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Die Erfindung betrifft einen Drehschwingungsdämpfer, mit dessen Hilfe Drehschwingungen einer Antriebswelle eines Kraftfahrzeugmotors gedämpft werden können.
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Beispielsweise aus
DE 10 2014 203 788 A1 ist ein Zweimassenschwungrad bekannt, bei dem zur Drehschwingungsdämpfung einer Kurbelwelle eines Kraftfahrzeugverbrennungsmotors eine Primärmasse über eine Bogenfeder mit einer relativ zur Primärmasse verdrehbaren Sekundärmasse gekoppelt ist. Mit der Sekundärmasse ist an einer im eingebauten Zustand von einem Kraftfahrzeugmotor weg weisenden und zu einem Kraftfahrzeuggetriebe hin weisenden Seite ein Fliehkraftpendel zur weiteren Drehschwingungsdämpfung befestigt, wobei das Fliehkraftpendel in axialer Richtung zwischen der Sekundärmasse des Zweimassenschwungrads und einer Druckplatte einer Reibungskupplung positioniert ist.
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Es besteht ein ständiges Bedürfnis eine kostengünstige Notlaufeigenschaft für einen Drehschwingungsdämpfer vorzusehen.
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Es ist die Aufgabe der Erfindung Maßnahmen aufzuzeigen, die einen Drehschwingungsdämpfer mit einer kostengünstigen Notlaufeigenschaft ermöglichen.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch einen Drehschwingungsdämpfer mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung angegeben, die jeweils einzeln oder in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können.
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Erfindungsgemäß ist ein Drehschwingungsdämpfer zur Dämpfung von Drehschwingungen einer Antriebswelle eines Kraftfahrzeugmotors vorgesehen mit einem Zweimassenschwungrad zur Drehschwingungsdämpfung, wobei das Zweimassenschwungrad eine mit der Antriebswelle koppelbare Primärmasse zum Einleiten eines Drehmoments, eine relativ zu der Primärmasse verdrehbare Sekundärmasse zum Ausleiten des Drehmoments und ein mit der Primärmasse und der Sekundärmasse koppelbares Energiespeicherelement, insbesondere Bogenfeder, zur Drehmomentübertragung zwischen der Primärmasse und der Sekundärmasse aufweist, und einem Fliehkraftpendel zur Dämpfung von über die Antriebswelle des Kraftfahrzeugmotors eingeleiteten Drehungleichförmigkeiten, wobei das Fliehkraftpendel einen mit der Sekundärmasse des Zweimassenschwungrads verbundenen Trägerflansch und mindestens eine relativ zu dem Trägerflansch, insbesondere über Pendelbahnen, pendelbare Pendelmasse zur Erzeugung eines der Drehungleichförmigkeit entgegen gerichteten Rückstellmoments aufweist, wobei der Trägerflansch des Fliehkraftpendels durch eine Durchgangsöffnung der Primärmasse des Zweimassenschwungrads hindurchgeführt ist.
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Die Durchgangsöffnung für den Trägerflansch kann in Umfangsrichtung eine Erstreckung aufweisen, dass in einem vorgesehenen Drehwinkelbereich, in dem die Sekundärmasse zur Primärmasse relativ verdreht werden kann, der Trägerflansch nicht anschlägt. Wenn beispielweise durch ein Bauteilversagen des Energiespeicherelements ein maximal vorgesehener Drehwinkelbereich überschritten wird, kann der Trägerflansch in der Durchgangsöffnung an der Primärmasse anschlagen und dadurch eine zu große Verdrehung der Sekundärmasse relativ zur Primärmasse blockieren. Dadurch kann eine unbeabsichtigte zu starke Belastung des Energiespeicherelements und anderer Bauteile des Zweimassenschwungrads vermieden werden, so dass eine hohe Lebensdauer des Drehschwingungsdämpfers erreicht werden kann. Insbesondere ist es selbst bei einem Totalausfall des Energiespeicherelements möglich über den an der Primärmasse anschlagenden Trägerflansch ein Drehmoment zu übertragen. In diesem Fall würde die Primärmasse an dem Trägerflansch anschlagen und das von der Antriebswelle eingeleitete Drehmoment an den Trägerflansch übertragen, während der mit der Sekundärmasse befestigte Trägerflansch das Drehmoment an dem Energiespeicherelement vorbei an die Sekundärmasse übertragen kann, von wo aus das Drehmoment beispielsweise über eine Reibungskupplung an ein Kraftfahrzeuggetriebe übertragen werden kann. Dadurch kann selbst bei einem Ausfall der Drehschwingungsdämpfungsfunktion des Zweimassenschwungrads in der Art einer Notlaufeigenschaft eine Drehmomentübertragung mit eingeschränkter Drehschwingungsdämpfungsfunktion erfolgen, die es einem Fahrer eines Kraftfahrzeugs mit einem derartigen Drehschwingungsdämpfer ermöglicht aus eigener Kraft eine Werkstatt zu erreichen („Limp-Home-Funktion“). Für diese Limp-Home-Funktion können in kostengünstiger Weise sowieso verbaute Bauteile genutzt werden, ohne dass hierzu zusätzliche Bauteile vorgesehen werden müssen. Durch den durch die Durchgangsöffnung der Primärmasse hindurchgeführten Trägerflansch kann bei einem Ausfall des Energiespeicherelements über den anschlagenden Trägerflansch noch eine Drehmomentübertragung zwischen der Primärmasse und der Sekundärmasse erreicht werden, so dass ein Drehschwingungsdämpfer mit einer kostengünstigen Notlaufeigenschaft ermöglicht ist.
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Die mindestens eine Pendelmasse des Fliehkraftpendels hat unter Fliehkrafteinfluss das Bestreben eine möglichst weit vom Drehzentrum entfernte Stellung anzunehmen. Die „Nulllage“ ist also die radial am weitesten vom Drehzentrum entfernte Stellung, welche die Pendelmasse in der radial äußeren Stellung einnehmen kann. Bei einer konstanten Antriebsdrehzahl und konstantem Antriebsmoment wird die Pendelmasse diese radial äußere Stellung einnehmen. Bei Drehzahlschwankungen lenkt die Pendelmasse aufgrund ihrer Massenträgheit entlang ihrer Pendelbahn aus. Die Pendelmasse kann dadurch in Richtung des Drehzentrums verschoben werden. Die auf die Pendelmasse wirkende Fliehkraft wird dadurch aufgeteilt in eine Komponente tangential und eine weitere Komponente normal zur Pendelbahn. Die tangentiale Kraftkomponente stellt die Rückstellkraft bereit, welche die Pendelmasse wieder in ihre „Nulllage“ bringen will, während die Normalkraftkomponente auf ein die Drehzahlschwankungen einleitendes Krafteinleitungselement, insbesondere eine mit der Antriebswelle des Kraftfahrzeugmotors verbundene Schwungscheibe beispielsweise einer Primärmasse oder Sekundärmasse eines Zweimassenschwungrads, einwirkt und dort ein Gegenmoment erzeugt, das der Drehzahlschwankung entgegenwirkt und die eingeleiteten Drehzahlschwankungen dämpft. Bei besonders starken Drehzahlschwankungen kann die Pendelmasse also maximal ausgeschwungen sein und die radial am weitesten innen liegende Stellung annehmen. Die in dem Trägerflansch und/oder in der Pendelmasse vorgesehenen Bahnen weisen hierzu geeignete Krümmungen auf. Insbesondere ist mehr als eine Pendelmasse vorgesehen. Insbesondere können mehrere Pendelmassen in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt angeordnet sein. Die träge Masse der Pendelmasse und/oder die Relativbewegung der Pendelmasse zum Trägerflansch ist insbesondere zur Dämpfung eines bestimmten Frequenzbereichs von Drehungleichförmigkeiten, insbesondere einer Motorordnung des Kraftfahrzeugmotors, ausgelegt. Insbesondere ist mehr als eine Pendelmasse und/oder mehr als ein Trägerflansch vorgesehen. Beispielsweise ist der Trägerflansch zwischen zwei Pendelmassen und/oder zwischen zwei Masseelementen einer Pendelmasse angeordnet. Alternativ kann die Pendelmasse zwischen zwei Flanschteilen des Trägerflanschs aufgenommen sein, wobei die Flanschteile beispielsweise Y-förmig miteinander verbunden sind.
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Insbesondere ist die Durchgangsöffnung der Primärmasse als bogenförmiger Schlitz ausgestaltet. Dadurch kann das Volumen der Durchgangsöffnung minimiert werden und leicht auf den Bereich beschränkt werden, den der Trägerflansch während des regulären Betriebs des Zweimassenschwungrads überstreicht. Eine Reduzierung des Massenträgheitsmoments der Primärmasse durch die Durchgangsöffnung kann dadurch gering gehalten werden, so dass eine Verstimmung des Zweimassenschwungrads eher nicht zu befürchten ist.
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Vorzugsweise weist die Durchgangsöffnung der Primärmasse einen in eine erste Umfangsrichtung weisenden ersten Notanschlag zum Anschlagen an dem Trägerflansch und einen in eine der ersten Umfangsrichtung entgegen gerichteten zweiten Umfangsrichtung weisenden zweiten Notanschlag zum Anschlagen an dem Trägerflansch auf, wobei der Trägerflansch zwischen dem ersten Notanschlag und dem zweiten Notanschlag um einen Notdrehwinkelbetrag φN verbrehbar ist, wobei für den Notdrehwinkelbetrag φN bezogen auf einen vorgesehenen maximalen Drehwinkelbetrag φmax der Sekundärmasse relativ zur Primärmasse 1,00 ≤ φN/φmax ≤ 1,20, insbesondere 1,01 ≤ φN/φmax ≤ 1,15, vorzugsweise 1,02 ≤ φN/φmax ≤ 1,10 und besonders bevorzugt 1,03 ≤ φN/φmax ≤ 1,05 gilt. Dadurch kann sichergestellt werden, dass unter Berücksichtigung der Erstreckung des durch die Durchgangsöffnung hindurchführenden Teils des Trägerflanschs in Umfangsrichtung ein Anschlagen des Trägerflanschs während des normalen Betriebs des Zweimassenschwungrads vermieden werden kann. Wenn der vorgesehene maximale Drehwinkelbetrag φmax überschritten wird, ist von einem nicht mehr ordnungsgemäßen Betrieb des Zweimassenschwungrads auszugehen. In dieser Situation kann bereits nach einem vergleichsweise geringen Winkelbetrag ein Anschlagen des Trägerflanschs erfolgen, so dass unnötige Bauteilbelastungen, insbesondere des Energiespeicherelements, vermieden werden können. Dadurch können gegebenenfalls Reparaturkosten eingespart werden.
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Besonders bevorzugt weist der Trägerflansch mindestens zwei mit der Sekundärmasse befestigte Befestigungsstege auf, wobei die Befestigungsstege durch jeweils unterschiedliche Durchgangsöffnungen der Primärmasse hindurch geführt sind. Dies ermöglicht es, dass der Trägerflansch radial außerhalb zu der Durchgangsöffnung als geschlossener Ring ausgestaltet werden kann, an dem die Pendelmassen geführt sind. Insbesondere ist der Trägerflansch mehrteilig ausgeführt, wobei vorzugsweise jeder Befestigungssteg Teil eines separaten Flanschteils ist. Die einzelnen Flanschteile können radial außerhalb der Durchgangsöffnungen der Primärmasse zu einem in Umfangsrichtung geschlossenen Ring miteinander verbunden werden, nachdem der Befestigungssteg des jeweiligen Flanschteils in der zugehörigen Durchgangsöffnung eingefädelt wurde und gegebenenfalls mit der Sekundärmasse befestigt wurde. zusätzlich oder alternativ ist es möglich, dass die Durchgangsöffnung für den jeweiligen zugeordneten Befestigungssteg eine nach radial innen abstehende Aussparung aufweist, durch die der Befestigungssteg bei der Montage in axialer Richtung hindurchgeführt werden kann, insbesondere wenn der Trägerflansch relativ zu der Primärmasse in radialer Richtung koaxial zentriert ist. In diesem Fall kann der Trägerflansch einstückig ausgestaltet sein.
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Insbesondere ist die Primärmasse des Zweimassenschwungrads in axialer Richtung zwischen der Pendelmasse des Fliehkraftpendels und dem Energiespeicherelement der Zweimassenschwungrads angeordnet, wobei insbesondere die Primärmasse in axialer Richtung betrachtet die Pendelmasse vollständig überdeckt. Die Pendelmasse kann dadurch motorseitig zum Zweimassenschwungrad positioniert sein. Das Fliehkraftpendel kann dadurch zumindest mit der Pendelmasse in einem Bauraum positioniert sein, der die Anordnung der Pendelmasse auf einem vergleichsweise großen Radius ermöglicht, wodurch bei einem geringen Eigengewicht der Pendelmasse und einem entsprechend geringen Bauraumbedarf ein hohes Drehschwingungsdämpfungsvermögen ermöglicht wird. Gleichzeitig wird vermieden, dass das Fliehkraftpendel in einem getriebeseitigen Bauraum positioniert ist, in dem die Sekundärmasse eine Druckplatte einer Reibungskupplung ausbilden kann. Beispielsweise ist es nicht erforderlich die Sekundärmasse über einen Mitnehmerring an einem getriebeseitig positionierten Fliehkraftpendel vorbei mit einer Druckplatte einer Reibungskupplung zu verbinden. Stattdessen kann die Sekundärmasse selber die Druckplatte der Reibungskupplung ausbilden, so dass der axiale Bauraumbedarf des Drehschwingungsdämpfers gering gehalten werden kann.
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Vorzugsweise überdeckt die Primärmasse des Zweimassenschwungrads in radialer Richtung betrachtet die Pendelmasse des Fliehkraftpendels zumindest zu einem Großteil, insbesondere vollständig. Die Primärmasse kann beispielsweise einen Rücksprung oder eine Aufnahmetasche zur Aufnahme der Pendelmasse des Fliehkraftpendels ausbilden. Dadurch kann vermieden werden, dass das Fliehkraftpendel mit einem Teil in axialer Richtung zu einer Kontaktebene, in welcher die Primärmasse an der Antriebswelle des Kraftfahrzeugmotors oder einem anderen Bauteil kontaktierend axial anliegt, hervorsteht. Dadurch können enge Bauraumanforderungen eingehalten werden.
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Besonders bevorzugt weist die Primärmasse einen im Wesentlichen in axialer Richtung verlaufenden radial außerhalb zu dem Fliehkraftpendel angeordneten Berstschutz für das Fliehkraftpendel auf, wobei der Berstschutz in radialer Richtung betrachtet die Pendelmasse des Fliehkraftpendels zumindest zu einem Großteil, insbesondere vollständig, überdeckt. Die Primärmasse kann eine Aufnahmetasche zur Aufnahme der Pendelmasse ausformen, so dass sich automatisch der radial außerhalb zu der Pendelmasse angeordnete Berstschutz ergibt. Der die Pendelmasse überragende Berstschutz kann ein Wegschleudern der Pendelmasse nach radial außen bei einem Bauteilversagen des Fliehkraftpendels unterbinden und dadurch unnötige Beschädigungen verhindern.
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Insbesondere ist mit dem Berstschutz ein Starterkranz zum Einleiten eines von einem Startergenerator erzeugten Startmoments zum Starten des Kraftfahrzeugmotors befestigt, wobei insbesondere der Starterkranz in radialer Richtung betrachtet die Pendelmasse zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig, überdeckt. Der Starterkranz kann eine zusätzliche Materialanhäufung ausbilden, die einen besonders robusten Berstschutz ermöglicht. Zudem kann der Starterkranz den im Wesentlichen axial verlaufenden Berstschutz versteifen, wodurch die Schutzwirkung des Berstschutz verbessert werden kann.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Sekundärmasse mit einer Druckplatte einer Reibungskupplung verbunden ist oder die Sekundärmasse eine Druckplatte einer Reibungskupplung ausbildet. Durch die motorseitige Positionierung der Pendelmasse des Fliehkraftpendels kann die axiale Erstreckung des Drehschwingungsdämpfers gering gehalten werden, um eine Drehmomentübertragung an die Druckplatte der Reibungskupplung zu bewirken.
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Die Erfindung betrifft ferner einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug mit einem eine Antriebswelle aufweisenden Kraftfahrzeugmotor und einem Drehschwingungsdämpfer, der wie vorstehend beschrieben aus- und weitergebildet sein kann, wobei die Primärmasse des Zweimassenschwungrads mit der Antriebswelle mittelbar oder unmittelbar gekoppelt ist und die Pendelmasse des Fliehkraftpendels in axialer Richtung zwischen dem Kraftfahrzeugmotor und der Primärmasse angeordnet ist. Durch den durch die Durchgangsöffnung der Primärmasse hindurchgeführten Trägerflansch kann bei einem Ausfall des Energiespeicherelements über den anschlagenden Trägerflansch noch eine Drehmomentübertragung zwischen der Primärmasse und der Sekundärmasse erreicht werden, so dass ein Drehschwingungsdämpfer mit einer kostengünstigen Notlaufeigenschaft ermöglicht ist.
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Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele exemplarisch erläutert, wobei die nachfolgend dargestellten Merkmale sowohl jeweils einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können. Es zeigen:
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1: eine schematische Schnittansicht eines Drehschwingungsdämpfers und
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2: eine schematische Draufsicht des Drehschwingungsdämpfers aus 1.
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Der in 1 und 2 dargestellte Drehschwingungsdämpfer 10 weist eine mit einer Motorwelle eines Kraftfahrzeugmotors verbindbare Primärmasse 12 eines Zweimassenschwungrads 14 auf, die über ein als Bogenfeder ausgestaltetes Energiespeicherelement 16 mit einer relativ zu der Primärmasse 12 begrenzt verdrehbaren Sekundärmasse 18 gekoppelt ist. Mit der Sekundärmasse 18 des Zweimassenschwungrads 12 ist ein Trägerflansch 20 eines Fliehkraftpendels 22 vernietet. Mit dem Trägerflansch 20 sind Pendelmassen 24 relativ über in Pendelbahnen 26 geführten Laufrollen 28 pendelbar gekoppelt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Trägerflansch 20 in axialer Richtung zwischen zwei mit einander verbundenen Pendelmassen 24 positioniert. Alternativ ist es möglich die Pendelmasse 24 in axialer Richtung zwischen zwei beispielsweise Y-förmig miteinander verbunden Flanschteilen des Trägerflanschs 20 zu positionieren. Mehrere Pendelmassen 24 sind in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt mit dem Trägerflansch 20 verbunden.
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Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Pendelmassen 24 motorseitig zu dem Zweimassenschwungrad 14 angeordnet, das heißt die Primärmasse 12 des Zweimassenschwungrads 14 ist in axialer Richtung zwischen der Pendelmasse 24 und dem Energiespeicherelement 16 sowie der Sekundärmasse 18 angeordnet. Hierzu weist der Trägerflansch 20 beispielsweise zwei nach radial innen abstehende Befestigungsstege 30 auf, die jeweils durch eine im Wesentlichen als bogenförmigen Schlitz ausgestaltete zugeordnete Durchgangsöffnung 32 hindurchgeführt sind, um von der motorseitigen Axialseite der Primärmasse 12 zu der getriebeseitigen Axialseite der Primärmasse 12 zu gelangen und mit der Sekundärmasse 18 verbunden zu werden. Um den Trägerflansch 20 durch eine axiale Relativbewegung zu der Primärmasse 12 und der Sekundärmasse 18 mit der Sekundärmasse 18 bei der Montage befestigen zu können, weist die Durchgangsöffnung 32 für den jeweiligen Befestigungssteg 30 eine nach radial innen abstehende Aussparung 34 auf, durch die der Befestigungssteg 30 bei der Montage durch die Primärmasse 12 hindurch bewegt werden kann.
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Die Primärmasse 12 weist nach radial außen einen abgekröpften Verlauf auf, so dass sich eine Aufnahmetasche 36 ergibt, in welche die Pendelmassen 24 des Fliehkraftpendels 22 in axialer Richtung versenkt aufgenommen werden können. Zusätzlich bildet die Primärmasse 12 einen einstückigen in axialer Richtung radial außerhalb zu den Pendelmassen 24 verlaufenden Berstschutz 38 für das Fliehkraftpendel 22 aus. An dem motorseitigen axialen Ende des Berstschutzes 38 ist ein Starterkranz 40 befestigt, durch den der Berstschutz 38 zusätzlich verstärkt und versteift sein kann.
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Wie in 2 dargestellt weist die Durchgangsöffnung 32 an ihren umfangsseitigen Enden einen ersten Notanschlag 42 und einen zweiten Notanschlag 44 auf. Wenn durch ein Bauteilversagen, insbesondere des Energiespeicherelements 16, ein vorgesehener maximaler Verdrehwinkel der Sekundärmasse 18 zur Primärmasse 12 überschritten wird, kann der Befestigungssteg 30 des Trägerflanschs 20 seitlich an dem ersten Notanschlag 42 beziehungsweise an dem zweiten Notanschlag 44 anschlagen und eine Drehmomentübertragung zwischen der Primärmasse 12 und der Sekundärmasse 18 bewirken.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Drehschwingungsdämpfer
- 12
- Primärmasse
- 14
- Zweimassenschwungrad
- 16
- Energiespeicherelement
- 18
- Sekundärmasse
- 20
- Trägerflansch
- 22
- Fliehkraftpendel
- 24
- Pendelmasse
- 26
- Pendelbahn
- 28
- Laufrolle
- 30
- Befestigungssteg
- 32
- Durchgangsöffnung
- 34
- Aussparung
- 36
- Aufnahmetasche
- 38
- Berstschutz
- 40
- Starterkranz
- 42
- erster Notanschlag
- 44
- zweiter Notanschlag
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102014203788 A1 [0002]
