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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Betätigen von Stelleinheiten, die jeweils ein bewegbares Stellelement umfassen.
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Aus der deutschen Patentschrift
DE 10 2013 000 157 B3 ist eine hydraulische Betätigungsvorrichtung für die Betätigung wenigstens einer Reibkupplung und wenigstens eines Getriebestellglieds in einem Kraftfahrzeug bekannt, umfassend eine Leistungseinheit zur Erzeugung eines hydraulischen Drucks mittels einer Pumpe, die über einen elektrischen Pumpenantrieb antreibbar ist, um Hydraulikfluid in einer Pumprichtung zu verschieben, einen Getriebestellabschnitt mit einem Getriebestellzylinder für das Getriebestellglied, der hydraulisch an die Leistungseinheit angeschlossen ist, einen Kupplungsbetätigungsabschnitt mit einem hydraulisch an die Leistungseinheit angeschlossenen Kupplungsstellzylinder, dessen Kolben mit der Reibkupplung wirkverbunden ist, und ein Steuergerät, das mit dem Pumpenantrieb und Steuergliedern für den Getriebestellabschnitt und den Kupplungsbetätigungsabschnitt elektrisch verbunden ist, wobei dem Kolben des Kupplungsstellzylinders, der auf gegenüberliegenden Seiten hydraulisch beaufschlagbar ist, als Steuerglied eine Rastiereinrichtung mit einem Sperrelement funktional zugeordnet ist, das in eine eine Bewegung des Kolbens verhindernde Sperrstellung federvorgespannt ist und welches mittels eines über das Steuergerät elektrisch ansteuerbaren Aktuators von der Sperrstellung gegen die Federvorspannung in eine eine Bewegung des Kolbens zulassende Lösestellung bewegbar ist, wobei die Pumprichtung der Pumpe umkehrbar ist, um den Kolben des Kupplungsstellzylinders für eine Betätigungsbewegung je nach Pumprichtung auf seiner einen oder seiner anderen Seite hydraulisch zu beaufschlagen, und wobei das Steuergerät die elektrische Ansteuerung von Pumpenantrieb und Aktuator koordiniert, um die Reibkupplung aus- und einzurücken.
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Aufgabe der Erfindung ist es, das Betätigen von Stelleinheiten, die jeweils ein bewegbares Stellelement umfassen, zu vereinfachen.
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Die Aufgabe ist bei einer Vorrichtung und ein Verfahren zum Betätigen von Stelleinheiten, die jeweils ein bewegbares Stellelement umfassen, dadurch gelöst, dass mindestens zwei Stellelemente einer angetriebenen Spindel zugeordnet sind. Bei den Stelleinheiten handelt es sich vorzugsweise um Kupplungsstelleinheiten und/oder Gangstelleinheiten. Die Kupplungsstelleinheiten dienen zum Betätigen einer Kupplung, insbesondere zum Einlegen beziehungsweise Schließen und Auslegen beziehungsweise Öffnen der Kupplung. Bei der Kupplung handelt es sich zum Beispiel um eine Reibungskupplung. Die Gangstelleinheiten dienen zum Einlegen und/oder Auslegen von Gängen in einer Getriebeeinrichtung. Die Vorrichtung zum Betätigen der Stelleinheiten kann auch als Aktoreinrichtung oder Aktorsystem bezeichnet werden. Die Zuordnung von mindestens zwei Stellelementen zu einer Spindel ermöglicht auf einfache Art und Weise das Betätigen beziehungsweise Schalten der Getriebeeinrichtung und/oder der Kupplung mit nur einem Antriebsmotor.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Spindel durch einen Betätigungsmotor angetrieben ist. Über die Spindel können besonders vorteilhaft mehrere Stellelemente mit nur einem gemeinsamen Antriebsmotor betätigt werden. Die Spindel wird durch den Antriebsmotor in Drehung versetzt. Durch die sich drehende Spindel können die Stellelemente einzeln oder zusammen in eine axiale Bewegung versetzt werden. Bei dem Antriebsmotor handelt es sich vorzugsweise um einen Elektromotor. Bei dem Antriebsmotor kann es sich aber zum Beispiel auch um einen Hydraulikmotor handeln.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Stellelemente einer Kupplung zugeordnet ist. Bei der Kupplung kann es sich um eine einzelne Kupplung, wie eine Reibungskupplung handeln. Bei der Kupplung kann es sich aber auch um eine Teilkupplung einer Doppelkupplung handeln. Die Betätigung der Kupplung erfolgt vorzugsweise über ein entsprechendes Betätigungslager. Die Kupplung umfasst zum Beispiel eine Federeinrichtung, wie eine Tellerfeder, die sich am Betätigungslager abstützt und gegen eine Anpressplatte der Kupplung vorgespannt ist.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Stellelemente einer Getriebeeinrichtung zugeordnet ist. Bei der Getriebeeinrichtung handelt es sich zum Beispiel um ein Schaltgetriebe, insbesondere ein automatisiertes Schaltgetriebe oder ein Automatikgetriebe. Gemäß einem weiteren Aspekt handelt es sich bei dem Getriebe um ein Teilgetriebe, insbesondere um ein Teilgetriebe eines Doppelkupplungsgetriebes.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass den Stellelementen jeweils ein Kopplungselement zugeordnet ist, durch welches das zugeordnete Stellelement bedarfsabhängig mit der Spindel gekoppelt werden kann, um eine Betätigung auszulösen. Das Kopplungselement ist zum Beispiel so oder so ähnlich ausgeführt wie herkömmliche Magnetsteller.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass mehreren Stellelementen ein Kopplungselement zugeordnet ist, durch das die zugeordneten Stellelemente bedarfsabhängig einzeln mit der Spindel gekoppelt werden können, um eine Betätigung auszulösen. Ein zugehöriger Koppelmechanismus umfasst zum Beispiel ein Kopplungselement, das so oder so ähnlich ausgeführt ist, wie ein herkömmlicher Magnetsteller. Das Kopplungselement ist, zum Beispiel mit Hilfe eines geeigneten Kopplungsaktors, relativ zu den zugeordneten Stellelementen bewegbar.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Stellelemente jeweils eine Spindelmutter oder einen Spindeltrieb umfassen. Die Spindelmutter oder der Spindeltrieb ist auf der Spindel angeordnet. Im Normalzustand ist die Spindelmutter oder der Spindeltrieb vorzugsweise frei beweglich. Durch die rotatorische Freistellung kann keine Axialkraft erzeugt werden. Mit Hilfe des Kopplungselements kann die Spindelmutter oder der Spindeltrieb rotatorisch fixiert werden, um eine Axialkraft auf das jeweilige Stellelement zu erzeugen.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Spindel Abschnitte und/oder Segmente mit unterschiedlichen Steigungen und/oder Spindeltriebtypen umfasst. Dadurch kann auf einfache Art und Weise eine gewünschte Übersetzung für die Stellelemente individuell angepasst werden.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einem der Stellelemente eine Entkopplungssperreinrichtung zugeordnet ist. Mit der Entkopplungssperreinrichtung kann auf einfache Art und Weise erreicht werden, dass ein Stellelement mit der Spindel gekoppelt bleibt, und zwar unabhängig von einem zugeordneten Kopplungselement.
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Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Betätigen von Stelleinheiten, die jeweils ein bewegbares Stellelement umfassen, mit einer vorab beschriebenen Vorrichtung.
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Die Erfindung betrifft gegebenenfalls auch eine Stelleinheit, insbesondere ein Stellelement, eine Spindel, einen Betätigungsmotor, ein Kopplungselement, eine Spindelmutter, einen Spindeltrieb, einen Kopplungsaktor und/oder eine Entkopplungssperreinrichtung für eine vorab beschriebene Vorrichtung. Die genannten Teile sind separat handelbar.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Es zeigen:
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1 eine vereinfachte Darstellung einer Vorrichtung zum Betätigen von Stelleinheiten, die jeweils ein bewegbares Stellelement umfassen, mit einer Spindel und mit einer Entkopplungssperreinrichtung;
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2 eine ähnliche Vorrichtung wie in 1 mit mehreren Entkopplungssperreinrichtungen;
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3 eine ähnliche Vorrichtung wie in 1, wobei mehreren Stellelementen ein gemeinsames Kopplungselement zugeordnet ist;
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4 eine Kombination der Vorrichtungen aus den 1 und 3 mit zwei Spindeln und zwei Betätigungsmotoren zum Betätigen von zwei Teilkupplungen und zwei Teilgetrieben eines Doppelkupplungsgetriebes und
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5 eine vereinfachte Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Stelleinheit mit einem Stellelement, einem Kopplungselement und einer Spindel.
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In 1 ist eine Vorrichtung 1 zum Betätigen einer Getriebeeinrichtung 3 und einer Kupplung 4 vereinfacht dargestellt. Bei der Getriebeeinrichtung 3 handelt es sich zum Beispiel um ein Teilgetriebe eines Doppelkupplungsgetriebes mit den Gängen 2, 4, 6 und R sowie einer Neutralstellung N. Die Kupplung 4 umfasst eine Anpressplatte, die über eine Tellerfeder mit einem Betätigungslager 5 gekoppelt ist.
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Die Betätigung der Getriebeeinrichtung 3 und der Kupplung 4 erfolgt nicht direkt durch die Vorrichtung 1, sondern über eine Spindel 6, die durch einen Betätigungsmotor 7 drehbar angetrieben ist. Der Spindel 6 sind drei Stelleinheiten 8, 9, 10 zugeordnet.
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Die Stelleinheit 8 dient zur Darstellung von den Gängen 2 und 4 mit einer Neutralstellung N. Die Stelleinheit 9 dient zur Darstellung der Gänge 6 und R mit einer Neutralstellung N. Die Stelleinheit 10 dient zum Einlegen und Auslegen beziehungsweise Schließen und Öffnen der Kupplung 4.
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Die Stelleinheit 8 umfasst ein Stellelement 11. Die Stelleinheit 9 umfasst ein Stellelement 12. Die Stelleinheit 10 umfasst ein Stellelement 13. Jedem der Stellelemente 11 bis 13 ist ein Kopplungselement 15 bis 17 zugeordnet. Dem Stellelement 13 ist zusätzlich noch eine Entkopplungssperreinrichtung 19 zugeordnet.
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Die Kopplungselemente 15 bis 17 dienen dazu, die Stellelemente 11 bis 13 mit der Spindel 6 zur Aktuierung der Getriebeeinrichtung 3 beziehungsweise der Kupplung 4 zu koppeln. Die Kopplungselemente 15 bis 17 sind zu diesem Zweck zum Beispiel als Magnetsteller ausgebildet.
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Die Entkopplungssperreinrichtung 19 dient dazu, ein abermaliges Entkoppeln in bestimmten Raumbereichen zu verhindern. Die Entkopplungssperreinrichtung 19 ist zum Beispiel in der Art einer Abdeckung ausgeführt.
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Bei dem Betätigungsmotor 7 handelt es sich zum Beispiel um einen Elektromotor, durch den mit Hilfe der Spindel 6 die Stellelemente 11 bis 13 einzeln betätigbar sind.
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Im Betrieb der Vorrichtung 1 dreht der Antriebsmotor oder Betätigungsmotor 7 an der Spindel 6, die so positioniert ist, dass sie durch alle Stellelemente 11 bis 13 führt oder nahe an diesen vorbeigeführt ist.
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Die Stellelemente 11 bis 13 können über die individuellen Kopplungselemente 15 bis 17, die auch als Koppelaktoren bezeichnet werden, durch geeignete Koppelmechanismen mit der Spindel 6 in Wirkverbindung gebracht werden. In einem Neutralzustand sind die Stellelemente 11 bis 13 wirkungsmäßig nicht mit der Spindel 6 verbunden.
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Die Entkopplungssperreinrichtung 19 an dem Stellelement 13 bewirkt, dass die Kopplung zwischen dem Stellelement 13 und der Spindel 6 in bestimmten Wegebereichen nicht geöffnet werden kann.
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In 2 ist eine Vorrichtung 21 vereinfacht dargestellt, die der Vorrichtung 1 aus 1 ähnelt. Zur Bezeichnung gleicher oder ähnlicher Teile werden die gleichen Bezugszeichen verwendet. Um Wiederholungen zu vermeiden, wird auf die vorangegangene Beschreibung der 1 verwiesen. Im Folgenden wird hauptsächlich auf die Unterschiede zwischen den Vorrichtungen 1 und 21 eingegangen.
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Bei der in 2 dargestellten Vorrichtung 21 ist die Entkopplungssperreinrichtung 19 nicht nur an der Kupplung 4 angeordnet, sondern, wie symbolisch durch mit Schraffuren versehene Striche 22, 23, 24 angedeutet ist, auch an den Stellelementen 12 und 11, die auch als Schaltelemente bezeichnet werden.
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Die in 3 dargestellte Vorrichtung 31 unterscheidet sich von der in 1 dargestellten Vorrichtung 1 dadurch, dass den Stellelementen 11 bis 13 nur ein einziges Kopplungselement 33 zugeordnet ist. Das Kopplungselement 33 ist entlang einer Linie 34 parallel zur Spindel 6 zwischen den Stellelementen 11 13 verfahrbar.
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Mit Hilfe eines Kopplungsaktors 35 kann das Kopplungselement 33 bedarfsabhängig einem der Stellelemente 11 bis 13 zugeordnet werden. In 3 ist das Kopplungselement 33 dem Stellelement 12 zugeordnet.
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Mit dem gemeinsamen Kopplungsaktor oder Koppelaktor 35 kann über das gemeinsame Kopplungselement 33 die Wirkverbindung zwischen den einzelnen Stellelementen 11 bis 13 und der Spindel 6 geschaltet werden. Die Vorrichtung 31 in 3 enthält keine Entkopplungssperreinrichtung.
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In der in 4 dargestellten Vorrichtung 41 sind die Prinzipien der Vorrichtung 1 aus 1 und der Vorrichtung 31 aus 3 auf die Aktuierung eines Doppelkupplungsgetriebes mit zwei Getriebeeinrichtungen oder Teilgetrieben 3 und 43 angewendet.
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In der unteren Hälfte der 4 wird die Spindel 6 durch den Betätigungsmotor 7 angetrieben. Der Spindel 6 sind die drei Stelleinheiten 8, 9, 10 mit den Stellelementen 11, 12, 13 zugeordnet. Dem Stellelement 13 ist die Entkopplungssperreinrichtung 19 zugeordnet.
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In der oberen Hälfte der 4 ist die Getriebeeinrichtung 43 mit einer separaten Teilkupplung 44 angeordnet. Die Kupplung 44 wird über ein Betätigungslager 45 betätigt. Eine Spindel 46 wird durch einen Betätigungsmotor 47 drehbar angetrieben.
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Der Spindel 46 sind drei Stelleinheiten 48, 49 und 50 zugeordnet. Die Stelleinheiten 48, 49, 50 umfassen jeweils ein Stellelement 51, 52, 53.
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Das Stellelement 51 dient zur Darstellung der Gänge 1 und 3 mit einer Neutralstellung N. Das Stellelement 52 dient zur Darstellung der Gänge 5 und 7 sowie einer Neutralstellung N. Das Stellelement 53 dient zum Einkuppeln und Auskuppeln beziehungsweise Schließen und Öffnen der Kupplung 44. Dem Stellelement 53 für die Kupplung 44 ist eine Entkopplungssperreinrichtung 59 zugeordnet.
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Zwischen den beiden Spindeln 6 und 46 ist ein gemeinsames Kopplungselement 33 entlang einer Linie 34 verfahrbar. Das Kopplungselement 33 wird, wie bei der in 3 dargestellten Vorrichtung 31, mit Hilfe eines gemeinsamen Kopplungsaktors 35 angesteuert beziehungsweise angetrieben oder betätigt. In 4 ist das gemeinsame Kopplungselement 33 dem Stellelement 12 auf der unteren Spindel 6 zugeordnet.
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Die Entkopplungssperreinrichtungen 19, 59 des Doppelkupplungsgetriebes in 4 mit den beiden Teilgetrieben 3 und 43 werden dazu genutzt, dass die jeweils andere Teilkupplung eingelegt bleibt, während auf dem Teilgetriebe der offenen Teilkupplung geschaltet wird.
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In 5 ist ein Ausführungsbeispiel einer Stelleinheit 61 mit einem Stellelement 62 vereinfacht dargestellt. Dem Stellelement 62 ist ein Kopplungselement 64 zugeordnet. Eine Spindel 65 erstreckt sich durch das Stellelement 62 und das Kopplungselement 64.
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Die Stelleinheit 61 umfasst eine Spindelmutter 66, die auf der Spindel 65 angeordnet ist. Eine Federeinrichtung 68 ist zwischen dem Kopplungselement 64 und dem Stellelement 62 angeordnet.
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Die Spindelmutter 66 ist im Normalzustand rotatorisch frei auf der Spindel 65 beweglich. Durch die rotatorische Freistellung kann mit der Spindelmutter 66 keine Axialkraft erzeugt werden. Die rotatorisch freigestellte Spindelmutter 66 dreht sich einfach mit der Spindel 65 mit. Das setzt voraus, dass die Reibung an der Stirnseite und die Steigung der Spindelmutter 66 zusammen passen.
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Über das von dem gemeinsamen Kopplungsaktor betätigte und optional von der Entkopplungssperreinrichtung gehaltene Kopplungselement 64 kann die Spindelmutter 66 bedarfsabhängig rotatorisch fixiert werden und Kraft in axialer Richtung übertragen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Vorrichtung
- 3
- Getriebeeinrichtung
- 4
- Kupplung
- 5
- Betätigungslager
- 6
- Spindel
- 7
- Betätigungsmotor
- 8
- Stelleinheit
- 9
- Stelleinheit
- 10
- Stelleinheit
- 11
- Stellelement
- 12
- Stellelement
- 13
- Stellelement
- 15
- Kopplungselement
- 16
- Kopplungselement
- 17
- Kopplungselement
- 19
- Entkopplungssperreinrichtung
- 21
- Vorrichtung
- 22
- Entkopplungssperreinrichtung
- 23
- Entkopplungssperreinrichtung
- 24
- Entkopplungssperreinrichtung
- 31
- Vorrichtung
- 33
- Kopplungselement
- 34
- Linie
- 35
- Kopplungsaktor
- 41
- Vorrichtung
- 43
- Getriebeeinrichtung
- 44
- Kupplung
- 45
- Betätigungslager
- 46
- Spindel
- 47
- Betätigungsmotor
- 48
- Stelleinheit
- 49
- Stelleinheit
- 50
- Stelleinheit
- 51
- Stellelement
- 52
- Stellelement
- 53
- Stellelement
- 59
- Entkopplungssperreinrichtung
- 61
- Stelleinheit
- 62
- Stellelement
- 64
- Kopplungselement
- 65
- Spindel
- 66
- Spindelmutter
- 68
- Federeinrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013000157 B3 [0002]
