DE29608919U1 - Pressure housing of a slave cylinder made of cast aluminum - Google Patents
Pressure housing of a slave cylinder made of cast aluminumInfo
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Description
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INA Wälzlager Schaeffler KG, 91072 HerzogenaurachINA Rolling Bearings Schaeffler KG, 91072 Herzogenaurach
ANR 17 17 332ANR 17 17 332
2901-11-DE2901-11-EN
Die Erfindung betrifft eine hydraulisch betätigbare Ausrückvorrichtung für eine Reibungskupplung eines Fahrzeugs, im wesentlichen bestehend aus einem Druckgehäuse, das durch ein Gießverfahren hergestellt ist, welches konzentrisch zu einer Getriebeeingangswelle angeordnet und am Getriebegehäuse lösbar befestigt ist und das Druckgehäuse eine zylindrische Führungsbahn aufweist zur Aufnahme eines Kolbens, der über ein Ausrücklager mit Ausrückelementen der Reibungskupplung verbunden ist.The invention relates to a hydraulically actuated release device for a friction clutch of a vehicle, essentially consisting of a pressure housing which is produced by a casting process, which is arranged concentrically to a transmission input shaft and is detachably fastened to the transmission housing and the pressure housing has a cylindrical guideway for receiving a piston which is connected to release elements of the friction clutch via a release bearing.
Ausrücksysteme der zuvor genannten Bauart finden Anwendung in Kraftfahrzeugen. Eine gattungsgemäße Ausrückvorrichtung ist der DE-A 41 29 370 zu entnehmen, bei der das Druckgehäuse aus Kunststoff in einem Spritzgießverfahren hergestellt ist. Nachteilig besitzt ein Druckgehäuse aus Kunststoff eine für viele Anwendungsfälle nicht ausreichende Festigkeit sowie keine Formbeständigkeit bei hohen Temperaturen. Diese Eigenschaften nehmen starken Einfluß auf die die Funktionalität der Ausrückvorrichtung. Ein aus Kunststoff hergestelltes Druckgehäuse eignet sich folglich nicht für das breite Anwendungsgebiet in Fahrzeugen.Release systems of the aforementioned type are used in motor vehicles. A release device of this type can be found in DE-A 41 29 370, in which the pressure housing is made of plastic using an injection molding process. The disadvantage of a pressure housing made of plastic is that it is not strong enough for many applications and does not retain its shape at high temperatures. These properties have a strong influence on the functionality of the release device. A pressure housing made of plastic is therefore not suitable for the wide range of applications in vehicles.
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Durch die Erfindung soll gegenüber dem Stand der Technik eine Ausrückvorrichtung geschaffen werden, deren Druckgehäuse kostengünstig herstellbar ist und das den Festigkeitsanforderungen genügt sowie eine ausreichende Formbeständigkeit gegenüber Temperatureinflüssen besitzt.The invention is intended to provide a release device compared to the prior art, the pressure housing of which can be produced cost-effectively and which satisfies the strength requirements and has sufficient dimensional stability against temperature influences.
Diese Aufgabe wird durch die Erfindungen gemäß den Ansprüchen 1, 3, 9 und 10 gelöst.This object is solved by the inventions according to claims 1, 3, 9 and 10.
Die Erfindung gemäß dem Patentanspruch 1 sieht eine Ausrückvorrichtung vor, die ein Druckgehäuse umfaßt, welches unmittelbar als Gußrohling einsetzbar ist. Dazu stellt erfindungsgemäß das Druckgehäuse ein Aluminium-Druckgießteil dar, daß unter Einhaltung von vorgegebenen, für die Funktion der Ausrückvorrichtung erforderlichen Lage- und Formtoleranzen die Herstellung von Gußrohlingen in einer Feinstgußqualität ermöglicht. Dieser Gußrohling bedarf keiner weiteren mechanischen Bearbeitung oder Oberfiächenbeschichtung und ist somit als Rohling zu einer hydraulisch betätigten Ausrückvorrichtung komplettierbar. Die Führungsbahn des erfindungsgemäß hergestellten Druckgehäuses besitzt dabei eine Oberflächengüte, die den Anforderungen der Kolbenführung genügt, d. h. die Oberflächengüte der Führungsbahn erfüllt die Anforderungen hinsichtlich Verschleiß und Reibung. In vorteilhafter Weise besitzt das Druckgehäuse eine ausreichende Festigkeit sowie Formbeständigkeit über den Temperaturbereich, der im Kupplungsgehäuse eines Fahrzeugs auftritt. Die Verwendung des Druckgehäuses als Gußrohling stellt im Vergleich zu bisher verwendeten, durch ein Gießverfahren hergestellten Druckgehäusen, aufgrund des verringerten Teileumfangs bzw. des Entfails jeglicher Nacharbeit bzw. Beschichtung einen Kostenvorteil dar.The invention according to claim 1 provides a release device that includes a pressure housing that can be used directly as a cast blank. For this purpose, according to the invention, the pressure housing is an aluminum die-cast part that enables the production of cast blanks in a fine casting quality while complying with the specified position and shape tolerances required for the function of the release device. This cast blank does not require any further mechanical processing or surface coating and can therefore be completed as a blank to form a hydraulically operated release device. The guide track of the pressure housing produced according to the invention has a surface quality that satisfies the requirements of the piston guide, i.e. the surface quality of the guide track meets the requirements in terms of wear and friction. The pressure housing advantageously has sufficient strength and dimensional stability over the temperature range that occurs in the clutch housing of a vehicle. The use of the pressure housing as a cast blank represents a cost advantage compared to previously used pressure housings manufactured by a casting process due to the reduced number of parts and the elimination of any rework or coating.
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In einer Ausgestaltung der Erfindung ist zur Herstellung des Druckgehäuses die Legierung Al MgSi 18 vorgesehen. Durch die Verwendung dieses hochsilikaten Grundwerkstoffs werden die Forderungen hinsichtlich der Lebensdauer, d. h. den Verschleißwerten bzw. der Dauerhaltbarkeit erzielt, die an eine heute übliche Ausrückvorrichtung gestellt werden.In one embodiment of the invention, the alloy Al MgSi 18 is used to manufacture the pressure housing. By using this highly silicate base material, the requirements in terms of service life, i.e. the wear values and durability, which are placed on a release device that is common today are met.
In einer weiteren Erfindung ist vorgesehen, daß ein Druckgehäuse, ausgeführt als ein Aluminium-Druckgießteil eine Führungsbahn aufweist, die mit einer verschleißmindernden bzw. reibungsmindernden Beschichtung versehen oder einer Behandlung unterzogen ist, mit der diese Eigenschaften verbessert werden können. Diese Führungsbahn-Beschichtung ist für Druckgehäuse mit einem relativ geringen Silizium-Anteil vorgesehen.In a further invention, it is provided that a pressure housing, designed as an aluminum die-cast part, has a guideway that is provided with a wear-reducing or friction-reducing coating or is subjected to a treatment that can improve these properties. This guideway coating is intended for pressure housings with a relatively low silicon content.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist eine Eloxalschicht zumindest für die Führungsbahn des Druckgehäuses vorgesehen. Mit dieser, auch als anodische Oxidation bezeichneten Oberflächenbehandlung wird eine künstliche Oxydschicht erzeugt, die im Gegensatz zum natürlichen Oxydfilm gleichmäßiger und mit einer größeren Schichtdicke ausgebildet ist. Die erfindungsgemäße Oberflächenbehandlung zur Erzielung einer sogenannten Eloxalschicht hat zur Folge, daß eine entsprechend behandelte Führungsbahn sich durch deutlich verbesserte Verschleißwerte auszeichnet.In one embodiment of the invention, an anodized layer is provided at least for the guideway of the pressure housing. This surface treatment, also known as anodic oxidation, creates an artificial oxide layer which, in contrast to the natural oxide film, is more uniform and has a greater layer thickness. The surface treatment according to the invention to achieve a so-called anodized layer means that a correspondingly treated guideway is characterized by significantly improved wear values.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist eine Hartanodisierung vorgesehen zur Schaffung einer verschleißfesten Führungsbahn.In a further embodiment of the invention, hard anodizing is provided to create a wear-resistant guideway.
Aufgrund von Untersuchungen hat sich eine Schichtdicke für die Hartanodisierung bzw. für die anodische Oxydation von 5-40 //m als günstig erwiesen. Die Erfindung schließt weiterhin ein, diese zuvor genannten Oberflächenbehandlungen zur Erzielung verbesserter Verschleißwerte ebenfalls auf Führungsbahnen zu übertragen, die Bestandteil eines durch ein Schmiedeverfahren hergestelltes Druckgehäuse sind.Based on investigations, a layer thickness of 5-40 μm for hard anodizing or anodic oxidation has proven to be favorable. The invention further includes transferring these previously mentioned surface treatments to guideways that are part of a pressure housing produced by a forging process in order to achieve improved wear values.
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Als bevorzugte Legierung zur Herstellung des erfindungsgemäßen Druckgehäuses deren Führungsbahn mit einer Eioxalschicht versehen ist, eignet sich Al Mg 9. Ein Druckgehäuse, das aus diesem nahezu siliziumfreien, niedrig legierten Aluminium hergestellt ist, erfährt durch die Hartanodisierung eine verschleißharte Führungsbahn für den Kolben der hydraulisch betätigten Ausrückvorrichtung. Al Mg 9 is suitable as a preferred alloy for producing the pressure housing according to the invention, whose guideway is provided with an e-oxal layer. A pressure housing made from this almost silicon-free, low-alloy aluminum experiences a wear-resistant guideway for the piston of the hydraulically operated release device through hard anodizing.
Der Erfindungsgedanke umfaßt weiterhin eine Ausformschräge des Druckgehäuses, die im Bereich der Führungsbahn einen Wert von zumindest 0,5° aufweist.The inventive concept further includes a forming slope of the pressure housing, which has a value of at least 0.5° in the area of the guideway.
Die Ausformschräge ist dabei so ausgebildet, daß der Größtdurchmesser der Führungsbahn auf der Ausrückiagerseite vorgesehen ist, und die lichte Weite der Führungsbahn sich zur Getriebeseite über die gesamte Länge der Führungsbahn kontinuierlich verjüngt. Da sich mit zunehmendem Verschleiß der Mitnehmerscheibe von der Reibungskupplung die Neutrallage des Kolbens in Richtung Getriebe verschiebt und auch die Kolbendichtung einem gewissen Verschleiß unterworfen ist, stellt die erfindungsgemäße Ausbildung der Ausformschräge eine Verschleißkompensation der Kolbendichtung sicher. Die Durchmesserreduzierung gleicht somit einen Dichtlippenverschleiß der Kolbendichtung aus, wodurch die Anpreßkraft der äußeren Dichtlippe der Kolbendichtung über die Gebrauchsdauer der Reibungskupplung nahezu konstant bleibt und die Gefahr einer Leckage ausbleibt.The draft angle is designed in such a way that the largest diameter of the guideway is provided on the release bearing side, and the clear width of the guideway tapers continuously towards the gearbox side over the entire length of the guideway. Since the neutral position of the piston shifts towards the gearbox with increasing wear of the drive plate of the friction clutch and the piston seal is also subject to a certain amount of wear, the design of the draft angle according to the invention ensures that the piston seal is compensated for wear. The reduction in diameter therefore compensates for wear on the sealing lip of the piston seal, whereby the contact pressure of the outer sealing lip of the piston seal remains almost constant over the service life of the friction clutch and the risk of leakage is eliminated.
Gemäß der Erfindung nach Anspruch 9 ist vorgesehen, daß in ein als Gußteil hergestelltes Druckgehäuse eine Führungshülse als separates Teil reibschlüssig und/oder formschlüssig eingesetzt ist und die Führungshülse eine Führungsbahn für den Kolben bildet. Mit dieser Maßnahme können eine Aluminium-Legierung und das Gießverfahren zur Herstellung des Druckgehäuses ausschließlich nach einer Kostenoptimierung ausgewählt werden. Die separate aus Stahl hergestellte Führungshülse erfüllt dabei die Festigkeitsanforderungen insbesondere hinsichtlieh der zulässigen Verschleißwerte. Diese Bauteilzuordnung berücksichtigt ein aus gießtechnischen Gründen kostengünstig herstellbares Druckgehäuse mitAccording to the invention according to claim 9, it is provided that a guide sleeve is inserted as a separate part in a pressure housing manufactured as a cast part, in a frictionally and/or positively locking manner, and the guide sleeve forms a guideway for the piston. With this measure, an aluminum alloy and the casting process for manufacturing the pressure housing can be selected exclusively according to cost optimization. The separate guide sleeve made of steel meets the strength requirements, in particular with regard to the permissible wear values. This component assignment takes into account a pressure housing that can be manufactured cost-effectively for casting reasons with
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einer ebenfalls geringe Fertigungskosten auslösenden Führungshülse aus Stahl, die vorzugsweise spanlos durch ein Tiefziehverfahren hersteilbar ist.a guide sleeve made of steel, which also has low manufacturing costs and is preferably manufactured without cutting using a deep-drawing process.
Die Erfindung gemäß Anspruch 10 sieht vor, eine aus Stahl gefertigte Führungshülse in ein Aluminium-Druckgehäuse einzugießen. Diese Erfindung ermöglicht, daß mit dem Gießverfahren ein Druckgehäuse herstellbar ist, das keinerlei Nacharbeit erfordert und dabei die Führungshülse unverrückbar, lagefixiert im Druckgehäuse eingesetzt ist. Durch die im Aluminium-Druckgehäuse eingegossene, aus Stahl gefertigte Führungshülse ergeben sich die gleichen Vorteile hinsichtlich einer Kostenoptimierung und des möglichen Gießverfahrens bzw. der Festigkeitsanforderungen, wie diese im Zusammenhang mit Anspruch 9 genannt wurden.The invention according to claim 10 provides for a guide sleeve made of steel to be cast into an aluminum pressure housing. This invention makes it possible to produce a pressure housing using the casting process that does not require any rework and the guide sleeve is inserted immovably and fixed in position in the pressure housing. The guide sleeve made of steel cast into the aluminum pressure housing results in the same advantages in terms of cost optimization and the possible casting process or strength requirements as mentioned in connection with claim 9.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt, die nachfolgend näher beschrieben sind. Es zeigen:Embodiments of the invention are shown in the drawings, which are described in more detail below. They show:
Figur 1 in einem Längsschnitt ein erfindungsgemäßes Druckgehäuse,Figure 1 shows a longitudinal section of a pressure housing according to the invention,
an dem die Führungsbahn einteilig verbunden ist;to which the guideway is connected in one piece;
Figur 2 ein Druckgehäuse gemäß Figur 1 mit einem separat eingepreßten
Bauteil, das eine Führungsbahn bildet;
25Figure 2 shows a pressure housing according to Figure 1 with a separately pressed-in component which forms a guideway;
25
Figur 3 ebenfalls das Druckgehäuse gemäß Figur 1, in dem ein separates Bauteil eingegossen ist, zur Bildung einer Führungsbahn.Figure 3 also shows the pressure housing according to Figure 1, in which a separate component is cast to form a guideway.
Figur 4 einen Längsschnitt durch eine hydraulische Ausrückvorrichtung bekannter Bauweise;Figure 4 shows a longitudinal section through a hydraulic release device of known design;
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In Figur 1 ist ein Druckgehäuse 2b in einem Längsschnitt abgebildet, das im Unterschied zu dem in Figur 4 abgebildeten, einem bekannten Stand der Technik entsprechenden Druckgehäuse 2a, einteilig mit einer eine Führungsbahn 8b bildenden Führungshülse verbunden ist. Vorteilhaft ermöglicht das als Druckgießteil aus einer Aluminiumlegierung hergestellte Druckgehäuse 2b eine Bauteilreduzierung und einen Kostenvorteil insbesondere hinsichtlich des erforderlichen Montageaufwandes. Aufgrund der Herstellungsgüte dieses Druckgießteils hinsichtlich der Lage-und Formtoleranzen sowie der Oberflächenqualität ist vorteilhaft keinerlei mechanische Nachbearbeitung oder Oberflächenbehandlung bzw. Oberfiächenbeschichtung erforderlich. Damit ist das Druckgehäuse 2b als Gußrohling unmittelbar zur Komplettierung einer Ausrückvorrichtung verwendbar ist. Die Führungsbahn 8b ist damit innenseitig als Gußrohling mit einer unbearbeiteten Gußoberfläche zur Führung des Kolbens 7 geeignet. Im Bereich der Führungsbahn 8b ist eine Ausformschräge 14 vorgesehen, deren Winkelwert zumindest 0,5° beträgt. Vorzugsweise weist die Ausformschräge 14 einen Verlauf auf, durch den der größte Führungsbahndurchmesser "D" ausrücklagerseitig angeordnet ist und der Durchmesser sich zur Getriebeseite über die Länge "I" kontinuierlich verjüngt bis zum Durchmesser "d". Dieser Ausformschrägenverlauf ermöglicht eine Verschleißkompensation der Kolbendichtung, da sich mit zunehmendem Verschleiß der Mitnehmerscheibe von der Reibungskupplung die Neutraiiage des Kolbens 7 in Richtung des Getriebegehäuses 4 verschiebt. Figure 1 shows a pressure housing 2b in a longitudinal section which, in contrast to the pressure housing 2a shown in Figure 4, which corresponds to a known prior art, is connected in one piece to a guide sleeve forming a guideway 8b. The pressure housing 2b, manufactured as a die-cast part from an aluminum alloy, advantageously enables a reduction in the number of components and a cost advantage, particularly with regard to the required assembly effort. Due to the manufacturing quality of this die-cast part in terms of position and shape tolerances as well as the surface quality, no mechanical post-processing or surface treatment or surface coating is required. The pressure housing 2b can therefore be used as a cast blank directly to complete a release device. The guideway 8b is therefore suitable on the inside as a cast blank with an unprocessed cast surface for guiding the piston 7. In the area of the guideway 8b, a forming slope 14 is provided, the angle of which is at least 0.5°. Preferably, the forming slope 14 has a profile through which the largest guideway diameter "D" is arranged on the release bearing side and the diameter tapers continuously towards the gearbox side over the length "I" to the diameter "d". This forming slope profile enables wear compensation of the piston seal, since with increasing wear of the drive plate of the friction clutch, the neutral position of the piston 7 shifts in the direction of the gearbox housing 4.
Die sich dabei einstellende Durchmesserreduzierung istweitestgehend angepaßt an den verschleißbedingt nachlassenden Anpreßdruck der Dichtlippen der Kolbendichtung.The resulting reduction in diameter is largely adapted to the decreasing contact pressure of the sealing lips of the piston seal due to wear.
Aus der Figur 2 ist ein Druckgehäuse 2c zu entnehmen, das im Unterschied zu Figur 1 mit einer separaten Führungshülse versehen ist, die eine Führungsbahn 8c bildet. Dazu bietet es sich beispielsweise an, eine aus Stahlblech spanlosFigure 2 shows a pressure housing 2c which, in contrast to Figure 1, is provided with a separate guide sleeve which forms a guideway 8c. For this purpose, it is possible, for example, to use a steel sheet without cutting
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durch Tiefziehen hergestellte Hülse vorzusehen, die formschlüssig getriebeseitig am Druckgehäuse 2c formschlüssig und/oder kraftschlüssig befestigt ist. Durch die Verwendung eines separaten Bauteils zur Bildung einer Führungsbahn 8c kann beispielsweise eine aus Kostengründen optimierte Aluminium-Legierung zur Herstellung des Druckgehäuses 2c verwendet werden, deren Festigkeit, insbesondere hinsichtlich erforderlicher Verschleißwerte nicht entspricht und dieser Mangel kompensiert wird durch die separat eingesetzte Führungsbahn 8c.to provide a sleeve produced by deep drawing, which is positively secured on the gearbox side to the pressure housing 2c in a form-fitting and/or force-fitting manner. By using a separate component to form a guide track 8c, for example, an aluminum alloy optimized for cost reasons can be used to manufacture the pressure housing 2c, the strength of which, particularly with regard to the required wear values, does not correspond and this deficiency is compensated for by the separately used guide track 8c.
In Figur 3 ist als Alternative zu Figur 2 ein Druckgehäuse 2d mit einer separaten, eine Führungsbahn 8d bildenden Führungshülse versehen, die teilweise, d. h. über einen getriebeseitig vorgesehenen, radial nach außen gerichteten Ringflansch im Druckgehäuse 2d eingegossen. Das Eingießen ermöglicht einen dauerhaften Festsitz der Führungsbahn 8d im Druckgehäuse 2d.In Figure 3, as an alternative to Figure 2, a pressure housing 2d is provided with a separate guide sleeve forming a guideway 8d, which is partially cast in the pressure housing 2d, i.e. via a radially outward-facing ring flange provided on the gear side. The casting enables a permanent tight fit of the guideway 8d in the pressure housing 2d.
Aus der Figur 4 ist eine hydraulisch betätigte Ausrückvorrichtung 1 bekannter Bauart dargestellt. Der Aufbau umfaßt ein Druckgehäuse 2a, das konzentrisch um eine Getriebeeingangswelie 3 angeordnet und lösbar am Getriebegehäuse 4 befestigt ist. Im Druckgehäuse 2a ist eine Führungshülse 5 radial beabstandet zu einer zentrischen Bohrung eingesetzt, die über einen getriebeseitig vorgesehenen Ringflansch 6 dreh- und iagefixiert am Druckgehäuse 2a befestigt ist. Auf der Führungshülse 5 ist ein Kolben 7, ausgebildet als Ringkolben, geführt, der außenseitig von einer Zwischenhülse 9 umschlossen ist, die abgedichtet an einer Bohrungswandung des Druckgehäuses 2a anliegt, und die eine Führungsbahn 8a bildet. An der vom Ringflansch 6 abgewandten Seite ist am Kolben 7 ein Ausrücklager 10 vorgesehen, das im eingebauten Zustand an einer Reibungskupplung anliegt. Zur Druckmittelbeaufschlagung eines Druckraums 11, der im wesentlichen von der Führungshüise 5, deren Ringflansch 6 und dem Kolben 7 begrenzt ist, dient ein Druckstutzen 12, durch dessen Längsbohrung 13 zur Betätigung der Reibungskupplung Druckmittel geleitet werden kann. Auf die Funktionsweise der Ausrückvorrichtung 1 wird nicht weiter eingegangen, da diese als bekannt vorausgesetzt werden kann.Figure 4 shows a hydraulically operated release device 1 of a known type. The structure comprises a pressure housing 2a, which is arranged concentrically around a transmission input shaft 3 and is detachably attached to the transmission housing 4. A guide sleeve 5 is inserted in the pressure housing 2a at a radial distance from a central bore, which is attached to the pressure housing 2a in a rotationally and positionally fixed manner via an annular flange 6 provided on the transmission side. A piston 7, designed as an annular piston, is guided on the guide sleeve 5, which is enclosed on the outside by an intermediate sleeve 9, which rests in a sealed manner against a bore wall of the pressure housing 2a and which forms a guide track 8a. On the side facing away from the annular flange 6, a release bearing 10 is provided on the piston 7, which rests against a friction clutch when installed. A pressure nozzle 12 is used to apply pressure medium to a pressure chamber 11, which is essentially delimited by the guide sleeve 5, its ring flange 6 and the piston 7, and pressure medium can be passed through the longitudinal bore 13 of the pressure nozzle to actuate the friction clutch. The functioning of the release device 1 will not be discussed further, as this can be assumed to be known.
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BezugszahlenlisteReference number list
1 Ausrückvorrichtung 2a Druckgehäuse 2b Druckgehäuse 2c Druckgehäuse 2d Druckgehäuse1 Release device 2a Pressure housing 2b Pressure housing 2c Pressure housing 2d Pressure housing
3 Getriebeeingangswelie3 Gearbox input shaft
4 Getriebegehäuse4 Gearbox housing
5 Führungshülse5 Guide sleeve
6 Ringflansch6 Ring flange
7 Kolben7 pistons
8a Führungsbahn 8b Führungsbahn 8c Führungsbahn 8d Führungsbahn8a Guideway 8b Guideway 8c Guideway 8d Guideway
9 Zwischenhülse9 Intermediate sleeve
10 Ausrückiager 1 i Druckraum10 Release bearing 1 i pressure chamber
12 Druckstutzen12 pressure ports
13 Längsbohrung13 Longitudinal bore
14 Ausformschräge14 Draft angle
"d" Durchmesser "D" Durchmesser T Länge"d" Diameter "D" Diameter T Length
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| R207 | Utility model specification |
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Owner name: LUK LAMELLEN UND KUPPLUNGSBAU GMBH, DE Free format text: FORMER OWNER: INA WAELZLAGER SCHAEFFLER KG, 91074 HERZOGENAURACH, DE Effective date: 19991209 |
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