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Die Erfindung betrifft einen Ventiltrieb für eine Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 10.
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Die hier vorliegende Erfindung betrifft den Bereich sogenannter Großmotoren bzw. Großbrennkraftmaschinen, deren Zylinder Kolbendurchmesser von mehr als 140 mm, insbesondere von mehr als 175 mm, aufweisen. Bei solchen Großbrennkraftmaschinen handelt es sich zum Beispiel um Schiffsdieselbrennkraftmaschinen.
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Bei derartigen Großbrennkraftmaschinen sind die Gaswechselventile von Zylindern der Brennkraftmaschine, nämlich die Einlassventile für Ladeluft und die Auslassventile für Abgas, von einem Ventiltrieb aus ansteuerbar, der mit mindestens einer untenliegenden Nockenwelle zusammenwirkt. Dabei trägt die oder die jeweilige unten liegende Nockenwelle für jeden Zylinder Einlassnocken zur Betätigung der Einlassventile des jeweiligen Zylinders und/oder Auslassnocken zur Betätigung der Auslassventile des jeweiligen Zylinders, wobei der Ventiltrieb für jeweils mindestens ein Einlassventil des jeweiligen Zylinders und für jeweils mindestens ein Auslassventil des jeweiligen Zylinders jeweils einen sogenannten Kipphebel, eine mit dem Kipphebel zusammenwirkende Stoßstange und einen mit der Stoßstange zusammenwirkenden Schwinghebel aufweist. Über den jeweiligen Kipphebel, die jeweilige Stoßstange und den jeweiligen Schwinghebel des Ventiltriebs ist die durch die Einlassnocken und die Auslassnocken vorgegebene Ansteuerung für die Gaswechselventile auf dieselben übertragbar.
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Aus der
DE 10 2004 057 438 A1 ist eine Brennkraftmaschine bzw. ein Ventiltrieb für eine Brennkraftmaschine mit einer untenliegenden Nockenwelle bekannt. So offenbart dieser Stand der Technik, dass das oder jedes Einlassventil eines jeden Zylinders der Brennkraftmaschine ausgehend von einem Einlassnocken der Nockenwelle betätigbar ist, wobei das oder jedes Einlassventil des jeweiligen Zylinders mit dem jeweiligen Einlassnocken der Nockenwelle über einen Kipphebel, eine Stoßstange und einen Schwinghebel gekoppelt ist. Ebenso ist das oder jedes Auslassventil eines jeden Zylinders ausgehend von einem Auslassnocken der untenliegenden Nockenwelle ansteuerbar, wobei das oder jedes Auslassventil des jeweiligen Zylinders mit dem jeweiligen Auslassnocken ebenfalls über einen Kipphebel, eine Stoßstange und einen Schwinghebel gekoppelt ist.
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Der Ventiltrieb gemäß
DE 10 2004 057 438 A1 kann ein stufenloses, drehzahlunabhängiges sowie lastunabhängiges Verstellen von Ventilsteuerzeiten ermöglichen, wozu der jeweilige Schwinghebel an einem Exzenter angelenkt ist. Durch Verlagern des Exzenters um einen Exzenterwinkel kann eine Phasenverschiebung der Ventilsteuerzeiten realisiert werden.
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Aus der
DE 103 59 087 B3 ist eine weitere Brennkraftmaschine bzw. ein weiterer Ventiltrieb für eine Brennkraftmaschine bekannt. Auch der dort offenbarte Ventiltrieb verfügt über Kipphebel, wobei jeder Kipphebel mit einem ersten Ende auf jeweils ein Gaswechselventil einwirkt und mit einem zweiten Ende mit einer Stoßstange gekoppelt ist. Nach diesem Stand der Technik wirkt mit dem Ventiltrieb, nämlich mit dem Kipphebel, eine Einrichtung zum verzögerten Schließen des jeweiligen Gaswechselventils zusammen. Hierzu umfasst der Kipphebel eine Verzögerungseinrichtung, die über sich durch einen Kipphebelblock des Kipphebels und einen Zylinderkopf erstreckende Verbindungsleitungen mit hydraulischen Steuerungskomponenten, nämlich mit elektrisch ansteuerbaren, hydraulischen Schaltventilen sowie einem Rückschlagventil gekoppelt ist.
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Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, einen neuartigen Ventiltrieb und eine neuartige Brennkraftmaschine zu schaffen, die bei einfachem konstruktivem Aufbau ein verzögertes Schließen des jeweiligen Gaswechselwechselventils ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird durch einen Ventiltrieb gemäß Anspruch 1 gelöst. Erfindungsgemäß ist der jeweiligen Stoßstange eine Einrichtung zum verzögerten Schließen des mindestens einen jeweiligen Gaswechselwechselventils zugeordnet, die unmittelbar mit der jeweiligen Stoßstange zusammenwirkt. Der erfindungsgemäße Ventiltrieb verfügt über die jeweilige Einrichtung zum verzögerten Schließen des jeweiligen Gaswechselventils, die mit der jeweiligen Stoßstange unmittelbar zusammenwirkt und keine konstruktiven Änderungen am Kipphebel oder gar am Zylinderkopf erfordert. Hierdurch kann bei einfachem konstruktivem Aufbau ein verzögertes Schließen von Gaswechselventilen an einer Brennkraftmaschine mit unten liegender Nockenwelle bereitgestellt werden.
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Die jeweilige Einrichtung zum verzögerten Schließen des mindestens einen jeweiligen Gaswechselwechselventils umfasst ein elektrisch ansteuerbares, hydraulisches Schaltventil, einen Hydraulikspeicher und ein Rückschlagventil, wobei die Ansteuerung und damit Schaltstellung des Schaltventils bestimmt, ob die Gaswechselventile verzögert schließen oder nicht verzögert schließen.
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Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die jeweilige Stoßstange mehrteilig ausgebildet und umfasst einen mit dem jeweiligen Kipphebel gekoppelten ersten Stoßstangenabschnitt und einen mit dem jeweiligen Schwinghebel zusammenwirkenden zweiten Stoßstangenabschnitt. Die mit der jeweiligen Stoßstange zusammenwirkende Einrichtung zum verzögerten Schließen des jeweiligen Gaswechselwechselventils weist ein Gehäuse, einen im Gehäuse geführten und mit den beiden Stoßstangenabschnitten der jeweiligen Stoßstange zusammenwirkenden Kolben und ein erstes Federelement auf, wobei sich das erste Federelement an einem Abschnitt des Kolbens und am Gehäuse abstützt, und wobei ein zweiter Abschnitt des Kolbens abhängig von der Schaltstellung des Schaltventils mit Hydraulik- oder Motoröl beaufschlagt ist oder nicht mit Hydraulik- oder Motoröl beaufschlagt ist. Diese Ausführung der Erfindung ist besonders vorteilhaft. Über das Gehäuse ist die mit der jeweiligen Stoßstange zusammenwirkende Einrichtung zum verzögerten Schließen des jeweiligen Gaswechselventils an einem Zylinderkurbelgehäuse der Brennkraftmaschine montierbar. Am Zylinderkopf sind keine konstruktiven Änderungen erforderlich, ebenso nicht am Kipphebel. Schnittstellen zu anderen Baugruppen der Brennkraftmaschine können unverändert bleiben.
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Vorzugsweise stellt das Gehäuse einen von einem ersten Gehäuseteil begrenzten Hydraulikraum bereit, über den der zweite Abschnitt des Kolbens abhängig von der Schaltstellung des Schaltventils mit Hydrauliköl beaufschlagt ist, wobei das Gehäuse ferner einen von dem Hydraulikraum getrennten und von einem zweiten Gehäuseteil begrenzten Federraum bereitstellt, in dem das Federelement positioniert ist, wobei der erste Stoßstangenabschnitt in das erste Gehäuseteil hineinragt und dort an einem ersten Ende des Kolbens angreift, und wobei der zweite Stoßstangenabschnitt in das zweite Gehäuseteil hineinragt und dort an einem zweiten Ende des Kolbens angreift. Dies ist zur Gewährleistung eines verzögerten Schließens eines Gaswechselventils bei gleichzeitig konstruktiv einfachem Aufbau des Ventiltriebs besonders bevorzugt.
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Vorzugsweise sind sämtliche Baugruppen der mit der Stoßstange zusammenwirkenden Einrichtung zum verzögerten Schließen des jeweiligen Gaswechselwechselventils, insbesondere das Schaltventil, das Rückschlagventil, der Hydraulikspeicher, das erste Federelement und der Kolben, als Einheit an einem Zylinderkurbelgehäuse der Brennkraftmaschine montierbar. Am Kipphebel sowie am Zylinderkopf sind dann keine konstruktiven Änderungen erforderlich. Dies ermöglicht einen besonders einfachen konstruktiven Aufbau des Ventiltriebs und der Brennkraftmaschine.
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Die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine ist in Anspruch 10 definiert.
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Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:
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1: eine schematisierte Darstellung eines Details eines erfindungsgemäßen Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine;
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2: eine bevorzugte konstruktive Ausführung des Details der 1 in perspektivischer Ansicht;
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3: einen ersten Querschnitt durch die Ausführung der 2;
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4: einen zweiten Querschnitt durch die Ausführung der 2; und
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5: einen dritten Querschnitt durch die Ausführung der 2.
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Die Erfindung betrifft einen Ventiltrieb für Gaswechselventile einer Brennkraftmaschine sowie eine Brennkraftmaschine mit einem derartigen Ventiltrieb.
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Die Erfindung betrifft dabei den Bereich sogenannter Großmotoren bzw. Großbrennkraftmaschinen, deren Zylinder Kolbendurchmesser von mehr als 140 mm, insbesondere von mehr als 175 mm, aufweisen, und die mindestens eine sogenannte unten liegende Nockenwelle aufweisen, also eine Nockenwelle, die nicht im Bereich von Zylinderköpfen sondern vielmehr im Bereich eines Zylinderkurbelgehäuses verläuft. Bei solchen Großbrennkraftmaschinen handelt es sich zum Beispiel um Schiffsdieselbrennkraftmaschinen.
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1 zeigt einen Ausschnitt aus einem erfindungsgemäßen Ventiltrieb 10, wobei 1 einen an einer unten liegenden Nockenwelle 11 aufgenommenen Nocken 12 zeigt.
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Dann, wenn es sich bei dem Nocken 12 um einen sogenannten Einlassnocken handelt, dienen die mit diesem Nocken 12 zusammenwirkenden weiteren Baugruppen des Ventiltriebs 10 dem Ansteuern mindestens eines Einlassventils eines Zylinders der Brennkraftmaschine. Dann hingegen, wenn dieser Nocken 12 als sogenannter Auslassnocken ausgeführt ist, dienen die mit diesem Auslassnocken zusammenwirkenden weiteren Baugruppen des Ventiltriebs 10 der Ansteuerung mindestens eines Auslassventils eines jeweiligen Zylinders.
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Je Zylinder ist mindestens ein Einlassventil für Ladeluft und mindestens ein Auslassventil für Abgas vorhanden, sodass demnach je Zylinder der Brennkraftmaschine jeweils zwei der in 1 oberhalb der Nockenwelle 11 gezeigten Anordnungen von Baugruppen des erfindungsgemäßen Ventiltriebs 10 vorhanden sind. Zur Gewährleistung einer einfachen Darstellung bzw. Beschreibung der Erfindung werden nachfolgend die Baugruppen des Ventiltriebs beispielhaft unter Bezugnahme auf 1 für ein Gaswechselventil beschrieben, von welchem in 1 ein Ventilkegel 13 gezeigt ist.
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1 zeigt einen Kipphebel 14. Der Kipphebel 14 ist um ein Kippgelenk 15 drehbar gelagert, wobei der Kipphebel 14 mit einem ersten Ende 16 auf das anzusteuernde Gaswechselventil einwirkt, nämlich auf den Ventilkegel 13 des Gaswechselventils, und wobei an einem gegenüberliegenden zweiten Ende 17 des Kipphebels 14 eine Stoßstange 18 gelenkig angreift. Die Stoßstange 18 dient der Übertragung der Steuerkontur des jeweiligen Nockens 12 auf den Kipphebel 14, wobei die Stoßstange 18 nicht unmittelbar mit dem Nocken 12 der Nockenwelle 11 zusammenwirkt, sondern vielmehr mittelbar über einen Schwinghebel 19. Der Schwinghebel 19 ist an einem ersten Ende 20 um eine Schwinghebeldrehachse 21 schwenkbar, wobei der Schwinghebel 19 an einem gegenüberliegenden zweiten Ende 22 eine Rolle 23 trägt, die um eine Rollendrehachse 24 am Schwinghebel 19 drehbar ist und auf dem in 1 gezeigten Nocken 12 der Nockenwelle 11 abrollt.
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Die Steuerkontur des Nockens 12 wird demnach in eine Schwenkbewegung des Schwinghebels 19 und über den Schwinghebel 19 in eine Linearbewegung der Stoßstange 18 umgesetzt. Diese Linearbewegung der Stoßstange 18 bewirkt ein Schwenken des Kipphebels 14 um die Kipphebeldrehachse 15.
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Der in 1 gezeigten Stoßstange 18 ist eine Einrichtung 25 zum verzögerten Schließen des Gaswechselventils zugeordnet, die mit der Stoßstange 18 unmittelbar zusammenwirkt. Die Einrichtung 25 weist ein elektrisch ansteuerbares hydraulisches Schaltventil 26, einen Hydraulikspeicher 27 und ein Rückschlagventil 28 umfasst. Die Ansteuerung und damit Schaltstellung des Schaltventils 26 bestimmt, ob das Gaswechselventil gegenüber der Steuerkontur des Nockens verzögert schließt oder nicht. Dann, wenn das Gaswechselventil nicht verzögert schließt, wird das Öffnen und Schließen des Gaswechselventils ausschließlich über die Kontur des Nockens 12 bestimmt.
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Wie bereits ausgeführt, wirkt die Einrichtung 25 zum verzögerten Schließen des Gaswechselventils mit der Stoßstange 18 unmittelbar zusammen und umfasst als Baugruppen das elektrisch ansteuerbare, hydraulische Schaltventil 26, den Hydraulikspeicher 27 und das Rückschlagventil 28. Ferner umfasst die Einrichtung 25 zum verzögerten Schließen des Gaswechselventils ein Gehäuse 29, einen im Gehäuse 29 geführten Kolben 30 sowie ein mit dem Kolben 30 zusammenwirkendes Federelement 33. Die Stoßstange 18 ist mehrteilig ausgebildet und verfügt über einen mit dem Kipphebel 14 gelenkig gekoppelten ersten Stoßstangenabschnitt 18a und einen mit dem Schwinghebel 19 zusammenwirkenden zweiten Stoßstangenabschnitt 18b. Der Kolben 30 der Einrichtung 25 zum verzögerten Schließen des Gaswechselventils ist zwischen die beiden Stoßstangenabschnitte 18a, 18b der Stoßstange 18 geschaltet, wobei ein erster Abschnitt 30a des Kolbens 30 am ersten Stoßstangenabschnitt 18a und ein zweiter Abschnitt 30b des Kolbens 30 am zweiten Stoßstangenabschnitt 18b angreift bzw. anliegt.
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Das Gehäuse 29 der Einrichtung 25 zum verzögerten Schließen des Gaswechselventils verfügt über einen ersten Gehäuseabschnitt 29a, in dem der Abschnitt 30a des Kolbens 30 geführt ist und der einen Hydraulikraum 31 begrenzt. Ein zweiter Gehäuseabschnitt 29b des Gehäuses 29 der Einrichtung 25 zum verzögerten Schließen des Gaswechselventils stellt einen Federraum 32 zur Aufnahme des Federelements 33 bereit.
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Hydraulikraum 31 und Federraum 32 sind voneinander getrennt, wobei sich das im Federraum 32 positionierte Federelement 33 einerseits am Gehäuse 29 und andererseits am Kolben 30 abstützt, nämlich gemäß 1 an dem zweiten Abschnitt 30b des Kolbens 30 und dem Gehäuseteil 29a des Gehäuses 29. Bei diesem Federelement 33 handelt es sich um eine Lost-Motion-Feder, die verhindert, dass der Kolben 30 außer Kontakt mit dem Stoßstangenabschnitt 18b der Stoßstange 18 gerät.
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Wie einer bevorzugten konstruktiven Ausführung des Ventiltriebs gemäß 2 bis 5 entnommen werden, nimmt das Gehäuse 29 der jeweiligen Einrichtung 25 zum verzögerten Schließen des Gaswechselventils das Schaltventil 26 und das Rückschlagventil 29 auf und stellt darüber hinaus weiterhin den Hydraulikspeicher 27 bereit.
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Wie am besten 4 entnommen werden kann, verfügt die Einrichtung 25 zum verzögerten Schließen des Gaswechselventils weiterhin über ein ebenfalls im Gehäuse 29 aufgenommenes weiteres Federelement 34. Dieses weitere Federelement 34 drückt gegen ein Element 35 und bewirkt so, dass Hydraulik- oder Motoröl aus dem Hydraulikspeicher 27 herausgedrückt wird.
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Dieses zweite Federelement 34, welches vom Gehäuseteil 29a aufgenommen ist, erstreckt sich senkrecht zum Federelement 33, welches im Gehäuseteil 29b aufgenommen ist.
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Sämtliche Bauelemente der Einrichtung 25 zum verzögerten Schließen des Gaswechselventils sind vom Gehäuse 29 derselben aufgenommen, also das elektrisch steuerbare Schaltventil 26, der Hydraulikspeicher 27, das Rückschlagventil 28, der mit den Stoßstangenabschnitten 18a, 18b zusammenwirkende Kolben 30, das erste Federelement 33 sowie das mit dem Hydraulikspeicher 27 zusammenwirkende zweite Federelement 34. Da demnach sämtliche Baugruppen dieser Einrichtung 25 vom Gehäuse 29 derselben aufgenommen sind, kann die Einrichtung 25 im Bereich des jeweiligen Zylinders einfach am Zylinderkurbelgehäuse montiert werden, ohne dass konstruktive Änderungen an anderen Baugruppen der Brennkraftmaschine erforderlich sind, insbesondere sind keine Änderungen an Zylinderköpfen der Brennkraftmaschine oder am Kipphebel des Ventiltriebs erforderlich.
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Wie bereits ausgeführt, kann durch entsprechende elektrische Ansteuerung des Schaltventils 26 das Schließverhalten des Gaswechselventils bestimmt werden. Das Schaltventil 26 ist dabei ein 2/2-Wegeventil, dass in einer ersten Schaltstellung Hydraulikspeicher 27 und Hydraulikraum 31 koppelt und in einer zweiten Schaltstellung Hydraulikspeicher 27 und Hydraulikraum 31 trennt.
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Im unbestromten Zustand nimmt das Schaltventil 26 die in 1 gezeigte erste Schaltstellung ein, in welcher Hydraulikspeicher 27 und Hydraulikraum 31 gekoppelt sind. Im bestromten Zustand nimmt das Schaltventil 26 die zweite Schaltstellung ein, in welcher Hydraulikspeicher 27 und Hydraulikraum 31 getrennt sind. Hydraulik- oder Motoröl kann im Hydraulikspeicher 27 gespeichert und ausgehend vom Hydraulikspeicher 27 dem Hydraulikraum 31 in der ersten Schaltstellung des Schaltventils 26 zugeführt werden.
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Ein Federelement 37 drückt das Schaltventil 26 in unbestromten Zustand in die in 1 gezeigte erste Schaltstellung. 1 zeigt weiterhin einen Aktuator 38 zur Bestromung des Schaltventils 26 und eine Entlüftung 39 für den Hydraulikspeicher 27.
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Über einen Hydraulikzuleitungsanschluss 36 ist die in 1 bis 5 gezeigte Einrichtung 25 zum verzögerten Schließen des jeweiligen Gaswechselwechselventils an ein Hydraulikversorgungssystem anschließbar. Das Rückschlagventil 28 ist dabei derart zwischen den Hydraulikzuleitungsanschluss 36 und den Hydraulikspeicher 27 geschaltet, dass zwar ausgehend vom Hydraulikzuleitungsanschluss 36 Hydrauliköl in den Hydraulikspeicher 27 fließen kann, jedoch nicht umgekehrt ausgehend vom Hydraulikspeicher 27 in den Hydraulikzuleitungsanschluss 36.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Ventiltrieb
- 11
- Nockenwelle
- 12
- Nocke
- 13
- Ventilkegel
- 14
- Kipphebel
- 15
- Kipphebeldrehachse
- 16
- Ende
- 17
- Ende
- 18
- Stoßstange
- 18a, 18b
- Stoßstangenabschnitt
- 19
- Schwinghebel
- 20
- Ende
- 21
- Schwinghebelschwenkachse
- 22
- Ende
- 23
- Rolle
- 24
- Rollendrehachse
- 25
- Einrichtung
- 26
- Schaltventil
- 27
- Hydraulikspeicher
- 28
- Rückschlagventil
- 29
- Gehäuse
- 29a, 29b
- Gehäuseteil
- 30
- Kolben
- 30a, 30b
- Abschnitt
- 31
- Hydraulikraum
- 32
- Federraum
- 33
- Federelement
- 34
- Federelement
- 35
- Element
- 36
- Hydraulikzuleitungsanschluss
- 37
- Federelement
- 38
- Aktuator
- 39
- Entlüftung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102004057438 A1 [0004, 0005]
- DE 10359087 B3 [0006]
