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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Radnabenantrieb mit einem Planetengetriebe, umfassend eine an einem feststehendem Bauteil drehbar gelagerte Radnabe zur Aufnahme eines Reifens mit gasförmiger Füllung und mindestens einen fluidführenden Kanal, der sich durch das feststehende Bauteil mittelbar bis zum Reifen erstreckt, um den Gasdruck im Reifen zu regulieren.
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Das Anwendungsgebiet der Erfindung erstreckt sich insbesondere auf Kraftfahrzeuge, besonders bevorzugt auf Geländekraftfahrzeuge für die Landwirtschaft. Während des Geländebetriebs ist eine Regulierung des Gasdruckes in den Reifen gewünscht, um den Reifen und seine Aufstandfläche während der Fahrt dem jeweiligen Untergrund anzupassen. Bei losem Untergrund, wie beispielsweise Schlamm, Acker, Feld oder Schnee, kann der Gasdruck in den Reifen reduziert werden, um eine größere und elastischere Aufstandfläche der Reifen einzustellen. Demgegenüber kann bei hartem Untergrund, wie beispielsweise Asphalt, der Gasdruck in den Reifen erhöht werden, um den Rollwiderstand zu verringern und dadurch den Verschleiß und den Verbrauch zu senken. Der Antrieb der Radnabe erfolgt üblicherweise entweder hydrostatisch oder elektrisch. Andere Antriebsmöglichkeiten sind jedoch auch denkbar.
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Hintergrund der Erfindung
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Aus der Druckschrift
EP 1 167 140 A2 geht ein Radantrieb, insbesondere für fahrbare Arbeitsmaschinen, mit drehfest am Fahrzeugrahmen angebrachter Tragachse, die über eine Wälzlageranordnung mit einem Hohlrad als Radnabe drehbar verbunden ist. Der Antrieb des Hohlrades erfolgt über mindestens ein Planetengetriebe mit antriebsseitigem Sonnenrad und eine integrierte dynamische Betriebsbremse ist zwischen dem Hohlrad und der Tragachse vorgesehen. Die Betriebsbremse ist innerhalb des Hohlrades stirnseitig direkt hinter einem lösbaren Getriebedeckel und außenradial auf einem das Endstück der drehfesten Tragachse bildenden hohlzylinderartigen Bremsenträger angeordnet. Ferner ist das Planetengetriebe stirnseitig gesehen hinter der Betriebsbremse innerhalb des Hohlrades angeordnet. Eine Betätigung der Haltebremse erfolgt mittels der Kraft einer Bremsfeder, wobei die Haltebremse hydraulisch über einen Druckmittelkanal mittels des Kolbens in der Offenstellung gehalten wird.
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Aus der Druckschrift
DE 3 507 232 C2 geht ein kompaktbauender Radnabenantrieb mit Planetengetriebe hervor. Auf dem Ende eines Achsgehäusekörpers ist mittels Wälzlagern eine anzutreibende Radnabe drehbar gelagert. Am Ende des Achsgehäusekörpers ist das Planetengetriebe für den Antrieb der Radnabe angeordnet. Das Planetengetriebe besteht aus einer durch den Achsgehäusekörper geführten Ritzelwelle, die an ihrem Ende ein Sonnenrad aufweist, aus einem Planetenträgergehäuse, an dem die mit dem Sonnenrad kämmenden Planetenräder gelagert sind und das zur eigenen drehbaren Lagerung und zur Antriebskraftübertragung mit der Radnabe verbunden ist und aus einem innen verzahnten Hohlrad, das mit den Planetenrädern kämmt und zur Übertragung des Reaktionsdrehmomentes feststehend mit dem Achsgehäusekörper in Verbindung steht. Hierzu dient ein Kopplungsrad, das mit einer Außenverzahnung am äußeren Umfangsrand in die Innenverzahnung des Hohlrades eingreift und undrehbar mit dem Achsgehäusekörper lösbar verbunden ist. Die lösbare, das Reaktionsdrehmoment übertragende Verbindung von Kopplungsrad und Achsgehäusekörper besteht darin, dass Kopplungsrad und Achsgehäusekörper an ihren einander zugekehrten Stirnseiten mit einer passend ineinandergreifenden Verzahnung ausgebildet sind und das Kopplungsrad an der Stirnseite des Achsgehäusekörpers fest angeflanscht ist.
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Aus der Druckschrift
AT 391 298 B geht eine Einrichtung zur Zuführung bzw. Ableitung von Druckluft zu bzw. von Luftreifen für Kraftfahrzeuge mit einem Radnaben-Planetengetriebe-Fahrwerk, mit einer Luftführung über ein in einer Bohrung eines Wellengelenkgehäuses angeordnetes Anschlussstück hervor. Das Anschlussstück ist über eine Bohrung im Wellengelenkgehäuse mit einem über federnde Dichtungsringe verschlossenen Anschlussgehäuse verbunden, an das eine axiale Bohrung einer im Wellengelenkgehäuse über Wälzlager geführten Halbwelle angeschlossen ist. Am axial äußeren Ende der Halbwelle ist ein zentrierendes Führungslager vorgesehen, dessen Außenmantel am Innenumfang eines mit einer luftführenden Bohrung versehenen, als zylindrischer Topf ausgebildeten Anschlussdeckels aufliegt. Ein aus dem Anschlussdeckel axial nach innen vorstehender mittiger Zapfen des Anschlussdeckels ist über eine Dichtungsmuffe abgedichtet und ragt in eine zentrale Aufnahmebohrung der Halbwelle hinein. Der Außenrand des Anschlussdeckels ist über eine elastische Einlage mit der Stirnseite des Planetenträgers des Radnaben-Planetengetriebes verbunden.
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Die zum Aufblasen des Luftreifens notwendige Druckluft wird über ein Anschlussstück und durch eine Bohrung des Wellengelenkgehäuses in ein Anschlussgehäuse geführt, das mit Hilfe von O-Ringen und Simmerringen eine verlustfreie Weiterleitung der Luft zu einer axialen Bohrung einer Halbwelle gewährleistet. Die Halbwelle ist von der Seite des Anschlussgehäuses durch ein Wälzlager geführt. Zur Verhinderung des Durchleckens von Öl ist ein Simmerring eingebaut. Der Anschlussdeckel ist über eine flexible Leitung mit dem manuell zu betätigenden Ventil verbunden, woher die Luft über eine Ventilleitung in das Innere des Luftreifens hineinströmen kann. Die Regulierung des Reifendrucks kann nicht während der Fahrt erfolgen, da nur ein fluidführender Kanal zur Regulierung des Reifendrucks vorhanden ist. Der Reifen ist auf einer Felge montiert.
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Offenbarung der Erfindung
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Randnabenantrieb mit einem Planetengetriebe bereitzustellen, der kompakt gebaut ist und eine Regulierung des Reifendruckes während der Fahrt erlaubt.
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Die Aufgabe wird ausgehend von einem Radnabenantrieb gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den nachfolgenden abhängigen Ansprüchen hervor.
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Erfindungsgemäß ist axial zwischen dem feststehenden Bauteil und der drehbar gelagerten Radnabe eine ringförmige Drehdurchführung mit mindestens einem fluidführenden Kanal zum fluidtechnischen Verbinden des feststehenden Bauteils mit dem Reifen angeordnet. Mithin ist die Drehdurchführung außerhalb des feststehenden Bauteils und der drehbar gelagerten Radnabe angeordnet und kommt axial zum einen am feststehenden Bauteil und zum anderen an der drehbar gelagerten Radnabe zur Anlage. Somit wird der axiale Raum zwischen feststehendem Bauteil und drehbar gelagerter Radnabe genutzt um die Drehdurchführung zu integrieren. Ein zusätzlicher Bauraum wird mithin nicht beansprucht. Besonders bevorzugt weist die Drehdurchführung zwei fluidführende Kanäle auf, wobei ein erster fluidführender Kanal zur Ansteuerung, insbesondere zum Öffnen und Schließen eines Ventils am Reifen vorgesehen ist und ein zweiter fluidführender Kanal zur Regulierung des Drucks im Reifen vorgesehen ist. Ferner stellt das feststehende Bauteil die Tragachse des Radnabenantriebs dar. Innerhalb der drehbar gelagerten Radnabe befindet sich das Planetengetriebe. Das Planetengetriebe weist vorzugsweise mindestens zwei Planetenstufen auf. Ferner ist die ringförmige Drehdurchführung aus einem metallischen Werkstoff ausgebildet.
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Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass die Drehdurchführung ein inneres Ringelement und ein äußeres Ringelement umfasst, wobei das innere Ringelement drehfest mit dem feststehenden Bauteil verbunden ist und das äußere Ringelement drehfest mit der drehbar gelagerten Radnabe verbunden ist. Dadurch wird die Drehdurchführung über die Lagerung der drehbar gelagerten Radnabe an dem feststehenden Bauteil mitgelagert. Da das äußere Ringelement drehfest mit der drehbar gelagerten Radnabe verbunden ist, rotiert es mit der Radnabe mit. Das innere Ringelement ist fest und führt keine Rotationsbewegung aus.
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Vorzugsweise ist axial zwischen dem feststehenden Bauteil und dem äußeren Ringelement ein ringförmiger Spalt ausgebildet, der durch ein dazwischen angeordnetes dynamisches Dichtungselement abgedichtet ist. Dieser ringförmige Spalt ist notwendig, damit das äußere Ringelement nicht an dem feststehenden Bauteil reibt und dieses somit verschleißt. Das dynamische Dichtungselement verhindert, dass Schmutz in den ringförmigen Spalt zwischen feststehenden Bauteil und dem äußeren Ringelement gelangt. Vorteilhafterweise ist das dynamische Dichtungselement an dem feststehenden Bauteil angeordnet und liegt derart am äußeren Ringelement an, dass der ringförmige Spalt dadurch geschlossen wird.
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Besonders bevorzugt weist das feststehende Bauteil mindestens eine Bohrung zur Zuführung von Schmiermittel in den zwischen dem feststehenden Bauteil und dem äußeren Ringelement ausgebildeten ringförmigen Spalt auf. Vorteilhafterweise ist das Schmiermittel entweder ein Fett oder ein Öl. Ferner verhindert das dynamische Dichtungselement das Austreten des Schmiermittels. Das Schmiermittel kühlt die Drehdurchführung und mindert den Verschleiß der Drehdurchführung.
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Vorzugsweise ist mindestens ein fluidführender Kanal entlang einer Umfangsfläche des äußeren Ringelements zum fluidtechnischen Verbinden des feststehenden Bauteils mit dem Reifen angeordnet. Mithin erstreckt sich der mindestens eine fluidführende Kanal von einer Außenumfangsfläche zu einer Innenumfangsfläche des äußeren Ringelements. Sofern mehrere fluidführende Kanäle entlang der Umfangsfläche des äußeren Ringelements angeordnet sind, sind diese nicht nur tangential sondern auch vorzugsweise axial voneinander beabstandet. Mit anderen Worten sind beispielsweise zwei fluidführende Kanäle entlang der Umfangsfläche des äußeren Ringelements voneinander beabstandet angeordnet und zusätzlich axial verschoben, sodass sie sich in unterschiedliche axiale Ebenen befinden.
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Besonders bevorzugt bildet mindestens eine Querbohrung zusammen mit mindestens einer Bohrung entlang einer Umfangsfläche des inneren Ringelements mindestens einen fluidführenden Kanal zum fluidtechnischen Verbinden des feststehenden Bauteils mit dem Reifen. Mit anderen Worten ist stirnseitig in dem inneren Ringelement eine Bohrung ausgebildet, die in eine andere quer dazu verlaufende Bohrung mündet. Die beiden Bohrungen bilden zusammen einen geschlossenen fluidführenden Kanal, der das Fluid aus dem feststehenden Bauteil durch das innere Ringelement in das äußere Ringelement führt. Vorteilhafterweise sind mehrere fluidführende Kanäle in Umfangsrichtung beabstandet voneinander in dem inneren Ringelement ausgebildet. Darüber hinaus sind diese fluidführenden Kanäle auch axial voneinander beabstandet.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist sowohl das äußere Ringelement als auch das innere Ringelement mindestens eine Querbohrung zur Aufnahme jeweils eines Schraubelements auf. Die mindestens eine Querbohrung ist besonders bevorzugt zwischen zwei fluidführenden Kanälen in dem inneren Ringelement angeordnet. Ferner kann die Querbohrung auch ein Gewinde umfassen, welches mit einem Schraubgewinde zusammenwirkt. Über die mindestens eine Querbohrung und das jeweilige Schraubelement werden das äußere Ringelement an die drehbar gelagerte Radnabe befestigt und das innere Ringelement an das feststehende Bauteil befestigt.
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Des Weiteren bevorzugt sind mindestens zwei dynamische Dichtungselemente zur fluidtechnischen Abdichtung der fluidführenden Kanäle im äußeren und im inneren Ringelement radial zwischen dem äußeren und dem inneren Ringelement in jeweils dafür vorgesehene Aussparungen angeordnet. Vorzugsweise befinden sich die Aussparungen an der Innenumfangsfläche des äußeren Ringelements. Es ist aber auch denkbar die Aussparungen an der Außenumfangsfläche des inneren Ringelements auszubilden.
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Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass entweder an der Außenumfangsfläche des inneren Ringelements oder an der Innenumfangsfläche des äußeren Ringelements in axialer Übereinstimmung mit den jeweiligen fluidführenden Kanälen jeweils eine umlaufende Nut ausgebildet ist. Aufgrund der Relativbewegung zwischen äußerem Ringelement und innerem Ringelement erlaubt die umlaufende Nut eine dauerhafte fluidführende Verbindung zwischen dem inneren Ringelement und dem äußeren Ringelement.
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Vorzugsweise verläuft der mindestens eine fluidführende Kanal im feststehenden Bauteil axial durch das feststehende Bauteil und ist mit dem mindestens einem fluidführenden Kanal im inneren Ringelement fluidtechnisch verbunden. Axial zwischen den fluidführenden Kanälen befindet sich an einer dafür vorgesehenen Aussparung am inneren Ringelement ein O-Ring zur fluidtechnischen Abdichtung des Übergangs zwischen den beiden fluidführenden Kanälen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt.
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Es zeigen
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1 eine schematische Schnittansicht eines Radnabenantriebs mit einer zwei fluidführende Kanäle aufweisenden Drehdurchführung, wobei in dieser Ansicht mehrere Schnittebenen dargestellt werden,
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2 eine teilweise Draufsicht der Drehdurchführung aus 1,
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3 eine schematische Schnittansicht des Radnabenantriebs aus 1 gemäß einer ersten Schnittebene,
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4 eine schematische Schnittansicht des Radnabenantriebs aus 1 gemäß einer zweiten Schnittebene und
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5 eine schematische Schnittansicht des Radnabenantriebs mit einer einen fluidführenden Kanal aufweisenden Drehdurchführung.
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Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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Gemäß 1 weist ein Radnabenantrieb mit einem Planetengetriebe 1 ein feststehendes Bauteil 2 auf, das als Tragachse dient, und eine drehbar gelagerte Radnabe 3 zur Aufnahme eines – hier nicht dargestellten – Reifens mit gasförmiger Füllung auf. Axial zwischen dem feststehenden Bauteil 2 und der drehbar gelagerten Radnabe 3 ist eine ringförmige Drehdurchführung 5 mit zwei fluidführenden Kanälen 6a, 6b angeordnet. Ein erster fluidführender Kanal 6a ist zur Ansteuerung, insbesondere zum Öffnen und Schließen eines – hier nicht dargestellten – Ventils am Reifen vorgesehen und ein zweiter fluidführender Kanal 6b ist zur Regulierung des Drucks im Reifen vorgesehen. Die Drehdurchführung 5 weist ein inneres Ringelement 7 und ein äußeres Ringelement 8 auf, wobei das innere Ringelement 7 über ein Schraubelement 17a drehfest mit dem feststehenden Bauteil 2 verbunden ist und das äußere Ringelement 8 über ein Schraubelement 17b drehfest mit der drehbar gelagerten Radnabe 3 verbunden ist. Entlang einer Umfangsfläche des äußeren Ringelements 8 sind radial zwei fluidführende Kanäle 12a, 12b angeordnet. Die beiden fluidführenden Kanäle 12a, 12b sind sowohl axial als auch in Umfangsrichtung voneinander beabstandet im äußeren Ringelement 8 angeordnet. Axial zwischen den beiden fluidführenden Kanälen 12a, 12b sind in dafür vorgesehene Aussparungen 19a, 19b, 19c dynamische Dichtungselemente 18a, 18b, 18c zur fluidtechnischen Abdichtung der beiden fluidführenden Kanäle 6a, 6b angeordnet. Radial an der Innenumfangsfläche des äußeren Ringelements 8 ist das innere Ringelement 7 angeordnet, wobei das innere Ringelement 7 an einer Außenumfangsfläche in axialer Übereinstimmung mit den jeweiligen fluidführenden Kanälen 12a, 12b jeweils eine umlaufende Nut 20a, 20b aufweist. Von der jeweiligen umlaufenden Nut 20a, 20b führt jeweils eine Bohrung 14a, 14b radial in das innere Ringelement 7, die in jeweils eine Querbohrung 13a, 13b mündet und mit dieser den jeweiligen fluidführenden Kanal 15a, 15b bildet. Die beiden Querbohrungen 13a, 13b haben in Umfangsrichtung einen Winkelabstand voneinander. Also sind die beiden Bohrungen 14a, 14b entsprechend den Kanälen 12a, 12b und den Ringnuten 20a, 20b axial und entsprechend dem Winkelabstand der Querbohrungen 13a, 13b in Umfangsrichtung gegeneinander versetzt. Die fluidführenden Kanäle 15a, 15b sind fluidtechnisch mit einer jeweiligen Gewindeanschlussbohrung 4a, 4b im feststehenden Bauteil 2 fluidtechnisch verbunden. Axial zwischen dem feststehenden Bauteil 2 und dem äußeren Ringelement 8 ist ein ringförmiger Spalt 9 ausgebildet, der durch ein dazwischen angeordnetes dynamisches Dichtungselement 10 abgedichtet ist. Über eine Bohrung 11 in dem feststehenden Bauteil 2 wird Schmiermittel in den ringförmigen Spalt 9 zwischen dem feststehenden Bauteil 2 und dem äußeren Ringelement 8 zugeführt.
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Gemäß 2 ist die Drehdurchführung 5 teilweise dargestellt. Es sind die umlaufenden Nuten 20a, 20b im inneren Ringelement 7 sowie die fluidführenden Kanäle 12a, 12b im äußeren Ringelement 8 zu erkennen. Im inneren Ringelement 7 sind die beiden fluidführenden Kanäle 15a, 15b sowie die Querbohrung 16a zur Aufnahme eines – hier nicht dargestellten – Schraubelements 17a erkennbar. Das äußere Ringelement 8 ist relativ zum inneren Ringelement 7 bewegbar.
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3 stellt eine erste Schnittebene aus 1 dar, wobei hier der fluidführende Kanal 12b im äußeren Ringelement 8 und der fluidführende Kanal 15b im inneren Ringelement 7 abgebildet sind.
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4 zeigt eine zweite Schnittebene aus 1, wobei hier der fluidführende Kanal 12a in dem äußeren Ringelement 8 und der fluidführende Kanal 15a im inneren Ringelement 7 abgebildet sind.
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Gemäß 5 weist die Drehdurchführung 5 nur einen fluidführenden Kanal 6a auf. Ferner ist im äußeren Ringelement 8 ein fluidführender Kanal 12a ausgebildet. Der fluidführende Kanal 12a ist mit dem fluidführenden Kanal 15a im inneren Ringelement 7 fluidtechnisch verbunden. Der fluidführende Kanal 12a bildet zusammen mit dem fluidführenden Kanal 15a den fluidführenden Kanal 6a der Drehdurchführung 5. Der fluidführende Kanal 6a ist axial durch zwei dynamische Dichtungselemente 18a, 18b fluidtechnisch abgedichtet. Die beiden dynamischen Dichtungselemente 18a, 18b befinden sich in dafür vorgesehene Aussparungen 19a, 19b an dem äußeren Ringelement 8. Da die Drehdurchführung 5 nur einen einzigen fluidführen Kanal 6a aufweist, ist an dem feststehenden Bauteil 2 auch nur ein damit verbundener fluidführender Gewindeanschlussbohrung 4a ausgebildet. Axial zwischen dem fluidführenden Kanal 6a und der Gewindeanschlussbohrung 4a befindet sich an einer dafür vorgesehenen Aussparung am inneren Ringelement 7 ein O-Ring 21 zur fluidtechnischen Abdichtung des Übergangs zwischen der Gewindeanschlussbohrung 4a und dem fluidführenden Kanal 6a.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1167140 A2 [0003]
- DE 3507232 C2 [0004]
- AT 391298 B [0005]
