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Die Erfindung betrifft ein flexibles Leitungselement insbesondere für eine Abgasanlage, mit einem Balg, der an beiden Seiten je ein Anschlussende aufweist, und mit einem, einen Teil der Balgwellen überdeckenden, Gestricke aus Metall sowie ein Verfahren zur Herstellung eines flexiblen Leitungselements, insbesondere für eine Abgasanlage, wobei das Leitungselement einen Balg, der an beiden Seiten je ein Anschlussende hat, und einem, einen Teil der Balgwellen überdeckendes Gestricke aufweist.
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In Abgasanlagen von Kraftfahrzeugen werden durch drehzahlabhängige Motorschwingungen, Lastwechselreaktionen des Motors usw. axiale, laterale und angulare Bewegungen und Schwingungen eingeleitet, welche von einem flexiblen Leitungselement entkoppelt werden können. Derartige Leitungselemente entkoppeln Schwingungen relativ nahe am Motor sowie gegenüber Wärmeausdehnungsänderungen bzw. Längenänderungen der sich nachgeordnet anschließenden Abgasanlage, so dass die destabilisierenden Bewegungen reduziert werden.
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Jedoch ist es möglich, dass das flexible Leitungselement durch die im Kraftfahrzeug vorkommenden Schwingungsfrequenzen in Resonanz gerät, wodurch die Eigenschwingung des Balges negative Auswirkungen auf die im Folgenden nachgeordneten Teile einer Abgasanlage haben können. Der Balg kann dabei ein schraubenförmiger oder ringgewellter Metallbalg sein.
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Um diese Probleme zu vermeiden und um den Balg vor mechanischer Beanspruchung zu schützen, wird über ihn ein Gestrickeschlauch aus Metalldraht gezogen. Ein derartiger Gestrickeschlauch besteht aus einem Draht unter Bildung von in Umfangsrichtung aufeinanderfolgenden, sich in Axialrichtung erstreckenden, gleichartigen Schleifen, wobei in Axialrichtung einander folgende, in Umfangsrichtung versetzte Schleifen derart Maschen bildend ineinander greifen. Hierdurch ist eine gute Beweglichkeit in Axialrichtung, aber auch hinsichtlich Radial- und Angularbewegungen gegeben ist. Im Stand der Technik wird der Gestrickeschlauch über den Balg gezogen. Über einen Beschnitt wird der Gestrickeschlauch auf die gewünschte Länge eingekürzt und am Balg auf unterschiedliche Weisen befestigt.
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Insbesondere die
EP 1 238 226 B1 zeigt ein Leitungselement mit einem den Metallbalg überdeckenden Gestrickeschlauch, wobei die Enden des Gestrickeschlauches an die Anschlussenden des Balges mittels von Winkelringen verpresst und/oder geschweißt ist.
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Eine weitere Befestigung des Gestrickeschlauches am Metallbalg zeigt die
DE 10 2007 038 509 B4 , wobei Enden des Gestrickeschlauches mindestens einseitig nicht eingebunden werden, jedoch umgeschlagen sind. Die so gebildeten Enden finden zum Teil ihre Befestigung zwischen zwei Balgwellen des Metallbalges. Auch ist es möglich, den Gestrickeschlauch derart auszubilden, einen Teil oder alle Balgwellentäler teilweise einzudrücken (
EP 0 305 891 B1 ) oder im Bereich derselben einzuschnüren (
DE 10 2008 017 598 A1 ), um ihn so formschlüssig am Balg festzulegen.
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Aus der
DE 20 2009 013 583 U1 ist ein Gestrickeschlauch bekannt, welcher an mindestens einem axialen Ende einen elastischen Gestrickring aufweist, mit dem der Gestrickeschlauch am Balg axial und/oder radial gesichert angeordnet ist.
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Nachteilig bei den aus dem Stand der Technik bekannten Ausführungsformen ist, dass durch die Befestigung an den zylindrischen Balgenden bzw. an den Balgwellen große Hüllkräfte auf die Endwellen des Balges ausgeübt werden, die zu einer Beschädigung des Metallbalges und damit einer verminderten Beweglichkeit desselben führen. Zudem können bei starker Belastung die Enden des Gestrickeschlauches abreißen und durch Drahtabrisse eine Maschenauflösung begünstigt werden.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein flexibles Leitungselement der vorgenannten Art dahingehend zu verbessern, dass die vorgenannten Nachteile vermieden werden. Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines flexiblen Leitungselements der vorgenannten Art dahingehend zu verbessern, dass eine kostengünstige und einfache Montage möglich ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Gestricke entlang seiner Maschenverlaufsrichtung um den Umfang des Balges gelegt ist, wobei zumindest ein freies Ende des Gestrickes am Restgestricke befestigt ist. Weiterhin wird die Erfindung durch ein Verfahren der vorgenannten Art gelöst, dass das Gestricke entlang seiner Maschenverlaufsrichtung um den Umfang des Balges gelegt ist, wobei mindestens ein freies Ende des Gestrickes am Restgestricke fixiert ist.
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Demgemäß ist die Maschenverlaufsrichtung des Gestrickes quer zur Längsachse des Balgs ausgebildet. Das Gestricke ist dabei insbesondere so um den Balg gelegt und befestigt, dass es unter zumindest leichter Spannung auf dem Balg aufsitzt. Das Gestricke kann dabei einfach um den Balg gelegt oder aber in mehreren Windungen um diesen herum gewickelt sein.
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Besonders bevorzugt sieht die Erfindung vor, dass ein Gestricke aus einem flach gepressten und/oder gedrückten Gestrickeschlauch ausgebildet ist, der um den Umfang des Balges wickelbar ist, wobei das Gestricke aus einem Gestrickeschlauch aus Metall gefertigt ist, dessen Maschenverlaufsrichtung senkrecht zur Umfangsrichtung des Gestrickeschlauchs als solchem verläuft. Ein erfindungsgemäßes Gestricke kann auch aus einem flächigen Gestricke hergestellt werden, wobei die jeweiligen Enden vorzugsweise durch Schweißen miteinander stoffschlüssig verbunden sind. Ein derartiges Ausgangsgestricke wird aus dünnen Metalldrähten mittels einer Maschine gestrickt. Die entstehenden Maschen weisen eine Maschenverlaufsrichtung in Strickrichtung, d. h. senkrecht zu ihrer Querausdehnung, auf.
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Durch mehrfaches wickeln des Ausgangsgestrickes um den Balg kann eine Mehrlagigkeit geschaffen werden. Hierbei sind bei alternativen Ausführungsformen neben einer im Wesentlichen einlagigen Wicklung auch mehr als doppellagige Wicklungen möglich.
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Dies gewährleistet einen zuverlässigen Schutz des Balges, wobei die Beweglichkeit des Balges durch das doppelt oder mehrfach gelegte Gestricke nicht beeinträchtigt wird, insbesondere die Endwellen nicht unter erhöhte Spannung gesetzt werden.
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Es ist bevorzugt vorgesehen, dass ein mit einer bestimmten Länge und einem bestimmten Durchmesser hergestellter Gestrickeschlauch senkrecht zur Maschenverlaufsrichtung flach verpresst und/oder gedrückt wird. Auch kann vorgesehen sein, dass ein flächiges Gestricke als Schlauch zusammengefügt wird, und/oder als flächiges Gebilde gefaltet und/oder gewickelt wird. Durch die Faltung entsteht seitlich entlang des flachen Gestrickeschlauches wenigstens eine Faltkante, welche zu beiden Seiten das fertige Gestricke begrenzt.
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Insbesondere die Faltung des herkömmlich hergestellten Gestrickeschlauches bietet einige Vorteile. Durch die gesicherten Drähte in den Faltkanten entstehen keine offenen bzw. losen Drähte an den Anschlussenden des Metallbalges, womit ein Beschnitt des Gestrickes entfällt. Auch entfällt eine Anbindung der Enden des Gestrickes unter einem Winkelring mittels stoff- und/oder formschlüssiger Verbindung, da durch die geschlossenen Seiten entlang der Faltkante des Gestrickes keine losen bzw. offenen Drähte mehr vorhanden sind. Somit werden auch Undichtigkeiten durch Schweißprozesse entlang der Anschlussenden des Metallbalges völlig vermieden.
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Zur Montage des Gestrickes ist bevorzugt vorgesehen, dass das Gestricke vorzugsweise als flachgepresster und/oder gedrückter Gestrickeschlauch, in Maschenverlaufsrichtung um den Balg gerollt wird. Hierdurch umgibt den Balg ein wenigstens doppellagiges Gestricke, das derart um den Balg gelegt wird, dass mindestens die Hälfte aller Balgwellen durch das Gestricke überdeckt sind. Das Gestricke ist hierfür derart bemessen, dass eine Länge des Gestrickes größer oder gleich dem Umfang des Balges ist und ein Durchmesser des Gestrickeschlauchs einer Breite des Gestrickes entspricht, die kleiner oder gleich einer axialen Ausdehnung von Balgwellen ist. Hierdurch sieht die Erfindung bevorzugt vor, dass sich Längskanten des Gestrickes in einem Überlappungsbereich überlappen. Indem ein herkömmlich hergestellter Gestrickeschlauch verwendet wird, welcher nach der Verpressung entlang seiner Maschenverlaufsrichtung aufgerollt wird, ist eine radiale Vorspannung unabhängig vom Strickprozess einstellbar. Das Gestricke kann durch Vergrößerung des Überlappungsbereiches enger um den Balg gewickelt werden, um so eine höhere Vorspannung zu erreichen. Dementsprechend ist auch eine geringere Vorspannung durch eine lockere Wicklung möglich.
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Durch die einfach einzustellende Länge des Gestrickeschlauches ist ein Gestrickeschlauch für unterschiedlichste Nennweiten verwendbar, da hier nicht mehr der Durchmesser des Gestrickeschlauches, sondern nur noch dessen Länge im Vergleich zum Umfang des Metallbalges zu beachten ist. Derartige Gestrickeschläuche sind in jeder gewünschten Länge herstellbar. Eine spezielle Maschine, die Spezialnennweiten stricken kann, ist nicht nötig, da ein Überziehen – wie es der Stand der Technik beschreibt – entfällt.
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Auch sieht die Erfindung besonders bevorzugt vor, dass die Längskanten des Gestrickes im Überlappungsbereich mittels Schweißen bzw. Punktschweißen miteinander verbunden werden, so dass die einzelnen Lagen des Gestrickes stoffschlüssig miteinander verbunden sind. Damit umschließt das flach ausgebildete Gestrickes den Balg in seinem vollen Umfang. Dadurch, dass die offenen Längskanten miteinander bzw. ein freies Ende des Gestrickes am Restgestricke stoffschlüssig verbunden sind, ist keine separate Befestigung der Enden des Gestricke mehr nötig. Ein Winkelring oder eine Einrollen der Enden, wie aus dem Stand der Technik bekannt ist, entfällt. Eine axiale Fixierung des Gestrickes am Balg kann durch Einrollen des Gestrickes zwischen zwei Balgwellen erfolgen. Auch kann vorgesehen sein, dass je nach voreingestellter Vorspannung, eine Befestigung des Gestrickes um den Metallbalg nicht zusätzlich nötig ist. Insbesondere ist vorteilhaft, dass die Maschen nicht mehr längs zur Achse des Leitungselementes, sondern quer dazu verlaufen. Hierdurch können besonders die radialen Vorspannungen für den Metallbalg gut eingestellt werden.
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Weitere Vorteile ergeben sich aufgrund der Einsparung von Winkelringen zur Fixierung des Gestrickes, was mit einer deutlichen Kostenreduzierung verbunden ist und reduzierte Wandstärken im Endbereich ermöglicht, wodurch sich die Einschweißbarkeit des flexiblen Leitungselements verbessert. Die Erfindung sieht insbesondere bevorzugt vor, dass das Gestricke aus einem Gestrickeschlauch aus Metall gefertigt ist. Es sind durch die Vermeidung von Gestrickekorrosion im Endbereich des Balges aufgrund hoher Temperaturen auch kostengünstige Gestrickewerkstoffe verwendbar. Starke Umlenkungen des Gestrickes im Endbereich entfallen hier ebenfalls, womit erfindungsgemäß Gestrickebrüche in diesem Bereich wirksam vermieden werden. Es ist auch eine deutliche Reduzierung der Gestrickelänge entlang des Metallbalges an sich möglich.
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Die Montage eines derartigen Gestrickeschlauches ist somit äußerst kostengünstig und lässt sich auch nach dem Ende des Montageprozesses an der Abgasanlage montieren.
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Weitere Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. Es zeigt:
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1 einen teilweisen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Leitungselement;
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2a einen teilweisen Längsschnitt eines Leitungselements mit eingeschnürtem Gestricke;
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2b einen teilweisen Längsschnitt eines Leitungselements mit eingeschnürtem Gestricke und umlaufenden Draht;
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3 eine perspektivische Ansicht eines Gestrickeschlauches;
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3a ein schematisches Maschenbild eines Gestrickeschlauches;
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4 eine Draufsicht auf einen flachen Gestrickeschlauch;
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5 eine schematische Ansicht eines in Längsrichtung aufgewickelten Gestrickeschlauches; und
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5a ein schematisches Maschenbild des fertigen Gestrickes.
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In 1 ist ein erfindungsgemäßes flexibles Leitungselement 1 in einem teilweisen Längsschnitt entlang einer Mittelachse A dargestellt. Ein ringgewellter oder schraubenförmiger Metallbalg 2 weist zwei Anschlussenden 3, 3' auf.
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Der Balg 2 weist Balgwellen 6 auf, deren Umfang ein Gestricke 7 überdeckt. Das Gestricke 7 ist derart um den Balg 2 geschlungen, dass es fest anliegt und dennoch dem Balg 2 genügend Bewegungsspielraum bietet. Wie im oberen Bereich der 1 gezeigt, liegt das Gestricke 7 in einer doppelten Lage um den äußeren Umfang der Balgwellen 6 an. Das Gestricke 7 umgibt dabei nur – mindestens – den Wellenbereich des Balgs 2, endet insbesondere mit axialem Abstand zu den Enden 3, 3' des Balges 2 und ist nicht bis zu den Balgenden 3, 3' radial heruntergezogen und damit auch nicht an diesen befestigt.
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Das Gestricke 7 ist allein durch seine Vorspannung um den Umfang des Leitungselements 1 gehalten. Eine weitere Fixierung des Gestrickes 7 an den Balg 2, um ein Verrutschen des Gestrickes 7 zu verhindern, ist in 2a und 2b dargestellt. Für eine Axialfixierung des Gestrickes 7 ist in 2a im mittleren Bereich des Gestrickes 7 eine Einschnürung 8 vorgesehen. Die Einschnürung 8 liegt zwischen zwei Balgwellen 6, wobei in der 2 ein mittlerer Bereich des Metallbalges 2 ausgewählt wurde. Das Gestricke 7 ist mittels der Einschnürung 8 am Balg 2 axial fixiert. Die Einschnürung 8 kann zusätzlich mit einem Draht 9, wie ihn die 2b zeigt, fixiert sein. Der Draht 9 ist in der Vertiefung der Einschnürung 8 angeordnet. Ein Verrutschen des Gestrickes 7 wird dadurch verhindert, wobei der Balg 2 in seiner Bewegung unbegrenzt bleibt.
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Die folgenden 3 bis 5a zeigen eine schrittweise Fertigung eines Leitungselements 1 mit doppellagigem Gestricke gemäß 1.
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Die 3 zeigt einen herkömmlich hergestellten Gestrickeschlauch 10 mit zwei Längskanten 11, 11'. Dieser besteht aus Metalldraht, welcher auf einer Maschine als (Endlos-)Schlauch gestrickt wird. Ein Maschenbild ist gemäß einem Ausschnitt C in 3a gezeigt. Das Maschenbild des Gestrickeschlauchs 10 zeigt einzelne Maschen 12, deren Dichte und Form im Wesentlichen frei wählbar sind. Gemäß der Strickrichtung sind die Maschen 12 in einer Maschenverlaufsrichtung 13 angeordnet, die sich im Wesentlichen parallel zur Mittelachse B bzw. senkrecht zur Umfangsrichtung des Gestrickeschlauchs 10 (3) orientiert. Die Maschenverlaufsrichtung 13 des Gestrickeschlauchs 10 stimmt damit mit der Strickrichtung bei der Herstellung überein.
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Einen vom Endlosschlauch in der gewünschten Länge L abgetrennten Gestrickeschlauch 10 (mit aber endlicher Länge) wird im nächsten Herstellungsschritt, siehe auch 4, flachgedrückt indem zwei Umfangshälften des Schlauchs 10 gegeneinander gedrückt werden. Hierdurch entsteht ein doppelt gelegtes Gestricke 7 mit einer Länge L, die der Länge des Gestrickeschlauches 10 entspricht. Entlang der zur Mittelachse B parallelen Seiten entsteht jeweils eine Faltkante 14, 14'. Diese Faltkanten 14, 14' – siehe auch 1 – verbinden zu beiden Seiten beide Lagen des Gestrickes 7. Entsprechend eines Durchmessers D des verwendeten Gestrickeschlauches 10 weist das Gestricke 7 eine Breite d = π/2 D auf.
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Das Gestricke 7 wird entlang einer Rollrichtung R, welche parallel zur Mittelachse B verläuft, um den Balg 2 und damit senkrecht zur Achse A des Balges 2, gelegt, wodurch das Gestricke 7 in seiner (Maschen-)Verlaufsrichtung nicht mehr längs, sondern quer am Balg 2 anliegt. Eine schematische Ansicht eines derart aufgewickelten Gestrickes 7 ist in 5 gezeigt. Die Länge L des Gestrickes 7 ist dabei so bemessen, dass sich die Längskanten 11, 11' überlappen. Es entsteht ein Überlappungsbereich 15, dessen Breite U je nach Länge bzw. gewünschter Vorspannung des Gestrickes um den Balg 2 wählbar ist. Entlang des Überlappungsbereiches 15 werden die unterschiedlichen Lagen des Gestrickes 7 miteinander verschweißt. Das Schweißen kann direkt am Balg 2 erfolgen, womit eine nachträgliche Montage des Gestrickes 7 an der Abgasanlage nach Verbinden des Balgs 2 mit zumindest einem Teil weiterer Komponenten derselben, wie Verbindungsrohren, Anschlussflanschen, Katalysatoren, Schalldämpfern, etc. möglich ist.
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Ein Ausschnitt E aus 5 ist in 5a dargestellt und zeigt ein Maschenbild des aufgewickelten Gestrickes 7. Durch die Wicklung entlang der Rollrichtung D, welche ebenfalls der Maschenverlaufsrichtung 13 (siehe auch 3a) des ursprünglichen Gestrickeschlauches 10 entspricht, liegt beim aufgewickelten Gestricke 7 die Maschenverlaufsrichtung 13 nun quer zur Mittelachse A'. Hierbei entspricht die Mittelachse A' der Mittelachse A des Leitungselements 1. Durch die Schweißung im Überlappungsbereich 15 sind lose bzw. offene Enden von Metalldrähten sicher verwahrt, womit das Gestricke 7 selbst nicht aufgehen kann. Durch die seitlichen Faltkanten 14, 14' entfällt ein sonst nötiger Beschnitt und eine Montage mittels eines Winkel- oder Pressringes an den Anschlussenden 3, 3' des Balges. Eine Fixierung des Gestrickes 7 am Balg 2 kann durch Wählen einer geeigneten Vorspannung erfolgen oder durch eine Einschnürung 8 des Gestrickes 7 zwischen zwei Balgwellen. Auch ist eine zusätzliche Fixierung durch einen Draht 9 möglich, der innerhalb der Einschnürung 8 um das Gestricke 7 gewickelt wird, wobei dessen Enden miteinander form- und/oder stoffschlüssig verbunden werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Leitungselement
- 2
- Metallbalg
- 3, 3'
- Anschlussenden Metallbalg
- 6
- Balgwellen
- 7
- Gestricke
- 8
- Einschnürung
- 9
- Draht
- 10
- Gestrickeschlauch
- 11, 11'
- Längskanten
- 12
- Masche
- 13
- Maschenverlaufsrichtung
- 14, 14'
- Faltkanten
- 15
- Überlappungsbereich
- A
- Mittelachse Leitungselement/Balg
- A'
- Mittelachse aufgewickelter Gestrickeschlauch
- B
- Mittelachse Gestrickeschlauch
- d
- Breite Gestricke
- D
- Durchmesser Gestrickeschlauch
- L
- Länge Gestricke
- R
- Aufrollrichtung
- U
- Breite Überlappungsbereich
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1238226 B1 [0005]
- DE 102007038509 B4 [0006]
- EP 0305891 B1 [0006]
- DE 102008017598 A1 [0006]
- DE 202009013583 U1 [0007]
