EP2923169B1 - Rohrwaffe mit einem massenverriegelbaren verschlusssystem - Google Patents

Rohrwaffe mit einem massenverriegelbaren verschlusssystem Download PDF

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EP2923169B1
EP2923169B1 EP13792016.1A EP13792016A EP2923169B1 EP 2923169 B1 EP2923169 B1 EP 2923169B1 EP 13792016 A EP13792016 A EP 13792016A EP 2923169 B1 EP2923169 B1 EP 2923169B1
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EP
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piston
cylinder
breech
brake
closing element
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Jörg Schmidt
Rüdiger BORCHERT
Stefan Radczinsky
Heiner Schmees
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Rheinmetall Waffe Munition GmbH
Original Assignee
Rheinmetall Waffe Munition GmbH
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    • F41A—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS COMMON TO BOTH SMALLARMS AND ORDNANCE, e.g. CANNONS; MOUNTINGS FOR SMALLARMS OR ORDNANCE
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    • F41A3/78—Bolt buffer or recuperator means
    • F41A3/90—Fluid buffers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F41A25/00—Gun mountings permitting recoil or return to battery, e.g. gun cradles; Barrel buffers or brakes
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    • F41A25/16—Hybrid systems
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F41A3/00—Breech mechanisms, e.g. locks
    • F41A3/64—Mounting of breech-blocks; Accessories for breech-blocks or breech-block mountings
    • F41A3/78—Bolt buffer or recuperator means
    • F41A3/90—Fluid buffers
    • F41A3/94—Fluid buffers in combination with spring buffers

Definitions

  • the invention relates to a gun barrel with a mass-lockable closure system, which comprises a closure housing with a closure part displaceably mounted therein and an elastic closure element.
  • a hydraulic brake integrated in the closure is installed. This changes the time course of the power transmission and thus reduces the amount of force acting on the shooter or a gun carriage or in the case of large-caliber weapons on the cradle.
  • the brake decouples the movement of the closure from the movement of the weapon housing.
  • the weapon barrel of the corresponding weapon is closed at the rear by a heavy closure part (closure block), wherein the closure member is slidably disposed in an axially adjacent to the weapon barrel closure housing of the weapon and acted upon by an elastic closing element (Vorholer) is, which is usually a closing spring (see, for example: Rheinmetall "weapons technical paperback", Dusseldorf, 7th Edition 1985, pages 248 ff ).
  • Rebound brakes are known as such. That's how it describes DE 60 2005 000 575 T2 ( EP 1 591 742 B2 ) a hydraulic recoil brake, wherein the rod is fixed to a bottom piece sleeve and the brake body on the solid support of the weapon.
  • a weapon with recoil damping reveals the DE 10 2007 003 180 B4 ,
  • the recoil damping used herein acts between a frame assembly and a barrel assembly, and is axially between a bumper region of the barrel assembly and a support region the frame assembly arranged.
  • Another weapon return system describes the DE 10 2009 039 548 A1 , This consists of a pressure vessel and a pressure cylinder with pressure piston.
  • the gun barrel end is connected to the plunger cylinder for compressing a gas cushion in the impression cylinder.
  • the pressure piston is designed so that when returning a large cross-section for the flow of the liquid and the pipe prefetching a small cross-section is open.
  • a hydropneumatic brake and Vorholsystem for pipe return protected is also the DE 10 2006 014 155 A1 removable.
  • the invention is based on the CH 582 342 It is an object of the invention to specify a gun with a mass-lockable closure system, wherein the recoil forces acting on the weapon carrier when shooting is to be as small as possible.
  • the invention is based essentially on the idea to provide for the reduction of the forces on the weapon as high a returning mass with the longest possible return paths. It is intended to integrate a hydraulic brake in the closure part, so that the timing of the power transmission upon firing changed so that the amount of recoil force acting on the shooter or on the carriage, can be reduced. In this case, the movement of the closure part is decoupled from the movement of the closure housing by the hydraulic brake.
  • the closure part is not designed as a solid closure block, but as a hollow cylinder with a front wall arranged in the weft direction and an axially opposite rear wall, wherein in the cylinder space of the hollow cylinder a brake cylinder filled with a brake fluid is arranged axially from the front wall extends to the vicinity of the rear wall of the hollow cylinder.
  • the axially displaceable in the brake cylinder piston is connected to a piston rod which is passed through the rear wall of the hollow cylinder and connected at its end facing away from the piston with the closure housing.
  • the cylinder space of the hollow cylinder is divided by a brake piston on the axially displaceable balance piston in two sub-cylinder spaces, wherein, in the weft direction of the corresponding Weapon seen rear side arranged first partial cylinder space also filled with the brake fluid and connected via a gap-shaped opening with the located in front of the piston of the brake cylinder chamber.
  • the elastic closing element is arranged, which holds the balancing piston in a starting position, such that when the closing part returns by the piston moving into the first partial cylinder space, the compensating piston is moved towards the closing element and the closing element is tensioned.
  • the invention has the advantage that the integration of the brake and the closing element into the closure part makes the full component weight available as part of the mass of the closure part.
  • the closing spring can have a relatively small length and their characteristic only a relatively flat increase in force.
  • closure system according to the invention has the advantages that the closing element is well encapsulated and therefore environmental influences have only a small influence on this element. Furthermore, it has been shown that this closure system has a high reliability and the clamping force of the closing element is very constant.
  • the closing element is preferably a compression spring, which is supported with its one end on the balance piston and with its other end on the front wall of the closure part.
  • a mass-locking locking system of a gun barrel which is arranged in a closure housing 2, which connects at the rear of the cartridge chamber of a gun barrel, not shown.
  • the soul tube axis of the corresponding weapon is identified by the reference numeral 100.
  • the closure system 1 essentially comprises a closure part 3 which is axially displaceable in the closure housing 2 and which also contains the elements which are not shown for reasons of clarity and which are required for firing and removing the cartridge after firing.
  • the closure part 3 is formed as a hollow cylinder and has a in the weft direction (indicated by the arrow 110) arranged front wall 4 and an axially opposite rear wall 5.
  • a brake cylinder 8 filled with a brake fluid 7 (usually oil) is arranged which extends axially from the front wall (impact floor) 4 into the vicinity of the rear wall 5 of the closure part 3.
  • An axially displaceable in the brake cylinder 8 piston 9 is connected to a piston rod 10, which is passed through the rear wall 5 of the closure part 3 and connected at its end facing away from the piston 9 with the closure housing 2.
  • the cylinder chamber 6 of the closure part 3 is also divided by a displaceable on the outside of the brake cylinder 8 compensating piston 11 in two partial cylinder chambers 12, 13, wherein seen in the weft direction, rear side arranged first partial cylinder space (reservoir tank) 12 also filled with the brake fluid 7 and a gap-shaped opening 14 is connected to the cylinder space 15 located in front of the piston 9 of the brake cylinder 8.
  • a closing spring 16 is arranged, which holds the balance piston 11 in a starting position.
  • the resulting losses due to frictional flow within the brake fluid and the slow deceleration of the closure member 3 cause a damped transmission of forces on the closure housing 2.
  • a part of the braking energy is converted into heat.
  • the displaced volume of the piston rod 10 is compensated by a movement of the balance piston 11 in the closure part 3.
  • the compensating piston 11 is pressed by the brake fluid 7 against the spring element 16.
  • the displaced by the piston rod 10 volume in the first part of the cylinder chamber 12 causes a displacement of the balance piston 11, such that the closing spring 16 is further tensioned.
  • the closure part 3 After the return of the closure part 3 is completed ( Fig. 3 ), the closure part 3 is displaced by the force acting on the balance piston 11 force of the closing spring 16 in the weft direction until it has returned to its original position ( Fig. 1 ).

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Rohrwaffe mit einem massenverriegelbaren Verschlusssystem, welches ein Verschlussgehäuse mit einem darin verschiebbar gelagerten Verschlussteil und ein elastisches Schließelement umfasst. Um die Kräfte zu minimieren wird eine in den Verschluss integrierte hydraulische Bremse eingebaut. Diese verändert den Zeitverlauf der Kraftübertragung und reduziert damit die Höhe der Kraft, die auf den Schützen oder einer Lafette bzw. bei großkalibrigen Waffen auf die Wiege wirken. Durch die Bremse wird die Bewegung des Verschlusses von der Bewegung des Waffengehäuses entkoppelt.
  • Bei automatischen oder halbautomatischen Rohrwaffen mit massenverriegelbarem Verschlusssystem wird das Waffenrohr der entsprechenden Waffe heckseitig durch ein schweres Verschlussteil (Verschlussblock) verschlossen, wobei das Verschlussteil verschiebbar in einem sich an das Waffenrohr axial anschließenden Verschlussgehäuse der Waffe angeordnet ist und von einem elastischen Schließelement (Vorholer) beaufschlagt wird, bei dem es sich üblicherweise um eine Schließfeder handelt (vgl. beispielsweise: Rheinmetall "Waffentechnisches Taschenbuch", Düsseldorf, 7. Auflage 1985, Seiten 248 ff).
  • Da beim Verschießen leistungsstarker Munition relativ große Rückstoßkräfte auftreten können, führt dieses zu einer starken Belastung des den Rückstoß aufnehmenden Waffenträgers, d.h. entweder des Schützens oder der Lafette, sofern die Waffe starr mit dieser verbunden ist.
  • Rückstoßbremsen sind als solche bekannt. So beschreibt die DE 60 2005 000 575 T2 ( EP 1 591 742 B2 ) eine hydraulische Rückstoßbremse, wobei die Stange an einer Bodenstückmuffe und der Bremskörper am festen Träger der Waffe befestigt ist.
  • Eine Waffe mit Rückstoßdämpfung offenbart die DE 10 2007 003 180 B4 . Die hier verwendete Rückstoßdämpfung wirkt zwischen einer Rahmenbaugruppe und einer Laufbaugruppe und ist axial zwischen einem Stoßbodenbereich der Laufbaugruppe und einem Stützbereich der Rahmenbaugruppe angeordnet.
  • Ein weiteres Waffenrücklaufsystem beschreibt die DE 10 2009 039 548 A1 . Dieses besteht aus einem Druckbehälter und einem Druckzylinder mit Druckkolben. Das Waffenrohrende ist mit dem Druckkolbenzylinder zur Komprimierung eines Gaspolsters im Druckzylinder verbunden. Der Druckkolben ist dabei so gestaltet, dass beim Rücklauf ein großer Querschnitt für das Strömen der Flüssigkeit und beim Rohrvorholen ein kleiner Querschnitt offen ist.
  • Ein hydropneumatisches Brems- und Vorholsystem für Rohrrücklaufgeschützte ist zudem der DE 10 2006 014 155 A1 entnehmbar.
  • Der Erfindung liegt, ausgehend von der CH 582 342 , Aufgabe zugrunde, eine Rohrwaffe mit einem massenverriegelbaren Verschlusssystem anzugeben, wobei die bei Schussabgabe auf den Waffenträger wirkenden Rückstoßkräfte möglichst gering sein sollen.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung offenbaren die Unteransprüche.
  • Die Erfindung beruht im Wesentlichen auf dem Gedanken, für die Reduzierung der Kräfte auf die Waffe eine möglichst hohe rücklaufende Masse bei möglichst langen Rücklaufwegen zur Verfügung zu stellen. Vorgesehen ist dazu, eine hydraulische Bremse in das Verschlussteil zu integrieren, sodass der Zeitverlauf der Kraftübertragung bei Schussabgabe sich derart verändert, dass die Höhe der Rückstoßkraft, die auf den Schützen oder auf die Lafette wirkt, reduziert werden kann. Dabei wird durch die hydraulische Bremse die Bewegung des Verschlussteiles von der Bewegung des Verschlussgehäuses entkoppelt.
  • Zur Realisierung des erfindungsgemäßen Verschlusssystems ist das Verschlussteil nicht als massiver Verschlussblock, sondern als Hohlzylinder mit einer in Schussrichtung angeordneten Vorderwand und einer axial gegenüberliegenden Rückwand ausgebildet, wobei in dem Zylinderraum des Hohlzylinders ein mit einer Bremsflüssigkeit gefüllter Bremszylinder angeordnet ist, der sich von der Vorderwand axial bis in die Nähe der Rückwand des Hohlzylinders erstreckt. Der in dem Bremszylinder axial verschiebbare Kolben ist mit einer Kolbenstange verbunden, die durch die Rückwand des Hohlzylinders hindurchgeführt und an ihrem dem Kolben abgewandten Ende mit dem Verschlussgehäuse verbunden ist. Außerdem ist der Zylinderraum des Hohlzylinders durch einen auf dem Bremszylinder axial verschiebbaren Ausgleichskolben in zwei Teilzylinderräume unterteilt, wobei der, in Schussrichtung der entsprechenden Waffe gesehen, heckseitig angeordnete erste Teilzylinderraum ebenfalls mit der Bremsflüssigkeit gefüllt und über eine spaltförmige Öffnung mit dem vor dem Kolben des Bremszylinders befindlichen Zylinderraum verbunden ist. In dem zweiten Teilzylinderraum ist das elastische Schließelement angeordnet, welches den Ausgleichskolben in einer Ausgangsposition hält, derart, dass bei rücklaufendem Verschlussteil durch den sich in den ersten Teilzylinderraum hineinbewegenden Kolben der Ausgleichskolben zum Schließelement hin verschoben und das Schließelement gespannt wird.
  • Die Erfindung weist den Vorteil auf, dass durch die Integration der Bremse sowie des Schließelementes in das Verschlussteil das volle Baugruppengewicht als Teil der Masse des Verschlussteiles zur Verfügung steht.
  • Dabei wird durch die mit dem Schließelement in Reihe geschaltete und ebenfalls in dem Verschlussteil angeordnete hydraulische Übersetzung erreicht, dass die Schließfeder eine relativ geringe Länge und ihre Kennlinie nur einen relativ flachen Kraftanstieg aufweisen kann.
  • Außerdem weist das erfindungsgemäße Verschlusssystem die Vorteile auf, dass das Schließelement gut gekapselt ist und daher Umwelteinflüsse nur einen geringen Einfluss auf dieses Element haben. Ferner hat sich gezeigt, dass dieses Verschlusssystem eine hohe Funktionssicherheit besitzt und die Spannkraft des Schließelementes sehr konstant ist.
  • Bei dem Schließelement handelt es sich vorzugsweise um eine Druckfeder, welche sich mit ihrem einen Ende an dem Ausgleichskolben und mit ihrem anderen Ende an der vorderseitigen Wand des Verschlussteiles abstützt.
  • Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den folgenden, anhand von Figuren erläuterten Ausführungsbeispielen. Es zeigen:
    • Fig. 1
    den Längsschnitt eines schematisch dargestellten erfindungsgemäßen Verschlusssystems einer Rohrwaffe mit einem in einem Verschlussgehäuse angeordneten Verschlussteil in seiner Ausgangsposition;
    Fig.2
    das in Fig. 1 dargestellte Verschlusssystem während des Rücklaufes des Verschlussteiles nach Schussabgabe und
    Fig.
    3 das in Fig. 2 dargestellte Verschlusssystem bei Beendigung des Rücklaufes und kurz vor Beginn des Vorlaufes in seine Ausgangsposition.
  • In den Fig. 1 bis 3 ist mit 1 ein massenverriegelbares Verschlusssystem einer Rohrwaffe bezeichnet, welches in einem Verschlussgehäuse 2 angeordnet ist, das sich heckseitig an die Patronenkammer eines nicht dargestellten Waffenrohres anschließt. Dabei ist mit dem Bezugszeichen 100 die Seelenrohrachse der entsprechenden Waffe gekennzeichnet.
  • Das Verschlusssystem 1 umfasst im Wesentlichen ein in dem Verschlussgehäuse 2 axial verschiebbares Verschlussteil 3, welches auch die aus Übersichtlichkeitsgründen nicht dargestellten, zur Abfeuerung und zum Ausziehen der Patrone nach der Abfeuerung benötigten Elemente enthält.
  • Das Verschlussteil 3 ist als Hohlzylinder ausgebildet und weist eine in Schussrichtung (angedeutet durch den Pfeil 110) angeordnete Vorderwand 4 und eine axial gegenüberliegende Rückwand 5 auf.
  • In dem Zylinderraum 6 des Verschlussteiles 3 ist ein mit einer Bremsflüssigkeit 7 (in der Regel Öl) gefüllter Bremszylinder 8 angeordnet, der sich von der Vorderwand (Stoßboden) 4 axial bis in die Nähe der Rückwand 5 des Verschlussteiles 3 erstreckt.
  • Ein in dem Bremszylinder 8 axial verschiebbarer Kolben 9 ist mit einer Kolbenstange 10 verbunden, die durch die Rückwand 5 des Verschlussteiles 3 hindurchgeführt und an ihrem dem Kolben 9 abgewandten Ende mit dem Verschlussgehäuse 2 verbunden ist.
  • Der Zylinderraum 6 des Verschlussteiles 3 ist außerdem durch einen auf der Außenseite des Bremszylinders 8 verschiebbaren Ausgleichskolben 11 in zwei Teilzylinderräume 12, 13 unterteilt, wobei der, in Schussrichtung gesehen, heckseitig angeordnete erste Teilzylinderraum (Ausgleichsbehälter) 12 ebenfalls mit der Bremsflüssigkeit 7 gefüllt und über eine spaltförmige Öffnung 14 mit dem vor dem Kolben 9 des Bremszylinders 8 befindlichen Zylinderraum 15 verbunden ist.
  • In dem zweiten Teilzylinderraum 13 ist eine Schließfeder 16 angeordnet, die den Ausgleichskolben 11 in einer Ausgangsposition hält.
  • Nachfolgend wird mit Hilfe der Figuren 1 bis 3 näher auf die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Verschlusssystems 1 eingegangen:
    • In der in Fig. 1 dargestellten Ausgangsposition des Verschlusssystems 1 befindet sich das Verschlussteil 3 in seiner vorderen Position und stützt sich an der im Verschlussgehäuse 2 befestigten Kolbenstange 10 nach hinten ab. Die Bremsflüssigkeit 7 in dem ersten Teilzylinderraum 12 sowie in dem Zylinderraum 15 des Bremszylinders 8 wird durch die Schließfeder 16 über den Ausgleichskolben 11 vorgespannt.
  • Beim Abfeuern einer (nicht dargestellten) Patrone wirken die Treibladungsgase auf die Vorderwand 4 (Stoßboden) des Verschlussteiles 3. Dieses führt zu einer Beschleunigung des Verschlussteiles 3 entgegen der Schussrichtung und damit zu einer Bewegung des Verschlussteiles 3 in Rücklaufrichtung (Fig. 2). Dadurch gelangt der Kolben 9 weiter in den Zylinderraum 15 des Bremszylinders 8, und die Bremsflüssigkeit 7 wird durch die spaltförmige Öffnung 14 in den ersten Teilzylinderraum 12 gedrückt.
  • Die so entstehenden Verluste durch reibungsbehaftete Strömung innerhalb der Bremsflüssigkeit und das langsame Abbremsen des Verschlussteiles 3 bewirken eine gedämpfte Übertragung der Kräfte auf das Verschlussgehäuse 2. Dabei wird ein Teil der Bremsenergie in Wärme umgesetzt. Das verdrängte Volumen der Kolbenstange 10 wird durch eine Bewegung des Ausgleichskolbens 11 im Verschlussteil 3 kompensiert. Dabei wird der Ausgleichskolben 11 von der Bremsflüssigkeit 7 gegen das Federelement 16 gedrückt. Das durch die Kolbenstange 10 verdrängte Volumen in dem ersten Teilzylinderraum 12 bewirkt eine Verschiebung des Ausgleichskolbens 11, derart, dass die Schließfeder 16 weiter gespannt wird.
  • Nachdem der Rücklauf des Verschlussteiles 3 abgeschlossen ist (Fig. 3), wird das Verschlussteil 3 durch die auf den Ausgleichskolben 11 wirkende Kraft der Schließfeder 16 in Schussrichtung verschoben, bis es wieder seine Ausgangsposition erreicht hat (Fig. 1).
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Verschlusssystem
    2
    Verschlussgehäuse
    3
    Verschlussteil
    4
    Vorderwand
    5
    Rückwand
    6
    Zylinderraum
    7
    Bremsflüssigkeit
    8
    Bremszylinder, hydraulische Bremse
    9
    Kolben
    10
    Kolbenstange
    11
    Ausgleichskolben
    12
    (erster) Teilzylinderraum
    13
    (zweiter) Teilzylinderraum
    14
    spaltförmige Öffnung
    15
    Zylinderraum (Bremszylinder)
    16
    Schließelement, Schließfeder
    100
    Seelenrohrachse
    110
    Pfeil (Schussrichtung)

Claims (3)

  1. Rohrwaffe mit einem massenverriegelbaren Verschlusssystem (1), welches ein Verschlussgehäuse (2) mit einem darin verschiebbar gelagerten Verschlussteil (3) und ein elastisches Schließelement (16) umfasst, mit den Merkmalen:
    a) das Verschlussteil (3) ist als Hohlzylinder mit einer in Schussrichtung angeordneten Vorderwand (4) und einer axial gegenüberliegenden Rückwand (5) ausgebildet;
    b) in dem Zylinderraum (6) des Verschlussteiles (3) ist ein mit einer Bremsflüssigkeit (7) gefüllter Bremszylinder (8) angeordnet, der sich von der Vorderwand (4) axial bis in die Nähe der Rückwand (5) des Verschlussteiles (3) erstreckt;
    c) ein in dem Bremszylinder (8) axial verschiebbarer Kolben (9) ist mit einer Kolbenstange (10) verbunden, die durch die Rückwand (5) des Verschlussteiles hindurchgeführt und an ihrem dem Kolben (9) abgewandten Ende mit dem Verschlussgehäuse (2) verbunden ist;
    d) der Zylinderraum (6) des Verschlussteiles (3) ist durch einen auf dem Bremszylinder (8) axial verschiebbaren Ausgleichskolben (11) in zwei Teilzylinderräume (12, 13) unterteilt, wobei der, in Schussrichtung der entsprechenden Waffe gesehen, heckseitig angeordnete erste Teilzylinderraum (12) ebenfalls mit Bremsflüssigkeit (7) gefüllt und über eine spaltförmige Öffnung (14) mit dem vor dem Kolben (9) des Bremszylinders (8) befindlichen Zylinderraum (15) verbunden ist;
    e) in dem zweiten Teilzylinderraum (13) ist das elastische Schließelement (16) angeordnet, welches den Ausgleichskolben (11) in einer Ausgangsposition hält, derart, dass bei rücklaufendem Verschlussteil (3) durch den sich in den ersten Teilzylinderraum (12) hineinbewegenden Kolben (9) der Ausgleichskolben (11) zum Schließelement (16) hin verschoben und das Schließelement (16) gespannt wird.
  2. Rohrwaffe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Schließelement (16) um eine Druckfeder handelt, welche sich mit ihrem einen Ende an dem Ausgleichskolben (11) und mit ihrem anderen Ende an der Vorderwand (4) des Verschlussteiles (3) abstützt.
  3. Rohrwaffe nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Bremsflüssigkeit (7) um Öl handelt.
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