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Die Erfindung betrifft einen elektromechanischen Bremskraftverstärker für ein Kraftfahrzeug. Die Erfindung betrifft überdies ein Bremssystem.
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Stand der Technik
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Für die zukünftigen Antriebskonzepte von Kraftfahrzeugen werden alternative Bremsdruckaufbauvorrichtungen benötigt, da wenig, oder kein Vakuum vorliegt, um einen konventionellen Vakuumbremskraftverstärker zu betreiben. Hierzu wurden elektromotorische Bremskraftverstärker entwickelt.
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Die
DE 10 2012 014 361 A1 offenbart eine Betätigungseinrichtung für einen Hauptbremszylinder eines Kraftfahrzeuges, umfassend ein Gehäuse zur Anordnung zwischen dem Hauptbremszylinder und einem Bremspedal, durch das ein Druckorgan zur Betätigung eines Betätigungskolbens des Hauptbremszylinders verläuft, einen Elektromotor, eine Schnecke, die durch den Elektromotor angetrieben ist und das Druckorgan kreuzt, und ein in dem Gehäuse angeordnetes Getriebe, das die Schnecke mit dem Betätigungskolben derart koppelt, um eine Drehbewegung der Schnecke in eine Translationsbewegung des Betätigungskolbens zu übersetzen.
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Wenn es bei einem elektromechanischen Bremskraftverstärker zu einem Ausfall der elektromotorischen Verstärkung einer Fahrerbremskraft kommt, muss gewährleistet sein, dass die Fahrerbremskraft auf einen in dem Verstärkerkolben geführten Eingangskolben aufbringbar ist, und der Eingangskolben unabhängig von dem Verstärkerkolben betätigbar ist.
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Während eines Betriebes des elektromechanischen Bremskraftverstärkers kommt es des Weiteren zwischen einer Eingangsstange, einem Eingangskolben und einem Verstärkerkolben aufgrund einer Erzeugung von Querkräften und Drehmomenteinflüssen zu einem Kippmoment.
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Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten elektromechanischen Bremskraftverstärker bereitzustellen, welcher eine optimierte Lagerung des Verstärkerkolbens des elektromechanischen Bremskraftverstärkers ermöglicht, die in der Lage ist, auftretende Querkräfte und Drehmomenteinflüsse auch im Falle des Ausfalls der elektromotorischen Verstärkung der Fahrerbremskraft zu kompensieren.
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Die Aufgabe wird mit einem elektromechanischen Bremskraftverstärker für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Des Weiteren wird die Aufgabe mit einem Bremssystem mit den Merkmalen des Patentanspruchs 12 gelöst.
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Offenbarung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung schafft einen elektromechanischen Bremskraftverstärker für ein Kraftfahrzeug, wobei ein Eingangskolben durch eine Lagervorrichtung an zumindest einem, an einem Getriebegehäuseboden eines Getriebes befestigten Tragelement, welches sich parallel zu einer vorgegebenen Achse erstreckt, geführt ist.
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Die vorliegende Erfindung schafft des Weiteren ein Bremssystem mit einem elektromechanischen Bremskraftverstärker, und einem Hauptbremszylinder, welcher durch den elektromechanischen Bremskraftverstärker betätigbar ist.
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Eine Idee der vorliegenden Erfindung ist es, durch Vorsehen der Lagervorrichtung, welche den Eingangskolben im Falle des Ausfalls der elektromotorischen Verstärkung der Fahrerbremskraft an zumindest einem, an einem Getriebegehäuseboden eines Getriebes befestigten Tragelement, welches sich parallel zu der vorgegebenen Achse erstreckt, führt, ein auftretendes Kippmoment des Eingangskolbens zu kompensieren.
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Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass an dem Getriebegehäuseboden des Getriebes als das zumindest eine Tragelement ein erstes Tragelement und ein zweites Tragelement befestigt sind, welche sich parallel zu der vorgegebenen Achse erstrecken, wobei die Lagervorrichtung den Eingangskolben an dem ersten Tragelement und an dem zweiten Tragelement lagert. Aufgrund der Lagerung des Eingangskolbens an sowohl dem ersten Tragelement und dem zweiten Tragelement kann ein an dem Eingangskolben auftretendes Kippmoment effektiv kompensiert werden, sodass eine Verstellrichtung des Eingangskolbens geradlinig und parallel zu der vorgegebenen Achse verläuft.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Lagervorrichtung integral mit einem in dem Verstärkerkolben geführten Ventilkörper ausgebildet ist, welcher durch den Eingangskolben über ein in dem Verstärkerkolben angeordnetes Federelement und über ein an dem Eingangskolben angeordnetes Mitnahmeelement betätigbar ist. Durch die integrale Ausbildung der Lagervorrichtung mit dem Ventilkörper ist der Ventilkörper zum einen entlang dem Verstärkerkolben als auch entlang dem zumindest einen Tragelement führbar.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Lagervorrichtung einen ersten radialen Endabschnitt aufweist, welcher das erste Tragelement umgreift, und wobei die Lagervorrichtung einen zweiten radialen Endabschnitt aufweist, welcher das zweite Tragelement umgreift. Aufgrund der ringförmigen Ausbildung der jeweiligen radialen Endabschnitte der Lagervorrichtung kann eine konstruktiv einfache und sichere Führung des Ventilkörpers und damit des Eingangskolbens in Verstellrichtung des Eingangskolbens ermöglicht werden.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Eingangskolben einen ersten Abschnitt zur Aufnahme einer Eingangsstange aufweist, wobei der erste Abschnitt des Eingangskolbens an einem Innenumfang des Verstärkerkolbens geführt ist, und wobei der Eingangskolben einen zum ersten Abschnitt benachbart angeordneten zweiten Abschnitt mit einem geringeren Durchmesser als der erste Abschnitt aufweist. Durch Vorsehen des ersten Abschnitts des Eingangskolbens mit einem größeren Durchmesser, wobei der erste Abschnitt des Eingangskolbens an dem Innenumfang des Verstärkerkolbens geführt ist, kann eine effektive Aufnahme der Eingangsstange bereitgestellt werden, wobei der derart ausgebildete Eingangskolben verkippungsfrei in dem Verstärkerkolben bewegbar ist.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Federelement im Bereich des zweiten Abschnitts des Eingangskolbens angeordnet ist, wobei das Federelement den Eingangskolben umschließt, und wobei das Federelement parallel zu der vorgegebenen Achse zwischen dem Eingangskolben und dem Verstärkerkolben angeordnet ist. Das Federelement ist somit in vorteilhafter Weise dazu ausgebildet, bei Verschieben des Eingangskolbens parallel zu der vorgegebenen Achse durch Aufbringen einer Federkraft auf den Ventilkörper diesen parallel zu der vorgegebenen Achse zu bewegen.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Eingangskolben in dem, in dem Verstärkerkolben geführten Ventilkörper geführt ist, wobei der Ventilkörper einen hohlzylindrisch ausgebildeten Abschnitt aufweist, welcher in den Verstärkerkolben eingefügt ist, und wobei der Eingangskolben in den hohlzylindrisch ausgebildeten Abschnitt des Ventilkörpers eingefügt ist. Durch die Einfügung des Eingangskolbens in den hohlzylindrisch ausgebildeten Abschnitt des Ventilkörpers ist der Eingangskolben somit in vorteilhafter Weise durch den ersten Abschnitt des Eingangskolbens, welcher an einem Innenumfang des Verstärkerkolbens geführt ist, sowie durch die Führung in dem Ventilkörper derart gelagert, dass der Eingangskolben sicher und zuverlässig parallel zu der vorgegebenen Achse führbar ist.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Verstärkerkolben ein an einem Außenumfang ausgebildetes Gewinde aufweist, wobei eine mit dem Gewinde des Verstärkerkolbens kämmende Mutter mit einem Zahnrad des Getriebes einteilig ausgebildet ist. Somit kann eine erforderliche Anzahl von Getriebekomponenten in vorteilhafter Weise reduziert werden.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Mutter an einem Innenumfang ein mit dem Gewinde des Verstärkerkolbens kämmendes Innengewinde aufweist, und wobei die Mutter an einem Außenumfang eine das Zahnrad ausbildende Verzahnung aufweist. Die Mutter erfüllt somit in vorteilhafter Weise sowohl die Funktion des Antriebs des Verstärkerkolbens über das Gewinde als auch die Funktion der Anbindung an die Elektromotor/Getriebeeinheit.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Verstärkerkolben eine mit dem Verstärkerkolben integral ausgebildete weitere Lagervorrichtung aufweist, durch welche der Verstärkerkolben an dem zumindest einen, an einem Getriebegehäuseboden des Getriebes befestigten Tragelement geführt ist. Die weitere Lagervorrichtung des Verstärkerkolbens dient in vorteilhafter Weise der Führung des Verstärkerkolbens während eines Betriebs der elektromotorischen Verstärkung der Fahrerbremskraft durch Vorsehen einer Translationsbewegung des Verstärkerkolbens.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass zumindest eine Rückstellfeder zum Rückstellen des Verstärkerkolbens derart angeordnet ist, dass im Falle des Ausfalls der elektromotorischen Verstärkung der Fahrerbremskraft der Ventilkörper parallel zu der vorgegebenen Achse ohne eine Verformung der zumindest einen Rückstellfeder verschiebbar ist. Die Rückstellkraft der Rückstellfeder wirkt somit in vorteilhafter Weise nur auf den Verstärkerkolben und im Falle des Ausfalls der elektromotorischen Verstärkung der Fahrerbremskraft nicht gegen den vom Fahrer betätigten Ventilkörper. Dieser muss somit in vorteilhafter Weise eine geringere Fahrerbremskraft aufbringen, wodurch bei gleicher Kraftaufbringung ein kürzerer Bremsweg erzielbar ist.
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Die beschriebenen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich beliebig miteinander kombinieren.
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Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale der Erfindung.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die beiliegenden Zeichnungen sollen ein weiteres Verständnis der Ausführungsformen der Erfindung vermitteln. Sie veranschaulichen Ausführungsformen und dienen im Zusammenhang mit der Beschreibung der Erklärung von Prinzipien und Konzepten der Erfindung.
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Andere Ausführungsformen und viele der genannten Vorteile ergeben sich im Hinblick auf die Zeichnungen. Die dargestellten Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander gezeigt.
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Es zeigen:
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1 eine Längsschnittansicht eines elektromechanischen Bremskraftverstärkers für ein Kraftfahrzeug gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung; und
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2 eine vergrößerte Teilansicht der in 1 dargestellten Längsschnittansicht des elektromechanischen Bremskraftverstärkers für das Kraftfahrzeug gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
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In den Figuren der Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Elemente, Bauteile oder Komponenten, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist.
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1 zeigt eine Längsschnittansicht eines elektromechanischen Bremskraftverstärkers für ein Kraftfahrzeug gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
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Der elektromechanische Bremskraftverstärker 1 für ein Kraftfahrzeug weist vorzugsweise einen (in 1 nicht gezeigten) Elektromotor auf. Der Elektromotor ist mit einem Verstärkerkolben 10 derart wirkverbunden, dass ein Betrieb des Elektromotors eine Translationsbewegung des Verstärkerkolbens 10 zur elektromotorischen Verstärkung einer Fahrerbremskraft F bewirkt. Die Fahrerbremskraft F ist vorzugsweise auf einen in dem Verstärkerkolben 10 geführten Eingangskolben 12 aufbringbar. Im Falle eines Ausfalls der elektromotorischen Verstärkung der Fahrerbremskraft F ist der Eingangskolben 12 vorzugsweise unabhängig von dem Verstärkerkolben 10 betätigbar.
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Der Eingangskolben 12 ist des Weiteren durch eine Lagervorrichtung 14 an einem, an einem Getriebegehäuseboden 16a des Getriebes 16 befestigten ersten Tragelement 18, welches sich parallel zu einer vorgegebenen Achse L erstreckt, geführt. Des Weiteren wird der Eingangskolben 12 durch die Lagervorrichtung 14 an einem, an dem Getriebegehäuseboden 16a des Getriebes 16 befestigten zweiten Tragelement 20, welches sich parallel zu der vorgegebenen Achse L erstreckt, geführt.
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Die Lagervorrichtung 14 ist vorzugsweise integral mit einem in dem Verstärkerkolben geführten Ventilkörper 22 ausgebildet. Der Ventilkörper 22 ist vorzugsweise durch den Eingangskolben 12 über ein in dem Verstärkerkolben 10 angeordnetes Federelement 24 und über ein an dem Eingangskolben 12 angeordnetes Mitnahmeelement 31 betätigbar. Alternativ kann der Ventilkörper 22 beispielsweise über ein anderes geeignetes Betätigungselement betätigbar sein.
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Die Lagervorrichtung 14 weist vorzugsweise einen ersten radialen Endabschnitt 25a auf. Der erste radiale Endabschnitt 25a ist vorzugsweise ringförmig ausgebildet. Die Lagervorrichtung 14 weist des Weiteren einen zweiten radialen Endabschnitt 25b auf. Der zweite radiale Endabschnitt 25b ist vorzugsweise ringförmig ausgebildet. Der erste radiale Endabschnitt 25a umgreift dabei vorzugsweise das erste Tragelement 18. Der zweite radiale Endabschnitt 25b umgreift dabei vorzugsweise das zweite Tragelement 20. Alternativ kann die Lagervorrichtung 14 auch in anderer geeigneter Weise an dem ersten und zweiten Tragelement führbar sein.
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Der Verstärkerkolben 10 weist vorzugsweise ein an einem Außenumfang 10b ausgebildetes Gewinde 10c auf. Eine mit dem Gewinde 10c des Verstärkerkolbens 10 kämmende Mutter 27 ist mit einem Zahnrad des Getriebes 16 vorzugsweise einteilig ausgebildet. Alternativ kann die Mutter und das Zahnrad beispielsweise mehrteilig ausgebildet sein. Die Mutter 27 weist in vorteilhafter Weise an einem Innenumfang ein mit dem Gewinde 10c des Verstärkerkolbens 10 kämmendes Innengewinde 27a auf. Die Mutter weist des Weiteren vorzugsweise an einem Außenumfang eine das Zahnrad ausbildende Verzahnung 27b auf.
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Der Verstärkerkolben 10 weist vorzugsweise eine mit dem Verstärkerkolben 10 integral ausgebildete weitere Lagervorrichtung 28 auf. Durch die weitere Lagervorrichtung 28 ist der Verstärkerkolben 10 an dem zumindest einen, an dem Getriebegehäuseboden 16a des Getriebes 16 befestigten ersten und zweiten Tragelement geführt. Die weitere Lagervorrichtung 28 dient vorzugsweise der Lagerung des Verstärkerkolbens 10 bei einem Betrieb des elektromechanischen Bremskraftverstärkers mit elektromotorischer Verstärkung der Fahrerbremskraft F.
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Eine erste Rückstellfeder 29 zum Rückstellen des Verstärkerkolbens 10 ist vorzugsweise benachbart zu dem ersten Tragelement 18 derart angeordnet, dass im Falle des Ausfalls der elektromotorischen Verstärkung der Fahrerbremskraft F der Ventilkörper 22 parallel zu der vorgegebenen Achse L ohne eine Verformung der ersten Rückstellfeder 29 verschiebbar ist.
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Des Weiteren ist eine zweite Rückstellfeder 30 zum Rückstellen des Verstärkerkolbens 10, welche benachbart zu dem zweiten Tragelement 20 angeordnet ist, vorzugsweise derart angeordnet, dass im Falle des Ausfalls der elektromotorischen Verstärkung der Fahrerbremskraft F der Ventilkörper 22 parallel zu der vorgegebenen Achse L ohne eine Verformung der zweiten Rückstellfeder 30 verschiebbar ist.
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Dies wird in vorteilhafter Weise dadurch erreicht, dass die erste und zweite Rückstellfeder 29, 30 mit dem Ventilkörper 22 keinen Kontakt aufweisen, sondern lediglich mit der zweiten Lagervorrichtung 28 Kontakt bilden. Alternativ können die erste und zweite Rückstellfeder 29, 30 direkt oder indirekt mit dem Verstärkerkolben 10 Kontakt bilden. Der Verstärkerkolben 10 ist vorzugsweise außerhalb des Getriebes 16 durch einen Faltenbalg 32 umgeben, welcher ebenfalls die Eingangsstange 26 zumindest teilweise umgibt. 2 zeigt eine vergrößerte Teilansicht der in 1 dargestellten Längsschnittansicht des elektromechanischen Bremskraftverstärkers für das Kraftfahrzeug gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
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Der Eingangskolben 12 weist vorzugsweise einen ersten Abschnitt 12a zur Aufnahme der Eingangsstange 26 auf. Der erste Abschnitt 12a des Eingangskolbens 12 ist vorzugsweise an einem Innenumfang 10a des Verstärkerkolbens geführt. Der Eingangskolben 12 weist überdies einen zum ersten Abschnitt 12a benachbart angeordneten zweiten Abschnitt 12b auf, wobei der zweite Abschnitt 12b einen geringeren Durchmesser als der erste Abschnitt 12a aufweist.
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Das Federelement 24 ist vorzugsweise im Bereich des zweiten Abschnitts 12b des Eingangskolbens 12 angeordnet. Das Federelement 24 umschließt den Eingangskolben 12. Das Federelement 24 ist des Weiteren vorzugsweise in parallel zu der vorgegebenen Achse L zwischen dem Eingangskolben 12 und dem Verstärkerkolben 10 angeordnet.
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Der Eingangskolben 12 ist vorzugsweise in dem, in dem Verstärkerkolben 10 geführten Ventilkörper 22 geführt. Der Ventilkörper 22 weist vorzugsweise einen hohlzylindrisch ausgebildeten Abschnitt 22a auf. Der hohlzylindrisch ausgebildete Abschnitt 22a ist vorzugsweise in den Verstärkerkolben 10 eingefügt. Der Eingangskolben 12 ist vorzugsweise wiederum in den hohlzylindrisch ausgebildeten Abschnitt 22a des Ventilkörpers 22 eingefügt.
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Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele vorstehend beschrieben wurde, ist sie nicht darauf beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar. Insbesondere lässt sich die Erfindung in mannigfaltiger Weise verändern oder modifizieren, ohne vom Kern der Erfindung abzuweichen.
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Beispielsweise ist die Lagervorrichtung zur Lagerung des Ventilkörpers an den Tragelementen auch auf andere geeignete Weise ausführbar. Überdies kann eine Verschiebbarkeit des Eingangskolbens relativ zu dem Ventilkörper und dem Verstärkerkolben auch anderweitig konstruktiv gelöst werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102012014361 A1 [0003]
