EP1977115A1 - Kolben-zylinder-einheit - Google Patents

Kolben-zylinder-einheit

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EP1977115A1
EP1977115A1 EP06828677A EP06828677A EP1977115A1 EP 1977115 A1 EP1977115 A1 EP 1977115A1 EP 06828677 A EP06828677 A EP 06828677A EP 06828677 A EP06828677 A EP 06828677A EP 1977115 A1 EP1977115 A1 EP 1977115A1
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EP
European Patent Office
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piston
compression spring
adapter
cylinder unit
cylinder
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP06828677A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Yannick Christiaens
David Roger Lucien Siffelet
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Schaeffler Buehl Verwaltungs GmbH
LuK Lamellen und Kupplungsbau GmbH
Original Assignee
LuK Lamellen und Kupplungsbau Beteiligungs KG
LuK Lamellen und Kupplungsbau GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by LuK Lamellen und Kupplungsbau Beteiligungs KG, LuK Lamellen und Kupplungsbau GmbH filed Critical LuK Lamellen und Kupplungsbau Beteiligungs KG
Publication of EP1977115A1 publication Critical patent/EP1977115A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B15/00—Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
    • F15B15/08—Characterised by the construction of the motor unit
    • F15B15/14—Characterised by the construction of the motor unit of the straight-cylinder type
    • F15B15/1423—Component parts; Constructional details
    • F15B15/1447—Pistons; Piston to piston rod assemblies
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D25/00—Fluid-actuated clutches
    • F16D25/08—Fluid-actuated clutches with fluid-actuated member not rotating with a clutching member
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J1/00—Pistons; Trunk pistons; Plungers
    • F16J1/10—Connection to driving members
    • F16J1/12—Connection to driving members with piston-rods, e.g. rigid connections
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D25/00—Fluid-actuated clutches
    • F16D25/08—Fluid-actuated clutches with fluid-actuated member not rotating with a clutching member
    • F16D2025/081—Hydraulic devices that initiate movement of pistons in slave cylinders for actuating clutches, i.e. master cylinders
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D48/00—External control of clutches
    • F16D48/02—Control by fluid pressure
    • F16D2048/0212—Details of pistons for master or slave cylinders especially adapted for fluid control
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16D25/00—Fluid-actuated clutches
    • F16D25/08—Fluid-actuated clutches with fluid-actuated member not rotating with a clutching member
    • F16D25/088—Fluid-actuated clutches with fluid-actuated member not rotating with a clutching member the line of action of the fluid-actuated members being distinctly separate from the axis of rotation

Definitions

  • the invention relates to a piston-cylinder unit according to the preamble of the first claim.
  • Piston-cylinder units in vehicle systems have piston rods which are pivotally mounted on the piston at an angle and act with their piston-side end against a compression spring arranged in the cylinder.
  • a piston unit is described in which in the direction of the spring to ensure contact with this a centering approach is provided, which engages in the spring.
  • the disadvantage is that during a pivoting movement of the piston unit, the spring is moved by the engaging centering approach and thus creates a friction between the piston unit and the spring. This can lead to marks and damage to the piston unit. Furthermore, it is no longer guaranteed by the radial deflection of the spring whose complete concern with the piston unit.
  • the object of the invention is to develop a piston-cylinder unit, which ensures a reliable contact of the piston to the compression spring even at different angular positions of the piston and avoids damage to the piston.
  • the piston-cylinder unit consists of a cylinder housing and a piston rod having a piston which is axially displaceable in the cylinder housing and pivotable relative to the cylinder axis at an angle, wherein the piston in the direction of the inner diameter of the cylinder housing has a spherical segment-shaped surface and against the piston from the piston rod opposite side of a cylinder arranged in the compression spring acts, according to the invention, the compression spring acts in the direction of the piston against a convex or concave curved surface, which ensures a pivotal movement of the piston.
  • the surface can be arranged on the piston itself or an adapter located between piston and compression spring.
  • a convexly curved surface is formed on the piston in the direction of the compression spring, which rests against the compression spring.
  • the piston may have a concavely curved surface (pressure surface) in the direction of the compression spring against which the pressure spring rests.
  • an adapter to act on the end of the pressure spring pointing in the direction of the piston, wherein the adapter has a surface that is concavely or convexly curved in the direction of the piston and bears against the pressure surface of the piston.
  • the adapter is preferably attached to the pointing in the direction of the piston end of the compression spring, but may also be arranged separately in the cylinder housing between the piston and compression spring.
  • the adapter has a concave curved surface both in the direction of the piston and in the direction of the piston-facing end of the compression spring. If the adapter is designed as a separate component, it can either rest radially on the inside of the cylinder housing with a diameter or be spaced therefrom.
  • the adapter is designed as a ball.
  • the adapter has a spherically (convexly) curved surface, it bears against the piston at a radially encircling or concavely curved pressure surface of the piston.
  • the main advantage of the solution according to the invention is that a radial deflection of the compression spring is avoided during a pivoting movement of the piston.
  • the compression spring performs only an axially directed movement.
  • the system between piston and compression spring is thereby possibly improved with the interposition of an adapter.
  • FIG. 1 shows a piston-Zyun unit with a piston having a convexly curved in the direction of the compression spring pressure surface against which the compression spring is applied
  • FIG. 2 shows a piston-cylinder unit with a piston which has a pressure surface which is concavely curved in the direction of the compression spring and against which the pressure spring rests,
  • FIG. 3 shows a piston-cylinder unit with a piston which has a pressure surface concavely curved in the direction of the compression spring, against which a convexly curved surface of an adapter attached to the compression spring rests,
  • Fig. 4 a piston-cylinder unit acc. Fig. 3, but with a separate adapter in the form of a sphere.
  • FIGS. 1 to 4 show a piston-cylinder unit which consists essentially of a cylinder housing 1 and a piston 2 which can be displaced axially therein and which is pivotable at an angle ⁇ relative to the cylinder axis AZ, with a piston rod 3.
  • the piston 2 has, in the direction of the inner diameter 1.1 of the cylinder housing 1, a spherical segment-shaped surface Ak.
  • a pressure spring 4 disposed in the cylinder housing 1 acts on the side of the piston 2 facing away from the piston rod 3.
  • a sealing bellows 6 seals.
  • FIG. 1 A similar embodiment of a piston-cylinder unit, but with a concave in the direction of the compression spring 4 pressure surface D2 of the piston 2, against which the compression spring 4 is applied, the figure 2.
  • FIG. 1 A further embodiment of the piston-cylinder unit with a piston 2, which has a conical pressure surface D3 in the direction of the compression spring 4, is shown in FIG.
  • the conical pressure surface D3 acting as an adapter 7 ball 8 engages.
  • the ball 8 presses in the direction of the piston 2 facing end of the compression spring 4.
  • the ball 8 engages something in the fitting / n turn / s of the compression spring 8 a.
  • the novel design of the pressure surfaces possibly in conjunction with an adapter ensures that the piston 2 can pivot by the angle ⁇ , without the compression spring 4 is deflected in the radial direction. As a result, a safe investment of the compression spring 4 is given to the piston 2 and damage to the piston 2 are avoided.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kolben-Zylinder-Einheit, bestehend aus einem Zylindergehäuse und einem eine Kolbenstange aufweisenden Kolben, der axial im Zylindergehäuse verschiebbar und bezogen auf die Zylinderachse in einem Winkel schwenkbar ist, wobei der Kolben in Richtung zum Innendurchmesser des Zylindergehäuses eine kugelsegmentförmige Oberfläche aufweist und gegen den Kolben aus der der Kolbenstange gegenüberliegenden Seite eine im Zylindergehäuse angeordnete Druckfeder wirkt. Erfindungsgemäß wirkt die Druckfeder in Richtung zum Kolben gegen eine konvex gekrümmte oder konkav gekrümmte und eine Schwenkbewegung des Kolbens gewährleistende Oberfläche.

Description

Kolben-Zylinder-Einheit
Die Erfindung betrifft eine Kolben-Zylinder-Einheit nach dem Oberbegriff des ersten Patentanspruchs.
Kolben-Zylinder-Einheiten in Fahrzeugsystemen weisen Kolbenstangen auf, die in einem Winkel schwenkbar am Kolben befestigt sind und mit ihrem kolbenseitigen Ende gegen eine im Zylinder angeordnete Druckfeder wirken. In der DE 34 11 824 A1 wird eine Kolbeneinheit beschrieben, bei welcher in Richtung zur Feder zur Gewährleistung des Kontaktes mit dieser ein Zentrieransatz vorgesehen ist, welcher in die Feder eingreift. Nachteilig ist, dass bei einer Schwenkbewegung der Kolbeneinheit die Feder durch den eingreifenden Zentrieransatz mitbewegt wird und somit zwischen der Kolbeneinheit und der Feder eine Reibung entsteht. Dadurch kann es zu Markierungen und Beschädigungen an der Kolbeneinheit kommen. Weiterhin ist durch die radiale Auslenkung der Feder nicht mehr deren vollständiges Anliegen an der Kolbeneinheit gewährleistet.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kolben-Zylinder-Einheit zu entwickeln, die einen zuverlässigen Kontakt des Kolbens zur Druckfeder auch bei unterschiedlichen Winkelstellungen des Kolbens gewährleistet und Beschädigungen am Kolben vermeidet.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des ersten Patentanspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Kolben-Zylinder-Einheit besteht aus einem Zylindergehäuse und einem eine Kolbenstange aufweisenden Kolben, der axial im Zylindergehäuse verschiebbar und bezogen auf die Zylinderachse in einem Winkel schwenkbar ist, wobei der Kolben in Richtung zum Innendurchmesser des Zylindergehäuses eine kugelsegmentförmige Oberfläche aufweist und gegen den Kolben aus der der Kolbenstange gegenüberliegenden Seite eine im Zylindergehäuse angeordnete Druckfeder wirkt, wobei erfindungsgemäß die Druckfeder in Richtung zum Kolben gegen eine konvex oder konkav gekrümmte Oberfläche wirkt, die eine Schwenkbewegung des Kolbens gewährleistet.
Die Oberfläche kann am Kolben selbst oder einem zwischen Kolben und Druckfeder befindlichen Adapter angeordnet sein. Bevorzugt ist am Kolben in Richtung zur Druckfeder eine konvex gekrümmte Oberfläche (Druckfläche) ausgebildet, die an der Druckfeder anliegt. Alternativ kann der Kolben in Richtung zur Druckfeder eine konkav gekrümmte Oberfläche (Druckfläche) aufweisen, an der die Druckfeder anliegt.
Weiterhin ist es möglich, dass an dem in Richtung zum Kolben weisenden Ende der Druckfeder ein Adapter angreift, wobei der Adapter eine in Richtung zum Kolben konkav oder konvex gekrümmte Oberfläche aufweist, die an der Druckfläche des Kolbens anliegt.
Der Adapter ist bevorzugt an dem in Richtung zum Kolben weisenden Ende der Druckfeder befestigt, kann aber auch separat im Zylindergehäuse zwischen Kolben und Druckfeder angeordnet sein.
Im letztgenannten Fall besitzt der Adapter sowohl in Richtung zum Kolben als auch in Richtung des zum Kolben weisenden Endes der Druckfeder eine konkav gekrümmte Oberfläche. Ist der Adapter als separates Bauteil ausgebildet, kann er entweder radial mit einem Durchmesser innen am Zylindergehäuse anliegen oder von diesem beabstandet sein.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist der Adapter als Kugel ausgebildet.
Weist der Adapter eine sphärisch (konvex) gekrümmte Oberfläche auf, liegt diese in Richtung zum Kolben an einer radial umlaufenden oder konkav gekrümmten Druckfläche des Kolbens an.
Der wesentliche Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, dass bei einer Schwenkbewegung des Kolbens eine radiale Auslenkung der Druckfeder vermieden wird. Dadurch vollführt die Druckfeder nur eine axial gerichtete Bewegung. Die Anlage zwischen Kolben und Druckfeder wird dadurch ggf. unter Zwischenschaltung eines Adapters verbessert.
Insgesamt wird ein zuverlässiger Kontakt zwischen Druckfeder und Kolben gewährleistet, wobei Rillenbildung und Beschädigungen am Kolben vermieden werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 : eine Kolben-Zyündereinheit mit einem Kolben, der eine in Richtung zur Druckfeder konvex gekrümmte Druckfläche aufweist, an der die Druckfeder anliegt,
Fig. 2: eine Kolben-Zylindereinheit mit einem Kolben, der eine in Richtung zur Druckfeder konkav gekrümmte Druckfläche aufweist, an der die Druckfeder anliegt,
Fig. 3: eine Kolben-Zylindereinheit mit einem Kolben, der eine in Richtung zur Druckfeder konkav gekrümmte Druckfläche aufweist, an der eine konvex gekrümmte Oberfläche eines an der Druckfeder befestigten Adapters anliegt,
Fig. 4: eine Kolben-Zylindereinheit gem. Fig. 3, jedoch mit einem separaten Adapter in Form einer Kugel.
In den Figuren 1 bis 4 ist eine Kolben-Zylinder-Einheit dargestellt, die im Wesentlichen aus einem Zylindergehäuse 1 und einem darin axial verschiebbaren und um einen Winkel α, bezogen auf die Zylinderachse AZ, schwenkbaren Kolben 2 mit einer Kolbenstange 3 besteht. Der Kolben 2 weist in Richtung zum Innendurchmesser 1.1 des Zylindergehäuses 1 eine ku- gelsegmentförmige Oberfläche Ak auf. Auf die von der Kolbenstange 3 abgewandte Seite des Kolbens 2 wirkt eine im Zylindergehäuse 1 angeordnete Druckfeder 4. Eine am Kolben 2 in einer umlaufenden Nut 2.1 angeordnete Dichtung 5 dichtet am Innendurchmesser 1.1 des Zylindergehäuses 1 ab. Zwischen dem Außendurchmesser des kolbenstangenseitigen Endes des Zylindergehäuses 1 und dem Außendurchmesser der Kolbenstange 3 dichtet ein Dichtungsbalg 6 ab.
Gem. Fig. 1 weist der Kolben 2 eine in Richtung zur Druckfeder 4 konvex gekrümmte Druckfläche D1 auf, an der die Druckfeder 4 anliegt und die in die anliegende Windung der Druckfeder 4 eingreift.
Eine ähnliche Ausführung einer Kolben-Zylinder-Einheit, jedoch mit einer in Richtung zur Druckfeder 4 konkav gekrümmten Druckfläche D2 des Kolbens 2, an der die Druckfeder 4 anliegt, zeigt die Figur 2. Eine Kolben-Zylindereinheit mit einem Kolben 2, der in Richtung zur Druckfeder 4 eine konkav gekrümmte Druckfläche D2 aufweist, an der eine konvex gekrümmte Oberfläche 01 eines an der Druckfeder 4 befestigten Adapters 7 anliegt, ist in Fig. 3 dargestellt.
Eine weitere Ausgestaltung der Kolben-Zylindereinheit mit einem Kolben 2, der in Richtung zur Druckfeder 4 eine kegelförmige Druckfläche D3 aufweist, wird in Fig. 4 gezeigt. In die kegelförmige Druckfläche D3 greift eine als Adapter 7 wirkende Kugel 8 ein. An die Kugel 8 drückt das in Richtung zum Kolben 2 weisende Ende der Druckfeder 4. Die Kugel 8 greift dabei etwas in die anliegende/n Windung/en der Druckfeder 8 ein.
Die neuartige Gestaltung der Druckflächen ggf. in Verbindung mit einem Adapter gewährleistet, dass der Kolben 2 um den Winkel α schwenken kann, ohne dass die Druckfeder 4 in radialer Richtung ausgelenkt wird. Dadurch ist eine sichere Anlage der Druckfeder 4 am Kolben 2 gegeben und Beschädigungen am Kolben 2 werden vermieden.
Bezugszeichenliste
1 Zylindergehäuse 1.1 Innendurchmesser
2 Kolben
2.1 umlaufende Nut im Kolben 2
3 Kolbenstange
4 Druckfeder
5 Dichtung
6 Dichtungsbalg
7 Adapter
8 Kugel
Ak kugelsegmentförmige Oberfläche
AZ Zylinderachse
D1 konvex gekrümmte Druckfläche des Kolbens 2
D2 konkav gekrümmte Druckfläche des Kolbens 2
D3 kegelförmige Druckfläche des Kolbens 2
01 konvex gekrümmte Oberfläche des Adapters 7 α Winkel

Claims

Patentansprüche
1. Kolben-Zylinder-Einheit, bestehend aus einem Zylindergehäuse (1) und einem eine Kolbenstange (3) aufweisenden Kolben (4), der axial im Zylindergehäuse (1) verschiebbar und bezogen auf die Zylinderachse (AZ) in einem Winkel (α) schwenkbar ist, wobei der Kolben (2) in Richtung zum Innendurchmesser (1.1) des Zylindergehäuses (1) eine kugelsegmentförmige Oberfläche (Ak) aufweist und gegen den Kolben (2) aus der der Kolbenstange (3) gegenüberliegenden Seite eine im Zylindergehäuse (1) angeordnete Druckfeder (4) wirkt, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckfeder (3) in Richtung zum Kolben (2) gegen eine konvex oder konkav gekrümmte und eine Schwenkbewegung des Kolbens (2) gewährleistende Oberfläche wirkt.
2. Kolben-Zylinder-Einheit nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche die Druckfläche (D1 , D2) des Kolbens (2) bildet oder an einem zwischen Kolben (2) und Druckfeder (4) angeordneten Adapter (7) angeordnet ist.
3. Kolben-Zylinder-Einheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass am Kolben (2) in Richtung zur Druckfeder (4) eine als Druckfläche (D1) ausgebildete konvex gekrümmte Oberfläche angeordnet ist, die an der Druckfeder (4) anliegt.
4. Kolben-Zylinder-Einheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass am Kolben (2) in Richtung zur Druckfeder (D) eine als Druckfläche (D2) ausgebildete konkav gekrümmte Oberfläche angeordnet ist, die an der Druckfeder (4) anliegt.
5. Kolben-Zylinder-Einheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass an dem in Richtung zum Kolben (2) weisenden Ende der Druckfeder (4) ein Adapter (7) angreift, wobei der Adapter (7) eine in Richtung zum Kolben (2) konkav gekrümmte Oberfläche aufweist, die an einer konvex gekrümmten Druckfläche des Kolbens (2) anliegt.
6. Kolben-Zylinder-Einheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass an dem in Richtung zum Kolben (2) weisenden Ende der Druckfeder (4) ein Adapter (7) angreift, wobei der Adapter (7) eine in Richtung zum Kolben konvex gekrümmte Oberfläche (O1) aufweist, die an der konkav gekrümmten Druckfläche (D2) des Kolbens (2) anliegt.
7. Kolben-Zylinder-Einheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Adapter (7) an dem in Richtung zum Kolben weisenden Ende der Druckfeder (4) befestigt ist.
8. Kolben-Zylinder-Einheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Adapter (7) nicht mit dem in Richtung zum Kolben weisenden Ende der Druckfeder (4) verbunden ist und in Richtung diesen Endes der Druckfeder (4) eine konvex gekrümmte O- berfläche aufweist.
9. Kolben-Zylinder-Einheit nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Adapter (7) sowohl in Richtung zum Kolben (2) als auch in Richtung zu dem in Richtung zum Kolben (2) weisenden Ende der Druckfeder (4) eine konkav gekrümmte Oberfläche oder eine kugelförmige Oberfläche aufweist.
10. Kolben-Zylinder-Einheit nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Adapter (7) radial mit einem Außendurchmesser am Innendurchmesser (1.1) der Zylinderwandung (1) anliegt oder von dieser beabstandet ist.
11. Kolben-Zylinder-Einheit nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Adapter als Kugel (8) ausgebildet ist.
12. Kolben-Zylinder-Einheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die in Richtung zum Kolben (2) konvex gekrümmte Oberfläche des Adapters (7) an einer konkav gekrümmten Druckfläche (D2) oder an einer Druckfläche in Form einer umlaufenden Erhebung oder an einer Druckfläche (D3) in Form einer kegelförmigen Ausnehmung des Kolbens (2) anliegt.
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