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Die Erfindung betrifft einen Kupplungskopf für kuppelbare Fahrzeuge mit einem Kupplungskopfgehäuse und mit einer das Kupplungskopfgehäuse stirnseitig abschliessenden Stirnplatte, wobei Kupplungskopfgehäuse und Stirnplatte lösbar miteinander verbunden sind.
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Kupplungskopfgehäuse für kuppelbare Fahrzeuge sind in der Fach- und Patentliteratur mehrfach beschrieben und daher in unterschiedlichen Ausführungsformen bekannt.
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Die Druckschrift
DE 11 245 35 B beschreibt beispielsweise ein Gehäuse einer selbsttätig starren Mittelpufferkupplung, bestehend aus einer Stirnplatte mit einem pyramidenförmigen Vorsprung oder einer entsprechenden Vertiefung einer Pufferfläche an einem Endstück zur Verbindung des Gehäuses mit einer Kupplungsstange und einem zwischen der Stirnplatte und dem Endstück liegenden Kupplungskopfgehäuse. Das Kupplungskopfgehäuse ist in Zellenbauweise aus einzelnen Formteilen zusammengesetzt. Der Gehäusekörper besteht aus vier Formteilen, und zwar aus zwei gleichen Mittelteilen, welche die obere und untere Wand des Gehäusekörpers darstellen, und zwei gleichen Seitenteilen, wobei sich die Mittelteile und die Seitenteile jeweils spiegelbiIdIich gegenüberIiegen. Die Mittelteile sind als Schmiedepressteile und die Seitenteile als BIechpressteile ausgebildet.
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Demgegenüber ist aus der
EP 1 805 073 B1 eine Mittelpufferkupplung in modularer Bauweise bekannt. Diese besteht aus einem Kupplungskopf für kuppelbare Fahrzeuge mit einem Kupplungskopfgehäuse. An dem Kupplungskopfgehäuse ist stirnseitig anschließend eine Stirnplatte angeordnet. Es besteht die Möglichkeit, unterschiedliche Stirnplatten an wiederum unterschiedliche Kupplungsköpfe zu montieren.
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Das Kupplungskopfgehäuse ist in der Regel trichterförmig ausgebildet und weist an der Stirnplatte gegenüberliegenden Seite einen Anschlussbereich, beispielsweise ein Endstück auf, das zur Aufnahme einer Kupplungsstange geeignet ist. Die Kupplungsstange ist wiederum in Höhe und Seite verschieblich bzw. verschwenkbar an dem Fahrzeug angeordnet, sodass die trichterförmige Ausgestaltung das Gegenstück mit entsprechenden Toleranzen aufnehmen kann. Das Kupplungskopfgehäuse weist einen ersten Anschlussbereich zur Fixierung der Stirnplatte und einen zweiten Anschlussbereich, insbesondere ein Kupplungselement zur Aufnahme der Kupplungsstange auf. Innerhalb des Kupplungskopfgehäuses ist das eigentliche Kupplungsorgan zur Herstellung einer festen und lösbaren Verbindung mit einem anderen Kupplungsorgan angeordnet. Dieses Kupplungsorgan ist mit dem Kupplungsgehäuse fest verbunden. In der Regel ist das Kupplungskopfgehäuse ein Gußteil, an dem die Kupplungsorgane bzw. Kupplungsmechanik angeordnet werden.
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Die meisten bisherigen bekannten Konstruktionen von Mittelpufferkupplungen und Kupplungskopfgehäusen werden als gesamte Baueinheit konstruiert bzw. gefertigt. Das Kupplungskopfgehäuse ist dabei flächig mit mehreren Schraubverbindungen mit der Stirnplatte verbunden. Um den entsprechenden Abstand je nach Bauausführungsform auszugleichen, ist vorgesehen, zwischen dem Kupplungskopfgehäuse und der Stirnplatte noch ein Abstandselement in Form einer Platte anzuordnen. Mehrere Schraubverbindungen sorgen für eine zuverlässige Verbindung zwischen dem Kupplungskopfgehäuse und der Stirnplatte.
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Aufgrund der Ausgestaltung des Kupplungskopfgehäuses ist die Herstellung aufwendig. Zum einen ist schon bei der Herstellung darauf zu achten, dass Lunker vermieden werden. Um die Qualität zu sichern, sind entsprechende Qualitätsprüfungsmassnahmen nach der Fertigung notwendig. So ist beispielweise eine entsprechende Rissprüfung mittels fluoreszierender Stoffe oder auch eine Röntgenprüfung erforderlich. Die Produktionszeit eines Kupplungskopfgehäuses aus Gussmaterial ist lang und bedarf auch noch zusätzlich entsprechender Nacharbeit. Insbesondere muss die Nacharbeit an den Kupplungselementen erfolgen, nämlich zum einen zur Stirnseite hin und zum anderen aber auch zur Seite der Kupplungsstange.
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Aufgrund dessen, dass das Kupplungskopfgehäuse derart konstruiert ist, dass es sowohl Druck- als auch Zugkräfte aufnehmen muss, die im Bereich von 1000 bis 1500 kN liegen, sind die entsprechenden Dimensionierungen der Wandstärken aber auch der Geometrie explizit vorzusehen. Das Kupplungskopfgehäuse ist sowohl Druck- als auch Zugkräften ausgesetzt.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Kupplungskopfgehäuse für eine Mittelpufferkupplung derart auszubilden, dass neben der Reduzierung der Gesamtlänge eine einfache Montage möglich ist.
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Die erfindungsgemäße Lösung ist durch die Merkmale von Anspruch 1 charakterisiert. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt dadurch, dass das Kupplungskopfgehäuse in Längsrichtung betrachtet an den jeweiligen einander gegenüberliegend angeordneten Endbereichen Anschlussbereiche aufweist, nämlich einen ersten Anschlussbereich zur Herstellung der Verbindung mit einer Stirnplatte sowie einen weiteren Anschlussbereich zur Verbindung mit einer Kupplungsstange, wobei das Kupplungskopfgehäuse einteilig als Schmiedebauteil ausgelegt ist und der erste Anschlussbereich am Kupplungskopfgehäuse von zumindest zwei voneinander getrennt angeordneten Kontaktflächen zur zumindest mittelbaren Abstützung an Teilflächen der Stirnplatte gebildet wird und das Kupplungskopfgehäuse im ersten Anschlussbereich mit der Stirnplatte über kraftschlüssige Verbindungen verbunden ist.
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In einer besonders vorteilhaften Ausbildung wird der erste Anschlussbereich von mindestens vier fingerartig oder paarweise gabelartig am Kupplungskopfgehäuse ausgebildeten und die Kontaktflächen aufweisenden Vorsprüngen gebildet.
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Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, ein Kupplungskopfgehäuse einfacher auszugestalten, derart, dass dieses zum einen einfacher montierbar ist, aber auch zum anderen einfacher herstellbar ist. Dies wird dadurch erreicht, dass das Kupplungskopfgehäuse im Gegensatz zu dem Stand der Technik anders konstruktiv aufgebaut ist. Ausgehend von einem Schmiedebauteil weist dieses fingerartig mindestens zwei voneinander getrennte, vorzugsweise mindestens vier Kontaktflächen auf, die mit der Stirnplatte über Bolzenverbindungen lösbar verbindbar sind. Dadurch sind definierte und vorallem örtlich begrenzte Krafteinleitungsbereiche vorgegeben, die eine lokal begrenzte Krafteinleitung in das Kupplungskopfgehäuse ermöglichen.
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Da es sich bei dem Kupplungskopfgehäuse um ein Schmiedebauteil handelt, sind die Kraftlinien innerhalb des Kupplungskopfgehäuses homogen und können so optimal über das Kupplungskopfgehäuse in Richtung Kupplungsstange abgeleitet werden.
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Im Gegensatz zur Gussherstellung ist die Produktionszeit eines Schmiedebauteils kürzer. Dies liegt daran, dass aufwendige Qualitätssicherungsprozesse, wie Röntgen, Lunkerprüfung oder Ähnliches wegfallen. Zudem sind die Nachbearbeitungsprozesse insbesondere in den Bereichen, in denen weitere Elemente angekoppelt werden, kürzer. Eine noch kürzere Herstellungszeit wird dadurch erreicht, dass insbesondere zur Verbindung mit der Stirnplatte kein flächiges Anliegen des Kupplungskopfgehäuses vorgesehen ist, sondern ein punktuelles, fingerartiges Anliegen, nämlich insbesondere an definierten örtlich begrenzten Bereichen, besonders bevorzugt an vier Bereichen. Die übrigen zur Stirnplatte hinweisende Stirnseite des Kupplungskopfgehäuses ist im montierten Zustand von der Stirnplatte beabstandet und steht mit dieser nicht in Kontakt. Aufgrund dessen, dass eben eine punktuelle Anlage an der Stirnplatte erfolgt und innerhalb des Kupplungskopfgehäuses die Kupplungselemente derart angeordnet sind, dass deren Kräfte unmittelbar an dem Endstück zur Kupplungsstange hin abgeleitet werden, sind die Belastungspfade und Richtungen in dem Kupplungskopfgehäuse getrennt. Dies bedeutet, dass entsprechende Druckkräfte über die Auflagerpunkte beziehungsweise Auflagerbereiche, die mit der Stirnplatte in Kontakt sind, abgeleitet werden, wohingegen die Zugkräfte unmittelbar über die Kupplungsorgane und das Kupplungselement geleitet werden. Aufgrund dieser Kräfteverteilung kann ebenfalls das Kupplungskopfgehäuse anders und einfacher dimensioniert werden.
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Aufgrund dieser Dimensionierung ergibt sich aber auch der Vorteil, dass die gesamte Baulänge des Kupplungskopfgehäuses zusammen mit der Stirnplatte im Vergleich zu dem Stand der Technik erheblich kürzer ist.
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In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung sind die Kontaktflächen des ersten Anschlussbereiches beidseitig einer Ebene angeordnet, deren Lage durch eine in Längsrichtung des Kupplungskopfes sich erstreckende Längsachse und einer Senkrechten zu dieser beschreibbar ist. Vorzugsweise erfolgt die Anordnung symmetrisch. Diese Ausbildung erlaubt eine einfache Herstellung.
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Die Verbindung zwischen Kupplungskopfgehäuse und Stirnplatte erfolgt entweder direkt oder unter Zwischenordnung von Ausgleichselementen. Im letztgenannten Fall stützt sich das Kupplungskopfgehäuse über die Ausgleichselemente an der Stirnplatte ab. Dadurch können Kupplungsspiel und Fertigungstoleranzen ausgeglichen werden.
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Bei den Ausgleichselementen kann es sich um einzelne Elemente handeln oder aber um ein plattenartiges Element, welches an einer Stirnseite an die Kontur der Stirnplatte angepasst ist.
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Die einzelne kraftschlüssige Verbindung ist als Bolzenverbindung oder Schraubverbindung ausgeführt.
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In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung sind zur Zentrierung des Kupplungskopfgehäuses und wahlweise der Stirnplatte und/oder dem zumindest einen Ausgleichselement zumindest eine Zentriereinrichtung vorgesehen. Dadurch wird die Zuordnung und Montage erheblich vereinfacht.
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Im einfachsten Fall umfasst die zumindest eine Zentriereinrichtung stiftartige Elemente, die in die einander gegenüberliegenden Bauteile – Kupplungskopf und Ausgleichselement und/oder Stirnplatte – eingreifend angeordnet sind. Das einzelne stiftartige Element kann dabei einteilig mit einem der einander gegenüberliegend angeordneten Bauteile ausgebildet sein oder aber mit diesem verbunden werden.
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Vorzugsweise ist neben dem Kupplungskopfgehäuse auch die Stirnplatte als Schmiedebauteil ausgeführt.
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Der zweite Anschlussbereich auf der der Stirnplatte gegenüberliegenden Seite am Kupplungskopfgehäuse wird vorzugsweise von einem integral mit dem Kupplungskopfgehäuse ausgebildeten Endstück gebildet, welches mit einer Kupplungsstange koppelbar ist.
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Im Kupplungskopfgehäuse werden Kupplungsorgane aufgenommen, welche vorzugsweise zumindest zu einem Teil einteilig mit dem Kupplungskopfgehäuse ausgebildet sind.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung, den Ansprüchen sowie der Zeichnung hervor:
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Es zeigt:
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1 eine perspektivische Ansicht auf die erfindungsgemäße Ausführung des Kupplungskopfes einer Mittelpufferkupplung in Explosionsdarstellung;
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2 zeigt einen montierten Kupplungskopf.
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In 1 ist ein Kupplungskopf 1, welcher Bestandteil einer Mittelpufferkupplung für Fahrzeuge, insbesondere Schienenfahrzeuge ist, in Explosionsdarstellung dargestellt. Der Kupplungskopf 1 besteht aus einem Kupplungskopfgehäuse 2 und einer mit dem Kupplungskopfgehäuse 2 stirnseitig verbindbaren Stirnplatte 3. Zwischen dem Kupplungskopfgehäuse 2 und der Stirnplatte 3 kann, hier jedoch nicht dargestellt, noch zumindest ein Ausgleichselement zum Ausgleich von Kupplungsspiel und Fertigungstoleranzen vorgesehen werden. Das Ausgleichselement kann als Abstandsplatte ausgeführt sein.
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Das Kupplungskopfgehäuse 2 und die Stirnplatte 3 sind über zumindest eine kraftschlüssige lösbare Verbindung, welche vorzugsweise als Bolzenverbindungen 5 ausgeführt sind, miteinander verbunden. Die Bolzenverbindungen 5 sehen vor, dass Schrauben 6 eingesetzt werden, die durch Bohrungen 7, die bauseits an dem Kupplungskopfgehäuse 2 vorgesehen sind, hindurchgesteckt werden und in entweder einer hier nicht dargestellten Abstandsplatte oder zumindest in der Stirnplatte 3 vorgesehenen Gewinden 4 (in den Zeichnungen nicht näher dargestellt) zusammen wirken. Dadurch wird eine lösbare Verbindung zwischen dem Kupplungskopfgehäuse 2 und der Stirnplatte 3 erreicht.
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Die Verbindung zwischen Stirnplatte 3 und Kupplungskopfgehäuse 2 erfolgt über einen ersten Anschlussbereich 13 des Kupplungskopfgehäuses 2. Die Anordnung der Verbindungselemente beziehungsweise Mittel erfolgt innerhalb des ersten Anschlussbereiches 13.
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Um eine einfach Montage und lagegerechte Fixierung des Kupplungskopfgehäuse 2 in Bezug auf die Stirnplatte 3 zu ermöglichen, sind Zentrierbolzen 8 vorgesehen, die wahlweise entweder auf Seiten der Stirnplatte 3 oder auf Seiten des Kupplungskopfgehäuses 2 angeordnet sind. Bei Zusammenführen des Kupplungskopfgehäuses 2 mit der Stirnplatte 3, dringen diese in das gegenüberliegende Bauteil ein und erzielen so eine zentrisch lagegerechte Anordnung des Kupplungskopfgehäuses 2 in Bezug zur Stirnplatte 3. Die Zentrierbolzen 8 können dazu an einem der Bauteile – Kupplungskopfgehäuse 2 oder Stirnplatte 3 – eingesteckt sein.
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Das Kupplungskopfgehäuse 2 ist derart ausgebildet, dass es auf seiner zur Stirnplatte 3 hinweisenden Seite vorzugsweise vier Kontaktflächen 9 aufweist (drei sind davon in den Zeichnungen ersichtlich). Die Kontaktflächen 9 sind derart vorgesehen, dass sie sich nur auf einen Teil der Stirnplatte 3 abstützen, wohingegen der übrige Teil mit einer Aussparung 10 versehen ist. Die einzelnen Kontaktflächen 9 sind somit voneinander getrennt ausgeführt und in der Anschlussebene frei von einer Verbindung miteinander ausgeführt. Dies bedeutet, dass sich das Kupplungskopfgehäuse 2 fingerartig an vier Bereichen auf der Stirnplatte 3 abstützt und dort entsprechend verbunden ist. Die übrigen Aussparungen sind vorzugsweise halbkreisförmig ausgestaltet. Dies ist zum einen konstruktiv bedingt, da es sich im vorliegenden Fall um ein Schmiedebauteil handelt, aber auch zum anderen Kraftfluss bedingt, wobei die Kraft von der Stirnplatte 3 auf das Kupplungskopfgehäuse 2 über die fingerartigen Kontaktflächen übertragen wird und entsprechend zu dem zweiten Anschlussbereich 11, welcher als Kupplungselement ausgeführt sein kann, und der auf der der Stirnplatte 3 gegenüberliegenden Seite angeordnet ist, geleitet wird.
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An dieses weitere Kupplungselement schließt sich eine in den Zeichnungen nicht dargestellte Kupplungsstange an, die wiederum mit dem Fahrzeug zumindest gelenkartig verbunden ist.
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Die für den Kupplungsvorgang notwendigen Kupplungsorgane 12 sind innerhalb des Kupplungskopfgehäuses 2 angeordnet. Das hier vorgesehene Kupplungsorgan 12 ist unmittelbar im Bereich des zweiten Anschlussbereiches 11 angeordnet, sodass die durch das Kupplungsorgan 12 erzeugte Zugkraft unmittelbar auf den Anschlussbereich 11 und damit auf die Kupplungsstange wirken kann.
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Das Kupplungskopfgehäuse 2 selbst wird durch die Zugbelastung auf das Kupplungsorgan 12 nicht oder nur geringfügig belastet. Aufgrund der fingerartigen Ausgestaltung und der entsprechenden Kontaktflächen 9 ist keine grosse Bautiefe für das Kupplungskopfgehäuse 2 notwendig, weswegen sich der ganze Kupplungskopf 1 in seinen Abmassen im Vergleich zu dem Stand der Technik geringer gestaltet.
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Aufgrund der Umkonstruierung des Kupplungskopfgehäuse 2 als Schmiedebauteil und die Reduktion auf einzelne, insbesondere vier Kontaktflächen, die mit der Stirnplatte 3 eine entsprechende Verbindung eingehen, ist ein sehr kompakter Kupplungskopf 1 entstanden, der in seiner gesamten Länge des Bauteils reduziert ist und sich für bestimmte wirtschaftlichen Märkte besonders eignet.
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Das Kupplungskopfgehäuse 2 ist halbschalenartig mit vier randoffenen Aussparungen 10, insbesondere Öffnungen ausgeführt, die die zur Ausbildung des Anschlussbereiches 13 vorgesehenen vier Vorsprünge bilden. Die den Anschlussbereich 13 bildenden Vorsprünge sind somit gabel- beziehungsweise fingerartig an dem Kupplungskopfgehäuse erstreckend ausgeführt. Die Vorsprünge laufen in Richtung zum zweiten Anschlussbereich 11 zusammen beziehungsweise sind im Bereich des zweiten Anschlussbereiches miteinander gekoppelt. Die Kontaktflächen 9 sind somit voneinander separiert beziehungsweise örtlich getrennt in der Anschlussebene angeordnet. Die Anordnung der Kontaktflächen erfolgt außerhalb des Bereiches der Einleitung der über die Kupplungsorgane übertragenen Kräfte. Dazu sind die Kontaktflächen 9 vorzugsweise beidseitig der Kupplungsorgane 12 angeordnet. Die Anordnung erfolgt bezogen auf eine theoretische Längsachse L, welche mit der Kupplungsachse zusammenfällt, vorzugsweise symmetrisch bezüglich einer Ebene, die von der Kupplungslängsachse und einer Senkrechten dazu gebildet wird. Die über die Kontaktflächen eingeleiteten Kräfte werden am Kupplungskopfgehäuse 2 in den zweiten Anschlussbereich 11 eingetragen.
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Die Abstützung der Kontaktflächen 9 des Kupplungskopfgehäuses 2 an der Stirnplatte 3 erfolgt an Teilflächen 14, welche vorzugsweise ebenfalls als separate, d.h. örtlich voneinander getrennt angeordnete Flächen an der Stirnplatte 3 ausgebildet sind.
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Die Kupplungsorgane 12 können einteilig mit dem Kupplungskopfgehäuse 2 ausgebildet sein oder aber mit diesem verbunden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kupplungskopf
- 2
- Kupplungskopfgehäuse
- 3
- Stirnplatte
- 4
- Gewinde
- 5
- Verbindung, Bolzenverbindung
- 6
- Schrauben
- 7
- Bohrungen
- 8
- Zentrierbolzen
- 9
- Kontaktflächen
- 10
- Aussparung
- 11
- Kupplungselement
- 12
- Kupplungsorgane
- 13
- erster Anschlussbereich
- 14
- Teilflächen
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 1124535 B [0003]
- EP 1805073 B1 [0004]
