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Die Erfindung betrifft einen verstellbaren Schwingungsdämpfer gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Aus der
DE197 03 872 A1 ist ein Konzept für einen verstellbaren Schwingungsdämpfer bekannt, bei dem zwei verstellbare Dämpfventile an ihrer Abström- oder Niederdruckseite an einen gemeinsamen Speicher für das von einer Kolbenstange verdrängte Dämpfmediumvolumen angeschlossen sind. In der
DE197 03 872 A1 wird lediglich ein Ersatzschaubild für das Konzept gezeigt, jedoch keine konstruktive Umsetzung.
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Die
DE 10 2012 202 100 A1 betrifft ebenfalls einen verstellbaren Schwingungsdämpfer mit jeweils einem Dämpfventil für je eine Arbeitsrichtung des Schwingungsdämpfers. Dabei wird ein Strömungsverteiler eingesetzt, der zwei Aufnahmen für die verstellbaren Dämpfventileinrichtungen aufweist. Jedem der verstellbaren Dämpfventile ist auf der Niederdruckseite ein separater Speicher zugeordnet. Diese Bauform ist deutlich aufwändiger als das Konzept gemäß der
DE 197 023 872 A1 .
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Aus der
DE 10 2005 053 394 A1 ist eine Ausführungsform bekannt, bei der das Konzept der Anordnung der verstellbaren Dämpfventile zu einem gemeinsamen Speicher gemäß der
DE 197 03 872 A1 konstruktiv verwirklicht wurde. Bei dieser Bauform besteht das Problem der aufwändigen Strömungsführung und der zweifachen Anbindung eines externen Gehäuses an einen Zylinder.
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Grundsätzlich möchte man zumindest bei einem Schwingungsdämpfer für einen PKW in Einfederungsrichtung eine geringere Dämpfkraft erreichen können als in Ausfederungsrichtung. Dabei ist jedoch zu berücksichtigen, dass ein Bodenventil zwischen einen Ausgleichsraum eine Grenze setzt. Dieses Bodenventil ist bei vielen verstellbaren Schwingungsdämpfern einem verstellbaren Dämpfventil für die Einfederungsrichtung hydraulisch parallel geschaltet. Wählt man die Dämpfkraftkennlinie für das Bodenventil zu weich, dann kann die Dämpfkraftkennlinie für das verstellbare Dämpfventil für eine härtere Dämpfkrafteinstellung erreicht werden. Bei einer zu harten Einstellung des Bodenventils wird das gesamte Dämpfmedium durch das verstellbare Dämpfventil verdrängt. Dafür müsste das verstellbare Dämpfventil jedoch entsprechend große Strömungsquerschnitte aufweisen können, was jedoch nicht immer realisierbar ist.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine einfache Konstruktion für einen mittels zweier Dämpfventile verstellbaren Schwingungsdämpfers in Verbindung mit einem gemeinsamen niederdruckseitigen Speicher bereitzustellen.
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Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die beiden verstellbaren Dämpfventile in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind, das einen Anschlussraum aufweist, wobei der Anschlussraum eine Verbindungsöffnung zu jeweils einem Arbeitsraum und davon getrennt einen Anschluss an den Speicher aufweist, wobei die Kolbenstange den Zylinder in jeder Hublage über die gesamte Länge durchdringt und der Kolben als ein Ringkolben ausgeführt ist.
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Der Vorteil der Erfindung besteht darin, dass kein Bodenventil vorliegt, das bei der Berücksichtigung der Dämpfkraftabstimmung berücksichtigt werden muss und nun stets nur das Ringvolumen im Arbeitsraum verdrängt werden muss und nicht noch zusätzlich das Volumen der einfahrenden Kolbenstange.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung weist der Zylinder einen ringförmigen Anschlussblock auf, der Kanäle zu den verstellbaren Dämpfventilen und Kanäle an eine Pumpeinrichtung aufweist. Der Anschlussblock vereinfacht die gesamte Anschlusstechnik und Kanalführung innerhalb des Schwingungsdämpfers.
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Gemäß einem weiteren vorteilhaften Unteranspruch schließt sich einem endseitigen Boden des Arbeitsraums ein Übertragungszylinder mit einem Anschlussorgan an. Der Übertragungszylinder schützt zudem die Kolbenstange vor einer mechanischen Beschädigung, z. B. einem Steinschlag.
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Des Weiteren ist vorgesehen, dass der Übertragungszylinder an dem Anschlussblock befestigt ist. Der Anschlussblock ist ein vergleichsweise massives Bauteil, das auch größere Kräfte aufnehmen kann. Der Boden des Zylinders kann deshalb vergleichsweise dünnwandig gestaltet sein.
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Um die Montage des Anschlussblocks besonders einfach zu halten weist ein den Zylinder einhüllendes Behälterrohr im Bereich einer Kolbenstangenführung einen im Wesentlichen identischen Außendurchmesser auf wie der Übertragungszylinder im Bereich des Bodens. Man kann den Anschlussblock mit einem beliebigen Ende mit dem Behälterrohr oder dem Übertragungszylinder verbinden.
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Eine weitere Maßnahme zur Vereinfachung des Schwingungsdämpfers besteht darin, dass der Boden und die Kolbenstangenführung eine im Wesentlichen identische Geometrie aufweisen. Bei dieser Ausgestaltung kann dann der Übertragungszylinder denselben Querschnitt aufweisen wie das Behälterrohr
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Um auch gegen Staub und Feuchtigkeit einen Schutz der Kolbenstange zu erreichen, weist der Übertragungszylinder eine endseitige Kappe auf.
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Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher erläutert werden.
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Es zeigt:
- 1 Schnittdarstellung des verstellbaren Schwingungsdämpfers
- 2 Detaildarstellung zur 1
- 3 u. 4 Gehäuse mit verstellbaren Dämpfventilen
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Die 1 zeigt einen verstellbaren Schwingungsdämpfer 1 mit einem Zylinder 3, in dem eine Kolbenstange 5 zusammen mit einem daran befestigten Kolben 7 eine axiale Arbeitsbewegung ausführt. Die Kolbenstange 5 durchdringt den Zylinder 3 in jeder Hublage über die gesamte Länge, wobei der Kolben 7 als ein Ringkolben ausgeführt ist. Der Kolben 7 kann mit einem Dämpfventil und/oder einem Druckbegrenzungsventil für jede Bewegungsrichtung bestückt sein.
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Der Zylinder 3 wird vollständig von einem Behälterrohr 9 eingehüllt. Endseitig verfügt das Behälterrohr 9 über einen Boden 11 für den Zylinder 3. Eine Kolbenstangenführung 17 verschließt am anderen Ende sowohl den Zylinder 3 wie auch das Behälterrohr 9.
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Der Zylinder weist einen ringförmigen Anschlussblock 19 auf, der über zwei getrennte Kanäle 21; 23 zu einer Pumpeinrichtung 25 und über zwei Kanäle 27; 29 zu einem Gehäuse 31 mit verstellbaren Dämpfventilen 33; 35 (s. 2) verfügt. Das Behälterrohr greift in eine deckseitige Öffnung des Anschlussblocks 19 ein.
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Dem endseitigen Boden
11 wiederum schließt sich ein Übertragungszylinder
13 an, der ebenfalls am Anschlussblock
19 befestigt ist und ein Anschlussorgan
15 trägt, beispielhaft ist hier ein Haltebügel dargestellt wie es z. B. aus der
DE 2932138 A1 bekannt ist.
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Das Behälterrohr 9 weist zumindest im Bereich der Kolbenstangenführung 17 einen im Wesentlichen identischen Außendurchmesser auf, wie der Übertragungszylinder 13. Des Weiteren sind der Boden 11 und die Kolbenstangenführung 17 in ihrer Geometrie im Wesentlichen identisch, so dass für beide Funktionen ein gleiches Bauteil verwendet werden kann und das Behälterrohr 9 und der Übertragungszylinder 13 aus einem identischen Halbzeug herstellbar sind.
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Das Übertragungsrohr 13 wird von einer endseitigen Kappe 20 verschlossen, damit die Kolbenstange 5 rundum geschützt ist.
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Das Behälterrohr 9 und der Zylinder 3 bilden einen Ringraum. Sowohl ein führungsseitiger Arbeitsraum 37, ein bodenseitiger Arbeitsraum 39 wie auch der Ringraum sind vollständig mit einem Dämpfmedium gefüllt. Beide Arbeitsräume weisen denselben Querschnitt auf, so dass bei Kolbenstangenbewegung richtungsunabhängig ein Dämpfmediumvolumen mit einem identischen Querschnitt verdrängt wird. Deshalb benötigt der Schwingungsdämpfer keinen Ausgleichsraum für die Kompensation einer ein- und ausfahrenden Kolbenstange, sondern nur für einen Temperaturausgleich beim Dämpfmedium. Der führungsseitige Arbeitsraum 37 ist über mindestens eine Radialöffnung 41 im Zylinder 3 an einen ersten Ringraumabschnitt 43 angeschlossen, der wiederum mit dem ersten Kanal 27 im Anschlussblock 19 zum Gehäuse 31 verbunden ist. Das gleiche Bauprinzip wird für den kolbenstangenfernen Arbeitsraum 39 verwendet, der über die axiale Strömungsverbindung 15 im Zentrierring 13 und einem zweiten Ringraumabschnitt 45 an den zweiten Kanal 29 im Anschlussblock 19 verbunden ist. Beide Ringraumabschnitte 43; 45 werden durch einen dichtenden Trennflansch 47 des Anschlussblocks separiert.
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Direkt an dem Gehäuse 31 mit den verstellbaren Dämpfventilen 33; 35 ist ein Speicher 49 befestigt, der das von der Kolbenstange 5 verdrängte Dämpfmediumvolumen ausgleicht.
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Die beiden
3 und
4 zeigen das gesamte Gehäuse
31 in zwei Schnittebenen. Das Gehäuse
31 verfügt über eine Anschlusshülse
51 mit zwei radialen Verbindungsöffnungen
53;
55 zu den Arbeitsräumen und einem Anschluss
57 an den Speicher
49. Eine erste radiale Verbindungsöffnung
53 steht in Überdeckung mit dem ersten Kanal
27 und eine zweite radiale Verbindungsöffnung
55 ist an den zweiten Kanal
29 im Anschlussblock
19 gekoppelt. Die Verbindungsöffnungen
53;
55 und der Anschluss
57 münden in einem Anschlussraum
59 des Gehäuses
31. Bezogen auf einen Stützflansch
61 ist das Gehäuse
31 symmetrisch ausgeführt und verfügt über eine Aufnahme
63;
65 für die verstellbaren Dämpfventile
33;
35 für jeweils eine Arbeitsbewegungsrichtung des Schwingungsdämpfers. Jedes verstellbare Dämpfventil
33;
35 verfügt über einen Hochdruckanschluss
67;
69 mit einem optionalen Einlaufventil
71;
73 und einem Hauptstufenventil
75;
77, das von einem Vorstufenventil
79;
81 angesteuert wird. Das Grundprinzip dieser Ventilkombination ist beispielsweise aus der
DE 10 2013 209 926 A1 bekannt, so dass bezüglich von konstruktiven Details auf dieses Dokument verwiesen wird.
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Innerhalb des Anschlussraums 59 ist ein zweigeteiltes Kanalelement 83; 85 angeordnet, das sich auf dem Stützflansch 61 abstützt. An dieser Stelle bilden beide Einzelkanalelemente 83; 85 mit dem Gehäuse 31 am Stützflansch 61 eine Dichtstelle 87; 89, wobei die Einzelkanalelemente 83; 85 jeweils von einem Ventilgehäuse 91; 93 axial gehalten werden. Die Ventilgehäuse 91; 93 werden wiederum von Fixierkappen 95; 97 gegen die Einzelkanalelemente 83; 85 vorgespannt.
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Jedes der Einzelkanalelemente 83; 85 verfügt über eine erste Kanalgruppe 99; 101 an den Hochdruckanschluss 67; 69. Eine zweite Kanalgruppe 103; 105 wird von Axialkanälen gebildet und ist an einem Niederdruckanschluss 107; 109 des jeweiligen verstellbaren Dämpfventils 33; 35 angeschlossen. Die erste Kanalgruppe ist in der Bauform mindestens eines Radialkanals ausgeführt. Der mindestens eine Radialkanal 99; 101 verbindet eine äußere Mantelfläche 111; 113 des Einzelkanalelements 83; 85 mit einer Durchgangsöffnung 115; 117 des Einzelkanalelements, das eine Ringform aufweist und dabei so räumlich angeordnet ist, dass die Axialkanäle 103; 105 umgangen werden. Die Mantelflächen 111; 113 verfügen über einen zumindest geringfügig kleineren Außendurchmesser als der Anschlussraum 59, so dass im Bereich der Mantelflächen jeweils ein Ringraum 119; 121 vorliegt und somit auch mehrere Radialkanäle an eine einzige Verbindungsöffnung 53; 55 anschließbar ist, ohne dass eine definierte Ausrichtung der Einzelkanalelemente zu den Verbindungsöffnungen notwendig wäre.
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Über die Durchgangsöffnung 115; 117 besteht eine Zentrierverbindung mit einem Anschlussstutzen 123; 125 des Hochdruckanschlusses 67; 69 des verstellbaren Dämpfventils 33; 35. Die Zentrierverbindung ist zudem mittels einer in einer Nut eingelegten Ringdichtung abgedichtet.
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Jedes Einzelkanalelement 83; 85 ist mit einem Rückschlagventil 127; 129 bestückt, das in Nachströmrichtung vom Speicher 49 zum Arbeitsraum 37; 39 öffnet. Der Begriff „bestückt“ ist im Sinne von einer festen Verbindung zu verstehen. Beispielsweise wird ein überstehender Randbereich des Einzelkanalelements mit einem Rückschlagventilkörper 131; 133 verstemmt. Das Rückschlagventil 131; 133 deckt die Durchgangsöffnung 115; 117 des Einzelkanalelements 83; 85 in Richtung eines Speicheranschlussraums ab. Eine Ventilscheibenbestückung 137; 139 mit mindestens einer Ventilscheibe und einer Schließfeder erstreckt sich innerhalb der Durchgangsöffnung des Einzelkanalelements.
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Bei einer Ausfahrbewegung der Kolbenstange 5 aus dem Zylinder 3 wird das Dämpfmedium aus dem kolbenstangenseitigen Arbeitsraum 37 über die Radialöffnung 41 unterhalb der Kolbenstangenführung 17 in den ersten Ringraumabschnitt 43 gefördert. Am Trennflansch 47 tritt das Dämpfmedium über den ersten Kanal 27 in die erste Verbindungsöffnung 53 ein und erreicht den Ringraum 119 als Teil des Anschlussraums 59. Über den mindestens einen Radialkanal 99 erreicht das Dämpfmedium den Hochdruckanschluss 67 des verstellbaren Dämpfventils 33 und im weiteren Strömungsweg das Einlaufventil 71. Dabei ist das Rückschlagventil 127 geschlossen. In Abhängigkeit der Bestromung einer Magnetspule 141 als Teil des verstellbaren Dämpfventils 33 bestimmt das Vorstufenventil 79 eine Schließkraft, die der auf das Hauptstufenventil anstehenden Öffnungskraft entgegensteht. Das aus dem Hauptstufenventil zum Niederdruckanschluss 107 abfließende Dämpfmedium wird über die Axialkanäle 103 im Kanalelement 83 dem Speicheranschlussraum 135 zugeführt.
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Bei dieser Arbeitsbewegungsrichtung der Kolbenstange 5 ist das aus dem kolbenstangenseitigen Arbeitsraum 37 verdrängt Dämpfmediumvolumen kleiner als der Volumenanstieg des kolbenstangenfernen Arbeitsraums 39. Folglich wird das gesamte aus dem kolbenstangenseitigen Arbeitsraum 37 verdrängte Dämpfmedium über das sich öffnende Rückschlagventil 133 in die Durchgangsöffnung 117 des zweiten Einzelkanalelements 85 verdrängt und weiter über die Radialkanäle 101 und die zweite Verbindungsöffnung 55 dem zweiten Kanal 29 zugeführt. Über den zweiten Ringkanalabschnitt 45 fließt das Dämpfmedium weiter in den kolbenstangenfernen Arbeitsraum 39 und passiert dabei die Strömungsverbindung 15 im Zentrierring 13. Der Volumenanteil entsprechend der ausfahrenden Kolbenstange 5 wird von dem Speicher 49 ergänzt und nimmt ausgehend vom Speicheranschlussraum 135 denselben Strömungsweg wie das aus dem kolbenstangenseitigen Arbeitsraum verdrängte Dämpfmedium, da die zweiten Kanalgruppen 103; 105 mit dem Speicheranschlussraum verbunden sind.
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Bei einer Einfahrbewegung der Kolbenstange 5 und einer damit verbundenen Volumenreduzierung des kolbenstangenfernen Arbeitsraums 39 wird das Dämpfmedium über die Strömungsverbindung 15 und den zweiten Ringkanalabschnitt 45 dem zweiten Kanal 29 im Anschlussblock 19 zugeführt. Über den zweiten Kanal 29 fließt das Dämpfmedium durch die Radialkanäle 101 in die Durchgangsöffnung 117 des zweiten Einzelkanalelements 85. Der Strömungsweg und die Funktionsweise des zweiten verstellbaren Dämpfventils 35 entsprechen exakt der Beschreibung zu dem ersten verstellbaren Dämpfventil 33. Wenn das Dämpfmedium nach Austritt aus dem Hauptstufenventil den Niederdruckanschluss 109 des verstellbaren Dämpfventils 35 erreicht hat, dann führt der weitere Strömungsweg über die Axialkanäle 105 in den Speicheranschlussraum 135. Ein Teil des Dämpfmediums wird über das geöffnete Rückschlagventil 127 im ersten Einzelkanalelement 83 und weiter durch den mindestens einen Radialkanal 99 der ersten Verbindungsöffnung 53 zum ersten Kanal 27 zugeführt, um den kolbenstangenseitigen Arbeitsraum 37 ohne Unterdruck gefüllt zu halten. Das überschüssige Dämpfmediumvolumen entsprechend dem verdrängten Kolbenstangenvolumen fließt über den Anschluss 57 in den Speicher 49.
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Parallel zu der beschriebenen Dämpfmediumströmung kann über die Pumpeinrichtung 25 Dämpfmedium zwischen den beiden Arbeitsräumen 37; 39 unabhängig von der Bewegungsrichtung der Kolbenstange 5 umgepumpt werden. Für das Dämpfmedium stehen mit den beiden Ringraumabschnitten 43; 45, der Radialöffnung 41 und der Strömungsverbindung 15 im Zentrierring 13 größtenteils identische Strömungswege zur Verfügung. Pumpenanschlüsse 143; 145 zu den beiden Ringraumabschnitten 43; 45 werden ebenfalls von dem Trennflansch 47 separiert, so dass die Pumpeneinrichtung 25 dem Gehäuse 31 mit den verstellbaren Dämpfventilen 33; 35 hydraulisch parallel geschaltet ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schwingungsdämpfer
- 3
- Zylinder
- 5
- Kolbenstange
- 7
- Kolben
- 9
- Behälterrohr
- 11
- Boden
- 13
- Übertragungszylinder
- 15
- Anschlussorgan
- 17
- Kolbenstangenführung
- 19
- Anschlussblock
- 20
- Kappe
- 21
- Kanal
- 23
- Kanal
- 25
- Pumpeinrichtung
- 27
- Kanal
- 29
- Kanal
- 31
- Gehäuse
- 33
- verstellbares Dämpfventil
- 35
- verstellbares Dämpfventil
- 37
- kolbenstangenseitiger Arbeitsraum
- 39
- kolbenstangenferner Arbeitsraum
- 41
- Radialöffnung
- 43
- erster Ringraumabschnitt
- 45
- zweiter Ringraumabschnitt
- 47
- Trennflansch
- 49
- Speicher
- 51
- Anschlusshülse
- 53
- Verbindungsöffnung
- 55
- Verbindungsöffnung
- 57
- Anschluss
- 59
- Anschlussraum
- 61
- Stützflansch
- 63
- Aufnahme
- 65
- Aufnahme
- 67
- Hochdruckanschluss
- 69
- Hochdruckanschluss
- 71
- Einlaufventil
- 73
- Einlaufventil
- 75
- Hauptstufenventil
- 77
- Hauptstufenventil
- 79
- Vorstufenventil
- 81
- Vorstufenventil
- 83
- Einzelkanalelement
- 85
- Einzelkanalelement
- 87
- Dichtstelle
- 89
- Dichtstelle
- 91
- Ventilgehäuse
- 93
- Ventilgehäuse
- 95
- Fixierkappe
- 97
- Fixierkappe
- 99
- Kanalgruppe
- 101
- Kanalgruppe
- 103
- zweite Kanalgruppe
- 105
- zweite Kanalgruppe
- 107
- Niederdruckanschluss
- 109
- Niederdruckanschluss
- 111
- Mantelfläche
- 113
- Mantelfläche
- 115
- Durchgangsöffnung
- 117
- Durchgangsöffnung
- 119
- Ringraum
- 121
- Ringraum
- 123
- Anschlussstutzen
- 125
- Anschlussstutzen
- 127
- Rückschlagventil
- 129
- Rückschlagventil
- 131
- Rückschlagventilkörper
- 133
- Rückschlagventilkörper
- 135
- Speicheranschlussraum
- 137
- Ventilbestückung
- 139
- Ventilbestückung
- 141
- Magnetspule
- 143
- Pumpenanschluss
- 145
- Pumpenanschluss
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19703872 A1 [0002, 0004]
- DE 102012202100 A1 [0003]
- DE 197023872 A1 [0003]
- DE 102005053394 A1 [0004]
- DE 2932138 A1 [0020]
- DE 102013209926 A1 [0025]
