DE102014209731A1 - Lenkung und Kraftfahrzeug - Google Patents
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Abstract
Es wird eine Lenkung (11) für ein Kraftfahrzeug (10) beansprucht. Die Lenkung (11) umfasst ein Gelenklager (12) und eine an dem Gelenklager (12) befestigbare oder befestigte Welle (13). Das Gelenklager (12) umfasst einen Gabelkopf (14) und einen gelenkig mit dem Gabelkopf (14) verbundenen Gegengabelkopf (18). Der Gabelkopf (14) weist dabei einen im Wesentlichen quer zu einer Längsachse (35) angeordneten Fuß (36) und zwei mit dem Fuß (11) verbundene, im Wesentlichen längs zu der Längsachse (35) und sich gegenüber angeordnete Stege (31) auf. Der Fuß (36) umfasst eine Längsöffnung (17) mit einer Querschnittskontur (37) zur Aufnahme der Welle (13). Die Welle (13) weist eine mit der Querschnittskontur (37) korrespondierende Außenkontur (38) auf. Erfindungsgemäß sind die Querschnittskontur (37) der Längsöffnung (17) und die Außenkontur (38) der Welle (13) in der Weise korrespondierend ausgeformt, die Welle (13) in einer einzigen Drehposition um die Längsachse (35) in der Längsöffnung (17) aufzunehmen.
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lenkung für ein Kraftfahrzeug und ein Kraftfahrzeug mit dieser Lenkung.
- Lenkungen von Kraftfahrzeugen weisen häufig Gelenklager auf, die aus zwei Gabelköpfen gebildet sind. So zeigt die
DE 10 2011 050 747 B3 eine Verbindung eines Wellenstücks einer Lenkwelle für ein Kraftfahrzeug mit einem Anschlussteil, das mit einer Aufnahmeöffnung versehen ist, die von einer umfangsgeschlossenen Wand des Anschlussteils umfänglich begrenzt ist, wobei ein Verbindungsabschnitt des Wellenstücks in der Aufnahmeöffnung aufgenommen ist und gegen eine Verdrehung gegenüber dem Anschlussteil gesichert ist und wobei mindestens ein vom Anschlussteil abgestütztes Spannteil eine Spannkraft auf den Verbindungsabschnitt des Wellenstücks ausübt und den Verbindungsabschnitt gegen die die Aufnahmeöffnung begrenzende Wand verspannt. Die Aufnahmeöffnung begrenzende Wand weist dabei Formschlusselemente auf und die äußere Oberfläche des in der Aufnahmeöffnung aufgenommenen Verbindungsabschnitts des Wellenstücks weist Gegenformschlusselemente auf, die mit den Formschlusselementen der die Aufnahmeöffnung begrenzenden Wand zusammenwirken. Durch die zusammenwirkenden Formschlusselemente und Gegenformschlusselemente wird ein gegen eine Verdrehung des Verbindungsabschnitts gegenüber dem Anschlussteil wirkender Formschluss zwischen der äußeren Oberfläche des Verbindungsabschnitts und der die Aufnahmeöffnung begrenzenden Wand ausgebildet. Mindestens ein vom Anschlussteil abgestütztes Spannteil, das auf den Verbindungsabschnitt eine Spannkraft ausübt, verspannt mindestens zwei Formschlusselemente der die Aufnahmeöffnung begrenzenden Wand mit mindestens zwei Gegenformschlusselementen der äußeren Oberfläche des Verbindungsabschnitts. - Aus der
DE 10 2011 050 748 B3 ist eine Verbindung eines Wellenstücks einer Lenkwelle für ein Kraftfahrzeug mit einem Anschlussteil bekannt, das mit dem Wellenstück eine gemeinsame Längsmittelachse besitzt und das eine von einer Wand begrenzte Aufnahmeöffnung, durch welche die Längsmittelachse verläuft und in welcher ein Verbindungsabschnitt des Wellenstücks festgelegt ist, und einen Schlitz aufweist, der die die Aufnahmeöffnung begrenzende Wand unterbricht und zwischen ersten und zweiten Spannabschnitten des Anschlussteils liegt, welche jeweils einen an den Schlitz anschließenden Abschnitt der die Aufnahmeöffnung begrenzenden Wand bilden, wobei zum Schließen der Verbindung die ersten und zweiten Spannabschnitte von einem Spannteil unter Verschmälerung des Schlitzes zusammenziehbar und zur Verspannung des Verbindungsabschnitts mit dem Anschlussteil an den Verbindungsabschnitt andrückbar sind, und die die Aufnahmeöffnung begrenzende Wand Formschlusselemente aufweist und die äußere Oberfläche des Verbindungsabschnitts des Wellenstücks Gegenformschlusselemente aufweist, die mit den Formschlusselementen der die Aufnahmeöffnung begrenzenden Wand zusammenwirken, wobei durch die zusammenwirkenden Formschlusselemente und Gegenformschlusselemente ein gegen die Verdrehung des Verbindungsabschnitts des Wellenstücks gegenüber dem Anschlussteil wirkender Formschluss zwischen der äußeren Oberfläche des Verbindungsabschnitts des Wellenstücks und der die Aufnahmeöffnung begrenzenden Wand ausgebildet ist, und im geschlossenen Zustand der Verbindung die Spannabschnitte mindestens eines der Formschlusselemente mit mindestens einem der Gegenformschlusselemente verspannen. - Aus der
WO 2013/030478 A1 - Die
DE 11 2008 001 042 T5 zeigt eine Gabelverbindung. Ein Anschlussteil besitzt Spannabschnitte, zwischen denen ein Schlitz liegt und die von einem Spannbolzen zusammengezogen werden. Ein Abschnitt des Spannbolzens wird hierbei von einer Vertiefung des Wellenstücks aufgenommen. Das Wellenstück und das Anschlussteil weisen miteinander zusammenwirkende Formschlusselemente, welche von Verzahnungen gebildet werden, die abgesehen vom Bereich der Vertiefung des Wellenstücks um das Wellenstück und die Aufnahmeöffnung des Anschlussteils umlaufen. An einer dem Spannbolzen gegenüberliegenden Stelle ist am Wellenstück ein trapezförmiger Vorsprung vorgesehen, der in einer trapezförmigen Vertiefung des Anschlussteils aufgenommen wird. - Ach die
JP 2008-208923 A - Bei einer Montage des Kraftfahrzeugs kann sich eine Koppelung des Gelenklagers insbesondere mit einem Lenkritzel der Lenkung schwierig gestalten, da diese Bauteile an schlecht zugänglichen oder schlecht einsehbaren Stellen im Kraftfahrzeug angeordnet sein können.
- Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu beheben und eine verbesserte Lenkung für ein Kraftfahrzeug sowie ein Kraftfahrzeug bereitzustellen.
- Gelöst wird diese Aufgabe mit einer Lenkung nach Anspruch 1 und einem Kraftfahrzeug nach Anspruch 6. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben und in der Beschreibung beschrieben.
- Die erfindungsgemäße Lenkung für ein Kraftfahrzeug umfasst ein Gelenklager und eine an dem Gelenklager befestigbare oder befestigte Welle. Das Gelenklager umfasst einen Gabelkopf und einen gelenkig mit dem Gabelkopf verbundenen Gegengabelkopf. Der Gabelkopf weist dabei einen im Wesentlichen quer zu einer Längsachse angeordneten Fuß und zwei mit dem Fuß verbundene, im Wesentlichen längs zu der Längsachse und sich gegenüber angeordnete Stege auf. Der Fuß umfasst eine Längsöffnung mit einer Querschnittskontur zur Aufnahme der Welle. Die Welle weist eine mit der Querschnittskontur korrespondierende Außenkontur auf. Die Querschnittskontur der Längsöffnung und die Außenkontur der Welle sind in der Weise korrespondierend ausgeformt, die Welle in einer einzigen Drehposition um die Längsachse in der Längsöffnung aufzunehmen. Das Gelenklager ist dabei insbesondere ein Kreuzgelenk, wobei der Gabelkopf mit dem Gegengabelkopf mittels eines Zapfenkreuzes verbunden ist und die Welle ist insbesondere ein Lenkritzel, welches mit einem Lenkgetriebe im Eingriff steht.
- Damit ist vorteilhaft eine Lenkung bereitgestellt, die einfach montiert werden kann. Der Gabelkopf ist auf einfache Weise mit einer Welle verbindbar. Die Welle ist nur in einer einzigen Ausrichtung in die Längsöffnung des Gabelkopfs einführbar. Eine Fehlmontage, die Nacharbeiten zur Folge hätte, kann vermieden werden.
- Da die Welle in nur einer einzigen Ausrichtung in die Welle einführbar ist, braucht der Montageraum nicht einsehbar sein. Damit eignet sich der Gabelkopf der Lenkung besonders für eine Montage an schlecht einsehbaren Stellen, wie beispielsweise der Fußraum eines Kraftfahrzeugs.
- Erfindungsgemäß weist die Querschnittskontur des Gabelkopfs einen Klemmspalt und zumindest eine Innenschräge auf. Die Außenkontur der Welle weist zumindest eine Außenschräge auf. Dabei ist die zumindest eine Innenschräge des Gabelkopfs auf der Seite des Klemmspalts angeordnet.
- Durch die Schrägen sind in einfacher Manier eine Querschnittskontur der Längsöffnung und eine Außenkontur der Welle geschaffen, welche nur eine Ausrichtung der Welle beim Einführen in den Gabelkopf zulassen. Zudem ist die Welle dadurch in Umfangsrichtung der Welle formschlüssig mit dem Gabelkopf verbindbar.
- Der Klemmspalt erlaubt durch die Möglichkeit die Längsöffnung zu weiten und zu verengen eine einfachere Montage des Gabelkopfs auf der Welle. Die Welle lässt sich einfacher in die Längsöffnung des Gabelkopfs einschieben. Ein Festklemmen des Gabelkopfs kann mit einfachen Klemmmitteln, wie einem Bolzen und einer Mutter realisiert werden.
- Die zumindest eine Innenschräge kann sich durch die Anordnung auf der Seite des Klemmspalts bei einer Verengung der Längsöffnung an die Welle anlegen. Die Welle wird mit ihrer Außenverzahnung dadurch gleichzeitig in die gegenüberliegend angeordnete Innenverzahnung gedrückt. Ein festerer Halt der Welle ohne Spiel kann damit realisiert werden.
- In einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lenkung weisen die Querschnittskontur des Gabelkopfs zumindest bereichsweise eine Innenverzahnung und die Außenkontur der Welle zumindest bereichsweise eine Außenverzahnung auf.
- Damit kann ein größeres Drehmoment zwischen dem Gabelkopf und der Welle übertragen werden.
- In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lenkung weist die Welle eine Bolzenaussparung auf.
- Damit kann in einfacher Weise mit entsprechenden Mitteln in Längsrichtung ein Formschluss zwischen der Welle und dem Gabelkopf erzeugt werden.
- Die erfindungsgemäße Lenkung ist in allen Ausgestaltungen bevorzugt in ein Kraftfahrzeug integriert. Das Kraftfahrzeug als Baugruppe profitiert hierbei von den bereits genannten Vorteilen der Lenkung.
- Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
-
1 ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug; -
2 eine erfindungsgemäße Lenkung; -
3 ein Gabelkopf und eine Welle der Lenkung; -
4 den Gabelkopf; -
5 eine Querschnittskontur des Gabelkopfs; -
6 die Welle; und -
7 eine Außenkontur der Welle. - In der
1 ist beispielhaft ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug10 gezeigt. Das Kraftfahrzeug10 umfasst zumindest eine erfindungsgemäße Lenkung11 . Mittels der Lenkung11 kann des Kraftfahrzeug10 von einem Fahrzeugführer gelenkt werden. - Die erfindungsgemäße Lenkung
11 ist in einer beispielhaften Ausgestaltung in der2 gezeigt. Die Lenkung11 weist ein Gelenklager12 und eine an dem Gelenklager12 befestigte Welle13 auf. - Dabei umfasst das Gelenklager
12 einen Gabelkopf14 und einen gelenkig mit dem Gabelkopf14 verbundenen Gegengabelkopf18 . Das Gelenklager12 ist insbesondere als Kreuzgelenk ausgestaltet. Bei dem Kreuzgelenk ist der Gabelkopf14 mit dem Gegengabelkopf18 über ein Zapfenkreuzes verbunden. - In der gezeigten Ausgestaltung umfasst die Lenkung
11 zudem wie üblich ein Lenkrad15 und eine Lenksäule16 . Die Welle13 ist insbesondere ein Lenkritzel13 . In dieser Weise ist es in der2 gezeigt. Eine Anschlusswelle19 , die an dem Gegengabelkopf18 des Gelenklagers12 befestigt ist, ist hier eine Lenkspindel19 . Es ist es auch denkbar, dass die Welle13 die Lenkspindel ist. Zudem ist es möglich, dass die Lenkung11 mehrere Gelenklager12 aufweist. Das Lenkritzel13 mündet in einem Lenkgetriebe20 . Das Lenkgetriebe20 ist mit den Vorderrädern des Kraftfahrzeugs10 verbindbar. - In der
3 sind der Gabelkopf14 und die Welle13 demontiert gezeigt. Die Figur zeigt den Gabelkopf14 einzeln in einer weiteren Perspektive und die6 zeigt die Welle13 einzeln in einer weiteren Perspektive. - Der Gabelkopf
14 der Lenkung11 umfasst einen Fuß36 und zwei Stege31 . Die Stege31 sind mit dem Fuß36 verbunden. In der gezeigten Ausgestaltung sind die Stege31 und der Fuß stoffschlüssig miteinander verbunden. Der Gabelkopf14 ist insbesondere einstückig ausgestaltet. Der Fuß36 ist dabei im Wesentlichen quer zu einer Längsachse35 und die Stege31 sind im Wesentlichen längs zu der Längsachse35 angeordnet. Die Stege31 sind sich gegenüberliegend angeordnet. - Der Fuß
36 weist längs der Längsachse35 verlaufend eine Längsöffnung17 auf. Die Längsöffnung17 verfügt über eine Querschnittskontur37 . Die Längsöffnung17 ist ausgebildet, die Welle13 in einer einzigen Drehposition um die Längsachse35 aufzunehmen. Die Drehposition bezieht sich auf die Ausrichtung der Welle13 auf der Längsachse35 als Rotationsachse. Die Welle13 kann nur in einer einzigen Ausrichtung in die Längsöffnung17 geschoben werden. - Die Stege
31 des Gabelkopfs14 verfügen insbesondere jeweils über ein Zapfenloch30 . Die Zapfenlöcher30 der beiden Stege31 liegen bevorzugt auf einer Querachse34 . Die Zapfenlöscher30 dienen der Aufnahme eines Zapfens, insbesondere eines Zapfenkreuzes, mittels dessen der Gabelkopf14 mit dem Gegengabelkopf18 zum Gelenklager12 gefügt ist. Das Zapfenkreuz ist dabei drehbar im Gabelkopf14 und senkrecht dazu drehbar im Gegengabelkopf18 gelagert. Alternativ zu den in der3 als Durchgangslöcher abgebildeten Zapfenlöchern30 sind auch andere Aufnahmemöglichkeiten für die Koppelung mit dem Gegengabelkopf18 denkbar, beispielsweise Sacklöcher oder auch Ausformungen. - Der Gabelkopf
14 weist im Fuß36 einen im Wesentlichen parallel zur Längsachse35 verlaufenden Klemmspalt32 auf. Durch den Klemmspalt32 ist die Querschnittskontur37 offen. Mit dem Klemmspalt32 lässt sich die Längsöffnung17 weiten oder verengen. Quer zu dem Spalt32 , entlang einer Klemmachse33 kann im Fuß des Gabelkopfs14 ein Klemmloch28 aufweisen. In Funktionseinheit mit dem Klemmspalt32 kann mit geeigneten Klemmmitteln, beispielsweise mit einem Bolzen und einer Mutter, eine Verengung des Längsspalts17 herbeigeführt werden. Mit dieser Verengung kann die Befestigung an der Welle13 bewirkt und in Längsrichtung längs zur Längsachse35 zumindest ein Reibschluss zwischen dem Gabelkopf14 und der Welle13 erzeugt werden. Zusätzlich kann durch die Anordnung des Klemmloches28 quer durch zumindest einen Bereich der Längsöffnung17 mit den Klemmmitteln ein Formschluss zwischen dem Gabelkopf14 und der Welle13 in Längsrichtung erzeugt werden. Die Welle13 kann dazu eine entsprechende Bolzenaussparung29 aufweisen. - Die Querschnittskontur
37 der Längsöffnung17 ist beispielhaft in der5 näher gezeigt. Die Querschnittskontur37 verläuft in der gezeigten Ausgestaltung entlang zweier Öffnungskreise, einem inneren Öffnungskreis23 und einem äußeren Öffnungskreis27 . Die Querschnittskontur37 weist erfindungsgemäß zumindest eine Innenschräge22 auf, die geometrisch eine Sekante des inneren Öffnungskreises23 darstellt. In der gezeigten Ausgestaltung umfasst die Querschnittskontur37 zwei sich gegenüberliegend angeordnete Innenschrägen22 . Die zwei Innenschrägen22 bilden eine V-Form. Eine Innenschräge22 erstreckt sich etwa über ein Viertel des Umfangs des Inneren Öffnungskreises23 . Die zumindest eine Innenschräge22 liegt erfindungsgemäß auf der Seite des Klemmspalts32 der Querschnittskontur37 . Als Seite des Klemmspalts32 soll hier die Hälfte des inneren Öffnungskreises23 bezeichnet sein, die an den Klemmspalt32 grenzt. - Die gezeigte, beispielhafte Querschnittskontur
37 verfügt zudem über eine Innenverzahnung21 . Die Innenverzahnung21 erstreckt sich etwa über die Hälfte des Umfangs der Öffnungskreise23 ,27 . Die Innenverzahnung21 ist dabei bevorzugt an der vom Klemmspalt32 abgewandten Seite des inneren Öffnungskreises23 beziehungsweise des äußeren Öffnungskreises27 angeordnet. Ein Zahn der Innenverzahnung21 erstreckt sich vom inneren Öffnungskreis23 bis zum äußeren Öffnungskreis27 . - Die Welle
13 weist eine Außenkontur38 auf, die korrespondierend zu der Querschnittskontur37 der Längsöffnung17 des Gabelkopfs14 ausgebildet ist. Die Außenkontur38 der Welle13 ist in der Weise ausgebildet, die Welle13 in einer einzigen Drehposition in die Längsöffnung17 des Gabelkopfs14 einzuführen. - Die Außenkontur
38 der Welle13 ist beispielhaft in der7 näher gezeigt. Die Außenkontur38 verläuft in der gezeigten Ausgestaltung entlang zweier Wellenkreise, einem inneren Wellenkreis39 und einem äußeren Wellenkreis40 . Die Außenkontur38 weist entsprechend der Querschnittskontur27 der Längsöffnung17 erfindungsgemäß zumindest eine Außenschräge26 auf, die geometrisch eine Sekante des inneren Wellenkreises39 darstellt. In der gezeigten Ausgestaltung umfasst die Außenkontur38 zwei sich gegenüberliegend angeordnete Außenschrägen26 . Eine Außenschräge26 erstreckt sich etwa über ein Viertel des Umfangs des Inneren Wellenkreises39 . - Die gezeigte, beispielhafte Außenkontur
38 verfügt zudem über eine Außenverzahnung24 . Die Außenverzahnung24 erstreckt sich etwa über die Hälfte des Umfangs der Wellenkreise39 ,40 . Ein Zahn der Außenverzahnung24 erstreckt sich hier vom inneren Wellenkreis39 bis zum äußeren Wellenkreis40 . - Der Durchmesser des inneren Wellenkreises
39 ist insbesondere größer als der Durchmesser des inneren Öffnungskreises23 . Zur besseren Einführbarkeit der Welle13 in die Längsöffnung17 verfügt die Welle13 an ihrem Ende über eine Verjüngung25 . Damit weist die Welle13 an ihrem Ende einen Durchmesser auf, der kleiner ist, als der innere Öffnungsdurchmesser23 . - Bezugszeichenliste
-
- 10
- Kraftfahrzeug
- 11
- Lenkung
- 12
- Gelenklager
- 13
- Welle
- 14
- Gabelkopf
- 15
- Lenkrad
- 16
- Lenksäule
- 17
- Längsöffnung
- 18
- Gegengabelkopf
- 19
- Anschlusswelle
- 20
- Lenkgetriebe
- 21
- Innenverzahnung
- 22
- Innenschräge
- 23
- Innerer Öffnungskreis
- 24
- Außenverzahnung
- 25
- Verjüngung
- 26
- Außenschräge
- 27
- Äußerer Öffnungskreis
- 28
- Klemmloch
- 29
- Bolzenaussparung
- 30
- Zapfenloch
- 31
- Steg
- 32
- Klemmspalt
- 33
- Klemmachse
- 34
- Querachse
- 35
- Längsachse
- 36
- Fuß
- 37
- Querschnittskontur
- 38
- Außenkontur
- 39
- Innerer Wellenkreis
- 40
- Äußerer Wellenkreis
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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- Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102011050747 B3 [0002]
- DE 102011050748 B3 [0003]
- WO 2013/030478 A1 [0004]
- DE 112008001042 T5 [0005]
- JP 2008-208923 A [0006]
Claims (6)
- Lenkung (
11 ) für ein Kraftfahrzeug (10 ), wobei die Lenkung (11 ) ein Gelenklager (12 ) und eine an dem Gelenklager (12 ) befestigbare oder befestigte Welle (13 ) umfasst, wobei das Gelenklager (12 ) einen Gabelkopf (14 ) und einen gelenkig mit dem Gabelkopf (14 ) verbundenen Gegengabelkopf (18 ) umfasst, wobei der Gabelkopf (14 ) einen im Wesentlichen quer zu einer Längsachse (35 ) angeordneten Fuß (36 ) und zwei mit dem Fuß (11 ) verbundene, im Wesentlichen längs zu der Längsachse (35 ) und sich gegenüber angeordnete Stege (31 ) aufweist und der Fuß (36 ) eine Längsöffnung (17 ) mit einer Querschnittskontur (37 ) zur Aufnahme der Welle (13 ) umfasst, die eine mit der Querschnittskontur (37 ) korrespondierende Außenkontur (38 ) aufweist, wobei die Querschnittskontur (37 ) der Längsöffnung (17 ) und die Außenkontur (38 ) der Welle (13 ) in der Weise korrespondierend ausgeformt sind, die Welle (13 ) in einer einzigen Drehposition um die Längsachse (35 ) in der Längsöffnung (17 ) aufzunehmen, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittskontur (37 ) des Gabelkopfs (14 ) einen Klemmspalt (32 ) und zumindest eine Innenschräge (22 ) aufweist und die Außenkontur (38 ) der Welle (13 ) zumindest eine Außenschräge (26 ) aufweist, wobei die zumindest eine Innenschräge (22 ) des Gabelkopfs (14 ) auf der Seite des Klemmspalts (32 ) angeordnet ist. - Lenkung (
11 ) nach Anspruch 1, wobei die Querschnittskontur (37 ) des Gabelkopfs (14 ) zumindest bereichsweise eine Innenverzahnung (21 ) und die Außenkontur (38 ) der Welle zumindest bereichsweise eine Außenverzahnung (24 ) aufweisen. - Lenkung (
11 ) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Gelenklager (12 ) ein Kreuzgelenk (12 ) ist und der Gabelkopf (14 ) mit dem Gegengabelkopf (18 ) mittels eines Zapfenkreuzes verbunden ist. - Lenkung (
11 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Welle (13 ) eine Bolzenaussparung (29 ) aufweist. - Lenkung (
11 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Welle (13 ) ein Lenkritzel (13 ) ist, welches mit einem Lenkgetriebe (20 ) im Eingriff steht. - Kraftfahrzeug (
10 ) mit einer Lenkung (11 ) nach einem der vorherigen Ansprüche.
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---|---|---|---|
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DE102013215744 | 2013-08-09 | ||
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