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Die Erfindung betrifft eine hydrostatische Betätigungseinrichtung zur Betätigung einer Reibungskupplung eines Automatikgetriebes, mit einem motorbetriebenen Kupplungsaktor, einem Nehmerzylinder und einer zwischen dem Kupplungsaktor und dem Nehmerzylinder zwischengeschalteten hydrostatischen Strecke. Die Erfindung betrifft weiterhin eine entsprechende Reibungskupplung.
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Eine entsprechende hydrostatische Betätigungseinrichtung zur Betätigung einer Reibungskupplung im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs ist beispielsweise aus der
DE 10 2011 014 931 A1 bekannt. Die hydrostatische Betätigungseinrichtung weist einen Kupplungsaktor, einen Nehmerzylinder und eine zwischen dem Kupplungsaktor und dem Nehmerzylinder zwischengeschaltete hydrostatische Strecke auf.
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Obwohl eine solche Betätigungseinrichtung grundsätzlich sehr robust und unempfänglich für Störungen ist, kann es trotzdem vereinzelt zu Störungen kommen, die die Funktionsfähigkeit der Reibungskupplung einschränken können.
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Es ist die Aufgabe der Erfindung eine Betätigungseinrichtung zur Betätigung einer Reibungskupplung eines Automatikgetriebes und eine entsprechende Reibungskupplung anzugeben, bei denen eine Störung der Betätigungseinrichtung zumindest temporär ausgeglichen werden kann.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben, die jeweils einzeln oder in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können. Es wird darauf hingewiesen, dass im Folgenden immer von einem motorbetriebenen Kupplungsaktor die Rede ist, auch wenn der Übersichthalber einfach nur der Begriff Kupplungsaktor verwendet wird. Die erfindungsgemäße Betätigungseinrichtung weist dazu einen weiteren motorbetriebenen Kupplungsaktor und eine zwischen dem weiteren motorbetriebenen Kupplungsaktor und dem Nehmerzylinder zwischengeschaltete weitere hydrostatische Strecke auf, wobei in jeder der hydrostatischen Strecken je ein druckgesteuertes Sperrventil angeordnet ist. Jedes dieser Sperrventile ist eingerichtet, die hydrostatische Strecke, in der dieses Sperrventil angeordnet ist, bei einem unterhalb einer jeweiligen Druckschwelle liegenden aktorseitigen Druck zu sperren. Es liegt somit eine hydrostatische Betätigungseinrichtung vor, bei der der Nehmerzylinder sowohl mittels des einen Kupplungsaktors als auch mittels des weiteren Kupplungsaktors betätigbar ist. Insbesondere kann die hydrostatische Betätigungseinrichtung so ausgebildet sein, dass dem einen und dem weiteren Kupplungsaktor genau ein Nehmerzylinder zugeordnet ist. Der Nehmerzylinder kann dann zwar von dem einen oder dem weiteren Kupplungsaktor betätigt werden, keiner der Kupplungsaktoren kann dabei aber einen anderen Nehmerzylinder betätigen. Für eine Betätigungseinrichtung für eine Doppelkupplung würde dieses vier Kupplungsaktoren für genau zwei Nehmerzylinder bedeuten, wobei jeweils eine Gruppe von zwei Kupplungsaktoren und genau einem Nehmerzylinder einer Teilkupplung zugeordnet wäre. Nehmerzylinderseitig ergibt sich in der Regel eine fluidtechnische Kopplung zwischen den beiden hydrostatischen Strecken, sodass es ohne weitere Maßnahmen zu Übersprecheffekten zwischen den Kupplungsaktoren kommen könnte. Durch die druckgesteuerten Sperrventile in den hydrostatischen Strecken zwischen dem jeweiligen Kupplungsaktor und dem Nehmerzylinder werden solche unerwünschten Übersprecheffekte jedoch vermieden oder zumindest auf ein die Funktion nicht beeinträchtigendes Maß reduziert. Das jeweilige Sperrventil teilt die hydrostatische Strecke, in der es angeordnet ist, in einen aktorseitigen Abschnitt und einen nehmerzylinderseitigen Abschnitt. Insgesamt ergibt sich eine Ventilanordnung, bei der die fluidtechnische Verbindung zwischen den Kupplungsaktoren und dem nehrmerzylinderseitigen Abschnitt der nur geöffnet wird, wenn ein geringer Druck in dem aktorseitigen Abschnitt (aktorseitiger Druck) der entsprechenden Strecke aufgebaut wird.
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Die Verwendung mindestens eines weiteren Kupplungsaktors ist des Weiteren auch immer dann von Vorteil, wenn das Fluidvolumen eines einzelnen Kupplungsaktors zur Betätigung einer Reibungskupplung nicht ausreicht. Mittels der erfindungsgemäßen Betätigungseinrichtung wird die Möglichkeit geschaffen, durch die Parallelschaltung mehrerer Kupplungsaktoren ein hohes Volumen bereitzustellen.
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Insbesondere weist die Betätigungseinrichtung mehrere weitere Kupplungsaktoren und je eine zwischen jedem der weiteren Kupplungsaktoren und dem Nehmerzylinder zwischengeschaltete weitere hydrostatische Strecke auf, wobei in jeder der hydrostatischen Strecken, also der einen Strecke und den weiteren Strecken, je ein druckgesteuertes Sperrventil angeordnet ist. Dabei ist jedes dieser Sperrventile eingerichtet, die hydrostatische Strecke, in der dieses Sperrventil angeordnet ist, bei einem unterhalb einer jeweiligen Druckschwelle liegenden aktorseitigen Druck zu sperren.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weisen die hydrostatischen Strecken nehmerzylinderseitig zumindest einen gemeinsamen Teilabschnitt auf. Bei zwei hydrostatischen Strecken, also der einen und nur einer weiteren Strecke, bilden diese beiden hydrostatischen Strecken also eine Y-förmige Streckenanordnung.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist jedes der Sperrventile oder zumindest eines dieser Sperrventile einen Hauptpfad, einen Steuerpfad und einen Verschlusskörper zum wahlweisen öffnen und sperren des Hauptpfades in Abhängigkeit des über den Steuerpfad übertragenen aktorseitigen Drucks auf. Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass sich der Steuerpfad von einem aktorseitigen Teil der hydrostatischen Strecke, in der dieses Sperrventil angeordnet ist, bis zu einem Bereich des Sperrventils erstreckt, in dem der Verschlusskörper verlagerbar angeordnet ist.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass jedes der Sperrventile oder das zumindest eine Sperrventil ein dem über den Steuerpfad übertragenen aktorseitigen Druck entgegenwirkendes Rückstellelement aufweist, welches den Verschlusskörper in eine den Hauptpfad sperrende Position zurückführt, wenn der aktorseitige Druck unterhalb der entsprechenden Druckschwelle dieses Sperrventils liegt. Das Rückstellelement ist insbesondere als Federelement, besonders bevorzugt als Druckfeder ausgebildet.
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Gemäß einer besonderen Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, dass die Druckschwellen aller Sperrventile gleich sind. Bevorzugt sind die Sperrventile auch alle gleich ausgebildet.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist eine zentrale Ventileinrichtung vorgesehen, die mehrere der Sperrventile, insbesondere alle Sperrventile, aufweist.
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Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die hydrostatische Betätigungseinrichtung weiterhin einen Ausgleichsbehälter und mindestens eine Ausgleichsleitung auf, die einen der Kupplungsaktoren mit dem Ausgleichsbehälter verbindet. Insbesondere sind mehrere Ausgleichsleitungen vorgesehen, wobei jede der Ausgleichsleitungen je einen der Kupplungsaktoren mit dem Ausgleichsbehälter verbindet.
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In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die hydrostatische Betätigungseinrichtung weiterhin eine den Ausgleichsbehälter mit dem jeweiligen nehmerzylinderseitigen Teil der hydrostatischen Strecken fluidtechnisch verbindende Befüllleitung aufweist. In dieser Befüllleitung ist bevorzugt ein Absperrventil angeordnet.
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Schließlich ist mit Vorteil vorgesehen, dass die Kupplungsaktoren in dieser Anordnung notfalls im hydraulischen Raum des Aktors sowie dem aktorseitigen Teil der hydrostatischen Strecke und dem Steuerpfad einen Unterdruck erzeugen können. Wenn zum Beispiel ein Dichtelement in einem Kupplungsaktor versagen sollte oder einer der Aktoren unbeabsichtigt die Stellung für den hydraulischen Druckausgleich erreicht, fällt der Druck im Gesamtsystem der Betätigungseinrichtung ab bis die Sperrventile geschlossen werden, obwohl einer oder mehrere hydrostatische Kupplungsaktoren noch in Arbeitsstellung ist/sind. Der oder die noch intakten Kupplungsaktoren ist/sind dann in der Lage, gegen einen beim Verstellen des Aktors entstehenden Unterdruck in dem aktorseitigen Teil der hydrostatischen Strecke wieder die Position zu erreichen, bei der die Verbindung von dem aktorseitigen Teil und der Ausgleichsleitung offen ist und Fluid aus dem Ausgleichsbehälter nachströmt. Danach können der oder die noch funktionstüchtigen Kupplungsaktoren wieder arbeiten und zum Beispiel einen Notlauf realisieren.
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Insbesondere ist vorgesehen, dass die Betätigungseinrichtung zur Verwendung in einem kupplungspedallosen Kraftfahrzeug oder Nutzfahrzeug geeignet ist.
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Die Erfindung betrifft weiterhin eine Reibungskupplung für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, mit einer Betätigungseinrichtung zur Betätigung Reibungskupplung. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Betätigungseinrichtung als vorstehend genannte Betätigungseinrichtung ausgebildet ist. Bei der Reibungskupplung kann es sich im einfachsten Fall um eine Einscheiben-Trockenkupplung mit einer Anpressplatte, einer Gegenplatte und einer zwischen der Anpressplatte und der Gegenplatte verspannbar angeordnete und mit einer Ausgangswelle verbundene Kupplungsscheibe handeln.
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Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels exemplarisch erläutert, wobei die nachfolgend dargestellten Merkmale sowohl jeweils einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können. Es zeigen:
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1: eine Betätigungseinrichtung zur Betätigung einer Reibungskupplung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in einer schematischen Darstellung.
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Die 1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine hydrostatische Betätigungseinrichtung 10 zur Betätigung einer Reibungskupplung. Diese hydrostatische Betätigungseinrichtung 10 weist einen ersten motorisierten Kupplungsaktor 12, einen zweiten motorisierten Kupplungsaktor 14, einen Nehmerzylinder 16 und eine Anordnung hydrostatischer Strecken 18 auf. Diese Y-förmigen Anordnung hydrostatischer Strecken 18 bildet eine erste hydrostatische Strecke 20 zwischen dem ersten motorisierten Kupplungsaktor 12 und dem Nehmerzylinder 16 und eine zweite hydrostatische Strecke 22 zwischen dem zweiten motorisierten Kupplungsaktor 14 und dem Nehmerzylinder 16 aus. In jeder der beiden hydrostatischen Strecken 20, 22 ist je ein druckgesteuertes Sperrventil 24, 26 angeordnet. Die beiden Sperrventile 24, 26 sind beide Teil einer gemeinsamen Ventileinrichtung 28. Das jeweilige Sperrventil 24, 26 teilt die hydrostatische Strecke 20, 22, in der es angeordnet ist, in einen aktorseitigen Teil 30 und einen nehmerzylinderseitigen Teil 32 der jeweiligen Strecke 20, 22.
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bei den motorisierten Kupplungsaktoren 12, 14 handelt es sich bevorzugt um hydrostatische Kupplungsaktoren, bei denen ein Rotor eines E-Motor mit einem Getriebe verbunden ist, welches eine rotative Bewegung des Rotors in eine Linearbewegung eines Kolbens umwandelt. Bei dem Getriebe kann es sich um ein Planetenwälzgewindetrieb mit einer Spindel, mehreren Planeten und einem Hohlrad handeln. Über eine Kopplung der Spindel mit dem Rotor des E-Motors wird dann die Rotation des Rotors in eine Linearbewegung der Spindel oder der Spindelmutter umgewandelt, in Abhängigkeit davon, ob die Spindel oder die Spindelmutter gehäusefest festgelegt ist. Die Spindelmutter umfasst dabei die Planeten und das Hohlrad in einer diese umfassenden Hülsenanordnung.
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Jedes dieser Sperrventile 24, 26 ist eingerichtet, die jeweilige hydrostatische Strecke 20, 22, in der dieses Sperrventil 24, 28 angeordnet ist, bei einem unterhalb einer jeweiligen Druckschwelle liegenden aktorseitigen Druck zu sperren. Dazu weist jedes dieser Sperrventile 24, 26 einen Hauptpfad 34, einen Steuerpfad 36, einen Verschlusskörper 38 zum wahlweisen öffnen und sperren des Hauptpfades 34 in Abhängigkeit des aktorseitigen Drucks sowie ein Rückstellelement 40 auf. Der Steuerpfad 36 erstreckt sich zur Übertragung des aktorseitigen Drucks auf den Verschlusskörper 38 von dem aktorseitigen Teil 30 der hydrostatischen Strecke 20, 22, in der dieses Sperrventil 24, 26 angeordnet ist, bis zu einem Bereich des Sperrventils 24, 26, in dem der Verschlusskörper 38 verlagerbar angeordnet ist. Der Endanschlag des Verschlusskörpers 38 ist zur Minimierung von Leckagen in der Arbeitsstellung mit einem Dichtelement 42 ausgestattet. Das Rückstellelement 40 wirkt dem über den Steuerpfad 36 übertragenen aktorseitigen Druck entgegen und führt den Verschlusskörper 38 in eine den Hauptpfad 34 sperrende Position zurück, wenn der aktorseitige Druck unterhalb der jeweiligen Druckschwelle liegt. Überscheitet der aktorseitige Druck hingegen diese Druckschwelle, so verlagert er den Verschlusskörper 38 entgegen der vom Rückstellelement 40 erbrachten Rückstellkraft aus dem Hauptpfad 34 heraus, sodass dieser freigegeben ist.
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Durch diese Maßnahmen werden unerwünschten Übersprecheffekte zwischen den Kupplungsaktoren 12, 14 vermieden oder zumindest auf ein die Funktion der hydrostatischen Betätigungseinrichtung 10 nicht beeinträchtigendes Maß reduziert.
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Die hydrostatische Betätigungseinrichtung 10 weist weiterhin Ausgleichsleitungen 44 und einen Ausgleichsbehälter 46 auf, wobei jede dieser Ausgleichsleitungen 44 einen der Kupplungsaktoren 12, 14 mit dem Ausgleichsbehälter 46 verbindet. Weiterhin weist die hydrostatische Betätigungseinrichtung 10 eine den Ausgleichsbehälter 46 mit dem jeweiligen nehmerzylinderseitigen Teil der hydrostatischen Strecken 20, 22 fluidtechnisch verbindende zentrale Befüllleitung 48 auf, in der ein Absperrventil 50 angeordnet ist.
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Im Weiteren wird die in der Figur gezeigte Betätigungseinrichtung 10 noch einmal mit anderen Worten beschrieben:
Zwei oder mehrere hydrostatische Kupplungsaktoren 12, 14 verfügen jeweils über einen Druckausgang über die als Druckleitung ausgebildete hydrostatische Strecke 20, 22 und die jeweilige Ausgleichsleitung 44 zu dem als Reservoir dienenden Ausgleichsbehälter 46, der zum hydraulischen Druckausgleich genutzt wird. Bei einer Kopplung der Kupplungsaktoren 12, 14 wird dieses Reservoir sinnvollerweise von allen Kupplungsaktoren 12, 14 parallel genutzt.
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Die Druckleitungen münden nun in die als Ventilblock ausgebildete Ventileinrichtung 28, die aus einzelnen durch Leitungen verbundenen Ventilblöcken bestehen kann oder wie in 1 gezeigt ein gemeinsamer Ventilblock für alle Sperrventile 24, 26 sein kann. Die Kupplungsaktoren 12, 14 und die als Block ausgebildete Ventileinrichtung 28 bzw. die einzelnen Sperrventile 24, 26 können gemeinsam in einem (nicht gezeigten) Gehäuse untergebracht sein. Im gezeigten Beispiel enthält die Ventileinrichtung 28 für jeden Kupplungsaktor 12, 14 je ein Sperrventil (Zustellventil) 24, 26, gebildet aus dem Steuerpfad 36 und dem als Steuerkolben ausgebildeten Verschlusskörper 38. Durch das als vorgespannte Steuerfeder ausgebildete Rückstellelement 40 muss ein Mindestdruck im Steuerpfad 36 anliegen um den Verschlusskörper 38 zu bewegen und so die Verbindung zwischen dem aktorseitigen und dem nehmerzylinderseitigen Teil 30, 32 der jeweiligen hydrostatischen Strecke 20, 22 freizugeben.
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Günstig kann es in dieser Konfiguration sein, den Endanschlag des Verschlusskörpers 38 mit einem Dichtelement 42 auszustatten und so Leckagen in der Arbeitsstellung zu minimieren. Wenn der Verschlusskörper 38 mit einer geringen Restleckage arbeitet, erscheint es sinnvoll den Hohlraum mit der darin enthaltenen Steuerfeder über eine optionale Leckageleitung 52 mit dem Ausgleichsbehälter 46 zu verbinden.
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Für die Vakuumbefüllung der Betätigungseinrichtung 10 ist es erforderlich, möglichst das gesamte hydraulische Volumen erfassen zu können. Dies wird durch die Sperrventile (Zustellventile) 24, 26 verhindert, da diese bei Unterdruck im Ausgleichsbehälter 46 und einer offenen Verbindung von aktorseitigem Teil der jeweiligen Strecke 30 und Ausgleichsleitung 44 den Nehmerzylinder 16 vom Restsystem trennen. Dieses Problem kann entweder durch eine Befüllung über eine separate Leitung am Nehmerzylinder 16 gelöst werden, oder wie in 1 gezeigt, über eine Befüllleitung 48 mit einem Absperrventil 50, das bei einer Vakuumbefüllung geöffnet werden kann.
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Günstig ist es, wenn die Kupplungsaktoren 12, 14 in dieser Anordnung notfalls im hydraulischen Raum des Aktors 12, 14 sowie dem aktorseitigen Teil der hydrostatischen Strecke 30 und dem Steuerpfad 36 einen Unterdruck erzeugen können. Wenn zum Beispiel ein Dichtelement 42 (eine Dichtung) in einem Kupplungsaktor 12, 14 versagen sollte oder einer der Aktoren 12, 14 unbeabsichtigt die Stellung für den hydraulischen Druckausgleich erreicht, fällt der Druck im Gesamtsystem der Betätigungseinrichtung 10 ab bis die Sperrventile 24, 26 geschlossen werden, obwohl einer oder mehrere hydrostatische Kupplungsaktoren 12, 14 noch in Arbeitsstellung sind. Der oder die noch intakten Kupplungsaktoren 12, 14 ist/sind dann in der Lage, gegen einen beim Verstellen des Aktors entstehenden Unterdruck in dem aktorseitigen Teil 30 der hydrostatischen Strecke 20, 22 wieder die Position zu erreichen, bei der die Verbindung von dem aktorseitigen Teil 30 und der Ausgleichsleitung 44 offen ist und Fluid aus dem Ausgleichsbehälter 46 nachströmt. Danach können der oder die noch funktionstüchtigen Kupplungsaktoren 12, 14 wieder arbeiten und zum Beispiel einen Notlauf realisieren.
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Es ist möglich, zwei oder mehrere Verschlusskörper 38 auf einer gemeinsamen Achse anzuordnen. Dabei ist es auch möglich, für zwei sich gegenüberliegende Verschlusskörper 38 ein gemeinsames Rückstellelement 40, beispielsweise eine gemeinsame Steuerfeder, und eine gemeinsame Leckageleitung 52 zu verwenden.
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Durch die gezeigte Anordnung ist es möglich, dass nach einem gemeinsamen hydraulischen Druckausgleich der Kupplungsaktoren 12, 14 einer der Aktoren 12, 14 bereits wieder Druck im Nehmerzylinder 16 aufbaut, obwohl ein anderer der Aktoren 14, 12 noch den Druckausgleich ausführt; allerdings wird der Druck im Nehmerzylinder 16 nicht ganz auf null absinken, weil zuvor die Sperrventile 24, 26 absperren. Dies kann zu schlecht reproduzierbarem Systemverhalten bei unterschiedlicher Dynamik des Vorgangs führen, und muss in der Auslegung der mechanischen Gegenkräfte im Kupplungssystem berücksichtigt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Betätigungseinrichtung
- 12
- Kupplungsaktor
- 14
- Kupplungsaktor
- 16
- Nehmerzylinder
- 18
- Anordnung von Strecken
- 20
- Strecke, hydrostatisch
- 22
- Strecke, hydrostatisch
- 24
- Sperrventil
- 26
- Sperrventil
- 28
- Ventileinrichtung
- 30
- Teil, aktorseitig
- 32
- Teil, nehmerzylinderseitig
- 34
- Hauptpfad
- 36
- Steuerpfad
- 38
- Verschlusskörper
- 40
- Rückstellelement
- 42
- Dichtelement
- 44
- Ausgleichsleitung
- 46
- Ausgleichsbehälter
- 48
- Befüllleitung
- 50
- Absperrventil
- 52
- Leckageleitung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011014931 A1 [0002]
