgrund der entsprechenden Verschiebung des Kolbenelementes sich vergrößert und eine entsprechende Menge bzw. entsprechendes Volumen von Hydraulikmittel in der ersten Druckkammer gelagert bzw. gespeichert werden kann.
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So ist aus der
DE 10 2010 024 126 A1 ein Kolbendruckspeicher bekannt, wo ein Kolbenelement in einem zylinderförmigen Gehäuse gelagert ist. Aufgrund der entsprechenden Druckkräfte ist das Kolbenelement verschiebbar, wobei ein Hydraulikmittel in der ersten Druckkammer speicherbar ist und mit Hilfe des Kolbenelementes die erste Druckkammer vergrößerbar und die zweite Druckkammer verkleinerbar ist, da hier Stickstoff aufgenommen und entsprechend komprimierbar ist. Dieser Kolbendruckspeicher wird insbesondere als separates Bau- und Montageteil bei hydraulischen Anlagen von Kraftfahrzeugen verwendet und wird hier entsprechend separat montiert.
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In der
DE 10 2010 042 334 A1 wird ein Verfahren zur Herstellung eines Kolbendruckspeichers beschrieben, bei dem ein von einer Feder beaufschlagbarer Kolben in einem zylindrischen ersten Gehäuseelement eingebracht wird und hier dann entsprechend verschiebbar ist. Weiterhin wird ein die Feder in Kraftrichtung abstützendes zweites Gehäuseelement im Bezug auf eine Längsachse des Kolbens positioniert und dabei die Federkraft entsprechend erfasst. Beim Vorliegen der gewünschten Federkraft wird dann das erste Gehäuseelement mit dem zweiten Gehäuseelement dauerhaft miteinander verbunden. Auch dieser mit dem zuvor beschriebenen Verfahren entsprechend hergestellte Kolbendruckspeicher wird als separates Bauelement verwendet und muss für die entsprechende Anwendung separat montiert werden.
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Schließlich ist aus der
DE 103 17 854 A1 ein Kolbendruckspeicher bekannt, der ein Gehäusebauteil und einen verschiebbar in dem Gehäusebauteil angeordneten Kolben aufweist. Hierbei ist das Gehäusebauteil in die Gehäusewandung einer Steuereinheit einschraubbar. In einer anderen alternativen Ausgestaltung ist der das Kolbenelement aufweisende Kolbendruckspeicher bzw. dessen Gehäusewandung mit der Gehäusewandung einer Steuereinheit verbindbar. Dieser bekannte Kolbendruckspeicher muss daher im jeweiligen Anwendungsfall auch separat montiert werden.
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Die eingangs genannten Kolbendruckspeicher sind daher noch nicht optimal ausgebildet. Einerseits müssen diese insbesondere im Bereich der Getriebe von Kraftfahrzeugen separat montiert und/oder angeordnet werden, so dass hierfür auch der erforderliche Bauraum im Bereich der Getriebe der Kraftfahrzeuge zur Verfügung stehen muss. Weiterhin weisen die bekannten Kolbendruckspeicher entsprechende Gehäuse auf, so dass durch die Anordnung derartiger Kolbendruckspeicher sich das Gesamtgewicht des Kraftfahrzeugs entsprechend erhöht, insbesondere damit auch der Kraftstoffverbrauch eines Kraftfahrzeuges ansteigt. Schließlich ist der Montageaufwand zur Anordnung dieser Kolbendruckspeicher sehr hoch, insbesondere auch die durch das zusätzlich notwendige Befestigungsmaterial verursachten Kosten.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen bekannten Kolbendruckspeicher nun derart auszugestalten und weiterzubilden, dass der hierfür erforderliche Bauraumbedarf verringert ist, wobei insbesondere das Gesamtgewicht des Kraftfahrzeugs, der Montageaufwand und die damit verbundenen Kosten verringert sind.
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Die zuvor aufgezeigte Aufgabe ist nun durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.
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Das Kolbenelement ist in einem Aufnahmebereich bewegbar und/oder verschiebbar angeordnet, wobei der Aufnahmebereich nun zumindest teilweise durch eine Gehäusewandung des Getriebes und/oder durch eine Gehäusewandung einer für das Getriebe vorgesehen Mechatronikeinheit gebildet ist. Hierdurch werden die eingangs genannten Nachteile vermieden und entsprechende Vorteile erzielt.
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Dadurch, dass das Kolbenelement nun direkt, insbesondere im wesentlichen vollständig in die Gehäusewandung des Getriebes selbst und/oder in die Gehäusewandung der Mechatronikeinheit selbst integriert ist, nämlich hier im wesentlichen bewegbar und/oder verschiebbar gelagert ist, muss nun kein separat ausgeführter Kolbendruckspeicher – wie bisher im Stand der Technik – im Bereich eines Getriebes und/oder im Bereich einer Mechatronikeinheit montiert werden. Denn das Getriebe oder die Mechatronikeinheit selbst weisen nun integriert in ihrer jeweiligen Gehäusewandung den Kolbendruckspeicher auf. Dadurch ist der notwendige Bauraum verringert und auch die Montagekosten sowie die Kosten für etwaige Befestigungsmaterialien entfallen entsprechend.
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Der Aufnahmebereich ist daher im wesentlichen vollständig in die Gehäusewandung des Getriebes und/oder in die Gehäusewandung der Mechatronikeinheit integriert, insbesondere als eine in der jeweiligen Gehäusewandung ausgebildete Ausnehmung ausgeführt. Dies bedeutet, die Ausnehmung ist im wesentlichen vollständig in eine Gehäusewandung des Getriebes oder in eine Gehäusewandung der Mechatronikeinheit integriert bzw. hier ausgebildet. Denkbar ist auch, dass der Aufnahmebereich als eine Teil-Ausnehmung in der Gehäusewandung des Getriebes und als eine Teil-Ausnehmung in der Gehäusewandung der Mechatronikeinheit ausgebildet ist, insbesondere dann wenn die Mechatronikeinheit direkt an dem Getriebe angeflanscht ist, ist die zuvor genannte Alternative denkbar. Dies ist abhängig von der jeweiligen spezifischen Ausführungsform des entsprechenden Kolbendruckspeichers.
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Von besonderem Vorteil ist aber, dass die Ausnehmung in der jeweiligen Gehäusewandung auf einfache Weise herstellbar ist, insbesondere als Bohrung ausführbar ist. Das Kolbenelement steht vorzugsweise direkt mit der jeweiligen Gehäusewandung des Getriebes und/oder der Mechatronikeinheit in Kontakt bzw. ist entlang der jeweiligen Gehäusewandung gleitend verschiebbar angeordnet. Denkbar ist aber auch, dass in dem Aufnahmebereich, also in der Ausnehmung der jeweiligen Gehäusewandung zusätzlich eine Laufbuchse angeordnet ist und das Kolbenelement mit der Innenwandung der Laufbuchse direkt in Kontakt steht bzw. entlang der Innenwandung der Laufbuchse gleitend verschiebbar ist. Die Anordnung einer Laufbuchse hat den Vorteil, dass eine entsprechend gleitende Fläche für das Kolbenelement extern gut vorbereitet wird und mit der Laufbuchse entsprechend in dem Aufnahmebereich bzw. in der Ausnehmung auf einfache Weise integrierbar ist.
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Beim Außenumfang des Kolbenelementes ist mindestens ein Dichtring, insbesondere sind mehrere Dichtringe vorgesehen, so dass die erste und zweite Druckkammer gegeneinander abdichtend ausgeführt sind.
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Die erste Druckkammer weist mindestens eine Strömungsöffnung auf und/oder ist mit einer Hydraulikleitung des hydraulischen Steuersystems strömungsverbunden. Über die Strömungsöffnung und/oder die Hydraulikleitung wird dann entsprechendes Hydraulikmittel in die erste Druckkammer eingeführt und kann hier gespeichert werden bzw. kann das Hydraulikmittel bei entsprechenden Druckverhältnissen aus der ersten Druckkammer dann herausströmen, wenn dies für das hydraulische Steuersystem des Kraftfahrzeugs notwendig ist, beispielsweise dann aktuell im hydraulischen Steuersystem Hydraulikmittel benötigt wird und dieses dann dem Kolbendruckspeicher entnehmbar ist.
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Insbesondere weist die zweite Druckkammer eine öffnenbare und verschließbare Zuführöffnung auf. Dies hat den Vorteil, dass das in der zweiten Druckkammer sich befindende Gasvolumen des dortigen Gases variierbar ist, insbesondere durch eine Auffüllung von außen vergrößerbar oder durch eine Entleerung von außen entsprechend verringerbar ist. So können die spezifischen Druckverhältnisse in dem Kolbendruckspeicher, der insbesondere als automatischer Kolbendruckspeicher ausgeführt ist, jederzeit nochmals überprüft und/oder neu eingestellt werden.
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In der bevorzugten Ausführungsform ist der Kolbendruckspeicher als hydraulischer Energiespeicher zur Realisierung der hydraulischen Ansteuerung von Aktuatoren des Getriebes ausgeführt und hierfür entsprechend ausgebildet. Hierfür ist der Kolbendruckspeicher insbesondere in einem Hydraulikkreislauf für ein Getriebe eines Kraftfahrzeuges entsprechend integriert und entsprechend verwendbar.
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Die Innenwandung des Aufnahmebereichs der Ausnehmung und/oder der Laufbuchse weist vorzugsweise eine Gleitschichtbeschichtung auf, damit ein möglichst widerstandsfreies Gleiten des Kolbenelementes gewährleistet ist.
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Vorzugsweise ist das Getriebe des Kraftfahrzeuges als ein Doppelkupplungsgetriebe ausgeführt.
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Im Ergebnis sind durch den erfindungsgemäßen Kolbendruckspeicher die eingangs genannten Nachteile vermieden und entsprechende Vorteile erzielt.
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Es gibt nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, den erfindungsgemäßen Kolbendruckspeicher in vorteilhafter Art und Weise auszugestalten und weiterzubilden. Hierfür darf zunächst auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche verwiesen werden. Im Folgenden darf eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung anhand der Zeichnung und der dazugehörigen Beschreibung näher erläutert werden. In der Zeichnung zeigt:
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1 in schematischer, teilweise geschnittener Darstellung, die Integration des Aufnahmebereichs, nämlich einer Ausnehmung für das Kolbenelement in der Gehäusewandung eines Getriebes eines Kraftfahrzeuges, und
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2 eine schematische Darstellung, teilweise geschnitten von der Seite mit dem im Aufnahmebereich, nämlich in der Ausnehmung der Gehäusewandung des Getriebes des Kraftfahrzeugs angeordnetem Kolbenelement von der Seite.
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Die 1 und 2 zeigen zunächst – zumindest teilweise – in schematischer Darstellung einen Kolbendruckspeicher 1 für ein hydraulisches Steuersystem eines Getriebes 2 eines nicht näher dargestellten Kraftfahrzeuges.
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Wie aus 2 erkennbar ist, weist der Kolbendruckspeicher 1 mindestens ein bewegbar und/oder verschiebbar angeordnetes Kolbenelement 3, insbesondere einen Kolben 3a auf. Der hier dargestellte Kolben 3a weist bei der bevorzugten Ausführungsform insbesondere eine zylindrische Form aus. Das Kolbenelement 3 ist in einem Aufnahmebereich 4 bewegbar angeordnet und begrenzt zumindest teilweise eine erste Druckkammer 5 und eine zweite Druckkammer 6. Die erste Druckkammer 5 dient zur Aufnahme eines hier nicht im einzelnen dargestellten Hydraulikmittels und die zweite Druckkammer 6 dient zur Aufnahme eines Gases. Insbesondere ist in der zweiten Druckkammer 6 ein vorzugsweise bestimmtes Gasvolumen eines bestimmten Gases vorgesehen bzw. hier aufgenommen.
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Wird nun die erste Druckkammer 5 mit Hydraulikmittel befüllt, wobei das Hydraulikmittel insbesondere unter einem bestimmten Druck steht, der beispielsweise dann größer ist als der in der zweiten Druckkammer 6 herrschende Druck, so wird das Kolbenelement 3 – in 2 – von rechts nach links verschoben bis die Druckverhältnisse bzw. die auf das Kolbenelement 3 auf jeder Seite einwirkende Kräfteverhältnisse ausgeglichen sind. Das Kolbenelement 3 begrenzt daher zumindest teilweise die erste und die zweite Druckkammer 5 und 6, so wie ersichtlich. Der Kolbendruckspeicher 1 ist hier für ein hydraulisches Steuersystem ausgeführt und mit dem hydraulischen Steuersystem werden Aktuatoren, insbesondere Gangsteller und/oder Schiebemuffen im Getriebe eines Kraftfahrzeugs angesteuert.
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Die eingangs genannten Nachteile sind nun zunächst dadurch vermieden, dass der Aufnahmebereich 4 zumindest teilweise durch eine Gehäusewandung 7 des Getriebes 2 und/oder durch eine Gehäusewandung einer für das Getriebe vorgesehenen Mechatronikeinheit gebildet ist.
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Wie die 1 und 2 zeigen ist der Aufnahmebereich 4 im wesentlichen vollständig in die Gehäusewandung 7 des Getriebes 2 und/oder in die Gehäusewandung der Mechatronikeinheit integriert. Insbesondere ist der Aufnahmebereich 4 als eine in der jeweiligen Gehäusewandung 7 ausgebildete Ausnehmung 8 ausgeführt.
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1 zeigt in schematischer Darstellung die im wesentlich vollständig in einer Gehäusewandung 7 des Getriebes 2 ausgebildete bzw. realisierte Ausnehmung 8, insbesondere als eine Bohrung ohne die Anordnung eines Kolbenelementes 3, wobei die 2 in der schematischen Darstellung von der Seite, teilweise geschnitten, die Anordnung des Kolbenelementes 3 innerhalb des Aufnahmebereiches 4 bzw. innerhalb der Ausnehmung 8 zeigt.
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In 2 ist daher auch die erste Druckkammer 5 und die zweite Druckkammer 6 gut ersichtlich dargestellt, insbesondere teilweise durch das Kolbenelement 3 entsprechend begrenzt.
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Wie insbesondere die 2 zeigt steht das Kolbenelement 3 bei der bevorzugten Ausführungsform direkt mit der jeweiligen Gehäusewandung, hier mit der Gehäusewandung 7 des Getriebes 2 in Kontakt bzw. ist entlang der jeweiligen Gehäusewandung, hier der Gehäusewandung 7 gleitend verschiebbar.
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Denkbar ist auch, dass in dem Aufnahmebereich 4 oder in einer entsprechenden Ausnehmung zusätzlich eine Laufbuchse angeordnet ist und das Kolbenelement dann mit der Innenwandung der Laufbuchse direkt in Kontakt steht bzw. entlang der Innenwandung der Laufbuchse gleitend verschiebbar ist. Dies ist hier jedoch nicht dargestellt.
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Wie die 2 zeigt ist am Außenumfang des Kolbenelementes 3 mindestens ein Dichtring 9, hier sind insbesondere mehrere Dichtringe 9 vorgesehen und/oder angeordnet. Mit Hilfe der Dichtringe 9 ist eine Abdichtung der ersten zur zweiten Druckkammer 5 und 6 (beispielsweise auch umgekehrt) realisiert.
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Wie die 2 weiter zeigt ist die erste Druckkammer 5 über eine Strömungsöffnung 10 mit einem hydraulischen Steuersystem eines Getriebes 2 eines Kraftfahrzeugs, insbesondere mit einer Hydraulikleitung strömungsverbunden. Durch den in 2 dargestellten Pfeil A soll dargestellt sein, dass über die entsprechende Strömungsöffnung Hydraulikmittel in die erste Druckkammer 5 strömen kann bzw. (umgekehrt) auch aus der ersten Druckkammer 5 herausströmen kann, je nach entsprechenden Anforderungen des Steuersystems bzw. in Abhängigkeit des zur Ansteuerung der Aktuatoren benötigten Hydraulikmittels.
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Vorzugsweise ist die Gasvolumenmenge des in der zweiten Druckkammer 6 vorgesehenen Gases vorher bestimmt und in der zweiten Druckkammer 6 ist das Gas mit diesem bestimmten Gasvolumen entsprechend eingefüllt. Bei der bevorzugten Ausführungsform weist die zweite Druckkammer 6 aber eine öffnenbare und verschließbare Zuführöffnung 11 auf, so dass das sich in der zweiten Druckkammer 6 befindende Gasvolumen variierbar ist, nämlich durch eine weitere Auffüllung vergrößerbar oder durch eine Entleerung verringerbar ist. Die Zuführöffnung 11 dient daher der manuellen Einstellung des spezifischen in der zweiten Druckkammer 6 vorgesehenen Gasvolumens.
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Der Kolbendruckspeicher 1 dient als hydraulischer Energiespeicher zur Realisierung der hydraulischen Ansteuerung von Aktuatoren des Getriebes 2 und ist hierfür entsprechend in dem Hydraulikkreislauf eines Getriebes 2 integriert. Vorzugsweise ist die Innenwandung des Aufnahmebereiches 4 bzw. der Ausnehmung 8 oder einer angeordneten Laufbuchse mit einer Gleitbeschichtung versehen, so dass eine gute Gleitbarkeit, insbesondere ein möglichst reibungsfreies und/oder widerstandsfreies Gleiten des Kolbenelementes 3 entlang der jeweiligen Kontaktfläche gewährleistet ist.
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Das Getriebe 2 ist insbesondere als ein Doppelkupplungsgetriebe ausgeführt.
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Obwohl in den 1 und 2 der Aufnahmebereich 4 bzw. die Ausnehmung 8 in der Gehäusewandung 7 eines Getriebes 2 realisiert ist, kann dieser Aufnahmebereich bzw. eine derartige Ausnehmung auch in einer Mechatronikeinheit realisiert sein, die für ein Getriebe 2 bestimmt ist. Hierauf darf an dieser Stelle nochmals explizit hingewiesen werden. Insbesondere kann bei einer an das Getriebe 2 angeflanschten Mechatronikeinheit dann der Aufnahmebereich bzw. die Ausnehmung auch durch entsprechende Teilbereiche von Gehäusewandungen des Getriebes und der Mechatronikeinheit gebildet sein. Die Kombination der Ausbildung des Aufnahmebereiches bzw. der Ausnehmung durch eine Gehäusewandung des Getriebes und durch eine Gehäusewandung der Mechatronikeinheit ist daher auch entsprechend denkbar bzw. möglich.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kolbendruckspeicher
- 2
- Getriebe
- 3
- Kolbenelement
- 3a
- Kolben
- 4
- Aufnahmebereich
- 5
- erste Druckkammer
- 6
- zweite Druckkammer
- 7
- Gehäusewandung
- 8
- Ausnehmung
- 9
- Dichtringe
- 10
- Strömungsöffnung
- 11
- Zuführöffnung
- A
- Pfeil
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010024126 A1 [0004]
- DE 102010042334 A1 [0005]
- DE 10317854 A1 [0006]
