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Die Erfindung betrifft einen Nehmerzylinder für eine Kupplungsbetätigungseinrichtung eines Kraftfahrzeuges, wie ein Pkw, Lkw, Bus oder sonstiges Nutzfahrzeug, mit einem sich konzentrisch um eine Längsachse erstreckenden, mehrteiligen Gehäuse und zumindest einem in dem Gehäuse verschiebbar aufgenommenen, mit dem Gehäuse einen Druckraum begrenzenden Kolben. Zudem betrifft die Erfindung eine Kupplungsbetätigungseinrichtung mit diesem Nehmerzylinder.
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Gattungsgemäßer Stand der Technik ist der Anmelderin durch die in 4 gezeigte Umsetzung eines Nehmerzylinders 1' bekannt. Der Nehmerzylinder 1' weist ein aus Metall bestehendes Gehäuse 3' auf. Neben dem hohen Herstellaufwand einzelner in dem Gehäuse 3' eingebrachter Kanäle besteht aufgrund der massiven Metallausführung des Gehäuses 3' der Nachteil eines relativ hohen Gesamtgewichtes des Nehmerzylinders 1'.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Nehmerzylinder zur Verfügung zu stellen, der mit einem möglichst geringen Herstellaufwand sowie Gewicht herstellbar ist.
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Dies wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Gehäuse einen aus Kunststoff bestehenden ersten Gehäusebestandteil sowie einen, mit dem ersten Gehäusebestandteil verbundenen, zweiten Gehäusebestandteil aufweist, wobei zur Abdichtung des Druckraums ein zwischen den beiden Gehäusebestandteilen eingesetzter, durch ein separates Stützelement abgestützter Dichtring vorhanden ist.
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Dadurch weist das Gehäuse ein besonders geringes Gewicht auf. Auch sind die beiden Gehäusebestandteile besonders einfach montierbar.
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Weitere vorteilhafte Ausführungen sind mit den Unteransprüchen beansprucht und nachfolgend näher erläutert.
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Der zweite Gehäusebestandteil besteht vorzugsweise aus einem Metallwerkstoff. Weiter bevorzugt ist der zweite Gehäusebestandteil aus einem Metallblech (Stahlblech) ausgeformt.
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Hinsichtlich der beiden Gehäusebestandteile ist es weiterhin vorteilhaft, wenn der erste Gehäusebestandteil auf einen Hülsenbereich des zweiten Gehäusebestandteils, unter stirnseitiger (d.h. axialer) Anlage an einem Flanschbereich des zweiten Gehäusebestandteils, aufgeschoben ist. Dadurch ist der erste Gehäusebestandteil relativ zu dem zweiten Gehäusebestandteil sicher zentriert ausgerichtet.
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Des Weiteren ist es von Vorteil, wenn in dem ersten Gehäusebestandteil eine radiale Aussparung vorgesehen ist, in welcher Aussparung der Dichtring von dem Stützelement abgestützt aufgenommen ist. Die Aussparung ist bevorzugt unmittelbar in einem Urformvorgang, d.h. einem Spritzgießvorgang, des ersten Gehäusebestandteils mit ausgeformt. Alternativ ist es weiter bevorzugt, diese Aussparung spanend, etwa in Form einer Nut, in den ersten Gehäusebestandteil einzubringen. Dadurch wird die Herstellung des Gehäuses weiter optimiert.
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Ist das Stützelement ringförmig (als Stützring) ausgebildet, wird eine gleichmäßige Abstützung entlang des Umfangs erzeugt.
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Von Vorteil ist es auch, wenn der Dichtring in axialer Richtung unmittelbar zwischen dem ersten Gehäusebestandteil und dem zweiten Gehäusebestandteil aufgenommenen / abgestützt ist.
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Diesbezüglich ist es zudem zweckmäßig, wenn das Stützelement auf einer dem Dichtring axial abgewandten Seite an dem zweiten Gehäusebestandteil (vorzugsweise dem Flanschbereich des Gehäusebestandteils) abgestützt ist. Die Aussparung ist demzufolge bevorzugt zu einer (axialen) Stirnseite hin, vorzugsweise jener Stirnseite, die dem Flanschbereich des zweiten Gehäusebestandteils zugewandt ist, geöffnet. Dadurch wird die Montage des Dichtringes erleichtert.
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Ist der Druckraum in einer radialen Richtung der Längsachse nach innen von einem Hülsenbereich des zweiten Gehäusebestandteils begrenzt, wobei der Dichtring dicht an dem Hülsenbereich anliegt, wird der Nehmerzylinder auch in radialer Richtung besonders kompakt realisiert. Der Hülsenbereich bildet somit eine radial innenliegende Innenwandung des Druckraums und der erste Gehäusebestandteil bildet eine in radialer Richtung außerhalb der Innenwandung angeordnete Außenwandung des Druckraums aus.
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Wenn das Stützelement in einem Kühlmittelkanal des Gehäuses eingesetzt / in diesen hineinragt ist, wird der Nehmerzylinder in axialer Richtung besonders kompakt.
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Zweckmäßig ist es dabei auch, wenn das Stützelement mit radialen Durchgängen versehen ist, die einen Durchfluss an Kühlmittel gestatten. Das Stützelement ist vorzugsweise als ein Kronenring, d.h. als ein Ring, der mehrere in Umfangsrichtung verlaufende, abstehende Vorsprünge aufweist, realisiert.
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Besteht das Stützelement aus einem Kunststoffmaterial, wird der Herstellaufwand weiter reduziert.
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Auch ist es von Vorteil, wenn der Nehmerzylinder, unter Ausbildung eines Doppelnehmerzylinders, zwei in radialer Richtung beabstandete Kolben (jeweils mit separaten Druckräumen zusammenwirkend) aufweist. Dadurch ist der Nehmerzylinder sowohl besonders kompakt als auch für die Betätigung mehrerer einzelner Teilkupplungen effektiv ausgeführt.
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Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Kupplungsbetätigungseinrichtung mit dem erfindungsgemäßen Nehmerzylinder nach zumindest einer der zuvor beschriebenen Ausführungen und einem hydraulisch mit dem Nehmerzylinder gekoppelten oder koppelbaren Geberzylinder.
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In anderen Worten ausgedrückt, ist somit erfindungsgemäß ein Kunststoff-CSC (konzentrischer Kupplungsnehmerzylinder aus Kunststoff) mit einem Metallflansch (zweiter Gehäusebestandteil) und einem Stützring (Stützelement) im Kronendesign realisiert.
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Somit wird ein Kunststoffgehäuse (erster Gehäusebestandteil) mit einem Metallflansch (zweiter Gehäusebestandteil) als CSC-Gehäuse verwendet, wobei im Kunststoffgehäuse eine Dichtung (Dichtring) sitzt, die durch einen Stützring, der zwischen Gehäuse (erster Gehäusebestandteil) und Flansch (zweiter Gehäusebestandteil) sitzt, in seine Position gedrückt wird. Der Stützring weist zudem radiale Aussparungen (Durchgänge, unter Ausbildung des Kronendesigns) auf, damit ein Kühlöl im Betrieb über einen Kühlmittelkanal im Kunststoffgehäuse zur Getriebeeingangswelle gelangen kann.
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Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert.
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Es zeigen:
- 1 eine Längsschnittdarstellung eines erfindungsgemäßen konzentrischen Nehmerzylinders nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel, wobei ein in einem Gehäuse des Nehmerzylinders eingesetzter Dichtring sowie ein diesen Dichtring abstützendes Stützelement gut erkennbar sind,
- 2 eine perspektivische Darstellung des in 1 eingesetzten Stützelementes,
- 3 eine perspektivische Darstellung des in Längsrichtung geschnittenen Nehmerzylinders nach 1, und
- 4 eine Längsschnittdarstellung eines Nehmerzylinders nach dem Stand der Technik.
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Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen.
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Ein erfindungsgemäßer konzentrischer Nehmerzylinder 1 (CSC / „Concentric Slave Cylinder“) ist hinsichtlich seines Aufbaus in 1 veranschaulicht. Der Nehmerzylinder 1 ist als ein Doppel-Nehmerzylinder ausgeführt. Der Nehmerzylinder 1 dient daher im Betrieb zur Betätigung zweier Kupplungen, etwa zweier Teilkupplungen einer Doppelkupplung, eines Kraftfahrzeugantriebsstranges. Der Nehmerzylinder 1 ist als ein hydraulischer Nehmerzylinder 1 umgesetzt. Der Nehmerzylinder 1 ist als ein konzentrischer Nehmerzylinder 1 umgesetzt. Der Nehmerzylinder 1 weist demnach gesamtheitlich eine ringförmige Erstreckung / Ausbildung auf. Der Nehmerzylinder 1 ist in seinem Betreib Teil einer Kupplungsbetätigungseinrichtung eines Kupplungssystems und wirkt verstellend auf die einzelnen Kupplungen des Kupplungssystems ein. Mit dem Nehmerzylinder 1 ist im Betrieb ein Geberzylinder oder ein sonstiger Aktor hydraulisch gekoppelt, um den Nehmerzylinder 1 zu betätigen.
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Der Nehmerzylinder 1 weist ein ringförmiges Gehäuse 3 auf. Das Gehäuse 3 ist in dieser Ausführung erfindungsgemäß mehrteilig realisiert. Das Gehäuse 3 ist gesamtheitlich konzentrisch um eine Längsachse 2 herum angeordnet; das Gehäuse 3 ist demnach mit seiner Mittelachse / Längsachse konzentrisch zu der Längsachse 2 angeordnet. Die Längsachse 2 ist im Betrieb jene Achse, zu der auch eine Getriebeeingangswelle bzw. mehrere Getriebeeingangswellen eines Getriebes koaxial angeordnet sind. Die Getriebeeingangswellen durchdringen dann vorzugsweise eine zentrale Durchgangsöffnung 23 des Gehäuses 3.
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Ein erster Gehäusebestandteil 6 des mehrteiligen Gehäuses 3 ist aus einem Kunststoffmaterial hergestellt. Dieser erste Gehäusebestandteil 6 wird vorzugsweise mittels eines Spritzgießverfahrens hergestellt. Ein zweiter Gehäusebestandteil 7 des Gehäuses 3, der mit dem ersten Gehäusebestandteil 6 fest verbunden ist, ist aus einem Metallwerkstoff, hier einem Stahlblech, hergestellt.
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Der zweite Gehäusebestandteil 7 weist einen sich entlang der Längsachse 2 rohrförmig erstreckenden Hülsenbereich 11 auf. Zu einem axialen Ende des Hülsenbereichs 11 hin schließt ein in radialer Richtung nach außen abstehender Flanschbereich 14 des zweiten Gehäusebestandteils 7 an. Wie in 3 zu erkennen ist, weisen beide Gehäusebestandteile 6, 7 jeweils mehrere Befestigungsmittelaufnahmelöcher 24 auf, die als Durchgangslöcher realisiert sind. Diese Befestigungsmittelaufnahmelöcher 24 dienen zur Befestigung des Gehäuses 3 im Betrieb, vorzugsweise an einem Getriebegehäuse oder einem Kupplungsgehäuse des Antriebsstranges. Der erste Gehäusebestandteil 6 ist auf den Hülsenbereich 11 des zweiten Gehäusebestandteils 7 aufgeschoben. Der erste Gehäusebestandteil 6 liegt in axialer Richtung an dem Flanschbereich 14 an.
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Der Nehmerzylinder 1 weist entsprechend seiner Ausbildung als Doppel-Nehmerzylinder zwei Zylinderteileinheiten 25a, 25b auf. Eine erste Zylinderteileinheit 25a ist radial innerhalb einer zweiten Zylinderteileinheit 25b angeordnet. Jede Zylinderteileinheit 25a, 25b weist einen zwischen dem Gehäuse 3 und einem Kolben 5, 21 begrenzten Druckraum 4, 26 auf. Die erste Zylinderteileinheit 25a ist folglich durch einen nachfolgend als erster Kolben 5 bezeichneten Kolben 5, dem Gehäuse 3 und einem zwischen dem Gehäuse 3 und dem ersten Kolben 5 begrenzten nachfolgend als erster Druckraum 4 bezeichneten Druckraum 4 umgesetzt. Der erste Kolben 5 wirkt auf typische Weise auf ein axial außerhalb des Gehäuses 3 angeordnetes erstes Betätigungslager 27 verschiebend ein. Die zweite Zylindereinheit 25b ist im Aufbau im Wesentlichen gemäß der ersten Zylinderteileinheit 25a ausgebildet. Dem zufolge ist die zweite Zylindereinheit 25b durch einen zweiten Kolben 21, dem Gehäuse 3 und einem zwischen dem Gehäuse 3 und dem zweiten Kolben 21 begrenzten zweiten Druckraum 26 umgesetzt. Mit einem axial außerhalb des Gehäuses 3 befindlichen Bereich wirkt der zweite Kolben 21 verschiebend auf ein zweites Betätigungslager 28 ein. Die beiden Betätigungslager 27, 28 sind in dieser Ausführung jeweils als Schrägkugellager realisiert. Die beiden Betätigungslager 27, 28 sind wie die beiden Kolben 5, 21 in radialer Richtung (in Bezug auf die Längsachse 2) beabstandet zueinander angeordnet.
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Des Weiteren ist zu erkennen, dass ein Gehäusebereich des Gehäuses 3, der den zweiten Druckraum 26 zusammen mit dem zweiten Kolben 21 einschließt, vollständig (d.h. zu einer radialen Innenseite, einer radialen Außenseite sowie einer axialen Seite) durch den ersten Gehäusebestandteil 6 umgesetzt ist. Ein Gehäusebereich des Gehäuses 3, der den ersten Druckraum 4 zusammen mit dem ersten Kolben 5 einschließt, ist sowohl durch den ersten Gehäusebestandteil 6 als auch durch den zweiten Gehäusebestandteil 7 realisiert. Hierfür bildet der Hülsenbereich 11 eine radiale Innenwandung 29 des den ersten Druckraum 4 begrenzenden Gehäusebereiches des Gehäuses 3 aus. Eine axiale Seitenwandung 31 sowie eine radiale Außenwandung 30 des den ersten Druckraum 4 begrenzenden Gehäusebereichs des Gehäuses 3 sind unmittelbar durch den ersten Gehäusebestandteil 6 umgesetzt.
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In einem Umfangsbereich des Nehmerzylinders 1 ist ein Kühlmittelkanal 12 in dem Gehäuse 3 eingebracht. Dieser Kühlmittelkanal 12 weist mehrere Abschnitte auf. Ein erster Kanalabschnitt 18 des Kühlmittelkanals 12 ist (in seinem Kanalquerschnitt) sowohl durch den ersten Gehäusebestandteil 6 als auch durch den zweiten Gehäusebestandteil 7 ausgeformt / ausgebildet. Der erste Kanalabschnitt 18 erstreckt sich in radialer Richtung der Längsachse 2 gerade. Der erste Kanalabschnitt 18 ist einerseits durch eine rillen- / rinnenförmige Vertiefung 16 unmittelbar in dem ersten Gehäusebestandteil 6 ausgebildet. Andererseits wird der erste Kanalabschnitt 18 unmittelbar durch den Flanschbereich 14 axial abgedeckt. Die Vertiefung 16 ist vorzugsweise durch einen spanabhebenden Prozess (wie einen Fräsvorgang) realisiert, alternativ auch in einem Urformvorgang des ersten Gehäusebestandteils 6 einbringbar.
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Zu einer radialen Außenseite hin geht der erste Kanalabschnitt 18 in einen zweiten Kanalabschnitt 19 des Kühlmittelkanals 12 über. Der zweite Kanalabschnitt 19 erstreckt sich im Wesentlichen um 90°, d.h. in axialer Richtung, von dem ersten Kanalabschnitt 18 weg. Der zweite Kanalabschnitt 19 ist als ein axialer Durchtritt 36 (Durchgangsloch) in dem Flanschbereich 14 ausgebildet. Der Durchtritt 36 wird vorzugsweise in Form einer Bohrung oder eines Stanzloches hergestellt.
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Zu einer radialen Innenseite hin geht der erste Kanalabschnitt 18 in einen dritten Kanalabschnitt 20 des Kühlmittelkanals 12 über. Der dritte Kanalabschnitt 20 ist ebenfalls in dem zweiten Gehäusebestandteil 7, nämlich in dem Hülsenbereich 11, eingebracht. In dieser Ausführung bilden mehrere in Umfangsrichtung nebeneinander angeordnete, radiale Durchgangslöcher 15 diesen dritten Kanalabschnitt 20 aus. Die Durchgangslöcher 15 sind vorzugsweise als Bohrungen, alternativ auch als Stanzlöcher, realisiert.
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Somit tritt der Kühlmittelkanal 12 (über den dritten Kanalabschnitt 20) zu einer radialen Innenseite 17 des Gehäuses 3 zur Durchgangsöffnung 23 hin aus; zu einer axialen Seite des Gehäuses 3 tritt der Kühlmittelkanal 12 radial außerhalb der Druckräume 4, 26 zur Umgebung hin (über den zweiten Kanalabschnitt 19) aus.
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Erfindungsgemäß ist zur Abdichtung der Verbindungsstelle / des ersten Druckraums 4 zwischen dem ersten Gehäusebestandteil 6 und dem zweiten Gehäusebestandteil 7 in radialer Richtung zwischen diesen beiden Gehäusebestandteilen 6, 7 ein Dichtring 9 eingesetzt ist. Der Dichtring 9 ist als ein O-Ring, d.h. mit rundem Querschnitt, umgesetzt. Der Dichtring 9 ist innerhalb einer in radialer Richtung eingebrachten Aussparung 10 des ersten Gehäusebestandteils 6 aufgenommen. Die Aussparung 10 ist zu einer dem Flanschbereich 14 zugewandten axialen Seite geöffnet. Der Dichtring 9 ist zu einer ersten axialen Seite hin unmittelbar durch den ersten Gehäusebestandteil 6 abgestützt, zu einer dieser ersten axialen Seite abgewandten zweiten axialen Seite durch ein zusätzliches als Stützring ausgebildetes Stützelement 8 abgestützt. Das Stützelement 8, wie auch in 2 detailliert zu erkennen, ist zu seiner dem Dichtring 9 axial abgewandten Seite an dem zweiten Gehäusebestandteil 7, nämlich an dem Flanschbereich 14, abgestützt. Der Flanschbereich 14 weist eine umlaufende Rille 31 / Rinne auf, in der das Stützelement 8 zentriert sowie abgestützt ist.
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Das Stützelement 8 ist im Wesentlichen als Kronenring realisiert. Das Stützelement 8 weist demnach einen vollständig sowie durchgängig umlaufenden Ringbereich 32 sowie mehrere in axialer Richtung von diesem Ringbereich 32 aus abstehende, in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt nebeneinander angeordnete Vorsprünge 22 auf. Der Ringbereich 32 ist jener Bereich, der unmittelbar in axialer Richtung an dem Dichtring 9 anliegt. Die Vorsprünge 22 liegen unmittelbar an dem zweiten Gehäusebestandteil 7 an. In Umfangsrichtung zwischen je zwei benachbarten Vorsprüngen 22 ist ein radialer Durchgang 13 gebildet, durch den im Betrieb ein Kühlmittel hindurchströmt. Das Stützelement 8 ist in radialer Richtung außerhalb des Hülsenbereichs 11 angeordnet und in den ersten Kanalabschnitt 18 eingesetzt.
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Eine Dichtung 33, die als O-Ring ausgebildet ist, ist radial außerhalb des ersten Kanalabschnitts 18 in axialer Richtung zwischen dem ersten Gehäusebestandteil 6 und dem zweiten Gehäusebestandteil 7 eingesetzt. Auch diese Dichtung 33 ist in einer axialen Ausnehmung 34 des ersten Gehäusebestandteils 6 eingesetzt.
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In anderen Worten ausgedrückt, wird erfindungsgemäß ein Stützring 8 zwischen dem CSC-Gehäuse (Gehäuse 3) und dem CSC-Flansch (Flanschbereich 14) eingeführt. Dieser Stützring 8 ermöglicht die Einführung eines Polymer CSC-Gehäuses (erster Gehäusebestandteil 6), was einer signifikanten Reduzierung des Gesamtgewichts und der Herstellkosten entspricht (keine Zerspanung mehr nötig). Der Stützring 8 sorgt dank seiner Auslegung mit radialen Aussparungen (Durchgänge 20; im „Kronendesign“) gleichzeitig für die Abdichtung zwischen CSC-Gehäuse 3 und CSC-Flansch 11 (O-Ring Nut (Aussparung 10)) und für den Durchfluss des Kühlöls im CSC-Gehäuse 3 bis zu der Getriebeeingangswelle. Zudem erleichtert die zweiteilige Auslegung der „O-Ring-Nut“ 17 die Montage des CSC 1, da der O-Ring (Dichtring 9) in das Polymer CSC-Gehäuse 3 vormontiert werden kann bevor der CSC-Flansch 11 mit vormontiertem Stützring 8 durch das CSC-Gehäuse 3 gefahren wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Nehmerzylinder
- 2
- Längsachse
- 3
- Gehäuse
- 4
- Druckraum
- 5
- Kolben
- 6
- erster Gehäusebestandteil
- 7
- zweiter Gehäusebestandteil
- 8
- Stützelement
- 9
- Dichtring
- 10
- Aussparung
- 11
- Hülsenbereich
- 12
- Kühlmittelkanal
- 13
- Durchgang
- 14
- Flanschbereich
- 15
- Durchgangsloch
- 16
- Vertiefung
- 17
- Innenseite
- 18
- erster Kanalabschnitt
- 19
- zweiter Kanalabschnitt
- 20
- dritter Kanalabschnitt
- 21
- zweiter Kolben
- 22
- Vorsprung
- 23
- Durchgangsöffnung
- 24
- Befestigungsmittelaufnahmeloch
- 25a
- erste Zylinderteileinheit
- 25b
- zweite Zylinderteileinheit
- 26
- zweiter Druckraum
- 27
- erstes Betätigungslager
- 28
- zweites Betätigungslager
- 29
- Innenwandung
- 30
- Außenwandung
- 31
- Seitenwandung
- 32
- Ringbereich
- 33
- Dichtung
- 34
- Ausnehmung
- 35
- Rille
- 36
- Durchtritt
