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Die Erfindung betrifft eine Übertragungseinrichtung für Drehmoment. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Übertragungseinrichtung mit einem Schwingungsfilter und einer Anfahrkupplung.
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Eine Anfahrkupplung ist üblicherweise als Reibscheibenkupplung ausgebildet. Mittels eines axialen Drucks werden Reibscheiben, die drehmomentschlüssig mit einer Eingangs- bzw. einer Ausgangsseite der Anfahrkupplung verbunden sind, in Reibschluss gebracht, um eine Drehmomentübertragung zwischen der Eingangsseite und der Ausgangsseite zu ermöglichen. Dabei kann die axiale Betätigung beispielsweise hydraulisch erfolgen. Eine solche Reibscheibenkupplung kann einzeln als Anfahrkupplung oder im Rahmen einer Doppelkupplung verwendet werden.
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Zur Dämpfung einer Drehungleichförmigkeit in einem Antriebsstrang, insbesondere einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, ist es bekannt, ein Fliehkraftpendel zu verwenden. Dabei wird üblicherweise ein Pendelflansch mit einer Anzahl Pendelmassen bestückt, die in der Drehebene des Pendelflanschs verschiebbar angeordnet sind. Eine Verschiebung einer Pendelmasse in Umfangsrichtung, in oder entgegen der Drehrichtung des Pendelflanschs, geht dabei mit einer radialen Bewegung der Pendelmasse nach innen einher. Torsionsschwingungen, wie sie beispielsweise durch einen Antriebsmotor, insbesondere einen Hubkolben-Verbrennungsmotor, verursacht sein können, können so effizient abgebaut werden.
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Aus der
WO 2012/171515 A1 ist ein Fliehkraftpendel mit Trapezaufhängung bekannt, bei dem die Pendelmasse bezüglich des Pendelflanschs eine Bewegung ausführen kann, die eine Verschiebung bezüglich der Trägerplatte und eine Drehung um eine weitere Drehachse umfasst. Der beschriebene Torsionsschwingungsdämpfer kann mit einem Federelement zur schwingungsdämpfenden Drehmomentübertragung kombiniert werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Übertragungseinrichtung für Drehmoment bereitzustellen.
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Die Erfindung löst diese Aufgabe mittels einer Übertragungseinrichtung für Drehmoment mit einer Reibscheibenkupplung und einem Schwingungstilger. Der Schwingungstilger umfasst einen Pendelflansch und eine Pendelmasse, wobei die Pendelmasse nach Art eines Trapezpendels aufgehängt ist. Dabei ist die Pendelmasse derart am Pendelflansch befestigt, dass eine Verschiebung der Pendelmasse in der Drehebene des Pendelflanschs von einer Drehung der Pendelmasse um eine eigene Achse begleitet ist, so dass Energie in der Pendelmasse einerseits durch ihre Auslenkung und andererseits durch ihre Verdrehung gespeichert wird. Die Bewegung der Pendelmasse ist vorzugsweise aufstockend. Die Reibscheibenkupplung und der Schwingungstilger laufen in einem gemeinsamen Fluidbad.
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Durch die Kombination einer nasslaufenden Reibscheibenkupplung mit einem ebenfalls im Fluidbereich laufenden Fliehkraftpendel kann eine besonders kompakte Übertragungseinrichtung aufgebaut werden. Das Fluid kann eine Schmierfunktion, eine Kühlfunktion und eine Reinigungsfunktion insbesondere auf Reibelemente der Reibscheibenkupplung ausüben, wobei die gleichen Funktionen auch für den Schwingungstilger bzw. für dessen Pendelmasse genutzt werden können.
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Bevorzugterweise ist die Pendelmasse derart in der Drehebene am Pendelflansch verschiebbar, dass eine Verschiebung der Pendelmasse in Drehrichtung des Pendelflanschs von einer Drehung der Pendelmasse um eine weitere Achse begleitet ist. Die weitere Drehung der Pendelmasse kann zusätzliche Energie speichern, so dass auch Torsionsschwingungen größerer Amplitude verbessert getilgt werden können.
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Nach einem weiteren Aspekt kann die weitere Drehung der Pendelmasse eine zusätzliche Rückstellkraft zu der aus der Pendelmassenauslenkung resultierenden, auf die ausgelenkte Pendelmasse in Richtung seiner nicht ausgelenkten Lage wirkenden Rückstellkraft erzeugen, so dass die Amplitude der Pendelmassenauslenkung für die Tilgung der Torsionsschwingungen reduziert werden kann und damit auch der Bauraumbedarf für den Schwingungstilger gesenkt oder bei gleichem Bauraum Torsionsschwingungen größerer Amplitude getilgt werden können.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Pendelmasse derart in der Drehebene am Pendelflansch verschiebbar angebracht, dass bei einer Verschiebung der Pendelmasse in Drehrichtung des Pendelflanschs eine Vorderkante der Pendelmasse näher an die Drehachse des Pendelflanschs geführt wird als eine Hinterkante. Die radial nach innen gerichtete Bewegung der Vorderkante kann somit größer sein als die der Hinterkante. So kann das Eindrehen der Pendelmasse um eine Achse, die von der Drehachse des Pendelflanschs verschieden ist, vergrößert sein, ohne zu riskieren, dass benachbarte Pendelmasse, die auf einem Umkreis um die Drehachse des Pendelflanschs am Pendelflansch angebracht sind, miteinander kollidieren.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform werden bei der beschriebenen Verschiebung die Vorderkante der Pendelmasse bezüglich des Pendelflanschs radial nach innen und die Hinterkante radial nach außen geführt. Dadurch kann das Eindrehen der Pendelmasse weiter vergrößert werden. Die Hinterkante der Pendelmasse wird vorzugsweise nur so weit radial nach außen geführt, dass eine radiale Außenseite der Pendelmasse nicht über eine radial äußere Begrenzung des Pendelflanschs übersteht.
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In einer Ausführungsform ist die Pendelmasse mittels zweier Kulissenführungen am Pendelmasse angebracht und jede Kulissenführung umfasst eine erste Aussparung in der Pendelmasse, eine zweite Aussparung im Pendelflansch und einen durch die Aussparungen verlaufenden Bolzen. So kann eine äußerst kompakte Anordnung geschaffen werden, die eine ausreichende Beweglichkeit der Pendelmasse am Pendelflansch sicherstellt. Die Aussparungen können voneinander verschieden sein; insbesondere können beide Aussparungen U-förmig, aber in entgegen gesetzte Richtungen gekrümmt sein.
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Befindet sich die Pendelmasse in der Ruhelage, so laufen in einer ersten Variante Verbindungslinien durch Anlagepunkte jedes Bolzens an den ihm zugeordneten Aussparungen radial innerhalb der Bolzen aufeinander zu. Üblicherweise haben die Bolzen dabei gleiche radiale Abstände von der Drehachse des Pendelflanschs.
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In einer anderen Variante laufen die Verbindungslinien durch die Anlagepunkte der Bolzen radial außerhalb der Bolzen aufeinander zu.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist eine zweite Reibscheibenkupplung vorgesehen und die Übertragungseinrichtung ist als Doppelkupplung ausgelegt. Die zweite Reibscheibenkupplung läuft dabei mit der ersten Reibscheibenkupplung und dem Schwingungstilger im gemeinsamen Fluidbad. Die Vorteile der Kombination des Trapezpendels mit der nasslaufenden Reibscheibenkupplung können so auf eine nasslaufende Doppelkupplung erweitert werden.
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Bevorzugterweise ist der Pendelflansch starr mit einer Ausgangsseite der Übertragungseinrichtung für Drehmoment verbunden. Noch bevorzugter ist der Pendelflansch zwischen zwei Dämpfern angeordnet, sodass der Pendelflansch gegen die Ausgangsseite unter Überwindung des Widerstands von elastischen Dämpferelementen verdrehbar ist.
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Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die beigefügten Figuren genauer beschrieben, in denen:
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1 einen Halbschnitt durch eine nasse Anfahrkupplung;
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2 schematische Darstellungen zweier Ausführungsformen des Schwingungstilgers in der Anfahrkupplung aus 1;
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3 einen Schwingungstilger aus 2 während des Auslenkens; und
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4 ein Parallelpendel entsprechend der Darstellung von 3 während des Auslenkens
darstellt.
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1 zeigt eine Übertragungseinrichtung 100 für Drehmoment, die hier exemplarisch als Anfahrkupplung ausgeführt ist. Die Übertragungseinrichtung 100 umfasst eine Eingangsseite 105 und eine Ausgangsseite 110, die um eine gemeinsame Drehachse 115 drehbar angeordnet sind. Die Eingangsseite 105 kann insbesondere zur Verbindung mit einer Abtriebswelle eines Verbrennungsmotors ausgeführt sein, während die Ausgangsseite 110 bevorzugt zur kraftschlüssigen Verbindung mit einer Eingangswelle eines Getriebes ausgebildet sein kann. Die Übertragungseinrichtung 100 ist insbesondere dazu eingerichtet, Teil eines Antriebsstrangs, beispielsweise an Bord eines Kraftfahrzeugs zu sein.
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Die Übertragungseinrichtung 100 umfasst ferner eine Reibscheibenkupplung 120 und einen Schwingungstilger 125. In einer anderen Ausführungsform kann eine zweite Reibscheibenkupplung 120 vorgesehen sein, so dass die Übertragungseinrichtung 100 als Doppelkupplung ausgebildet ist. Der zweiten Reibscheibenkupplung 120 ist dann üblicherweise eine dedizierte weitere Ausgangsseite 110 zugeordnet.
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In der dargestellten Ausführungsform bildet die Eingangsseite 105 gleichzeitig ein Gehäuse 130, in dem die Reibscheibenkupplung 120 und der Schwingungstilger aufgenommen sind. Im Gehäuse 130 ist ferner ein Fluid 135 angeordnet, das die Teile innerhalb des Gehäuses 130 geordnet oder ungeordnet umströmt.
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Dazu kann eine Anzahl Führungskanäle für das Fluid 135 vorgesehen sein. In einer Ausführungsform ist einer der Führungskanäle dazu eingerichtet, mit einer Fluidpumpe verbunden zu werden. Das Fluid 135 ist dazu eingerichtet, Wärmeenergie innerhalb des Gehäuses 130 zu transportieren, freie Partikel, die beispielsweise als Abrieb vorliegen können, aufzunehmen und die beweglichen Elemente innerhalb des Gehäuses 130 zu schmieren. Das Fluid kann insbesondere ein Öl umfassen.
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Die Eingangsseite 105 kann ein Eingriffselement 140 umfassen, um das Einkoppeln des Drehmoments zu ermöglichen. Das Eingriffselement 140 von 1 kann beispielsweise zur Befestigung einer so genannten Flexplate zur Verbindung mit einer Abtriebswelle eines Verbrennungsmotors vorgesehen sein. Auf der Innenseite des Gehäuses 130 ist ein Gegenflansch 145 drehmomentschlüssig mit der Eingangsseite 105 verbunden. Axial zwischen der Eingangsseite 105 und dem Gegenflansch 145, auch Kupplungskolben genannt, ist eine Reibscheibe 150 angeordnet. Auf beiden axialen Seiten der Reibscheibe 150 kann ein Reibbelag 155 angeordnet sein, der alternativ mit der Reibscheibe 150 oder der Eingangsseite 105 bzw. dem Gegenflansch 145 fest verbunden ist. Der mit dem Gehäuse 130 über eine Blattfeder verbundene Kupplungskolben 145 ist axial beweglich. Wird der Kupplungskolben 145 von seiner der Reibscheibe 150 abgewandten Seite her mit Hydraulikdruck beaufschlagt, ist er in der Lage, die Reibscheibe 150 mit dem Gehäuse 130 bzw. mit dem Kupplungskolben 145 in Reibeingriff zu bringen.
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Die Reibscheibe 150 ist mit einem Zwischenflansch 160 verbunden, der radial außen in die Reibscheibe 150 eingreift. In einer Ausführungsform ist der Zwischenflansch 160 starr mit der Ausgangsseite 110 verbunden. In der in 1 dargestellten Variante ist jedoch noch ein Schwingungsdämpfer 165 vorgesehen, der eine Druckfeder 170 umfasst, die so zwischen dem Zwischenflansch 160 und der Ausgangsseite 110 auf einem Umkreis um die Drehachse 115 angeordnet ist, dass sie komprimiert wird, wenn eine relative Verdrehung der Eingangsseite 105 bezüglich der Ausgangsseite 110 erfolgt. Die Druckfeder 170 wirkt auf einen Pendelflansch 175, der starr mit der Ausgangsseite 110 verbunden ist. Zusammen mit einer Pendelmasse 180 bildet der Pendelflansch 175 den Schwingungstilger 125. In der dargestellten, bevorzugten Ausführungsform umfasst die Pendelmasse 180 zwei Pendelelemente 185, die auf unterschiedlichen axialen Seiten des Pendelflanschs 175 liegen und mittels einer Nietverbindung 190 starr aneinander befestigt sind. Die Nietverbindung 190 verläuft durch eine Aussparung des Pendelflanschs 175, so dass eine Verschiebbarkeit der Pendelmasse 180 am Pendelflansch sicher gestellt ist.
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In einer noch weiter bevorzugten Form ist im Unterschied zu der in 1 gezeigten Ausführung der Pendelflansch 175 über einen weiteren Schwingungsdämpfer mit der Ausgangsseite 110 verbunden und gegen den Betätigungswiderstand der Federn des Schwingungsdämpfers gegen die Ausgangsseite 110 verdrehbar.
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2 zeigt schematische Darstellungen zweier Ausführungsformen des Schwingungstilgers 125 in der Anfahrkupplung 100 aus 1. Im oberen Bereich ist eine erste Konfiguration und im unteren Bereich eine zweite Konfiguration des Schwingungstilgers 125 dargestellt. Am Pendelflansch 175 ist die Pendelmasse 180 in der Drehebene verschiebbar angeordnet. Zur Vorbestimmung einer Pendelbahn der Pendelmasse 180 sind eine erste Kulissenführung 205 und eine zweite Kulissenführung 210 vorgesehen. Die erste Kulissenführung 205 umfasst eine erste Aussparung 215 in der Pendelmasse 180, eine zweite Aussparung 220 im Pendelflansch 175 und einen durch die Aussparungen 215 und 220 in axialer Richtung verlaufenden Bolzen 225. In einer Ausführungsform, in der zwei Pendelelemente 185 die Pendelmasse 180 bilden, weisen beide Pendelelemente 185 kongruente zweite Aussparungen 215 auf. Der Bolzen 225 ist üblicherweise weder an der Pendelmasse 180 noch am Pendelflansch 175 fest angebracht. Optional ist der Bolzen 225 als Stufenbolzen ausgeführt und trägt noch einen Bund zur Anlage an Begrenzungen der Aussparungen 220, während seine Endbereiche an Begrenzungen der Aussparungen 215 anliegen. Die zweite Kulissenführung 210 ist entsprechend der ersten Kulissenführung 205 aufgebaut.
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Befindet sich der Pendelflansch 175 in Drehung um die Drehachse 115, so wird die Pendelmasse 180 durch Fliehkraft radial nach außen gedrückt, bis der Bolzen 225 ihre Bewegung begrenzt. In der dargestellten Position ist die Pendelmasse 180 in dieser radial am weitesten außen liegenden Position, die im Folgenden als Ruhelage oder Neutralstellung bezeichnet wird. In der Neutralstellung weisen die Bolzen 225 jeweils einen ersten Anlagepunkt 230 an einer Begrenzung der ersten Aussparung 215 und einen zweiten Anlagepunkt 235 an einer Begrenzung der zweiten Aussparung 220 auf. Verbindungslinien 240 durch die Anlagepunkte 230 und 235 jedes Bolzens 225 laufen auf einer radialen Außenseite der Bolzen 225 aufeinander zu und schneiden einander auf einem Radius durch die Drehachse 115. Jede Verbindungslinie 240 schließt einen Winkel β mit dem Radius ein.
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Wird die Pendelmasse 180 am Pendelflansch 175 in der Drehebene in oder entgegen der Drehrichtung verschoben, so zwingen die Kulissenführungen 205 und 210 die Pendelmasse 180 auf eine Pendelbahn, die bedingt, dass sich Abstände der Vorderkante und der Hinterkante der Pendelmasse 180 jeweils zur Drehachse 115 ändern. Ein Massenschwerpunkt der Pendelmasse 180 nähert sich der Drehachse 115, während die Pendelmasse 180 gleichzeitig um eine eigene Achse eingedreht wird, die sich von der Drehachse 115 unterscheidet. Das Maß des Eindrehens der Pendelmasse 180 um diese Achse bei einer vorbestimmten Verschiebung ist von der Größe des Winkels β abhängig.
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Die Konfiguration des unteren Bereichs von 2 entspricht der oberen, mit dem Unterschied, dass die Verbindungslinien 240 auf einer radialen Innenseite der Bolzen 225 aufeinander zu laufen. Die Verbindungslinien 240 schneiden einander in einem Punkt, der auf einem Radius der Drehachse 115 liegt. Dabei schließen die Verbindungslinien jeweils einen Winkel α mit dem Radius ein. Das Maß des Eindrehens der Pendelmasse 180 während seiner Verschiebung am Pendelflansch 175 ist hier von der Größe des Winkels α abhängig. Ansonsten funktioniert die dargestellte Ausführungsform wie die im oberen Teil von in 2 dargestellte. Diese Ausführungsform ist bevorzugt für den Schwingungstilger 125 in der Einrichtung 100 zur Übertragung von Drehmoment von 1.
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3 zeigt den Schwingungstilger 125 der unteren Darstellung von 2 während des Auslenkens. Die oben beschriebene Neutralstellung der Pendelmasse 180 ist mit einer unterbrochenen Linie dargestellt. Der Schwerpunkt der nicht ausgelenkten Pendelmasse 180 ist mit s, der Schwerpunkt der ausgelenkten Pendelmasse 180 mit s’ bezeichnet. Der Winkel, den die Verbindungslinien 240 jeweils mit einem Radius der Drehachse 115 einschließen, ist mit α bezeichnet. Der Winkel β bezeichnet die Drehung der Pendelmasse 180 um ihre eigene Drehachse 305 während des Auslenkens der Pendelmasse 180 in oder entgegen der Drehrichtung des Pendelflanschs 175.
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Dreht sich der Pendelflansch 175 in der Darstellung von 3 im Uhrzeigersinn, so liegt, bezogen auf die Drehrichtung, eine Vorderkante 310 der Pendelmasse 180 rechts und eine Hinterkante 315 links. Wird die Pendelmasse 180 in Richtung der Drehbewegung des Pendelflanschs 175 verschoben, in 3 also nach rechts, so wird ihre Vorderkante 310 stärker radial nach innen geführt als ihre Hinterkante 315. In der dargestellten Ausführungsform sind die Kulissenführungen 205 und 210 so ausgeführt, dass die Hinterkante 315 sogar radial um einen geringen Betrag nach außen geführt wird.
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4 zeigt ein Parallelpendel 400 während des Auslenkens entsprechend der Darstellung von 3. Die Darstellung von 4 dient zum Vergleich mit dem Trapezpendel 125 der 2 oder 3. Das Parallelpendel 400 ist wie das Trapezpendel 125 aufgebaut, jedoch mit dem Unterschied, dass in der Neutralstellung der Pendelmasse 180 die Verbindungslinien 240 durch die Bolzen 225 parallel zueinander verlaufen. Üblicherweise verlaufen sie auch parallel zu einem Radius der Drehachse 115. Es ist zu sehen, dass anders als beim Trapezpendel die Verschiebung der Pendelmasse 180 in 4 nach rechts bezüglich ihrer Neutralstellung, die mit durchbrochenen Linien eingezeichnet ist, nicht mit einer Drehung um eine eigene Achse einher geht.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Übertragungseinrichtung
- 105
- Eingangsseite
- 110
- Ausgangsseite
- 115
- Drehachse
- 120
- Reibscheibenkupplung
- 125
- Schwingungstilger
- 130
- Gehäuse
- 135
- Fluid
- 140
- Eingriffselement
- 145
- Gegenflansch
- 150
- Reibscheibe
- 155
- Reibbelag
- 160
- Zwischenflansch
- 165
- Schwingungsdämpfer
- 170
- Druckfeder
- 175
- Pendelflansch
- 180
- Pendelmasse
- 185
- Pendelelemente
- 190
- Nietverbindung
- 205
- erste Kulissenführung
- 210
- zweite Kulissenführung
- 215
- erste Aussparung
- 220
- zweite Aussparung
- 225
- Bolzen
- 230
- erster Anlagepunkt
- 235
- zweiter Anlagepunkt
- 240
- Verbindungslinie
- 305
- Drehachse
- 310
- Vorderkante
- 315
- Hinterkante
- 400
- Parallelpendel
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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