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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur mechanischen und elektrischen Verbindung von Leitungsadern eines Kabels mit Leitungsanschlüssen einer elektrischen Baugruppe eines Kraftfahrzeugs.
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In Kraftfahrzeugen, wie zum Beispiel in Hybridfahrzeugen, müssen an unterschiedlichen Positionen bzw. im Bereich unterschiedlicher elektrischer Baugruppen Leitungsadern eines elektrischen Kabels mit Leitungsanschlüssen einer elektrischen Baugruppe verbunden werden, und zwar einerseits mechanisch und andererseits elektrisch. So müssen zum Beispiel die Leitungsadern eines dreiphasigen elektrischen Kabels, welches zwischen einer elektrischen Maschine eines Hybridantriebs und einer Leistungselektronik für die elektrische Maschine verläuft, sowohl im Bereich der elektrischen Maschine als auch im Bereich der Leistungselektronik mit der elektrischen Maschine bzw. der Leistungselektronik mechanisch und elektrisch verbunden werden.
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Aus der
DE 10 2008 040 493 A1 ist es bekannt, eine Leitungsader eines elektrischen Kabels mit einem Leitungsanschluss einer elektrischen Baugruppe über eine Schraube, die einerseits an einem Aderschuh der Leitungsader und andererseits an einer Stromschiene des Leitungsanschlusses angreift, zu verbinden.
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Die aus dem Stand der Technik bekannte Verbindung von Leitungsadern eines Kabels mit Leitungsanschlüssen einer elektrischen Baugruppe über eine durchgehende Schraube verfügt über den Nachteil, dass Toleranzen zwischen den Leitungsadern des Kabels und den Leitungsanschlüssen der elektrischen Baugruppe nicht oder nur unzureichend ausgeglichen werden können. Darüber hinaus kann eine solche Verbindung zwischen den Leitungsadern eines Kabels und den Leitungsanschlüssen der jeweiligen elektrischen Baugruppe nur unzureichend abgedichtet werden.
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Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine neuartige Vorrichtung zur mechanischen und elektrischen Verbindung von Leitungsadern eines Kabels mit Leitungsanschlüssen einer elektrischen Baugruppe zu schaffen.
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Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zur mechanischen und elektrischen Verbindung von Leitungsadern eines Kabels mit Leitungsanschlüssen einer elektrischen Baugruppe gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
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Erfindungsgemäß ist jede Leitungsader des Kabels mit jeweils einem Leitungsanschluss der elektrischen Baugruppe derart verbunden, dass eine formschlüssige Einheit aus einem Kontaktbolzen und einer Kontaktbuchse über den Kontaktbolzen mechanisch mit dem jeweiligen Leitungsanschluss verschraubt ist, wobei weiterhin die jeweilige Leitungsader mit dem Kontaktbolzen der formschlüssigen Einheit mechanisch verschraubt ist, nämlich unter Bereitstellung eines elektrischen Kontakts zwischen der Leitungsader, der Kontaktbuchse und dem Leitungsanschluss.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur mechanischen und elektrischen Verbindung von Leitungsadern eines Kabels mit Leitungsanschlüssen einer elektrischen Baugruppe erlaubt einen Toleranzausgleich zwischen den Leitungsadern des Kabels, den Leitungsanschlüssen der elektrischen Baugruppe und dem dazugehörigen Gehäuse. Zunächst wird der jeweilige Kontaktbolzen am jeweiligen Leitungsanschluss fixiert, erst anschließend wird der jeweilige Kontaktbolzen zum Gehäuse ausgerichtet und durch die Verschraubung mit der jeweiligen Leitungsader fixiert.
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Infolge der formschlüssigen Montage von Kontaktbuchse und Kontaktbolzen kann eine Stromschiene des jeweiligen Leitungsanschlusses sicher und zuverlässig mit der Kontaktbuchse elektrisch kontaktiert werden. Hiermit ist eine zuverlässige mechanische und elektrische Verbindung der Leitungsadern eines Kabels mit den Leitungsanschlüssen einer elektrischen Baugruppe unter Gewährleistung eines Toleranzausgleichs möglich.
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Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Kontaktbolzen der jeweiligen formschlüssigen Einheit aus Kontaktbuchse und Kontaktbolzen an einem Ende mit einer dem jeweiligen Leitungsanschluss zugeordneten Mutter mechanisch verschraubt, wobei eine dem jeweiligen Leitungsanschluss zugeordnete Stromschiene zwischen der Kontaktbuchse der jeweiligen formschlüssigen Einheit und der Mutter des jeweiligen Leitungsanschlusses geklemmt ist. Diese Verbindung des Kontaktbolzens mit der elektrischen Baugruppe ist einfach und bevorzugt.
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Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die jeweilige Leitungsader über eine Schraube mit dem Kontaktbolzen der jeweiligen formschlüssigen Einheit aus Kontaktbuchse und Kontaktbolzen mechanisch verschraubt, wobei die Schraube mit einen Gewinde in ein Gegengewinde des Kontaktbolzens eingreift, nämlich an einem Ende des Kontaktbolzens, welches dem Ende desselben gegenüberliegt, an welchem der Kontaktbolzen mit der Mutter des jeweiligen Leitungsanschlusses verschraubt ist. Diese Verbindung des Kontaktbolzens mit der Leitungsader des Kabels ist einfach und bevorzugt.
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Vorzugsweise ist der Kontaktbolzen in eine Ausnehmung der Kontaktbuchse eingesetzt, wobei eine Verdrehung zwischen dem Kontaktbolzen und der Kontaktbuchse über eine formschlüssige Montage von Kontaktbolzen und Kontaktbuchse unmöglich ist. Dabei ist der Kontaktbolzen in der Kontaktbuchse vorzugsweise über einen den Kontaktbolzen und die Kontaktbuchse durchdringenden Spannstift formschlüssig montiert. Alternativ ist der Kontaktbolzen in der Kontaktbuchse über eine geometrische Profilierung von Kontaktbolzen und Kontaktbuchse formschlüssig montiert. Diese konstruktive Ausführung von Kontaktbolzen und Kontaktbuchse ist einfach und bevorzugt.
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Die jeweilige montierte Einheit, bestehend aus Kontaktbolzen und Kontaktbuchse, ist in der Isolierbuchse vorzugsweise über eine örtlich begrenzte geometrische Profilierung (z.B. Sechskant) formschlüssig montiert.
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Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind alle Kontaktbuchsen der formschlüssig montierten Einheiten aus Kontaktbuche und Kontaktbolzen in eine Isolierbuchse eingesetzt sind, wobei die Isolierbuchse gegenüber den Kontaktbuchsen und die Kontaktbuchsen gegenüber den jeweiligen Kontaktbolzen abgedichtet sind. Vorzugsweise ist die Isolierbuchse in eine Ausnehmung eines Gehäuses der elektrischen Baugruppe eingesetzt und gegenüber dem Gehäuse abgedichtet. Hiermit kann eine umfassende Abdichtung im Bereich der mechanischen und elektrischen Verbindung der Leitungsadern eines Kabels mit den Leitungsanschlüssen der elektrischen Maschine gewährleistet werden. Diese Weiterbildung der Erfindung eignet sich daher insbesondere in solchen Anwendungen, bei welchen die elektrische Baugruppe, mit welcher das Kabel zu verbinden ist, als elektrische Maschine ausgeführt ist, die in ein Getriebe des Kraftfahrzeugs integriert ist. In diesem Fall kann dann verhindert werden, dass aus dem Getriebe Medien, wie zum Beispiel Getriebeöl, im Bereich der Verbindung des Kabels mit der elektrischen Maschine austreten.
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Bevorzugte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:
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1 eine perspektivische Ansicht einer Vorrichtung zur mechanischen und elektrischen Verbindung von Leitungsadern eines Kabels mit Leitungsanschlüssen einer elektrischen Baugruppe; und
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2 einen Querschnitt durch 1 zusammen mit einer dem jeweiligen Leitungsanschluss zugeordneten Mutter und einer demselben zugeordneten Stromschiene.
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur mechanischen und elektrischen Verbindung von Leitungsadern eines Kabels mit Leitungsanschlüssen einer elektrischen Baugruppe eines Kraftfahrzeugs.
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Nachfolgend wird die Erfindung für den bevorzugten Anwendungsfall beschrieben, in welchem die Vorrichtung der mechanischen und elektrischen Verbindung der Leitungsadern eines dreiphasigen Kabels mit den Leitungsanschlüssen einer als elektrische Maschine ausgebildeten, elektrischen Baugruppe dient, die in ein Getriebe eines Hybridfahrzeugs integriert ist.
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Es sei an dieser Stelle jedoch darauf hingewiesen, dass die Vorrichtung auch der mechanischen und elektrischen Verbindung der Leitungsadern eines Kabels mit Leitungsanschlüssen einer Leistungselektronik der elektrischen Maschine oder mit Leitungsanschlüssen eines elektrischen Energiespeichers des Hybridfahrzeugs verwendet werden kann.
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1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Vorrichtung 1 zum mechanischen und elektrischen Verbinden von Leitungsadern 2 eines dreiphasigen Kabels mit Leitungsanschlüssen einer elektrischen Baugruppe, nämlich mit Leitungsanschlüssen 3 einer in ein Getriebe 4 integrierten elektrischen Maschine 5, wobei in 1 lediglich zwei Leitungsadern 2 des elektrischen Kabels gezeigt sind, und wobei ausschließlich in 2 ein Leitungsanschluss 3 der elektrischen Maschine 5, die in das Getriebe 4 integriert ist, gezeigt ist.
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Die Leitungsadern 2 des Kabels, die mit den Leitungsanschlüssen 3 der elektrischen Maschine 5 verbunden sind, sind gemäß 2 in einem Anschlusskasten 6 aufgenommen.
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Jede Leitungsader 2 des Kabels ist mit dem jeweiligen Leitungsanschluss 3 der elektrischen Baugruppe derart verbunden, dass eine formschlüssige Einheit 7 aus einem Kontaktbolzen 8 und einer Kontaktbuchse 9 über den Kontaktbolzen 8 mechanisch mit dem jeweiligen Leitungsanschluss 3 mechanisch verschraubt ist, wobei weiterhin die jeweilige Leitungsader 2 mit dem Kontaktbolzen 8 der formschlüssigen Einheit 7 mechanisch verschraubt ist, nämlich unter Bereitstellung eines elektrischen Kontakts zwischen der Leitungsader 2, der Kontaktbuchse 9 der formschlüssigen Einheit 7 und dem Leitungsanschluss 3, nämlich einer dem Leitungsanschluss 3 zugeordneten Stromschiene 10.
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Bei der Montage bzw. bei der Herstellung der elektrischen und mechanischen Verbindung einer Leitungsader 2 mit dem jeweiligen Stromanschluss 3 wird zunächst die formschlüssig montierte Einheit 7 aus Kontaktbolzen 8 und Kontaktbuchse 9 mit dem jeweiligen Leitungsanschluss 3 verschraubt, wobei hierzu im gezeigten Ausführungsbeispiel der Kontaktbolzen 3 an einem Ende 11 mit einer dem jeweiligen Leitungsanschluss 3 zugeordneten Mutter 12 verschraubt ist. Hierzu verfügt der Kontaktbolzen 8 an diesem Ende 11 über ein Außengewinde 13, welches mit einem Innengewinde 14 der Mutter 12 zusammenwirkt. Dann, wenn die Einheit 7 aus Kontaktbolzen 8 und Kontaktbuchse 9 über den Kontaktbolzen 8 mit dem Leitungsanschluss 3 verschraubt wird, ist die Stromschiene 10 des jeweiligen Leitungsanschlusses 3 zwischen der Mutter 12 desselben und dem Kontaktbolzen 9 positioniert.
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Durch die Montage der Isolierbuchse 23 über die jeweiligen Einheiten 7 werden dieselben zum Gehäuse 24 positioniert.
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Erst anschließend wird die jeweilige Leitungsader 2 ebenfalls mit dem Kontaktbolzen 8 mechanisch verschraubt, nämlich über eine Schraube 15, wobei infolge der formschlüssigen Verbindung von Kontaktbolzen 8 und Kontaktbuchse 9 eine Verdrehung zwischen Kontaktbolzen 8 und Kontaktbuchse 9 verhindert und die Stromschiene 10 des jeweiligen Leitungsanschlusses 3 zwischen der Mutter 12 und der Kontaktbuchse 9 unter Bereitstellung eines guten elektrischen Kontakts zwischen Stromschiene 10 und Kontaktbuchse 9 geklemmt wird.
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Die Schraube 15, die dem mechanischen Verschrauben der Leitungsader 2 mit dem Kontaktbolzen 8 dient, verfügt über ein Außengewinde 16, welches mit einem korrespondierenden Innengewinde 17 einer Ausnehmung in dem Kontaktbolzen 8 zusammenwirkt. Die Verschraubung der Leitungsader 2 mit dem Kontaktbolzen 8 der jeweiligen formschlüssigen Einheit 7 erfolgt an einem Ende 18 des Kontaktbolzens 8, das dem Ende 11 desselben gegenüberliegt, an welchem der Kontaktbolzen 8 mit dem Leitungsanschluss 3 der elektrischen Baugruppe verschraubt ist.
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Zur Verschraubung der jeweiligen Leitungsader 2 mit dem Kontaktbolzen 8 der jeweiligen formschlüssigen Einheit 7 ist der jeweiligen Leitungsader 2 ein sogenannter Aderschuh 19 zugeordnet, der mit einem ersten Abschnitt 20 an der jeweiligen Leitungsader 2 fixiert ist, wobei sich die Schraube 15 durch einen zweiten Abschnitt 21 des jeweiligen Aderschuhs 19 erstreckt.
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Wie bereits ausgeführt, ist der Kontaktbolzen 8 an der Kontaktbuchse 9 der jeweiligen Einheit 7 formschlüssig montiert, um so die formschlüssige Einheit 7 aus Kontaktbolzen 8 und Kontaktbuchse 9 bereitzustellen, wobei die formschlüssige Verbindung zwischen Kontaktbolzen 8 und Kontaktbuchse 9 im gezeigten Ausführungsbeispiel dadurch bereitgestellt wird, dass sich durch Kontaktbuchse 9 und Kontaktbolzen 8 der jeweiligen Einheit 7 ein Spannstift 22 erstreckt. Der Spannstift 22 verhindert demnach die Verdrehung des in der Kontaktbuchse 9 aufgenommenen Kontaktbolzens 8 und stellt so die formschlüssige Verbindung zwischen Kontaktbuchse 9 und Kontaktbolzen 8 bereit.
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Obwohl die formschlüssige Fixierung des Kontaktbolzens 8 und der Kontaktbuchse 9 der jeweiligen Einheit 7 über den Spannstift 22 bevorzugt ist, kann die formschlüssige Montage von Kontaktbolzen 8 an der Kontaktbuchse 9 alternativ auch über eine geometrische Profilierung von Kontaktbolzen 8 und Kontaktbuchse 9 realisiert werden. So ist es zum Beispiel möglich, dass der Kontaktbolzen 8, der in eine Ausnehmung der Kontaktbuchse 9 eingesetzt ist, sowie die Ausnehmung der Kontaktbuchse 9 jeweils ein Mitnahmeprofil in Form eines Vierkants oder Sechskants aufweisen, um so die formschlüssige Aufnahme des Kontaktbolzens 8 in der Kontaktbuchse 9 zu gewährleisten.
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Durch die formschlüssige Verbindung zwischen Kontaktbolzen 8 und Kontaktbuchse 9 kann insbesondere verhindert werden, dass sich beim Lösen der Schraube 15, also beim Lösen der Schraubverbindung zwischen der Leitungsader 2 des Kabels und dem Kontaktbolzen 8, die Schraubverbindung zwischen dem Leitungsanschluss 3 der elektrischen baugruppe und dem Kontaktbolzen 8 löst. Durch die formschlüssige Verbindung zwischen der jeweiligen Einheit 7 und der Isolierbuchse 23 kann das Reaktionsmoment beim Lösen und Anziehen der Schraube 15 am Gehäuse 24 abgestützt werden.
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Die der mechanischen Verbindung dienenden Bauelemente der erfindungsgemäßen Vorrichtung, also die Mutter 12, der Kontaktbolzen 8 sowie die Schraube 15 sind vorzugsweise aus Stahl gefertigt. Es werden demnach nur Baugruppen aus Stahl miteinander verschraubt, sodass ein übliches Anzugsdrehmoment beim Verschrauben verwendet werden kann.
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Gemäß 2 dient beim Verschrauben ein optionaler Absatz 28 am Kontaktbolzen 8 als Anschlag, der die Einschraubtiefe des Kontaktbolzens 8 in die jeweilige Mutter 12 des jeweiligen Leitungsanschlusses 3 beschränkt. Ein solcher Anschlag kann auch von einem Gewindeauslauf eines größeren Gewindes bereitgestellt werden. Zwischen der Schraube 15 und dem Aderschuh ist eine optionale Unterlagscheibe 29 positioniert.
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Die Kontaktbuchse 9 ist vorzugsweise aus Kupfer gefertigt, um zwischen dem Aderschuh 19 der Leitungsader 2 und der Stromschiene 10 des Leitungsanschlusses 3 eine gute elektrische Leitfähigkeit zu gewährleisten.
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Jede Leitungsader 2 ist demnach mit dem jeweiligen Leitungsanschluss 3 über eine formschlüssige Einheit 7 aus Kontaktbolzen 8 und Kontaktbuchse 9 verbunden, wobei die mechanische Verbindung in erster Linie über den jeweiligen Kontaktbolzen 8 bereitgestellt wird, und wobei die elektrische Verbindung in erster Linie über die jeweilige Kontaktbuchse 9 bereitgestellt wird.
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Alle Kontaktbuchsen 9 der formschlüssigen Einheiten 7 sind vorzugsweise in einer gemeinsamen Isolierbuchse 23 aufgenommen bzw. in eine gemeinsame Isolierbuchse 23 eingesetzt, wobei die Isolierbuchse 23 in eine Ausnehmung eines Gehäuses 24 eingesetzt ist. Dieses Gehäuse 24 stellt im gezeigten Ausführungsbeispiel die Schnittstelle zwischen der in das Getriebe 4 integrierten elektrischen Maschine 5 und dem Anschlusskasten 6 bereit.
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Gemäß 2 ist die Isolierbuchse 23 gegenüber den Kontaktbuchsen 9 über Dichtelemente 25 abgedichtet, ferner ist jede Kontaktbuchse 9 gegenüber dem jeweiligen Kontaktbolzen 8 über ein Dichtelement 26 abgedichtet. Ferner ist die Isolierbuchse 23 gegenüber dem Gehäuse 24 über ein Dichtelement 27 abgedichtet.
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Über diese Dichtelemente 25, 26 und 27 kann verhindert werden, dass über die Vorrichtung 1, die dem mechanischen und elektrischen Verbinden der Leitungsadern 2 des Kabels mit den Leitungsanschlüssen 3 der jeweiligen elektrischen Baugruppe dient, Medien aus dem Bereich der elektrischen Baugruppe in die Umgebung gelangen können. So kann bei einer in ein Getriebe 4 integrierten Maschine 5 verhindert werden, dass über die Vorrichtung 1 Getriebeöl austritt und in den Bereich des Anschlusskastens 6 gelangt.
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Obwohl eine gemeinsame Isolierbuchse 23 zur Vereinfachung der Montage bevorzugt ist, kann jede der formschlüssigen Einheiten 7 auch in einer individuellen Isolierbuchse aufgenommen und über dieselbe in eine entsprechende Ausnehmung des Gehäuses 24 eingesetzt sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Vorrichtung
- 2
- Leitungsader
- 3
- Leitungsanschluss
- 4
- Getriebe
- 5
- elektrische Maschine
- 6
- Anschlusskasten
- 7
- Einheit
- 8
- Kontaktbolzen
- 9
- Kontaktbuchse
- 10
- Stromschiene
- 11
- Ende
- 12
- Mutter
- 13
- Gewinde
- 14
- Gewinde
- 15
- Schraube
- 16
- Gewinde
- 17
- Gewinde
- 18
- Ende
- 19
- Aderschuh
- 20
- Abschnitt
- 21
- Abschnitt
- 22
- Spannstift
- 23
- Isolierbuchse
- 24
- Gehäuse
- 25
- Dichtelement
- 26
- Dichtelement
- 27
- Dichtelement
- 28
- Absatz
- 29
- Unterlagscheibe
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008040493 A1 [0003]
