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Die Erfindung betrifft ein Schraubwerkzeug mit einem sich in Achsrichtung erstreckenden Schaft, dessen Abtriebsende einen sich in der Achsrichtung erstreckenden, insbesondere Nuten und Rippen aufweisenden Profilabschnitt ausbildet, der mit einem Arbeitsabschnitt in eine Schraubwerkzeugeingriffsöffnung einer Schraube einsteckbar ist, um auf die Schraube ein Drehmoment zu übertragen, wobei der Schaft eine Ummantelung aus Kunststoff aufweist.
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Kunststoffummantelte Schraubwerkzeuge sind für die VDE-Anwendung bekannt. Beispielsweise beschreibt die
DE 10 2004 012 417 einen Schraubendreher mit einer kunststoffummantelten Klinge. Aus der Kunststoffummantelung ragt ein Endabschnitt der Klinge sowie der vollständige Profilabschnitt heraus.
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Aus der
DE 10 2007 041 574 A1 sowie
WO 99/12145 sind Schraubendrehereinsätze bekannt, bei denen eine Torsionszone mit einem Schrumpfschlauch ummantelt ist.
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Die harten Profilabschnitte von Schraubendrehern können bei einer unsachgemäßen Behandlung veredelte Oberflächen von Werkstücken beeinträchtigen, so kommt es bspw. in der Automobilfertigung zu Ausschüssen, weil mit den harten Profilabschnitten die lackierte Oberfläche eines Fahrzeugteils verkratzt wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten Werkstückschutz an einem Schraubwerkzeug anzugeben.
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Gelöst wird die Aufgabe durch die in den Ansprüchen angegebene Erfindung.
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Zunächst und im Wesentlichen wird vorgeschlagen, dass sich die Kunststoffummantelung eines die Klinge bildenden Schaftes maximal weit über den Schaft erstreckt. Die Kunststoffummantelung erstreckt sich bereichsweise über den Profilabschnitt. Eine Schraubendreherklinge bzw. das Arbeitsende eines Schraubendreherbits besitzt einen Schaft, der i. d. R. einen kreisrunden Querschnitt aufweist. Der Schaft kann aber auch einen Mehrkantquerschnitt aufweisen. Ein Ende des Schaftes bildet einen Antriebsschaftabschnitt, in den ein Drehmoment eingebracht werden kann. Bei einem Schraubendreherbit handelt es sich i. d. R. um einen Mehrkantschaftabschnitt. Das andere Ende des Schraubwerkzeuges bzw. einer Schraubwerkzeugklinge bildet einen Profilabschnitt aus, dessen Querschnitt individuell ausgestaltet ist. Beispielsweise besitzt ein Profilabschnitt eines Torx-Profils sich in Umfangsrichtung abwechselnde Nuten und Rippen, die sich in Axialrichtung der Klinge erstrecken. Die Nuten und Rippen besitzen gerundete Scheitel. Der Abstand zweier gegenüberliegender Rippenscheitel bzw. Nutscheitel definiert die Größe des Torx-Profils. Bei einem Kreuzschlitzprofil besitzt der Profilabschnitt vier jeweils von Nuten getrennte Rippen. Die Nuten bzw. Rippen, also der gesamte Profilabschnitt, besitzt eine Länge, die größer ist als die Eintauchtiefe des Profilabschnitts in eine Schraubwerkzeugeingriffsöffnung. Die Schraubwerkzeugeingriffsöffnung befindet sich auf der Stirnfläche eines Schraubenkopfes. Die Erfindung macht sich die Tatsache zunutze, dass der Profilabschnitt nur mit einer Teillänge des Profilabschnitts, nämlich mit dem Arbeitsabschnitt, der maximal im Wesentlichen der Tiefe der Schraubwerkzeugeingriffsöffnung entspricht, in die Schraubwerkzeugeingriffsöffnung eingesteckt werden muss. Erfindungsgemäß ist deshalb vorgesehen, dass sich die Kunststoffummantelung über die andere Teillänge des Profilabschnitts erstreckt, so dass aus der Kunststoffummantelung lediglich der zur Drehmomentübertragung erforderliche Arbeitsabschnitt herausragt.
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Die axiale Länge des Arbeitsabschnitts kann dabei im Wesentlichen dem Querschnittsmaß des Profilabschnitts entsprechen. Erfindungsgemäß ragt über die Kunststoffummantelung nur eine derartige Länge des Profilabschnitts, die ausreicht, um ein zum Anziehen einer Schraube erforderliches Drehmoment in eine Schraubwerkzeugeingriffsöffnung einzubringen. Dabei kann sich der Rand der Kunststoffummantelung auf der Stirnfläche des Schraubenkopfes abstützen. Als Folge der erfindungsgemäßen Ausgestaltung hat sich gegenüber dem Stand der Technik der Winkelbereich vergrößert, in dem ein Schraubwerkzeug an eine veredelte Oberfläche anstoßen kann, ohne dass dort Schäden entstehen. In einer Weiterbildung der Erfindung ist eine vergrößerte Wandstärke der Kunststoffummantelung vorgesehen. Die Wandstärke soll insbesondere mindestens 1 mm betragen. Sie kann auch mindestens 2 mm oder 3 mm betragen. Um Kunststoffummantelungen mit einer derartigen Wandstärke bis in den Bereich des Rippen und Nuten aufweisenden Profilabschnittes zu fertigen, wird die Kunststoffummantelung aufgeschrumpft. Erfindungsgemäß werden mindestens zwei übereinander geschrumpfte Schrumpfschläuche verwendet. Ein erster, durchmesserkleinerer Schrumpfschlauch umgibt unmittelbar die Schraubendreherklinge. Ein zweiter, durchmessergrößerer Schrumpfschlauch umgibt radial den unmittelbar die Klinge umgebenden Schrumpfschlauch. Beide Schrumpfschläuche können gemeinsam durch Temperatureinwirkung auf die Klinge aufgeschraubt werden. Es ist aber auch vorgesehen, dass die Schrumpfschläuche nacheinander in voneinander verschiedenen Arbeitsgängen aufgeschrumpft werden. Die axiale Länge der Schrumpfschläuche ist dabei identisch. Es ist aber auch möglich, unterschiedlich lange Schrumpfschläuche zu verwenden, also die Längentoleranz der Rohlinge groß zu halten. Von den aufgeschrumpften Schrumpfschläuchen können dann Endabschnitte entfernt, bspw. abgeschnitten werden, so dass sich eine einheitliche Randkante zum freien Ende des Abtriebsendes des Schraubwerkzeuges ergibt. Es können Schrumpfschläuche verwendet werden, die Schrumpfschlauchdicken im Bereich zwischen 0,05 mm bis maximal 3 mm aufweisen. Die Shore-Härte der Kunststoffummantelung ist relativ hoch, sie liegt im Bereich zwischen 64 und 65 D. Mit der erfindungsgemäßen Kunststoffummantelung wird ein Oberflächenschutz für Werkstücke erzielt. Die Kunststoffummantelung erstreckt sich erfindungsgemäß bis ”ins Profil” hinein. Es wird der komplette Bereich hinter der maximalen Profileintrittstiefe geschützt. Es werden bevorzugt mehrere dünne Schrumpfschläuche aufeinander geschrumpft. Die Schrumpfschläuche können hierzu eine Reißdehnung von mindestens 200% besitzen. Ihre Zugfestigkeit ist bevorzugt größer als 10 MPa. Bevorzugtes Material der Schrumpfschläuche ist Polyethylen. Besitzt das Abtriebsende ein Torx-Profil, also sechs in gleichmäßiger Umfangsverteilung angeordnete Wellenberge, die knickstellenfrei in Wellentäler übergehen, so werden die Wellentäler des Profilabschnitts frei von der Kunststoffummantelung überspannt, die nur auf den Scheitelbereichen der Rippen abstützt. Bevorzugt wird ein derartig langer Axialabschnitt des Profilabschnitts von der Kunststoffummantelung überdeckt, so dass eine die Randkante der Kunststoffummantelung und die Stirnrandkante des Arbeitsabschnittes berührende Linie einen Winkel zwischen 30° und 60° zur Axialrichtung des Schraubwerkzeuges einnimmt. Je größer der Winkel gewählt ist, desto kleiner ist der Anstellwinkelbereich des Schraubwerkzeuges gegenüber einer Werkstückoberfläche, innerhalb dessen es bei einer unsachgemäßen Handhabung des Schraubwerkzeuges zu Beschädigungen der Werkstückoberfläche kommen kann. Bei einem größeren Anstellwinkel kann der Arbeitsabschnitt die Werkstückoberfläche nicht erreichen. Bei einer unsachgemäßen Handhabung berührt lediglich die Randkante der Kunststoffummantelung die Werkstückoberfläche.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand beigefügter Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
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1 eine Draufsicht auf ein erstes Ausführungsbeispiel eines Schraubendreherbits mit einem Torx-Profilabschnitt, dessen Arbeitsabschnitt 4' vollständig in eine Schraubwerkzeugeingriffsöffnung 9 einer Schraube 7 eintaucht,
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2 eine perspektivische Darstellung des Abtriebsschaftes 2 eines Schraubwerkzeuges, das mit einem noch nicht aufgeschrumpften Schrumpfschlauch 10 umgeben ist,
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3 das Ausführungsbeispiel gemäß 2, jedoch nach Aufschrumpfen des inneren Schrumpfschlauchs 10 und einem noch nicht auf die erste Kunststoffummantelung 10 aufgeschrumpften zweiten Schrumpfschlauchs 11,
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4 eine weitere perspektivische Darstellung zur Verdeutlichung des Fertigungsverfahrens. Der Abtriebsschaft 2 steckt bis auf den Arbeitsabschnitt 4 vollständig in einem inneren Schrumpfschlauch 10, der wiederum vollständig in einem äußeren Schrumpfschlauch 11 steckt, wobei beide Schrumpfschläuche 10, 11 in einem einzigen Arbeitsgang durch Temperaturbeaufschlagung auf den Abtriebsschaft 2 aufgeschrumpft werden,
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5 einen Schnitt gemäß der Linie V-V in 1 durch einen kunststoffummantelten Abschnitt des Profilabschnitts 4,
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6 einen Schnitt gemäß der Linie VI-VI in 1 durch den kunststoffummantelten kreisrunden Abtriebsschaft 2,
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7 eine perspektivische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Schraubendrehereinsatzes mit Kreuzschlitzprofilabschnitt 4, und
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8 eine Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels, bei dem der axiale Überstand des Profilabschnitts 4 über die Randkante 12 der Kunststoffummantelung 10, 11 in etwa der Materialstärke der Kunststoffummantelung 10, 11 entspricht, so dass eine durch den Stirnrand des Profilabschnitts 4 und die Randkante 12 der Kunststoffummantelung 11 gezogene Linie einen Winkel α von 45° besitzt.
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Bei dem in den 1 bis 6 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel handelt es sich um einen Schraubendrehereinsatz 1, der einen Abtriebsschaft 2 besitzt, der über seine größte Länge einen kreisrunden Querschnitt aufweist. Der Schraubendrehereinsatz 1 besitzt einen Antriebsschaft 3, der als Sechskantabschnitt ausgebildet ist, und der in ein Antriebsfutter eines Elektroschraubers oder dergleichen eingesteckt werden kann.
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Das dem Antriebsschaft 3 gegenüber liegende Ende 2' des Abtriebsschaftes 2 ist mit einer Drehmomentübertragungsprofilierung versehen. Dort bildet der Schraubendrehereinsatz 1 einen Profilabschnitt 4 aus. Der Profilabschnitt 4 kann durch Kaltverformung oder durch Schmieden erzeugt werden. Durch die dabei erfolgende Materialverdrängung besitzen Rippen 5 des Profilabschnittes 4 einen Scheitelabstand (Durchmesser), der größer ist als der Durchmesser des Abtriebsschaftes 2. Der Scheitelabstand zweier sich gegenüberliegender Nuten 6 des Profilabschnitts 4 kann geringer sein als der Durchmesser des Abtriebsschaftes 2. Der Profilabschnitt 4 kann aber auch durch Zerspanen erzeugt werden. Er besitzt ins Vollmaterial hineingearbeitete Profilnuten.
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Der Abtriebsschaft 2 inklusive des Profilabschnitts 4 besitzt eine Länge A. Der Abtriebsschaft 2 ist mit einer Kunststoffummantelung 10, 11 versehen, die einen ersten Rand 13 ausbildet, der unmittelbar am Antriebsschaft 3 anliegt. Der andere zweite Rand 12 der Kunststoffummantelung 10, 11 liegt im Bereich des Profilabschnittes 4. Die Länge D der Kunststoffummantelung 10, 11 ist kleiner als die Länge A. Die Differenz ist die Länge C. Die Länge C definiert die axiale Länge eines Arbeitsabschnittes 4' des Profilabschnittes 4. Die Länge des Profilabschnittes 4 ist in der 1 mit B bezeichnet und ist größer als die axiale Länge des Arbeitsabschnittes 4', so dass ein Teilbereich, nämlich die Länge B–C des Profilabschnitts 4 von der Kunststoffummantelung 10, 11 umgeben ist.
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Der 5 ist zu entnehmen, dass Abschnitte der Rippen 5 und Nuten 6 innerhalb der Kunststoffummantelung 10, 11 liegen. Die Profilierung des Profilabschnittes 4 erstreckt sich somit unter den Rand 12 bis in die Kunststoffummantelung 10, 11 hinein. Die Kunststoffummantelung 10 stützt sich nur auf den Scheitellinien der Profilrippen ab und überspannt die zwischen den Rippen sich erstreckenden Nuten frei.
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Die 1 zeigt eine Schraube 7, die einen Schraubenkopf 8 aufweist, in dessen Stirnfläche 8' sich eine Schraubwerkzeugeingriffsöffnung 9 befindet. Die Schraubwerkzeugeingriffsöffnung 9 besitzt eine Tiefe, die größer ist als die Länge C des Arbeitsabschnittes 4, so dass sich der Rand 12 der Kunststoffummantelung 10, 11 auf der Stirnfläche 8' abstützt. Die axiale Länge des Arbeitsabschnittes 4' liegt in der Größenordnung des Durchmessers des Profilabschnittes 4, also etwa im Bereich des Abstandes der Scheitel zweier sich gegenüber liegenden Rippen 5.
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Die erfindungsgemäße Kunststoffummantelung 10, 11 wird durch Übereinanderschrumpfen von Schrumpfschläuchen gefertigt. Hierzu wird auf die 2 verwiesen. Ein erster Schrumpfschlauch 10 besitzt einen Innendurchmesser, der größer ist als der Außendurchmesser des Profilabschnittes 4 bzw. des Abtriebsschaftes 2. Der Abtriebsschaft 2 wird in diesen ersten Schrumpfschlauch 10 hineingesteckt. Der Schrumpfschlauch 10 wird dann auf den aus Stahl bestehenden Schraubendrehereinsatz 1 derart aufgeschrumpft, dass die Randkante 12 im Bereich des Profilabschnittes 4 liegt.
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In einem zweiten Aufschrumpfschritt, der in der 3 dargestellt ist, wird der äußere Schrumpfschlauch 11 auf den bereits aufgeschrumpften Schrumpfschlauch 10 aufgeschrumpft. Auch hier erfolgt das Aufschrumpfen derart, dass sich der Schrumpfschlauch 11 über den gesamten Bereich des Abtriebsschaftes 2 erstreckt und die Randkante 12 im Bereich des Profilabschnittes 4 liegt. Die Randkanten der beiden übereinander liegenden Teilkunststoffummantelungen 10, 11 können aber auch in einem nachfolgenden Bearbeitungsschritt bündig gemacht werden. Dabei kann eine Ablängung erfolgen, die die axiale Länge C des Arbeitsabschnittes 4' definiert.
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Die 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem zwei unterschiedliche Durchmesser aufweisende Schrumpfschläuche in einem einzigen Aufschrumpfschritt auf die Stahlklingen des Abtriebsschaftes 2 aufgeschrumpft werden.
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Es werden so viele Schrumpfschläuche übereinander geschrumpft, bis die Kunststoffummantelung die optimale Wandstärke erreicht hat, die mindestens 1 mm betragen soll. Sie kann aber auch mehrere Millimeter, bspw. 3 mm bis 5 mm, betragen.
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Als Schrumpfschläuche werden vorzugsweise PE-Schrumpfschläuche verwendet, die eine Zugfestigkeit von mindestens 10 MPa besitzen und deren Reißdehnung mindestens 200% beträgt. Bevorzugt liegt die Reißdehnung im Bereich zwischen 250% und 350%. Das Aufschrumpfen erfolgt bei Temperaturen zwischen 150°C und 200°C. Dabei schrumpfen die eine Materialstärke von 0,05 mm bis 3 mm aufweisenden Schrumpfschläuche auf ihr Endmaß, wobei sich die Wandstärke vergrößert.
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Als Werkstoff für die Kunststoffummantelung wird vorzugsweise ein Hartkunststoff verwendet. Die Shore-Härte soll im Bereich zwischen 64 und 65 D liegen.
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Das Aufschrumpfen der Kunststoffummantelung hat gegenüber einem Umspritzen der Kunststoffummantelung den Vorteil, dass keine Abdichtungen im Bereich des Profilabschnittes 4 erforderlich sind, der erfindungsgemäß bis auf den Arbeitsabschnitt 4' mit ummantelt ist.
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Die 7 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung, das sich vom ersten Ausführungsbeispiel lediglich durch die Profilform des Profilabschnittes 4 unterscheidet. Dort handelt es sich um ein Kreuzschlitzprofil, bspw. um ein Philips- oder um ein Pozidriv-Profil. Zwischen insgesamt vier kantigen Rippen 5 befinden sich jeweils Nuten 6. Auch hier besitzt der Profilabschnitt 4 als Folge seiner Fertigung durch Materialverdrängung ein größeres Querschnittsmaß als der einen kreisrunden Querschnitt aufweisende Abtriebsschaft 2. Der Rand 12 der Kunststoffummantelung 11 erstreckt sich so weit über den Profilabschnitt 4, dass nur noch der Bereich 4' über die Kunststoffummantelung 11 hinausragt, der zur Drehmomentübertragung in die Schraubwerkzeugeingriffsöffnung 9 hineingesteckt werden muss. So kann sich die Kunststoffummantelung 10 bspw. über den Bereich des größten radialen Querschnittsmaßes des Profilabschnittes 4 erstrecken. Ein Abschnitt 4'' des Profilabschnitts 4 ist von einem Abschnitt der Kunststoffummantelung 11, die auch hier von zwei übereinander geschrumpften Schrumpfschläuchen 10, 11 gebildet ist, übergriffen. Auch hier überspannt die Kunststoffummantelung 11 frei die sich zwischen den Rippen 5 erstreckenden Nuten 6 und liegt nur auf den Scheiteln der Rippen 5 auf.
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Die 8 verdeutlicht ein Optimum, bei dem die Wandstärke der Kunststoffummantelung 10, 11 etwa der axialen Länge des Arbeitsabschnittes 4 entspricht, der aus der Kunststoffummantelung 10, 11 herausragt. Eine durch die stirnseitige Randkante des Profilabschnittes 4 und den Rand 12 der Kunststoffummantelung 11 gezogene Linie nimmt mit der Zentrumslinie des Werkzeugs einen Winkel α von 45° ein. Der Winkel α kann aber auch größere oder kleinere Werte einnehmen, bspw. 60° betragen. Je größer der Winkel α ist, desto größer ist die Schutzfunktion der Kunststoffummantelung 10, 11.
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Alle offenbarten Merkmale sind (für sich) erfindungswesentlich. In die Offenbarung der Anmeldung wird hiermit auch der Offenbarungsinhalt der zugehörigen/beigefügten Prioritätsunterlagen (Abschrift der Voranmeldung) vollinhaltlich mit einbezogen, auch zu dem Zweck, Merkmale dieser Unterlagen in Ansprüche vorliegender Anmeldung mit aufzunehmen. Die Unteransprüche charakterisieren in ihrer fakultativ nebengeordneten Fassung eigenständige erfinderische Weiterbildungen des Standes der Technik, insbesondere um auf Basis dieser Ansprüche Teilanmeldungen vorzunehmen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schraubwerkzeug
- 2
- Abtriebsschaft
- 2'
- Abtriebsende
- 3
- Antriebsschaft
- 4
- Profilabschnitt
- 4'
- Arbeitsabschnitt
- 4''
- Abschnitt
- 5
- Rippe
- 6
- Nut
- 7
- Schraube
- 8
- Schraubenkopf
- 8'
- Stirnfläche
- 9
- Schraubwerkzeugeingriffsöffnung
- 10
- Kunststoffummantelung, Schrumpfschlauch
- 11
- Kunststoffummantelung, Schrumpfschlauch
- 12
- Rand
- 13
- Rand
- α
- Winkel
- A
- Länge
- B
- Länge
- C
- Länge
- D
- Länge
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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 102004012417 [0002]
- DE 102007041574 A1 [0003]
- WO 99/12145 [0003]
