DE2554627A1

DE2554627A1 - Vorrichtung zum axialen begrenzen der rueckstellbewegung eines hydraulisch beaufschlagbaren verstellelements

Info

Publication number: DE2554627A1
Application number: DE19752554627
Authority: DE
Inventors: Juergen Schwaebe
Original assignee: International Harverster Corp
Current assignee: Navistar Inc
Priority date: 1975-12-04
Filing date: 1975-12-04
Publication date: 1977-06-08
Also published as: FR2333986A1

Description

INTERNATIONAL HARVESTER COMPANY MBH
4040 Neuss/Rh.
Industriestraße 39

VORRICHTUNG ZUM AXIALEN BEGRENZEN DER RÜCKSTELLBEWEGUNG EINES HYDRAULISCH BEAUFSCHLAGBAREN VERSTELLELEMENTS

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum axialen Begrenzen der Rückstellbewegung eines durch eine Betätigungseinrichtung über eine Druckmittelleitung hydraulisch beaufschlagbaren und in einer Arbeitseinrichtung axial verschiebbar gelagerten Verstellelements, insbesondere eines Bremskolbens einer hydraulisch betätigten Scheibenbremse.

Bei Vorrichtungen der eingangs genannten Art ist es oft erforderlich, den Rückstellweg des hydraulisch beaufschlagbaren Verstellelements konstant zu halten, entweder, um immer ein stets gleichbleibendes Lüftspiel zu erhalten oder aber den Druckweg immer aus der gleichen Ausgangsposition beginnen zu können. Dieses'Problem spielt insbesondere bei hydraulisch betätigten Scheibenbremsen eine wesentliche Rolle, damit an der Betätigungseinrichtung immer der gleiche Betätigungsweg eingehalten wird. Dies muß auch dann gewährleistet sein, wenn, wie dies insbesondere bei Scheibenbremsen der Fall ist, aufgrund von Verschleiß an den Bremsbelägen der Bremskolben mit der Zeit eine entsprechend dem Verschleiß unter-

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schiedliche Ausgangsposition beim Abbremsen einnimmt. Auch in diesem Fall muß dafür gesorgt sein, daß der Bremskolben nur eine konstante Rückstellbewegung durchführen kann.

Bei bekannten Konstruktionen hat man versucht, eine Kolbenwegeinstellung mit Stellschrauben, Spindeln oder dergleichen vorzunehmen, Die bekannten Ausführungen sind jedoch noch ungenau, recht aufwendig und vor allen Dingen auch sehr schwierig zu warten, da bei Scheibenbremsen in der Regel die das Bremsgehäuse aufnehmenden Teile, d.h. die Hinterachsen, auseinandergebaut werden müssen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die mit baulich einfachen Mitteln eine exakte Ruckstel!wegbegrenzung des hydraulisch beaufschlägbaren Verstellelements ermöglicht, ohne daß hierzu umständliche und zeitraubende Manipulationen erforderlich sind. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in einem parallel zur Druckmittelleitung liegenden Leitungsast einbegrenzt axial verstellbarer, einenends mit der Druckseite des Verstellelements und anderenends mit der Druckseite der Betätigungseinrichtung in Verbindung stehender Steuerkolben angeordnet ist und ferner dadurch, daß die Druckmittelleitung im Bereich zwischen den beiden Enden des Steuerkolbens absperrbar ist. Der in seiner axialen Verschiebebewegung begrenzbare Steuerkolben ermöglicht auf überraschend einfache Weise eine sehr genaue axiale Begrenzung des Rückstellweges des Verstellelements, da durch dieses nur soviel an Druckmittel verdrängt werden kann, wie der Steuerkolben zuläßt. Der Steuerkolben läßt nämlich nur solange eine Rückstellbewegung des Verstellelements zu, bis er in seiner Axialverstellung begrenzt ist. Bei diesr Wegbegrenzung des Verstellelements mit Hilfe des Steuerkolbens> spielt es auch keine Rolle mehr, aus welcher Ausgangslage das Verstellelement seine Rückstellbewegung antritt. In jedem Fall wird dessen Rückstellbewegung konstant gehalten und damit sichergestellt, daß ein Betätigungselement, z.B. ein Pedal, der Betätigungseinrichtung immer einen ursprünglich eingestellten Weg zurücklegt. Somit wird der außerordentliche

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Vorteil erreicht, daß bei unterschiedlichen Ausgangslagen des Verstellelementes, die beispielsweise durch Verschleiß bedingt sind, das Verstellelement immer nur um einen konstanten Weg zurückgestellt wird. Die erfindungsgemäße Vorrichtung gewährleistet mithin nicht nur eine exakte Rückstellwegbegrenzung des Verstellelements, sondern gleichzeitig auch eine selbständige Nachstellung des Verstellelements bei Verschleiß. Die Vorrich- · tung ist einfach in ihrem Aufbau, leicht herzustellen und auch absolut wartungsfrei, da sie an leicht zugänglicher Stelle in das hydraulische übertragungssystem eingebaut werden kann.

Der Steuerkolben kann an sich aus einem beliebigen Element bestehen, das begrenzt axial verschiebbar ist und einenends von der Druckseite der Betätigungseinrichtung und andererseits von der Druckseite der Arbeitseinrichtung beaufschlagbar ist.

Vorzugsweise ist der Steuerkolben jedoch als Differentialkolben ausgebildet, dessen kleinere Wirkfläche mit der Druckseite des Verstellelements und dessen größere Wirkfläche mit der Druckseite der Betätigungseinrichtung in Verbindung steht. Hierdurch wird sichergestellt, daß bei der Druckbeaufschlagung des Verstellelements der Steüerkolben aufgrund der der Betätigungseinrichtung zugewandten größeren Wirkfläche aus seiner Ausgangslage verstellt wird, so daß nach der Freigabe des Hydraulikdrucks auf das Verstellelement, also während der Rückstellbewegung, der Steuerkolben den erforderlichen Rückstellweg zur Verfügung hat, bis er schließlich in seiner Rückstellbewegung begrenzt wird.

Es hat sich als außerordentlich vorteilhaft erwiesen, wenn der Steuerkolben in einem von der Betätigungseinrichtung und/oder der Arbeitseinrichtung getrennten Gehäuse untergebracht ist. In diesem Fall sind nämlich keine besonderen Maßnahmen an der Betätigungseinrichtung und/oder Arbeitseinrichtung erforderlich. Das Gehäuse läßt sich sehr leicht in die Druckmittelleitung lösbar einbauen. In diesem Fall kann das Gehäuse mit dem Steuerkolben auch sehr leicht noch nachträglich in die Druckmittelleitung, beispielweise eine Bremsleitung eingebaut werden, so daß Fahrzeuge auch noch nachträglich damit ausgerüstet werden können.

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Die Axialbewegung des Steuerkolbens wird in Richtung zum Druckraum der Betätigungseinrichtung durch einen einsetzbaren Anschlag begrenzt. Dieser Anschlag kann in beliebiger Weise ausgebildet sein, beispielsweise durch einen in das Gehäuse einsetzbaren Sicherungsring. Um den Anschlag jedoch auch leicht einstellbar ausbilden zu können, kann er von einem in eine Bohrung des Gehäuses hineinragenden Zapfen eines Gewindeverschlußstückes gebildet sein.

Wenngleich bei der Ausbildung des Steuerkolbens als Differentialkolben auf eine Federunterstützung des Stcuerkolbens verzichtet werden kann, hat es sich dennoch als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn der Steuerkolben auf seiner eine kleinere Wirkfläche aufweisenden Seite unter der Wirkung einer Rückstellfeder steht. Durch diese in Rückstellrichtung des Steuerkolbens wirkende Rückstellfeder wird bewirkt, daß nach dem Entlasten des Verstellelements durch den Differentialkolben das Verstellelement zurückgesaugt wird, und zwar um den genau festgelegten Weg. Bei der Anordnung der Rückstellfeder auf der einen Seite des Steuerkolbens kann unter Umständen auf die normalerweise am Verstellelement angreifenden und dessen Rückstellbewegung bewirkenden Rückstellelemente, wie z.B. Federn, vollständig verzichtet werden.

Das Absperren der Druckmittelleitung kann in der verschiedensten Weise erfolgen. So kann hierzu ein in Strömungsrichtung schließendes Rückschlagventil benutzt werden.

Noch-besser eignet sich jedoch dazu der Steuerkolben selbst, wenn dieser bei der Rückstellbewegung des Verstellelements einen entsprechend proportionalen Weg zurückgelegt hat. In diesem Fall überfährt und verschließt der Steuerkolben einen Kanal, der von dem im Durchmesser größeren Teil der Bohrung des Gehäuses abzweigt und normalerweise einen Teil der Druckmittelleitung bildet.

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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt.

Es zeigen:

Fig« 1 eine erste Ausführungsform der Vorrichtung mit Rückschlagventil ,

Fig. 2 eine abgewandelte AusführungsVariante der Fig. 1,

Fig. 3 eine Ausführungsform der Vorrichtung ohne Rückschlagventil und

Fig. 4 eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung in abgewandelter Ausbildung.

Die Erfindung ist anhand einer hydraulischen Bremseinrichtung näher erläutert. Zur Bremseinrichtung gehören eine Betätigungseinrichtung 1, eine Arbeitseinrichtung 2 und eine diese beiden Einrichtungen miteinander verbindende hydraulische übertragungseinrichtung 3, von dex die erfindungsgemäße Vorrichtung ein Teil ist.

Die Betätigungseinrichtung 1 besitzt einen Hauptbremszylinder 4 mit einem Nachfüllbehälter 5 und einer im Hauptbremszylinder 4 verstellbaren Kolbenstange 6, an der in üblicher Weise ein Pedal

7 angelenkt ist. Der Hauptbremszylinder 4 steht über eine Leitung

8 der Übertragungseinrichtung mit einem zur erfindungsgemäßen Vorrichtung gehörenden Gehäuse 9 in Verbindung. Die von einem Druckraum 10 des Hauptbremszylinders 4 ausgehende Leitung 8 mündet in ein am einen Ende des Gehäuses 9 einschraubbares Gewindeverschlußstück 11 ein. Am anderen Ende des Gehäuses sitzt ein ähnlich ausgebildetes Gewindeverschlußstück 12, in das eine Leitung 13 der Übertragungseinrichtung 3 einmündet. Die Leitung 13 führt zu einem Druckraum 14 der Arbeitseinrichtung 2, beispielsweise einer hydraulisch betätigten Scheibenbremse, von der das Bremsgehäuse 15 angedeutet und lediglich ein Bremskolben 16 sowie Reibscheiben und Rückstellfeder 20 dargestellt sind.

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Im Gehäuse 9 besteht über einen Kanal 18 eine Verbindung zwischen den Leitungen 8 und 13. Die Leitungen 8 und 13 sowie der Kanal 18 bilden insgesamt die Druckmittelleitung, die den Druckraum 10 des Hauptbremszylinders 4 der Betätigungseinrichtung 1 mit dem Druckraum 14 der Arbeitseinrichtung 2 verbindet. Im Kanal 18 ist ein Rückschlagventil 19 angeordnet, das in Rückströmrichtung schließt und im Zuströmrichtung offen ist und dadurch einen ungehinderten Zufluß zum Druckraum 14 der Arbeitseinrichtung 2 gestattet. Es läßt sich somit ungehindert soviel Druckmittel in den Druckraum 14 nachfüllen, wie unter Berücksichtigung des auftretenden Reibbelagverschleißes erforderlich ist. in einem parallel zur Druckmittelleitung liegenden Leitungsast, der im vorliegenden Ausführungsbeispiel durch eine Bohrung 21 gebildet ist, ist ein als Differentialkolben ausgebildeter Steuerkolben 22 verschiebbar gelagert. Die Bohrung 21 besitzt einen im Durchmesser größeren Teil 23 und einen im Durchmesser kleineren Teil 24. In entsprechender Weise ist auch der Steuerkolben 22 ausgebildet, d.h. er besitzt an seinem einen Ende eine größere Wirkfläche 25 und an seinem anderen Ende eine kleinere Wirkfläche 26. Der Steuerkolben 22 kann, wie bereits erwähnt, innerhalb des größeren Teils 23 der Bohrung 21 unter der Wirkung des auf ihn einwirkenden Druckes vom Druckraum 1G des HauptbremsZylinders 4 bzw. des Druckraumes 14 der Arbeitseinrichtung 2 zwischen Anschlägen verschoben werden. Die Anschläge werden dabei einmal von einer Schulter 27 des Gehäuses 9 und zum anderen von einem in das Gehäuse 9 eingesetzten Sicherungsring 28 gebildet.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 entspricht im wesentlichen dem ersten Ausführungsbeispiel, so daß für gleiche Teile die gleichen Bezugszeichen verwendet worden sind. Der Unterschied besteht lediglich darin, daß die Rückstellfedern 20 am Bremskolben 16 in Fortfall gekommen sind und dafür eine Rückstellfeder 29 auf der kleineren Seite des Steuerkolbens 22 angeordnet ist.

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Die Ausführungsform nach Fig. 3 entspricht grundsätzlich der nach Fig. 2, lediglich mit dem Unterschied, daß das Rückschlagventil 19 im Kanal 18 fortgefallen ist und der im Durchmesser größere Teil 23 der Bohrung 21 über einen radialen Kanal 31 mit dem Kanal 18 verbunden ist.

In Fig. 4 ist insofern eine Abwandlung dargestellt, als der Anschlag zur Begrenzung der Rückstellbewegung des Steuerkolbens 22 nicht durch einen Sicherungsring, sondern durch den Stutzen 32 eines entsprechend ausgebildeten Gewindeverschlußstücks 33 gebildet ist. Der Anschlag kann somit je nach dem, wieweit das Gewindeverschlußstück 33 in das Gehäuse 9 eingeschraubt wird, mehr oder weniger tief in der Bohrung 21 eingestellt werden.

Die Wirkungsweise der Erfindung ist wie folgt: Zum Betätigen der Arbeitseinrichtung 2, also der hydraulischen Scheibenbremse, wird an der Betätigungseinrichtung 1 das Pedal 7 niedergetreten. Dadurch wird über die Kolbenstange 6 im Druckraum 10 des HauptbremsZylinders 4 ein entsprechender Druck aufgebaut, der über die Leitung 8 und das Gewindeverschlußstück 11 sowie den Kanal 18 und über das Rückschlagventil 19 und die sich daran anschließende Leitung 13 in den Druckraum 14 der Arbeitseinrichtung 2 gelangt. Der sich im Druckraum 14 aufbauende Druck bewirkt ein Verstellen des Bremskolbens 16 nach links in der Richtung X, und zwar entgegen der Wirkung der Rückstellfedern 20. Der Bremskolben 16 wird dabei gegen die Bremsscheiben 17 gepreßt und dadurch die gewünschte Bremsung hervorgerufen. Gleichzeitig steht die Leitung 8 aber auch mit der Bohrung 21 im Gehäuse 9 in Verbindung, so daß beim Bremsvorgang auch der Steuerkolben 22 nach links, d.h. in Richtung X verschoben wird und zwar soweit, bis der Kolben 22 an der Schulter 27 zur Anlage gelangt.

Soll nun der Bremsvorgang aufgehoben werden, so wird das Pedal 7 freigegeben.' Unter der Wirkung der Rückstellfedern 20 wird der Bremskolben 16 nach rechts, also in Richtung Y zurückgestellt.

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Um sicherzustellen, daß am Bremskolben 16 nur der gewünschte konstante Rückstellweg V_n möglich ist, darf der über die Leitung 13 an seiner kleineren Wirkfläche 26 mit dem Druckraum 14 in Verbindung stehende Steuerkolben 22 ebenfalls nur um ein bestimmtes Maß in der Richtung Y verstellt werden. Dies wird dadurch erreicht, daß der Steuerkolben 22 um die Strecke V_n _Λ

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zurückgedrückt wird, bis er an dem Sicherungsring 28 anliegt. Da beim Zurückströmen des Druckmittels das Rückschlagventil 19 schließt, kann mithin nur noch soviel Druckmittelvolumen zurückfließen, wie der Steuerkolben 22 im Gehäuse 9 freigibt. Dadurch wird der Rückstellweg V_n des Bremskolbens 16 genau bestimmt. Dieser Rückstellweg V_n wird auch dann eingehalten, wenn an den Bremsscheiben 17 durch Reibbelagabrieb ein Verschleiß eingetreten ist und dadurch der Bremskolben 16 aus einer anderen Ausgangsposition seine Rückstellbewegung beginnt. Auch in diesem Fall wird der Rückstellweg V_n genau konstant gehalten, da, wie oben erläutert, der Bremskolben 16 immer nur umsoviel zurückbewegt werden kann, wie der verstellbare Steuerkolben 22 zuläßt. Da dessen Verstellweg immer konstant bleibt, ist somit auch der Rückstellweg des Bremskolbens 16 konstant.

Die Ausführung nach Fig. 2 arbeitet nach dem gleichen Prinzip, wobei lediglich der Unterschied besteht, daß die Rückstellbewegung des Bremskolbens 16 nicht durch die diesem sonst zugeordneten Rückstellfedern 20 erfolgt, sondern durch die im Gehäuse untergebrachte Rückstellfeder 29, die an der kleineren Wirkfläche 26 des Steuerkolbens 22 angreift. Bei Druckabfall in der Druckmittelleitung drückt die Rückstellfeder 29 den Steuerkolben 22 nach rechts, also in Richtung Y. Durch den dabei in der Leitung 13 entstehenden Unterdruck wird der Bremskolben 16 zurückgesaugt und damit wiederum um den konstanten Betrag V in seine zurückgezogene Stellung gebracht.

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Die in den Fig. 1 und 2 beschriebene Vorrichtung arbeitet im allgemeinen zufriedenstellend, solange die Reibbeläge an dem Bremskolben 17 beim Abbremsen nicht zusammendrückbar sind, da dies möglicherweise ein Aufpumpen der Druckkammer 14 am Bremskolben 16 zur Folge haben könnte.

Um nun auch diese Unzulänglichkeit vollkommen auszuschließen, also eine Vorrichtung zu schaffen, die die Anwendung auch zusammendrückbarer Beläge erlaubt, ist in Fig. 3 eine Ausführungsform dargestellt, bei der das Rückschlagventil 19 vollständig entfällt und die erforderliche Absperrung der Druckmittelleitung dadurch erzeugt wird, daß bei der Rückstellbewegung des Steuerkolbens 22 dieser den von dem Bohrungsteil 23 abzweigenden Kanal 31 absperrt. Dadurch ist ein Aufpumpen der Pumpenkammer 14 nicht mehr möglich.

Die Wirkungsweise der Einrichtung in Fig. 4 ist völlig identisch mit der in Fig. 3 beschriebenen Vorrichtung, wobei lediglich bei der Rückstellbewegung des Steuerkolbens 22 dieser an dem Stutzen 32 des Gewindeverschlußstücks 33 zur Anlage gelangt.

Es versteht sich, daß die Erfindung nicht nur auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt ist, sondern im Rahmen der Ansprüche auch Abänderungen zuläßt. So kann der Steuerkolben grundsätzlich auch als zylindrischer Kolben ausgebildet sein, wenn auf seiner dem Druckraum 14 zugewandten Seite eine eine geringe Druckkraft aufweisende Feder angeordnet wäre. Schließlich kann der Steuerkolben an seinem eine größere Wirkfläche aufweisenden Ende auch mit einem Kugel- oder Kegelventil versehen sein, um so den erforderlichen dichten Abschluß herbeizuführen. Schließlich ^kann auch der Sicherungsring durch die nach innen weisenden Flansche einer den Kolben umgebenden Büchse gebildet sein.

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Claims

Ref. 1318 PATENTANSPRÜCHE

1. Vorrichtung zum axialen Begrenzen der Rückstellbewegung eines durch eine Betätigungseinrichtung über eine Druckmittelleitung hydraulisch beaufschlagbaren und in einer Arbeitseinrichtung axial verschiebbar gelagerten Verstellelements, insbesondere eines Bremskolbens einer hydraulisch betätigten Scheibenbremse, dadurch gekennzeichnet, daß in einem parallel zur Druckmittelleitung (8,13,18) liegenden Leitungsast (21) ein begrenzt axial verstellbarer, einenends mit der Druckseite des Verstellelements (16) und anderenends mit der Druckseite der Betätigungseinrichtung (1) in Verbindung stehender Steuerkolben (22) angeordnet ist, und daß die Druckmittelleitung (8,13,18) im Bereich zwischen den beiden Enden des Steuerkolbens (22) absperrbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkolben (22) als Differentialkolben ausgebildet ist und daß seine kleinere Wirkfläche (26) mit der Druckseite des Verstellelements (16) und seine größere Wirkfläche (25) mit der Druckseite der Betätigungseinrichtung (1) in Verbindung steht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkolben (22) in einem von der Betätigungseinrichtung (1) und/oder der Arbeitseinrichtung (2) getrennten Gehäuse (9) untergebracht ist.

4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (9) leicht lösbar in die Druckmittelleitung (8,13) einbaubar ist.

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5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (9) eine den Steuerkolben (22) aufnehmende Stufenbohrung (21) aufweist, deren einen größeren Durchmesser aufweisender Teil (23) mit einem auf der Druckseite der Betätigungseinrichtung (1) liegenden Druckraum (10) und deren einen kleineren Durchmesser aufweisender Teil (24) mit einem auf der Druckseite der Arbeitseinrichtung (2) liegenden Druckraum·(14) in Verbindung steht.

6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die in Rückströmrichtung erfolgende Axialbewegung des Steuerkolbens (22) durch einen einsetzbaren Anschlag (28,32) begrenzt ist.

7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag (32) einstellbar ist.

8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag von einem in die Stufenbohrung (21) hineinragenden Zapfen (32) eines Gewindeverschlußstücks (33) gebildet ist.

9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkolben (22) auf seiner eine kleinere Wirkfläche (2 6) aufweisenden Seite unter der Wirkung einer Feder (2 9) steht.

10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Feder (29) an einem Gewindeverschlußstück (12) abstützt.

11. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß zum Absperren der Druckmittelleitung (8,13) ein in Rückströmrichtung schließendes Rückschlagventil (19) vorgesehen ist.

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12. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlagventil (19) im Steuerkolben (22) liegt.

13. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß zum Absperren der Druckmittelleitung (8,13) der Steuerkolben (22) dient, wenn dieser bei der Rückstellbewegung des Verstellelements (16) einen entsprechend proportionalen Weg (V_R1) zurückgelegt hat.

14. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (9) einen radial von dem im Durchmesser größeren Teil (23) der Bohrung (21) abzweigenden und einen Teil der Druckmittelleitung (8,13) bildenden Kanal (31) aufweist, der von dem in Rückstellrichtung (Y) bewegbaren Steuerkolben (22) überfahrbar und absperrbar ist.

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