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Um Verkehrsteilnehmern nachfolgender Fahrzeuge
anzuzeigen, daß ein
Fahrzeug einen Bremsvorgang vornimmt, wird beim Bremsen ganz grundsätzlich ein
Bremslicht eingeschaltet.
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Bekannte Fahrzeuge verfügen über einen fahrzeugfesten
Pedalbock, an dem ein Kontakt angeordnet ist, welcher nach dem Relaisprinzip
einen Steuerstromkreis zum Öffnen
oder Schließen
eines Laststromkreises des Bremslichts schaltet. Das schalten des
Kontaktes ist von einer Schwenkbewegung eines Bremspedals abhängig. Die
Anordnung eines derartigen Kontaktes im Fußraum eines Kraftfahrzeuges
im Bereich der Hebelmechanik des Bremspedals bietet Schwierigkeiten.
Das gilt insbesondere dann, wenn die Ruhelage des Bremspedals verstellbar
ist. Weiterhin ist die Hebelmechanik des Bremspedals prinzipiell
toleranzbehaftet. Deshalb muß der
Kontakt prinzipiell mit Einstellmöglichkeiten versehen werden,
deren Durchführung
bei der Herstellung des Fahrzeuges gesonderte Arbeitsgänge erfordern.
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Aus der DE-PS 3907017 ist es bekannt
geworden, das Bremslicht durch einen Druckschalter auszulösen. Druckschalter
sind vergleichsweise aufwendig und erfordern elektrische Leitungen
sowie Druckleitungen zu dem Schalter. Derartige Druckschalter lösen ferner
auch erst dann aus, wenn der für
den Schaltvorgang benötigte
Druck aufgebaut ist.
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Aus der DE-PS 44 10 699 ist ein fremdansteuerbarer,
pneumatischer Bremskraftverstärker
mit Panikbremsfunktion und mit einem Sensor zur relativen Stellungsüberwachung
einer beweglichen Wand in Bezug auf ein Verstärkergehäuse bekannt, wobei Ausgangssignale
des Sensors und Schaltinformationen eines im Pedalbereich angeordneten
Bremslichtschalters einer elektronischen Steuereinheit zugeführt werden.
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Aufgabe der Erfindung ist es, einfach
und kostengünstig
aufgebaute Mittel zur Erzeugung eines Steuersignals anzugeben, welche
die Nachteile bekannter Schaltvorrichtungen vermeiden.
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Die Aufgabe wird durch die Merkmale
des Patentanspruchs 1 gelöst,
indem ein Bremskraftverstärker
mit einer daran oder darin integrierten Vorrichtung zum schalten
eines Bremslichts für
ein Fahrzeugbremssystem vorgesehen ist, mit einem relativ zu einem
Verstärkergehäuse fixierten
Sensor, welcher in Abhängigkeit
von einer Verschiebung eines Membrantellers ein Schaltsignal zur
Ansteuerung des Bremslichts emittiert. Dieses Signal steht erfindungsgemäß schon
zur Verfügung,
bevor in einem, dem Verstärker
nachgeschalteten Hauptzylinder der für den Bremsvorgang benötigte Druck
aufgebaut wird. Weiterhin ist die Vorrichtung innerhalb des Gehäuses des
Verstärkers
angeordnet und dadurch vor Verschmutzung geschützt. Eine aufwändige Montage
im Fußraum
wird vermieden.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der
Erfindung ist mindestens ein Zuganker vorgesehen, wobei das Schaltsignal
in Folge einer Verschiebung des Membrantellers relativ zu dem Zuganker abgeleitet
wird.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung
der Ausführungsform
wird das Signal durch ein am Membranteller befestigtes Element generiert,
welches gegenüber
dem Sensor berührungslos
bewegt wird.
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In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung
der Erfindung ist als Element ein Magnet vorgesehen, welcher mit
dem Membranteller verbunden ist, und wobei der Sensor mit mindestens
einem Reed-Kontakt oder Hall-Element versehen ist, und daß der Sensor
durch den Zuganker umschlossen ist. Vorteilhafterweise ist der Sensor
in eine Aufnahmeöffnung in
dem Zuganker eingefügt.
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Um eine hinreichende Magnetfeldorientierung
zu erhalten, ist der Zuganker aus einem nicht leitenden, das heißt nicht
magnetischen Werkstoff wie insbesondere Nickeleisen, Aluminium,
austenitischem Stahl oder ähnlichem
ausgebildet.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung
werden nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert.
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In der 1 ist
ein Teil eines Bremskraftverstärkers 1 in
geschnittener Form gezeigt. Ein Zuganker 2, hält zwei
Verstärkergehäuse 3, 4 auf
Abstand. Ein Membranteller 5 trennt zwei pneumatische Kammer
voneinander und besteht in üblicher
Weise aus einem Teller 6 und einer Membran 7,
die mit ihrer Dichtlippe 8 auf dem Zuganker 2 gleitet.
Um den Abstand der Verstärkergehäuse 3, 4 zueinander
einzustellen, ist eine Mutter 9 auf dem Zuganker 2 angeordnet.
An der Mutter stützt
sich eine Feder 10 ab, und hält ein Element in Gestalt eines
ringförmigen Magneten 11 in
Eingriff mit der Dichtlippe 8. Der Magnet 11 kann
grundsätzlich
einstückig
mit der Membran 7 bzw. der Dichtlippe 8 angeordnet,
insbesondere vergossen sein.
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Der Zuganker 2 weist eine
Bohrung 12 auf, die prinzipiell als Sackbohrung ausgestaltet
sein kann, welche zumindest bis zu dem Magneten 11 reicht,
wenn dieser sich in seiner in der 1 äußerst rechten
Lage befindet. Die Bohrung 12 kann aber auch eine Durchgangsbohrung
sein, welche sich über
den gesamten Zuganker 2 erstreckt, so daß der Zuganker 2 im
wesentlichen ein Rohr bildet.
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In die Bohrung 12 ist in
der Zeichnung von links kommend ein Sensor 13 eingesteckt,
welcher einen oder mehrere Schalter 14 trägt. Die
Schalter 14 können
beispielsweise durch Reed-Kontakte, oder durch Hall-Elemente gebildet
sein, welche eine sensorische Signalverarbeitung erlauben. Desweisteren können sie
als Mikroschalter ausgebildet sein, welche ausschließlich eine
Schaltfunktion erlauben. Wie in der 1 angedeutet,
wird der Sensor 13 an seinem linken Ende durch einen Anschluß 15 über elektrische
Leitungen mit einer Logikschaltung 16 verbunden. Der Sensor 13 ist über eine
Befestigungsmutter 17 in seiner Lage gegenüber dem
Zuganker 2 fixiert.
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In nicht dargestellter Form sind
die Schalter 14 über
Verbindungsleitungen mit Kontakten 18 verbunden.
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Nimmt man an, daß in der 1 der Bremskraftverstärker 1 in seiner Ausgangsstellung
dargestellt ist, so wird der Membranteller 5 beim Betätigen eines
Bremspedals infolge Druckdifferenz zwischen pneumatischen Kammern
nach links verschoben. Unter der Voraussetzung, daß der Zuganker 2 aus
einem, das Magnetfeld des Magneten 11 nicht oder nur unwesentlich
dämpfenden,
Werkstoff besteht, wird der in der 1 rechte
Schalter 14 betätigt,
sobald sich der Magnet 11 dem Schalter 14 hinreichend
nähert.
Der Sensor 13 kann mit mehreren Schaltern 14 versehen
sein, die nacheinander durch den Magneten 11 ausgelöst werden,
wenn dieser in der Zeichnung nach links wandert. Hierdurch läßt sich
die Lage der Membran 7 gegenüber dem Verstärkergehäuse 3, 4 bestimmen.
Besitzt man mehrere Schalter in Form von Reed-Kontakten oder Hall-Elementen, so läßt sich
aus den gleichzeitig herrschenden Zuständen der Schalter recht genau
auf die Lage der Membran 7 gegenüber dem Verstärkergehäuse 3, 4 schließen. Darüber hinaus
ist es möglich,
bei Verwendung nur eines einzigen Hall-Elementes auf Grund der Größe des Ausgangssignales
dieses Elementes auf die Lage des Magneten 11 gegenüber diesem
Element und damit der Membran 7 gegenüber dem Verstärkergehäuse 3, 4 zu
schließen.
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Die Erfindung ist nicht darauf beschränkt, mit Hilfe
des Sensors
13 in dem Zuganker
2 die Anzeige eines
Bremslichtes auszulösen.
Vielmehr kann das Ausgangssignal des Sensors
13 auch als
Steuersignal für
das Bremssystem ausgewertet werden, in dem etwa aus der Lage der
Membran
7 auf den Bremsdruck am Ausgang des Hauptzylinders
oder die von dem Bremskraftverstärker
auf den Hauptzylinder ausgeübte
Kraft geschlossen wird. Damit können
durch den erfindungsgemäßen Sensor
13 etwa die
Signale erzeugt werden, wie sie in Zusammenhang mit der obengenannten
DE 44 10 699 beschrieben
sind.
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Die Funktionsweise der Erfindung
läßt sich daher
zusammenfassend kurz wie folgt angeben.
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Der Bremslichtschalter ist in den
Zuganker 2 des Bremskraftverstärkers 1 integriert.
Dazu wird der Zuganker 2 als Rohrstück ausgeführt. Ein berührungsloser
Näherungsschalter
bzw. Sensor 13 wird über
eine formschlüssige
Verbindung mit dem Zuganker 2 im Bremskraftverstärker 1 positioniert. Dieser
erkennt, über
die Bewegung des Membrantellers 5 bzw. eines zusätzlich angebrachten
Permanentmagneten 11, der gegebenenfalls auch federbelastet
sein kann, eine Bremsbetätigung.
Der Zuganker 2 ist je nach Schalter oder Sensoreinsatz
aus einem nichtmagnetischen Werkstoff ausgeführt wie insbesondere Aluminium
oder austenitischem Stahl. Über
eine formschlüssige
Verbindung mit dem Zuganker 2 wird der Sensor 13 bzw.
Schalter positioniert und befestigt. Eine weitere Möglichkeit
ist eine zweiteilige Ausführung
des Zugankers 2, wobei die Bremsbetätigung über das bewegliche Teil des Zugankers
erfasst wird.
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Durch die Erfindung ergibt sich der
Vorteil einer an beziehungsweise oder in den Bremskraftverstärker 1 integrierten
Anordnung Sensors 13 bei dennoch zeitnahnaher Signalisierung
einer Bremsbetätigung.
Es ergeben sich keine Packagingprobleme im Fußraumbereich oder an einem
Hauptzylinder. Der Sensor 13 bzw. Schalter ist leicht auszutauschen, verschleißarm, da
berührungslos
und ist hysteresefrei. Die Sensierung einer Betätigung ist über den gesamten Betätigungszeitraum
möglich.
Es besteht die Möglichkeit
einer Intensitätsänderung
des Bremslichtes in Abhängigkeit
von der Intensität
von Bremskräften.
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Den 2 bis 6 sind weitere bremskraftverstärkerseitig
integrierte Lösungen
zum Schalten eines Bremslichts entnehmbar, welche einen relativ
zu einem Verstärkergehäuse 3, 4 fixierten
Sensor 13 aufweisen, der in Abhängigkeit von einer Verschiebung
eines Membrantellers 5 ein Schaltsignal emittiert.
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Eine Aufnahme 20 für einen
Sensor 13 oder Schalter 14 ist abgedichtet am
Verstärkergehäuse 4, 5 fixiert
und zur Erzeugung eines Schaltsignals wird eine Relativbewegung
des Membrantellers 5 in Bezug auf die ortsfesten Bauteile
wie Verstärkergehäuse 4, 5,
Sensor 13 und Aufnahme 20 ausgenutzt. Die Aufnahme 20 ist
modular aufgebaut und umfasst ein Elektronikmodul 21 mit
einer elektrischen Steckvorrichtung 22 zwecks elektrischer
Verbindung und Signalverarbeitung in einer Fahrzeugelektronikeinheit oder
einer Bremsanlagenelektronikeinheit sowie ein Mechanikmodul 23,
welches einen Fühler 24 aufnimmt.
Durch diese Gestaltung wird es ermöglicht, den Bremskraftverstärker 1 in
Hinblick auf dessen Mechanik standardisiert auszubilden, und durch
Integration einer adaptierten Elektronik an den jeweiligen Anwendungsfall
und das jeweilige Fahrzeug anzupassen. Dabei kann das Elektronikmodul
neben dem beschriebenen Schalter 14 oder Sensor 13 zur Bremslichtschaltung
noch weitere Einheiten wie insbesondere einen Differenzdrucksensor
oder ähnliches
mehr aufnehmen, ohne die Erfindung zu verlassen (5).
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Ganz generell ist zu bemerken, daß der Schalter 14 oder
Sensor 13 unmittelbar in einen Bremslichtstromkreis eingebunden
sein kann, um einen Laststrom des Bremslichts unmittelbar zu schalten.
Gemäß einer
anderen Ausführungsform
ist der Schalter 14 oder Sensor 13 jedoch in einen
Steuerstromkreis eingebunden, welcher einen gesonderten Laststromkreis
des Bremslichts schaltet. Der Schalter 14 kann als Öffner oder
Schließer
ausgebildet sein.
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Eine Gemeinsamkeit aller nachstehend
beschriebenen Ausführungsbeispiele
ist die Abtastung des Membrantellers 5 mittels einem Fühler 24,
welcher mit einem Ende 25 an dem Membranteller 5 aufliegt.
Der Fühler 24 ist
innerhalb einer Führung 26 aufgenommen,
und in Verschiebungsrichtung des Membrantellers 5 innerhalb
der Führung 26 bewegbar.
Des weiteren ist der Fühler 24 teleskopierbar aufgebaut
und verfügt über Segmente 27, 28, 29, welche
teleskopisch ineinander schiebbar sind, so daß in Bewegungsrichtung lediglich
ein sehr geringer Einbauraum beansprucht wird. Es ist grundsätzlich denkbar,
eine größere Anzahl
telekopierbarer Segmente vorzusehen, um den Einbauraumbedarf weiter zu
senken, ohne die Erfindung zu verlassen. In jedem Fall sind die
telskopierbaren Segmente 27, 28, 29 – bis auf
das membrantellerseitig letzte Segment 29 – rohrförmig ausgebildet,
so daß sich
diese zu Telekopzwecken gegenseitig aufnehmen können. Nur das unmittelbar am
Membranteller 5 anliegende Segment 29 kann – wie dargestellt – aus Vollwerkstoff
bestehen. Die rohrförmige
Segmente 27, 28 verfügen endseitig über wenigstens
einen Anschlag 30, 31 zur Anlage eines Radialflanschs 32, 33 des
geführten Segmentes,
so daß der
Teleskopweg dadurch formschlüssig
begrenzt wird. Knicksicherheit wird durch möglichst lang ausgebildete Führungsflächen erzielt.
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Wie weiterhin aus den Figuren hervorgeht, beaufschlagt
das Ende 25 des Fühlers 24 den
Membranteller 5 unter elastischer Vorspannung. Zu diesem
Zweck ist jedem teleskopierbaren Segment 27, 28, 29 eine
definierte Elastizität
zugeordnet, welche unter einer definierten Kraft eine Verschiebung
des Segmentes 27, 28, 29 zulässt, und
vorzugsweise als Schraubenfeder ausgebildet ist. Ein erstes Segment 27 ist
nur sehr begrenzt in Bewegungsrichtung verschiebbar und beaufschlagt
mit einem Ende 34 ein Schalt- oder Sensorelement 35 für die Signalauslösung. Dabei
ist das Schaltelement 35 mittels einer Feder 36 gegenüber der
Aufnahme 20 vorgespannt und liegt permanent sowie flach
an dem ersten Segment 27 an. Alle weiteren Elastizitäten sind
als Rückstellfedern 37, 38 ausgebildet,
welche zwischen benachbarten Segmenten 27, 28; 28, 29 elastisch
vorgespannt angeordnet sind. Die erste Rückstellfeder 37 stützt sich
einerseits an einem Boden 39 von Segment 27 und
andererseits an einem Ende 40 von Segment 28 ab.
Die zweite Rückstellfeder 38 ist
einerseits an dem Segment 28 und andererseits an dem membrantellerseitigen
Segment 29 abgestützt. Die
Elastizitäten
sind so ausgelegt, daß die
Feder 36 zur Vorspannung des Schaltelementes 35 eine
geringere Federsteifigkeit aufweist, als jede der Rückstellfedern 37, 38.
Dadurch werden geringfügige
Bewegungen des Membrantellers 5 unmittelbar in ein Schaltsignal
umgesetzt. Dagegen tritt der Teleskopeffekt erst bei größeren Verschiebungswegen
sowie nach Signalerzeugung auf.
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Bei der Ausführungsform nach 3 ist der Schalter 14 als Öffner ausgebildet,
weil die Feder 36 zur permanent stromkreisschließenden Beaufschlagung
des Schaltelementes 35 in Richtung Kontakt vorgesehen ist,
und eine dieser Feder 36 entgegen gerichtet wirksame Feder 41 zum
Anlegen des sehr begrenzt verschiebbaren Segmentes 27 in
Richtung Schalter 14 vorgesehen ist. Ein weiteres wesentliches
Kennzeichen dieser Ausführungsform
ist, daß alle
rückstellenden
Federn 41, 42 im Unterschied zu der Ausführungsform
nach 2 radial außerhalb der
Segmente 27, 28, 29 angeordnet sind.
Eine der rückstellenden
Federn 42 ist konisch ausgebildet, verfügt über eine progressive Kennlinie
und wirkt auf alle Segmente 27, 28, 29 sowie
entgegen der oben genannten Feder 41 zum Anlegen des Segmentes 27.
Zwischen dem membrantellerseitigen Ende 43 des Segmentes 29 und
dem Membranteller 5 befindet sich ein Federteller 44 zur
Anlage der Feder 42. Der Membranteller 5 ist fest
mit dem Segment 29 verbunden. Ein anderes Ende der Feder 42 liegt
unter Federvorspannung an dem Mechanikmodul 23 an. Das
Mechanikmodul 23 ragt zumindest teilweise mit einer außenseitig
im weitesten Sinne konifizierten Wandung 45 in das Innere
des Bremskraftverstärkers 1 hinein
und ermöglicht
dadurch (zusätzlich
zu den Segmenten 27, 28, 29) eine Führung der
Feder 42. Gleichzeitig wird die Führungsfunktion für die Segmente 27, 28, 29 erfüllt.
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Bei der Ausführungsform nach 4 ist das Segment 29 – bei im übrigen mit 3 übereinstimmender Bauweise – mittels
einer Rastanordnung in Bewegungsrichtung fest an den Membranteller 5 angebunden.
Dadurch werden gesonderte Rückstellfedern
eingespart, denn die Rückstellbewegung
wird über
eine Rückhubbewegung
des Membrantellers 5 auf die Segmente 27, 28, 29 übertragen.
Mit anderen Worten wird durch diese Bauweise ermöglicht, daß eine nicht gezeichnete Gerätefeder
des Bremskraftverstärkers 1 die
Rückstellfederfunktion übernimmt.
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Die Ausführungsform nach 5 veranschaulicht eine integrierte
Lösung
unter Verwendung von nicht weiter skizziertem Vakuumsensor sowie
einem Bremslichtschalter. In dem Mechanikmodul 23 ist ein
Fühler 24 zur
mittelbaren Abtastung einer Verschiebung eines Membrantellers 5 bewegbar
geführt angeordnet.
Der Fühler 24 durchgreift
den Membranteller 5 und wird von einer federvorgespannten
Scheibe 46 betätigt,
welche grundsätzlich
flach an dem Membranteller 5 anliegt, und bei Membrantellerbewegung
unter Entspannung einer Feder 47 eine Verschiebung erfährt, deren
Länge mittels
Anschlägen 48, 49 in
Bewegungsrichtung begrenzt ist. Die Scheibe 46 ist an einem
verstärkerseitig
festen Bauteil wie beispielsweise einem sogenannten Vakuumzylinder des
Verstärkergehäuse 3, 4 oder
an dem Mechanikmodul 23 angeordnet. Die Verschiebung wird
von der Scheibe 46 auf den Fühler 24 übertragen
und dient zur Signalerzeugung mittels Sensor 13. Wesentlich ist,
daß ein
Abschnitt des Mechanikmoduls 23, welches gewissermaßen den
Fühler 24 aufnimmt,
rohr- oder kanalartig bis in eine Kammer 50 variablen Drucks
verlängert
ist, so daß der
pneumatische Druck in dieser Kammer 50 messbar ist. Wesentlich ist
weiterhin, daß dieser
rohr- oder kanalartige Abschnitt 51 pneumatisch gegenüber der
Außenatmosphäre, sowie
gegenüber
einer Kammer 52 konstanten Druckes abgedichtet ist. Hierzu
dient eine Gleitdichtung 53 im Bereich der Membran 7 sowie
eine Dichtung 54, die zwischen Abschnitt 51 und
Mechanikmodul 23 wirksam ist. Auf eine zwischen Mechanikmodul 23 und
Verstärkergehäuse 4 vorgesehene Abdichtung,
die bei allen Ausgestaltungen gemäß 2 bis 5 vorgesehen
ist, braucht in diesem Zusammenhang nicht besonders hingewiesen
werden.
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- 1
- Bremskraftverstärker
- 2
- Zuganker
- 3
- Verstärkergehäuse
- 4
- Verstärkergehäuse
- 5
- Membranteller
- 6
- Teller
- 7
- Membran
- 8
- Dichtlippe
- 9
- Mutter
- 10
- Feder
- 11
- Magnet
- 12
- Bohrung
- 13
- Sensor
- 14
- Schalter
- 15
- Anschluß
- 16
- Logikschaltung
- 17
- Befestigungsmutter
- 18
- Kontakt
- 19
-
- 20
- Aufnahme
- 21
- Elektronikmodul
- 22
- Steckvorrichtung
- 23
- Mechanikmodul
- 24
- Fühler
- 25
- Ende
- 26
- Führung
- 27
- Segment
- 28
- Segment
- 29
- Segment
- 30
- Anschlag
- 31
- Anschlag
- 32
- Radialflansch
- 33
- Radialflansch
- 34
- Ende
- 35
- Schaltelement
- 36
- Feder
- 37
- Rückstellfeder
- 38
- Rückstellfeder
- 39
- Boden
- 40
- Ende
- 41
- Feder
- 42
- Feder
- 43
- Ende
- 44
- Federteller
- 45
- Wandung
- 46
- Scheibe
- 47
- Feder
- 48
- Anschlag
- 49
- Anschlag
- 50
- Kammer
- 51
- Abschnitt
- 52
- Kammer
- 53
- Gleitdichtung
- 54
- Dichtung