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TECHNISCHES
GEBIET
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Diese
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen
einer Vielzahl von in Längsrichtung
verlaufenden Schlitzen in einer Bohrung von einem Bauteil. Ein Beispiel
von einem solchen Bauteil ist das Hülsenelement von einem Drehventil
einer Kraftfahrzeug-Servolenkung. Insbesondere ist die Erfindung
auf Hülsenelemente
mit verschiedenen Schlitzkonfigurationen und auf deren Herstellung
gerichtet.
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STAND DER
TECHNIK
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Der
der vorliegenden Erfindung nächstkommende
Stand der Technik sind das US-Patent 5,328,309 (Bishop et al.),
US-Patent 5,292,214 (Bishop et al.) und US-Patent 5,390,408 (Bishop
et al.). Diese Dokumente gemäß Stand
der Technik beziehen sich auf "Schlitzstoßmaschinen", die die Schlitze in
der Bohrung von Ventilhülsen
für Servolenkungen ausbilden.
Die Konstruktion dieser Maschinen macht es erforderlich, dass jeder
der Schlitze aus der Bohrung von einem gedrehten Rohling mit Hilfe
eines fingerähnlichen
Schneidwerkzeugs ausgekratzt wird, das an einer Schneidspindel montiert
ist, die sich winklig um eine Achse in einer Reihe von fortschreitend
tieferen Schneid- und Rückkehrhüben hin-
und herbewegt, um so eine (normalerweise) geschlossene Kammer oder
einen Hydraulikanschluss auszubilden, der im Längsquerschnitt gekrümmt ist.
Die Hülse
wird in einer Arbeitsspannzange gehalten, die wiederum in einer
Arbeitshaltespindel montiert ist, die eine Drehachse senkrecht und
versetzt zu der Achse der Schneidspindel hat. Durch genaues schrittweises Verlagern
der Arbeitshaltespindel bei der Fertigung von jedem Schlitz wird
die erforderliche Anzahl von Schlitzen genau in der Hülse ausgebildet,
normalerweise 4, 6 oder 8 Schlitze für die meisten
Kraftfahrzeug-Anwendungen.
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Diese
Schlitzstoßmaschinen
gemäß Stand der
Technik waren immer so konstruiert, um jeden Schlitz in Längsrichtung
in der Bohrungsfläche
auszubilden, die zum Zeitpunkt des Schneidens am weitesten von der
Schneidspindelachse entfernt ist. Hinsichtlich dieser Tatsache und
bezüglich
des gekrümmten
Pfades des Schneidwerkzeugs bei jedem Schneidhub hatte der Schlitz
notwendigerweise einen konkaven Boden. Dies hat die Eigenschaften und
die Konfiguration der Schlitze beschränkt, die ausgebildet werden
konnten. Die konkaven Schlitze, die normalerweise verwendet wurden,
hatten geschlossene Enden, aber bei einigen Konstruktionen treten
die konkaven Schlitze entweder aus einem oder aus beiden axialen
Endabschnitten der Hülsenbohrungsfläche aus,
um eine Ölrückführung von
der Hülse
zu ermöglichen.
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Es
wurde herausgefunden, dass die obigen Beschränkungen bezüglich der Schlitzkonfiguration zu
Beschränkungen
bei der Konstruktion von Lenkgetriebeventilen geführt haben,
und es ist eine Aufgabe der Erfindung, diese Situation zu verbessern.
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Die
US-A-4,154,145 beschreibt die Merkmale des Oberbegriffs von Anspruch
1. Sie zeigt eine Maschine zum längsgerichteten
Ausbilden von Schlitzen mit geschlossenen Enden und gekrümmtem Boden
in der Bohrung von einem Hülsenbauteil, die
ein Schneidwerkzeug aufweist, das für eine winklige Hin- und Herbewegung
montiert ist, um so eine Folge von sich abwechselnden Schneid- und Rückkehrhüben bezüglich eines
Hülsenbauteils
durchzuführen,
das in einem Arbeitsträger
der Maschine gehalten ist, wobei die Maschine mit Einrichtungen
versehen ist, die ein Paar Nocken beinhalten, die jeweils einen
Nockenfolger aufweisen, der dazu ausgestaltet ist, um entweder auf
das Schneidwerkzeug oder auf das Hülsenbauteil eine Bewegung aufzubringen,
so dass während
jedes Rückkehrhubs
des Schneidwerkzeugs ein Nocken eine relative Bewegung des Werkzeugs
und der Hülse
weg voneinander erzeugt, während
der zweite Nocken während
jedes nachfolgenden Hubs eine fortschreitende relative Bewegung des
Werkzeugs und der Hülse
in Richtung aufeinander erzeugt, wodurch fortschreitend ein Schlitz
mit geschlossenen Enden und gekrümmtem
Boden in der Hülse
ausgebildet wird.
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Die
US-A-5,328,309 betrifft eine Maschine für das Ausbilden von Schlitzen
mit geschlossenen Enden, die in Längsrichtung in der Bohrung
einer Hülse
ausgebildet sind, die in einem Spannfutter in einer Arbeitshaltespindel
gehalten ist, die schrittweise um eine Drehachse gedreht wird, mit
einem hin- und herbewegbaren Schneidwerkzeug, das an einer Schneidspindel
montiert ist und deren Achse bezüglich
der Drehachse der Arbeitshaltespindel versetzt sowie in einem rechten
Winkel angeordnet ist, wobei das Schneidwerkzeug eine Folge von
zunehmend tieferen Schneid- und anschließenden Rückkehrhüben durchführt, so dass eine Anzahl von
Schlitzen mit geschlossenen Enden in der Hülse ausgebildet wird, wobei
eine gleitende Abstützung
für die
Arbeitshaltespindel vorgesehen ist, damit die Arbeitshaltespindel in
axialer Richtung relativ zu der Schneidspindel mit einer Distanz
gleiten kann, so dass das Schneidwerkzeug radial und axial von der
Bohrung freikommt, wenn alle Schlitze ausgebildet werden, wobei Schneidhübe des Schneidwerkzeugs
diskontinuierlich sind.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Maschine für das Ausbilden von Schlitzen,
die in Längsrichtung
in einer Bohrung von einer Hülse
angeordnet sind, wie in Anspruch 1 beansprucht. Vorzugsweise ist
zumindest einer der beiden fingerähnlichen Schneidwerkzeughalterungen
und deren zugehöriges
Schneidwerkzeug dazu ausgestaltet, um einen konvexen Pfad oder einen
konkaven Pfad bezüglich der
Oberfläche
der Bohrung auszubilden, mit der sie eingreifen.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die
vorliegende Erfindung wird nun anhand eines Beispiels unter Bezugnahme
auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
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1 eine perspektivische Querschnittsansicht
von einer Schlitzstoßmaschine
gemäß einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist.
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2 eine Ansicht von dem Werkzeugkopf und
der Schneideinrichtung der in 1 gezeigten Ausführung ist.
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3 eine teilweise vertikale
Querschnittsansicht in einer diametralen Ebene von einer Hülse ist,
die einen Schlitz mit geschlossenen Enden aufweist, gezeigt in Relation
zu einem Schneidwerkzeug.
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4 eine vertikale teilweise
Querschnittsansicht in einer diametralen Ebene von einer Hülse ist,
die einen konvexen Schlitzbereich hat, gezeigt in Relation zu dem
Schneidwerkzeug.
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5 eine Ansicht von einem
zweiten Ausführungsbeispiel
von dem Werkzeugkopf und der Schneideinrichtung ist.
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6 eine Ansicht von einem
dritten Ausführungsbeispiel
von dem Werkzeugkopf und der Schneideinrichtung ist.
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7(a) und 7(e) fünf Hülsen mit unterschiedlichen
Schlitzkonfigurationen zeigen.
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ART UND WEISE
DER DURCHFÜHRUNG
DER ERFINDUNG
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1 zeigt eine Schlitzstoßmaschine,
die eine Hülse 1 in
einer Spannzange 2 der Arbeitshaltespindel 3 hält, die
sowohl drehbar als auch axial verschiebbar in einer Maschinenbasis 4 montiert
ist. Ein Werkzeugkopf 5 erstreckt sich von der Schneidspindel 7 und
ist in diesem Ausführungsbeispiel
mit diesem integriert. Die Schneideinrichtung beinhaltet Schneidwerkzeughalterungen 100 bzw. 110,
die Arme (oder fingerähnliche
Vorsprünge) 6 und 8 aufweisen,
die an dem Werkzeugkopf 5 montiert sind. Die Arme 6 und 8 der
Werkzeughalterungen 100 und 101 ermöglichen
das Montieren von Schneidwerkzeugen 9 bzw. 11.
Die Schneidspindel 7 oszilliert winklig über einen
Winkel von etwa 45°,
und die Schneidwerkzeuge 9 und 11 sind in ihren
obersten Positionen gezeigt. Die Schneidspindel 7 ist um
eine Achse 19 in einem Spindelträger 12 drehbar gelagert, der
wiederum um eine Achse 13 in einer Schneidkapsel 14 gelagert
ist.
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Während des
Schneidvorgangs wird lediglich eines der Schneidwerkzeuge 9 und 11 zu
einem Zeitpunkt verwendet, und durch die Hin- und Herbewegung der
Schneidspindel 7 um die Achse 10 wird ein gekrümmter Schneidhub
auf das verwendete Schneidwerkzeug bewirkt, wobei durch die Oszillation
des Spindelträgers 12 die
erforderliche Rückkehrbewegung
am Ende des Schneidhubs bewirkt wird.
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Die
Nockenantriebsanordnung zum Bewirken der Hin- und Herbewegung der
Schneidwerkzeuge 9 und 11, wobei die erstere in
der Schneidkapsel 14 enthalten ist, ist hier nicht beschrieben,
da sie vollständig
im US-Patent 5,292,214 (Bishop et al.) offenbart ist. Der Einführmechanismus
kann vom Typ eines angetriebenen mechanischen Nockens sein, wie im
obigen Stand der Technik beschrieben, oder ein geeigneter, numerisch
gesteuerter Servoantriebsmechanismus, der dazu ausgestaltet ist,
eine relative lineare horizontale Bewegung zwischen der Schneidkapsel 14 und
der Hülse
zu bewirken, wodurch eine Einrichtung zum Einführen von einem der Schneidwerkzeuge
während
eines Schneidvorgangs bereitgestellt wird.
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Die
Arbeitshaltespindel ist ebenfalls für eine axiale (vertikale) lineare
Bewegung ausgebildet und kann bezüglich ihrer Funktion ähnlich der
sein, die in dem vorstehend bezeichneten bekannten Dokument US-Patent
5,328,309 (Bishop et al.) erläutert
ist, oder sie kann alternativ eine geeignete numerisch gesteuerte
Servoantriebseinrichtung sein. Dies ermöglicht es, dass die Hülse in axialer
Richtung von dem Schneidwerkzeug freikommen kann. In dem anderen,
nicht gezeigten Ausführungsbeispiel
kann jedoch die relative vertikale lineare Bewegung zwischen der Arbeitshaltespindel
und dem Schneidwerkzeug durch Vorsehen einer vertikal verlagerbaren
Schneidkapsel erreicht werden.
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2 zeigt eine separate Ansicht
von dem Werkzeugkopf 5 sowie den Schneidwerkzeugen 9 und 11,
die an Armen 6 und 8 der Schneidwerkzeughalterungen 100 bzw. 101 montiert
sind. Obwohl in diesem Ausführungsbeispiel
die Schneidwerkzeughalterungen 100 und 101 jeweils
unabhängig
voneinander sind und separat abnehmbar an dem Werkzeugkopf 5 angebracht
werden können,
kann leicht verstanden werden, dass die Schneidwerkzeughalterungen 100 und 101 als
ein einziges Bauteil ausgebildet sein können.
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3 zeigt eine Hülse 1 in
Relation zu einem Schneidwerkzeug 9, das an einem Arm 6 der
Werkzeughalterung 100 montiert ist, wenn ein konkaver gekrümmter Schlitz 15 mit
geschlossenen Enden bekannten Typs in die Bohrung 16 geschnitten
wird. Die winklige Hin- und Herbewegung des Schneidwerkzeugs 9 erfolgt
in einer im wesentlichen diametralen Ebene der Bohrung 16 (d.
h. in der Querschnittsebene), und das Schneidwerkzeug greift mit
der Fläche 17 der
Bohrung 16 in der diametralen Ebene ein, und zwar am weitesten
entfernt von der Schneidspindelachse 10. Bei einer solchen
Anordnung steht die Schneidspitze 18 des Schneidwerkzeugs 9 nach
außen
gerichtet weg von dem Werkzeugkopf 5 vor.
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Da
die Schneidkapsel 14 bezüglich des Werkzeugkopfes linear
(horizontal) bewegbar ist und die Arbeitshaltespindel axial (vertikal)
bewegt werden kann, kann die Hülse 1 neu
positioniert werden, so dass das Schneidwerkzeug 11 verwendet
werden kann, um einen Schlitz oder einen Bereich von einem Schlitz
in einem anderen Bereich der Fläche 17 der Bohrung 16 zu
schneiden.
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4 zeigt die Hülse 1 bezüglich des Schneidwerkzeugs 11,
das an dem Arm 8 der Schneidwerkzeughalterung 101 montiert
ist. Die winklige Hin- und Herbewegung des Schneidwerkzeugs 11 erfolgt
wieder in einer im wesentlichen diametralen Ebene der Bohrung 16,
und das Schneidwerkzeug greift mit der Fläche 19 der Bohrung 16 in der
diametralen Ebene ein, und zwar nächstliegend zu der Schneidspindelachse 10.
Die Schneidspitze 20 des Schneidwerkzeugs 11 steht
nach innen in Richtung auf dem Werkzeugkopf 5 vor. Eine
solche Anordnung ermöglicht
es, dass Schlitzböden
oder Bereiche von Schlitzböden
geschnitten werden, die konvex sind, statt konkav wie bei 102.
Die Verwendung von Schlitzböden
mit konvexen Bereichen wird später
beschrieben und in 7(b) bis 7(e) gezeigt.
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Obwohl
das erste Ausführungsbeispiel
des Werkzeugkopfes 5, der in 2 gezeigt
ist, fingerähnliche
Schneidwerkzeughalterungen 100 und 101 verwendet,
die in der Lage sind, konkave bzw. konvexe Schlitzbereiche zu schneiden,
ist es in einem zweiten Ausführungsbeispiel
(wie in 5 gezeigt) möglich, zwei
fingerähnliche
Schneidwerkzeughalterungen 103 und 104 zu haben,
die beide für
das Schneiden von Schlitzen mit konkaven Bodenbereichen ausgestaltet
sind. Ein solches Ausführungsbeispiel
kann zur Ausbildung von Schlitzen mit zwei verschiedenen Breiten
in einer Hülse
an einer einzigen Maschine verwendet werden, wie in 1 gezeigt, und zwar unter Verwendung
von Schneidspitzen mit verschiedener Breite an den Schneidwerkzeugen 109 und 111.
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Bei
einem dritten Ausführungsbeispiel,
wie in 6 gezeigt, sind
zwei fingerähnliche
Schneidwerkzeughalterungen 105 und 106 beide für das Schneiden
von Schlitzen mit konvexen Bodenbereichen ausgestaltet. Ein solches
Ausführungsbeispiel kann
ebenfalls verwendet werden, um Schlitze mit zwei verschiedenen Breiten
in einer Hülse
an einer einzigen Maschine auszubilden, wie in 1 gezeigt, und zwar unter Verwendung
von Schneidspitzen mit verschiedener Breite an Schneidwerkzeugen 107 und 108.
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Es
wird nun auf 7(a) bis 7(e) Bezug genommen, in denen
fünf verschiedenen
Ausführungsbeispiele
von Schlitzen 21(a) bis 21(e) in Hülsen 1(a) bis 1(e) gezeigt
sind. Aus Gründen
der besseren Darstellung sind äußere Merkmale
der Hülse
weggelassen, und die Dimensionen sind entsprechend verändert. Aus
Gründen
der Vereinfachung ist außerdem
in jeder Hülse
ledig 1ich ein Schlitz gezeigt. Alle fünf Schlitz-Ausführungen
können
an der Maschine des ersten Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung hergestellt werden.
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7(a) zeigt eine Hülse 1(a) mit
einem gekrümmten
Schlitz 21(a) mit geschlossenen Enden und einem konkaven
Boden. Dieser Schlitz ist ähnlich
Schlitz 15, der in 3 gezeigt
ist, und kann primär
als ein Einlassschlitz an der Hülse
verwendet werden. Der Schlitz 21(a) ist in herkömmlicher
Weise geschnitten, wie vorstehend unter Bezugnahme auf die in 3 gezeigte Werkzeuganordnung
beschrieben wurde, wobei die winklige Hin- und Herbewegung des Schneidwerkzeugs 9 in
einer diametralen Ebene der Bohrung 16 erfolgt, und das
greift Schneidwerkzeug mit der Fläche 17(a) der Bohrung 16(a) in
der diametralen Ebene ein, die am weitesten von der Schneidspindelachse 10 entfernt
ist.
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7(b) zeigt eine Hülse 1(b) mit
einem gekrümmten
Schlitz 21(b), der einen konvexen Boden hat und an beiden
axialen Endbereichen der Fläche 17(b) der
Bohrung 16(b) der Hülse 1(b) offen
ist. Dieser Schlitz kann vorzugsweise als ein Rückführschlitz in der Hülse verwendet
werden. Der Schlitz 21(b) wird in der Weise geschnitten,
die vorstehend unter Bezugnahme auf die in 4 gezeigte Werkzeuganordnung erläutert wurde,
wobei die winklige Hin- und Herbewegung des Schneidwerkzeugs 11 in
einer diametralen Ebene der Bohrung 16(b) erfolgt, und
das Schneidwerkzeug greift mit der Fläche 17(b) der Bohrung 16(b) in
der diametralen Ebene ein, die nächstliegend
zur Schneidspindelachse 10 liegt.
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7(c) zeigt eine Hülse 1(c) mit
einem Schlitz 21(c) mit einem Schlitz, der drei unterschiedlich
gekrümmte
Schlitzbereiche hat und an beiden axialen Endbereichen der Fläche 17(c) der
Bohrung 16(c) der Hülse 1(c) offene
Enden aufweist. Der mittlere Schlitzbereich hat einen konkaven Boden,
während
die beiden äußeren gekrümmten Schlitzbereiche
konvexe Böden
haben. Dieser Schlitz kann vorzugsweise auch als ein Rückkehrschlitz
an der Hülse verwendet
werden. Der Schlitz 21(c) wird durch Schneiden des zentralen
konkaven Bereichs des Schlitzes durch die in 3 gezeigte Werkzeuganordnung geschnitten,
während
die beiden äußeren konvexen
Bereiche durch die Werkzeuganordnung aus 4 hergestellt werden können. Da
die Maschine des ersten Ausführungsbeispiels
ein Werkzeug mit zwei Köpfen
hat, die dazu ausgestaltet sind, um sowohl konkave als auch konvexe
Bereiche zu schneiden, können
sowohl die konkaven als auch die konvexen Bereich des Schlitzes 21(c) an
der gleichen Maschine geschnitten werden.
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7(d) zeigt eine Hülse 1(d) mit
einem Schlitz 21(d), der an beiden axialen Endbereichen der
Fläche 17(d) der
Bohrung 16(d) der Hülse 1(d) offene
Enden hat. Der mittlere Bodenbereich von dem Schlitz 21(d) ist
im wesentlichen flach, obwohl die beiden äußeren gekrümmten Endbereiche konvexe Böden haben.
Dieser Schlitz kann vorzugsweise als ein Rückkehrschlitz an der Hülse verwendet werden.
Die beiden äußeren gekrümmten Schlitzbereiche
können
in der Weise geschnitten werden, die vorstehend unter Bezugnahme
auf die in 4 gezeigte
Werkzeuganordnung beschrieben ist. Der im wesentlichen flache mittlere
Bereich von dem Schlitz 21(d) kann alternativ konvex sein,
und zwar mit einem sehr großen
Krümmungsradius.
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7(e) zeigt eine Hülse 1(e) mit
einem Schlitz 21(e), der zwei konvexe Schlitzbereiche hat, und
zwar an gegenüberliegenden
axialen Endbereichen der Fläche 17(e) der
Bohrung 16(e) der Hülse 1(e).
Die beiden konvex Schlitzbereiche können in der Weise geschnitten
werden, wie vorstehend unter Bezugnahme auf die in 4 gezeigte Werkzeuganordnung erläutert wurde.
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Die
in 7(b), 7(c), 7(d) und 7(e) dargestellten Schlitze,
ebenso wie nicht gezeigte Schlitzkonfigurationen, bei denen konvexe
Schlitzbodenbereiche verwendet werden, sind zur Verwendung als Rückkehrschlitze
an Hülsen
zur Verwendung mit Ventilen geeignet, die in unserer Internationalen
Patentanmeldung PCT/AU96/00266 mit dem Titel "Rotary Valve for Power Steering Gear" und in der Internationalen
Patentanmeldung PCT/AU96/00267 mit dem Titel "Power Steering Gear Valve" erläutert sind, deren
Offenbarung durch Bezugnahme hier eingefügt wird.