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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft ein ringförmiges Dichtelement, insbesondere zum niederdruckseitigen Abdichten einer hydraulischen Kolbenpumpe, die ein Filtersieb umfasst. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer hydraulischen Kolbenpumpe, eine Filter-Dichtungs-Einheit, eine hydraulische Kolbenpumpe mit einem ringförmigen Dichtelement und eine Fahrzeugbremsanlage mit einer hydraulischen Kolbenpumpe.
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Ringförmige Dichtelemente zum Abdichten einer hydraulischen Kolbenpumpe zwischen einer Niederdruckseite eines Kolbens und einem Exzenterraum liegen gewöhnlich axial am Kolben an, und zwar zwischen einem Außenmantel des Kolbens und einem Innenmantel eines Pumpengehäuses. Das Dichtelement ist in der Regel zwischen dem Kolben und dem Pumpengehäuse derart positioniert, dass es mit einer Stirnseite an ein Filtersieb angrenzt, durch das Fluide in die Kolbenpumpe geleitet werden. Einem solchen Dichtelement kommt die Aufgabe zu, so genannte Schleppleckagen an Hydraulikfluid weitestgehend zu minimieren, die aufgrund einer Relativbewegung zwischen dem Kolben und dem Dichtelement auftreten.
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Aus
DE 10 2008 003 456 A1 ist ein Dichtring einer Hydraulikfluidpumpe bekannt, der zum Einsetzen in einen Ringspalt zwischen einem Gehäuse der Hydraulikfluidpumpe und einem in dem Gehäuse axial verschiebbar gelagerten Kolben vorgesehen ist. Der Dichtring ist sowohl am Gehäuse als auch am Kolben derart ortsfest anordenbar und elastisch gestaltet, dass bei einem Axialhub des Kolbens relativ zum Gehäuse der Dichtring nicht entlang des Kolbens oder entlang des Gehäuses gleitet.
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Solche Dichtelemente sind oft auch mit einer asymmetrischen Dichtlippe ausgebildet und werden bei der Montage lose auf den Kolben aufgeschoben. Hierbei ist es von großer Bedeutung, dass das Dichtelement richtig positioniert wird, damit die Dichtlippe bei Betrieb der Kolbenpumpe optimal abdichten kann. Um dies zu gewährleisten, ist das Dichtelement mit einem Erkennungsmerkmal gekennzeichnet, wodurch die Positionierung des Dichtelements während der Montage überprüft werden kann. Diese Überprüfung gestaltet sich jedoch als zeitaufwendig und kostenintensiv. Ferner hat sich gezeigt, dass gelegentlich Baugruppen ermittelt werden, bei denen das Dichtelement fehlt, da es vor oder während der Montage der Kolbenpumpe verloren gegangen ist.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Dichtelement zur Verfügung zu stellen; das eine einfache und kostengünstige Montage einer hydraulischen Kolbenpumpe ermöglicht. Ferner sollen Ausschusskosten durch fehlerhafte Hydraulikpumpen gesenkt werden.
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Offenbarung der Erfindung
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Erfindungsgemäß ist ein ringförmiges Dichtelement, insbesondere zum niederdruckseitigen Abdichten einer hydraulischen Kolbenpumpe, die ein Filtersieb umfasst, geschaffen, wobei das ringförmige Dichtelement mit dem Filtersieb ortsfest verbunden ist.
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Die hydraulische Kolbenpumpe umfasst einen zylindrischen Kolben, der in einem Innenraum eines Zylinders ein- und ausfahrbar gelagert ist. Ein solcher Kolben mit Zylinder bildet eine so genannte Zylinder-Kolben-Einheit, die von einem Pumpengehäuse aufgenommen ist. Der Kolben wird von einem in einem Exzenterraum angeordneten Exzenter angetrieben. Der Exzenterraum wird an einer Außenwandung des Kolbens und an einer Innenwandung des Pumpengehäuses mittels eines erfindungsgemäßen ringförmigen Dichtelements gegenüber einer Niederdruckseite abgedichtet.
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Beim Ausfahren des Kolbens aus dem Zylinder wird in einem Druckbereich im Innenraum des Zylinders ein Unterdruck aufgebaut und über ein Einlassventil Fluid in den Druckbereich gesogen. Beim Einfahren des Kolbens in den Zylinder wird das Fluid über ein Auslassventil vom Druckbereich in ein Hydrauliksystem zur Verrichtung von Arbeit gedrängt. Das Einsaugen des Fluids in das Einlassventil erfolgt über eine Einlassöffnung im Kolben, der ein Filtersieb vorgeordnet ist.
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Unter einem Fluid ist vorliegend ein Gas oder auch eine Hydraulikflüssigkeit zu verstehen, wie etwa eine Hydraulikflüssigkeit auf Mineralöl- oder Glycolbasis.
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Das erfindungsgemäße ringförmige Dichtelement umfasst eine innere und eine äußere Mantelfläche sowie eine der Niederdruckseite zugewandte Stirnseite und eine dem Exzenterraum zugewandte weitere Stirnseite. Die innere Mantelfläche des Dichtelements liegt an einer äußeren Mantelfläche des Kolbens und die äußere Mantelfläche des Dichtelements an der inneren Mantelfläche des Pumpengehäuses an. Beim Ein- und Ausfahren des Kolbens in den bzw. aus dem Zylinder bewegen sich die innere Mantelfläche des Dichtelements und die äußere Mantelfläche des Kolbens relativ zueinander. Dabei legt sich die innere Mantelfläche des Dichtelements passgenau an die äußere Mantelfläche des Kolbens und dichtet die Niederdruckseite gegenüber dem Exzenterraum im Wesentlichen fluiddicht ab.
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Erfindungsgemäß ist die Stirnseite des Dichtelements, die der Niederdruckseite zugewandt ist, mit dem Filtersieb ortsfest verbunden. Unter einer ortsfesten Verbindung zwischen Dichtelement und Filtersieb ist eine Verbindung zu verstehen, bei der das Dichtelement und das Filtersieb, insbesondere bei der Montage und beim Betrieb der Kolbenpumpe, fest verbunden bleiben. Vorteilhafterweise kann das Dichtelement mit dem Filtersieb zunächst als ein Bauelement zusammengefügt werden, wodurch sichergestellt wird, dass das Dichtelement nicht verloren geht. Ferner wird gewährleistet, dass das Dichtelement – insbesondere bei einer asymmetrischen Form des Dichtelements – beim Zusammenfügen der Kolbenpumpe am Filtersieb richtig positioniert wird. Hierdurch wird zum einen eine einfache Montage der Filter-Dichtungs-Einheit beim Zusammenfügen der Kolbenpumpe ermöglicht, und zum anderen sinken die Produktionskosten infolge eines geringeren Ausschusses an fehlerhaften Bauteilen.
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Gemäß einer ersten vorteilhaften Weiterbildung des ringförmigen Dichtelements ist das Dichtelement mit dem Filtersieb formschlüssig und/oder kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig verbunden.
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Bei einer formschlüssigen Verbindung greift entweder ein Teil der Stirnseite des Dichtelements niederdruckseitig in eine Wandung des Filtersiebs, oder ein Teil der Wandung des Filtersiebs in die Stirnseite des Dichtelements. In dem Bereich, in dem das Dichtelement und das Filtersiebs ineinander greifen, ist eine so genannte Verbindungsfläche gebildet. Bei Belastung wirken die aufgebrachten Druckkräfte rechtwinklig auf die Verbindungsflächen, so dass eine Sperrung entsteht und das Dichtelement mit dem Filtersieb bei dieser Belastung ortsfest verbunden bleibt.
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Bei einer kraftschlüssigen Verbindung wird eine Normal-Kraft auf die Verbindungsfläche zwischen Dichtelement und Filtersieb derart ausgeübt, dass eine gegenseitige Verschiebung durch Haftreibung verhindert wird. Eine kraftschlüssige Verbindung kann insbesondere durch ein elastisches Einklemmung des Dichtelements in das Filtersieb zur Verfügung gestellt werden, wie etwa durch ein Einklemmen eines stirnseitigen Keils in die Wandung des Filtersiebs.
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Bei einer stoffschlüssigen Verbindung werden das Dichtelement und das Filtersieb an der Verbindungsfläche durch atomare oder molekulare Kräfte zusammengehalten, wie etwa mittels einer Verklebung oder Vulkanisierung.
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Gemäß einer zweiten vorteilhaften Weiterbildung des ringförmigen Dichtelements sind das Dichtelement und das Filtersieb über ein Arretierelement miteinander verbunden.
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Bei einer derartigen Weiterbildung umfasst das Dichtelement und/oder das Filtersieb auf der dem anderen Verbindungspartner zugewandten Seite ein Arretierelement, wie beispielsweise eine Rast-, Klemm- oder Spannvorrichtung, über die das Dichtelement und das Filtersieb zu einer Filter-Dichtungs-Einheit verbunden sind.
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Gemäß einer dritten vorteilhaften Weiterbildung des ringförmigen Dichtelements ist das Dichtelement über eine elastisch ausgebildete Ausstülpung mit dem Filtersieb ortsfest verklemmt.
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Die Ausstülpung ist vorzugsweise an der niederdruckseitigen Stirnseite des Dichtelements ausgebildet und greift elastisch in eine Aushöhlung in der Wandung des Filtersiebs und ist dort infolge der elastischen Eigenschaften mit dem Filtersieb verklemmt. Die Ausstülpung kann jedoch auch an der Wandung des Filtersiebs angeordnet sein und in eine Aushöhlung in der niederdruckseitigen Stirnseite des Dichtelements eingreifen. Die Ausstülpung ist vorzugsweise als eine so genannte Hinterschneidung ausgebildet und kann im Querschnitt beispielsweise die Form eines Pilzes, eines Knopfes oder einer Rastnase aufweisen, die in eine entsprechenden Aushöhlung bzw. Rastmulde eingedrückt werden kann.
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Gemäß einer vierten vorteilhaften Weiterbildung des ringförmigen Dichtelements ist das Dichtelement über eine Schwalbenschwanzverbindung mit dem Filtersieb ortsfest verbunden.
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Bei einer solchen Weiterbildung wird eine formschlüssige Verbindung geschaffen, bei der schräge Flanken eines im Querschnitt trapezförmigen Schwalbenschwanzes Quer- und Zugkräfte übertragen. Die Schwalbenschwanzverbindung kann vorliegend auch mehrere übereinander angeordnete Zacken als so genannte Tannenbaumverbindung umfassen. Der entsprechende Verbindungspartner umfasst eine trapezförmige Aushöhlung oder auch eine Nut, in die der trapezförmige Schwalbenschwanz eingedrückt, eingerastet bzw. eingeschoben wird und durch Verklemmen eine kraftschlüssige Verbindung gewährleistet.
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Gemäß einer fünften vorteilhaften Weiterbildung des ringförmigen Dichtelements ist das Dichtlement einstückig durch Spritzgießen geformt.
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Ein derartiges Dichtelement ist einstückig, vorzugsweise aus einem Elastomer, wie etwa Gummi, geformt. Insbesondere kann das Dichtelement aus EPDM (Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk) bestehen. Es ist kostengünstig herstellbar und im Herstellungsprozess einfach mit weiteren Bauteilen zusammenzufügen.
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Ferner ist ein Verfahren zum Herstellen einer hydraulischen Kolbenpumpe geschaffen. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:
- – Bereitstellen eines ringförmigen Dichtelements,
- – Bereitstellen eines Filtersiebs,
- – Zusammenfügen des ringförmigen Dichtelements mit dem Filtersieb, so dass das Dichtelement mit dem Filtersieb ortsfest zu einer Filter-Dichtungs-Einheit verbunden ist, und
- – Montieren der Filter-Dichtungs-Einheit in eine Vorstufe einer hydraulischen Kolbenpumpe.
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Erfindungsgemäß werden das Dichtelement und das Filtersieb gemäß der oben genannten Merkmale ortsfest zu einer Filter-Dichtungs-Einheit verbunden. Hierdurch wird gewährleistet, dass insbesondere ein asymmetrisch ausgebildeter Dichtring passgenau mit dem Filtersieb verbunden wird, wobei nach dem Zusammenfügen des Dichtelements mit dem Filtersieb das Dichtelement nicht mehr verloren gehen oder bei Betrieb der Kolbenpumpe verrutschen kann. Hierdurch werden weitestgehend produktionsablaufbedingte Fehlmontagen beim Zusammenfügen der Kolbenpumpe vermieden.
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Weiterhin ist eine Filter-Dichtungs-Einheit mit einem Filtersieb und einem erfindungsgemäßen ringförmigen Dichtelement geschaffen.
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Die erfindungsgemäße Filter-Dichtungs-Einheit umfasst ein ringförmiges Dichtelement, das mit einem Filtersieb nach den oben erläuterten Merkmalen ortsfest verbunden ist. Die Filter-Dichtungs-Einheit stellt ein separates Bauteil dar, das vorzugsweise in eine Vorstufe einer hydraulischen Kolbenpumpe montiert wird.
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Darüber hinaus ist eine hydraulische Kolbenpumpe mit einem ringförmigen Dichtelement geschaffen.
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Die erfindungsgemäße Kolbenpumpe umfasst einen Zylinder und einen in dem Zylinder ein- und ausfahrbaren Kolben. Der Kolben wird hierbei über einen in einem Exzenterraum angeordneten Exzenter angetrieben. Eine solche Zylinder-Kolben-Einheit ist von einem Pumpengehäuse umgeben. Ein erfindungsgemäßes ringförmiges Dichtelement ist zwischen einer äußeren Mantelfläche des Kolben und einer inneren Mantelfläche des Pumpengehäuses angeordnet und dichtet eine Niederdruckseite des Kolbens von dem Exzenterraum ab. Das ringförmige Dichtelement ist hierbei gemäß den oben erörterten Merkmalen mit einem Filtersieb verbunden.
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Ferner ist ein Fahrzeugbremssystem mit einer hydraulischen Kolbenpumpe geschaffen.
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Eine derartiges Fahrzeugbremssystem kann beispielsweise ein Anti-Blockier-System (ABS), eine Antriebsschlupfregelung (TCS – traction control system), ein elektronisches Stabilisierungsprogramm (ESP) oder auch ein elektrohydraulisches Bremssystem (EHB) sein. Bei solchen Systemen ist es insbesondere von Vorteil, wenn die hydraulischen Kolbenpumpen eine geringe Leckage bzw. eine hohe Dichtigkeit infolge richtig eingebauter Dichtelemente aufweisen, um eine optimale Funktion des Bremssystems bei einer langen Laufleistung zur Verfügung zustellen. Ferner darf die Leckage bei Fahrzeugbremssystemen keinen zu hohen Wert aufweisen, damit funktionale Beeinträchtigungen benachbarter Bauteile, insbesondere eines den Exzenter antreibenden Motors, verhindert werden.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Lösung anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert: Es zeigen:
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1 einen Ausschnitt einer hydraulische Kolbenpumpe im Querschnitt,
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2 einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Dichtelement mit einem Filtersieb gemäß 1, und
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3 das Details III in 2 in vergrößertem Maßstab.
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Beschreibung von Ausführungsformen
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1 veranschaulicht einen Ausschnitt einer hydraulischen Kolbenpumpe 10 mit einem Zylinder 12 und einem in dem Zylinder 12 ein- und ausfahrbaren Kolben 14. Der Zylinder 12 und der Kolben 14 bilden eine Zylinder-Kolben-Einheit 16, die von einem Pumpengehäuse 18 aufgenommen ist. Der Kolben 14 wird von einem nicht dargestellten Exzenter angetrieben, der in einem Exzenterraum 20 angeordnet ist.
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Der Kolben 14 umfasst ein Einlassventil 22. Das Einlassventil 22 ist in einem Ventilgehäuse 24 angeordnet, das auf einer Halterung 26 des Kolbens 14 festgespannt ist. Das Ventil 22 ist dazu vorgesehen, Fluid mittels einer Hubbewegung des Kolbens 14 durch eine Einlassöffnung 28 im Kolben 14 in einen Druckbereich im Inneren des Zylinders 12 zu saugen und durch einen nicht dargestellten Auslass mit einem Auslassventil unter Druck aus dem Druckbereich in ein Hydrauliksystem zur Verrichtung von Arbeit zu fördern. Zwischen dem Kolben 14 und dem Zylinder 12 ist eine Hochdruckdichtung 30 aus einem elastischen Werkstoff angeordnet, die den Druckbereich im Inneren des Zylinders 12 gegenüber einer Niederdruckseite 32 abdichtet. Die Hochdruckdichtung 30 ist mittels des auf die Halterung 26 festgespannten Ventilgehäuses 24 gehaltert, in dem das Ventilgehäuse 24 in die Hochdruckdichtung 30 form- und kraftschlüssig eingreift. Das Fluid ist vorliegend eine Bremsflüssigkeit.
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Der Einlassöffnung 28 ist ein Filtersieb 34 vorgeordnet. Zwischen einem Innenmantel 36 des Pumpengehäuses 18 und einem Außenmantel 38 des Kolbens 14 befindet sich ein Ringspalt 40, in dem ein erfindungsgemäßes ringförmiges Dichtelement 42 – bezogen auf 1 rechts von Filtersieb 34 – angeordnet ist. Dieses Dichtelement 42 weist eine innere und eine äußere Mantelfläche 44, 46 sowie eine dem Filtersieb 34 zugewandte Stirnseite 48 auf. Die innere Mantelfläche 44 des Dichtelements 42 liegt am Außenmantel 38 des Kolbens 14 und die äußere Mantelfläche 46 am Innenmantel 36 des Pumpengehäuses 18 an. Beim Ein- und Ausfahren des Kolbens 14 in den bzw. aus dem Zylinder 12 bewegen sich die innere Mantelfläche 44 des Dichtelements 42 und der Außenmantel 38 des Kolbens 14 relativ zueinander, wobei das Dichtelement 42 die Niederdruckseite 32 des Kolbens 14 im Wesentlichen fluiddicht gegenüber dem Exzenterraum 20 abdichtet. Das Abdichten erfolgt über eine asymmetrisch gestaltete Dichtlippe 50, die elastisch am Außenmantel 38 des Kolbens 14 anliegt.
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Das ringförmige Dichtelement 42 ist über die Stirnseite 48 ortsfest mit einer dem Dichtelement 42 zugewandten Wandung 52 des Filtersiebs 34 verbunden. Das Dichtelement 42 mit dem Filtersieb 34 ist in vergrößerter Darstellung in den 2 und 3 gezeigt. Im ortsfest verbundenen Zustand bilden das Dichtelement 42 und das Filtersieb 34 eine miteinander fest verbundene Filter-Dichtungs-Einheit 54, also ein einzelnes Bauelement.
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Vorliegend ist das Dichtelement 42 mit dem Filtersieb 34 form- und kraftschlüssig über ein Arretierelement 56 verbunden. Das Arretierelement 56 ist einstückig durch Spritzgießen mit dem Dichtelement 42 aus EPDM (Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk) geformt. Das Arretierelement 56 umfasst an der dem Filtersieb 34 zugewandten Stirnseite 48 eine elastisch ausgebildete, im Querschnitt pilz- bzw. knopfförmige Ausstülpung 58, die in eine entsprechend geformte Aushöhlung 60 in der Wandung 52 des Filtersiebs 34 einklickbar ist und ortsfest verklemmt wird. Somit ist eine Filter-Dichtungs-Einheit 54 geschaffen, bei der das Filtersieb 34 und das Dichtelement 42 derart miteinander verbunden sind, dass das Dichtelement 42 während einer Montage der hydraulischen Kolbenpumpe 10 nicht in eine unerwünschte Position verrutschen oder gar verloren gehen kann. Eine fehlerhafte Positionierung bzw. ein falscher Einbau des Dichtelements 42 in die hydraulische Kolbenpumpe 10 ist somit ausgeschlossen. Ferner ist das Dichtelement 42 auch vor einem axialen Hin- und Herrutschen am Außenmantel 38 des Kolbens 14 bei Betrieb der hydraulischen Kolbenpumpe 10 gesichert.
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Abschließend sei angemerkt, dass sämtlichen Merkmalen, die in den Anmeldungsunterlagen und insbesondere in den abhängigen Ansprüchen genannt sind, trotz des vorgenommenen formalen Rückbezugs auf einen oder mehrere bestimmte Ansprüche, auch einzeln oder in beliebiger Kombination eigenständiger Schutz zukommen soll.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008003456 A1 [0003]
