DE3542825A1 - GASKET ARRANGEMENT FOR A PISTON CYLINDER UNIT - Google Patents
GASKET ARRANGEMENT FOR A PISTON CYLINDER UNITInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Dichtungsanordnung für eine Kolben-Zylindereinheit gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The present invention relates to a sealing arrangement for a piston-cylinder unit according to the preamble of Claim 1.
Eine derartige Dichtungsanordnung für eine Kolben-Zylinder einheit ist z.B. aus einer älteren Patentanmeldung P 35 33 731 der Anmelderin bekannt. Bei dieser Dichtungsan ordnung ist die Dichtringmanschette, die den Druckraum vom Nachlaufraum im Zylinder trennt und ein Nachströmen von Druckflüssigkeit über ihre radial außenliegende Dichtlippe ermöglicht, am Kolben mit innerer axialer, elastischer Vor spannung angeordnet.Such a sealing arrangement for a piston-cylinder unit is e.g. from an earlier patent application P 35 33 731 of the applicant is known. With this seal order is the sealing ring sleeve, which separates the pressure chamber from Separates the trailing space in the cylinder and an afterflow of Hydraulic fluid through its radially outer sealing lip allows, on the piston with internal axial, elastic front voltage arranged.
Bei einer derartigen Dichtungsanordnung ist es jedoch weniger vorteilhaft anzusehen, daß, um eine einwandfreie Funktion bezüglich des Nachsaugvorganges der Kolben- Zylindereinheit zu gewährleisten, eine axiale Verschiebbar keit der radial außenliegenden Dichtlippe der Dichtringman schette erforderlich ist, die jedoch einen beträchtlichen Leerweg zur Folge hat, der sich vor allem bei einem Druck ausgleich nach Entlastung des hydraulischen Systems negativ auswirkt.With such a sealing arrangement, however, it is less advantageous to look at in order that a flawless Function regarding the suction process of the piston Cylinder unit to ensure an axially displaceable speed of the radially outer sealing lip of the sealing ring cuff is required, but a considerable one Empty path has the consequence, especially when there is a pressure equalization negative after relieving the hydraulic system affects.
Ein weiterer Nachteil derartiger Dichtungsanordnungen be steht darin, daß die elastisch radial außenliegende Dicht lippe beim Druckaufbau im Druckraum unter Wirkung der da durch entstehenden Axialkraft in den ringförmigen Spalt zwischen den Kolben und der Wandung der Zylinderbohrung soweit hineingedrückt werden kann, daß die Dichtringman schette an der Kolbenkante zerstört wird. Another disadvantage of such sealing arrangements be is that the elastic radially outer seal lip when building up pressure in the pressure chamber under the effect of due to the resulting axial force in the annular gap between the pistons and the wall of the cylinder bore can be pushed in so far that the sealing ring on the piston edge is destroyed.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Dichtungsanordnung für eine Kolben-Zylindereinheit der ein gangs genannten Gattung anzugeben, bei der die Nachteile der bekannten Dichtungsanordnung weitgehend vermieden werden, die eine optimale Verkürzung des Leerweges er möglicht und bessere Beherrschbarkeit der auftretenden Toleranzen mit sich bringt.It is therefore the object of the present invention, a Sealing arrangement for a piston-cylinder unit of the one Specify the type mentioned, in which the disadvantages the known seal arrangement largely avoided be an optimal shortening of the free travel he possible and better controllability of the occurring Tolerances.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die den Patentan spruch 1 kennzeichnenden Merkmale gelöst. Bei einer der artigen Ausgestaltung wird in vorteilhafter Weise eine wirksame Verkürzung des Leerweges zwischen der Kante der radial außenliegenden Dichtlippe und dem Rand des Schnüffelloches erreicht. Durch das Verlegen des Nachsaug vorganges in den radial innenliegenden Bereich entfällt die bisher erforderliche axiale Verschiebbarkeit der Dichtring manschette wobei durch die stabile, steife außenliegende Dichtlippe die Lebensdauer der Dichtungsanordnung wesent lich erhöht wird.This object is achieved by the patent pronounced 1 characteristic features solved. At one of the like configuration is advantageously a effective shortening of the free travel between the edge of the radially outer sealing lip and the edge of the Sniffing hole reached. By relocating the suction the process in the radially inner area is omitted previously required axial displacement of the sealing ring cuff with the stable, stiff outer Sealing lip essential to the life of the sealing arrangement Lich is increased.
Eine vorteilhafte Ausführung des Erfindungsgegenstandes sieht vor, daß der Durchmesser und die Tiefe der kreis förmigen Ausnehmung größer als der Durchmesser und die Dicke der Füllscheibe sind. Dadurch entstehen sowohl in radialer als auch axialer Richtung Freiräume, die Be wegungen der Füllscheibe ermöglichen, die zum besonders wirksamen Nachströmen der hydraulischen Flüssigkeit beitragen.An advantageous embodiment of the subject matter of the invention stipulates that the diameter and depth of the circle shaped recess larger than the diameter and the Thickness of the filler disc. This creates both in radial and axial direction free spaces, the Be allow movements of the filling disc, which is particularly effective after-flow of the hydraulic fluid contribute.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß die Füll scheibe an ihrem radial innenliegenden Rand mehrere radiale Ausschnitte aufweist. Durch diese Maßnahme wird ein ein wandfreies Nachströmen selbst bei hohen Strömungsge schwindigkeiten der hydraulischen Flüssigkeit gewähr leistet, die ein axiales Andrücken der Füllscheibe an die kreisförmige Ausnehmung zur Folge haben können.A further development of the invention provides that the filling disc on its radially inner edge several radial Has cutouts. This measure becomes a wall-free flow even at high flow rates guarantee hydraulic fluid speeds performs an axial pressing of the filling disc against the circular recess can result.
Nach einem besonders vorteilhaften Merkmal der Erfindung weist die Dichtringmanschette auf ihrer dem Druckraum zuge wandten Stirnfläche in der Nähe der innenliegenden Dicht lippe eine umlaufende Rille auf, die zur definierten Fest legung des Kippunktes der radial innenliegenden Dichtlippe beim Nachsaugvorgang dient. Der Federteller ist dabei mit mehreren axialen, auf die Dichtringmanschette hin ge richteten Vorsprüngen versehen, die ein Umklappen der Dichtringmanschette bei schnellem Nachströmen der hydrau lischen Flüssigkeit verhindern.According to a particularly advantageous feature of the invention has the sealing ring cuff on the pressure chamber turned face near the inner seal lip on a circumferential groove to the defined hard the tilt point of the radially inner sealing lip serves during the suction process. The spring plate is included several axial, ge on the sealing ring sleeve directed projections provided that a folding of the Sealing ring cuff when the hydrau flows quickly Prevent lish liquid.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachfolgend an hand der einzigen Figur der beiliegenden Zeichnung näher erläutert, die eine erfindungsgemäße Dichtungsanordnung für eine Kolben-Zylindereinheit im Teillängsschnitt zeigt.An embodiment of the invention is below hand closer to the single figure of the accompanying drawing explains the sealing arrangement according to the invention for shows a piston-cylinder unit in partial longitudinal section.
Die Kolben-Zylindereinheit besteht aus einem Hauptzylinder 1 und aus einem Zylindergehäuse 2, in dem in einer Zylinderbohrung 3 ein Kolben 4 axial verschiebbar geführt wird. Der Kolben 4 weist eine Ringstufe 5 auf, auf der eine Dichtringmanschette 6 angeordnet ist. Die Ringstufe 5 ist seitlich von je einer Seitenwand 7, 8 begrenzt. Die in der Zeichnung rechte Seitenwand 7 wird von einem am Kolben 4 angeordneten Ringbund 9 gebildet. Der Ringbund 9 weist in seinem radial innenliegenden Bereich gleichmäßig verteilte Kanäle 10 auf, die im wesentlichen parallel zur Längsachse 11 des Kolbens 4 verlaufen und die in dem in der Zeichnung rechts von dem Ringbund 9 ausgebildeten Nachlaufraum 12 be ginnen und an eine in Ausgangsstellung des Hauptzylinders an der Seitenwand 7 anliegenden Füllscheibe 13 angrenzen, die an ihrem radial innenliegenden Rand mehrere, radiale Ausschnitte 14 aufweist. Der Nachlaufraum 12 ist über eine im Zylindergehäuse 2 verlaufende und in die Zylinderbohrung 3 einmündende Nachlaufbohrung 16 mit einem in der Zeichnung nicht dargestellten und unter Atmosphärendruck stehenden Nachlaufbehälter verbunden. Von einer in der Ausgangs stellung der Anordnung senkrecht verlaufenden Stirnwand 15 der Dichtringmanschette 6 aus erstrecken sich in der Zeichnung nach links eine radiale innere elastische Dicht lippe 17 und eine radial äußere, stabile Dichtlippe 18 derart, daß die Dichtringmanschette 6 im Querschnitt die Form eines horizontalen liegenden U′s aufweist, wobei das offene Ende auf einen Federteller 31 hin gerichtet ist. Die radial äußere Mantelfläche 19 der äußeren Dichtlippe 18 wird in der Wandung der Zylinderbohrung 3 gleitend geführt. Die in der Zeichnung linke Stirnfläche 21 am Ende der radial äußeren Dichtlippe 18 stützt sich in Axialrichtung am Rand des Federtellers 31 ab. The piston-cylinder unit consists of a master cylinder 1 and a cylinder housing 2 , in which a piston 4 is axially displaceably guided in a cylinder bore 3 . The piston 4 has an annular step 5 on which a sealing ring sleeve 6 is arranged. The ring step 5 is laterally delimited by a side wall 7 , 8 . The right side wall 7 in the drawing is formed by an annular collar 9 arranged on the piston 4 . The annular collar 9 has in its radially inner region evenly distributed channels 10 which run substantially parallel to the longitudinal axis 11 of the piston 4 and which start in the trailing space 12 formed in the drawing to the right of the annular collar 9 and to a starting position of the master cylinder border on the side wall 7 of the filling disk 13 , which has a plurality of radial cutouts 14 on its radially inner edge. The trailing space 12 is connected via a trailing bore 16, which runs in the cylinder housing 2 and opens into the cylinder bore 3, to a trailing container, not shown in the drawing and under atmospheric pressure. From a in the initial position of the arrangement perpendicular end wall 15 of the sealing ring sleeve 6 extend in the drawing to the left a radial inner elastic sealing lip 17 and a radially outer, stable sealing lip 18 such that the sealing ring sleeve 6 in cross-section the shape of a horizontal lying U's, the open end is directed towards a spring plate 31 . The radially outer lateral surface 19 of the outer sealing lip 18 is slidably guided in the wall of the cylinder bore 3 . The left end face 21 in the drawing at the end of the radially outer sealing lip 18 is supported in the axial direction on the edge of the spring plate 31 .
Die radial innenliegende Dichtlippe 17 verläuft mit ihrer radial inneren Mantellfäche 22 parallel und in geringem Ab stand von der zylindrischen Mantelfläche 20 der Ringstufe 5. Der von der radial inneren Dichtlippe 17 und der zylin drischen Mantelfläche 20 der Ringstufe 5 gebildete Raum 23 ist beim Nachsaugvorgang über die Kanäle 10 mit dem Nach laufraum 12 verbunden. Der Nachlaufraum 12, die Kanäle 10 und der Raum 23 bilden die Nachlaufverbindung des Hauptzy linders 1.The radially inner sealing lip 17 runs with its radially inner surface 22 parallel and in a small amount from the cylindrical surface 20 of the ring step 5th The space 23 formed by the radially inner sealing lip 17 and the cylindrical outer surface 20 of the annular step 5 is connected during the suction process via the channels 10 to the run space 12 . The trailing space 12 , the channels 10 and the space 23 form the trailing connection of the Hauptzy cylinder 1 .
An die radial innere Mantelfläche 22 schließt in der Zeichnung nach links eine nach innen kegelig verlaufende Mantelfläche 24 an, deren Dichtkante an der zylindrischen Mantelfläche 20 der Ringstufe 5 druckdicht anliegt. An die Dichtkante 28 der Mantelfläche 24 schließt, etwa im Winkel von 90°C zur Mantelfläche 24 verlaufend, eine Stirnfläche 25 an, deren Flächenabschnitt Teil eines Kegels ist. Die Stirnfläche 25 wird von einer ebenfalls kegelig verlaufen den Mantelfläche 26 begrenzt, deren im wesentlichen mit der zylindrischen Mantelfläche parallel verlaufende Fortsetzung 37 in eine umlaufende Rille 27 einläuft, die auf der dem Druckraum 29 zugewandten Stirnfläche 38 der Dichtring manschette 6 vorgesehen ist.In the drawing, the radially inner lateral surface 22 is adjoined to the left by an inwardly tapered lateral surface 24 , the sealing edge of which rests on the cylindrical lateral surface 20 of the ring step 5 in a pressure-tight manner. An end face 25 adjoins the sealing edge 28 of the outer surface 24 , approximately at an angle of 90 ° C. to the outer surface 24 , the surface portion of which is part of a cone. The end face 25 is delimited by a likewise tapered outer surface 26 , the extension 37 of which runs essentially parallel to the cylindrical outer surface and runs into a circumferential groove 27 which is provided on the end face 38 of the sealing ring 6 facing the pressure chamber 29 .
Auf der dem Nachlaufraum 12 bzw. der am Ringbund 9 des Kolbens 4 ausgebildeten Seitenwand 7 zugewandten Seite weist die Stirnfläche 15 der Dichtringmanschette 6 eine kreisförmige Ausnehmung 33 auf, die zur Aufnahme der Füll scheibe 13 dient. Um ein ungehindertes Nachströmen der hy draulischen Flüssigkeit vom Nachlaufraum 12 in den Druck raum 29 zu gewährleisten, wird für die axiale Beweglichkeit der Füllscheibe 13 damit gesorgt, daß sowohl der Durchmesser als auch die Tiefe der Ausnehmung 33 größer sind als der Außendurchmesser und die Dicke der Füllscheibe 13.On the trailing chamber 12 or on the annular collar 9 of the piston 4 side wall 7 facing side, the end face 15 of the sealing ring sleeve 6 has a circular recess 33 which serves to accommodate the filling disc 13 . In order to ensure an unimpeded flow of the hy draulic liquid from the trailing chamber 12 into the pressure chamber 29 , the axial mobility of the filling disc 13 is ensured that both the diameter and the depth of the recess 33 are larger than the outer diameter and the thickness of the Filling disc 13 .
Die Stirnfläche 21 am Ende der radial außenliegenden Dicht lippe 18 ist in der dargestellten Ausgangsstellung des Hauptzylinders in einem geringen Abstand 34 von der in der Zeichnung links gezeichneten Kante eines Schnüffelloches 36 angeordnet, der dem Leerweg entspricht, der in den Betäti gungsweg des Hauptzylinders 1 eingeht und möglichst gering gehalten werden muß. Das Schnüffelloch 36 verbindet in Aus gangsstellung des Hauptzylinders 1 den Nachlaufbehälter mit dem in der Zeichnung links von der Stirnfläche 21 der außenliegenden Dichtlippe 18 ausgebildeten Druckraum 29. Die radial außenliegende Dichtlippe 18 liegt an der Wandung der Zylinderbohrung 3 druckdicht an.The end face 21 at the end of the radially outer sealing lip 18 is arranged in the illustrated starting position of the master cylinder at a short distance 34 from the edge of a sniffing hole 36 shown on the left in the drawing, which corresponds to the idle travel that goes into the actuation path of the master cylinder 1 and must be kept as low as possible. The sniffing hole 36 connects in the initial position of the master cylinder 1 to the hold tank with the pressure chamber 29 formed in the drawing on the left of the end face 21 of the outer sealing lip 18 . The radially outer sealing lip 18 is pressure-tight against the wall of the cylinder bore 3 .
In der Zeichnung links von der radial innenliegenden Dicht lippe 17 ist am Kolben 4 eine Stufe 30 kleineren Durch messers ausgebildet, an der sich der Federteller 31 ab stützt. Der Federteller 31, der zur Verbesserung des Nach laufvorganges mit mehreren Durchbrüchen 39 versehen ist, wird von einer an der druckraumseitigen Stirnfläche 40 an liegenden Kolbenrückstellfeder 32 gegen die Stufe 30 ge drückt. Die Kolbenrückstellfeder 32 durchdringt den Druckraum 29 und liegt mit ihrem in der Zeichnung nicht dargestellten linken Ende an dem ebenfalls nicht dargestellten geschlossenen Ende der Zylinderbohrung 3 an. Bei einem Tandemhauptzylinder stützt sich die Kolbenrückstellfeder 32 im Druckstangenkreis an dem in der Zeichnung nicht dargestellten schwimmenden Kolben ab. Der Druckraum 29 ist über eine in der Zeichnung nicht darge stellte Druckmittelleitung mit einem oder mehreren hydrau lischen Bremszylindern, beispielspielweise den Nehmerzy lindern von Bremsen oder dem Nehmerzylinder einer Kupplungsbetätigungseinrichtung, verbunden.In the drawing, to the left of the radially inner sealing lip 17 , a step 30 of smaller diameter is formed on the piston 4 , on which the spring plate 31 is supported. The spring plate 31 , which is provided with several openings 39 to improve the running process, is pressed against the step 30 by a piston return spring 32 lying on the end face 40 on the pressure chamber side. The piston return spring 32 penetrates the pressure chamber 29 and rests with its left end, not shown in the drawing, on the closed end of the cylinder bore 3, which is also not shown. In the case of a tandem master cylinder, the piston return spring 32 is supported in the push rod circuit on the floating piston, not shown in the drawing. The pressure chamber 29 is connected via a pressure medium line, not shown in the drawing, to one or more hydraulic brake cylinders, for example relieving the slave slave brakes or the slave cylinder of a clutch actuating device.
Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung ist folgende:The operation of the sealing arrangement according to the invention is the following:
In Ausgangsstellung des Hauptzylinders verbindet das Schnüffelloch 36 den Druckraum 29 mit den bereits erwähnten Nachlaufbehälter. Hierdurch ist der Druckraum 29 in Aus gangsstellung des Kolbens 4 drucklos und es kann auch Druckflüssigkeit aus dem Nachlaufbehälter in dem Druckraum 29 einströmen.In the initial position of the master cylinder, the sniffer hole 36 connects the pressure chamber 29 to the after-mentioned container. As a result, the pressure chamber 29 is depressurized in the initial position of the piston 4 and hydraulic fluid can also flow from the hold tank into the pressure chamber 29 .
Beim Betätigen des Kolbens 4 in der Zeichnung nach links überfährt die radial äußere Dichtlippe 18 das Schnüffelloch 36. Bei weiterer Betätigung des Kolbens 4 kann sich nur im Druckraum 29 ein Druck aufbauen, der über eine Druckleitung einen oder mehreren Nehmerzylindern zugeführt wird. Durch den Druckaufbau im Druckraum 29 wird entsprechend der Höhe des hydraulischen Druckes die radial innenliegende Dicht lippe 17 in den Raum 23 hineingepreßt. Je höher der hydrau lische Druck im Druckraum 29 ist, desto stärker werden die radial äußere Dichtlippe 18 an die Wandung der Zylinder bohrung 3 und die radial innere Dichtlippe 17 an die Mantelfläche 20 der Ringstufe 5 am Kolben 4 gedrückt. When the piston 4 is actuated to the left in the drawing, the radially outer sealing lip 18 passes over the sniffer hole 36 . When the piston 4 is actuated further, pressure can build up only in the pressure chamber 29 and is supplied to one or more slave cylinders via a pressure line. Due to the pressure build-up in the pressure chamber 29 , the radially inner sealing lip 17 is pressed into the space 23 in accordance with the level of the hydraulic pressure. The higher the hydraulic pressure in the pressure chamber 29 , the more the radially outer sealing lip 18 is pressed against the wall of the cylinder bore 3 and the radially inner sealing lip 17 against the outer surface 20 of the annular step 5 on the piston 4 .
Beim Lösevorgang des Hauptzylinders 1, d.h., wenn sich der Kolben 4 in der Zeichnung nach rechts bewegt, baut sich der Druck im Druckraum 29 entsprechend der Bewegung des Kolbens 4 ab. Sollte sich im Druckraum 29 während eines Ent lüftungsvorganges oder aufgrund von erhöhtem Wege oder Ver schleiß an den Radbremsen oder an der Kupplung ein Unter druck einstellen, bevor die Stirnfläche 21 der außenliegen den Dichtlippe 18 das Schnüffelloch 36 überfahren hat, so kann sich die radial innenliegende Dichtlippe 17 der Dicht ringmanschette 6 in der Zeichnung in Radialrichtung be wegen. Hierbei hebt die Füllscheibe 13 von der Seitenwand 7 des Ringbundes 9 ab. Es besteht nun eine Druckmittelver bindung von dem Nachlaufraum 12 über die Kanäle 10 und dem sich zwischen der Füllscheibe 13 und der Seitenwand 7 bildenden Ringspalt zum Raum 23 hin. Das Druckgefälle übt auf die radial innenliegende Dichtlippe 16 eine senkrecht zur Längsachse 11 des Kolbens 4 gerichtete Kraft aus, die bewirkt, daß die innere Dichtlippe 17 radial nach innen um einen fiktiven Drehpunkt verschwenkt, der durch die um laufende Rille 23 festgelegt wird. Hierbei hebt die radial innenliegende Dichtlippe 17 von der Mantelfäche 20 der Ringstufe 5 ab, so daß eine Nachlaufverbindung von dem Nachlaufraum 12 zum Druckraum 29 hergestellt wird. Nach Beendigung des Nachsaugvorganges überfährt die radial außenliegende Dichtlippe 18 wieder das Schnüffelloch 36 und es kann weiteres Druckmittel, falls der Nachsaugvorgang noch nicht beendet ist, über das Schnüffelloch 36 in den Druckraum 29 nachströmen.When the master cylinder 1 is released , ie when the piston 4 moves to the right in the drawing, the pressure in the pressure chamber 29 decreases in accordance with the movement of the piston 4 . Should a negative pressure set in the pressure chamber 29 during a ventilation process or due to increased travel or wear on the wheel brakes or on the clutch before the end face 21 of the outer lip 18 has passed over the sniffer hole 36 , then the radially inner one can be Sealing lip 17 of the sealing ring sleeve 6 in the drawing in the radial direction be because. Here, the filling disk 13 lifts off the side wall 7 of the collar 9 . There is now a Druckmittelver connection from the trailing chamber 12 via the channels 10 and the annular gap formed between the filler 13 and the side wall 7 to the room 23 . The pressure drop exerts on the radially inner sealing lip 16 a force directed perpendicular to the longitudinal axis 11 of the piston 4 , which causes the inner sealing lip 17 to pivot radially inward about a fictitious pivot point which is determined by the groove 23 running around it. Here, the radially inner sealing lip 17 lifts off from the jacket surface 20 of the ring step 5 , so that a wake connection is made from the wake space 12 to the pressure space 29 . After completion of the Nachsaugvorganges the radially outer sealing lip 18 passes over the re-breather hole 36 and there may further printing means if the Nachsaugvorgang is not yet complete, flow in via the breather hole 36 into the pressure chamber 29th
Dadurch, daß bei der erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung keine axiale Beweglichkeit der Dichtringmanschette 6 erforderlich ist, die bei den Bewegungen des Kolbens 4 mit genommen wird, braucht nicht zuerst ein Leerweg vom Kolben 4 zurückgelegt zu werden, um die Dichtringmanschette 6 in ihre Ausgangsstellung zu bringen. Bei einer anschließenden Betätigung des Hauptzylinders 1 kann also im Druckraum 29 sofort nach Überfahren des Schnüffelloches 36 Druck aufge baut werden. Der im Hauptzylinder 1 vorhandene Leerweg wird sowohl durch das Wärmedehnungsverhalten des kompletten Hauptzylinders als auch durch die Summe aller axialer Fertigungstoleranzen von Manschetten, Kolben und Gehäuse bestimmt.The fact that in the sealing arrangement according to the invention no axial mobility of the sealing ring sleeve 6 is required, which is taken along with the movements of the piston 4 , does not first have to be covered by the piston 4 in order to bring the sealing ring sleeve 6 into its initial position. With a subsequent actuation of the master cylinder 1 36 pressure can be built up in the pressure chamber 29 immediately after driving over the sniffer hole. The free travel in master cylinder 1 is determined both by the thermal expansion behavior of the complete master cylinder and by the sum of all axial manufacturing tolerances of sleeves, pistons and housings.
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