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Die Erfindung betrifft eine hydraulische Spannvorrichtung für einen Kettentrieb mit einem Spannkolben, der in einer Aufnahme geführt ist und der an seiner Außenumfangsfläche Rastnuten aufweist, und mit einem Rastelement, das zwei ringförmige Abschnitte und das eine offene und eine geschlossene radiale Erweiterung aufweist, wobei das Rastelement mithilfe der zwei ringförmigen Abschnitte mit einer der Rastnuten in Eingriff gebracht werden kann, sowie mit einem Klemmanschlag und einem Gleitanschlag, die axial voneinander beabstandet sind, wobei die Aufnahme zwei axiale Verlängerungen aufweist, die sich in axialer Richtung zwischen der Klemmanschlagebene und der Gleitanschlagebene erstrecken und wobei die zwei axialen Verlängerungen der Aufnahme und der Spannkolben die zwei radialen Erweiterungen des Rastelements nicht einschließen.
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Eine derartige Spannvorrichtung offenbart beispielsweise die
DE 10 2016 207 784 A1 . Der Spannkolben ist mittels eines Transportsicherungsdrahts gegen ein Herausfallen während des Transports und der Montage gesichert. Der Transportsicherungsdraht wird zu diesem Zweck in eine Bohrung des Gehäuses gesteckt, sodass der Spannkolben mittels eines an einer Rastnut des Spannkolbens anliegendem Transportsicherungsdrahts festgelegt ist. In einigen Anwendungen kann es wünschenswert sein, auf eine Bohrung für den Transportsicherungsdraht verzichten zu können.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine kostengünstige Transportsicherung bereitzustellen.
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Die Aufgabe wird gelöst durch eine hydraulische Spannvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
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Demnach bilden eine der zwei axialen Verlängerungen, der dieser - zur Bildung einer Transportsicherung vorgesehenen - axialen Verlängerung zugeordnete erste oder zweite Gleitanschlag und eine Transportsicherungsnut des Spannkolbens eine Aufnahme für einen Transportsicherungsdraht. Der beispielsweise als Transportsicherungsstift gestaltete Transportsicherungsdraht wird somit zwischen Spannkolben und axialer Verlängerung in der Transportsicherungsnut gehalten, indem die Beweglichkeit des Transportsicherungsdrahts einerseits durch die axiale Verlängerung begrenzt wird und andererseits durch einen Abschnitt des Gleitanschlags. Der Spannkolben ist nach außen durch eine Feder vorgespannt und bringt den in der Transportsicherungsnut sitzenden Transportsicherungsdraht an dem Abschnitt des Gleitanschlags zur Anlage; zugleich wird ein Kraftfluss zwischen dem federvorgespannten Kolben, dem Transportsicherungsdraht und dem Bereich des Gleitanschlags hergestellt. Der Bereich des Gleitanschlags weist in der Projektion auf die die Spannkolbenachse enthaltende Symmetrieebene der axialen Verlängerung einen geringeren Mindestabstand zur Spannkolbenachse auf als die axiale Verlängerung im Bereich der Symmetrieebene. Die derart gestaltete Aufnahme für den Transportsicherungsdraht ist gießtechnisch gemeinsam mit der Aufnahme herstellbar, sodass ein nachträgliches Einbringen z.B. einer Bohrung entfallen kann.
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Die Transportsicherungsnut kann zugleich Rastnut sein. Die geschlossene radiale Erweiterung bezieht sich auf einen Bereich des Rastelements ohne Unterbrechung, die offene radiale Erweiterung bezieht sich auf einen Bereich des Rastelements, in dem sich die Enden befinden. Die offene radiale Erweiterung enthält also eine Unterbrechung des Rastelements, z.B. die Enden eines zu einem Rastelement geformten Drahtes. Die Drahtenden können sich überlappen, wodurch eine geschlossene Kontur entsteht. An der offenen radialen Erweiterung kann das Rastelement also auseinander gedrückt werden, im Bereich der geschlossenen radialen Erweiterung befindet sich der Drehpunkt.
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Die zwei axialen Verlängerungen der Aufnahme und der Spannkolben schließen die zwei radialen Erweiterungen des Rastelements nicht ein; das Rastelement befindet sich somit radial nicht zwischen einer axialen Verlängerung und dem Spannkolben. Jedenfalls zwei der zwei axialen Verlängerungen der Aufnahme und der Spannkolben schließen demnach zwei der zwei radialen Erweiterungen des Rastelements in radialer Richtung nicht ein, da die radialen Erweiterungen des Rastelements im Bereich der axialen Verlängerungen der Aufnahme angeordnet sind. Auf vorteilhafte Weise kann auf eine aufwendige Bearbeitung des Innenumfangs der Aufnahme verzichtet werden. Im Unterschied zur konventionellen Anordnung des Rastelements zwischen Spannkolben und Gehäuse muss keine umlaufende, am Innenumfang angeordnete Nut vorgesehen sein. Beispielsweise kann somit ermöglicht werden, auf eine spangebende Nachbearbeitung in dieser Hinsicht zu verzichten. Stattdessen können beispielsweise die Aufnahme und die zwei axialen Verlängerungen gießtechnisch gemeinsam gefertigt werden.
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Besondere Vorteile mit Blick auf die gießtechnische Fertigung der Aufnahme und der axialen Verlängerungen der Aufnahme können erreicht werden, wenn die Unterseite einer axialen Verlängerung (also die Seite, die dem Spannkolben zugewandt ist) mit einem bestimmten radialen Abstand von dem zylindrischen Hohlraum der Aufnahme entfernt angeordnet ist (bzw. einer gedachten Verlängerung der Innenmantelfläche des zylindrischen Hohlraums). Der Abstand soll größer als 1 mm sein und bevorzugt zwischen 2 mm bis 3 mm betragen. Auf diese Weise lässt sich die Aufnahme kostengünstig beispielsweise mithilfe eines Auf-Zu-Werkzeugs und eines Schieber herstellen.
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Ein erstes Ende und ein zweites Ende des Rastelements schließen die Unterbrechung ein, wobei - zumindest in einem nicht vorgespannten Zustand des Rastelements - in Umfangsrichtung der Abstand zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende größer ist als zwischen Teilbereichen des Rastelements, die die Einschnürung bilden. Die Montage der Spannvorrichtung kann demnach derart erfolgen, dass das Rastelement in einem axialen Bereich zwischen der Klemmanschlagebene und der Gleitanschlagebene in radiale Richtung über die erste der zwei axialen Verlängerungen geschoben wird und anschließend über den Spannkolben sowie die zweite der zwei axialen Verlängerungen.
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In weiterer Ausgestaltung ist der Spannkolben in einer Aufnahme geführt und schließt gemeinsam mit der Aufnahme einen Hochdruckraum ein. Über ein als Nachfüllventil gestaltetes Rückschlagventil mit einem beispielsweise kugelförmigen oder plattenförmigen Rückschlagventilkörper gelangt unter Druck stehendendes Hydraulikmittel in den Hochdruckraum. Wird über den Steuertrieb, insbesondere Kettentrieb, eine Kraft auf den mittels einer Feder gegen die Aufnahme vorgespannten Spannkolben ausgeübt, wird der Spannkolben in die Aufnahme gedrängt; Schwingungen des Steuertriebs werden gedämpft, indem Hydraulikmittel über einen Leckagespalt abgeführt wird. Zum Abbau von Druckspitzen kann ein Überdruckventil im Hochdruckraum angeordnet sein.
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Um eine ausreichende Spannung der Kette gewährleisten zu können, ist der Spannkolben in weiterer Ausgestaltung zum einen mittels einer Feder gegen die Aufnahme verspannt. Beispielsweise bei Motorstart können jedoch große Kräfte auf den Spannkolben wirken, so dass ein übermäßiges Einfahren des Spannkolbens nicht wirksam verhindert werden kann. Um ein übermäßiges Einfahren des Spannkolbens zu vermeiden, weist der Spannkolben an seiner Außenumfangsfläche zumindest entlang eines axialen Abschnitts Rastnuten auf. Die Rastnuten sind umlaufend entlang des Außenumfangs angeordnet und derart gestaltet, dass ein Ausfahren des Spannkolbens ermöglicht, ein Einfahren des Spannkolbens jedoch verhindert wird: Die Rastnuten weisen jeweils zwei Nutwände auf, die mithilfe des Rastelements einerseits mit dem Klemmanschlag und andererseits mit dem Gleitanschlag in Kontakt gebracht werden können. Die Nutwand, die bei einem Einfahren mit dem Klemmanschlag in Kontakt gebracht werden kann, verläuft steiler als die gegenüberliegende Nutwand, die mit dem Gleitanschlag in Kontakt gebracht werden kann. Ein übermäßiges Einfahren wird auf diese Weise wirksam unterbunden, weil das Rastelement formschlüssig zwischen Rastnut und Klemmanschlag anliegt. Bei einem Ausfahren des Spannkolbens kann das Rastelement mit dem Gleitanschlag in Kontakt gebracht werden, wodurch das Rastelement über die Nutwand in die nächste Rastnut gleitet bzw. zwangsweise geschoben werden kann. Der axiale Abstand zwischen dem Klemm- und dem Gleitanschlag bestimmt gemeinsam mit der Nutbreite den Rückhub des Spannkolbens.
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Die zwei axialen Verlängerungen können in weiterer Ausgestaltung als sich in axialer Richtung erstreckende Stege gebildet sein und können endseitig, der Aufnahme zugewandt, den Gleitanschlag formen. Der Gleitanschlag kann beispielsweise derart gebildet sein, dass die zwei axialen Verlängerungen jeweils in Form eines T-Stücks geformt sind. Die zwei radialen Erweiterungen des Rastelements können somit beim Ausfahren des Spannkolbens mit dem Gleitanschlag in Kontakt gebracht werden, wobei der Gleitanschlag durch die hakenförmigen Erweiterungen des T-Stücks gebildet wird.
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Der Klemmanschlag kann in weiterer Ausgestaltung durch Anformungen an einer Stirnseite der Aufnahme gebildet werden. Der Klemmanschlag kann im Verhältnis zur Ebene, die orthogonal zu einer die Längsachse der Aufnahme enthaltenden Ebene verläuft, geneigt angeordnet sein. Die Klemmanschlagebene ist somit die Ebene, die im Wesentlichen den Linienkontaktbereich zwischen Klemmanschlag und Rastelement enthält. Die Klemmanschlagebene kann somit ebenfalls orthogonal zur Ebene verlaufen, die die Längsachse der Aufnahme enthält. Der Klemmanschlag kann eine Fase sein, die entlang eines Teils des Umfangs der Öffnung der Aufnahme verläuft.
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In weiterer Ausgestaltung können die zwei axialen Verlängerung und der Rastring in beliebiger Relation zur Aufnahme angeordnet sein. Beispielsweise kann bei Vorhandensein von genau zwei axialen Verlängerungen eine gedachte Verbindungslinie zwischen den genau zwei axialen Verlängerungen parallel oder senkrecht zu einer Ebene verlaufen, die der Ebene der Anlagefläche zwischen Aufnahme und Montageumgebung entspricht.
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In weiterer Ausgestaltung umfasst die Aufnahme einen zylindrischen Hohlraum, wobei der Spannkolben mithilfe des zylindrischen Hohlraums geführt ist. Alternativ umfasst die Aufnahme einen zylindrischen Hohlraum und eine in den zylindrischen Hohlraum eingesetzte Hülse, wobei der Spannkolben mithilfe der Hülse geführt ist. Besondere Kostenvorteile ergeben sich, wenn der Spannkolben direkt in einem zylindrischen Hohlraum der Aufnahme geführt ist. Die Aufnahme kann beispielsweise als Gehäuse aus Aluminium gestaltet sein und den zylindrischen Hohlraum zum Führen des Spannkolbens aufweisen. Alternativ kann der zylindrische Hohlraum eine Hülse, beispielsweise aus Stahl hergestellt, aufnehmen; in diesem Fall können die Hülse, das Rückschlagventil und weitere Komponenten vormontiert eingesetzt werden.
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Das Rastelement kann beispielsweise elastisch dehnbar als Draht gestaltet sein; der Radius der ringförmigen Abschnitte kann somit vergrößert werden, wenn das Rastelement über eine der Nutwände geschoben wird. Das Rastelement kann jedoch auch im Bereich einer der zwei radialen Erweiterungen einen Biegebereich haben, wodurch sich das Rastelement nach der Art einer Klammer weitet.
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Eine der zwei axialen Verlängerungen ist in radialer Richtung zwischen dem Spannkolben und einer der zwei radialen Erweiterungen des Rastelements angeordnet. Eine der zwei radialen Erweiterungen ist offen gestaltet, sodass die axiale Verlängerung nicht notwendigerweise umschlossen wird. Bei insgesamt zwei radialen Erweiterungen und zwei axialen Verlängerungen ist somit genau eine der zwei axialen Verlängerungen in radialer Richtung zwischen dem Spannkolben und einer der zwei radialen Erweiterungen angeordnet. Die Gestaltung erleichtert auf vorteilhafte Weise die Montage des Rastelements.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Mindestabstand zwischen dem der - zur Bildung einer Transportsicherung vorgesehenen - axialen Verlängerung zugeordneten ersten oder zweiten Gleitanschlag und dem Spannkolben geringer als ein Abstand zwischen der zur Bildung einer Transportsicherung vorgesehenen axialen Verlängerung und dem Spannkolben in einem axialen Bereich zwischen der Klemmanschlagebene und Gleitanschlagebene. Der Transportsicherungsdraht kann sich gegen einen Bereich des Gleitanschlags abstützen und somit den Spannkolben in seiner Lage festsetzen. Zugleich wird die Fläche des Gleitanschlags vergrößert, wodurch Vorteile auch hinsichtlich des Zusammenwirkens und Verschleißverhaltens von Rastelement und Gleitanschlag entstehen.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Spannkolben hohlzylindrisch gestaltet und weist einen zur Anlage an einer Spannschiene vorgesehenen Kolbenkopf auf, wobei die Transportsicherungsnut dem Kolbenkopf benachbart angeordnet und der Geometrie des Transportsicherungsdrahts angepasst ist. Die Transportsicherungsnut kann die dem Kolbenkopf am nächsten liegende Nut sein. Die Rastnuten müssen nicht mehr den Mindestanforderungen an die Geometrie des Transportsicherungsdrahts angepasst sein. Somit ist es möglich, auch Rastnuten mit flachen Steigungen, kleinen Abständen usw. zu verwirklichen, die bei einer aus dem Stand der Technik bekannten Transportsicherung nicht dazu geeignet wären, den Spannkolben am Transportsicherungsdraht zuverlässig festzulegen.
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In einer vorteilhaften Ausführung weist die offene radiale Erweiterung eine Einschnürung und eine Unterbrechung des Rastelements auf, wobei ein erstes Ende und ein zweites Ende des Rastelements die Unterbrechung einschließen und wobei in Umfangsrichtung der Abstand zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende größer ist als zwischen Teilbereichen des Rastelements, die die Einschnürung bilden. Auf vorteilhafte Weise kann somit die Montage des Rastelements erleichtert werden, weil das Rastelement an entsprechender Position auf den Kolben gesteckt werden kann.
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In einer vorteilhaften Ausführung kann das Rastelement im Bereich der Einschnürung mit dem Gleitanschlag in Kontakt gebracht werden. Im Bereich der Unterbrechung des Rastelements stehen sich zwei Endabschnitte des Rastelements gegenüber, wobei Teilabschnitte der zwei Endabschnitte in Umfangsrichtung voneinander beabstandet sind, sich nach radial außen erstrecken und mit dem Gleitanschlag in Kontakt gebracht werden können. Trotz Unterbrechung des Rastelements kann somit eine Anlage am Gleitanschlag sichergestellt werden. Weitere radiale Erweiterungen des Rastelements, die keine Unterbrechung aufweisen, können entsprechend gestaltet sein.
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In einer vorteilhaften Weiterentwicklung kann sich an den Bereich der Einschnürung ein Bereich der Aufweitung anschließen. Die Aufweitung kann V-förmig gestaltet sein. Die Gestaltung mit einer Aufweitung erleichtert auf vorteilhafte Weise die Montage des Rastelements.
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In einer vorteilhaften Ausführung sind die zwei axialen Verlängerungen im Bereich der Gleitanschlagebene voneinander getrennt angeordnet. Eine Verbindung besteht also nur über das Gehäuse im Bereich der Klemmanschlagebene. Auf vorteilhafte Weise kann somit das Gewicht der Vorrichtung optimiert und die gießtechnische Herstellbarkeit verbessert werden.
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In einer vorteilhaften Ausführung ist die geschlossene radiale Erweiterung des Rastelements einem ersten Gleitanschlag zugeordnet und die offene radiale Erweiterung des Rastelements ist einem zweiten Gleitanschlag zugeordnet, wobei der erste Gleitanschlag oder der zweite Gleitanschlag im Bereich der Gleitanschlagebene einen rampenförmigen Verlauf aufweist, der einer Aufspreizbewegung des Rastelements folgt. Der rampenförmige Verlauf ermöglicht auf vorteilhafte Weise, dass das Rastelement bei der Überführung in eine benachbarte Nut des Spannkolbens nicht ausschließlich in der Gleitanschlagebene aufgedrückt wird, sondern bereits entlang eines axialen Abschnitts zwischen Klemmanschlag und Gleitanschlag. Im Kontaktbereich zwischen Rastelement und Gleitanschlag bzw. dem rampenförmigen Verlauf der axialen Verlängerung kann somit auf vorteilhafte Weise die punktuelle Belastung vermindert werden. Alternativ können der erste und der zweite Gleitanschlag im Bereich der Gleitanschlagebene einen rampenförmigen Verlauf aufweisen, der der Aufspreizbewegung des Rastelements folgt.
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In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist der abgeflachte Querschnitt am offenen Ende des Rastelements angeordnet und der rampenförmige Verlauf an der axialen Verlängerung, die der geschlossenen radialen Erweiterung zugeordnet ist. Mit wenig Aufwand können die Beständigkeit des Rastelements und die Beständigkeit der axialen Verlängerung verbessert werden.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform weist das Rastelement an seiner offenen radialen Erweiterung, an seiner geschlossene radialen Erweiterung oder an der offenen und der geschlossenen radialen Erweiterung einen abgeflachten Querschnitt auf, wobei das Rastelement im Bereich des abgeflachten Querschnitts in Kontakt mit dem Gleitanschlag gebracht werden kann.
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Der abgeflachte Querschnitt führt zu einer Vergrößerung der Kontaktfläche zwischen Rastelement und Gleitanschlag, wodurch die Flächenpressung verringert werden kann. Auf vorteilhafte Weise kann somit u.a. Verschleiß reduziert und die Materialstärke des Rastelements im Allgemeinen verringert werden. Die aus dem abgeflachten Querschnitt entstehende Abflachung ist somit an der Seite des Rastelements angeordnet, die dem Gleitanschlag zugewandt ist. Ein zusätzliche Abflachung kann an der gegenüberliegenden Seite angeordnet sein (spiegelsymmetrisch), um die Montage zu vereinfachen und eine Fehlmontage zu verhindern. Die Abflachung kann beispielsweise mittels Rollieren, Walzen oder Prägen hergestellt werden.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform schließen zwei der zwei axialen Verlängerungen in Umfangsrichtung einen Rastabschnitt ein, wobei eine der zwei ringförmigen Abschnitte im Bereich dieses Rastabschnitts mit einer der Rastnuten in Eingriff gebracht werden kann; im Bereich der Rastabschnitte ist der Spannkolben nicht von der Aufnahme umgeben, sodass die Rastnuten von außen zugänglich sind. Das Rastelement kann somit in Umfangsrichtung zwischen den axialen Verlängerungen in die Rastnuten eingreifen. Die Funktionsweise der Rastierung kann somit in montiertem Zustand beobachtet werden, wodurch die Wartung des Verbrennungsmotors erleichtert wird. Darüber hinaus ist das Rastelement ein außenliegendes Bauteil der Spannvorrichtung; es ist also von außen zugänglich, wodurch eine Montage und Demontage des Rastelements vereinfacht wird. Darüber hinaus kann ein Sicherungselement einen der zwei ringförmigen Abschnitte im Bereich des Rastabschnitts mit einer der Rastnuten zwangsweise in Eingriff halten. Auf diese Weise kann eine Transportsicherung verwirklicht werden, weil eine Verlagerung des Rastelements in eine benachbarte Rastnut unterbunden wird.
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In einer Weiterentwicklung weist der erste oder der zweite Gleitanschlag, der nicht der zur Bildung einer Transportsicherung vorgesehenen axialen Verlängerung zugeordnet ist, in der Projektion auf die die Spannkolbenachse enthaltende Symmetrieebene dieser axialen Verlängerung einen geringeren Mindestabstand zur Spannkolbenachse auf als die axiale Verlängerung im Bereich der Symmetrieebene. Auf vorteilhafte Weise kann somit hinsichtlich des Zusammenwirkens und des Verschleißes von Rastelement und Gleitanaschlag die Anlagefläche zwischen Rastelement und Gleitanschlag vergrößert werden.
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In einer Weiterentwicklung weist das Rastelement zwei ringförmige Abschnitte und zwei radiale Erweiterungen auf, wobei die Aufnahme genau zwei axiale Verlängerungen aufweist, die genau zwei Rastabschnitte einschließen. Das Rastelement kann demnach mit zwei ringförmigen Abschnitten in eine der Rastnuten eingreifen, wodurch ein sicheres Klemmen ermöglicht wird. Darüber hinaus kann die geometrische Komplexität des Rastelements vermindert werden, da lediglich zwei axiale Verlängerungen vorgesehen sind; das Rastelement weist demnach zwei radiale Erweiterungen auf.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weisen die zwei axialen Verlängerungen in einem axialen Abschnitt zwischen der Klemmanschlagebene und der Gleitanschlagebene in Umfangsrichtung beidseitig eine Verjüngung auf, wodurch in der Gleitanschlagebene der Gleitanschlag gebildet wird. Der Gleitanschlag befindet sich somit dort, wo die Verjüngung endet. Die zwei axialen Verlängerungen können demnach T-förmig gestaltet sein, wobei der Steg des T sich zwischen der Gleitanschlagebene und der Klemmanschlagebene erstreckt und das Dach des T die Gleitanschlagebene bildet, woraus, dem Steg zugewandt, der Gleitanschlag hervorgeht. Das Dach des T kann im Wesentlichen tangential zur Umfangsrichtung verlaufen. Alternative kann das Dach des T, einen Kreisabschnitt bildend, in Umfangsrichtung verlaufen, wobei die erste Alternative vorteilhaft hinsichtlich der gießtechnischen Herstellbarkeit ist.
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Eine mit Blick auf das Zurücksetzen vorteilhafte Ausführungsform betrifft eine Spannvorrichtung, die im Bereich des Rückhubs, also zwischen Gleitanschlagebene und Klemmanschlagebene, eine Rücksetzrampe aufweist, wobei die Rücksetzrampe eine sich nach radial innen erstreckende Erhebung der axialen Verlängerung der Aufnahme ist. Die Rücksetzrampe stellt sicher, dass ein Blockadeelement, wie beispielsweise ein Schraubendreher, parallel zur Gleitanschlagebene positioniert werden kann. Die Rücksetzrampe ist bevorzugt im Bereich des Klemmanschlags angeordnet und kann - eine Einführschräge bildend - in Richtung Gleitanschlag verlaufen. Die Rücksetzrampe ist bevorzugt an einer der zumindest zwei axialen Verlängerungen vorgesehen, die von einer radialen Erweiterung ohne Unterbrechung des Rastelements umgeben ist.
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Alternativ zu einer Gestaltung mit Rücksetzrampe kann auch ein keilförmiges Spezialwerkzeug Einsatz finden, dass - nach Positionierung - mit einer seiner Kanten gegen die Aufnahme gedrückt wird; auf diese Weise kann das Rastelement in vergleichbarer Weise parallel zur Gleitanschlagebene positioniert und im Bereich des Gleitanschlags festgelegt werden.
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Eine Gestaltung des Rastelements entsprechend einer der vorangehend beschriebenen Ausführungsformen erleichtert auf vorteilhafte Weise die Montage des Rastelements. Das Rastelement kann in einem ersten Schritt in einem axialen Bereich zwischen der Klemmanschlagebene und der Gleitanschlagebene in radiale Richtung über die erste der zwei axialen Verlängerungen geschoben werden. Anschließend wird das Rastelement über den Spannkolben sowie die zweite der zwei axialen Verlängerungen geschoben. Die Montage kann somit bei vormontiertem Spannkolben erfolgen bei zugleich geringer Komplexität.
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Das Zurücksetzen des Spannkolbens erleichtert eine Demontage und eine anschließende Montage beispielsweise einer Komponente eines Verbrennungsmotors. Als alternatives Verfahren kommt eine Ausführung mit einem Rastelement in Betracht, das im Bereich der Unterbrechung Betätigungsabschnitte aufweist. Ein Zusammendrücken der Betätigungsabschnitte ermöglicht ein Aufweiten des Rastelements, wodurch ein Formschluss zwischen Rastnut, Rastelement und Klemmanschlag vermieden wird.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert:
- 1 zeigt einen Kettentrieb für einen Verbrennungsmotor mit seinen wesentlichen Komponenten;
- 2a zeigt ein Ausführungsbeispiel einer hydraulischen Spannvorrichtung;
- 2b zeigt einen rampenförmigen Verlauf des Gleitanschlags der hydraulischen Spannvorrichtung aus 2a;
- 3 zeigt einen Längsschnitt der hydraulischen Spannvorrichtung aus 2a;
- 4 zeigt einen zweiten Längsschnitt der hydraulischen Spannvorrichtung aus 2a;
- 5 zeigt eine Draufsicht der hydraulischen Spannvorrichtung aus 2a;
- 6 zeigt ein Rastelement der hydraulischen Spannvorrichtung aus 2a;
- 7 zeigt ein Rastelement mit einem Beispiel eines abgeflachten Querschnitts der hydraulischen Spannvorrichtung aus 2a;
- 8 zeigt einen Spannkolben der hydraulischen Spannvorrichtung aus 2a;
- 9 zeigt die hydraulische Spannvorrichtung aus 2a mit einer Rücksetzrampe;
- 10 zeigt die Aufnahme der hydraulischen Spannvorrichtung aus 2a;
- 11a zeigt eine hydraulische Spannvorrichtung mit einem Rücksetzwerkzeug
und
- 11b zeigt das Rücksetzwerkzeug aus 11 a.
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In 1 ist ein Kettentrieb mit einer hydraulischen Spannvorrichtung 1 für einen Verbrennungsmotor mit seinen wesentlichen Komponenten dargestellt. Ein Kettentrieb umfasst prinzipiell ein mit der Kurbelwelle verbundenes Antriebskettenrad 2, zwei mit jeweils einer Nockenwelle verbundene Abtriebskettenräder 3 sowie eine Steuerkette 4, die das Antriebskettenrad 2 mit den Abtriebskettenrädern 3 verbindet. Über das Zugtrum 5 der Steuerkette 4 wird ein Antriebsmoment der Kurbelwelle auf die Nockenwellen übertragen. Am Zugtrum 5 wird die Steuerkette 4 mittels einer Führungsschiene 6 geführt.
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Die Steuerkette 4 wird an ihrem Leertrum 7 gespannt, um ihre Funktionalität über die Betriebsdauer gewährleisten zu können. Zu diesem Zweck wird die Steuerkette 4 mittels einer hydraulischen Spannvorrichtung 1 und eines Spannarms 8 mit einer Spannkraft beaufschlagt. Hydraulische Spannvorrichtungen 1 gemäß der beschriebenen Ausführungsform gewährleisten darüber hinaus eine Dämpfung des Kettentriebs.
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In 2a ist eine hydraulische Spannvorrichtung 1 eines Kettentriebs gezeigt mit einem mittels Transportsicherungsdraht 20 gesicherten Spannkolben 9, der in einem zylindrischen Hohlraum einer Aufnahme 10 geführt ist und an seiner Außenumfangsfläche Rastnuten 11 aufweist. Weiterhin gezeigt ist ein Rastelement 12, das zwei ringförmige Abschnitte 13 (siehe insb. 6) und zwei radiale Erweiterungen 14 aufweist, wobei das Rastelement 12 mithilfe der zwei ringförmigen Abschnitte 13 mit einer der Rastnuten 11 in Eingriff steht. Ein Klemmanschlag 15 (siehe 3) und ein Gleitanschlag 16 sind axial voneinander beabstandet angeordnet, wobei sich in axialer Richtung zwischen einer Klemmanschlagebene 32 und einer Gleitanschlagebene 33 (siehe 3) zwei axiale Verlängerungen 17 erstrecken. Die zwei axialen Verlängerungen 17 weisen in einem axialen Abschnitt zwischen der Klemmanschlagebene 32 und der Gleitanschlagebene 33 in Umfangsrichtung beidseitig eine Verjüngung 18 auf, wodurch in der Gleitanschlagebene 33 der Gleitanschlag 16 gebildet wird. Die zwei axialen Verlängerungen 17 schließen in Umfangsrichtung einen Rastabschnitt 42 ein, wobei die zwei ringförmigen Abschnitte 13 im Bereich des Rastabschnitts 42 mit einer der Rastnuten 11 in Eingriff gebracht werden kann.
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Die zwei axialen Verlängerungen 17 und der Spannkolben 9 schließen die zwei radialen Erweiterungen 14 des Rastelements 12 nicht ein. Das Rastelement ist somit - in radialer Richtung gesehen - nicht zwischen dem Spannkolben 9 und der axialen Verlängerung 17 angeordnet. Die geschlossene radiale Erweiterung 14b dagegen schließt - in radialer Richtung gesehen - gemeinsam mit dem Spannkolben 9 die axiale Verlängerung 17b ein.
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In 2b ist eine axiale Verlängerung 17 in der Draufsicht gezeigt. Im Bereich des Gleitanschlags 16a ist der rampenförmige Verlauf 51 des Gleitanschlags 16a verdeutlicht. Das auf dem Spannkolben 9 sitzende, sich entlang der Verjüngung 18 in axialer Richtung bewegende Rastelement 12 kommt im Bereich der geschlossenen radialen Erweiterung 14b am rampenförmigen Verlauf 51 zur Anlage, wodurch das Rastelement 12 gespreizt wird. Der rampenförmige Verlauf 51 unterstützt somit eine Aufweitung des Rastelements 12, wodurch das Gleiten in eine nächste Rastnut 11 des Spannkolbens 9 erleichtert wird. Der rampenförmige Verlauf kann an einer beliebigen der beiden axialen Verlängerungen 17a, 17b angeordnet sein oder an beiden axialen Verlängerungen.
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3 zeigt einen Längsschnitt durch die hydraulische Spannvorrichtung 1. Dargestellt ist die Aufnahme 10 mit dem zylindrischen Hohlraum 21, in dem der Spannkolben 9 geführt ist. Spannkolben 9 und Innenmantelfläche des zylindrischen Hohlraums 21 schließen einen Hochdruckraum 22 ein, der über eine Zulaufleitung 23 und ein Rückschlagventil 24, das einen Ventilsitz 25 und einen kugelförmigen Schließkörper 26 aufweist, mit Hydraulikmittel versorgt wird. Im Hochdruckraum 22 ist ein Element zur Verminderung des Füllvolumens 27 angeordnet, das endseitig eine Entlüftungsöffnung 28 bedeckt. Alternativ kann jedoch auch ein - nicht gezeigtes - Überdruckventil in dem Spannkolben 9 eingesetzt sein. Der Spannkolben 9 ist mittels einer Feder 29 in Ausfahrrichtung und somit nach Montage gegen die Spannschiene 8 vorgespannt.
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Der Spannkolben 9 weist am Außenumfang Rastnuten 11 auf, wobei das Rastelement 12 in die äußerste Rastnut 30 eingreift. Die Rastnuten 11 sind umlaufend entlang des Außenumfangs angeordnet und derart gestaltet, dass ein Ausfahren des Spannkolbens 9 ermöglicht, ein Einfahren des Spannkolbens 9 jedoch verhindert wird: Die Rastnuten 11 weisen jeweils zwei Nutwände auf, die mithilfe des Rastelements 12 einerseits mit dem Klemmanschlag 15 und andererseits mit dem Gleitanschlag 16 in Kontakt gebracht werden können. Die Nutwand, die bei einem Einfahren mit dem Klemmanschlag 15 in Kontakt gebracht werden kann, verläuft steiler als die gegenüberliegende Nutwand, die mit dem Gleitanschlag in Kontakt gebracht werden kann. Ein übermäßiges Einfahren wird auf diese Weise wirksam unterbunden, weil das Rastelement 12 formschlüssig zwischen Rastnut 30 und Klemmanschlag 15 anliegt. Bei einem Ausfahren des Spannkolbens 9 kann das Rastelement 12 mit dem Gleitanschlag 16 in Kontakt gebracht werden, wodurch das Rastelement 12 über die Nutwand in die nächste Rastnut 30 gleitet bzw. zwangsweise geschoben werden kann.
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Die axialen Verlängerungen 17, aus denen der Gleitanschlag 16 hervorgeht, sind in 4 dargestellt. Das Rastelement 12 ist in Eingriff mit der äußersten Rastnut 30 und befindet sich in einem axialen Abschnitt zwischen der Klemmanschlagebene 32 und der Gleitanschlagebene 33. Der axiale Abstand zwischen der Klemmanschlagebene 32 und der Gleitanschlagebene 33 bestimmt den Rückhub 34 des Spannkolbens 9. Des Weiteren dargestellt ist eine Zulaufbohrung 31, die den Hochdruckraum 22 über das Rückschlagventil 24 mit Hydraulikmittel versorgt.
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An einer der zwei axialen Verlängerungen 17 ist ein erster Gleitanschlag 16a gebildet. Ein radial in Richtung Kolben gezogener Bereich 52 des ersten Gleitanschlags 16a bildet mit einer Transportsicherungsnut 54 des Spannkolbens 9 und mit der axialen Verlängerung 17 eine Aufnahme für einen Transportsicherungsdraht 20. Auch an der gegenüberliegenden axialen Verlängerung 17, die der offenen radialen Erweiterung des Rastelements 14a zugeordnet ist, ist der zweite Gleitanschlag 16b in Richtung Spannkolben 9 gezogen. Auf diese Weise lässt sich die Anlagefläche zwischen Rastelement 12 und Gleitanschlag 16b vergrößern.
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Eine Draufsicht der hydraulischen Spannvorrichtung 1 ist in 5 dargestellt. Der Spannkolben 9 ist in dem zylindrischen Hohlraum der als Gehäuse gestalteten Aufnahme 10 eingesetzt, wobei das Rastelement 12 auf dem Spannkolben 9 sitzt. Das Rastelement 12 umfasst zwei ringförmige Abschnitte 13, die in eine Rastnut 11 des Spannkolbens 9 eingreifen. Eine erste radiale Erweiterung 14a des Rastelements 12 schließt mit dem Spannkolben 9 die erste axiale Verlängerung 17a ein. Eine zweite radiale Erweiterung 14b schließt mit dem Spannkolben 9 die zweite axiale Verlängerung 17b ein. Die zweite radiale Erweiterung 14b weist eine Einschnürung 45 und eine Unterbrechung 35 des Rastelements 12 auf. An den Bereich der Einschnürung 45 schließt sich ein Bereich der Aufweitung 46 an. Die Aufweitung 46 kann V-förmig gestaltet sein. Die Gestaltung mit einer Aufweitung 46 erleichtert auf vorteilhafte Weise die Montage des Rastelements 12.
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Ein Bereich des Gleitanschlags 16a weist in der Projektion auf die Symmetrieebene 56, die die Spannkolbenachse 55 enthält, einen geringeren Mindestabstand zur Spannkolbenachse 55 auf als die zweite axiale Verlängerung 17b im Bereich der Symmetrieebene 56. Auf diese Weise wird der in Richtung Spannkolbenachse 55 gezogene Bereich 52 des ersten Gleitanschlags 16a gebildet, der - gemeinsam mit der Transportsicherungsnut 54 (siehe insb. 8) und der zweiten axialen Verlängerung 17b - die Aufnahme für den Transportsicherungsdraht 20 bildet. Der in Richtung Spannkolbenachse 55 gezogene Bereich 53 des zweiten Gleitanschlags 16b ist analog gestaltet.
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Die weitere Gestaltung des Rastrings 12 mit Einschnürung 45 und Aufweitung 46 veranschaulicht 6. Im Bereich der Unterbrechung 35 des Rastelements 12 stehen sich ein erstes Ende 43 und ein zweites Ende 44 des Rastelements 12 gegenüber, wobei das erste Ende 43 und das zweite Ende 44 des Rastelements 12 die Unterbrechung 35 einschließen. Zumindest in einem nicht vorgespannten Zustand des Rastelements 12 ist in Umfangsrichtung der Abstand zwischen dem ersten Ende 43 und dem zweiten Ende 44 größer als zwischen Teilbereichen des Rastelements, die die Einschnürung 45 bilden. Die geometrische Gestaltung erleichtert ein Aufschieben des Rastelements 12 in radialer Richtung.
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Des Weiteren ist sowohl am offenen Ende 14a als auch am geschlossenen Ende 14b der radialen Erweiterung 14 ein abgeflachter Querschnitt 50 angeordnet. Im Bereich der Abflachung des abgeflachten Querschnitts 50 ist das Rastelement 12 mit dem Gleitanschlag kontaktierbar, wodurch die Anlagefläche - im Vergleich mit einem kreisrunden Querschnitt - vergrößert wird.
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Die 7 veranschaulicht alternative Ausführungen einer Querschnittsreduzierung 50. Die Abflachung kann auf einer Seite oder auf beiden Seiten des Rastelements 12 angeordnet sein. Darüber hinaus kann die Abflachung entweder nur an der geschlossenen radialen Erweiterung 14b oder nur an der offenen radialen Erweiterung 14a oder aber an beiden radialen Erweiterungen 14a, 14b angeordnet sein.
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Die 8 veranschaulicht einen Spannkolben 9 der hydraulischen Spannvorrichtung der 2a. Am Außenumfang weist der Spannkolben 9 Rastnuten 11 auf. Ein Kolbenkopf 56 ist zur Anlage an einer Spannschiene 8 (siehe 1) vorgesehen. Eine Transportsicherungsnut 54 ist dem Kolbenkopf 56 benachbart angeordnet und der Geometrie des Transportsicherungsdrahts 20 (siehe 4) angepasst.
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9 zeigt die hydraulische Spannvorrichtung 1 aus 2a mit einer alternativ vorgesehenen Rücksetzrampe 47. Dargestellt ist die Aufnahme 10 mit dem zylindrischen Hohlraum 21, an deren Öffnung der Klemmanschlag 15 gebildet ist. Die axiale Verlängerung 17 erstreckt sich in axialer Richtung von der Aufnahme 10 weg und endet mit dem Gleitanschlag 16. Die axiale Lage der Klemmanschlagebene 32 und der Gleitanschlagebene 33 nehmen wesentlichen Einfluss auf den maximal möglichen Rückhub 34 eines (nicht dargestellten) Spannkolbens, bevor das Rastelement in eine benachbarte Rastnut 11 überführt wird. Im Bereich des Rückhubs 34 ist die Rücksetzrampe 47 angeordnet. Die Rücksetzrampe 47 ist eine sich nach radial innen erstreckende Erhebung des Stegs 48 der T-förmig gestalteten axialen Verlängerung 17. Die T-förmig gestaltete axiale Verlängerung 17 schließt mit einem Dach 49 ab.
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In einem ersten Schritt kann somit ein nicht dargestelltes Blockadeelement, wie beispielswiese ein Schraubendreher (siehe auch 8, Bezugszeichen 38), in einem axialen Bereich zwischen der Klemmanschlagebene 32 und der Gleitanschlagebene 33 in tangentialer Richtung zum zylindrischen Hohlraum 21 (bzw. in tangentialer Richtung zu einem nicht dargestellten Spannkolben) derart eingeführt werden, dass das Blockadeelement nach dem Einführen zwischen einem nicht dargestellten Rastelement (siehe etwa 1 bis 7, Bezugszeichen 12) und dem Klemmanschlag 15 angeordnet ist. Die Rücksetzrampe ist daher an einer der zumindest zwei axialen Verlängerungen 17 vorgesehen, die von einer radialen Erweiterung 14 ohne Unterbrechung 35 des Rastelements 12 umgeben ist (siehe beispielsweise 5, axiale Verlängerung 17a). Die Rücksetzrampe 47 stellt sicher, dass das Blockadeelement parallel zur Gleitanschlagebene 33 positioniert wird. Darüber hinaus kann das Rastelement 12 zwischen Blockadeelement und Gleitanschlag 16 in axialer Richtung festgelegt werden. In einem zweiten Schritt kann der nicht dargestellte, ausgefahrene Spannkolben 9 in Richtung Aufnahme 10 verlagert und anschließend mit einem Transportsicherungsdraht festgelegt werden.
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In 10 ist die Aufnahme 10 der hydraulischen Spannvorrichtung aus 2a gezeigt. Ersichtlich ist, dass die axiale Verlängerung an einer beliebigen Stelle an einer Stirnseite der Aufnahme 10 anformbar ist. Die axiale Verlängerung 17 umfasst einen axial verlaufenden Steg 48 und ein Dach 49, wodurch die Klemmanschlagebene 32 und die Gleitanschlagebene 33 sowie der Gleitanschlag 16 gebildet wird. Das Dach 49 ist im Bereich des Gleitanschlags 16 nach innen in Richtung Spannkolben bzw. gegenüberliegendem Gleitanschlag 16 gezogen. Dadurch kann zum einen die Anlagefläche zwischen einem Rastelement 12 und dem Gleitanschlag 16 vergrößert werden. Zum anderen kann die Aufnahme für einen Transportsicherungsdraht 20 gebildet werden. Diese Konturen sowie die Rücksetzrampe 47 und der Klemmanschlag 15 lassen sich gießtechnisch fertigen, ohne dass eine spangebende Nachbearbeitung erforderlich ist.
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In 11 a ist veranschaulicht, wie der Spannkolben 9 mithilfe eines Rücksetzwerkzeugs 58 vom ausgefahrenen Zustand in den eingefahrenen Zustand verlagert werden kann. Das Rücksetzwerkzeug 58 wird zwischen Spannkolben 9 und axiale Verlängerung 17 geschoben, wobei sich das Rastelement 12 zwischen dem Rücksetzwerkzeug 58 und dem Gleitanschlag 16 befindet. Somit wird verhindert, dass das Rastelement 12 in Kontakt mit dem Klemmanschlag 15 gelangt und das Einfahren des Spannkolbens 9 blockiert. Der Spannkolben 9 kann also in die Aufnahme 10 verlagert werden. Wenn sich das Rastelement in der vom Kolbenkopf 57 aus gesehen ersten Rastnut 11 befindet, kann das Rücksetzwerkzeug 58 entfernt und - nach weiterer Verlagerung des Spannkolbens 9 in die Aufnahme 10 - ein Transportsicherungsdraht 20 in die Transportsicherungsnut 54 geschoben werden.
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In 11b ist das Rücksetzwerkzeug 58 gezeigt. Das Rücksetzwerkzeug 58 ist flach gestaltet und dem Abstand zwischen dem Spannkolben 9 und der axialen Verlängerung 17 angepasst. In der Längsrichtung zeigt das Rücksetzwerkzeug 58 ein keilförmiges Profil.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- hydraulische Spannvorrichtung
- 2
- Antriebskettenrad
- 3
- Abtriebskettenrad
- 4
- Steuerkette
- 5
- Zugtrum
- 6
- Führungsschiene
- 7
- Leertrum
- 8
- Spannarm
- 9
- Spannkolben
- 10
- Aufnahme
- 11
- Rastnut
- 12
- Rastelement
- 13
- ringförmiger Abschnitt
- 14
- radiale Erweiterung
- 14a
- offene radiale Erweiterung
- 14b
- geschlossene radiale Erweiterung
- 15
- Klemmanschlag
- 16
- Gleitanschlag
- 16a
- erster Gleitanschlag
- 16b
- zweiter Gleitanschlag
- 17
- axiale Verlängerung
- 17a
- erste axiale Verlängerung
- 17b
- zweite axiale Verlängerung
- 18
- Verjüngung
- 20
- Transportsicherungsdraht
- 21
- zylindrischer Hohlraum
- 22
- Hochdruckraum
- 23
- Zulaufleitung
- 24
- Rückschlagventil
- 25
- Ventilsitz
- 26
- kugelförmiger Schließkörper
- 27
- Element zur Verminderung des Füllvolumens
- 28
- Entlüftungsöffnung
- 29
- Feder
- 30
- äußerste Rastnut
- 31
- Zulaufbohrung
- 32
- Klemmanschlagebene
- 33
- Gleitanschlagebene
- 34
- Rückhub
- 35
- Unterbrechung
- 38
- Nagel
- 42
- Rastabschnitt
- 43
- erstes Ende
- 44
- zweites Ende
- 45
- Einschnürung
- 46
- Aufweitung
- 47
- Rücksetzrampe
- 48
- Steg
- 49
- Dach
- 50
- abgeflachter Querschnitt
- 51
- rampenförmiger Verlauf
- 52
- radial in Richtung Kolben gezogener Bereich
- 53
- radial in Richtung Kolben gezogener Bereich
- 54
- Transportsicherungsnut
- 55
- Spannkolbenachse
- 56
- Symmetrieebene
- 57
- Kolbenkopf
- 58
- Rücksetzwerkzeug
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102016207784 A1 [0002]