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Die Erfindung betrifft eine Anhängevorrichtung für ein Fahrzeug, umfassend einen Kugelhals, einen Kugelkopf und eine Lagerhülse, wobei der Kugelhals den Kugelkopf trägt, die Lagerhülse fest mit dem Fahrzeug verbunden ist und der Kugelhals in der Lagerhülse zwischen zwei Endlagen, nämlich zwischen einer Nichtgebrauchsstellung und einer Gebrauchsstellung, relativ zum Fahrzeug beweglich gelagert ist, wobei zwischen Nichtgebrauchsstellung und Gebrauchsstellung ein Schwenkwinkel um eine Drehachse vorgesehen ist und die Anhängevorrichtung zur Bewegung des Kugelhalses zwischen Nichtgebrauchsstellung und Gebrauchsstellung weiterhin eine Kulissensteuerung mit getrennten Anschlägen für die Nichtgebrauchsstellung und Gebrauchsstellung umfasst.
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Eine Vorrichtung der genannten Art ist aus der Druckschrift
DE 199 44 264 A1 bekannt. Diese zeigt eine Anhängerkupplung für Kraftfahrzeuge mit einer Stange, an der sich üblicherweise eine Kugel befindet. Die Stange ist als bewegliches Teil zwischen zwei Endlagen, nämlich zwischen einer Ruhestellung und einer Betriebsstellung, mittels eines Motors axial in Richtung der Stange verstellbar ausgebildet, wobei zwischen Ruhestellung und Betriebsstellung ein Schwenkwinkel vorgesehen ist. Zur Führung der Stange offenbart die Druckschrift eine verzweigte Kulissenführung mit einem geraden Abschnitt und einem kurvenartig ausgeführten Abzweig.
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Auch die Druckschriften
DE 10 2010 032 991 A1 und
DE 10 2008 018 738 A1 zeigen Anhängerkupplungen für ein Kraftfahrzeug mit einem fahrzeugfesten Lagerteil und einem an dem Fahrzeug-Lagerteil zwischen einer Gebrauchsstellung und einer Nichtgebrauchsstellung beweglich gelagerten Kupplungsarm. An dem freien Ende des Kupplungsarms ist ein Kupplungselement zum Ankuppeln eines Anhängers angeordnet, das in der Gebrauchsstellung nach hinten vor dem Kraftfahrzeug vorsteht und in der Nichtgebrauchsstellung zu dem Kraftfahrzeug hinbewegt ist, insbesondere hinter einem Stoßfänger des Kraftfahrzeugs angeordnet ist. Zwischen der Gebrauchsstellung und der Nichtgebrauchsstellung ist der Kupplungsarm um zumindest eine Raumachse drehbeweglich gelagert.
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Eine rein translatorische Bewegung des Kupplungsarms zwischen der Gebrauchsstellung und der Nichtgebrauchsstellung ist in der Druckschrift
DE 102 43 045 A1 beschrieben.
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Die Druckschrift
DE 10 2004 004 501 A1 zeigt einen Verriegelungsmechanismus für den Kugelhals einer Anhängevorrichtung mit einer axial wirkenden Betätigungseinrichtung und einem kugelförmigen Sicherungskörper.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine mechanisch optimierte, insbesondere einfach zu handhabende Anhängevorrichtung für ein Kraftfahrzeug bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird gelöst mit einer Vorrichtung gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Die Unteransprüche betreffen besonders zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung.
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Erfindungsgemäß ist also eine Anhängevorrichtung für ein Fahrzeug vorgesehen, bei der die Kulissensteuerung eine Kurvenbahn aufweist, welche stetig, insbesondere verzweigungsfrei ausgestaltet ist. Hierdurch wird es möglich, den Kugelhals in einem kontinuierlichen, von Unterbrechungen freien Bewegungsablauf zwischen den Endlagen zu bewegen. Durch diese Gestaltung der Kurvenbahn wird es möglich, eine rein mechanische Anhängevorrichtung mit einfachem Aufbau zu schaffen, die nicht motorisch angetrieben werden muss. Bei jeder Bewegung des Kugelhalses zwischen den Endlagen wird jeder Punkt der Kurvenbahn nur einmal durchfahren. Gerade dieser kontinuierliche Bewegungsablauf mit einem gleichmäßigen Übergang bei der Umkehr der translatorischen, zur Drehachse axial orientierten Bewegungskomponente erleichtert die bevorzugte manuelle Betätigung der Anhängevorrichtung.
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Hierzu ist bei einer besonderen Ausführungsform der Kurvenbahn eine Abwicklung der Kurvenbahn in der Form einer quadratischen Funktion, auch ganzrationale Funktion 2. Grades oder Polynom 2. Grades genannt, ausgestaltet. Die Abwicklung in eine zweidimensionale Ebene ist daher zu nennen, da die Kurvenbahn auf einer gekrümmten, vorzugsweise zylindrisch gekrümmten Oberfläche der Lagerhülse oder des Kugelhalses angeordnet ist.
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Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, dass der Schwenkwinkel des Kugelhalses relativ zu der fahrzeugfesten Lagerhülse kleiner 180 Grad (DEG) ist. In der Gebrauchsstellung ist der Kugelhals vorzugsweise parallel zu einer durch die Längsachse und die Hochachse des Fahrzeugs aufgespannten Ebene angeordnet. Hierdurch ist eine ideale Zugkraftübertragung zwischen Fahrzeug und Anhänger möglich. Bei einer Schwenkbewegung von 180 Grad um die Drehachse würde der Kugelhals weit unter das Fahrzeug eingeschwenkt werden. Es haben sich jedoch Schwenkwinkel kleiner 120 Grad als ausreichend erwiesen, um ausgehend von der Gebrauchsstellung eine geeignete Nichtgebrauchsstellung zu erreichen. Vorzugsweise beträgt der Schwenkwinkel ungefähr 90 Grad, was eine Toleranz von 100 Grad bis 80 Grad einschließt.
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Die Kulissensteuerung der Anhängevorrichtung besteht aus der Kurvenbahn, in die ein Gleitvorsprung eingreift und entlang der Kurvenbahn beweglich ist. Dabei ist die Kurvenbahn beziehungsweise der Gleitvorsprung der Lagerhülse oder dem Kugelhals zugeordnet. So ist es möglich, dass die Lagerhülse einen Gleitvorsprung hat, welcher in eine in dem Kugelhals eingebrachte Kurvenbahn eingreift. Bevorzugt ist jedoch eine Ausführungsform vorgesehen, bei der die Kurvenbahn Teil der Lagerhülse ist und der Kugelhals den Gleitvorsprung umfasst. Die Kurvenbahn kann als nutartige Ausnehmung oder Durchbrechung ausgeführt sein. Alternativ ist es möglich, die Kurvenbahn als einen Steg auszuführen, wobei der Gleitvorsprung beiderseitig des Stegs anliegende Gleitelemente aufweist. Der Gleitvorsprung wird auch als Kulissenstein bezeichnet.
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Damit der Kugelhals in den Endlagen festlegbar ist, hat die Anhängevorrichtung eine Verriegelungseinrichtung. Die Verriegelungseinrichtung ist zum Wechsel zwischen den Endlagen vorzugsweise zur manuellen Betätigung und/oder Auslösung vorgesehen. Die Verriegelungseinrichtung umfasst zumindest eine Verriegelungskugel, welche in einer in dem Kugelhals eingebrachten Öffnung positioniert ist. Die Verriegelungskugel ist in der Öffnung, insbesondere in zur Drehachse axialer Orientierung formschlüssig angeordnet. Bei einer Anhängevorrichtung mit mehreren Verriegelungskugeln sind in dem Kugelhals mehrere Öffnungen, insbesondere für jede Verriegelungskugel eine separate Öffnung, vorgesehen. Die Verriegelungseinrichtung umfasst weiterhin eine an der Lagerhülse ausgeformte Hinterschneidung, an der die Verriegelungskugel für eine formschlüssige, insbesondere zur Drehachse axial orientierte Wirkverbindung anlegbar ist. Durch die an der Hinterschneidung anliegende Verriegelungskugel wird die translatorische Beweglichkeit des Kugelhalses relativ zur Lagerhülse unterbunden, sodass der Kugelhals in der jeweiligen Endlage gehalten ist.
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Um den Kugelhals aus einer der Endlagen herauszubewegen, umfasst die Verriegelungseinrichtung einen axial zur Drehachse beweglichen Sperrbolzen. Wird dieser betätigt, so gibt der Sperrbolzen einen Bewegungsraum für die Verriegelungskugel frei, welche in den Bewegungsraum verlagert nicht mehr an der Hinterschneidung anliegt. Die axial orientierte Wirkverbindung ist dann aufgehoben und der Kugelhals innerhalb der durch die Kulissensteuerung vorgegebenen Grenzen beweglich.
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Gemäß der bevorzugten Ausgestaltung ist der Sperrbolzen in dem Kugelhals angeordnet und zwischen einer Verriegelungsstellung und einer Entriegelungsstellung axial zur Drehachse und translatorisch zum Kugelhals beweglich gelagert. Die Verriegelungskugel ist durch den in der Verriegelungsstellung positionierten Sperrbolzen in der formschlüssigen Wirkverbindung radial zur Drehachse gehalten. Bei dem in der Entriegelungsstellung positionierten Sperrbolzen ist die Verriegelungskugel zur Überwindung der Hinterschneidung in Bezug auf die Drehachse radial verlagerbar.
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Es hat sich als günstig erwiesen, dass zwischen dem Sperrbolzen und dem Kugelhals ein Rückstellelement, insbesondere eine Feder angeordnet ist. Das Rückstellelement wirkt gegen die Bewegung des Sperrbolzens aus der Verriegelungsstellung heraus. Hierdurch wird sichergestellt, dass der Sperrbolzen nach einer Betätigung stets in die Verriegelungsstellung zurückgeführt wird. Die Rückstellung des Sperrbolzens erfolgt selbsttätig.
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Eine Ausführungsform der Erfindung ist eine Anhängevorrichtung, die ein Betätigungselement umfasst, welches eine innerhalb der Lagerhülse angeordnete Stelleinrichtung und eine mechanisch durch die Lagerhülse nach außen geführte Auslöseeinrichtung umfasst. Das Betätigungselement ist in axialer Richtung zwischen der Lagerhülse und dem Kugelhals beziehungsweise zwischen der Lagerhülse und dem Sperrbolzen angeordnet. Zur Betätigung wird auf die Auslöseeinrichtung eine Kraft aufgebracht, wodurch die Auslöseeinrichtung axial zur Drehachse auf die Lagerhülse zu bewegt wird. Die in der Lagerhülse positionierte Stelleinrichtung überträgt diese Bewegung auf den Sperrbolzen und auf den Kugelhals.
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Hierzu umfasst die Stelleinrichtung einen Stellstift und eine Druckfläche. Bei einer Bewegung des Stellstifts auf den Sperrbolzen zu wirkt der Stellstift auf den Sperrbolzen ein und verlagert diesen aus der Verriegelungsstellung heraus. Der Stellstift dient also der Entriegelung der Anhängevorrichtung. Die Druckfläche hingegen wirkt auf den Kugelhals ein, wobei die Kraft und Bewegung des Betätigungselements mittels der Druckfläche auf den Kugelhals übertragen wird. Der Abstand von der Vorderkante des Stellstifts und der Druckfläche ist größer als der Abstand zwischen der Oberkante des Kugelhalses, welche der Druckfläche zugeordnet ist, und der Oberkante des Sperrbolzens, welche dem Stellstift zugeordnet ist. Hierdurch wird es möglich, dass bei der Betätigung zuerst der Sperrbolzen bewegt wird, also der Kugelhals entriegelt wird, und dann der Kugelhals bewegt wird.
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Vorzugsweise umfasst die Anhängevorrichtung, insbesondere die Stelleinrichtung, einen Energiespeicher. Der Energiespeicher ist zur Aufnahme von mechanischer Energie ausgeführt, welche bei der Auslösung des Betätigungselements in einer der Endlagen in die Anhängevorrichtung eingetragen wird. Der Energiespeicher ist darüber hinaus so eingerichtet, die gespeicherte Energie für die Vollendung der Bewegung des Kugelhalses in die andere der Endlagen abzugeben. Hierdurch ist es möglich, dass der Wechsel zwischen den Endlagen lediglich durch einen initialen, vorzugsweise manuellen Impuls erfolgt. Die Bewegung des Kugelhalses läuft nach der Auslösung selbsttätig ab, bis der Kugelhals in der anderen Endlage verriegelt ist.
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Der Energiespeicher ist als ein axial zur Drehachse orientiertes, einerseits an der Lagerhülse und andererseits an dem Kugelhals befestigtes Federelement ausgeführt. Die Befestigung an dem Kugelhals ist idealerweise als Drehlager vorgesehen. Hierdurch ist ein Mitdrehen des Energiespeichers um die Drehachse nicht erforderlich. Die Drehachse ist vorzugsweise etwa vertikal, also parallel zur Hochachse des Fahrzeugs orientiert.
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Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese zeigt in
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1 eine schematische Darstellung einer Anhängevorrichtung in einer Gebrauchsstellung;
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2 eine schematische Darstellung der Anhängevorrichtung in einer Nichtgebrauchsstellung;
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3 eine schematische geschnittene Darstellung der Anhängevorrichtung in einer der Endlagen-Gebrauchs- beziehungsweise Nichtgebrauchsstellung;
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4 eine schematische geschnittene Darstellung der Anhängevorrichtung bei der Bewegung zwischen den Endlagen.
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Die 1 und 2 zeigen eine Anhängevorrichtung 1 für ein nicht dargestelltes Fahrzeug. Die Anhängevorrichtung 1 umfasst einen Kugelhals 2, einen Kugelkopf 3 und eine Lagerhülse 4. Die Lagerhülse 4 ist fest und unbeweglich mit dem Fahrzeug verbunden. Ein erster Endabschnitt des Kugelhalses 2 ist in der Lagerhülse 4 beweglich gelagert. Der Kugelhals 2 trägt an dem vom ersten Endabschnitt entfernten zweiten Endabschnitt den Kugelkopf 3. Die Beweglichkeit des Kugelhalses 2 in der Lagerhülse 4 relativ zum Fahrzeug ist zwischen zwei Endlagen möglich. Die beiden Endlagen sind die in 1 dargestellte Gebrauchsstellung und die in 2 gezeigte Nichtgebrauchsstellung. Zwischen der Nichtgebrauchsstellung und der Gebrauchsstellung erfolgt die Bewegung des Kugelhalses 2 unter anderem in Form einer Rotation 5 mit einem Schwenkwinkel um eine Drehachse 6. Die Rotation 5 ist durch einen Doppelpfeil angedeutet. Weiterhin ist vorgesehen, dass die Bewegung des Kugelhalses 2 zwischen der Nichtgebrauchsstellung und der Gebrauchsstellung beziehungsweise in Gegenrichtung auch in Form einer Translation 7 erfolgt. Die Translation 7 ist mit einem Doppelpfeil angedeutet. Die Steuerung der Bewegung erfolgt mittels einer Kulissensteuerung 8 mit getrennten Anschlägen 9, 10, wobei ein Anschlag 9 für die Gebrauchsstellung und ein Anschlag 10 für die Nichtgebrauchsstellung vorgesehen ist. Wie in 2 dargestellt ist, weist die Kulissensteuerung 8 eine Kurvenbahn 11 auf, welche stetig, insbesondere mit einer Abwicklung in der Form einer quadratischen Funktion ausgestaltet ist. Die Kurvenbahn 11 ist in der Lagerhülse 4 als nutartige Durchbrechung ausgeführt. In die Kurvenbahn 11 greift ein Gleitvorsprung 12 ein. Der Gleitvorsprung 12 ist fest mit dem Kugelhals 2 verbunden.
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3 zeigt eine geschnittene Darstellung der Anhängevorrichtung 1 in der Gebrauchsstellung beziehungsweise der Nichtgebrauchsstellung. Dabei ist der Gleitvorsprung 12 an einem der Anschläge 9, 10 der Kurvenbahn 11 positioniert. In den Endlagen ist die Anhängevorrichtung 1 verriegelt, also der Kugelhals 2 unbeweglich an der Lagerhülse 4 gehalten. Zur Verriegelung umfasst die Anhängevorrichtung 1 eine Verriegelungskugel 13. Die Verriegelungskugel 13 ist in axialer Richtung formschlüssig in einer Öffnung 14 des Kugelhalses 2 angeordnet. Die Lagerhülse 4 hat eine Hinterschneidung 15, an der die Verriegelungskugel 13 anlegbar ist. Wenn die Verriegelungskugel 13 wie dargestellt an der Hinterschneidung 15 anliegt, ist eine axial orientierte formschlüssige Wirkverbindung hergestellt und der Kugelhals 2 und die Lagerhülse 4 sind relativ zueinander unbeweglich gehalten. Zur Entriegelung der Anhängevorrichtung 1 umfasst diese einen Sperrbolzen 16. Der Sperrbolzen 16 ist axial translatorisch beweglich in dem Kugelhals 2 gelagert. Zwischen dem Sperrbolzen 16 und dem Kugelhals 2 ist eine Feder als Rückstellelement 17 vorgesehen. Das Rückstellelement 17 hält den Sperrbolzen 16 in der gezeigten Verriegelungsstellung beziehungsweise bewegt den Sperrbolzen 16 aus einer in 4 dargestellten Entriegelungsstellung wieder selbsttätig zurück in die Verriegelungsstellung. Der in der Verriegelungsstellung positionierte Sperrbolzen 16 hält die Verriegelungskugel 13 radial zur Drehachse 6 unbeweglich in der formschlüssigen Wirkverbindung mit der Hinterschneidung 15.
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4 zeigt eine geschnittene Darstellung der Anhängevorrichtung 1 bei einer Bewegung zwischen der Gebrauchsstellung und der Nichtgebrauchsstellung. Die Anhängevorrichtung 1 umfasst ein Betätigungselement 18, welches zur Entriegelung des Kugelhalses 2 betätigbar ist. Das Betätigungselement 18 umfasst eine innerhalb der Lagerhülse 4 angeordnete Stelleinrichtung 19 und eine mechanisch durch die Lagerhülse 4 nach außen geführte Auslöseeinrichtung 20. Zur Entriegelung und zur Bewegung des Kugelhalses 2 wird das Betätigungselement 18, insbesondere dessen Auslöseeinrichtung 20 in axialer Richtung auf die Lagerhülse 4 zubewegt. Dabei drückt zuerst ein Stellstift 21 der Stelleinrichtung 19 auf den Sperrbolzen 16 und bewegt diesen gegen die Kraft des Rückstellelements 17 aus der Verriegelungsstellung in eine Entriegelungsstellung. In der Entriegelungsstellung des Sperrbolzens 16 ist die Verriegelungskugel 13 in Bezug auf die Drehachse 6 radial verlagerbar, sodass diese die Hinterschneidung 15 überwinden kann. Bei fortgesetzter Bewegung des Betätigungselements 18 drückt eine Druckfläche 22 der Stelleinrichtung 19 auf den Kugelhals 2 und übt auf diesen eine axial orientierte Kraft aus. Dieser Kraft ausweichend wird der Kugelhals 2 der Kulissensteuerung 8 folgend zugleich translatorisch 7 in axialer Richtung und rotatorisch 5 um die Drehachse 6 bewegt. Die Anhängevorrichtung 1 umfasst schließlich weiterhin einen Energiespeicher 23, welcher einerseits mit dem Kugelhals 2 und andererseits mit der Lagerhülse 4 verbunden ist. Die Verbindung von Energiespeicher 23 und Kugelhals 2 ist mittels eines zur freien Rotation 5 um die Drehachse 6 eingerichteten Drehlagers 24 realisiert. Nachdem der Kugelhals 2 den Umkehrpunkt in der Kurvenbahn 11 erreicht hat beziehungsweise das Betätigungselement 18 vollständig betätigt wurde, gibt der Energiespeicher 23 die bei der Betätigung des Betätigungselements 18 aufgenommene Energie wieder ab und bewegt den Kugelhals selbsttätig weiter, bis dieser die andere Endlage erreicht. Der Energiespeicher 23 ist bevorzugt als ein Federelement ausgeführt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Anhängevorrichtung
- 2
- Kugelhals
- 3
- Kugelkopf
- 4
- Lagerhülse
- 5
- Rotation
- 6
- Drehachse
- 7
- Translation
- 8
- Kulissensteuerung
- 9
- Anschlag (Gebrauchsstellung)
- 10
- Anschlag (Nichtgebrauchsstellung)
- 11
- Kurvenbahn
- 12
- Gleitvorsprung
- 13
- Verriegelungskugel
- 14
- Öffnung
- 15
- Hinterschneidung
- 16
- Sperrbolzen
- 17
- Rückstellelement
- 18
- Betätigungselement
- 19
- Stelleinrichtung
- 20
- Auslöseeinrichtung
- 21
- Stellstift
- 22
- Druckfläche
- 23
- Energiespeicher
- 24
- Drehlager
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19944264 A1 [0002]
- DE 102010032991 A1 [0003]
- DE 102008018738 A1 [0003]
- DE 10243045 A1 [0004]
- DE 102004004501 A1 [0005]
