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Die Erfindung betrifft eine Fliehkraftpendeleinrichtung zur Anordnung im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, mit wenigstens einer Pendelmasse umfassend ein Zwischenstück, das zwischen zwei Seitenteilen angeordnet ist, und sich an einem Pendelmasseträger mittels Wälzkörpern abstützt.
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Eine gattungsgemäße Fliehkraftpendeleinrichtung ist aus der
WO 2013/156733 bekannt. Die Pendelmassen sind dort mit zylindrischen Rollen an dem Pendelmassenträger gelagert. Da die Rollen fliegend gelagert sind, können diese an auf Grund fehlender axialer Führung den Pendelmassen anlaufen. Das Anlaufen erzeugt innere Reibung im System und verschlechtert die Schwingungsisolation.
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Eine Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Isolationswirkung bekannter gattungsgemäßer Fliehkraftpendeleinrichtungen zu verbessern. Insbesondere soll die innere Reibung innerhalb der Fliehkraftpendeleinrichtung verringert werden.
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Dieses Problem wird durch eine Fliehkraftpendeleinrichtung nach Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen, Ausgestaltungen oder Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Das oben genannte Problem wird insbesondere gelöst durch eine Fliehkraftpendeleinrichtung zur Anordnung im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, mit wenigstens einer Pendelmasse umfassend ein Zwischenstück, das zwischen zwei Seitenteilen angeordnet ist, und sich an einem Pendelmasseträger mittels Wälzkörpern abstützt, wobei die Wälzkörper einen Doppelkegel umfassen. Die Wälzkörper können weitere beispielsweise zylindrische Bereiche aufweisen, daher die Formulierung umfassen. Die Wälzkörper sind dabei zumindest im Wesentlichen Doppelkegel, wobei die beiden Kegel mit ihrer spitzen Seite aneinanderstoßen.
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Dadurch erfolgt eine automatische axiale Zentrierung des gesamten Pendelmasse-Pakets (Zwischenstück und Seitenteile) unter Fliehkraft aufgrund der Doppelkegelgeometrie am Wälzkörper. Dies bewirkt eine deutliche Reduzierung der inneren Reibung, sodass auf Abstandselemente zwischen Pendelmasseträger und den Seitenteilen der Pendelmassen verzichtet werden kann.
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Die Fliehkraftpendeleinrichtung kann in einer Drehmomentübertragungseinrichtung, insbesondere in einem Antriebsstrang eines Fahrzeugs, angeordnet werden und dient dazu, Drehschwingungen zu tilgen oder die Wirksamkeit eines Drehschwingungsdämpfers, beispielsweise eines Zweimassenschwungrades, zu verbessern.
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Der Pendelmasseträger umfasst vorzugsweise Ausnehmungen, die der verlagerbaren Anordnung der Pendelmassen an dem Pendelmasseträger dienen. Der Pendelmasseträger ist in einer Ausführungsform der Erfindung zugleich Sekundärflansch eines Zweimassenschwungrades (ZMS) und umfasst dazu an seinem Außenumfang vorzugsweise zwei Flanschflügel, an denen sich Bogenfedern des Zweimassenschwungrades sekundärseitig abstützen. Der Pendelmasseträger weist vorzugsweise für jede Pendelmasse eine Ausnehmung auf. Die Ausnehmungen können jeweils zur Aufnahme eines Zwischenstücks einer Pendelmasse und zur Aufnahme der Wälzkörper dienen. Der Pendelmasseträger kann Stegabschnitte aufweisen, welche die Ausnehmungen begrenzen. Die Ausnehmungen können jeweils eine bogenartige Form mit einem umlaufenden Rand aufweisen. Die Ränder der Ausnehmungen können jeweils einen Anlageabschnitt aufweisen. Die Anlageabschnitte der Ränder der Ausnehmungen können jeweils zur Schwingwinkelbegrenzung einer Pendelmasse dienen. Die Anlageabschnitte der Ränder der Ausnehmungen können jeweils mit einem Anlageabschnitt eines Rands eines Zwischenstücks korrespondieren. Die Ränder der Ausnehmungen können jeweils wenigstens einen Bahnabschnitt für einen Wälzkörper aufweisen. Die Bahnabschnitte der Ränder der Ausnehmungen können jeweils eine bogenartige Form aufweisen. Die Bahnabschnitte der Ränder der Ausnehmungen definieren zusammen mit Bahnabschnitten des Zwischenstückes eine Kulissenführung der Pendelbahn der jeweiligen Pendelmasse.
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Das Zwischenstück und/oder der Pendelmasseträger umfassen in einer Ausführungsform der Erfindung Bahnabschnitte, die im Querschnitt konvexe Bereiche umfassen. Die konvexen Bereiche ragen in die konkaven Doppelkegel der Wälzkörper. Die konvexen Bereiche weisen vorzugsweise einen an den Querschnitt des Doppelkegels angepassten Querschnitt auf, sodass die Wälzkörper mit zumindest Teilen des Doppelkegels an den Bahnabschnitten von Pendelmasseträger und Zwischenstück anliegen. Dies erzeugt eine formschlüssige Führung der Wälzkörper in Umfangsrichtung, da die Wälzkörper und das Zwischenstück und damit die Pendelmasse gegenüber dem Pendelmasseträger in axialer Richtung zentriert wird. Dadurch kann ggf. auch auf Abstandselemente wie Kunststoffclipse auf der Innenseite der Seitenteile verzichtet werden.
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Die konvexen Bereiche weisen in einer Ausführungsform der Erfindung eine abgeflachte Mittelkante auf. Diese dient dazu, eine spitz zulaufende Kante zu vermeiden, und ermöglicht eine abgeflachte oder zylindrische Kontur der Wälzkörper im Übergang von einem auf den anderen Kegel des Doppelkegels. Die Wälzkörper umfassen dabei in einer Ausführungsform der Erfindung einen zylindrischen Mittelteil, an den sich beiderseits kegelförmige Abschnitte anschließen. Eine spitze Kante ist nur schwer zu fertigen und zudem für die Dauerhaltbarkeit nachteilig, da unter Belastung hohe Spannungen an Kanten auftreten können.
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Die kegelförmigen Abschnitte weisen in einer Ausführungsform der Erfindung Abschnitte jeweils außen eine Fase auf. Dadurch werden scharfe Kanten an den Wälzkörpern vermieden.
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Der zylindrischen Mittelteil weist in einer Ausführungsform der Erfindung eine Breite auf, die geringer als die der abgeflachten Mittelkante der konvexen Bereiche ist. Diese Maßnahme vermeidet ein Abrollen der Wälzkörper allein auf der mittleren Kante der Bahnabschnitte und stellt sicher, dass der Doppelkegel und die schrägen Laufflächen der Bahnbereiche in flächigem Kontakt sind.
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Der axiale Abstand der Seitenteile ist in einer Ausführungsform der Erfindung größer als die Länge der Wälzkörper. Dadurch besteht ein Spiel zwischen den Wälzkörpern und den Seitenteilen, sodass ein Anlaufen sicher vermieden wird.
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Das eingangs genannte Problem wird auch gelöst durch eine Drehmomentübertragungseinrichtung, insbesondere für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, umfassend eine erfindungsgemäße Fliehkraftpendeleinrichtung.
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Bei der erfindungsgemäßen Lösung ist die umlaufende Wälzfläche eines Wälzkörpers so gestaltet, dass zwei entgegengesetzte Kegel (Doppelkegel) entstehen. Des Weiteren wird in der Flanschbahn und der Bahn im Zwischenstück (der Pendelmassen-Bahn) die Negativgeometrie zu dem Doppelkegel erzeugt. Im Betrieb unter Fliehkraft zentriert sich das Wälzsystem dadurch automatisch in axialer Richtung, da die negative (konkave) Kegelgeometrie in die positive (konvexe) Kegelgeometrie eintaucht bis ein stabiler Zustand erreicht wird. Axiale Reibung wird dadurch nahezu vollständig vermieden und Abstandselemente sind nicht mehr nötig. Ein Verdrehen des Wälzkörpers ist auf Grund der Kegelgeometrie ebenfalls nicht mehr möglich.
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Die Wälzkörper besitzen große Verschleißreserven, da keine Borde oder ähnliches vorhanden sind. Der Verschleiß bezieht sich nahezu nur auf den Durchmesser der Wälzkörper.
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Die Doppelkegelgeometrie könnte auch in der Flansch- bzw. Zwischenstückbahn abgebildet werden und die Negativgeometrie im Wälzkörper.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
- 1 einen Ausschnitt aus einem Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Fliehkraftpendeleinrichtung in perspektivischer Darstellung,
- 2 eine Explosionsdarstellung der Fliehkraftpendeleinrichtung nach 1,
- 3 einen Schnitt durch die Fliehkraftpendeleinrichtung nach 1 in einer räumlichen Darstellung,
- 4 einen Ausschnitt aus der Fliehkraftpendeleinrichtung nach 1 im Bereich eines der Wälzkörper,
- 5 eine Draufsicht auf Teile der Fliehkraftpendeleinrichtung nach 1 und 2 in Mittellage,
- 6 eine Draufsicht auf Teile der Fliehkraftpendeleinrichtung nach 1 und 2 in einer gedämpften Endlage,
- 7 eine Draufsicht auf Teile der Fliehkraftpendeleinrichtung nach 1 und 2 in einer Endlage,
- 8 einen Schnitt durch die Fliehkraftpendeleinrichtung nach 1,
- 9 eine Seitenansicht eines Wälzkörpers,
- 10 eine räumliche Darstellung eines Wälzkörpers,
- 11 eine räumliche Darstellung eines Zwischenstücks,
- 12 eine räumliche Darstellung eines Ausschnitts aus dem Pendelmasseträger.
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1 zeigt ausschnittsweise eine Fliehkraftpendeleinrichtung 100 mit einem Pendelmasseträger 102, Pendelmassen, wie 104, und Dämpfungselementen 106, 108, 110, 112 zur gegenseitigen Anlagedämpfung in perspektivischer Darstellung. 2 zeigt die Fliehkraftpendeleinrichtung 100 der 1 in Explosionsdarstellung. 5 zeigt ausschnittsweise die Fliehkraftpendeleinrichtung 100 in Mittellage. 6 zeigt ausschnittsweise die Fliehkraftpendeleinrichtung 100 in einer gedämpften Endlage.
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7 zeigt ausschnittsweise die Fliehkraftpendeleinrichtung 100 bei Schwingwinkelbegrenzung in einer Endlage.
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Die Fliehkraftpendeleinrichtung 100 ist im Wesentlichen rotationssymmetrisch zu einer Rotationsachse R. Die Fliehkraftpendeleinrichtung 100 wird zwischen einer Antriebseinheit, insbesondere einem Verbrennungsmotor mit einer Kurbelwelle, und einer ausrückbaren Fahrzeugkupplung, die mit einem Getriebe gekoppelt ist, angeordnet. Unter der Umfangsrichtung wird, soweit nicht anders angegeben, eine Drehung um die Rotationsachse R verstanden, entsprechend wird unter der axialen Richtung die Richtung parallel zur Rotationsachse R verstanden, und unter der radialen Richtung jede Richtung senkrecht zur Rotationsachse R verstanden.
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Die Fliehkraftpendeleinrichtung 100 dient zur Anordnung an einer Drehmomentübertragungseinrichtung, um Drehschwingungen zu tilgen. Vorliegend dient ein Flanschteil eines Ausgangsteils eines Zweimassenschwungrads als Pendelmasseträger 102. Das Flanschteil weist einen Ringscheibenabschnitt und sich von dem Ringscheibenabschnitt nach radial außen erstreckende Flanschflügel 103 zur Abstützung von Bogenfedern auf. Der Pendelmasseträger 102 weist für jede Pendelmasse 104 eine Ausnehmung, wie 114, auf. Im Folgenden wird exemplarisch auf eine Pendelmasse 104 und eine Ausnehmung 114 Bezug genommen. Die Pendelmasse 104 weist ein Zwischenstück 116 und zwei Seitenteile 118, 120 auf. Das Zwischenstück 116 ist in der Ausnehmung 114 angeordnet. Die Seitenteile 118, 120 sind axial beiderseits des Pendelmasseträgers 102 angeordnet. Das Zwischenstück 116 und die Seitenteile 118, 120 sind miteinander mithilfe von Nieten, wie 122, fest verbunden. Die Ausnehmung 114 weist einen umlaufenden Rand mit einem Anlageabschnitt 124 und zwei Bahnabschnitten 126, 128 auf. Der Anlageabschnitt 124 der Ausnehmung 114 ist an der Ausnehmung 114 radial innenseitig angeordnet, konvex geformt und erstreckt sich in Umfangsrichtung über einen überwiegenden Längenteil der Ausnehmung 114. Die Bahnabschnitte 126, 128 der Ausnehmung 114 sind radial an der Ausnehmung 114 außenseitig angeordnet und jeweils bogenförmig konkav und jeweils bogenförmig konkav mit erhabener Mittelkante 127, 129 geformt. Das Zwischenstück 116 weist einen umlaufenden Rand mit einem Anlageabschnitt 130 und zwei Bahnabschnitten 132, 134 auf. Der Anlageabschnitt 130 des Zwischenstücks 116 ist an dem Zwischenstück 116 radial innenseitig angeordnet, konvex geformt und erstreckt sich in Umfangsrichtung über einen überwiegenden Längenteil des Zwischenstücks 116. Die Bahnabschnitte 132, 134 des Zwischenstücks 116 sind an dem Zwischenstück 116 radial außenseitig angeordnet und jeweils bogenförmig konkav mit erhabener Mittelkante 133, 135 geformt.
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Das Zwischenstück 116 ist kleiner als die Ausnehmung 114, sodass das Zwischenstück 116 in der Ausnehmung 114 begrenzt verlagerbar ist. Zur verlagerbaren Anordnung der Pendelmasse 104 an dem Pendelmasseträger 102 weist die Fliehkraftpendeleinrichtung Wälzkörper 136, 138 auf. Die Wälzkörper 136, 138 sind, wie weiter unten näher erläutert wird, als Doppelkegel ausgebildet und zwischen dem Zwischenstück 116 und dem Pendelmasseträger 102 angeordnet. 3 zeigt einen radial verlaufenden Schnitt durch die Fliehkraftpendeleinrichtung 100 der 1 im Bereich eines der Wälzkörper 136. 4 zeigt einen Ausschnitt aus der Fliehkraftpendeleinrichtung 100 im Bereich eines der Wälzkörper 138.
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Unter Fliehkrafteinwirkung in der Betriebsstellung ist das Zwischenstück 116 mit seinen Bahnabschnitten 132, 134 an den Wälzkörpern 136, 138 geführt, die ihrerseits an den Bahnabschnitten 126, 128 der Ausnehmung 114 abwälzen. Damit ist die Pendelmasse 104 unter Einwirkung von Drehschwingungen ausgehend von einer Mittelstellung entlang einer Pendelbahn zwischen zwei Endstellungen verlagerbar, um Drehschwingungen zu tilgen.
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Die Mittelstellung ist in 5 gezeigt. Eine Endstellung ist in 6 und 7 gezeigt. Das Seitenteil 118 weist an einem Ende ein erstes Dämpfungselement 106 auf. Das Seitenteil 120 weist an einem Ende ein erstes Dämpfungselement 108 auf. Die Dämpfungselemente 106, 108 sind an einander in Umfangsrichtung entgegengesetzten Enden der Seitenteile 118 angeordnet. Die ersten Dämpfungselemente 106, 108 dienen zur gegenseitigen Anlagedämpfung benachbarter Pendelmassen 104. Das Zwischenstück 116 weist an jedem seiner in Umfangsrichtung entgegengesetzten Enden ein zweites Dämpfungselement 110, 112 auf. Die zweiten Dämpfungselemente 110, 112 dienen zur Anlagedämpfung der Pendelmasse 104 an dem Pendelmasseträger 102. In der in 6 gezeigten Endstellung der Pendelmasse 104 liegen die Pendelmassen104 in Umfangsrichtung unter Zwischenschaltung der ersten Dämpfungselemente 106, 108 aneinander an und bilden einen stabilen Kreisring. Das Zwischenstück 116 liegt unter Zwischenschaltung des zweiten Dämpfungselements 112 an einem Ende der Ausnehmung 114 an. Der Anlageabschnitt 130 des Zwischenstücks 116 ist dabei von dem Anlageabschnitt 124 der Ausnehmung 114 beabstandet. Bei einer weiteren Verlagerung der Pendelmasse 104 weichen die Dämpfungselement 106, 108, 112 weiter aus, bis der Anlageabschnitt 130 des Zwischenstücks 116 und der Anlageabschnitt 124 der Ausnehmung 114, wie in 7 gezeigt, zur gegenseitigen Anlage kommen. Vorliegend sind das Zwischenstück 116 und der Pendelmasse-träger 102 aus Stahl hergestellt. Zwischen dem Anlageabschnitt 130 des Zwischenstücks 116 und der Anlageabschnitt 124 der Ausnehmung 114 kommt es somit zu einem Stahl-Stahl-Kontakt. Damit ist eine Schwingwinkelbegrenzung oder Endabschaltung erreicht. Die gegenseitige Anlage des Anlageabschnitts 130 des Zwischenstücks 116 und des Anlageabschnitts 124 der Ausnehmung 114 erfolgt mithilfe der Dämpfungselemente 106, 108, 112 gedämpft. Auch aufgrund der großen Fläche der Anlageabschnitte 124, 130 ist eine maximal auftretende Flächenpressung begrenzt.
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Die Wälzkörper 136, 138 sind Doppelkegel, weisen also außen jeweils einen größten äußeren Durchmesser DA auf, der sich von beiden Seiten kontinuierlich bis zu einem kleinsten Durchmesser DI verringert. Die Kontur der Bahnabschnitte 126, 128 mit erhabener Mittelkante 127, 129 sowie der Bahnabschnitte 132, 134 mit erhabener Mittelkante 133, 135 korrespondieren als Negativ zu der Kontur der Doppelkegel, wie dies aus 8 ersichtlich ist. Die Bahnabschnitte 126, 128 des Zwischenstücks 116 und die Bahnabschnitte 132, 134 des Pendelmasseträger 102 weisen durch die Mittelkanten 127, 129 einen dreieckigen, spitz in Richtung auf die Wälzkörper 136, 138 zulaufenden Querschnitt auf. Die Wälzkörper 136, 138 werden durch diese Geometrie in Umfangsrichtung geführt, sodass ein Anlaufen der Wälzkörper 136, 138 an den Seitenteilen 118, 120 verhindert wird.
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9 zeigt eine Seitenansicht eines Wälzkörpers 136, 138, 10 zeigt eine räumliche Darstellung eines Wälzkörpers 136, 138. Der Wälzkörper 136, 138 umfasst zwei kegelförmige Abschnitte 142, 144, die einen Doppelkegel 150 bilden. Der Übergang der kegelförmigen Abschnitte 142, 144 wird durch einen zylindrischen Mittelteil 140, gebildet., Nach außen weisen die kegelförmigen Abschnitte 142, 144 jeweils eine Fase 146, 148 auf. Der zylindrische Mittelteil 140 hat einen konstanten Außendurchmesser Di. Die kegelförmigen Abschnitte 142, 144 weisen einen kleinsten Durchmesser Di auf, der jeweils nach außen bis zu einem größten Durchmesser Da linear zunimmt.
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11 zeigt eine räumliche Darstellung eines Zwischenstücks 116. Die Bahnabschnitte 132, 134 weisen jeweils gegenüber der axialen Richtung schräg verlaufende Flanken 162, 164 auf, deren Zusammentreffen jeweils die Mittelkanten 133, 135 bildet. Die Bahnabschnitte 132, 134 sind dadurch konvex geformt.
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12 zeigt eine räumliche Darstellung eines Ausschnitts aus dem Pendelmasseträger 102. Die Bahnabschnitte 126, 128 weisen jeweils gegenüber der axialen Richtung schräg verlaufende Flanken 166, 168 auf, deren Zusammentreffen jeweils die Mittelkanten 127, 129 bildet. Die Bahnabschnitte 126, 128 sind dadurch ebenfalls konvex geformt.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Fliehkraftpendeleinrichtung
- 102
- Pendelmasseträger
- 103
- Flanschflügel
- 104
- Pendelmasse
- 106
- erstes Dämpfungselement
- 108
- erstes Dämpfungselement
- 110
- zweites Dämpfungselement
- 112
- zweites Dämpfungselement
- 114
- Ausnehmung
- 116
- Zwischenstück
- 118
- Seitenteil
- 120
- Seitenteil
- 122
- Niet
- 124
- Anlageabschnitt
- 126
- Bahnabschnitt Pendelmasseträger
- 127
- Mittelkante Bahnabschnitt Pendelmasseträger
- 128
- Bahnabschnitt Pendelmasseträger
- 129
- Mittelkante Bahnabschnitt Pendelmasseträger
- 130
- Anlageabschnitt
- 132
- Bahnabschnitt Zwischenstück
- 133
- Mittelkante Bahnabschnitt Zwischenstück
- 134
- Bahnabschnitt Zwischenstück
- 135
- Mittelkante Bahnabschnitt Zwischenstück
- 136
- Wälzkörper
- 138
- Wälzkörper
- 140
- zylindrischer Mittelteil
- 142
- kegelförmiger Abschnitt
- 144
- kegelförmiger Abschnitt
- 146
- Fase
- 148
- Fase
- 150
- Doppelkegel
- 162
- Flanke
- 164
- Flanke
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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