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Die
Erfindung betrifft eine Lamellenkupplung oder Lamellenbremse, mit
einem Innenlamellen tragenden Innenlamellenträger und einem Außenlamellen
tragenden Außenlamellenträger, mit
Reibbelägen an
den Innen- und Außenlamellen,
mit einer ersten Endlamelle, die von einem Kolben einer druckmittelbetätigbaren
Kolben-Zylinder-Anordnung mit einer die Lamellenkupplung oder Lamellenbremse
schließenden
Kraft beaufschlagbar ist, mit einer zweiten Endlamelle, die für das durch
die Lamellen aufgebaute Lamellenpaket ein axiales Widerlager bildet,
und bei der die Lamellenkupplung oder Lamellenbremse und/oder die
sie umgebenden Bauteile derart ausgebildet sind, dass die Innen- und Außenlamellen
mit einem Kühlöl benetzbar
sind.
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Derartige
Lamellenkupplungen oder Lamellenbremsen sind in verschiedenen Ausführungsformen
bekannt. Sie werden beispielsweise als Schaltelemente in Automatgetrieben
für Kraftfahrzeuge
genutzt. Bei einer Ausbildung als nasslaufende Lamellenkupplung
ist diese als Anfahrkupplung in einem Kraftfahrzeuggetriebe oder
auch außerhalb
eines solchen angeordnet. Nasslaufende Anfahrkupplungen werden üblicherweise
mittels eines Kühlöls von radial
innen gekühlt,
da durch die Rotation der Eingansseite bzw. der Ausgangsseite der
Kupplung dieses Kühlöl radial
nach außen
geschleudert und somit eine Förderwirkung
für das
in der Kupplung erwärmte Kühlöl erreicht
wird.
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Bei
einer nasslaufenden Lamellenbremse, die beispielsweise als Schaltglied
in einem Stufenautomatgetriebe verwendet wird, ist diese radiale
Förderung
des Kühlöls nicht
oder nur sehr schlecht möglich,
da bei einem Schließen
der Bremse ein drehendes Bremsenbauteil gegen ein stehendes Bremsenbauteil
unter Energieaufnahme zum Stillstand gebracht wird. Derartige Bremsen
werden daher üblicherweise
entweder vollständig
im Kühlöl eingetaucht
betrieben, oder aber über
ein Druckgefälle
gezielt von außen
mit Kühlöl versorgt.
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Eine
konventionelle nasslaufende Lamellenkupplung ist beispielsweise
aus der
DE 41 36 040
C1 bekannt, bei der die Kühlölzufuhr zu den Kupplungslamellen
radial von innen nach radial außen
erfolgt. Dazu sind in einem Innenlamellenträger im Bereich unterhalb der
Reibbeläge
der Kupplungslamellen radiale Öffnungen
ausgebildet, durch die das Kühlöl gezielt
zu denselben leitbar ist.
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Außerdem ist
aus der
DE 102 30
183 A1 eine nasslaufende Lamellenkupplung bzw. Lamellenbremse
bekannt, bei welcher der Kühlöldurchfluss durch
das durch die Kupplungslamellen gebildete Lamellenpaket von radial
innen nach radial außen
oder von radial außen
nach radial innen erfolgt. Der Kühlölstrom wird
dabei durch eine definierte Druckdifferenz zwischen dem Ort des
Kühlöleintritts
und dem Ort des Kühlölaustritts
in das Lamellenpaket aufrechterhalten.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine nasslaufenden Lamellenkupplung
oder Lamellenbremse so weiterzubilden, dass diese besser als bisher
mit einem Kühlöl oder einem
anderen Kühlfluid kühlbar ist.
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Die
Lösung
dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des Hauptanspruchs,
während
vorteilhafte Ausgestaltungen oder Weiterbildungen der Erfindung
in den Unteransprüchen
definiert sind.
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Der
Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass sich der Abtransport
von Wärme
aus einer Lamellenkupplung oder Lamellenbremse verbessern lässt, wenn
das Kühlöl gezielt
derart durch dieselben gepumpt wird, dass einerseits das pro Zeiteinheit
mit den zu kühlenden
Lamellenflächen
in Kontakt kommende Kühlölvolumen
vergrößert und
andererseits die zu kühlenden
Reibbeläge
der Lamellen besser als bisher für
das Kühlöl erreichbar
sind.
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Demnach
betritt die Erfindung eine Lamellenkupplung oder Lamellenbremse
mit einem Innenlamellen tragenden Innenlamellenträger und
einem Außenlamellen
tragenden Außenlamellenträger, mit Reibbelägen an den
Innen- und Außenlamellen,
mit einer ersten Endlamelle, die von einem Kolben einer druckmittelbetätigbaren
Kolben-Zylinder-Anordnung mit einer die Lamellenkupplung oder Lamellenbremse
schließenden
Kraft beaufschlagbar ist, mit einer zweiten Endlamelle, die für das durch
die Innen- und Außenlamellen
aufgebaute Lamellenpaket ein axiales Widerlager bildet, und bei
der die Lamellenkupplung oder Lamellenbremse und/oder die sie umgebenden
Bauteile derart ausgebildet sind, dass die Innen- und Außenlamellen
mit einem Kühlöl benetzbar sind.
Zur Verbesserung der Wärmeabgabe
im Betrieb ist zudem vorgesehen, dass die Lamellenkupplung oder
Lamellenbremse derart ausgebildet ist, dass Kühlöl axial durch das Lamellenpaket
leitbar ist.
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In
einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen,
dass die Lamellenkupplung oder Lamellenbremse derart ausgebildet
ist, dass Kühlöl wechselweise
sowohl axial als auch radial durch das Lamellenpaket leitbar ist. Durch
diesen Aufbau ist ein vergleichsweise lang dauernder und wärmeaustauschintensiver
Aufenthalt des Kühlöls in dem
Lamellenpaket möglich.
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Die
Zu- und Ableitung des Kühlöls erfolgt
bevorzugt axial durch die beiden Endlamellen, wozu in diesen jeweils
zumindest eine axiale Öffnung
für den Öleintritt
bzw. Ölaustritt
ausgebildet ist.
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Zur
Ermöglichung
eines besonders leichten axialen Durchtritts des Kühlöls durch
das Lamellenpaket ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen,
dass jede der Innenlamellen und Außenlamellen zumindest eine
axiale Öffnung
aufweisen. Bevorzugt wird in diesem Zusammenhang eine Konstruktion,
bei der die zumindest eine axiale Öffnung einer jeden Innenlamelle
bezie hungsweise Außenlamelle
mit radialem Abstand vor einem radialen Ende der jeweiligen Lamelle
in dieser ausgebildet ist.
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Um
den Weg des Kühlöls durch
dass Lamellenpaket und damit die nutzbare Wärmeaustauschfläche weiter
zu vergrößern, ist
gemäß einer
anderen Ausgestaltung vorgesehen, dass die genannten axialen Öffnungen
in den Innenlamellen bzw. Außenlamellen
jeweils radial fern oder radial nah zu dem zugeordneten Innenlamellenträger bzw.
Außenlamellenträger angeordnet
sind.
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Gemäß einem
anderen Merkmal einer erfindungsgemäßen Lamellenkupplung oder Lamellenbremse
ist vorgesehen, dass die Innenlamellen und Außenlamellen jeweils auf nur
einer ihrer beiden axialen Seiten einen Reibbelag tragen (Single-Side-Lamellen),
und dass dieser Reibbelag innerhalb des Lamellenpaketes in die gleiche
axiale Richtung weist.
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Mit
Vorteil ist das Kühlöl durch
zumindest teilweise radiale Nuten in dem Reibbelag einer jeden Innenlamelle
und Außenlamelle
leitbar. Diese Nuten im Reibbelag der Innenlamellen bzw. Außenlamellen können in
Abhängigkeit
von den jeweiligen Anforderungen unterschiedliche Radialgeometrien
aufweisen. Bevorzugt werden jedoch radial geradlinig oder radial
gekrümmt
ausgebildet Nuten in den Reibbelägen.
Die dem jeweiligen Reibbelag gegenüber liegende reibbelaglose
Seite der axial nächsten
Lamelle verschließt
die Nut zu einem Kühlölkanal.
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Die
Kombination der axialen Öffnungen
in den Innenlamellen und Außenlamellen,
die jeweils lamellenträgernah
oder lamellenträgerfern
angeordnet sind, mit den radialen Nuten in den Reibbelägen, ermöglicht ein
wechselweises axiales und radiales Durchströmen des Kühlöls durch das Lamellenpaket, wobei
eine intensivere Wärmeübertragung
als bei nasstaufenden Lamellenkupplungen oder Lamellenbremsen gemäß dem Stand
der Technik möglich
ist.
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Um
Leckageverluste des Kühlöls bei seinem Weg
durch das Lamellenpaket zu vermeiden, und um so sicherzustellen,
dass die stromabwärtigen
Bereiche des Lamellenpaketes ausreichend mit Kühlöl versorgt werden, ist gemäß einer
anderen Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass im Bereich
des radialen Endes einer jeden, einen Reibbelag tragenden Innenlamelle
beziehungsweise Außenlamelle ein
radialer Dichtabschnitt ausgebildet ist, der einen radialen Austritt
von Kühlöl aus dem
Lamellenpaket verhindert. In einer anderen Weiterbildung der Erfindung
ist vorgesehen, dass dieser Dichtabschnitt auf der reibbelaglosen
Seite der Lamellen ausgebildet ist.
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Der
Dichtabschnitt besteht bevorzugt aus dem Material des Reibbelages
oder eines gesonderten, auf die Innenlamelle beziehungsweise die
Außenlamelle
aufgebrachten reibbeständigen
Dichtmittels.
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Um
den Eintritt des Kühlöls in das
Lamellenpaket zu erleichtern und um auch an dieser Stelle die Leckageverluste
gering zu halten, sieht eine andere Weiterbildung der Erfindung
vor, dass eine Mitnahmeverzahnung an dem die Ölzuführung ermöglichenden Lamellenträger im Bereich
des Übergabepunktes
für Kühlöl keine
Zähne im
Mitnahmeprofil aufweist.
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Eine
weitere Verbesserung der Wärmeabfuhr
aus der erfindungsgemäßen Lamellenkupplung oder
Lamellenbremse lässt
sich erreichen, wenn zumindest einige der von den beiden Endlamellen
axial eingeschlossenen Innenlamellen und Außenlamellen sowohl zumindest
eine radial innere Öffnung
und als auch zumindest eine radial äußere Öffnung aufweisen. Durch diesen
konstruktiven Aufbau fließt
das Kühlöl innerhalb
des Lamellenpaketes nicht nur wechselweise axial und radial durch
dasselbe, es wird zudem eine Zirkulationsströmung um die mit den radial
inneren und radial äußeren Öffnungen
versehenen Innenlamellen oder Außenlamellen ermöglicht.
Um die an sich bevorzugte wechselweise axiale und radiale Durchströmung des
Lamellenpaketes sicherzustellen, kann zudem vorgesehen sein, dass die
radial voneinander ent fernten Öffnungen
in einer Innenlamelle oder Außenlamelle
unterschiedliche Durchmesser bzw. unterschiedliche Durchströmungswiderstände aufweisen.
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Um
das Kühlöl gezielt
in das Lamellenpaket der Lamellenkupplung oder Lamellenbremse einbringen
zu können,
wird dieses dem Lamellenpaket unter einem Druck zugeführt.
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Schließlich kann
vorgesehen sein, dass das Kühlöl vor dem
Durchtritt durch das Lamellenpaket in einen ringförmigen Ölsammelraum
gefördert
wird, der benachbart zu der einströmseitigen Endlamelle im Bereich
der Lamellenkupplung oder Lamellenbremse ausgebildet ist. Dadurch
wird insbesondere die Verteilung des Kühlöls erleichtert.
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Zur
Verdeutlichung der Erfindung ist der Beschreibung eine Zeichnung
mit Ausführungsbeispielen
beigefügt.
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In
dieser zeigt:
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1 einen
schematischen Längsschnitt durch
eine Lamellenbremse mit einer wechselweise axialen und radialen
Kühlölführung und
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2 eine
Lamellenbremse gemäß 1, bei
der jedoch zusätzlich
eine Zirkulationsströmung von
Kühlöl um die
Außenlamellen
realisiert ist.
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Demnach
zeigt 1 eine Lamellenbremse 1 gemäß einer
ersten Ausführungsform
der Erfindung. Diese Lamellenbremse 1 ist beispielhaft
als Schaltglied eines Automatgetriebes ausgebildet und umfasst zunächst in
an sich bekannter Weise einen Innenlamellen 3 tragenden
Innenlamellenträger 4, der
mit einem hier nicht weiter dargestellten drehbaren Bauteil des
Automatgetriebes verbunden ist. Außerdem umfasst die Lamellenbremse 1 einen
Außenlamellen 5 tragenden
Außenlamellenträger 6,
der mit dem Gehäuse 12 des
Automatgetriebes drehfest verbunden ist. Die Innenlamellen 3 und
die Außen lamellen 5 sind
wechselweise axial nebeneinander angeordnet und bilden zusammen
mit zwei Endlamellen 8 und 9 ein Lamellenpaket 14.
Die eine Endlamelle 9 ist von einem Kolben 10 einer
druckmittelbetätigbaren Kolben-Zylinder-Vorrichtung mit einer
die Lamellenbremse 1 schließenden Betätigungskraft axial beaufschlagbar,
während
die gegenüberliegende
Endlamelle 8 fest mit dem Gehäuse 12 verbunden ist
und ein axiales Widerlager für
das gesamte Lamellenpaket 14 bildet. Eine im Bereich der
kolbenseitigen Endlamelle 9 angeordnete Tellerfeder 11 sorgt
im Nichtbetätigungsfall
für ein
Zurückschieben
des Kolbens 10.
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Des
Weiteren sind die Innenlamellen 3 und die Außenlamellen 5 jeweils
mit einem Reibbelag ausgestattet, wobei die Reibbeläge 7, 7' jeweils in
die gleiche axiale Richtung weisend angeordnet sind. Die Endlamellen 8 und 9 sind
ohne Reibbelag ausgebildet.
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Bei
dieser Lamellenbremse 1 erfolgt die Kühlung mittels Kühlöl 13 durch
einen Kühlölstrom,
der sehr effektiv zwischen die einzelnen Innenlamellen 3 und
Außenlamellen 5 sowie
ihren Reibbelägen 7, 7' geführt wird.
Dazu wird das Kühlöl 13 unter
Druck zunächst
der das axiale Widerlager bildenden Endlamelle 8 zugeführt, durch
deren axiale Einströmöffnung 25 das
Kühlöl 13 in
das Lamellenpaket 14 gelangt.
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Von
der Einströmöffnung 25 der
Endlamelle 8 strömt
das Kühlöl 13 durch
eine axiale Öffnung 16 in
der endlamellennahen Außenlamelle 5 in
eine radiale Nut 19 im Reibbelag 7 derselben.
Innerhalb dieser radialen Nut 19 bewegt sich das Kühlöl 13 zunächst radial
nach innen in Richtung zu dem Innenlamellenträger 4. Im Bereich
des innenlamellenträgernahen
radialen Endes 17 der Innenlamelle 3 ist eine axiale Öffnung 15 ausgebildet,
durch die das Kühlöl 13 hindurchströmt. Von
dort gelangt das Kühlöl 13 in eine
radiale Nut 20 im Reibbelag 7' der Innenlamelle 3, so
dass es radial nach außen
in Richtung zu dem Außenlamellenträger 6 weiter
fließen
kann.
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An
ihrem außenlamellenträgernahen
Ende 18 weist die nächste
Außenlamelle 5 ebenfalls
eine axiale Öffnung 16 auf,
durch die das Kühlöl 13 dann in
die radiale Nut 19 im Reibbelag 7 dieser Außenlamelle 5 eintreten
kann.
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Die
Strömung
des Kühlöls 13 wird
durch den eintrittsseitigen Kühlöldruck sowie
durch eine Pumpwirkung der genuteten und sich bewegenden Innenlamellen 3 erzeugt.
Da das Kühlöl 13 wie
erwähnt
unter Druck in das Lamellenpaket 14 einströmt, bleibt dieser
Kühlölstrom zur
Abkühlung
der Lamellenbremse 1 auch dann erhalten, wenn die Innenlamellen 3 vollständig abgebremst
sind.
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Nach
dem beschriebenen wechselweise axialen und radialen Durchströmen des
Lamellenpaketes 14 gelangt das Kühlöl 13 zu der kolbenseitigen Endlamelle 9,
durch deren zumindest eine axiale Ausströmöffnung 26 das Kühlöl 13 das
Lamellenpaket dann verlässt.
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Die
Anordnung der axialen Öffnungen 15 bzw. 16 in
den Innenlamellen 3 und Außenlamellen 5 kann
wechselweise beliebig erfolgen, wenngleich eine Anordnung dieser Öffnungen 15 bzw. 16 radial nahe
des der jeweiligen Lamelle zugeordneten Innenlamellenträgers 4 bzw.
Außenlamellenträgers 5 bevorzugt
wird.
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1 zeigt
zudem, dass die Innenlamellen 3 und die Außenlamellen 5 an
ihrem jeweiligen radialen und trägerfernen
Ende über
einen ringförmigen Dichtabschnitt 21 bzw. 22 verfügen, der
bevorzugt aus dem Material des Reibbelages 7, 7' besteht. Dieser
Dichtabschnitt 21 bzw. 22 verhindert einen radialen
Kühlölverlust
in demjenigen Bereich, in dem die Umlenkung der Kühlölströmung in
dem Lamellenpaket 14 erfolgt.
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Da
es sich bei den im Ausführungsbeispiel gemäß 1 genutzten
Lamellen 3 und 5 um solche handelt, die nur auf
einer Seite, vorliegend nach links weisend, einen Reibbelag 7 bzw. 7' tragen, ist
eine weitere Dichtung 27 zwischen der Endlamelle 8 und der
axial nächsten
Außenlamelle 5 vorhanden,
die eine Leckage des Kühlöls 13 in
dem Übergabebereich
verhindert und entweder an dieser Endlamelle 8 oder an
dieser Außenlamelle 5 angeordnet
bzw. ausgebildet ist.
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Die
in 2 dargestellte zweite Variante einer erfindungsgemäßen Lamellenbremse 2 unterschiedet
sich von der Lamellenbremse 1 gemäß 1 nur dadurch,
dass das Kühlöl 13 das
Lamellenpaket 14 nicht nur wechselweise axial und radial durchströmt, sondern
auch eine Zirkulationsströmung
um die Außenlamellen 5 bzw.
um wesentliche radiale und axiale Abschnitte derselben zu verzeichnen
ist. Erreicht wird diese für
einen schnellen Wärmeabtransport
günstige
Kühlölströmung durch
zusätzliche
axiale Öffnungen 24 in
den Außenlamellen 5 im
Bereich ihrer lamellenträgerfernen
radialen Enden.
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Diese
Zirkulationsströmung
lässt sich
alternativ dazu auch an den Innenlamellen 3 erzeugen, wenn
diese anstelle der Außenlamellen 5 axiale Öffnungen
im Bereich ihrer radial inneren und äußeren Enden aufweisen.
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Um
eine axiale Durchströmung
des Lamellenpaketes 14 der Lamellenbremse 2 gemäß 2 zu
erleichtern, können
die axialen Öffnungen 15, 16 bzw. 24 in
den Innenlamellen 3 bzw. in den Außenlamellen 5 unterschiedliche
Durchmesser aufweisen und/oder unterschiedlich große Durchströmungswiderstände haben.
Dadurch lässt
sich konstruktiv gezielt der Volumenstrom des Kühlöls in axialer Richtung durch
das Lamellenpaket 14 und der Zirkulationsvolumenstrom um
die Lamellen 3 bzw. 5 einstellen.
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- 1
- Lamellenbremse,
Lamellenkupplung
- 2
- Lamellenbremse,
Lamellenkupplung
- 3
- Innenlamelle
- 4
- Innenlamellenträger
- 5
- Außenlamelle
- 6
- Außenlamellenträger
- 7
- Reibbelag
- 7'
- Reibbelag
- 8
- einströmseitige
Endlamelle
- 9
- kolbenseitige
Endlamelle
- 10
- Kolben
- 11
- Tellerfeder
- 12
- Gehäuse
- 13
- Kühlöl
- 14
- Lamellenpaket
- 15
- axiale Öffnung in
Innenlamelle
- 16
- axiale Öffnung in
Außenlamelle
- 17
- radiales
Ende einer Innenlamelle
- 18
- radiales
Ende einer Außenlamelle
- 19
- radiale
Nut in Außenlamelle
- 20
- radiale
Nut in Innenlamelle
- 21
- Dichtabschnitt
- 22
- Dichtabschnitt
- 23
- Mitnahmeverzahnung
- 24
- axiale Öffnung
- 25
- Einströmöffnung in
einströmseitige
Endlammelle
- 26
- Ausströmöffnung in
kolbenseitiger Endlamelle