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Technisches Feld
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Vorrichtungen, die hydraulischen Druck erzeugen, des Typs, der gewöhnlich als Hauptzylinder bekannt ist und insbesondere bezieht sie sich auf eine Entlastungsvorrichtung für einen Satz von Differenzialhauptzylindern.
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Vorzugsweise, aber nicht ausschließlich, wird die Erfindung in hydraulischen Bremssystemen von Motorfahrzeugen angewendet und die folgende Beschreibung wird sich im Allgemeinen auf eine solche bevorzugte Anwendung beziehen.
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Stand der Technik
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Differenzialhauptzylinder sind Vorrichtungen, die Druck erzeugen, umfassend einen Kolben mit zwei Teilen mit unterschiedlichen Durchmessern, oder einen Paar von Kolben mit unterschiedlichen Durchmessern und ein hydraulisches Ventil, das angeordnet ist, um zu wirken, so dass:
- – der Kolbenteil oder der Kolben mit einem großen Durchmesser anfangs arbeitet, um eine große Menge von Fluid unter geringem Druck für einen vorgegebenen Hub des Kolbens zu liefern;
- – folgend mit Erreichen eines vorgegebenen Druckgrenzwerts (Schnittdruck oder Schnittpunkt) der Kolbenteil oder der Kolben mit einem kleinen Durchmesser allmählich beginnt zu arbeiten, um für einen gegebenen Hub des Kolbens eine begrenzte Menge eines Fluids unter hohem Druck bereitzustellen.
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Dieses Verhalten ist in einer hydraulischen Steuerung/Regelung der Bremsen von Motorfahrzeugen sehr nützlich. Tatsächlich ist in den Bremsen ein Spiel zwischen den stationären Teilen und den sich bewegenden Teilen (zum Beispiel den Belägen und den Scheiben einer Scheibenbremse) notwendig, um einen Kontakt während das Fahrzeug sich bewegt, zu vermeiden, der in absorbierten passiven Kräften, Überhitzung und Abrieb resultiert. Um ein solches Spiel zu Beginn des Bremsens aufzunehmen, ist ein ziemlich großes Volumen von Fluid mit geringen Druck notwendig. Folgend, wenn die stationären und sich bewegenden Teile der Bremse definitiv in Kontakt sind, nimmt das Volumen von absorbierten Fluid ab, aber ein Druck wird, umso höher, je stärker die Bremsung ist, benötigt.
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Ein besonderes Merkmal von Differenzialhauptzylindern ist die allmähliche Druckverringerung in der Differenzialkammer von dem Schneidedruck herunter zu atmosphärischen Druck, um in angenehmer Weise das Kraft-zu-Druck-Verhältnis allmählich zu verändern. Ein zweites besonderes Merkmal ist, dass, an dem Ende von dem Differenzialübergang, die ganze aufgebrachte Kraft auf dem kleineren Kolbenbereich wirkt. In der Praxis wirkt ein Differenzialhauptzylinder wie wenn er aus einem Paar von Hauptzylindern mit unterschiedlichen Durchmessern bestehen würde, die sequenziell ohne Verluste von mechanischer/hydraulischer Leistung arbeiten.
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Differenzialhauptzylinder ermöglichen ein Beschränken des gesamten Hubes, der für den Betrieb der Bremsen notwendig ist, und ermöglichen es, die Kraft, die auf das Bremspedal angewendet wird, innerhalb akzeptabler Grenzen zu halten und werden oft in Situationen benutzt, in denen ein Bremskraftverstärker für ein Beschränken des Aufwands an den Pedalen nicht benutzt werden kann.
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US 3,667,229 offenbart ein Beispiel eines Differenzialhauptzylinders mit einem Kolben, der zwei Teile mit unterschiedlichen Durchmessern umfasst, die mit entsprechenden Abschnitten der Zylinderbohrung eine Hochdruckkammer und eine Tiefdruckkammer definieren, die während der Anfangsphase, die oben erwähnt ist, in Verbindung sind und nach dem Erreichen des Schnittdrucks voneinander getrennt werden. Das Steuerungsventil/Regelungsventil ist koaxial zwischen den zwei Teilen des Kolbens angeordnet.
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Diese bekannte Lösung weist einige Nachteile auf:
- – Verarbeitungs- und Zusammenbauschwierigkeiten, aufgrund der Konfiguration der Zylinderbohrung mit den zwei Durchmessern und der Konfiguration des Kolbens und folgend hohe Herstellungskosten, im Vergleich zu dem Marktwert;
- – Schwierigkeiten des Montierens des Zylinders an dem Fahrzeug, aufgrund der größeren axialen Größe im Hinblick auf einen konventionellen Hauptzylinder: dieser letztere Aspekt ist von besonderer Wichtigkeit vor allem für landwirtschaftliche Traktoren, Erdbewegungsmaschinen und dergleichen, in denen der Raum, der für die Bremssteuerungsvorrichtungen/Bremsregelungsvorrichtungen in dem Motorraum vorhanden ist, mehr oder weniger begrenzt ist.
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US 6,378,958 offenbart ein Wegeventil für ein servo-unterstütztes Bremssystem, um Fluid, das von verschiedenen hydrodynamischen Quellen kommt, zu verteilen und die Bremsen eines Fahrzeugs mit einem Fluid mit geringen Druck in einer ersten Phase des Bremsens und mit einem Fluid mit hohen Druck in einer zweiten Phase des Bremsens zu versorgen. Das Ventil weist ein Paar von ausziehbar montierten Gleitkolben auf und umfasst eine hydrostatische Steuerung/Regelung, die durch einen einfachen Hauptzylinder oder einen Zweikreis-Hauptzylinder angetrieben wird. Dieses Ventil schafft Größenprobleme, weil es notwendig ist, zusätzlichen Raum für das Ventil bereitzustellen, das außerhalb des Hauptzylinders und der relevanten Verbindungen zu dem Zylinder und zu den hydrodynamischen Quellen des servo-unterstützten Fluids ist. Außerdem macht es das Bremssteuerungssystem/Bremsregelungssystem komplex und teuer.
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Überblick über die Erfindung
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Es ist ein Ziel der Erfindung eine Entlastungsvorrichtung für einen Satz von Differenzialhauptzylindern bereitzustellen, die angeordnet ist, um die Probleme des Standes der Technik zu lösen.
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Nach der vorliegenden Erfindung wird so ein Ziel mittels der Entlastungsvorrichtung erreicht, die die Merkmale aufweist, die in den Ansprüchen dargelegt sind, die folgen.
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Die folgende Zusammenfassung der Erfindung wird bereitgestellt, um ein grundlegendes Verständnis von einigen Aspekten und Merkmalen der Erfindung bereitzustellen. Diese Zusammenfassung ist kein ausführliche Überblick der Erfindung und als solches nicht dazu gedacht um insbesondere Schlüsselelemente oder kritische Elemente der Erfindung zu identifizieren oder den Umfang der Erfindung zu beschreiben. Ihr einziger Zweck ist es, einige Konzepte der Erfindung in einer vereinfachten Form als ein Auftakt zu einer detaillierten Beschreibung, die unten stehend gegeben ist, zu präsentieren.
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Nach einem Merkmal einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Entlastungsvorrichtung für einen Satz von Hauptzylindern eine Druck-angetriebene oder Hub-angetriebene Entlastungsvorrichtung.
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Nach einem Merkmal der Erfindung umfasst die Hub-angetriebene Entlastungsvorrichtung für einen Satz von Hauptzylindern einen Entlastungskanal und ein mit einem Gewinde versehenes Loch, das durch ein mit einem Gewinde versehenes Element in Eingriff ist; das mit einem Gewinde versehene Loch und das mit einem Gewinde versehene Element sind diametral gegenüber dem Entlastungskanal und angeordnet, um einen Druck auszuüben, so dass eine lokale Verformung der inneren Oberfläche von jedem einen der Hauptzylinder geschaffen wird.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Andere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden klarer von der folgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen in Bezug auf die begleitenden Zeichnungen, in denen:
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1 ein axialer Querschnitt einer ersten Ausführungsform eines Differentialhauptzylinders ist;
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2 eine vergrößerte Ansicht eines Steuerungsventils/Regelungsventils des Differentialhauptzylinders von 1 ist;
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3 ein axialer Querschnitt einer zweiten Ausführungsform eines Differentialhauptzylinders ist, der geeignet für eine Benutzung in einem Fahrzeug mit zwei Bremspedalen ist und mit einer ersten Ausführungsform einer Entlastungsvorrichtung für ein Entlastungsbremsen der Räder auf gegenüberliegenden Fahrzeugseiten ausgestattet ist;
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4 ein axialer Querschnitt einer Variante der zweiten Ausführungsform des Differentialhauptzylinders ist, der mit einer zweiten Ausführungsform einer Entlastungsvorrichtung für ein Entlastungsbremsen der Räder an gegenüberliegenden Fahrzeugseiten ausgestattet ist;
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5 ein axialer Querschnitt ist, der die Entlastungsvorrichtung zeigt, die in 4 gezeigt ist, auf einen Typ eines Hauptzylinders nach dem Stand der Technik angewendet;
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6 ein axialer Querschnitt einer anderen Variante der zweiten Ausführungsform ist, die mit einer dritten Ausführungsform einer Entlastungsvorrichtung für ein Entlastungsbremsen ausgestattet ist; und
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7 eine abweichende Ausführungsform des Steuerungsventils/Regelungsventils zeigt.
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Detaillierter Überblick über die bevorzugten Ausführungsformen
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Bezugnehmend auf 1 umfasst ein Hauptzylinder 1 einen im wesentlichen zylindrischen Körper 10, der an einem Ende hohl und offen ist, der beispielsweise aus Gusseisen, Leichtmetall oder thermoplastischem oder wärmehärtendem Polymer ist und eine längslaufende Bohrung 11 aufweist, in der ein Paar von hohlen Kolben 12 und 13 aufgenommen ist. Kolben 12 (primärer Kolben) ist gesteuert/geregelt durch ein Bremspedal über eine Betätigungsstange 14 und ist ausziehbar gleitbar auf einem Kolben 13 (sekundärer Kolben), der stationär ist. Durch Übereinkommen wird nachfolgend der Teil des Zylinders oder seiner Komponenten, der auf der gleichen Seite wie die Stange 14 gelegen ist, als „vorderer Teil” und der gegenüberliegende Teil wird als „hinterer Teil” bezeichnet werden.
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Die Kolben 12, 13 sind an einem Ende geschlossen und an dem gegenüberliegenden Ende offen und sie sind montiert, so dass ihre inneren Hohlräume eine einzelne zylindrische Kammer 15 bilden, innerhalb der ein Element 26, das dem Gleiten des Kolbens 12 entgegenwirkt, montiert ist, insbesondere eine Spiralfeder, die zwischen einem inneren Vorsprung 12A des geschlossenen Endes von dem Kolben 12 angeordnet ist und einem inneren Ansatz 13A des Kolbens 13. Der letztere Kolben wiederum definiert eine ringförmige Kammer 16 mit der vorderen Fläche des offenen Endes von dem primären Kolben 12 und der Seitenwand von Bohrung 11. Wie es später erklärt werden wird, ist Kammer 16 die Kammer, in der der Bremssteuerungsdruck/Bremsregelungsdruck erzeugt wird, wohingegen die schrittweise Druckverringerung, die oben erwähnt ist, innerhalb der Kammer 15 stattfindet.
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Vorteilhaft ist der äußere Durchmesser von Kolben 12 ein wenig größer an den Kolbenenden als in dem axial dazwischenliegenden Abschnitt und die Abschnitte mit größerem Durchmesser (von denen der hintere eine, gebildet in Übereinstimmung mit dem offenen Ende, als 12' bezeichnet wird) wirken als Führungen für das Gleiten von Kolben 12, wohingegen ein Spalt (der nicht in der Zeichnung erfasst ist) zwischen dem zwischenliegenden Abschnitt von Kolben 12 und der Wand von Bohrung 11 vorhanden sein wird.
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Die ausziehbare Anordnung, die oben erwähnt ist, ermöglicht eine Verwendung einer geringen Steifigkeit, einer relativ langen Feder, ein Bestimmen einer verringerten Lastvariation zum zurückbringen des Systems zu den Anfangsbedingungen, wenn die Kraft, die auf die Stange 14 aufgebracht ist, nachlässt.
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Das geschlossene Ende von Kolben 12 liegt gegen einen Anschlagring 17 an, d. h. einen Seeger Ring, der in einer geeigneten Nut, die in der Wand von Bohrung 11 an der Mündung davon ausgebildet ist, gelegen ist. Die Stange 14 ist in einer konventionellen Weise an ein so geschlossenes Ende von Kolben 12 verbunden. An der gegenüberliegenden Seite in Bezug auf den Kolben 12 liegt Kolben 13 gegen das Ende von Bohrung 11 an und ist in Abgrenzung gegen das Ende 18 durch die Feder 26 gehalten.
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Nach wie vor in einer konventionellen Weise weist der Körper 10 darin ausgebildet einen Eingang 21 für das Fluid, typischerweise Öl, das von einem Reservoir kommt, mindestens einen Ausgang 22 zum Versorgen von Nutzervorrichtungen, in der bevorzugten Anwendung hydraulische Antriebselemente der Bremsen, mit dem Fluid unter Druck und einen Flansch 23 zum Befestigen des Körpers an die Pedalunterstützung, auf. Das Reservoir, die Nutzervorrichtungen, die Kanäle für deren Verbindung zu den Zylindern und die Unterstützung sind der Einfachheit halber nicht gezeigt.
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Ein Paar von Lippendichtungen 28, 29, aufgenommen in jeweiligen Nuten 30, 31, vorteilhaft mit rechteckigen Querschnitt, ist in der Wand von Bohrung 11 angeordnet, in einem axial dazwischenliegenden Abschnitt, gegenüberliegend dem zwischenliegenden Abschnitt von Kolben 12. Eine dritte Nut 32, beispielsweise trapezförmig, die mit dem Eingang 21 durch einen radialen Durchgang 33 in Verbindung steht und zum Sammeln des Fluids dient, das von dem Reservoir kommt, ist zwischen den Nuten 30, 31 ausgebildet. Eine Dichtung 28 ist dazu gedacht, die Durchgänge 53, die in dem Kolben 12 neben dem offenen Ende ausgebildet sind, wenn Kolben 12 arbeitet, zu schließen und die Nut 32 in Verbindung mit der Kammer 16 zu setzen. Dichtung 29 stellt eine Fluiddichtung zwischen Kolben 12 und der Wand von Bohrung 11 in Richtung der Atmosphäre sicher. Dichtungen 28, 29 sind statisch im Hinblick auf ihre Aufnahmen (daher im Hinblick auf die Innenfläche der Bohrung 11) und dynamisch im Hinblick auf die Außenfläche von Kolben 12. Dies erlaubt einen verringerten Abrieb der Dichtungen, weil sie mittels einer Fläche, die nicht dem Abrieb aufgrund der Kolbengleitung ausgesetzt ist, wirken.
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Eine ringförmige Dichtung 34, die in einer Aufnahme gelegen ist, die in der Innenfläche des primären Kolbens 12 in einer Position rückwärtig von den Durchgängen 53 ausgebildet ist, ist dazu gedacht, einen Durchgang 54, der in der Wand von Kolben 13 in der Nähe des offenen Endes davon ausgebildet ist, zu schließen, wenn Kolben 12 betrieben wird, und bringt die Kammern 16 und 15 in Verbindung mit einander.
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Der Endteil von Kammer 15, hinter dem Ansatz 13A, weist einen Ausgang 60 auf, der ein Senden des Fluids zu einem Ventil 38 ermöglicht, das den Differenzialübergang steuert/regelt, wobei das Ventil unten beschrieben wird.
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Der Endteil von Kolben 13 ist ausgeweitet, um die Kammer 16 nach hinten zu begrenzen und weist einen oder mehr Kanäle 55 auf, die die Kammer 16 in Verbindung mit einer runden Nut 56 bringen, die zwischen den Endteilen von Kolben 13 und Bohrung 11 ausgebildet ist und in Verbindung mit dem Ausgang 22 durch einen radialen Durchgang 40 steht. Die Kammer 15 kann auch in Verbindung mit der Nut 56 durch einen Ausgang 60 und einen Durchgang 61 stehen, der durch den radialen Freiraum zwischen den Endteilen von Kolben 13 und Bohrung 11 ausgebildet ist. Eine weitere Lippendichtung 35 ist entlang eines solchen Durchgangs 61 bereitgestellt und bildet ein gleichlaufendes Ventil aus, das angeordnet ist, um eine Verbindung zwischen der Kammer 15 und der Nut 56 (und dadurch die Zusammenarbeit zwischen den Kammern 15 und 16) nur während einer Anfangsphase des Bremsens, wie es später erklärt werden wird, zu ermöglichen.
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Eine ringförmige Dichtung 62, beispielsweise eine Lippendichtung, die außen das geschlossene Ende von Kolben 13 umgibt, hindert das Fluid daran, von der Nut 56 in den Raum zwischen der Endwand von Kolben 13 und dem Ende 18 des Hohlraums zu fließen. Ein Lüftungsloch 63 ist ferner in dem Ende 18 bereitgestellt, um einen solchen Raum bei atmosphärischen Druck aufrecht zu halten und zu der Außenseite Fluid abzugeben, wenn in so einem Raum aufgrund von Leckagen ein solches vorhanden ist, um dadurch den Kolben 13 daran zu hindern, in Richtung Kolben 12 gedrückt zu werden.
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Eine weitere Dichtung 64 verhindert mögliche Leckagen von Fluid von Kammer 16 zu Kammer 15 durch den Durchgang 60.
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Ein Mehrfachdurchmesser-Hohlraum 37, der eine Achse aufweist, die parallel mit der Achse von der Bohrung 11 ist und das Ventil 38 aufnimmt, das den Differenzialübergang steuert/regelt, ist auch in dem hinteren Teil von Körper 10 zwischen Bohrung 11 und Ausgang 22 ausgebildet. Der Hohlraum 37 ist an einem Ende durch einen Stopfen 41, der mit einer Dichtung ausgestattet ist, geschlossen und steht an dem anderen Ende mit dem Eingang 21 durch eine Bohrung 39 in Verbindung. Wie es besser aus 2 ersehen werden kann, umfasst das Ventil 38, das normal geschlossen ist, einen Kugelverschluss 43, dem eine Feder 44 gegenüberliegt, deren Vorspannung den Öffnungsdruck für das Ventil bestimmt. In Ruhezuständen liegt der Verschluss 43 gegen einen elastischen Keil 45 an, vorzugsweise hergestellt aus Gummi, der eine Fluiddichtigkeit zwischen den Teilen von dem Hohlraum 37, die dem Verschluss vor- und nachgelagert sind, bereitstellt. Ein Ring 46, der gegen eine Stufe 47 anliegt, verhindert, dass der Keil 45 gleitet, wenn der Verschluss 43 aufgrund des Öffnens des Ventils verlagert wird. An der gegenüberliegenden Seite in Bezug auf den Verschluss 43, liegt der Keil 45 gegen eine Hülse 48 an, deren axiale Position durch den Stopfen 41 eingestellt wird. Die Anfangsöffnung des Ventils wird durch den Druck in Kammer 15 bestimmt, wobei der Druck auf den Verschluss 43 aufgebracht wird durch den Ausgang 60, die Löcher 51, 52, die in der Wand von Bohrung 11 und in der Hülse 48 jeweils ausgebildet sind, und den variablen Freiraum zwischen der Hülse 48 und einem Schaft 50, der axial in der Hülse gleitbar ist und angeordnet ist, um den Verschluss 43 nach dem Anfangsöffnen zu verlagern. Der Schaft 50 weist einen erweiterten Kopf 50A auf und reagiert auf den Druck des Fluids in Kammer 16. Dazu kreuzt der Hohlraum 37 in dem Bereich, in dem der Kopf 50A gelegen ist, den Durchgang 40, beispielsweise aufgrund der radialen Löcher in Stopfen 41. Eine Dichtung 57 stellt eine Fluiddichtigkeit zwischen dem Schaft 50 und der Hülse 48 bereit und eine Dichtung 49 stellt eine Fluiddichtigkeit zwischen der Hülse und der Wand von Hohlraum 37 bereit.
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Das Ventil
38 ist an sich aus der
US 3,667,229 bekannt, in der es jedoch in Serie zwischen den Kolben angeordnet ist. Die Anordnung parallel zu der Bohrung
11 ist eines der Merkmale der Erfindung, die zu dem Beschränken der axialen Größe beiträgt. Außerdem erlaubt das Ventil
38, das von der Außenseite zugänglich ist, Produkte mit verschiedener Kalibrierung von einer gleichen Differenzialhauptzylinderstruktur zu erhalten.
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Der Betrieb der Erfindung wird nun beschrieben werden.
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In Ruhezuständen, wie in 1 gezeigt, besteht eine hydraulische Verbindung zwischen dem Eingang 21 und dem Ausgang 22 (daher zwischen dem Fluidreservoir und den Bremsantriebselementen) durch Durchgang 33, Nut 32, dem Spalt zwischen der Innenwand von Bohrung 11 und dem Kolben 12, den Durchgängen 53, 54, der Kammer 16, dem Durchgang 55, der Nut 56 und dem Durchgang 40. So eine Verbindung dient dazu, mögliche Volumenvariationen aufgrund Temperaturvariationen und aufgrund Leckagen zu kompensieren.
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Wenn eine Kraft, die ausreichend ist, um die Vorlast der Feder 26 zu überwinden auf die Stange 14 durch wirken auf das Bremspedal aufgebracht wird, bewegt sich der Kolben 12 nach links, wodurch die radialen Durchgänge 53 mittels einer Dichtung 28 geschlossen werden und die Verbindung mit dem Reservoir blockiert wird. Gleich danach schließt die Dichtung 34 den Durchgang 54, wodurch eine Verbindung zwischen den Kammern 16 und 15 blockiert wird. Unter solchen Bedingungen ist das hydraulische Fluid in beiden Kammern vorhanden. Kammer 15 ist in Richtung sowohl dem Reservoir als auch den Bremsantriebselementen (durch jeweils Dichtung 34 und 35) geschlossen und Kammer 16 steht durch den Durchgang 55 in Verbindung mit dem Ausgang 22. Ein weiterer Anstieg in der aufgebrachten Kraft und dadurch in der Verlagerung des Kolbens 12, wird eine Fluidverlagerung in Richtung des Ausgangs 22 durch den Durchgang 55, Nut 56 und durch den Durchgang 40 bewirken.
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Die konventionellen hydraulischen Fluide können als inkompressibel betrachtet werden und dadurch bewirkt eine Verringerung, selbst eine kleine, in dem Volumen der Kammern, in denen sie enthalten sind, einen signifikanten Druckanstieg, proportional zu der Absorption durch die Nutzervorrichtungen (d. h. die Bremsantriebselemente). In dieser Phase ist die Kammer 15 nicht in Verbindung mit den Vorrichtungen und daher geschieht keine Absorption, so dass die Volumenverringerung, die durch die Verlagerung des Kolbens 12 bewirkt wird, einen rapiden Anstieg des Drucks in der Kammer im Hinblick auf die Kammer 16 bewirkt, die im Gegenteil direkt mit den Bremsantriebselementen verbunden ist. Der Druckanstieg in Kammer 15 wird dann den Widerstand der Dichtung 35 überwinden, wodurch es dem Fluid ermöglicht wird, in Richtung des Ausgangs 40 zu fließen, wo das Fluidvolumen, das in beiden Kammern enthalten ist, zusammengefügt wird. In dieser Phase kann der Durchmesser des primären Kolbens 12 als der effektive Zylinderdurchmesser betrachtet werden. Bis zu diesem Moment wird das Ventil 38 nicht durch den Fluidfluss in Richtung des Ausgangs beeinflusst.
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An diesem Punkt, durch fortfahren des Wirkens auf das Bremspedal und dadurch auf die Stange 14, nimmt der Druck in der Kammer 15 mit demselben Gesetz wie in Kammer 16 zu und wenn der Widerstand, der dagegen durch die Feder 44 aufgebracht wird, überwunden wird (Schnittpunkt), öffnet es das Ventil 38. Das Öffnen des Ventils 38 bewirkt, dass der Druck in Kammer 15 in Richtung des Eingangs 21 abgegeben wird, und damit in Richtung des Reservoirs durch das Loch 39. Von diesem Moment an werden die Kammern 15 und 16 wieder getrennt. Ein Abgeben des Drucks in Kammer 15 durch das Ventil 38 bewirkt, dass der Druck in Kammer 16 gegenüber dem in Kammer 15 überwiegt. Der Druck in Kammer 16 bringt eine Kraft auf dem Schaft 50, der den Verschluss 43 verlagert, auf, die proportional zu so einen Druck zunimmt, wodurch er sich weiter weg von dem Keil 45 gegen die Last der Feder 44 bewegt und eine allmähliche Abnahme des Drucks in Kammer 15 bewirkt. Wenn der Kopf 50A des Schafts 50 die Hülse 48 erreicht, ist das Ventil 38 komplett offen und in Kammer 15 herrscht ein atmosphärischer Druck. Während eines solchen Übergangs wird auch das Verhältnis zwischen der aufgebrachten Kraft auf die Stange 14 und dem Ausgabedruck des Zylinders proportional zu der Verringerung des Drucks in Kammer 15 modifiziert und der Ausgabedruck erlangt graduell den Wert, der durch die Anwendung der Kraft auf die einzige ringförmige Vorderfläche des Kolbens 12 bestimmt wird ohne Verluste einer Leistung, außer denen aufgrund von Reibung und der entgegenwirkenden Feder, wobei diese Verluste andererseits äquivalent zu denen sind, die in konventionellen Hauptzylindern auftreten.
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Nach so einem Übergang beginnt die Endphase.
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In Verbindung verwirklicht das Gleiten des primären Kolbens 12 an dem stationären sekundären Kolben 13 die verschiedenen Schritte der Zylinderbetätigung (und dadurch des Bremsbetriebs) und führt zu der Variation des Hub-zu-Volumen-Verhältnisses im Hinblick auf das Kraft-zu-Druck-Verhältnis.
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Es wird auch geschätzt, dass, in dem Falle einer schnellen Betätigung des Bremspedals, der Schnittpunkt vorteilhaft wegen der Drossel erhöht wird, die durch ein kalibriertes Loch 39 bewirkt wird, das, durch verlangsamen des Fluidflusses in Richtung des Reservoirs, einen Anstieg in dem Druck stromabwärts des Verschlusses 42 bewirkt und so ein Anstieg wiederum erhöht den Druck, der notwendig für das Öffnen ist, und dadurch den Schnittpunkt. Dieses Verhalten kompensiert die Notwendigkeit, einen größeren Annäherungsdruck für die bewegten Teile des Bremsantriebselements zu haben, aufgrund der Trägheit, wegen der vergrößerten Betätigungsgeschwindigkeit.
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Die beschriebene Anordnung nimmt an, dass alle Bremsen durch einen einzelnen Hauptzylinder bedient werden. Wie bekannt, können in bestimmten Fahrzeugen, wie zum Beispiel landwirtschaftlichen Traktoren, Erdbewegungsmaschinen und dergleichen die Bremsen an gegenüberliegenden Fahrzeugseiten (insbesondere die hinteren Bremsen) separat oder gemeinsam durch zwei separate Bremspedale durch jeweilige Hauptzylinder bedient werden. Wie bekannt, ist in solchen Fällen ein Entlastungssystem erforderlich, um sicherzustellen, dass eine Bremsung im Wesentlichen derselben Intensität an beiden Seiten erfolgt, wenn beide Pedale gleichzeitig bedient werden. Die Entlastung wird durch Übertragen von Fluid unter Druck zwischen den zwei Hauptzylindern durch einen Entlastungskanal und ein Paar von Entlastungsventilen, eines für jeden Zylinder, die normalerweise geschlossen sind und offen, wenn der Hub des jeweiligen Kolben einen gegebenen Wert überschreitet, erhalten.
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Zwei Beispiele von Entlastungssystemen, in denen die Ventile durch den Kolbenhub geregelt/gesteuert werden, sind in den Patentdokumenten
IT 1064013 und
WO 2009/077190 offenbart. Beide Systeme können ohne Schwierigkeiten auf die Erfindung angewendet werden, wie für den Hauptzylinder
400 in
3 gezeigt.
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In dieser Figur werden Elemente, die bereits in Bezug auf
1 offenbart sind, immer mit den gleichen Referenzzeichen bezeichnet. Referenzzeichen
90 bezeichnet die Verbindung für den Entlastungskanal (nicht gezeigt), die Verbindung ist in einer Position im Wesentlichen diametral gegenüberliegend dem Eingang
21 ausgebildet und weist ein Loch
90A zur Verbindung mit der Bohrung
11 auf. Referenzzeichen
91 bezeichnet das Entlastungsventil, das von dem Typ ist, der in
WO 2009/077109 offenbart ist. Der Verschluss von Ventil
91 besteht aus Abschnitt
12' des primären Kolbens
12, in der Außenfläche davon sind zwei ringförmige Dichtungen
92,
93 montiert, die axial voneinander beabstandet sind. Die Position der Verbindung
90 ist so, dass in der Ruheposition, die in der Figur gezeigt ist, die Dichtungen
92,
93 an beiden Seiten des Lochs
90A positioniert sind, wodurch eine Verbindung zwischen dem Entlastungskanal und der Hochdruckkammer
16 verhindert wird. Bei der Betätigung des Bremspedals ermöglichen die Dichtungen
92,
93 es dem Loch
90A, den Entlastungskanal in Verbindung mit der Kammer
16 durch den Freiraum zwischen der Bohrung
11 und den dazwischenliegenden Teil
12''', mit verminderten Durchmesser, des Kolbens
12 und Durchgang
53, zu setzen. Für weitere Details wird auf
WO 2009/077190 verwiesen.
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4 offenbart einen Hauptzylinder 100 basierend auf den gleichen Prinzipien wie Zylinder 1, der in 1 gezeigt ist und mit verschiedenen Arten von Hub-angetriebenen Entlastungssystemen ausgestattet ist. Elemente, die schon in Bezug auf 1 offenbart sind, werden immer mit den gleichen Referenzzeichen bezeichnet.
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Referenzzeichen 70 bezeichnet die Verbindung für den Entlastungskanal (nicht gezeigt), die Verbindung weist ein Loch 71 zur Verbindung mit der Bohrung 11 auf und ist in einer im Wesentlichen dem Eingang 21 diametral gegenüberliegenden Position ausgebildet. Die Position der Verbindung 70 ist so, dass das Loch 71 durch einen Führungsabschnitt 12' des Kolbens 12 in Ruhezuständen geschlossen ist, gezeigt in der Figur, wegen der direkten Dichtung, beispielsweise eines Metall-zu-Metall-Typs, zwischen Kolben 12 und Körper 10. Bei Betätigung des Bremspedals wird das Loch 71 den Entlastungskanal in Verbindung mit der Druckkammer 16 durch den Freiraum zwischen der Bohrung 11 und dem dazwischenliegenden Teil, mit verringertem Durchmesser, von Kolben 12 und Durchgängen 53 bringen.
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Aufgrund der Herstellungstoleranzen kann der radiale Freiraum zwischen Abschnitt 12' des Kolbens 12 und den Wänden von Bohrung 11 derart variieren, dass eine zufriedenstellende hydraulische Dichtung nicht ermöglicht wird, wenn das Entlastungsventil nicht betrieben wird. Um einen solchen Freiraum auszufüllen, wird eine geringe Verformung der Wand von Bohrung 11 in Entsprechung von Abschnitt 12' des Kolbens 12 bereitgestellt. Um eine solche lokale Verformung zu erhalten, wird ein mit einem Gewinde versehenes Loch 72, das blind in Richtung der Bohrung 11 ist und eine Achse aufweist, die mit der Achse des Lochs 71 ausgerichtet ist, in dem Eingang 21 ausgebildet, wobei ein mit einen Gewinde versehenes Element 73, zum Beispiel ein mit einem Gewinde versehener Dübel, im Eingriff mit dem Loch ist. In der Montagelinie des Zylinders wird zuerst ein Drehmoment auf die Schraube 73 aufgebracht, um eine örtliche Verformung zu bewirken, die ausreichend ist, um den Kolben 12 zu sperren.
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Dann wird das Drehmoment reduziert, bis der Kolben 72 frei gleitbar wird. In dieser Weise wird der Abschnitt 12' des Kolbens in Richtung des Lochs 71 gedrückt und der Freiraum mit der Bohrung 11 wird fast null.
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In der Alternative wird ein Drehmoment auf die Schraube 73 aufgebracht, das ausreichend ist, die Bohrungswand im elastischen Bereich zu verformen, nachdem der Kolben 12 verschoben wurde, um den dazwischenliegenden Teil, mit einem verringerten Durchmesser, des Kolbens in Übereinstimmung mit dem Loch 71 zu bringen. Wenn der Kolben dann freigegeben wird, wird er unter dem Schub der Feder 26 sich zurück bewegen und wird an der Verformung halten. Eine folgende Verringerung des Drehmoments wird den Beginn des Gleitens in Richtung der Ruheposition bewirken, in einem Zustand, in dem der Freiraum null ist.
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Unter Einbeziehung der üblichen Verarbeitungstoleranzen, kann das Ausmaß der Verformung von einigen Hundertstel eines Millimeters (insbesondere 2–3) zu einem Zehntel eines Millimeters reichen.
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In dieser Ausführungsform ist das Entlastungsventil daher durch den primären Kolben und die Bohrung ausgebildet. Im Hinblick auf die Verwendung der Ventile, die in
IT 1064013 und
WO 2009/077190 (siehe
3) offenbart sind, erlaubt diese Lösung ein Entfernen der Dichtungen, wodurch die Gleitreibung und die Anzahl der Komponenten verringert wird. Außerdem, selbst wenn die Abgleichschaltung betrieben wird, erfordert diese Lösung nicht eine größere Kraft auf dem Pedal, um den primären Kolben dazu zu bringen, sich zu bewegen, wodurch ein Benutzungskomfort und eine Leistung erhöht wird. Darüber hinaus, im Hinblick auf andere Ventile, die im Stand der Technik bekannt sind, ermöglicht es, die axiale Größe des Zylinders begrenzt zu halten.
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Ein Ventil dieser Art kann auch in nicht-Differenzialhauptzylindern verwendet werden, entweder einfache Zylinder wie die, die in
IT 1064013 und
WO 2009/077190 offenbart sind oder Tandemzylinder, wie der, der in
WO 2006/103049 offenbart ist.
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5 zeigt die Anwendung auf einen Hauptzylinder 200 des einfachen Typs, in dem ein im Wesentlichen tonnenförmiger Kolben 12 eine Druckkammer 216 mit einer Bohrung 11 definiert. Elemente, die schon in Bezug auf die 1 und 4 offenbart sind, werden immer mit den gleichen Referenzzeichen bezeichnet. Außerdem können in dieser Zeichnung beide Führungsendteile 212' (die dazu gedacht sind, mit der örtlichen Verformung zusammenzuarbeiten) und 212'', wie auch Spalt 212''' zwischen dem dazwischenliegenden Abschnitt des Kolbens und der Wand der Bohrung erkannt werden. Natürlich wird in einem Tandemzylinder das Loch 72 und das mit einem Gewinde versehene Element 73 für jeden Kolben bereitgestellt.
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Das Entlastungsventil könnte in Antwort auf den Druck, der in Kammer 16 vorherrscht, öffnen, anstatt eines Öffnens in Antwort auf den Hub des primären Kolbens. 6 offenbart einen Hauptzylinder 300 basierend auf den gleichen Prinzipien wie Zylinder 1, der in 1 gezeigt ist und mit einem Entlastungssystem von diesem Typ ausgestattet ist. Elemente, die schon in Bezug auf 1 offenbart sind, sind immer mit den gleichen Referenzzeichen bezeichnet. Referenzzeichen 80 bezeichnet die Verbindung für den Entlastungskanal (nicht gezeigt), der in dem unteren Teil von Körper 10 ausgebildet ist und Referenzzeichen 81 bezeichnet das Entlastungsventil, zum Setzen von Kammer 16 in Verbindung mit Verbindung 80.
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Ventil 81 ist in einer axialen Kammer mit mehrfachen Durchmesser 82 montiert und in Körper 10 unterhalb der Bohrung 11 ausgebildet, in einer Position im Wesentlichen symmetrisch im Hinblick auf die Aufnahme 37 des Ventils 38 und weist eine Achse auf, die parallel zu den Achsen der Bohrung 11 und der Aufnahme 37 ist. Dies trägt dazu bei, die Länge des Hauptzylinders zu begrenzen. Kammer 82 steht in Verbindung mit Kammer 16 durch die Durchgänge 55 und einen radialen Durchgang 40A, der symmetrisch im Hinblick auf den Durchgang 40 ist. Ventil 81 weist einen Verschluss 83 auf, der in Kammer 82 in einer entgegengesetzten Richtung im Hinblick auf den primären Kolben 12 axial gleitbar ist und der zum Öffnen in einer Weise betrieben werden kann, die strömungstechnisch durch den Druck in Kammer 16 gesteuert/geregelt wird. Verschluss 83 ist daher mechanisch locker zu Kolben 12. Das ermöglicht es, die Anzahl der Komponenten zu verringern. In Ruhezuständen ist der Verschluss positioniert, um den Zugang 80A zu der Verbindung 80 zu schließen. Die Verlagerung des Verschlusses 83 findet gegen die Wirkung eines elastischen Rückstellelements 84 statt, d. h. eine Feder, wobei die Vorlast dieser einen Druckgrenzwert für das Öffnen bestimmt. Vorteilhaft ist so ein Grenzwert so gering wie möglich, so dass die Entlastungsfunktion schon in den Anfangsphasen des Bremsens betätigt werden kann.
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Kammer 82 ist in Richtung der Außenseite von Körper 10 durch einen Stopfen 85 verschlossen, von dem sich ein axialer Anhang 85A durch den vorderen Teil von Kammer 82 erstreckt und als ein Halteelement für den Hub von Verschluss 83 in der Ruheposition wirkt. Auf der im Hinblick auf den Stopfen 85 gegenüberliegenden Seite wird der Halt für den Hub von Verschluss 83 wegen dem Ansatz 82A erhalten, der durch eine erste Verengung von Kammer 82 geschaffen wird. Eine weitere Verengung schafft einen Ansatz 82B für das Ende von Feder 84 an der gegenüberliegenden Seite im Hinblick auf den Verschluss 83. Der Endteil von Kammer 82 steht in Verbindung durch einen radialen Durchgang 86 mit der trapezförmigen Nut 32 und daher mit dem Versorgungsreservoir. Die zweifache Verbindungsfähigkeit für Kammer 82 (mit Kammer 16 des Hauptzylinders und dem Versorgungsreservoir) hindert Öl daran, möglicherweise in einen blinden Raum in Kammer 82 angesammelt zu verbleiben, wodurch die richtige Verlagerung von Verschluss 83 behindert wird.
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Die Abdichtung zwischen dem Verschluss 83 und der Verbindung 80 kann mittels einer geeigneten Dichtung erhalten werden, aber, in der bevorzugten Ausführungsform, die in der Zeichnung gezeigt ist, ist es eine direkte Abdichtung (beispielsweise des Metall-zu-Metall-Typs). So ein Merkmal erleichtert weiter die geringe Leckage von Fluid von dem Entlastungskanal 80, die in jedem Zustand zwischen Kammer 82 und Verschluss 83 auftritt. Sollte das Fluid, das in dem Entlastungskanal stockt, eine beachtliche Volumensteigerung erfahren (beispielsweise aufgrund eines Temperaturanstiegs), wenn beide Entlastungsventile 81 geschlossen sind, ermöglicht so eine Leckage ein Verhindern eines Druckanstiegs.
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Wenn eine Flanschdichtung verwendet wird, kann diese vorteilhaft zusammen mit dem Verschluss derart verlagert werden, dass sie wirksam positioniert in einem Bereich von Kammer 82 verbleibt, der hinter Öffnung 80A der Verbindung 80 gelegen ist, insbesondere zwischen so einer Öffnung und dem ersten Ansatz 82A. In dieser Weise kann die Dichtung nicht gegen die Ränder der Öffnung schaben und daher besteht nicht das Risiko eines Reißens.
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Das Vorhandensein einer druckangetriebenen oder hubangetriebenen Entlastung ändert nicht den allgemeinen Betrieb der Erfindung. Es wird anerkannt, dass auf das Entlastungsventil 81 von der Außenseite wie auf Ventil 38 zugegriffen werden kann und daher wird es ermöglicht, auch Produkte mit verschiedener Kalibrierung von einer gleichen Zylinderstruktur zu erhalten.
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Es ist klar, dass die obige Beschreibung nur durch ein nicht beschränkendes Beispiel gegeben wurde und dass Veränderungen und Modifikationen möglich sind, ohne von dem Umfang der Erfindung, wie in den folgenden Ansprüchen definiert, abzuweichen.
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Beispielsweise, wie in 7 gezeigt, kann der Schaft 50' in dem Ventil 38' einen konstanten Durchmesser aufweisen. In diesem Fall wird ein Halteelement 58 für den Hub von Verschluss 43 in Kammer 37 bereitgestellt werden. Außerdem kann in den Ventilen 38 (1) und 38' eine Dichtung 57 fehlen und die Abdichtung, beispielsweise des Metall-zu-Metall-Typs wird durch eine Kopplung mit verringerten Freiraum erreicht.
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Ferner kann der primäre Kolben ein Paar von ausziehbaren Elementen umfassen, die beide relativ zu dem sekundären Kolben gleitbar sind und mechanisch so verbunden sind, dass das äußere Element das innere Element dazu bringt, nach einem bestimmten Hub zu gleiten. Auf diese Weise werden zwei ringförmige Hochdruckkammern geschaffen, die eine um den sekundären Kolben und die andere um das innere Element des primären Kolbens.
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Außerdem kann die Sperrung des sekundären Kolbens 13 mechanisch erhalten werden, zum Beispiel durch Befestigen des Kolbens 13 von der Außenseite mittels einer Schraube und durch Hinzufügen einer Flanschdichtung oder sogar durch Hinzufügen eines elastischen Halterings, anstatt hydraulisch erhalten zu werden. Jedoch weist die hydraulische Lösung, die beschrieben ist, den Vorteil auf selbstzentrierend zu sein.
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Desweiteren kann in dem Entlastungssystem, das in den 4 und 5 gezeigt ist, der Effekt, der durch Verformen der Wand der Bohrung 11 erreicht wird, auch mittels eines Schiebers erreicht werden, der in hydraulisch dichter Weise in Loch 72 montiert ist und durch einen mit einem Gewinde versehenen Dübel 73 in Richtung der Bohrung 11 und des Kolbens 12 gedrückt wird.
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Schließlich kann der Schieber für das hubangetriebene Entlastungsventil aus einem Element bestehen, das mit dem Kolben oder dem primären Kolben verbunden ist, anstatt aus dem Endteil des Kolbens selbst zu bestehen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 3667229 [0007, 0036]
- US 6378958 [0009]
- IT 1064013 [0046, 0054, 0055]
- WO 2009/077190 [0046, 0047, 0054, 0055]
- WO 2009/077109 [0047]
- WO 2006/103049 [0055]
