EP1815168A1 - Vorrichtung zur beaufschlagung eines kolbenstellers mit druck - Google Patents

Vorrichtung zur beaufschlagung eines kolbenstellers mit druck

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EP1815168A1
EP1815168A1 EP05806754A EP05806754A EP1815168A1 EP 1815168 A1 EP1815168 A1 EP 1815168A1 EP 05806754 A EP05806754 A EP 05806754A EP 05806754 A EP05806754 A EP 05806754A EP 1815168 A1 EP1815168 A1 EP 1815168A1
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EP
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pressure
transmission
control
valve
piston actuator
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Withdrawn
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EP05806754A
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Markus Deeg
Friedbert Röther
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Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
ZF Friedrichshafen AG
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Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
ZF Friedrichshafen AG
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Publication date
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    • Y10T74/19219—Interchangeably locked
    • Y10T74/19251—Control mechanism

Definitions

  • the present invention relates to a device for pressurizing a piston actuator provided for carrying out gear shift functions which originates from an energy store and is supplied to the piston actuator via a valve device, wherein a pressure regulating and / or control device is provided with which the pressure with which the piston actuator is acted upon, regulated and / or can be controlled.
  • the pressure regulation or control in dependence on transmission parameters, it is possible to adapt the force used for actuating the control elements of the transmission to the current operating state of the transmission and thus to avoid increased mechanical stress.
  • the actuation of the piston actuator takes place at a constant pressure, which is taken from a compressed-air reservoir. Accordingly, provided in the transmission actuating elements are moved with the force resulting from this constant pressure.
  • the pressure held in the compressed air reservoir must be selected so that even under extreme operating conditions, for example very low temperatures, a gear change can take place safely. If there are no extreme operating conditions in which the control elements of the transmission must be moved with a high force, the constant pressure leads to an increased mechanical load on the control elements of the transmission, which may in particular include forks and stops, and thus to a higher wear.
  • the device according to the invention is based on the state of the art according to the preamble in that the pressure regulating and / or controlling device regulates and / or controls the pressure in dependence on at least one of the following variables:
  • Incline of the distance covered by a motor vehicle to which the transmission is assigned is assigned.
  • the adaptation of the shifting forces to at least one, but preferably to all of the mentioned variables reduces the mechanical loading of the adjusting elements of the transmission to the minimum required in the respective operating state of the entire vehicle, whereby the wear is minimized. For example, high switching forces at low temperatures and lower switching forces at normal operating temperatures can be selected. Furthermore, it is possible to generate higher shifting forces in a fully loaded vehicle than in an empty or only slightly loaded vehicle. Additionally or alternatively It may be advantageous to generate higher switching forces when traveling uphill than during a descent.
  • the pressure regulating and / or controlling device comprises a relay valve.
  • a relay valve is suitable for influencing a working pressure as a function of a control pressure applied to the relay valve, for example such that the working pressure corresponds to the control pressure.
  • the relay valve has a control input to which a control pressure set via a solenoid valve device can be supplied.
  • the pressure medium volume flow is comparatively small, so that the magnetic valves of the solenoid valve device can be designed to be small and thus cost-effective.
  • the solenoid valve device is controlled by an electronic control unit.
  • the electronic control unit may in particular be a control unit which is present without any problems and whose functionality is extended by the actuation of the solenoid valve device.
  • the pressure regulating and / or control device comprises a pressure sensor whose
  • Output signal is supplied to the electronic control unit.
  • the pressure sensor in an advantageous manner detect the working directivity set via the relay valve, which is used to actuate the piston actuator.
  • the pressure regulating and / or control device is provided between the energy storage device and the valve device.
  • this arrangement of the pressure control and / or control means allows the invention to be used with comparatively minor changes to the system.
  • Figure 1 is a schematic representation of an embodiment of the device according to the invention.
  • the device shown comprises an energy storage device 10 in the form of a compressed air reservoir, which is fed in a known manner by a compressor (not shown). To actuate a piston actuator 14 this is supplied via a valve device 12 compressed air from the energy storage 10.
  • the valve device 12 is designed to provide a lower cylinder section 32 and an upper cylinder section 34 of the piston actuator 14 either with its inlet 36 or with a pressure sensor. ke 28 to connect, which may be, for example, a regeneration air tank.
  • the valve device 12 may, for example, contain 2 solenoid valves, which are actuated electrically by an electronic control unit 24 in a suitable manner, as indicated by the dot-dash connection between the electronic control unit 24 and the valve device 12.
  • the pressure regulating and / or control device provided according to the invention, wherein in the illustrated case it is a pressure regulating device.
  • the core of the pressure control device forms a Relaisven ⁇ valve 20, which is designed to provide a voltage applied to its Steuer ⁇ input 26 control pressure at the input 36 of the valve device 12 is available.
  • the height of the control pressure applied to the input 36 of the relay valve 20 is set via 2 solenoid valves 16, 18, which are also controlled by the electronic control unit 24.
  • the solenoid valve 16 forms an inlet valve and the solenoid valve 18 forms an outlet valve.
  • the inlet valve 16 can be controlled by the electronic control unit 24 with the exhaust valve 18 closed in such a way with a pulse-width-modulated signal that at the control input 26 of the relay valve 20 a Pressure is generated, which is half as high as the pressure in the energy storage 10. Assuming that there is a pressure of 10 bar in the energy store 10, this would mean that a pressure of 5 bar would be applied both to the control input 26 of the relay valve 20 and to the input 36 of the valve device 12. With regard to the control pressure, only an extremely low pressure medium volume flow occurs, while the pressure medium volume flow through the valve device 12 can be considerable.
  • the outlet valve 18 is suitably actuated by the electronic control unit 24 when the inlet valve 16 is closed in order to open until the desired pressure is applied to the control input 26.
  • the control input 26 is connected via the outlet valve 18 with a pressure sink 28.
  • the illustrated pressure control device further comprises a pressure sensor 22, with which the pressure at the input 36 of the valve device 12 can be detected and supplied to the electronic control unit 24 in the form of an electrical signal. As a result, a real control loop is formed.
  • the electronic control unit 24 is thus able to regulate the height of the pressure used to actuate the piston actuator 14 as a function of the electronic control unit known operating states to transmit switching forces in the appropriate height via the control element 38. For example, at low temperatures, a fully loaded vehicle or a hill ride higher switching forces can be selected as at normal operating temperatures, a discharged vehicle or a descent. As a result, the mechanical loading of the piston actuator 14, the actuating element 38 or other (not shown) transmission components can be reduced to a minimum.
  • piston actuator 14 is illustrated in the illustrated embodiment, it will be appreciated that in actual embodiments, multiple such piston actuators may be present. These are then each associated with a valve device 12 corresponding valve device whose input to the input 36 of the Ventil ⁇ device 12, d. H. with the output of the relay valve 20, is in communication.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Beaufschlagung eines zur Durchführung von Getriebeschaltfunktionen vorgesehenen Kolbenstellers (14) mit Druck, der aus einem Energiespeicher (10) stammt und dem Kolbensteller (14) über eine Ventileinrichtung (12) zugeführt wird, wobei eine Druckregel- und/oder -steuereinrichtung (16, 18, 20, 22, 24) vorgesehen ist, mit welcher der Druck, mit dem der Kolbensteller beaufschlagt wird, geregelt und/oder gesteuert werden kann. Es ist vorgesehen, dass die Druckregel- und/oder -steuereinrichtung (16, 18, 20, 22, 24) den Druck in Abhängigkeit von zumindest einer der folgenden Größen regelt und/oder steuert: Temperatur, insbesondere Betriebstemperatur des Getriebes, Beladungszustand eines Kraftfahrzeuges, dem das Getriebe zugeordnet ist, und Steigung der Strecke, die ein Kraftfahrzeug zurücklegt, dem das Getriebe zugeordnet ist.

Description

KNORR-BREMSE Systeme für Nutzfahrzeuge GmbH P2886 K PCT P2670PCT
Vorrichtung zur Beaufschlagung eines Kolbenstellers mit Druck
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Beaufschlagung eines zur Durchführung von Getriebeschalt- funktionen vorgesehenen Kolbenstellers mit Druck, der aus einem Energiespeicher stammt und dem Kolbensteller über eine Ventileinrichtung zugeführt wird, wobei eine Druck- regel- und/oder -Steuereinrichtung vorgesehen ist, mit welcher der Druck, mit dem der Kolbensteller beaufschlagt wird, geregelt und/oder gesteuert werden kann.
Gattungsgemäße Vorrichtungen sind beispielsweise aus der DE 102 49 341 DE und der EP 1 067 319 Bl bekannt. Bei der DE 102 49 341 DE erfolgt die Druckregelung beziehungswei¬ se -Steuerung in Abhängigkeit von abgespeicherten Steue- rungs- und/oder Regelungsfunktionen. Gemäß der Lehre der EP 1 067 319 Bl kann zusätzlich die aktuelle Stellung des Kolbens berücksichtigt werden.
Durch die Druckregelung beziehungsweise -Steuerung in Abhängigkeit von Getriebeparametern ist es möglich, die zur Betätigung der Stellelemente des Getriebes verwendete Kraft an den aktuellen Betriebszustand des Getriebes anzupassen und somit eine erhöhte mechanische Belastung zu vermeiden. Bei dem aus der DE 33 15 221 C2 bekannten Getriebestel¬ lerkonzept erfolgt die Betätigung des Kolbenstellers hingegen mit einem konstanten Druck, der einem Druckluft- reservoir entnommen wird. Entsprechend werden in dem Getriebe vorgesehene Stellelemente mit der aus diesem konstanten Druck resultierenden Kraft bewegt. Der in dem Druckluftreservoir vorgehaltene Druck muss dabei so ge¬ wählt werden, dass auch unter extremen Betriebszuständen, beispielsweise sehr niedrigen Temperaturen, ein Gangwech¬ sel sicher erfolgen kann. Liegen keine extremen Betriebs- zustände vor, bei denen die Stellelemente des Getriebes mit einer hohen Kraft bewegt werden müssen, führt der konstante Druck zu einer erhöhten mechanischen Belastung der Stellelemente des Getriebes, die insbesondere Schalt- gabeln und Anschläge umfassen können, und damit zu einem höheren Verschleiß.
Zwar verringert die eingangs erläuterte Druckregelung in beziehungsweise -Steuerung Abhängigkeit von Getriebepara¬ metern den Verschleiß bereits merklich. Insgesamt können jedoch immer noch Betriebszustände auftreten, die zu einem höheren Verschleiß führen, als dies erforderlich wäre.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäßen Vorrichtungen derart wei¬ terzubilden, dass die mechanische Belastung der Stellele¬ mente des Getriebes auf das erforderliche Mindestmaß reduziert wird. Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindungsgemäße Vorrichtung baut auf dem gattungsge¬ mäßen Stand der Technik dadurch auf, dass die Druckregel- und/oder -Steuereinrichtung den Druck in Abhängigkeit von zumindest einer der folgenden Größen regelt und/oder steuert:
Temperatur, insbesondere Betriebstemperatur des Getriebes,
Beladungszustand eines Kraftfahrzeuges, dem das Getriebe zugeordnet ist, und
Steigung der Strecke, die ein Kraftfahrzeug zurück- legt, dem das Getriebe zugeordnet ist.
Die Anpassung der Schaltkräfte an zumindest eine, vor¬ zugsweise jedoch an alle der genannten Größen reduziert die mechanische Belastung der Stellelemente des Getriebes auf das im jeweiligen Betriebszustand des gesamten Fahr¬ zeugs erforderliche Mindestmaß, wodurch der Verschleiß minimiert wird. Es können beispielsweise hohe Schaltkräf¬ te bei niedrigen Temperaturen und niedrigere Schaltkräfte bei normalen Betriebstemperaturen gewählt werden. Weiter- hin ist es möglich, bei einem voll beladenen Fahrzeug höhere Schaltkräfte zu erzeugen als bei einem leeren oder nur wenig beladenen Fahrzeug. Zusätzlich oder alternativ kann es vorteilhaft sein, bei einer Bergfahrt höhere Schaltkräfte zu erzeugen als bei einer Talfahrt.
Bei bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorge- sehen, dass die Druckregel- und/oder -Steuereinrichtung ein Relaisventil umfasst. Ein derartiges Relaisventil ist dazu geeignet, einen Arbeitsdruck in Abhängigkeit von einem an das Relaisventil angelegten Steuerdruck zu be¬ einflussen, beispielsweise derart, dass der Arbeitsdruck dem Steuerdruck entspricht.
In diesem Zusammenhang ist vorzugsweise weiterhin vorge¬ sehen, dass das Relaisventil einen Steuereingang auf¬ weist, dem ein über eine Magnetventileinrichtung einge- stellter Steuerdruck zugeführt werden kann. Im Steue¬ rungsabschnitt des Systems ist der Druckmittelvolumen¬ strom vergleichsweise klein, so dass die Magnetventile der Magnetventileinrichtung klein und somit kostengünstig ausgelegt werden können.
Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht dabei vor, dass die Magnetventileinrichtung von einem elektro¬ nischen Steuergerät angesteuert wird. Bei dem elektroni¬ schen Steuergerät kann es sich insbesondere um ein ohne- hin vorhandenes Steuergerät handeln, dessen Funktionali¬ tät um die Ansteuerung der Magnetventileinrichtung erwei¬ tert ist.
Weiterhin wird bevorzugt, dass die Druckregel- und/oder -Steuereinrichtung einen Drucksensor umfasst, dessen
Ausgangssignal dem elektronischen Steuergerät zugeführt wird. Dabei kann der Drucksensor in vorteilhafter Weise den über das Relaisventil eingestellten Arbeitsdiruck erfassen, der zur Betätigung des Kolbenstellers verwendet wird. Durch eine derartige Anordnung kann ein echter Druckregelkreis geschaffen werden.
Bei bevorzugten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist weiterhin vorgesehen, dass die Druckre¬ gel- und/oder -Steuereinrichtung zwischen dem Energie¬ speicher und der Ventileinrichtung vorgesehen ist. Im Hinblick auf viele gattungsgemäße, zum Stand der Technik zählende Vorrichtungen ermöglicht diese Anordnung der Druckregel- und/oder -Steuereinrichtung den Einsatz der Erfindung mit vergleichsweise geringfügigen Änderungen des Systems.
Eine Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend an¬ hand der Zeichnung beispielhaft erläutert .
Es zeigt:
Figur 1 eine schematische Darstellung einer Ausfüh¬ rungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Die dargestellte Vorrichtung umfasst einen Energiespei- eher 10 in Form eines Druckluftreservoirs, das in bekann¬ ter Weise durch einen nicht dargestellten Kompressor gespeist wird. Zur Betätigung eines Kolbenstellers 14 wird diesem über eine Ventileinrichtung 12 Druckluft aus dem Energiespeicher 10 zugeführt. Die Ventileinrichtung 12 ist dazu ausgelegt, einen unteren Zylinderabschnitt 32 und einen oberen Zylinderabschnitt 34 des Kolbenstellers 14 entweder mit ihrem Eingang 36 oder mit einer Drucksen- ke 28 zu verbinden, bei der es sich beispielsweise um einen Regenerationsluftbehälter handeln kann. Wird bei¬ spielsweise der untere Zylinderabschnitt 32 durch die Ventileinrichtung 12 mit der Drucksenke 28 verbunden, während der obere Zylinderabschnitt 34 mit dem Eingang 36 der Ventileinrichtung 12 verbunden wird, so bewegt sich der Kolben 30 und mit ihm ein Stellelement 38 eines nicht näher dargestellten Getriebes bezogen auf die Darstellung von Figur 1 nach unten. Die Ventileinrichtung 12 kann beispielsweise 2 Magnetventile enthalten, die von einem elektronischen Steuergerät 24 in geeigneter Weise elekt¬ risch angesteuert werden, wie dies durch die strichpunk¬ tierte Verbindung zwischen dem elektronischen Steuergerät 24 und der Ventileinrichtung 12 angedeutet ist.
Zwischen dem Energiespeicher 10 und der Ventileinrichtung 12 ist die erfindungsgemäß vorgesehene Druckregel- und/oder -Steuereinrichtung vorgesehen, wobei es sich im dargestellten Fall um eine Druckregeleinrichtung handelt. Den Kern der Druckregeleinrichtung bildet ein Relaisven¬ til 20, das dazu ausgelegt ist, einen an seinem Steuer¬ eingang 26 anliegenden Steuerdruck am Eingang 36 der Ventileinrichtung 12 zur Verfügung zu stellen. Die Höhe des am Eingang 36 des Relaisventils 20 anliegenden Steu- erdrucks wird über 2 Magnetventile 16, 18 eingestellt, die ebenfalls von dem elektronischen Steuergerät 24 ange¬ steuert werden. Dabei bildet das Magnetventil 16 ein Einlassventil und das Magnetventil 18 ein Auslassventil. Beispielsweise kann das Einlassventil 16 von dem elektro- nischen Steuergerät 24 bei geschlossenem Auslassventil 18 derart mit einem pulsweitenmodulierten Signal angesteuert werden, dass am Steuereingang 26 des Relaisventils 20 ein Druck erzeugt wird, der halb so hoch wie der Druck in dem Energiespeicher 10 ist. Unter der Annahme, dass in dem Energiespeicher 10 ein Druck in Höhe von 10 bar vorliegt, hieße dies, dass sowohl am Steuereingang 26 des Relais- ventils 20 als auch im Eingang 36 der Ventileinrichtung 12 ein Druck von 5 bar anliegen würde. Dabei tritt hin¬ sichtlich des Steuerdrucks nur ein äußerst geringer Druckmittelvolumenstrom auf, während der Druckmittelvolu- menstrom durch die Ventileinrichtung 12 erheblich sein kann. Soll der Druck am Steuereingang 26 des Relaisven¬ tils 20 gesenkt werden, so wird das Auslassventil 18 bei geschlossenem Einlassventil 16 von dem elektronischen Steuergerät 24 geeignet angesteuert, um zu öffnen, bis der gewünschte Druck am Steuereingang 26 anliegt . Dabei wird der Steuereingang 26 über das Auslassventil 18 mit einer Drucksenke 28 verbunden.
Die dargestellte Druckregeleinrichtung umfasst weiterhin einen Drucksensor 22, mit dem der Druck am Eingang 36 der Ventileinrichtung 12 erfasst und in Form eines elektri¬ schen Signals dem elektronischen Steuergerät 24 zugeführt werden kann. Dadurch wird ein echter Regelkreis gebildet.
Das elektronische Steuergerät 24 ist somit in der Lage, die Höhe des zur Betätigung des Kolbenstellers 14 verwen¬ deten Drucks in Abhängigkeit von dem elektronischen Steu¬ ergerät bekannten Betriebszuständen zu regeln, um über das Stellelement 38 Schaltkräfte in jeweils geeigneter Höhe zu übertragen. Beispielsweise können bei niedrigen Temperaturen, einem voll beladenen Fahrzeug oder einer Bergfahrt höhere Schaltkräfte gewählt werden als bei normalen Betriebstemperaturen, einem entladenen Fahrzeug oder einer Talfahrt. Dadurch können die mechanische Be¬ lastung des Kolbenstellers 14, des Stellelements 38 oder weiterer (nicht dargestellter) Getriebebestandteile auf ein Minimum verringert werden.
Obwohl bei der dargestellten Ausführungsform nur ein Kolbensteller 14 dargestellt ist, ist klar, dass bei realen Ausführungsformen mehrere derartige Kolbensteller vorhanden sein können. Diesen ist dann jeweils eine der Ventileinrichtung 12 entsprechende Ventileinrichtung zugeordnet, deren Eingang mit dem Eingang 36 der Ventil¬ einrichtung 12, d. h. mit dem Ausgang des Relaisventils 20, in Verbindung steht.
Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfin¬ dung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombi¬ nation für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.
Bezugszeichenliste
10 Energiespeicher
12 Ventileinrichtung 14 Kolbensteller
16 Magnetventil/Einlassventil
18 Magnetventil/Auslassventil
20 Relaisventil
22 Drucksensor 24 elektronisches Steuergerät
26 Steuereingang
28 Drucksenke
30 Kolben
32 unterer Zylinderabschnitt 34 oberer Zylinderabschnitt
36 Eingang der Ventileinrichtung
38 Stellelement

Claims

KNORR-BREMSE Systeme für Nutzfahrzeuge GmbH P2670DEANSPRÜCHE
1. Vorrichtung zur Beaufschlagung eines zur Durchfüh¬ rung von Getriebeschaltfunktionen vorgesehenen Kolben¬ stellers (14) mit Druck, der aus einem Energiespeicher (10) stammt und dem Kolbensteller (14) über eine Ventil- einrichtung (12) zugeführt wird, wobei eine Druckregel- und/oder -Steuereinrichtung (16, 18, 20, 22, 24) vorgese¬ hen ist, mit welcher der Druck, mit dem der Kolbensteller (14) beaufschlagt wird, geregelt und/oder gesteuert wer¬ den kann, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckregel- und/oder -Steuereinrichtung (16, 18, 20, 22, 24) den Druck in Abhängigkeit von zumindest einer der folgenden Größen regelt und/oder steuert:
Temperatur, insbesondere Betriebstemperatur des Getriebes,
Beladungszustand eines Kraftfahrzeuges, dem das Getriebe zugeordnet ist, und
Steigung der Strecke, die ein Kraftfahrzeug zurück- legt, dem das Getriebe zugeordnet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckregel- und/oder -Steuereinrichtung (16, 18, 20, 22, 24) ein Relaisventil (20) umfasst.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Relaisventil (20) einen Steuereingang (26) auf¬ weist, dem ein über eine Magnetventileinrichtung (16, 18) eingestellter Steuerdruck zugeführt werden kann.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetventileinrichtung (16, 18) von einem elektronischen Steuergerät (24) angesteuert wird.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckregel- und/oder -Steuereinrichtung (16, 18, 20, 22, 24) einen Drucksensor (22) umfasst, dessen Aus¬ gangssignal dem elektronischen Steuergerät (24) zugeführt wird.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckregel- und/oder -Steuereinrichtung (16, 18, 20, 22, 24) zwischen dem Energiespeicher (10) und der Ventileinrichtung (12) vor¬ gesehen ist.
EP05806754A 2004-11-15 2005-11-15 Vorrichtung zur beaufschlagung eines kolbenstellers mit druck Withdrawn EP1815168A1 (de)

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