DE102008038150A1 - Dual mass flywheel for drive train of motor vehicle, has primary flywheel mass and secondary flywheel mass which are rotatably arranged around common rotational axis and are torsionally flexibly coupled to each other - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Zweimassenschwungrad für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, mit einer primären Schwungmasse und einer sekundären Schwungmasse, die drehbar um eine gemeinsame Rotationsachse angeordnet sind und drehelastisch miteinander gekoppelt sind, und mit einer Dämpfungseinrichtung, die eine Verdrehbewegung zwischen den Schwungmassen dissipativ dämpft.The The present invention relates to a dual mass flywheel for a drive train of a motor vehicle, with a primary Flywheel and a secondary flywheel that rotates around a common axis of rotation are arranged and torsionally elastic coupled together, and with a damping device, which dissipatively dampens a twisting motion between the flywheel masses.
Ein derartiges Zweimassenschwungrad dient in einem Kraftfahrzeug zum Zwischenspeichern von Bewegungsenergie während der Leertakte des Verbrennungsmotors sowie zum Aufnehmen und Dämpfen von Drehschwingungen zwischen dem Motor und dem Antriebsstrang. Typischerweise ist bei einem Fahrzeug mit Schaltgetriebe die Primärschwungmasse drehfest mit der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors verbunden, während die sekundäre Schwungmasse drehfest mit der Kupplung des Schaltgetriebes verbunden ist oder einen Teil hiervon bildet. Da eine elastische Kopplungseinrichtung die primäre Schwungmasse mit der sekundären Schwungmasse drehelastisch koppelt, ist ein schwingungsfähiges System gebildet, welches so ausgelegt wird, dass im regulären Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs ein Betrieb im überkritischen Bereich erfolgt. Das Zweimassenschwungrad fungiert somit als ein mechanisches Tiefpassfilter.One Such dual mass flywheel is used in a motor vehicle for Caching of kinetic energy during the idle cycles of the internal combustion engine and for picking up and steaming of torsional vibrations between the engine and the drive train. Typically, in a manual transmission vehicle, the primary flywheel is rotatably connected to the crankshaft of the internal combustion engine while the secondary flywheel rotatably with the clutch of the gearbox is connected or forms part of it. Because an elastic Coupling the primary flywheel with the secondary flywheel is a swinging system formed, which is designed so that in the regular Driving operation of the motor vehicle operation in the supercritical Area is done. The dual mass flywheel thus acts as a mechanical one Low pass filter.
Um eine möglichst gute Isolation des Getriebes bezüglich der Drehungleichförmigkeiten des Motors und einen möglichst hohen Wirkungsgrad zu erreichen, ist grundsätzlich eine geringe Reibung innerhalb des Zweimassenschwungrads wünschenswert. Probleme können jedoch die transienten Vorgänge bereiten, nämlich wenn das Zweimassenschwungrad die Eigenfrequenz der elastischen Kopplungseinrichtung durchfährt, beispielsweise beim Starten oder Abschalten des Motors, im Würgebetrieb oder bei einem Lastwechsel. Die hierbei entstehenden Resonanzeffekte können zu einer Beschädigung des Zweimassenschwungrads und des Antriebsstrangs führen. Bei derartigen transienten Vorgängen ist deshalb ein Mindestmaß an Reibung erforderlich, um eine ausreichende Bedämpfung der Eigenschwingungen des Zweimassenschwungrads zu erzielen.Around the best possible isolation of the gearbox the rotational irregularities of the engine and a possible to achieve high efficiency is basically one low friction within the dual mass flywheel desirable. issues however, can prepare the transient processes namely, when the dual mass flywheel is the natural frequency the elastic coupling device passes through, for example when starting or stopping the engine, in the dicing operation or at a load change. The resulting resonance effects can damage the dual-mass flywheel and the drivetrain. In such transient Operations is therefore a minimum of friction required to provide sufficient damping of natural oscillations of the dual mass flywheel.
Bei herkömmlichen Zweimassenschwungrädern mit Bogenfedern als elastische Kopplungseinrichtung ist ein solches Mindestmaß an Reibung bereits durch die Reibung der Federn am Gehäuse gegeben. Das hierdurch erzielte Reibmoment ist jedoch unerwünscht von der Drehzahl des Zweimassenschwungrads abhängig.at conventional dual mass flywheels with bow springs as elastic coupling device is such a minimum Friction already by the friction of the springs on the housing given. However, the friction torque achieved is undesirable depends on the speed of the dual mass flywheel.
Es ist deshalb auch bekannt, die Federn der elastischen Kopplungseinrichtung vom Gehäuse freizustellen und die erwünschte Reibung mittels einer eigenen Dämpfungseinrichtung in einer von der Drehzahl unabhängigen Weise einzustellen. Hierzu ist es bekannt, Reibscheiben, die mit der primären Schwungmasse bzw. der sekundären Schwungmasse gekoppelt sind, in axialer Richtung miteinander zu verspannen. Hierdurch kann ein Grundreibmoment vorgegeben werden, dessen Betrag durch Wahl der Vorspannkraft beeinflusst werden kann. Das Grundreibmoment muss vergleichsweise hoch eingestellt werden, damit beim Durchfahren der Eigenfrequenz die erforderliche Dämpfungswirkung erzielt wird. Nachteilig hieran ist jedoch, dass ein solches Grundreibmoment während des gesamten Betriebs des Zweimassenschwungrads wirksam ist, also auch dann, wenn die elastische Kopplungseinrichtung sich im überkritischen Bereich befindet und wenn deshalb eine dissipative Dämpfung überhaupt nicht erforderlich wäre.It is therefore also known, the springs of the elastic coupling device free from the housing and the desired friction by means of its own damping device in one of to set the speed independently. This is It is known, friction disks, with the primary flywheel or the secondary flywheel are coupled, in axial Tension direction with each other. This allows a Grundreibmoment specified whose amount is influenced by the choice of preload force can. The basic friction torque must be set comparatively high, so that when passing through the natural frequency, the required damping effect is achieved. The disadvantage of this, however, is that such a Grundreibmoment during the entire operation of the dual mass flywheel is effective, so even if the elastic coupling device is in the supercritical area and therefore a dissipative damping is not required at all would.
Es
sind deshalb auch Zweimassenschwungräder bekannt, deren
dissipative Dämpfungseinrichtung (Reibeinrichtung) erst
nach Überstreichen eines vorbestimmten Freiwinkels aktiv
ist, d. h. wenn bezogen auf einen Richtungswechsel der Verdrehbewegung
zwischen den beiden Schwungmassen eine vorbestimmte Änderung
des Verdrehwinkels erreicht ist. Zur Realisierung eines solchen
Freiwinkels bewegt sich typischerweise ein Mitnehmer innerhalb eines
Fensters. Erst nach Erreichen eines seitlichen Anschlags wird ein
Reibbelag relativ zu einer zugeordneten Gegenplatte bewegt. Ein
Zweimassenschwungrad mit einer derartigen Reibeinrichtung ist beispielsweise
in der
Bei dieser Art von Reibeinrichtungen besteht ein Nachteil allerdings wiederum darin, dass sich bei einer langsamen Verdrehbewegung zwischen den beiden Schwungmassen nicht zwangsläufig ein überschwingender Lastwechselvorgang einstellt, weshalb die Reibeinrichtung mitunter nicht frei wird (”Hängenbleiben”). Das an der Reibeinrichtung anliegende Drehmoment ist also geringer als das Haftreibmoment, wodurch ein ständiges Anschlagen der Mitnehmer an der Reibeinrichtung hervorgerufen wird. Die Dämpfung ist somit inaktiv. Jedoch ist die Steifigkeit der Reibeinrichtung (Kontaktsteifigkeit zwischen dem Reibbelag und der zugeordneten Gegenplatte) parallel zu der Hauptsteifigkeit (elastische Kopplungseinrichtung) geschaltet. Aufgrund der somit höheren globalen Steifigkeit des Zweimassenschwungrades verschlechtert sich dessen Isolationsverhalten (die Eigenfrequenz ist proportional zur Wurzel aus der globalen Steifigkeit).at However, this type of friction devices is a disadvantage again, that in a slow twisting motion between The two momentum masses are not necessarily overshooting Lastwechselvorgang sets, which is why the friction sometimes not free ("getting stuck"). The torque applied to the friction device is thus less than the Haftreibmoment, creating a constant striking the Driver is caused on the friction device. The damping is thus inactive. However, the rigidity of the friction device is (Contact stiffness between the friction lining and the associated Counter plate) parallel to the main rigidity (elastic coupling device) connected. Because of the higher global stiffness of the dual mass flywheel worsens its isolation behavior (The natural frequency is proportional to the root of the global Stiffness).
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Zweimassenschwungrad mit einer verbesserten Dämpfungseinrichtung zu schaffen, die eine dissipative Dämpfung vor allem dann bewirkt, wenn sich die primäre Schwungmasse und die sekundäre Schwungmasse mit einer hohen Verdrehgeschwindigkeit relativ zueinander bewegen.It is an object of the present invention to provide a dual-mass flywheel with an improved damping device, which is a Dissipative attenuation mainly causes when the primary flywheel and the secondary flywheel move with a high rotational speed relative to each other.
Diese Aufgabe wird durch ein Zweimassenschwungrad mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst und insbesondere dadurch, dass die Dämpfungseinrichtung eine Wirbelstrombremse aufweist.These Task is accomplished by a dual mass flywheel with the characteristics of Claim 1 and in particular in that the damping device having an eddy current brake.
Indem die Dämpfungseinrichtung des erfindungsgemäßen Zweimassenschwungrades durch eine Wirbelstrombremse gebildet ist oder eine Wirbelstrombremse besitzt, kann auf einfache und kostengünstige Weise eine dissipative Dämpfung bewirkt werden, die vor allem in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit der Verdrehbewegung zwischen den beiden Schwungmassen wirksam ist. Die Wirbelstrombremse erzeugt nämlich ein Bremsmoment, das proportional zu der relativen Verdrehgeschwindigkeit ist. Hierbei ist die Wirbelstrombremse parallel zu der elastischen Kopplungseinrichtung (z. B. Federpakete) des Zweimassenschwungrades angeordnet. Die Wirbelstrombremse muss hierbei jedoch nicht unmittelbar zwischen den beiden Schwungmassen wirksam sein, sondern zwischen der Wirbelstrombremse und der primären Schwungmasse und/oder der sekundären Schwungmasse können zusätzliche Reib- oder Kopplungseinrichtungen vorgesehen sein, wie nachstehend noch erläutert wird.By doing the damping device of the invention Dual mass flywheel is formed by an eddy current brake or has an eddy current brake, can be simple and inexpensive Way a dissipative damping can be effected before all depending on the speed of the twisting movement between the two masses of momentum is effective. The eddy current brake namely generates a braking torque proportional to the relative twisting speed is. Here is the eddy current brake parallel to the elastic coupling device (eg spring packs) arranged the dual mass flywheel. The eddy current brake must but not directly between the two flywheels be effective, but between the eddy current brake and the primary Flywheel and / or the secondary flywheel can be additional Friction or coupling devices may be provided as below will be explained.
Besonders vorteilhaft ist es, dass die Wirbelstrombremse als eine passive Dämpfungseinrichtung ausgebildet sein kann, also ohne elektrische Energieversorgung von außen. Hierdurch ergibt sich ein besonders einfacher und kostengünstiger Aufbau. Gleichwohl kann die Wirbelstrombremse aufgrund ihrer verdrehgeschwindigkeitsabhängigen Wirkung selbstregelnd tätig sein.Especially It is advantageous that the eddy current brake as a passive Damping device may be formed, ie without electrical Energy supply from outside. This results in a special simple and inexpensive construction. Nevertheless, the Eddy current brake due to their rotational speed dependent Acting self-regulating.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform besitzt die Wirbelstrombremse wenigstens einen Permanentmagneten, der mit einem elektrisch leitenden Bremskörper zusammenwirkt, wobei der Permanentmagnet am Ort des Bremskörpers ein Magnetfeld erzeugt. Hierbei ist der Permanentmagnet der einen der beiden Schwungmassen zugeordnet, während der Bremskörper der anderen der beiden Schwungmassen zugeordnet ist, d. h. der Permanentmagnet und der Bremskörper sind mit der jeweiligen Schwungmasse direkt oder lediglich indirekt verbunden. Das am Ort des Bremskörpers wirksame Magnetfeld des Permanentmagneten verursacht bei einer Relativbewegung zwischen dem Magnetfeld und dem Bremskörper elektrische Wirbelströme innerhalb des Bremskörpers. Diese erzeugen wiederum eine Kraft oder ein Drehmoment, die bzw. das einer Relativbewegung zwischen dem Permanentmagneten und dem Bremskörper (und somit zwischen den beiden Schwungmassen) entgegenwirkt.According to one preferred embodiment has the eddy current brake at least one permanent magnet connected to an electrically conductive Brake body cooperates, wherein the permanent magnet on Place the brake body generates a magnetic field. Here is the permanent magnet associated with one of the two flywheels, while the brake body of the other of the two flywheels is assigned, d. H. the permanent magnet and the brake body are directly or indirectly connected to the respective flywheel. The effective at the location of the brake body magnetic field of the permanent magnet caused by a relative movement between the magnetic field and the brake body electrical eddy currents within of the brake body. These in turn generate a force or a torque, the or a relative movement between the Permanent magnets and the brake body (and thus between the counteracts both flywheel masses).
Besonders kompakte und wirkungsvolle Bauformen sind möglich, wenn der genannte wenigstens eine Permanentmagnet dergestalt ausgerichtet ist, dass das von dem Permanentmagnet am Ort des Bremskörpers erzeugte Magnetfeld bezüglich der Rotationsachse der Schwungmassen in axialer Richtung oder in radialer Richtung oder in einer Zwischenrichtung verläuft.Especially compact and effective designs are possible if the said at least one permanent magnet is aligned in such a way, that of the permanent magnet at the location of the brake body generated magnetic field with respect to the axis of rotation of the flywheels in the axial direction or in the radial direction or in an intermediate direction runs.
Um das Magnetfeld des Permanentmagneten entlang der gewünschten Richtung (insbesondere senkrecht zu der Erstreckungsebene des Bremskörpers) auszurichten, ist dem Permanentmagneten vorzugsweise ein Joch zugeordnet.Around the magnetic field of the permanent magnet along the desired Direction (in particular perpendicular to the plane of extent of the brake body) align, the permanent magnet is preferably associated with a yoke.
Ferner kann die Wirbelstrombremse mehrere Permanentmagnete aufweisen, die bezüglich der Rotationsachse der Schwungmassen in Umfangs richtung vorzugsweise gleichmäßig verteilt angeordnet sind, um eine entsprechend gleichmäßige Verteilung des Bremsmoments zu erzielen.Further For example, the eddy current brake may include a plurality of permanent magnets with respect to the axis of rotation of the flywheels in the circumferential direction preferably arranged uniformly distributed, to a correspondingly even distribution of To achieve braking torque.
Was den genannten Bremskörper betrifft, so ist dieser entlang der Ausdehnung des Magnetfelds am Ort des Bremskörpers in einer Normalebene zu der Richtung des Magnetfelds vorzugsweise unterbrechungsfrei einstückig ausgebildet. Hierdurch können die erwünschten Wirbelströme besonders wirkungsvoll erzeugt werden. Der Bremskörper kann beispielsweise die Form eines Kreisrings oder einer Kreisscheibe besitzen.What As regards the said brake body, this is along the extent of the magnetic field at the location of the brake body in a normal plane to the direction of the magnetic field, preferably uninterrupted formed in one piece. This allows the desired eddy currents particularly effective be generated. The brake body, for example, the Have the shape of a circular ring or a circular disk.
Der Bremskörper besteht vorzugsweise aus einem Material mit hoher elektrischer Leitfähigkeit (z. B. Kupfer oder Aluminium).Of the Brake body is preferably made of a material with high electrical conductivity (eg copper or aluminum).
Alternativ zu der erläuterten passiven Ausgestaltung der Wirbelstrombremse kann auch eine aktive Ausführungsform vorgesehen sein, bei der anstelle eines Permanentmagneten beispielsweise eine elektrisch erregbare Magnetspule vorgesehen ist.alternative to the explained passive embodiment of the eddy current brake can also be provided an active embodiment, in which instead of a permanent magnet, for example, an electric Excitable solenoid is provided.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform kann die Dämpfungseinrichtung zusätzlich eine Reibeinrichtung aufweisen, die parallel zu der Wirbelstrombremse wirksam und unabhängig von dem Verdrehwinkel zwischen den beiden Schwungmassen (d. h. ohne Freiwinkel) aktiv ist. Hierdurch kann ein geringes Grundreibmoment eingestellt werden, das auch bereits bei einer geringen Verdrehgeschwindigkeit der beiden Schwungmassen relativ zueinander wirksam ist. Besonders vorteilhaft ist ein solches Grundreibmoment, wenn die Wirbelstrombremse nicht unmittelbar (starr) mit den beiden Schwungmassen gekoppelt ist, sondern ein Teil der Wirbelstrombremse (insbesondere der vorgenannte Bremskörper) drehbar zu der zugeordneten Schwungmasse angeordnet ist. In einer solchen Anordnung verhindert das Grundreibmoment der genannten zusätzlichen Reib einrichtung zu große Verdrehungen aufgrund der Massenträgheit des betreffenden Teils der Wirbelstrombremse.According to an advantageous embodiment, the damping device may additionally comprise a friction device which is active parallel to the eddy current brake effectively and independently of the angle of rotation between the two flywheel masses (ie without clearance angle). In this way, a low Grundreibmoment can be adjusted, which is already effective at a low rotational speed of the two flywheel masses relative to each other. Such a Grundreibmoment is particularly advantageous when the eddy current brake is not directly (rigidly) coupled to the two flywheel masses, but a part of the eddy current brake (in particular the aforementioned brake body) is rotatably arranged to the associated flywheel. In such an arrangement, the Grundreibmoment prevents said additional friction device to large torsions due to the inertia of the relevant part of the eddy current brake.
Insbesondere kann die Dämpfungseinrichtung auch eine Mitnehmereinrichtung besitzen, die zwischen der Wirbelstrombremse und der primären Schwungmasse oder der sekundären Schwungmasse in Serie angeordnet ist, und die in Abhängigkeit von einer Änderung des Verdrehwinkels zwischen der Wirbelstrombremse und der primären bzw. sekundären Schwungmasse (d. h. erst nach Überstreichen eines Freiwinkels) aktiv ist. Durch eine solche verdrehwinkelabhängig aktive Mitnehmereinrichtung kann erreicht werden, dass die Wirbelstrombremse erst bei einer vorbestimmten Mindestverdrehung der beiden Schwungmassen aktiv wird. Hierdurch können im Normalbetrieb des Zweimassenschwungrades – also wenn die elastische Kopplungseinrichtung eine nahezu vollständige Isolation bewirkt – Verluste aufgrund der sich dynamisch ändernden Position der Sekundärseite relativ zu der Primärseite zumindest deutlich verringert werden. Damit bei einer derartigen Ausgestaltung mit einer verdrehwinkelabhängig wirksamen Mitnehmereinrichtung die in Serie geschaltete Wirbelstrombremse tatsächlich ebenfalls verdrehwinkelabhängig aktiv ist, besitzt die Dämpfungseinrichtung vorzugsweise die bereits genannte Reibeinrichtung zur Erzeugung eines Grundreibmoments in einer Parallelschaltung zu der Wirbelstrombremse.Especially the damping device can also be a driving device own, between the eddy current brake and the primary flywheel or the secondary flywheel is arranged in series, and depending on a change in the Angle of rotation between the eddy current brake and the primary or secondary flywheel (that is, only after painting a clearance angle) is active. By such a rotation angle dependent active entrainment can be achieved that the eddy current brake only at a predetermined minimum twist of the two masses becomes active. This can be in normal operation of the dual mass flywheel - ie when the elastic coupling means is almost complete Isolation causes - losses due to the dynamically changing Position of the secondary side relative to the primary side at least significantly reduced. Thus, in such an embodiment with a torsion-dependent effective entrainment device the series eddy current brake actually is also dependent on angle of rotation active, has the Damping device preferably the already mentioned Friction device for generating a Grundreibmoments in a parallel circuit to the eddy current brake.
Alternativ oder zusätzlich zu der erläuterten, verdrehwinkelabhängig aktiven Mitnehmereinrichtung kann die Dämpfungseinrichtung auch eine Elastizität – beispielsweise eine Feder – aufweisen, die zwischen der Wirbelstrombremse und der primären Schwungmasse oder der sekundären Schwungmasse in Serie angeordnet ist, wobei diese Elastizität ein Rückstellmoment erzeugt, das von dem Verdrehwinkel zwischen der Wirbelstrombremse und der primären bzw. sekundären Schwungmasse ab hängt. Hierdurch kann erreicht werden, dass mit zunehmendem Verdrehwinkel die Wirbelstrombremse in entsprechend zunehmendem Maße aktiv wird.alternative or in addition to the explained, depending on the angle of rotation active entrainment means, the damping device also have elasticity, for example a spring, between the eddy current brake and the primary flywheel or the secondary flywheel is arranged in series, this elasticity generates a restoring moment, that of the angle of rotation between the eddy current brake and the primary or secondary flywheel depends. This can be achieved that with increasing angle of rotation the eddy current brake in accordance with increasing levels becomes active.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist außerdem vorgesehen, dass das Zweimassenschwungrad ohne eine Reibeinrichtung ausgebildet ist, die unmittelbar mit der primären Schwungmasse einerseits und der sekundären Schwungmasse andererseits gekoppelt ist und bei jeder Verdrehbewegung zwischen den Schwungmassen (d. h. ohne Freiwinkel) aktiv ist. Das Zweimassenschwungrad bewirkt somit nicht zwangsläufig in jedem Betriebszustand ein Grundreibmoment, welches in manchen Betriebszuständen des Zweimassenschwungrades überhaupt nicht benötigt würde und aufgrund der hiermit verbundenen Energieverluste unerwünscht wäre.According to one advantageous embodiment is also provided that the dual mass flywheel is formed without a friction device, directly with the primary flywheel on the one hand and the secondary flywheel coupled on the other hand and at each twisting motion between the flywheels (i.e. H. without clearance angle) is active. The dual mass flywheel causes thus not necessarily a basic friction torque in each operating state, which in some operating conditions of the dual mass flywheel at all not needed and due to the hereby associated energy losses would be undesirable.
Die Erfindung wird nachfolgend lediglich beispielhaft anhand der Figuren erläutert.The Invention will now be described by way of example only with reference to the figures explained.
Parallel
zu der elastischen Kopplungseinrichtung
Die
Wirbelstrombremse
Die
Reibeinrichtung
Die
Mitnehmereinrichtung
Nachfolgend
wird die Funktionsweise des in
Die
elastische Kopplungseinrichtung
Die
Dämpfungseinrichtung
Sofern
sich der Bremskörper
Parallel
zu der Wirbelstrombremse
Durch
die erläuterte Freiwinkel-Funktion der Mitnehmereinrichtung
Insgesamt
ergibt sich hierdurch eine Dämpfungseinrichtung
Zu
dem erläuterten Ausführungsbeispiel gemäß
Anstelle
der gezeigten Mitnehmereinrichtung
Alternativ
ist es auch möglich, den Bremskörper
Schließlich
ist bezüglich der genauen Ausgestaltung der Wirbelstrombremse
Wie aus
How out
Es
ist in
Eine
einfachere Ausgestaltung der Wirbelstrombremse
- 1111
- primäre Schwungmasseprimary Inertia
- 1313
- sekundäre Schwungmassesecondary Inertia
- 1515
- elastische Kopplungseinrichtungelastic coupling device
- 1717
- Dämpfungseinrichtungattenuator
- 1919
- WirbelstrombremseEddy current brake
- 2121
- Reibeinrichtungfriction device
- 2323
- Mitnehmereinrichtungentrainment
- 2525
- Permanentmagnetpermanent magnet
- 2727
- Jochyoke
- 2929
- BremskörperBrakes
- 3131
- Kragenabschnittcollar section
- AA
- Rotationsachseaxis of rotation
- BB
- Magnetfeldmagnetic field
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- - GB 2093565 A [0006] - GB 2093565 A [0006]
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