DE2847729A1

DE2847729A1 - Gasfeder mit aenderbarer ausschubkraft bei eingefahrener kolbenstange

Info

Publication number: DE2847729A1
Application number: DE19782847729
Authority: DE
Inventors: Rolf Ing Grad Langanke; Hermann Dr Ing Reuschenbach; Winfried Wirges
Original assignee: Stabilus GmbH
Current assignee: Stabilus GmbH
Priority date: 1978-11-03
Filing date: 1978-11-03
Publication date: 1980-05-14
Also published as: BR7907136A; JPS5565740A; US4303231A; JPS6134567B2; GB2037396B; GB2037396A

Description

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STABILUS GMBH - KOBLENZ- N EUENDORF

PATENT- UND GEBRAUCHSMÜSTERHILPSANMELDUNG

Gasfeder mit änderbarer Ausschubkraft bei eingefahrener Kolbenstange

Die Erfindung betrifft eine Gasfeder, bestehend aus einem Zylinder, der mit unter Druck stehendem Fluid gefüllt ist und ein mit einer Kolbenstange verbundener Kolben axial beweglich im Zylinder geführt wird und die Kolbenstange in einer am Zylinderende ange-.ordneten Kolbenstangenführung gelagert und mittels einer Dichtung zum Zylinderinnenraum hin abgedichtet ist, während zur Änderung der Ausschubkraft der Kolbenstange diese,einen Ansatz aufweist, der mit einem im Zylinder angeordneten Gegenstück verbindbar ist.

Eine derartige Gasfeder ist durch die DE-AS 2 5l6 478 bekannt. Der auf der Kolbenstange befindliche Ansatz greift in einen im Zylinder angeordneten Raum ein und verdrängt das in diesem Raum befindliche Fluid, wobei eine Ventileinrichtung vorgesehen ist, die beim Eindringen des Ansatzes in den Raum öffnet und beim Herausfahren schließt. Mit einer derartigen Gasfeder kann im Bereich der eingeschobenen Endlage der Kolbenstange die Ausschubkraft der Kolbenstange bis auf null verringert werden. Dazu ist ein Druckabbau in dem Raum, in welchen der Einsatz einfährt, erforderlich, wobei dieser Druckabb.au nur durch geringfügiges Ausfahren des Ansatzes aus diesem Raum erzielt wird.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Gasfeder mit einfachem Aufbau zu schaffen, die im eingefahrenen oder nahezu eingefahrenen Zustand der Kolbenstange die Ausschubkraft ohne vorherige Rückfederung der Kolbenstange ändert.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das mit dem Ansatz verbindbare Gegenstück axial beweglich im Zylinder angeordnet ist und einen Verdrängerkörper aufweist, der im Bereich des Zylinderbodens abdichtend zum Zylinderinnenraum nach außen geführt

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ist. Sobald der Ansatz mit dem Gegenstück verbunden ist, wird somit die Ausschubkraft geändert, wobei keinerlei Rückbewegung der Kolbenstange erforderlieh ist. Der Aufbau der Feder ist dabei nach wie vor sehr einfach und außerdem ist die Auslegung der Ausschubkraft leicht möglich, denn der nach außen geführte Verdrängerkörper kann in seinem Querschnitt entsprechend der gewünschten Ausschubkraft bei eingefahrener Kolbenstange gewählt werden.

Entsprechend einem Merkmal der Erfindung ist der Verdrängerkörper als zylindrischer Körper ausgebildet und weist einen Querschnitt auf, der größer ist als der Querschnitt der Kolbenstange. Dadurch ist es auf einfache Weise möglich, daß die Ausschubkraft bei eingefahrener Kolbenstange umkehrbar ist, d, h., daß bei eingefahrener Kolbenstange eine Zugkraft auf die Kolbenstange wirkt. Wird eine solche Gasfeder beispielsweis-e zur Heckklappenbetätxgung an Kraftfahrzeugen verwendet, so erhält man bei geschlossener Heckklappe eine Schließkraft, die die Klappe ins Schloß drückt.

Eine sehr formschöne Ausbildung der Gasfeder mit einem solchen Verdrängerkörper erhält man entsprechend einem Merkmal der Erfindung dadurch, daß der Verdrängerkörper mit dem aus dem Zylinderinnenraum ragenden Ende in einen am Zylinderende angeordneten Raum mündet.und dieser Raum mit der Atmosphäre über einen Kanal verbunden ist. Eine mechanische Verbindung zwischen Kolbenstange und Gegenstück bei eingefahrener oder nahezu eingefahrener Kolbenstange erhält man, wie die Erfindung zeigt, dadurch, daß das mit dem Verdrängerkörper verbundene Gegenstück aus zwei Scherenhebeln besteht, die mittels eines Bolzens auf dem Verdrängerkörper gelagert sind, während der mit der Kolbenstange verbundene Ansatz an seinem freien Ende eine Verdickung aufweist und damit in den von den beiden Scherenhebeln gebildeten Hohlraum eingreift. Dabei ist in besonders vorteilhafter Ausbildung der Erfindung gemäß einem Merkmal im Zylinder eine Hülse mit einer Anlagefläche, für die Scherenspitzen angeordnet, während zum Eingriff der Scherenhebel mit der Verdickung des Ansatzes jeder Scherenhebel an dem dem Kolben zugekehrten Ende einen radial zur Gasfederachse gerichteten Fortsatz aufweist und einen Hilfsscherenhebel besitzt, welcher zum Eingriff mit der Verdickung mit einer Anlaufschräge versehen ist. Durch diese Merkmale wird eine einwandfreie Funktion der mechanischen Verbindung zwischen Kolbenstange und Gegenstück erzielt.

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Eine weitere Aus führung?= form der Erfindung wird entsprechend einem Merkmal dadurch erzielt, daß der Verdränger kör per mit einem Hilfskolben verbunden ist und dieser Hilfskolben zum Eingriff des Ansatzes mit einer Aussparung verseilen ist. Durch den Eingriff des Ansatzes in die Aussparung des Hilfskoifoens wird eine Verbindung von Kolbenstange mit Hilfskolben und ¥erdrängerkörper auf einfache Meise geschaffen,*Dabei ist es entsprechend einem Merkmal der Erfindung ohne weiteres möglieh, die Aussparung mit einem Rückschlagventil zu versehen, welches beim Eintauchen des Ansatzes in die Aussparung öffnet.

Wie die Erfindung zeigt, ist der Hilfskolben mit einer Yentileinrichtung versehen, die beim Einfahren des Verdrängerkörpers in den Zylinder den Raum oberhalb des Hilfskolbens mit dem Raum unterhalb des Hilfskolbens verbindet. Dadurch wird mit Sicherheit erreicht, daß beim Einfahren des Ansatzes in die Aussparung der Hilfskolben nicht nach unten ausweicht, so daß eine einwandfreie Verbindung zwischen Kolbenstange und Hilfskolben erzielt wird. Diese Ventileinrichtung wird dabei — wie ein Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt - durch einen axial in der Kolbenringnut des Hilfskolbens angeordneten Kolbenring gebildet.

Wie ein weiteres Merkmal der Erfindung zeigt, wird eine besonders günstige Ausführungsform dadurch geschaffen, daß die Ventileinrichtung durch ein im Hilfskolben angeordnetes Rückschlagventil gebildet wird, welches beim Einfahren des Verdrängerkörpers in den Zylinder öffnet, während ein mit dem Kolben verbundener Anschlag ab einem vorbestimmten Einfahrweg des Ansatzes in die Aussparung am Rückschlagventil angreift und dieses öffnet.

Weitere Ausbildungsmöglichkeiten und vorteilhafte Wirkungen ergeben sich aus der Beschreibung des Aufbaues und der Wirkungsweise der im nachfolgenden beispielsweise dargestellten Ausführungsformen der Erfindung. Es zeigt:

Fig. 1 eine Gasfeder im Längsschnitt, wobei das Gegenstück mit der Kolbenstange mittels Scherenhebel bei eingefahrener Kolbenstange verbunden ist;

*Wird der 0 des Ansatzes und der der Aussparung größer gewählt als der der Kolbenstange und der des Verdrängerkörpers, so erhöht sich die.. . Verbindungskraft zwischen Kolbenstange und Verdrängerkörper.

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Fig. 2 eine Ausführungsform der Gasfeder, wobei die Ventilein-. riehtung des Hilfskolbens durch einen axial beweglich angeordneten Kolbenring gebildet wird, und

Fig. 3 eine Gasfeder im Längsschnitt, die ein im Hilfskolben angeordnetes Rückschlagventil besitzt. .

Gasfedern mit änderbarer Aussehubkraft bei eingefahrener Kolbenstange werden insbesondere zur Betätigung von Klappen verwendet, bei denen in geschlossener Stellung keine Kräfte auf die Kluppenaufhängung bzw. auf das Klappenschloß ausgeübt werden sollen. Dies ist insbesondere bei Heekklappen von Kraftfahrzeugen erwünscht, damit es nicht durch die Kraft der Gasfeder zu einem Verwinden dieser Klappe in geschlossenem Zustand kommt. Bei einigen Einbaufällen ist es ebenso wünschenswert, daß die Gasfeder in eingefahrener oder nahezu eingefahrener Stellung der Kolbenstange eine Zugkraft ausübt, d. h., die Klappe ins Schloß zieht.

Die in Fig. 1 gezeigte Gasfeder besteht aus der Kolbenstange 1, die mittels Kolbenstangenführung 3 im Zylinder 2 geführt ist und durch die Kolbenstangendichtung 4 nach außen abgedichtet "wird. Im Zylinder 2 befindet sich eine unter Druck stehende Fluidfüllung, welche durch den mit der Kolbenstange 1 verbundenen Kolben 5 in zwei Arbeitsräume, nämlich den unterhalb des Kolbens und den oberhalb des Kolbens,.getrennt wird. Fest mit der Kolbenstange 1 ist der Ansatz J verbunden, der an seinem Ende mit einer Verdickung 8 versehen ist. Am anderen Ende des Zylinders 2 befindet sich der Verdrängerkolben 9, der nach außen durch die Dichtung 10 abgedichtet ist und in den Raum 11 mündet, der über den Kanal 12 mit der Atmosphäre in Verbindung steht. Der Verdrängerkörper 9 ist zur Kolbenstange 1 hin mit einem Fortsatz versehen, der beispielsweise durch eine Mut des Bolzens gebildet werden kann. Mittels des Bolzens 13 sind zwei Scherenhebel 14 mit dem Verdrängerkörper 9 verbunden, wobei diese Scherenhebel 14 zur Aufnahme der Verdickung 8 des Ansatzes 7 einen Hohlraum 21 bilden. Desweiteren ist jeder Scherenhebel 14 mit einem Hilfsscherenhebel 15 versehen, der eine Anlaufschräge 16 aufweist, an welcher die Verdickung 8 zur Anlage kommt. Zum Eingriff der Scherenhebel 14 mit der Verdickung 8 ist jeder dieser Scherenhebel an seinem Ende mit einem radial nach innen gerichteten Fortsatz 22 versehen. In nicht eingekuppelter

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Stellung zwischen der Verdickung Ö und den Scherenhebeln 14 liegen die Scherenspitzen 17 auf der Anlagefläche 19 der Hülse 18 auf. Um ein Hineinziehen des Verdrängerkörpers 9 in den Zylinderinnenraum mit Sicherheit zu vermeiden, ist der Anschlag 20 angeordnet .

Bei der nachfolgenden Punktionsbeschreibung wird von der in Fig. gezeigten Stellung von Verdickung 8 zu den Scherenhebeln 14 ausgegangen. Diese Stellung zeigt- gerade das Eintauchen der Verdickung 8 des Ansatzes 7 in den Hohlraum 2I₂ der von den Scherenhebeln gebildet wird. Bei weiterem Einfahren der Kolbenstange 1 in den Zylinder 2.kommt die Verdickung 8 an der Anlaufschräge 16 der Hilfsscherenhebel 15 zur Anlage und bewirkt dadurch, daß die Sehere sich schließt. Ein Schließen der Schere bewirkt» daß die Portsätze 22 die Verdickung 8 hintergreifen und gleichzeitig die Scherenspitzen 17 von der Anlagefläche 19 gleiten und in die Hülse 18 eintauchen. Damit ist die Verbindung zwischen Kolbenstange 1 und dem mit dem Verdrängerkörper 9 versehenen Gegenstück geschaffen., so daß bei weiterem Einfahren der Kolbenstange 1 die "Scherenspitzen. 17 an der Innenwand der Hülse 18 entlanggleiten. Da der Querschnitt des Verdrängerkörpers 9 geringfügig größer ist als der Querschnitt der Kolbenstange 1, wird in diesem Zustand eine in Einschubrichtung der Kolbenstange 1 wirkende Kraft auf die Kolbenstange 1 ausgeübt, deren Sröße dem Verdrängerkörperquerschnitt abzüglich dem Kolbenstangenquerschnitt χ dem Innendruck der Gasfeder entspricht. Durch die Wahl der Querschnittsfläche des Verdrängerkörpers 9 ist es ohne weiteres möglich, die in gekuppeltem Zustand auf die Kolbenstange 1 wirkende Kraft festzulegen. Ein Kraftausgleich, d. h., eine Ausschubkraft null auf die Kolbenstange 1 wird dann erreicht, wenn der Querschnitt des Verdrängerkörpers 9 dem Querschnitt der Kolbenstange 1 entspricht.

Beim Ausfahren der Kolbenstange 1 aus dem Zylinder 2, d. h., beim Öffnen der Heckklappe eines Fahrzeuges, bei dem eine solche Gasfeder eingebaut ist, muß zunächst eine geringe Auszugskraft auf die Kolbenstange 1 ausgeübt werden, und zwar so lange, bis die Scherenspitzen 17 aus der Hülse 18 ausgefahren sind. Infolge der Verdickung 8 des Ansatzes 7 und der Fortsätze 22 der Scherenhebel wird die Schere gespreizt, wobei sich die Scherenspitsen 17 auf

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der Anlagefläche 19 eier Külsc 18 anlegen. Gleichzeitig offnen die Scherenhebel 14 so weit, daß auch die Verdickung 8 aus dem Hohlraum 21 ausfahren kann, so daß die weitere Auswärtsbewegung der Kolbenstange 1 - wie bei Gasfedern üblich - mit einer Aussehub,-kraft erfolgt, die durch das Produkt aus Kolbenstangenquersehnitt χ Innendruck der Gasfeder gebildet wird.

Bei der Ausführung nach Fig. 2 ist der auf der Kolbenstange 1 befindliche Ansatz 7 als Kolben ausgebildet, der· beim Einfahren der Kolbenstange in den Zylinder im Bereich der eingeschobenen Endlage der Kolbenstange in die Aussparung 25 eintaucht. Der Dichtring in der Wand der Aussparung 25 gexrährleistet die Abdichtung des Ansatzes 7 in der Aussparung 25, während das Rückschlagventil 26 das in der Aussparung 25 durch den Ansatz 7 verdrängte Fluid in den Arbeitsraum strömen läßt. Sowohl die Aussparung 25 als auch der Hilfskolben 23 sind fest mit dem Verdrängerkörper 9 verbunden, der in den Raum 11 mündet und zum'Zylinderinnenraum hin durch die Dichtung 10 abgedichtet ist. Der Hilfskolben 23 weist außerdem einen axial in der Kolbenringnut beweglichen Kolbenring 24 auf, der bei der Ausfahrbewegung des Verdrängerkörpers 9 aus dem Zylinder 2 den Raum unterhalb des Hilfskolbens zum Raum oberhalb des Hilfskolbens verschließt. Am unteren Ende des Zylinders ist außerdem ein hubabhängig wirkender Drosselquerschnitt 28 angeordnet, der durch eine längs in der Zylinderwand verlaufende Sicke gebildet wird.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 wird beim Einschieben der Kolbenstange 1 ab einem bestimmten Weg der Ansatz 7 in die Aussparung 25 gedrückt, wobei durch das Rückschlagventil 26 das in ' der Aussparung 25 verdrängte Fluid in den Zylinderinnenraum fließt. Durch den oben in der Kolbenringnut anliegenden Kolbenring 24 wird durch den Hilfskolben 23 der Raum oberhalb des Hilfskolbens vom Raum unterhalb des Hilfskolbens abgeschlossen. Durch eine auf die Kolbenstange 1 ausgeübte erhöhte Kraft wird der Hilfskolben 23 nach unten gedruckt und der Kolbenring 24 kommt über den hubabhängig wirkenden Drosselquerschnitt 28, so daß durch diesen Drosselquerschnitt 28 der Raum unterhalb des Kolbens mit dem Raum oberhalb des Kolbens verbunden wird. Nun wirkt die vom Verdrängerkörpei"¹ 9 auf die Kolbenstange 1 ausgeübte und der Aurfnhrkraft der Kolbenstange entgegengesetzt gerichtete Festhali.oV.vart.

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Zum Lösen der Kolbenstange 1 von dem mit dem Verdrängerkörper 9 verbundenen Gegenstück wird eine Auszugkraft auf die Kolbenstange ausgeübt. Hierbei wird der Verdrängerkörper 9 ohne wesentlichen Widerstand so lange nach oben bewegt, bis der Kolbenring 2h den hubabhänglg wirkenden Drosselquerschnitt 28 überfahren hat und der Verdrängerkorper mit dem Anschlag 20 am Zylinderende zur Anlage kommt. Ein weiteres Ausziehen der Kolbenstange 1 bewirkt, daß durch den Ansatz 7 In der Aussparung 25 so lange ein Unterdruck gebildet wird., bis die Unterkante des Ansatzes 7 über dem Dichtring 27 zn liegen kommt. Die Kolbenstange Ist nun frei und fährt In der gewohnten Meise aus. Das mit dem Yerdrängerkörper 9 verbundene Gegenstück wird durch den Innendruck der Gasfeder kurz nach unten bewegt, und zwar so lange, bis der Kolbenring 2H an der Kolbenringnut des Hllfskolbens 23 zur Anlage kommt und den Raum unterhalb des Hilfskolbens zum Raum oberhalb des Hllfskolbens verschließt. Diese Stellung Ist in Fig. 2 gezeigt.

Die Ausfuhrungsform nach Fig. 3 unterscheidet sich von der nach FIg. 2 im wesentlichen dadurch, daß der Hilfskolben 23 mit einem Rückschlagventil 29 versehen ist, welches beim Einfahren des Ansatzes 7 In die Aussparung 25 durch den Anschlag 30 aufgestoßen werden kann. Bei der Verbindung der Kolbenstange 1 mit dem aus Verdrängerkörper 9, Hilfskolben 23, Rückschlagventil 29 und Aussparung 25 bestehenden Gegenstück wird ab einem bestimmten Einfahrweg des Ansatzes 7 das Rückschlagventil 29 geöffnet, so daß in gekuppeltem Zustand der Ausschubkraft der Kolbenstange nur die Ausschubkraft des Verdrängerkörpers 9 entgegengesetzt gerichtet ist.

Beim Lösen wird der Ansatz 7 aus der Aussparung 25 herausgezogen, wobei das Rückschlagventil 29 ein Anheben des Verdrängerkörpers 9 so lange gestattet, bis der Anschlag 20 am Zylinderboden zur Anlage kommt. Nun schließt das Rückschlagventil 29 und der Hilfskolben 23 bewirkt, daß das Gegenstück in dieser Lage verbleibt. Die Kolbenstange 1 fährt nun in der üblichen Weise aus dem Zylinder 2 aus.

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Claims

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Gasfeder, bestehend aus einem Zylinder, der mit unter Druck stellendem Fluid gefüllt ist und ein mit einer Kolbenstange verbundener Xeloera axial beweglieh im Zylinder geführt wird und die Kolbenstange in einer am Zylinderende angeordneten KcuUbenstangenfuhrung gelagert und mittels einer !Dichtung zum Zylinöeriimenraum hin abgedichtet ist, i-iährend. zur änderung der Alis schubkraft der Kolbenstange diese einen Änsats aufweist, der init eines i3 Zylinder angeordneten Gegenstück verbindbar ist, daä. gek. 3, daß das mit dem Ansatz (7) verbindbare Gegenstück axial beweglich im Zylinder (2) angeordnet ist und einen Verdrängerkörper (9) abdichtend (Dichtung 10) zum Zylinderinnenraum naeh außen geführt ist.
2. Gasfeder naeh Anspruch 1, dad. gek., daß der Verdrängerkörper (9) als zylindrischer Körper ausgebildet ist und einen größeren Querschnitt aufweist als die Kolbenstange (1).
3- Gasfeder nach den Ansprüchen 1 und 2, dad. gek., daß der Verdrängerkörper (9) mit dem aus dem Zylinderinnenraum ragenden Ende (Anschlag 20) in einen am Zylinderende angeordneten Raum (11) mündet und dieser Raum (11) mit der Atmosphäre über einen Kanal (12-) verbunden ist.
4. Gasfeder nach den Ansprüchen 1 bis 3, dad. gek., daß das mit dem Verdrängerkörper (9) verbundene Gegenstück aus zwei Scherenhebeln (14) besteht, die mittels eines Bolzens (13) auf dem Verdrängerkörper (.9) gelagert sind, während der mit der Kolbenstange (1) verbundene Ansatz (7) an seinem freien Ende eine Verdickung (8) aufweist und damit in den von den beiden Scherenhebeln (14) gebildeten Hohlraum (21) eingreift.
5. Gasfeder nach den Ansprüchen 1 bis 4, dad. gek., daß im Zylinder (2) eine Hülse (18) mit einer Anlagefläche (19) für die Scherenspitzen (17) angeordnet ist, während zum Eingriff der Scherenhebel (14) mit der Verdickung (O) des Ansatzes (7) jeder Scherenhebel (14) an dem dem Kolben (5) zugekehrten Ende einen radial zur Gasfederachse gerichteten Fortsatz (22) auf-

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weist und einen Hilfsscherenhebel (15) besitzt, welcher zum Eingriff mit der Verdickung (8) mit einer Anlaufschräge (16) verseilen ist.-
6". Gasfeder naeli den Ansprüchen 1 bis 3, dad. gek., daß der Verdrängerkorper (9) mit einem Hilfskolben (23) verbunden ist und dieser Hilfskolben (23) zum Eingriff des Ansatzes (7) mit einer Aussparjung (25) versehen ist.
7. Gasfeder nach den Ansprüchen 1 bis'3 und 6, dad. gek., daß die Aussparung (25) mit einem Rückschlagventil (26) versehen ist, welches beim Eintauehen des Ansatzes (7) in die Aussparung (25) öffnet-
8. Gasfeder nach den Ansprüchen 1 bis 3, 6 und 7₃ dad. gek., daß der Hilfskolben (23) mit einer Ventileinrichtung versehen ist, die beim Einfahren des Verdrängerkörpers (9) in den Zylinder (2) den Raum oberhalb des Hilfskolbens (23) mit dem Raum unterhalb des Hilfskolbens (23) verbindet.
9- Gasfeder nach den Ansprüchen 1 bis 3 und 6 bis 8, dad. gek., daß die Ventileinrichtung durch einen axial beweglich in der Kolbenringnut des Hilfskolbens (23) angeordneten Kolbenring (24) gebildet wird.
10. Gasfeder nach den Ansprüchen 1 bis 3 und 6 bis 8, dad. gek., v- daß die Ventileinrichtung durch ein im Hilfskolben (23) angeordnetes Rückschlagventil (29) gebildet wird, welches beim Einfahren des Verdrängerkörpers (9) in den Zylinder (2) öffnet, während ein mit dem Kolben (5) verbundener Anschlag (30) ab einem vorbestimmten Einfahrweg des Ansatzes (7) in die Aussparung (25) am Rückschlagventil (29) angreift und dieses öffnet.
11. Gasfeder nach den Ansprüchen 1 bis 3 und 6 bis 10, dad. gek., daß ein hubabhängig wirkender Drosselquerschnitt (28) für den Hilfskolben (23) angeordnet ist.

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