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Die Erfindung betrifft eine Bedienbaugruppe für ein Kraftfahrzeug, mit einem elektrischen Schalter, insbesondere zum Wechseln von Fahrstufen eines automatischen Kraftfahrzeuggetriebes, wobei der Schalter einen ersten, manuell betätigbaren Hebel, einen zweiten Hebel und ein elektrisches Schaltelement umfasst und wobei der erste Hebel in seinem betätigten Zustand über den zweiten Hebel auf das elektrische Schaltelement wirkt.
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Bedienbaugruppen mit elektrischen Schaltern sind im Bereich der Kraftfahrzeuge weit verbreitet. Üblicherweise werden diese zur Bedienung eines Radios, eines Navigationssystems und/oder eines Bordcomputers verwendet.
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Ein weiteres Anwendungsfeld der Bedienbaugruppen und der zugehörigen elektrischen Schalter ist die Bedienung von Kraftfahrzeuggetrieben. Dabei werden die elektrischen Schalter vorzugsweise im Zusammenhang mit automatischen Kraftfahrzeuggetrieben verwendet. Ein Fahrer kann dann über einen elektrischen Schalter manuell Fahrstufen des automatischen Kraftfahrzeuggetriebes wechseln oder anwählen. Wenn solche elektrischen Schalter zum Wechseln von Fahrstufen eines automatischen Kraftfahrzeuggetriebes Bestandteil einer Lenkradbaugruppe sind, werden sie häufig als Schaltpaddel bezeichnet. Dabei muss der Fahrer zum Schalten die Hände nicht vom Lenkrad nehmen, sodass er das Kraftfahrzeug auch während der Betätigung eines elektrischen Schalters sicher manövrieren kann.
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Auch sind Bedienbaugruppen mit elektrischen Schaltern bekannt, die in Schaltstufenwählelementen eingesetzt werden, die in der Mittelkonsole eines Kraftfahrzeugs angeordnet sind.
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Eine Bedienbaugruppe der eingangs genannten Art ist zum Beispiel aus der
DE 10 2012 014 019 A1 bekannt. Bei dieser Bedienbaugruppe wurde großer Wert darauf gelegt, dass der Betätigungsweg eines Schaltpaddels kurz ist und gleichzeitig ein schnelles und sicheres Wechseln der Fahrstufen möglich ist.
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Eine weitere Bedienbaugruppe, die mit einem Schaltpaddel ausgeführt ist, ist aus der
US 2014/0000404 A1 bekannt.
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In bekannten Bedienbaugruppen werden elektrische Schaltelemente verwendet, die mechanisch, z. B. über Hebel, betätigt werden. Solche Schaltelemente sind in der Regel empfindlich gegenüber mechanischen Überbelastungen. Eine solche Überbelastung kann zum Beispiel entstehen, wenn ein Schaltelement mit einer zu großen Kraft betätigt wird oder wenn ein Betätigungsweg eines das Schaltelement betätigenden Hebels zu groß ist. Dann werden bewegliche Teile des Schaltelements ungewollt mit feststehenden Teilen des Schaltelements in Kontakt gebracht. Man spricht hier auch von „Overtravel“ des betätigenden Hebels.
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Durch solche Überbelastungen des Schaltelements kann dessen Funktion gestört und/oder dessen Lebensdauer verkürzt werden. Daher werden im Stand der Technik die Bauteile von Bedienbaugruppen der eingangs genannten Art stets unter Einhaltung geringer Toleranzen gefertigt. Insbesondere werden die das Schaltelement betätigenden Hebel mit geringen Toleranzen gefertigt, um eine langlebige und zuverlässige Funktion des Schaltelements zu ermöglichen.
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Wird ein Schaltelement über mehrere Hebel betätigt, so entsteht eine Toleranzkette. In diesem Fall ist es nötig, die Summe der Toleranzen so abzustimmen, dass das Schaltelement nicht in seiner Funktion beeinträchtigt wird.
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Andererseits besteht bei Bedienbaugruppen der eingangs genannten Art das Bestreben, diese möglichst einfach aufzubauen und kostengünstig herzustellen. Hier besteht offensichtlich ein Zielkonflikt bezüglich der Einhaltung geringer Toleranzen.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher, eine Bedienbaugruppe der eingangs genannten Art zu schaffen, die einfach aufgebaut ist und zuverlässig funktioniert. Gleichzeitig soll die Bedienbaugruppe kostengünstig herstellbar sein. Insbesondere soll dabei ein elektrisches Schaltelement vor Überbelastung, z. B. „Overtravel“, wirksam geschützt werden.
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Die Aufgabe wird durch eine Bedienbaugruppe der eingangs genannten Art gelöst, bei der der zweite Hebel eine Blattfeder mit einem fest eingespannten Ende und einem freien Ende ist und eine Betätigung des ersten Hebels die Blattfeder derart verformt, dass sie zumindest abschnittsweise in Richtung des Schaltelements verlagert wird. Die Blattfeder betätigt somit das Schaltelement. Dabei kann das Schaltelement ein beliebiges elektrisches Bauteil sein, insbesondere ein Mikro-Schalter. Das Schaltelement kann z. B. auf einer Leiterplatte angeordnet sein. Die Bedienbaugruppe ist also einfach aufgebaut.
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Bevorzugt ist die zumindest abschnittsweise Verlagerung der Blattfeder durch einen Anschlag begrenzt. Somit wird vermieden, dass die Blattfeder eine zu hohe Kraft auf das elektrische Schaltelement ausübt oder mit einem zu großen Betätigungsweg auf das Schaltelement wirkt. Das elektrische Schaltelement wird also vor Überlastungen, insbesondere vor dem „Overtravel“ geschützt. Daraus folgt eine erhöhte Lebensdauer des elektrischen Schaltelements und damit der gesamten Bedienbaugruppe. Gleichzeitig können die Bauteile der Bedienbaugruppe, insbesondere die das Schaltelement betätigenden Hebel, größere Toleranzen aufweisen. Somit sind sie kostengünstig herstellbar.
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In einer Ausführungsform ist der Anschlag in Richtung der Erstreckung der Blattfeder gesehen zwischen dem Schaltelement und dem freien Ende der Blattfeder angeordnet. Mit anderen Worten liegt das Schaltelement zwischen dem Anschlag und dem fest eingespannten Ende der Blattfeder. Somit ist das Schaltelement in einer geschützten Position angeordnet. Darüber hinaus baut die Bedienbaugruppe so sehr kompakt.
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Vorteilhafterweise ist ein Angriffspunkt des ersten Hebels an der Blattfeder zwischen dem Anschlag und dem freien Ende der Blattfeder angeordnet. Hinsichtlich des Schaltelements liegt also der Angriffspunkt auf der entgegengesetzten Seite des Anschlags. Damit ist das Schaltelement wirksam vor einer Überlastung geschützt.
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Gemäß einer Gestaltungsvariante ist der Anschlag an einem Trägerelement des Schalters befestigt und vorzugsweise einstückig mit dem Trägerelement ausgeführt. Das Trägerelement kann zum Beispiel ein Kunststoffteil sein, das vorzugsweise mit Hilfe des Spritzgussverfahrens hergestellt ist. Somit wird die Anzahl der Bauteile der Bedienbaugruppe reduziert und folglich deren Aufbau vereinfacht.
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Vorzugsweise ist der Anschlag ein Überstand am Trägerelement. Der Anschlag kann dabei z. B. ein wand- oder pfostenförmiger Vorsprung sein.
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Nach einer Ausführungsform umfasst die Blattfeder einen versteiften Abschnitt, der vorzugsweise dem Schaltelement gegenüberliegt. Der versteifte Abschnitt ist im Vergleich zu den übrigen Abschnitten der Blattfeder steif. Das bedeutet, dass sich bei einer Beaufschlagung der Blattfeder mit einer Kraft zunächst die übrigen Abschnitte der Blattfeder verformen. Der versteifte Abschnitt kann somit definiert bewegt werden und insbesondere definiert mit dem elektrischen Schaltelement zusammenwirken. Darüber hinaus wird im Bereich des versteiften Abschnitts einen Ausbauchen der Blattfeder vermieden. Der versteifte Abschnitt liegt vorzugsweise zwischen dem fest eingespannten Ende der Blattfeder und dem Anschlag. Damit liegt er dem Schaltelement gegenüber und das Schaltelement wird durch den versteiften Abschnitt betätigt. Somit wird wirksam eine Überlastung des Schaltelements vermieden. Der versteifte Abschnitt kann zum Beispiel durch eine Materialverdickung oder durch eine Materialumformung realisiert werden.
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Der versteifte Abschnitt kann eine Lasche umfassen, die um eine im Wesentlichen entlang der Erstreckung der Blattfeder orientierte Biegelinie, abgewinkelt ist, vorzugsweise im Wesentlichen im rechten Winkel abgewinkelt ist. Dabei ist die Lasche vorzugsweise auf diejenige Seite hin abgewinkelt, die dem Schaltelement gegenüberliegt. Durch die Abwicklung wird im versteiften Abschnitt eine erhöhte Biegesteifigkeit der Blattfeder gewährleistet. Dabei wird bei einer Abwinklung um 90° eine besonders hohe Biegesteifigkeit erreicht. Die Lasche kann auch um z. B. 180° abgewinkelt sein, sodass im versteiften Abschnitt die Blattfeder zweilagig ausgebildet ist.
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Ein Ausführungsbeispiel sieht vor, dass die Blattfeder den ersten Hebel mit einer Rückstellkraft in Richtung seines unbetätigten Zustands beaufschlagt. Die Rückstellkraft resultiert aus einer elastischen Verformung der Blattfeder in Verbindung mit der festen Einspannung eines Endes der Blattfeder. Es wird somit die gesamte Bedienbaugruppe in einen unbetätigten Zustand vorgespannt.
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Gemäß einer Gestaltungsalternative ist das Schaltelement in Richtung der Erstreckung der Blattfeder gesehen zwischen dem fest eingespannten Ende und dem freien Ende der Blattfeder angeordnet, wobei das Schaltelement vorzugsweise näher am fest eingespannten Ende angeordnet ist. Es ergibt sich so eine kompakte Bauweise der Bedienbaugruppe.
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Weiter können der erste Hebel und das Schaltelement auf entgegengesetzten Seiten der Blattfeder angeordnet sein. Somit wird nur ein verhältnismäßig kleiner Bauraum beansprucht.
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In einer Variante ist das Schaltelement ein Mikro-Schalter.
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Gemäß einer Ausführungsform ist der erste Hebel ein Schaltpaddel, das vorzugsweise an einem Lenkrad eines Kraftfahrzeugs anordenbar ist. Alternativ kann es sich beim ersten Hebel auch um einen Hebel einer anderen Anwendung handeln, zum Beispiel einer Bedienvorrichtung für ein Radio, ein Navigationssystem oder einen Bordcomputer. Auch kann der erste Hebel ein Zwischenhebel einer der genannten Anwendungen sein.
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In einer Gestaltungsalternative ist der erste Hebel ein Schaltstufenwählelement, das vorzugsweise in einer Mittelkonsole eines Kraftfahrzeugs anordenbar ist. Auch kann der erste Hebel ein Hebel einer anderen Anwendung sein, z. B. eines Radios, eines Navigationssystems oder eines Bordcomputers.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand verschiedener Ausführungsformen erläutert, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind. Es zeigen:
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1 schematisch eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Bedienbaugruppe in einem unbetätigten Zustand,
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2 schematisch die erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Bedienbaugruppe aus 1 in einem betätigten Zustand und
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3 eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Bedienbaugruppe in einer perspektivischen, geschnittenen Darstellung.
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In 1 ist eine Bedienbaugruppe 10 gezeigt, bei der ein elektrisches Schaltelement 12, in der dargestellten Ausführungsform ein Mikro-Schalter, über einen ersten Hebel 14 und einen zweiten Hebel betätigt wird. Der zweite Hebel ist eine Blattfeder 16, die ein fest eingespanntes Ende 18 und ein freies Ende 20 umfasst.
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In der dargestellten Ausführungsform kann der erste Hebel 14 an einem Schaltstufenwählelement, das z. B. in einer Mittelkonsole eines Kraftfahrzeugs angeordnet ist, oder an einem Schaltpaddel, das an einem Lenkrad eines Kraftfahrzeugs angeordnet ist, angeformt sein.
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Die Blattfeder 16 erstreckt sich entlang einer durch einen Pfeil 21 dargestellten Richtung.
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Das elektrische Schaltelement 12 ist dabei in einem Trägerelement 22 gelagert, in dem auch das fest eingespannte Ende 18 der Blattfeder 16 gelagert ist.
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Darüber hinaus ist am Trägerelement 22 ein Anschlag 24 angeordnet. Dieser ist einstückig mit dem Trägerelement 22 verbunden und als Überstand ausgeführt. Der Anschlag 24 dient einer Begrenzung eines Verlagerungswegs der Blattfeder 16 in Richtung des elektrischen Schaltelements 12.
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Entlang der durch den Pfeil 21 dargestellten Richtung, in der sich die Blattfeder 16 erstreckt, sind die Komponenten der Bedienbaugruppe 10 ausgehend vom eingespannten Ende 18 der Blattfeder 16 folgendermaßen angeordnet: eingespanntes Ende 18 der Blattfeder 16, Schaltelement 12, Anschlag 24, freies Ende 20 der Blattfeder 16.
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Dabei liegt das elektrische Schaltelement 12 näher am fest eingespannten Ende 18 als am freien Ende 20 der Blattfeder 16.
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Der erste Hebel 14 greift an einem Angriffspunkt 26 zwischen dem Anschlag 24 und dem freien Ende 20 an der Blattfeder 16 an. Darüber hinaus sind der erste Hebel 14 und das Schaltelement 12 auf entgegengesetzten Seiten der Blattfeder 16 angeordnet.
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Derjenige Abschnitt der Blattfeder 16, der dem Schaltelement 12 gegenüberliegt, also zwischen dem fest eingespannten Ende 18 und dem Anschlag 24 angeordnet ist, ist als ein versteifter Abschnitt 27 ausgeführt. Er ist steifer als die übrigen Abschnitte der Blattfeder 16 und dadurch weniger leicht verformbar.
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In 1 ist die Bedienbaugruppe 10 im unbetätigten Zustand dargestellt, d. h., dass die Blattfeder 16 das Schaltelement 12 nicht betätigt. Zwischen dem Anschlag 24 und der Blattfeder 16 ist dann ein Abstand vorhanden. Die Funktionsweise der Bedienbaugruppe 10 wird im Folgenden anhand der 1 und 2 erläutert.
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Zur Betätigung der Bedienbaugruppe 10 wird der erste Hebel 14 manuell betätigt. Dieser verlagert sich dabei in der dargestellten Ausführungsform im Uhrzeigersinn und beaufschlagt am Angriffspunkt 26 die Blattfeder 16 mit einer Betätigungskraft.
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In der Folge verformt sich die Blattfeder 16 elastisch, wobei sich der versteifte Abschnitt 27 im Wesentlichen nicht verformt, sondern lediglich die übrigen Abschnitte der Blattfeder 16.
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Durch die abschnittsweise Verformung der Blattfeder 16, insbesondere des Abschnitts um das fest eingespannte Ende 18, wird die Blattfeder 16 abschnittsweise in Richtung des Schaltelements 12 verlagert. Dabei kommt es insbesondere auf die Verlagerung des versteiften Abschnitts 27 in Richtung des Schaltelements 12 an.
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Sobald der versteifte Abschnitt 27 ausreichend weit in Richtung des Schaltelements 12 verlagert ist, betätigt er dieses.
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Bei einer weiterführenden Verlagerung stößt die Blattfeder 16 am Anschlag 24 an, sodass eine weitere Verlagerung des versteiften Abschnitts 27 blockiert wird. Dadurch wird das Schaltelement 12 vor einer Überlastung geschützt.
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Wird der erste Hebel 14 weiter betätigt und damit die Blattfeder 16 am Angriffspunkt 26 weiter mit einer Kraft beaufschlagt, verformt sich lediglich der Abschnitt der Blattfeder 16 zwischen dem freien Ende 20 und dem Anschlag 24.
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Die Blattfeder 16 wird zu jeder Zeit nur elastisch verformt.
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Wird der erste Hebel 14 nicht mehr manuell betätigt, so übt er auch keine Betätigungskraft mehr auf die Blattfeder 16 aus. Dann verformt sich die Blattfeder 16 elastisch in ihren unbetätigten Zustand zurück. Dabei übt sie eine Rückstellkraft auf den ersten Hebel 14 aus, sodass dieser ebenfalls in seinen unbetätigten Zustand zurückgestellt wird.
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Nach diesen Rückstellbewegungen ist die gesamte Bedienbaugruppe 10 wieder im unbetätigten Zustand.
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In 3 ist eine weitere Ausführungsform der Bedienbaugruppe 10 gezeigt. Im Folgenden wird lediglich auf die Unterschiede zur in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsform eingegangen.
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In der Ausführungsform nach 3 ist der erste Hebel 14 an einem Schaltstufenwählelement, das z. B. in einer Mittelkonsole eines Kraftfahrzeugs angeordnet ist, oder an einem Schaltpaddel, das an einem Lenkrad eines Kraftfahrzeugs angeordnet ist, angeformt.
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Der versteifte Abschnitt 27 der Blattfeder 16 umfasst eine abgewinkelte Lasche 28, wobei die Lasche 28 im Wesentlichen um 90° gegenüber dem Rest der Blattfeder 16 abgewinkelt und die Abwinklung entlang einer Biegelinie erfolgt ist, die im Wesentlichen entlang der durch den Pfeil 21 dargestellten Richtung der Erstreckung der Blattfeder 16 verläuft.
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Durch die abgewinkelte Lasche 28 wird die Biegesteifigkeit des versteiften Abschnitts 27 im Vergleich zu den übrigen Abschnitten der Blattfeder 16 erhöht.
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In der Ausführungsform nach 3 ist das Schaltelement 12 auf einer elektrischen Leiterplatte 30 (PCB) angeordnet. Die Leiterplatte 30 ist am Trägerelement 22 gelagert.
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Die Blattfeder 16 verfügt darüber hinaus in demjenigen Bereich, in dem sie fest im Trägerelement 22 eingespannt ist, über einen Einschnitt 32. Durch diesen werden das Trägerelement 22 und die Blattfeder 16 formschlüssig verbunden. Damit kann die Blattfeder präzise am Trägerelement 22 positioniert werden. Gleichzeitig ist die Verbindung unempfindlich gegenüber Erschütterungen.
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Der Einschnitt 32 kann auch dafür genutzt werden, die lokale Biegesteifigkeit der Blattfeder 16 einzustellen. Ein größerer Einschnitt, d. h. ein Einschnitt, der in einer Querrichtung der Blattfeder 16, die sich senkrecht zur durch den Pfeil 21 dargestellten Richtung erstreckt, tiefer ist, bewirkt dabei eine geringere lokale Biegesteifigkeit.
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Darüber hinaus ist das fest eingespannte Ende 18 der Blattfeder 16 in der Ausführungsform nach 3 mit einer Abwinklung 34 versehen. Dadurch wird die Anlagefläche der Blattfeder 16 am Trägerelement 22 vergrößert. Somit entsteht ein größeres Widerlager für durch den ersten Hebel 14 auf die Blattfeder 16 aufgebrachte Betätigungskräfte.
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Die Abwinklung 34 kann auch der Positionierung der Blattfeder 16 am Trägerelement 22 dienen. Damit wird die Montage der Blattfeder 16 erleichtert.
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Die Betätigung und Rückstellung der Bedienbaugruppe 10 nach 3 erfolgt analog zur in den 1 und 2 beschriebenen Ausführungsform.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102012014019 A1 [0005]
- US 2014/0000404 A1 [0006]
