DE102012019415A1 - Electromotor for use with redundant brake assembly system, has end shield connected with housing portion, and electromagnetic actuated brakes arranged on respective sides of end shield, where axial side of end shield is placed on stator - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Elektromotor, insbesondere mit einer redundanten Bremsanordnung.The invention relates to an electric motor, in particular with a redundant brake arrangement.
Aus der
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Sicherheit in einer Anlage zu erhöhen.The invention is therefore based on the object to increase the safety in a system.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei dem Elektromotor nach den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.According to the invention, the object is achieved in the electric motor according to the features indicated in claim 1.
Wichtige Merkmale der Erfindung bei dem Elektromotor, insbesondere mit einer redundanten Bremsanordnung, sind, dass der Elektromotor ein Lagerschild aufweist, das mit einem Gehäuseteil und/oder dem Stator des Elektromotors verbunden ist,
wobei das Lagerschild ein Lager der Rotorwelle des Elektromotors aufnimmt,
wobei eine erste und eine zweite jeweils elektromagnetisch betätigbare Bremse auf ein Lagerschild des Elektromotors montiert ist,
wobei die erste Bremse auf einer ersten Seite des Lagerschilds angeordnet,
insbesondere auf der dem Stator zugewandten axialen Seite des Lagerschilds angeordnet,
und die zweite Bremse auf der anderen Seite des Lagerschilds angeordnet ist,
insbesondere auf der vom Stator abgewandten axialen Seite des Lagerschilds angeordnet ist.Important features of the invention in the electric motor, in particular with a redundant brake arrangement, are that the electric motor has a bearing plate which is connected to a housing part and / or the stator of the electric motor,
wherein the end shield receives a bearing of the rotor shaft of the electric motor,
wherein a first and a second respectively electromagnetically operable brake is mounted on a bearing plate of the electric motor,
wherein the first brake is arranged on a first side of the end shield,
in particular arranged on the stator facing the axial side of the bearing plate,
and the second brake is arranged on the other side of the bearing plate,
is arranged in particular on the side facing away from the stator axial side of the bearing plate.
Von Vorteil ist dabei, dass ein redundant betätigbares Bremssystem vorgesehen ist und somit die Sicherheit erhöhbar ist. Dabei ist die erste Bremse im Motorinnenraum und die zweite Bremse als Anbaubremse eingebaut. Beide Bremsen sind an dem Lagerschild eines der Lager der Rotorwelle befestigt. Somit ist eine Montage beider Bremsen ans Lagerschild ausführbar und danach dieses Lagerschild mit dem Stator beziehungsweise restlichen Motorgehäuse verbindbar.The advantage here is that a redundantly operable brake system is provided and thus the safety can be increased. Here, the first brake in the engine compartment and the second brake is installed as a mounting brake. Both brakes are attached to the end shield of one of the bearings of the rotor shaft. Thus, an assembly of both brakes to the bearing plate executable and then connect this bearing plate with the stator or the remaining motor housing.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist jede Bremse jeweils einen Elektromagneten auf und eine axial beweglich angeordnete, in Umfangsrichtung formschlüssig spielbehaftet oder spielfrei gehalten angeordnete Ankerscheibe, welche bei Bestromung des Elektromagneten axial in zum jeweiligen Elektromagneten hin bewegt wird entgegen der Federkraft eines jeweiligen Federelements und welche bei Nichtbestromung des Elektromagneten von dem jeweiligen Federelement auf einen Bremsbelagträger gedrückt wird, der somit auf eine Bremsfläche, insbesondere einer Reibscheibe, gedrückt wird. Von Vorteil ist dabei, dass bei Ausfall der Stromversorgung die Bremse automatisch einfällt, weil die Ankerschiebe von zumindest einem Federelement gegen den Belagträger gedrückt wird, der somit auf die Reibscheibe gedrückt wird.In an advantageous embodiment, each brake in each case has an electromagnet and an axially movably arranged, circumferentially positively playful or play-free arranged armature disc which is axially moved in energizing the electromagnet to the respective electromagnet against the spring force of a respective spring element and which in Nichtbestromung of the electromagnet is pressed by the respective spring element on a brake pad carrier, which is thus pressed onto a braking surface, in particular a friction disc. The advantage here is that in case of failure of the power supply, the brake automatically falls because the anchor slide is pressed by at least one spring element against the lining carrier, which is thus pressed onto the friction disc.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Belagträger der ersten und/oder der zweiten Bremse axial beweglich, aber drehfest mit der Rotorwelle des Elektromotors oder mit einem Mitnehmerteil, welches drehfest mit der Rotorwelle verbunden ist, verbunden,
insbesondere wobei der Belagträger eine Innenverzahnung aufweist, die mit einer Außenverzahnung der Rotorwelle beziehungsweise des Mitnehmerteils im Eingriff steht,
insbesondere wobei das Mitnehmerteil mittels einer Passfederverbindung mit der Rotorwelle verbunden ist. Von Vorteil ist dabei, dass der Belagträger axial verschieblich auf dem Mitnehmerteil angeordnet ist und somit von der Ankerscheibe auf die Reibscheibe drückbar ist. Die Zähne der Verzahnung erstrecken sich also vorzugsweise nur in axialer Richtung.In an advantageous embodiment of the lining carrier of the first and / or the second brake is axially movable, but rotatably connected to the rotor shaft of the electric motor or with a driver part which is rotatably connected to the rotor shaft, connected,
in particular wherein the lining carrier has an internal toothing which engages with external toothing of the rotor shaft or of the driver part,
in particular wherein the driver part is connected by means of a feather key connection with the rotor shaft. The advantage here is that the lining carrier is arranged axially displaceably on the driver part and thus can be pressed by the armature disk on the friction disk. The teeth of the toothing thus preferably extend only in the axial direction.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Innenverzahnung und/oder die Außenverzahnung eine Evolventenverzahnung. Von Vorteil ist dabei, dass die Fertigung einfach ausführbar ist, da eine weit verbreitete Verzahnungsart wählbar ist.In an advantageous embodiment, the internal toothing and / or the external toothing is an involute toothing. The advantage here is that the production is easy to carry out, since a widespread Verzahnungsart is selectable.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist zwischen der Innenverzahnung und/oder Außenverzahnung ein Federelement angeordnet zur Spielreduzierung oder Spielunterdrückung. Von Vorteil ist dabei, dass der Verschleiß der Verzahnung, insbesondere bei Speisung des Motors durch einen Umrichter und häufigem Betrieb des Motors bei einer konstanten Soll-Drehzahl, also bei langem Einwirken von Drehzahlschwankungen, reduzierbar ist.In an advantageous embodiment, a spring element is arranged between the internal toothing and / or external toothing for game reduction or game suppression. The advantage here is that the wear of the teeth, especially when powering the motor by a converter and frequent operation of the engine at a constant target speed, so long exposure to speed fluctuations, can be reduced.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Lagerschild topfförmig ausgeführt, wobei der Topfboden auf der vom Stator abgewandten Seite des Topfes angeordneten axialen Seite angeordnet ist. Von Vorteil ist dabei, dass ein besonders kompakter Aufbau erreichbar ist und die erste Bremse axial ganz oder zumindest teilweise von der Wandung des Topfes abdeckbar ist.In an advantageous embodiment, the end plate is pot-shaped, wherein the pot bottom is arranged on the side facing away from the stator side of the pot axial side. The advantage here is that a particularly compact design is achievable and the first brake axially completely or at least partially from the wall of the pot can be covered.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist am Topfboden des Lagerschildes in einer zum Stator hin sich erhebenden Verdickung des Topfbodens eine Ausnehmung, in welcher das Lager der Rotorwelle aufgenommen ist. Von Vorteil ist dabei, dass eine stabile Aufnahme des Lagers vorsehbar ist.In an advantageous embodiment, a recess in which the bearing of the rotor shaft is received at the pot bottom of the bearing plate in a thickening of the pot bottom rising towards the stator. The advantage here is that a stable recording of the camp is predictable.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist zwischen Lagerschild und Mitnehmerteil der ersten Bremse zumindest teilweise axial verlaufender Luftspalt angeordnet. Von Vorteil ist dabei, dass Partikel des Bremsabriebs nicht aus dem Raumberiech der Bremse herauswandern können und somit eine Abdichtung erreicht ist.In an advantageous embodiment, at least partially axially extending air gap is arranged between bearing plate and driver part of the first brake. The advantage here is that particles of the brake wear not from the Raumberiech of Brake can move out and thus a seal is achieved.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Lagerschild mit dem Gehäuseteil und/oder Stator des Elektromotors mittels Zugstangen zusammengehalten. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfache kostengünstige Verbindung der Gehäuseteile erreichbar ist.In an advantageous embodiment, the bearing plate is held together with the housing part and / or stator of the electric motor by means of tie rods. The advantage here is that a simple inexpensive connection of the housing parts can be achieved.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Magnetkörper der ersten Bremse schraubverbunden mit dem Lagerschild,
insbesondere wobei die Schrauben von der vom Stator abgewandten Seite des Lagerschilds, insbesondere des Topfbodens des Lagerschilds, eingeschraubt sind. Von Vorteil ist dabei, dass die erste Bremse und auch die zweite Bremse am Lagerschild befestigbar sind. Dabei ist die erste Bremse als Einbaubremse und die zweite Bremse als Anbaubremse ausgeführt.In an advantageous embodiment, the magnetic body of the first brake is screw-connected to the bearing plate,
in particular, wherein the screws of the side facing away from the stator side of the bearing plate, in particular the pot bottom of the bearing plate, are screwed. The advantage here is that the first brake and the second brake on the bearing plate can be fastened. Here, the first brake is designed as a built-in brake and the second brake as a mounting brake.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist mittels einer Schraube die Reibscheibe der ersten Bremse über eine Druckhülse, insbesondere als Führungsbolzen wirksame Druckhülse, an dem Magnetkörper der ersten Bremse angeschraubt,
wobei die Druckhülse die Ankerschiebe in axialer Richtung führt,
wobei die Schraube durch die Druckhülse hindurchragt,
insbesondere wobei die Druckhülse zwischen Reibscheibe und Magnetkörper zwischengeordnet ist. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfache Festlegung der Reibscheibe zum Magnetkörper erreichbar ist, wobei die Druckhülse zusätzlich die Funktion der axialen Führung der Ankerscheibe übernimmt.In an advantageous embodiment, by means of a screw, the friction disc of the first brake via a pressure sleeve, in particular as a guide pin effective pressure sleeve, screwed to the magnetic body of the first brake,
the pressure sleeve guiding the armature slide in the axial direction,
the screw protrudes through the pressure sleeve,
in particular wherein the pressure sleeve is interposed between the friction disk and the magnetic body. The advantage here is that a simple determination of the friction to the magnetic body can be achieved, wherein the pressure sleeve additionally assumes the function of the axial guidance of the armature disk.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung nimmt das Gehäuseteil die Statorwicklungen auf und weist an seiner dem Lagerschild zugewandten Seite eine Ausnehmung auf, welche von einer Schutzkappe, insbesondere Kunststoff-Schutzkappe, abgedeckt ist,
wobei die Schutzkappe eine Ausnehmung zur Durchführung der Rotorwelle aufweist, wobei die Schutzkappe zu ihrem kleinsten Radialabstand hin axial verbreitert ausgeführt ist zur Bildung einer Spaltdichtung zur Rotorwelle hin,
insbesondere wobei der Luftspalt zwischen Rotorwelle und Schutzkappe kleiner ist als ein bei der Bremsung am Reibbelag abfallendes, durchschnittlich großes Abriebspartikel,
wobei das Lagerschild radial außerhalb des von der Schutzkappe überdeckten Radialabstandsbereichs das Gehäuseteil berührt und/oder mit dem Gehäuseteil verbunden ist. Von Vorteil ist dabei, dass eine kostengünstige einfache Abdichtung erreichbar ist.In an advantageous embodiment, the housing part accommodates the stator windings and has on its side facing the bearing plate a recess which is covered by a protective cap, in particular a plastic protective cap.
wherein the protective cap has a recess for the passage of the rotor shaft, wherein the protective cap is designed to be axially widened towards its smallest radial distance in order to form a gap seal towards the rotor shaft,
in particular wherein the air gap between the rotor shaft and protective cap is smaller than an average large abrasive particle falling off during braking on the friction lining,
wherein the bearing plate radially outwardly of the cap covered by the radial distance range touches the housing part and / or is connected to the housing part. The advantage here is that a cost-effective simple seal can be achieved.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Rotorwelle einen Absatz, insbesondere also eine umlaufende Kante, auf, welche axial neben dem von der Schutzkappe überdeckten axialen Bereich angeordnet ist,
insbesondere zum Abschleudern von Abriebspartikeln vor Eintritt in die zwischen Rotorwelle und Schutzkappe angeordnete Spaltdichtung. Von Vorteil ist dabei, dass Partikel schon im Raumbereich vor Eintritt in den Spaltdichtbereich zwischen Schutzkappe und Rotorwelle abgeschleudert werden und somit die Dichtung weiter verbessert ist.In an advantageous embodiment, the rotor shaft has a shoulder, in particular therefore a circumferential edge, which is arranged axially adjacent to the axial area covered by the protective cap,
in particular for the purpose of throwing off abrasion particles before entry into the gap seal arranged between the rotor shaft and the protective cap. The advantage here is that particles are thrown off already in the space before entering the gap sealing between the protective cap and rotor shaft and thus the seal is further improved.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist am axialen Endbereich der Rotorwelle ein Lüfter angeordnet, dessen Kühlluftstrom entlang der zweiten Bremse und entlang von axial verlaufenden Kühlrippen gerichtet ist, wobei die Kühlrippen an der Außenseite des Lagerschildes angeordnet sind, insbesondere einstückig mit dem Lagerschild ausgeführt sind. Von Vorteil ist dabei, dass eine Entwärmung der Bremsen in einfacher Weise erreichbar ist. Insbesondere ist das Lagerschild besonders effektiv entwärmbar infolge der einstückig ausgeformten Kühlrippen. Da die Bremsen am Lagerschild montiert, insbesondere schraubverbunden sind, ist eine effektive Entwärmung der Bremsen erreichbar.In an advantageous embodiment, a fan is arranged at the axial end portion of the rotor shaft whose cooling air flow is directed along the second brake and along axially extending cooling fins, wherein the cooling fins are arranged on the outside of the bearing plate, in particular are designed in one piece with the bearing plate. The advantage here is that a cooling of the brakes can be achieved in a simple manner. In particular, the bearing plate is particularly effective Entwärmbar due to the integrally molded cooling fins. Since the brakes are mounted on the bearing plate, in particular screw-connected, an effective cooling of the brakes can be achieved.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung führt ein Führungsbolzen die Ankerscheibe in axialer Richtung und ist mit seinem in einem axialen Endbereich des Führungsbolzens angeordneten Gewindebereich in eine Gewindebohrung des Magnetkörpers der ersten Bremse eingeschraubt, insbesondere so dass der Führungsbolzen mit einem Bund aufliegt auf der Planfläche einer zur Gewindebohrung zugehörigen Senkung am Magnetkörper,
wobei der Führungsbolzen eine Gewindebohrung aufweist, in welche eine Schraube eingeschraubt ist, die die Reibscheibe der ersten Bremse am Führungsbolzen festlegt,
wobei der Führungsbolzen einen Außensechskantbereich oder Innensechskantbereich aufweist, insbesondere an seinem der Reibscheibe zugewandten axialen Endbereich. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfache Befestigung der Reibscheibe am Magnetkörper vorsehbar ist, welche zusätzlich auch als axiale Führung der Ankerscheibe fungiert.In an advantageous embodiment, a guide pin guides the armature disk in the axial direction and is screwed with its arranged in an axial end portion of the guide bolt threaded portion in a threaded bore of the magnetic body of the first brake, in particular so that the guide pin rests with a collar on the flat surface of a tapped hole Lowering on the magnetic body,
wherein the guide pin has a threaded bore into which a screw is screwed, which defines the friction disc of the first brake on the guide pin,
wherein the guide pin has an external hexagon area or hexagon area, in particular at its axial end area facing the friction plate. The advantage here is that a simple attachment of the friction disc on the magnet body is providable, which also acts as an axial guidance of the armature disk.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der Magnetkörper eine Bohrung auf, in welche eine Druckhülse zumindest teilweise eingesteckt ist,
wobei die Reibscheibe mittels einer Schraube über die Druckhülse zum Magnetkörper hin gedrückt ist,
wobei die Druckhülse zwischen Reibscheibe und Magnetkörper angeordnet ist. Von Vorteil ist dabei, dass eine kostengünstige einfache Befestigung der Reibscheibe am Magnetkörper ausführbar ist. Außerdem ist die Druckhülse auch als axiale Führung der Ankerscheibe verwendet.In an advantageous embodiment, the magnetic body has a bore into which a pressure sleeve is at least partially inserted,
wherein the friction disc is pressed by means of a screw on the pressure sleeve to the magnetic body,
wherein the pressure sleeve is arranged between the friction disc and the magnetic body. The advantage here is that a cost-effective simple attachment of the friction disc on the magnetic body is executable. In addition, the pressure sleeve is also used as an axial guide of the armature disk.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist ein O-Ring auf die Druckhülse aufgesteckt vorgesehen ist und/oder wobei ein O-Ring zwischen Druckhülse und Ankerscheibe angeordnet ist. Von Vorteil ist dabei, dass die Schockbelastung der Ankerscheibe reduzierbar ist. In an advantageous embodiment, an O-ring is plugged onto the pressure sleeve is provided and / or wherein an O-ring between the pressure sleeve and the armature disk is arranged. The advantage here is that the shock load of the armature disk is reduced.
Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen.Further advantages emerge from the subclaims.
Die Erfindung wird nun anhand von Abbildungen näher erläutert:The invention will now be explained in more detail with reference to figures:
In der
In der
In der
In der
In der
In der
In der
In der
In der
In der
Wie in
Hierzu ist ein erstes Lager
Somit ist axial zwischen den beiden Lagern der Rotorwelle
Die erste Bremse ist somit auf der dem Stator zugewandten axialen Seite des Lagerschilds
Das Lagerschild
Zur Bildung der ersten Bremse ist auf der Rotorwelle
Auf dem Mitnehmer
In einer zum Rotor
Zwischen der Bremsscheibe
Druckfeder drücken entgegen der Magnetkraft auf die Ankerscheibe in axialer Richtung. Bei Nicht-Bestromung der Bremsspule
Die Reibscheibe
Die Schraube
In Umfangsrichtung sind mehrere, gleichwirkende, vorzugsweise in Umfangsrichtung gleichmäßig voneinander beabstandete Schrauben
Vorzugsweise ist der Spulenträger
Die Schraube
Auf der in axialer Richtung von der ersten Bremse abgewandten Seite des Lagerschildes
Die zweite Bremse ist ebenfalls wie die erste Bremse auf dem Lagerschild
Hierzu ist ein Stiftschraubenteil
Durch Schrauben der Nachstellmutter
Zwischen der Reibscheibe
In Umfangsrichtung sind, insbesondere regelmäßig in Umfangsrichtung voneinander beabstandet, weitere Druckhülsen
Auf größerem Radialabstand als die Druckhülsen
Zur Bildung der zweiten Bremse ist auf der Rotorwelle
Am Magnetkörper
Die Bremsspule
Die Lüfterhaube ist mit dem Lagerschild lösbar verbunden, insbesondere schraubverbunden.The fan cover is releasably connected to the bearing plate, in particular screw-connected.
Die Mitnehmerverzahnungen (
Das Stiftschraubenteil
Zwischen Lagerschild
Die zweite Bremse ist mittels eines Hebels
Das Gehäuse des Elektromotors ist durch ein in
An dem zum Lagerschild
Die Schutzkappe ist mit dem axialen Endbereich des Statorgehäuses
Wie in
Die Schutzkappe
Zwischen Reibscheibe
Zwischen dem mit der Rotorwelle
Am axialen von der Abtriebsseite des Motors abgewandten Endbereich der Rotorwelle
Die im Motorinnenraum innen angeordnete erste Bremse wird also durch den Führungsbolzen
Im nächsten Schritt wird die Schutzkappe
Im Ausführungsbeispiel nach
Im Ausführungsbeispiel nach
Im Ausführungsbeispiel nach
In den
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Lagerschildend shield
- 22
- Lagercamp
- 33
- Rotorwellerotor shaft
- 44
- Mitnehmertakeaway
- 55
-
Federelement zur Spielunterdrückung bei der Mitnehmerverzahnung
11 Spring element for game suppression in thedriver toothing 11 - 66
- Bremsspulebrake coil
- 77
- Spulenträgercoil carrier
- 88th
- Magnetkörper, insbesondere StahlgussteilMagnetic body, in particular cast steel part
- 99
- Lüfterhaubefan cover
- 1010
- WellendichtringShaft seal
- 1111
- Mitnehmerverzahnungdriver toothing
- 1212
- Belagträger, insbesondere Doppelscheiben-BelagträgerPad carrier, in particular double disc pad carrier
- 1313
- Ankerscheibearmature disc
- 1414
- Bremsbelagbrake lining
- 1515
- Federelement, insbesondere DruckfederSpring element, in particular compression spring
- 1616
- Druckhülsepressure sleeve
- 1717
- LüfterFan
- 1818
- Nachstellmutter zur Einstellung des LuftspaltesAdjusting nut for adjusting the air gap
- 1919
- StiftschraubenteilStud portion
- 2020
- Luftspaltair gap
- 2121
- Hebel zur HandlüftungLever for manual release
- 2222
- Reibscheibefriction
- 2323
- Zugstangendrawbars
- 2424
- Ankerscheibearmature disc
- 2525
- Führungsbolzenguide pins
- 2626
- Reibscheibefriction
- 2727
- Mitnehmertakeaway
- 2828
- Schutzkappeprotective cap
- 2929
- Statorgehäusestator
- 3030
- Wickelkopf, Umlenkbereiche der StatorwicklungenWinding head, deflecting areas of the stator windings
- 3131
- Spulenträgercoil carrier
- 3232
- Rotorrotor
- 3333
- Bremsspulebrake coil
- 3434
- Luftspaltair gap
- 3535
-
der Rotorwelle zugewandter Spaltdichtbereich der Kunststoffkappe
28 the rotor shaft facing gap sealing region of theplastic cap 28 - 3636
-
Spalt zwischen Mitnehmer
27 und Lagerschild1 Gap betweendrivers 27 and end shield1 - 37 37
- Bremsscheibe, insbesondere BelagträgerBrake disc, in particular lining carrier
- 3838
- Kühlrippencooling fins
- 3939
- Spulenträgercoil carrier
- 4040
- Abdichtteilsealing
- 4141
-
Schraube zum Verbinden des Magnetkörpers
43 mit dem Lagerschild1 Screw for connecting themagnetic body 43 with the end shield1 - 4242
- Schraube, insbesondere SenkkopfschraubeScrew, in particular countersunk screw
- 4343
- Magnetkörpermagnetic body
- 9090
-
elastisch radial ausgelenkter Abschnitt der Schutzkappe
28 elastically radially deflected portion of theprotective cap 28 - 201201
- Schraubescrew
- 202202
- Führungsbolzenguide pins
- 401401
- Schraubescrew
- 402402
- Führungsbolzenguide pins
- 601601
- O-RingO-ring
- 602602
- Druckhülsepressure sleeve
- 603603
- Schraube, insbesondere SenkkopfschraubeScrew, in particular countersunk screw
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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