WO1998005884A1 - Spannrad für zugmittel - Google Patents

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WO1998005884A1
WO1998005884A1 PCT/EP1997/003391 EP9703391W WO9805884A1 WO 1998005884 A1 WO1998005884 A1 WO 1998005884A1 EP 9703391 W EP9703391 W EP 9703391W WO 9805884 A1 WO9805884 A1 WO 9805884A1
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spring
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Thomas Ullein
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INA Wälzlager Schaeffler oHG
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    • F16H7/1209—Means for varying tension of belts, ropes, or chains by adjusting the axis of a pulley of an idle pulley with vibration damping means
    • F16H7/1236—Means for varying tension of belts, ropes, or chains by adjusting the axis of a pulley of an idle pulley with vibration damping means of the fluid and restriction type, e.g. dashpot
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    • F16H2007/0859—Check valves
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    • F16H2007/0889—Path of movement of the finally actuated member
    • F16H2007/0891—Linear path

Definitions

  • the present invention relates to a device for tensioning a traction means, preferably a chain, with a tensioning wheel, preferably sprocket, rotatably mounted on a hollow axle, and with a hollow piston element arranged inside the hollow axle and spring-loaded against the hollow axle by means of a spring element, preferably a helical spring.
  • a spring element preferably a helical spring.
  • Such a device is known for example from US-A 53 66 41 7.
  • the spring element is arranged in the interior space mentioned for the hydraulic fluid and is supported on the one hand on the piston receptacle and on the other hand on an annular disk of the piston element which closes the interior space.
  • the parameters that are decisive for the design of this spring element can make a radially and axially enlarged installation space for the spring element necessary.
  • the known device u. U. are no longer used because with the radial enlargement of the piston, the oil throughput in the hydraulic part increases when the interior is used as a pressure space for the hydraulic fluid. Summary of the invention
  • the piston element has an outer piston sprung against the hollow axis by the spring element and an inner piston arranged concentrically with the outer piston
  • piston which is provided on the end face with a system for the hollow axis.
  • the device according to the invention has various advantages: first, the interior can be designed largely independently of the spring element.
  • the outer piston can be made very short in the axial direction, which on the one hand reduces the moving masses and on the other hand allows more axial installation space and thus more spring travel for the spring element.
  • the inner piston is preferably provided on its end face opposite the system with a check valve which closes in the direction of the interior.
  • the check valve arranged according to the invention ensures that the interior is subjected to a comparatively low pressure.
  • the interior is only required as a storage space for the hydraulic fluid in the device according to the invention. When the engine is started, hydraulic fluid for suction into the high-pressure chamber is therefore immediately available.
  • a cylindrical partition is provided between the outer piston and the inner piston, which on the one hand forms a guide for the inner piston and on the other hand delimits an annular space in which the helical spring is arranged is.
  • the annular space is dimensioned such that the helical spring cannot be undesirably deflected transversely to its longitudinal axis.
  • the piston receptacle preferably comprises the annular space for the outer piston and a cylinder space for the inner piston.
  • the partition is preferably formed by the jacket of a hollow cylinder which is axially supported on the piston receptacle.
  • hydraulic fluid delivered into the annular space enters the interior through at least one partition opening provided in the partition and through at least one piston opening provided on the inner piston.
  • the openings are preferably such that coverage over the entire piston path is ensured.
  • a particularly expedient guidance of the hollow axis on the piston receptacle is created in that the piston receptacle and the hollow axis are provided with cooperating guide surfaces which are arranged parallel to the longitudinal axis of the piston element. Moments and transverse forces are introduced into the piston receptacle from the hollow axis via the guide surfaces, the piston element remaining free of these transverse forces and moments. In contrast, in the known device, forces acting on the piston element transversely to the piston axis must be introduced into the piston receptacle via the piston guide.
  • FIG. 1 shows a cross section through a device according to the invention in two different clamping positions and
  • FIG. 2 shows a longitudinal section through the device according to the invention from FIG. 1.
  • Figure 1 shows a device according to the invention in cross section.
  • a chain wheel 1 is rotatably mounted on a hollow shaft 3 by means of a double row radial deep groove ball bearing 2.
  • a stationary piston receptacle 4 in which an outer piston 5 and an inner piston 6 which is concentric with the outer piston 5 are arranged so as to be axially movable.
  • the longitudinal axis of the pistons 5, 6 is perpendicular to the sprocket axis or the hollow axis 3.
  • the inner piston 6 encloses an interior space 7 used as a storage space for engine oil.
  • the inner piston 6 has an end on its end facing a bottom 8 of the piston receptacle 4 with an end Check valve 9 provided.
  • the inner piston 6 has a piston head 11 at its front end facing away from the base 8 for bearing against the hollow axis 3.
  • the outer piston 5 rests on the one hand on the hollow shaft 3, a helical spring 12 arranged coaxially to the outer piston 5 being supported on the one hand on an end face 13 of the outer piston 5 and on the other hand on the bottom 8 of the piston receptacle 4.
  • the piston receptacle 4 comprises a hollow cylinder 14 which is closed on one side and which is arranged concentrically to the longitudinal axis of the pistons 5, 6.
  • the closed end of the hollow cylinder 14 and the check valve 9 delimit the high-pressure space 10.
  • the jacket of the hollow cylinder 14 encloses a cylinder space 14a for the inner piston 6 and forms a partition wall 1 5, which is provided between the pistons 5 and 6.
  • the partition 15 forms a guide 15a for the inner piston 6 on the one hand and delimits an annular space 16 in which the helical spring 12 is arranged.
  • the annular space 16 is dimensioned such that the helical spring 12 cannot be undesirably deflected transversely to its longitudinal axis. In the axial direction the annular space 16 and the axial extent of the outer piston 5 are dimensioned such that there is a sufficiently long spring travel for the helical spring 12.
  • the piston receptacle 4 is provided on its outer circumference with a double 17 on which the hollow axis 3 is guided in a longitudinally movable manner.
  • the hollow shaft 3 is provided with two guide surfaces 18, each of which is assigned to one of the two sides of the double flat 17.
  • the double 17 and the guide surfaces 18 are arranged axially parallel to the longitudinal axes of the pistons 5, 6.
  • the partition 1 5 has a plurality of partition openings 19 arranged distributed over the circumference.
  • the inner piston 6 is provided with a plurality of piston openings 20 arranged distributed over the circumference.
  • the openings 19, 20 are arranged such that a constant overlap is ensured in each piston position provided.
  • Leakage gaps 21 are provided between the inner piston 6 and the partition 1 5.
  • the piston receptacle 4 is provided with an oil feed bore 22 which opens into the annular space 16. Furthermore, the piston receptacle 4 is provided with two through bores 23 through which fastening screws, not shown, for fastening the device to a housing, also not shown, are passed.
  • the coil spring 12 springs the outer piston 5 against the hollow shaft 3 in such a way that the chain wheel 1 is pressed against a chain, not shown.
  • the inner piston 6 retraces the tensioning movement of the outer piston 5, the check valve 9 opening and engine oil coming from the interior 7 into the high-pressure chamber 10.
  • the helical compression spring 12 is compressed, at the same time the volume of the high-pressure chamber 10 is reduced due to the retracting inner piston 6.
  • the engine oil enclosed in the high-pressure chamber 10 emerges from the high-pressure chamber 10 in a defined manner under pressure loss via the leakage gaps 21.
  • the diameter of the helical spring 12 can be increased independently of the diameter of the inner piston 6.
  • the guide 17, 18 enables the hollow shaft 3 to be guided in a smooth manner relative to the piston receptacle 4, the pistons 5, 6 in particular being essentially free of undesired transverse forces.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Devices For Conveying Motion By Means Of Endless Flexible Members (AREA)

Abstract

Eine Einrichtung zum Spannen eines Zugmittels, vorzugsweise Kette ist mit einem auf einer Hohlachse (3) drehbar gelagerten Spannrad, vorzugsweise Kettenrad (1) versehen. Innerhalb der Hohlachse (3) ist eine hohles Kolbenelement (5, 6) angeordnet, das mittels eines Federelementes, vorzugsweise Schraubenfeder (12) gegen die Hohlachse (3) angefedert ist. Das Kolbenelement (5, 6) ist in einer Kolbenaufnahme (4) angeordnet, wobei die Längsachse des Kolbenelementes (5, 6) quer zur Spannradachse angeordnet ist. Im Innenraum (7) des hohlen Kolbenelementes (6) ist vorzugsweise Motoröl, zur hydraulischen Dämpfung des Kolbenelementes (6) vorgesehen. Damit die Vergrößerung der radialen Erstreckung des Federelementes (12) unabhängig von der radialen Erstreckung des Innenraums (7) erfolgen kann, wird vorgeschlagen, daß das Kolbenelement (5, 6) einen von dem Federelement (12) gegen die Hohlachse (3) angefederten äußeren Kolben (5) und einen konzentrisch zu dem äußeren Kolben (5) angeordneten inneren Kolben (6) umfaßt, der stirnseitig mit einer Anlage (11) für die Hohlachse (3) versehen ist.

Description

Spannrad für Zugmittel
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Spannen eines Zug- mittels, vorzugweise Kette, mit einem auf einer Hohlachse drehbar gelagerten Spannrad, vorzugsweise Kettenrad, und mit einem innerhalb der Hohlachse angeordneten, mittels eines Federelementes, vorzugsweise Schraubenfeder, gegen die Hohlachse angefederten hohlen Kolbenelement, das in einer Kolbenaufnahme angeordnet ist, wobei die Längsachse des Kolbenelementes quer zur Spannradachse angeordnet ist, und wobei im Innenraum des hohlen Kolbenelementes angeordnete Hydraulikflüssigkeit, vorzugsweise Motoröl, zur hydraulischen Dämpfung des Kolbenelementes vorgesehen ist.
Hintergrund der Erfindung
Eine derartige Einrichtung ist beispielsweise aus der US-A 53 66 41 7 bekannt. Das Federelement ist in dem genannten Innenraum für die Hydraulikflüssigkeit angeordnet und einerseits an der Kolbenaufnahme und andererseits an einer den Innenraum verschließenden kreisringförmigen Scheibe des Kolbenelementes abgestützt. Nun können die zur Auslegung dieses Federelementes maßgebenden Parameter einen radial und axial vergrößerten Bauraum für das Federelement erforderlich machen. In derartigen Fällen kann die bekannte Einrichtung u. U. nicht mehr eingesetzt werden, weil mit der radialen Vergrößerung des Kolbens der Öldurchsatz im hydraulischen Teil wächst, wenn der Innenraum als Druck- räum für die Hydraulikflüssigkeit eingesetzt wird. Zusammenfassung der Erfindung
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die gattungsbildende Einrichtung derart weiterzubilden, daß der Einsatz von erhöhten Bauraum beanspru- chenden Federelementen insbesondere ohne eine Vergrößerung des Innenraums des Kolbenelementes möglich ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Kolbenelement einen von dem Federelement gegen die Hohlachse angefederten äußeren Kolben und einen konzentrisch zu dem äußeren Kolben angeordneten inneren
Kolben umfaßt, der stirnseitig mit einer Anlage für die Hohlachse versehen ist.
Gegenüber der bekannten Einrichtung weist die erfindungsgemäße Einrichtung verschiedene Vorteile auf: zunächst kann die Auslegung des Innenraums weitge- hend unabhängig von dem Federelement erfolgen. Der äußere Kolben kann in axialer Richtung sehr kurz gebaut sein, wodurch einerseits die bewegten Massen reduziert sind und wodurch andererseits mehr axialer Bauraum und damit mehr Federweg für das Federelement ermöglicht sind. Durch die Einführung des äußeren Kolbens ist beispielsweise bei Einsatz einer Schraubenfeder ein größe- rer Windungsdurchmesser als bei der bekannten Einrichtung problemlos möglich.
Vorzugsweise ist der innere Kolben an seiner der Anlage gegenüberliegenden Stirnseite mit einem Rückschlagventil versehen, das in Richtung auf den Innen- räum schließt. Durch das erfindungsgemäß angeordnete Rückschlagventil ist sichergestellt, daß der Innenraum mit einem vergleichsweise geringen Druck beaufschlagt wird. Der Innenraum wird bei der erfindungsgemäßen Einrichtung lediglich als Vorratsraum für die Hydraulikflüssigkeit benötigt. Beim Motorstart ist daher Hydraulikflüssigkeit zum Ansaugen in den Hochdruckraum sofort verfügbar. Gemäß einer erfindungsgemäßen Weiterbildung ist zwischen dem äußeren Kolben und dem inneren Kolben eine zylindrische Trennwand vorgesehen, die einerseits eine Führung für den inneren Kolben bildet, und die andererseits einen Ringraum begrenzt, in dem die Schraubenfeder angeordnet ist. Der Ringraum ist dabei so bemessen, daß die Schraubenfeder quer zu deren Längsachse nicht in unerwünschter Weise ausgelenkt werden kann. Die Kolbenaufnahme umfaßt vorzugsweise den Ringraum für den äußeren Kolben und einen Zylinderraum für den inneren Kolben. Die Trennwand ist vorzugsweise durch den Mantel eines Hohlzylinders gebildet, der axial an der Kolbenaufnahme abgestützt ist.
Gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Weiterbildung gelangt in den Ringraum geförderte Hydraulikflüssigkeit durch wenigstens eine in der Trennwand vorgesehene Trennwandöffnung und durch wenigstens eine an dem inneren Kolben vorgesehene Kolbenöffnung in den Innenraum. Die Öffnungen sind vorzugsweise derart beschaffen, daß eine Überdeckung über den gesamten Kolbenweg gewährleistet ist.
Eine besonders zweckmäßige Führung der Hohlachse an der Kolbenaufnahme ist dadurch geschaffen, daß die Kolbenaufnahme und die Hohlachse mit zusammenarbeitenden Führungsflächen versehen sind, die parallel zu der Längsachse des Kolbenelementes angeordnet sind. Momente und Querkräfte werden von der Hohlachse über die Führungsflächen in die Kolbenaufnahme eingeleitet, wobei das Kolbenelement frei von diesen Querkräften und Momenten bleibt. Bei der bekannten Einrichtung hingegen müssen quer zur Kolbenachse an dem Kolbenelement angreifende Kräfte über die Kolbenführung in die Kolbenaufnahme eingeleitet werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Nachstehend wird die Erfindung anhand von einem in insgesamt zwei Figuren dargestellten Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Einrichtung in zwei voneinander verschiedenen Spannpositionen und Figur 2 einen Längsschnitt durch die erfindungsgemäße Einrichtung aus Figur 1 .
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäße Einrichtung im Querschnitt. Ein Kettenrad 1 ist mittels eines zweireihigen Radialrillenkugellagers 2 auf einer Hohlachse 3 drehbar gelagert. Innerhalb der Hohlachse 3 ist eine ortsfeste Kolbenaufnahme 4 vorgesehen, in der ein äußerer Kolben 5 und ein zu dem äußeren Kolben 5 konzentrischer innerer Kolben 6 axial beweglich angeordnet sind. Die Längsachse der Kolben 5, 6 steht senkrecht auf der Kettenradachse bzw. der Hohlachse 3. Der innere Kolben 6 umschließt einen als Vorratsraum für Motoröl verwendeten Innenraum 7. Der innere Kolben 6 ist stirnseitig an seiner einem Boden 8 der Kolbenaufnahme 4 zugewandten Ende mit einem Rückschlagventil 9 versehen. Das in Richtung auf den Innenraum 7 schließende Rückschlagventil 9 trennt den Innenraum 7 von einem Hochdruckraum 10. Der innere Kolben 6 weist an seinem von dem Boden 8 abgewandten stirnseitigen Ende einen Kolbenboden 1 1 zur Anlage an die Hohlachse 3 auf. Der äußere Kolben 5 liegt einerseits an der Hohlachse 3 an, wobei eine koaxial zu dem äußeren Kolben 5 angeordnete Schraubenfeder 12 einerseits an einem stirnseitigen Ende 1 3 des äußeren Kolbens 5 und andererseits an dem Boden 8 der Kolbenaufnahme 4 abgestützt ist.
Die Kolbenaufnahme 4 umfaßt einen einseitig geschlossenen Hohlzylinder 14, der konzentrisch zur Längsachse der Kolben 5, 6 angeordnet ist. Das geschlossene Ende des Hohlzylinders 14 und das Rückschlagventil 9 begrenzen den Hochdruckraum 10. Der Mantel des Hohlzylinders 14 umschließt einen Zylinderraum 14a für den inneren Kolben 6 und bildet eine Trennwand 1 5, die zwischen den Kolben 5 und 6 vorgesehen ist. Die Trennwand 1 5 bildet einer- seits eine Führung 15a für den inneren Kolben 6 und begrenzt andererseits einen Ringraum 16, in dem die Schraubenfeder 12 angeordnet ist. Der Ringraum 16 ist dabei so bemessen, daß die Schraubenfeder 12 quer zu ihrer Längsachse nicht in unerwünschter Weise auslenkbar ist. In axialer Richtung ist der Ringraum 16 bzw. die axiale Erstreckung des äußeren Kolbens 5 derart bemessen, daß ein hinreichend langer Federweg für die Schraubenfeder 12 vorhanden ist.
Die Kolbenaufnahme 4 ist an ihrem Außenumfang mit einem Zweiflach 1 7 versehen, an dem die Hohlachse 3 längsbeweglich geführt ist. Zu diesem Zweck ist die Hohlachse 3 mit zwei Führungsflächen 18 versehen, die jeweils einer der beiden Seiten des Zweiflachs 1 7 zugeordnet sind. Der Zweiflach 1 7 und die Führungsflächen 18 sind achsparallel zu den Längsachsen der Kolben 5, 6 angeordnet.
Die Trennwand 1 5 weist mehrere über den Umfang verteilt angeordnete Trennwandöffnungen 19 auf. Der innere Kolben 6 ist mit mehreren über den Umfang verteilt angeordneten Kolbenöffnungen 20 versehen. Die Öffnungen 19, 20 sind derart angeordnet, daß eine ständige Überdeckung in jeder vorgesehenen Kolbenposition gewährleistet ist. Zwischen dem inneren Kolben 6 und der Trennwand 1 5 sind Leckspalte 21 vorgesehen.
Der Figur 2 ist zu entnehmen, daß die Kolbenaufnahme 4 mit einer Ölzuführ- bohrung 22 versehen ist, die in den Ringraum 1 6 einmündet. Weiterhin ist die Kolbenaufnahme 4 mit zwei Durchgangsbohrungen 23 versehen, durch die nicht dargestellte Befestigungsschrauben zur Befestigung der Einrichtung an einem ebenfalls nicht dargestellten Gehäuse hindurchgeführt werden.
Nachstehend wird die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Einrichtung näher erläutert. Die Schraubenfeder 12 federt den äußeren Kolben 5 gegen die Hohlachse 3 derart an, daß das Kettenrad 1 gegen eine nicht dargestellte Kette angedrückt wird. Der innere Kolben 6 nachvollzieht die Spannbewegung des äußeren Kolbens 5, wobei das Rückschlagventil 9 öffnet und Motoröl aus dem Innenraum 7 heraus in den Hochdruckraum 10 gelangt. Bei Einwärtsbewegungen der Kolben 5, 6 wird die Schraubendruckfeder 12 komprimiert, gleichzeitig wird das Volumen des Hochdruckraums 10 aufgrund des einfahrenden inneren Kolbens 6 verkleinert. Das in dem Hochdruckraum 10 eingeschlossene Motoröl tritt unter Druckverlust über die Leckspalte 21 definiert aus dem Hochdruckraum 10 aus. Die Vergrößerung des Durchmessers der Schraubenfeder 12 ist unabhängig von dem Durchmesser des inneren Kolbens 6 möglich. Über die Führung 17, 18 ist eine leichtgängige Führung der Hohlachse 3 gegenüber der Kolbenaufnahme 4 möglich, wobei insbesondere die Kolben 5, 6 im wesentlichen frei von unerwünschten Querkräften sind.
Bezugszahlenliste
1 Kettenrad 13 stirnseitiges Ende
2 Radialrillenkugellager 14 Hohlzylinder
3 Hohlachse 14a Zylinderraum
4 Kolbenaufnahme 15 Trennwand
5 äußerer Kolben 15a Führung 6 innerer Kolben 16 Ringraum
7 Innenraum 1 7 Zweiflach
8 Boden 18 Führungsfläche
9 Rückschlagventil 19 Trennwandöffnung
10 Hochdruckraum 20 Kolbenöffnung 1 1 Kolbenboden 21 Leckspalt
1 2 Schraubenfeder 22 Ölzuführbohrung
23 Durchgangsbohrung

Claims

Ansprüche
1 . Einrichtung zum Spannen eines Zugmittels, vorzugsweise Kette, mit einer auf einer Hohlachse (3) drehbar gelagerten Spannrad, vorzugsweise Kettenrad (1 ) und mit einem innerhalb der Hohlachse (3) angeordneten, mittels eine Federelementes, vorzugsweise Schraubenfeder (12) gegen die Hohlachse (3) angefe- derten hohlen Kolbenelement (5), das in einer Kolbenaufnahme (4) angeordnet ist, wobei die Längsachse des Kolbenelementes (5, 6) quer zur Spannradachse angeordnet ist, und wobei im Innenraum (7) des hohlen Kolbenelementes (6) angeordnete Hydraulikflüssigkeit, vorzugsweise Motoröl, zur hydraulischen Dämpfung des Kolbenelementes (6) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Kolbenelement (5, 6) einen von dem Federelement (12) gegen die Hohlachse (3) angefederten äußeren Kolben (5) und einen konzentrisch zu dem äußeren Kolben angeordneten inneren Kolben (6) umfaßt, der stirnseitig mit einer Anlage (1 1) für die Hohlachse (3) versehen ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der innere Kolben (6) an seiner der Anlage (1 1 ) gegenüberliegenden Stirnseite mit einem in Richtung auf den Innenraum (7) schließenden Rückschlagventil versehen ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem äußeren Kolben (5) und dem inneren Kolben (6) eine zylindrische Trennwand (1 5) vorgesehen ist, die einerseits eine Führung (15a) für den inneren Kolben (6) bildet, und die andererseits einen Ringraum (16) begrenzt, in dem die Schraubenfeder (12) angeordnet ist.
4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenaufnahme (4) den Ringraum (16) für den äußeren Kolben (5) und einen Zylinderraum (14a) für den inneren Kolben (6) umfaßt.
5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenaufnahme (4) einen Hohizylinder (14) aufweist, dessen Mantel die Trennwand (1 5) bildet.
6. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in den Ringraum (16) geförderte Hydraulikflüssigkeit durch wenigstens eine in der Trennwand (1 5) vorgesehene Trennwandöffnung (1 9) und durch wenigstens eine an dem inneren Kolben (6) vorgesehene Kolbenöffnung (20) in den Innenraum (7) gelangt.
7. Einrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenaufnahme (4) und die Hohlachse (3) mit zusammenarbeitenden Führungsflächen (1 7, 18) versehen sind, die parallel zu der Längsachse des Kolbenelementes (5, 6) angeordnet sind.
8. Einrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum (7) als Vorratsraum für die Hydraulikflüssigkeit eingesetzt wird.
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