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Die Erfindung betrifft eine Gelenkverbindung zwischen einem Blechhebel und einem Schaltbolzen an einem schaltbaren Schlepphebel eines variablen Ventiltriebs eines Verbrennungskolbenmotors, bei welcher der Blechhebel als eine Blattfeder ausgebildet ist, und bei welcher der Blechhebel nach Art einer Sicherungsscheibe durch ein Aufstecken und einen Eingriff seiner endseitig offenen Ausnehmung in eine an dem axial äußeren Ende des Schaltbolzens ausgebildeten Ringnut gelenkig an dem Schaltbolzen befestigt ist.
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In der nicht vorveröffentlichten
DE 10 2017 101 792 A1 ist ein variabler Ventiltrieb eines Verbrennungskolbenmotors beschrieben, bei dem der Ventilhub einiger funktionsgleicher Gaswechselventile über schaltbare Schlepphebel und eine gemeinsame Stellvorrichtung umschaltbar ist. Die schaltbaren Schlepphebel weisen jeweils einen Primärhebel und einen schwenkbar an diesem gelagerten Sekundärhebel auf. Die Primärhebel sind jeweils gehäuseseitig an einem hydraulischen Abstützelement sowie dem Ventilschaft eines zugeordneten Gaswechselventils abgestützt, und sie stehen jeweils außen mit einem Primärnocken einer Nockenwelle in Abgriffkontakt. Die Sekundärhebel stehen jeweils außen mit zwei Sekundärnocken derselben Nockenwelle in Abgriffkontakt und sind jeweils über einen äußeren Schaltbolzen sowie einen inneren Koppelbolzen, die jeweils axialbeweglich in einer Querbohrung des jeweiligen Sekundär- und Primärhebels geführt sind, mit dem betreffenden Primärhebel koppelbar. Im entkoppelten Zustand der Sekundärhebel wird der Hubverlauf der Primärnocken auf die zugeordneten Gaswechselventile übertragen. Im mit den Primärhebeln gekoppelten Zustand der Sekundärhebel wird der jeweils höhere Hubverlauf der Primär- und Sekundärnocken auf die betreffenden Gaswechselventile übertragen.
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Die Stellvorrichtung umfasst langgestrecktes Betätigungsmittel, wie ein Schubblech oder eine Schaltstange, die in gehäusefesten Führungsöffnungen eines Zylinderkopfes parallel zu der Nockenwelle axialbeweglich geführt und von einem Linearaktuator in einer Schaltrichtung sowie von einem Federelement zurück verschiebbar ist. In dem Schubblech oder der Schaltstange ist für jeden der schaltbaren Schlepphebel eine schlitzförmige Öffnung angeordnet, in der jeweils ein als Blattfeder ausgebildeter Blechhebel endseitig längsverschiebbar geführt ist. Jeder der Blechhebel ist an dem anderen Ende nach Art einer Sicherungsscheibe jeweils durch Aufstecken und Eingriff seiner endseitig offenen Ausnehmung in eine an dem axial äußeren Ende des jeweiligen Schaltbolzens angeordnete Ringnut gelenkig an dem Schaltbolzen befestigt. Wenn das Schubblech oder die Schaltstange in eine Schaltrichtung verschoben wird, werden diejenigen Schlepphebel, bei denen die zugeordneten Primär- und Sekundärnocken durch die betreffenden Primär- und Sekundärhebel gerade im Grundkreis abgegriffen werden, durch die Axialverschiebung der Schaltbolzen sofort in den gekoppelten Zustand umgeschaltet. Bei denjenigen Schlepphebeln, bei denen die zugeordneten Primär- oder Sekundärnocken gerade nicht zugleich im Grundkreis abgegriffen werden, werden die Schaltbolzen über die Blechhebel zunächst nur in Schaltrichtung vorgespannt. Die Umschaltung dieser Schlepphebel in den gekoppelten Zustand erfolgt erst dann, wenn die zugeordneten Primär- oder Sekundärnocken zugleich im Grundkreis abgegriffen werden. Durch die gelenkige Verbindung zwischen den Blechhebeln und den Schaltbolzen wird der Ausgleich der bei laufendem Verbrennungskolbenmotor auftretenden Schwenkbewegung der Schlepphebel ermöglicht.
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Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zu Grunde, die Gelenkverbindung der eingangs genannten Bauart im Hinblick auf eine verbesserte Kraftübertragung zwischen dem Blechhebel und dem Schaltbolzen sowie eine vereinfachte Montage des Blechhebels an dem Schaltbolzen weiterzubilden.
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Diese Aufgabe ist durch eine Gelenkverbindung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen dieser Gelenkverbindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die Erfindung geht von einer zum Beispiel aus der
DE 10 2017 101 792 A1 bekannten Gelenkverbindung zwischen einem Blechhebel und einem Schaltbolzen an einem schaltbaren Schlepphebel eines variablen Ventiltriebs eines Verbrennungskolbenmotors aus. Bei dieser Gelenkverbindung ist der Blechhebel als eine Blattfeder ausgebildet und nach Art einer Sicherungsscheibe durch ein Aufstecken und einen Eingriff seiner endseitig offenen Ausnehmung in eine an dem axial äußeren Ende des Schaltbolzens ausgebildeten Ringnut gelenkig an dem Schaltbolzen befestigt.
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Während die Ausnehmung, die zum Beispiel durch Ausstanzen oder Laserschneiden aus dem Blechhebel herausgetrennt sein kann, weitgehend einer entsprechenden Ausnehmung einer Sicherungsscheibe gemäß DIN 6799 sowie die Nutbreite der Ringnut des Schaltbolzens der Nutbreite eines Bolzens gemäß DIN 6799 entsprechen, weist die in dem Schaltbolzen ausgebildete Ringnut im Vergleich zu einer Ausführung gemäß DIN 6799 erhöhte Nutschultern sowie an der axial äußeren Seitenwand der Ringnut einen nicht rechtwinkligen Nutauslauf auf.
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Durch die erhöhte Nutschulter an der axial äußeren Seitenwand der Ringnut ist die Kontaktfläche zwischen dem Blechhebel und dem Schaltbolzen vergrößert, wodurch die Kraftübertragung verbessert, der Verschleiß an den Kontaktflächen verringert, und ein Verkippen des Blechhebels verhindert wird. Durch die Ausbildung eines nicht rechtwinkligen Nutauslaufs an der axial äußeren Seitenwand ist die Ringnut axial außen trichterförmig erweitert und fängt beim Aufstecken des Blechhebels dessen schlepphebelseitiges Ende mit der Ausnehmung auf, wodurch die Montage des Blechhebels im Vergleich zu einer ohne einen solchen Nutauslauf ausgeführten Ringnut deutlich vereinfacht ist.
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Zur Erzielung erhöhter Nutschultern ist vorzugsweise vorgesehen, dass die durch die halbe Differenz zwischen dem Außendurchmesser d2 des Schaltbolzens und dem Innendurchmesser d1 der Ringnut gegebene Schulterhöhe (d2 - d1) / 2 der Ringnut mindestens 40% des Innendurchmessers d1 der Ringnut beträgt.
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Der nicht rechtwinklige Nutauslauf an der axial äußeren Seitenwand der Ringnut kann dadurch gebildet sein, dass die äußere Seitenwand der Ringnut kegelstumpfförmig nach außen geneigt ist.
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Zur Erzielung eines ausreichenden Einfangeffektes beim Aufstecken des Blechhebels auf den Schaltbolzen sollte der Öffnungswinkel β der axial äußeren Seitenwand der Ringnut mindestens 10° betragen (β ≥ 10°).
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Alternativ dazu oder zusätzlich zu der Neigung der axial äußeren Seitenwand der Ringnut kann der nicht rechtwinklige Nutauslauf an dieser Seitenwand auch dadurch gebildet sein, dass die Nutschulter der axial äußeren Seitenwand der Ringnut gerundet ausgeführt ist.
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Zur Erzielung eines ausreichenden Einfangeffektes beim Aufstecken des Blechhebels auf den Schaltbolzen beträgt der Rundungsradius r der Nutschulter der axial äußeren Seitenwand der Ringnut bevorzugt mindestens ein Drittel der Schulterhöhe der Ringnut.
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Alternativ zu einer gerundeten Ausführung kann die Nutschulter der axial äußeren Seitenwand der Ringnut auch als eine abgeschrägte Fase ausgebildet sein.
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Zur Erzielung eines ausreichenden Einfangeffektes beim Aufstecken des Blechhebels auf den Schaltbolzen liegt der Öffnungswinkel α der Fase an der axial äußeren Seitenwand der Ringnut bevorzugt im Bereich von 30° bis 60° (einschließlich der Bereichsgrenzen), und die Höhe der Fase beträgt mindestens ein Drittel der Schulterhöhe der Ringnut.
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Zur weiteren Verdeutlichung der Erfindung ist der Beschreibung eine Zeichnung eines Ausführungsbeispiels beigefügt. In dieser zeigt
- 1 eine erfindungsgemäße Gelenkverbindung zwischen einem Blechhebel und einem Schaltbolzen in einer axialen Seitenansicht,
- 1a die Gelenkverbindung zwischen dem Blechhebel und dem Schaltbolzen gemäß 1 in einem vergrößerten Ausschnitt,
- 1b den Schaltbolzen gemäß den 1 und 1a mit einer ersten Ausführung einer Ringnut in einer radialen Seitenansicht,
- 1c den Schaltbolzen gemäß den 1 und 1a mit einer zweiten Ausführung einer Ringnut in einer radialen Seitenansicht,
- 1d den Schaltbolzen gemäß den 1 und 1a mit einer dritten Ausführung einer Ringnut in einer radialen Seitenansicht, und
- 2 einen schaltbaren Schlepphebel eines Ventiltriebs mit der Gelenkverbindung gemäß den 1 bis 1d in einer perspektivischen Ansicht.
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Ein in der perspektivischen Ansicht von 2 abgebildeter schaltbarer Schlepphebel 2 weist einen Primärhebel 4 und einen Sekundärhebel 6 auf. Der Primärhebel 4 ist kastenförmig aufgebaut und nimmt zwischen seinen beiden langgestreckten Seitenwänden 8, 10 eine drehbar gelagerte Abgriffrolle 12 zum Abgriff eines zugeordneten Primärnockens einer oberhalb des Schlepphebels 2 angeordneten, hier nicht abgebildeten Nockenwelle auf. Der Sekundärhebel 6 ist ebenfalls kastenförmig aufgebaut, umfasst mit seinen beiden langgestreckten Seitenwänden 14, 20 die beiden langgestreckten Seitenwände 8, 10 des Primärhebels 4, und ist an diesem mittels eines Gelenkbolzens 28 schwenkbar gelagert. Am oberen Außenrand der Seitenwände 14, 20 des Sekundärhebels 6 ist jeweils ein nach außen gerichteter seitlicher Vorsprung 16, 22 mit einer äußeren, konvex gewölbten Gleitfläche 18, 24 zum Abgriff von zwei identischen Sekundärnocken der zugeordneten Nockenwelle angeordnet. Durch eine als Schenkelfeder ausgebildete Anpressfeder 30, die um den Gelenkbolzen 28 angeordnet und an dem Primärhebel 4 sowie dem Sekundärhebel 6 abgestützt ist, wird der Sekundärhebel 6 in Richtung zu der Nockenwelle gedrückt.
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Im eingebauten Zustand ist der Primärhebel 4 gehäuseseitig an einem hydraulischen Abstützelement sowie dem Ventilschaft eines zugeordneten Gaswechselventils abgestützt und steht außen über die Abgriffrolle 12 mit dem zugeordneten Primärnocken der Nockenwelle in Abgriffkontakt. Der Sekundärhebel 6 steht im eingebauten Zustand über die Gleitflächen 18, 24 der Vorsprünge 16, 22 mit den beiden zugeordneten Sekundärnocken der Nockenwelle in Abgriffkontakt und ist mittels eines äußeren Schaltbolzens 32 sowie eines in 2 nicht erkennbaren inneren Koppelbolzens, die jeweils axialbeweglich in einer Querbohrung des Sekundärhebels 6 und des Primärhebels 4 geführt sind, mit dem Primärhebel 4 koppelbar. Durch einen an der benachbarten Seitenwand 20 des Sekundärhebels 6 befestigten Schutzbügel 26 ist der Schaltbolzen 32 gegen ein Herausfallen gesichert.
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Im entkoppelten Zustand des Sekundärhebels 6 wird der Hubverlauf des Primärnockens auf das zugeordnete Gaswechselventil übertragen. Im mit dem Primärhebel 4 gekoppelten Zustand des Sekundärhebels 6 wird der jeweils höhere Hubverlauf des Primärnockens und der Sekundärnocken auf das betreffende Gaswechselventil übertragen.
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Eine Stellvorrichtung zur Kopplung und Entkopplung des Sekundärhebels 6 mit beziehungsweise von dem Primärhebel 4 weist ein langgestrecktes Betätigungselement, beispielsweise eine hier nicht abgebildete Schaltstange oder ein Schubblech, die in gehäusefesten Führungsöffnungen eines Zylinderkopfes parallel zu der Nockenwelle axialbeweglich geführt und von einem Linearaktuator in einer Schaltrichtung sowie von einem Federelement axial zurück verschiebbar ist. In der Schaltstange ist für den schaltbaren Schlepphebel 2 eine schlitzförmige Öffnung ausgebildet, in der ein als Blattfeder ausgebildeter Blechhebel 38 endseitig längsverschiebbar geführt ist. An dem schlepphebelseitigen Ende 40 ist der Blechhebel 38 nach Art einer Sicherungsscheibe durch Aufstecken und Eingriff seiner endseitig offenen Ausnehmung 42 in eine an dem axial äußeren Ende 34 des Schaltbolzens 32 ausgebildeten Ringnut 36, 36' gelenkig an dem Schaltbolzen 32 befestigt.
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Aufgrund des Schutzbügels 26 wird der Schaltbolzen 32 schon bei der Montage des Schlepphebels 2 in die betreffende Querbohrung eingesetzt und danach der Schutzbügel 26 in seine Sollstellung umgebogen. Die Montage des Blechhebels 38 erfolgt bei der Ausrüstung des Zylinderkopfes mit den Bauteilen des Ventiltriebs als letztes, wobei der Blechhebel 38 weitgehend ohne Sichtkontakt auf den Schaltbolzen 32 aufgesteckt wird.
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Durch eine Verschiebung der nicht dargestellten Schaltstange oder des Schubblechs in Schaltrichtung wird der Schlepphebel 2 dann, wenn die zugeordneten Primär- und Sekundärnocken durch die Primär- und Sekundärhebel 4, 6 gerade zugleich im Grundkreis abgegriffen werden, durch eine dann mögliche Axialverschiebung des Schaltbolzens 32 nach innen sofort in den gekoppelten Zustand umgeschaltet. Sofern die zugeordneten Primär- und Sekundärnocken aber gerade nicht zugleich im Grundkreis abgegriffen werden, wird der Schaltbolzen 32 über den Blechhebel 38 zunächst nur in Schaltrichtung vorgespannt. Die Umschaltung des Schlepphebels 2 in den gekoppelten Zustand erfolgt erst dann, wenn die zugeordneten Primär- oder Sekundärnocken zugleich im Grundkreis abgegriffen werden. Durch die Gelenkverbindung 44 zwischen dem Blechhebel 38 und dem Schaltbolzen 32 wird der Ausgleich der bei laufendem Verbrennungskolbenmotor auftretenden Schwenkbewegung des Schlepphebels 2 ermöglicht.
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Nachfolgend werden anhand der 1, 1a, 1b, 1c und 1d verschiedene Ausgestaltungsmerkmale der Gelenkverbindung 44 beschrieben, durch welche die Kraftübertragung zwischen dem Blechhebel 38 und dem Schaltbolzen 32 verbessert sowie die Montage des Blechhebels 38 an dem Schaltbolzen 32 vereinfacht wird.
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In 1 sind der Blechhebel 38 und der Schaltbolzen 32 im montierten Zustand der Gelenkverbindung 44 in einer Seitenansicht mit axialer Blickrichtung auf den Schaltbolzen 32 von außen nach innen abgebildet, wobei der Schaltbolzen 32 am axial äußeren Rand der Ringnut 36, 36', 36" geschnitten ist. In 1a ist dieselbe Gelenkverbindung 44 mit dem schlepphebelseitigen Ende 40 des Blechhebels 38 in einem vergrößerten Ausschnitt dargestellt.
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Während die Ausnehmung 42, die zum Beispiel durch Ausstanzen oder Laserschneiden aus dem Blechhebel 38 herausgetrennt sein kann, weitgehend einer entsprechenden Ausnehmung einer Sicherungsscheibe gemäß DIN 6799 und die Nutbreite b der Ringnut 36, 36', 36" des Schaltbolzens 32 der Nutbreite eines Bolzens gemäß DIN 6799 entsprechen, weist die in dem Schaltbolzen 32 angeordnete Ringnut 36, 36', 36" gegenüber einer Ausführung gemäß DIN 6799 erhöhte Nutschultern 48, 54, 54', 54" auf. Die Schulterhöhe SH der Ringnut 36, 36', 36", die gemäß (d2 - d1) / 2 durch die halbe Differenz zwischen dem Außendurchmesser d2 des Schaltbolzens 32 und dem Innendurchmesser d1 der Ringnut 36, 36', 36" an deren Nutboden 50 gegeben ist, beträgt zur Erzielung erhöhter Nutschultern 48, 54, 54', 54" mindestens 40% des Innendurchmessers d1 der Ringnut 36, 36', 36". Durch die erhöhte Nutschulter 48, 54, 54', 54" insbesondere an der axial inneren Seitenwand 46 der Ringnut 36, 36', 36", ist die Kontaktfläche zwischen dem Blechhebel 38 und dem Schaltbolzen 32 vergrößert, wodurch die Kraftübertragung verbessert, der Verschleiß an den Kontaktflächen verringert, und ein Verkippen des Blechhebels 38 verhindert wird.
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In den 1b, 1c und 1d ist der Schaltbolzen 32 mit drei alternativen Ausführungen eines Nutauslaufs 58, 60, 62 an der axial äußeren Seitenwand 52, 52' der Ringnut 36, 36', 36" jeweils in einer radialen Seitenansicht abgebildet. In der ersten Ausführung gemäß 1b ist ein nicht rechtwinkliger Nutauslauf 58 dadurch gebildet, dass die axial äußere Seitenwand 52' der Ringnut 36 kegelstumpfförmig nach außen geneigt ist. Hierbei beträgt der Öffnungswinkel β der äußeren Seitenwand 52' mindestens 10°.
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In der zweiten Ausführung gemäß 1c ist ein nicht rechtwinkliger Nutauslauf 60 durch eine gerundete Ausführung der Nutschulter 54' der äußeren Seitenwand 52 der Ringnut 36' gebildet, wobei der Rundungsradius r der Nutschulter 54' mindestens ein Drittel der Schulterhöhe SH [(d2 - d1)/2] der Ringnut 36' beträgt.
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In der dritten Ausführung gemäß 1d ist ein nicht rechtwinkliger Nutauslauf 62 durch eine Ausbildung der Nutschulter 54" der äußeren Seitenwand 52 der Ringnut 36" als eine abgeschrägte Fase 56 gebildet, wobei der Öffnungswinkel α der Fase 56 im Bereich zwischen 30° und 60° einschließlich der Bereichsgrenzen liegt, und die Höhe h der Fase 56 mindestens ein Drittel der Schulterhöhe SH der Ringnut (36") beträgt.
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Durch die Ausbildung eines nicht rechtwinkligen Nutauslaufs 58, 60, 62 an der axial äußeren Seitenwand 52, 52' ist die Ringnut 36, 36', 36" axial außen trichterförmig erweitert und fängt beim Aufstecken des Blechhebels 38 dessen schlepphebelseitiges Ende 40 mit der Ausnehmung 42 auf, wodurch die Montage des Blechhebels 38 gegenüber einer ohne einen Nutauslauf ausgeführten Ringnut deutlich vereinfacht ist.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Schaltbarer Schlepphebel
- 4
- Primärhebel
- 6
- Sekundärhebel
- 8
- Erste Seitenwand des Primärhebels
- 10
- Zweite Seitenwand des Primärhebels
- 12
- Abgriffrolle
- 14
- Erste Seitenwand des Sekundärhebels
- 16
- Erster Vorsprung
- 18
- Erste Gleitfläche
- 20
- Zweite Seitenwand des Sekundärhebels
- 22
- Zweiter Vorsprung
- 24
- Zweite Gleitfläche
- 26
- Schutzbügel
- 28
- Gelenkbolzen
- 30
- Anpressfeder, Schenkelfeder
- 32
- Schaltbolzen
- 34
- Äußeres Ende des Schaltbolzens
- 36
- Ringnut
- 36
- Ringnut
- 36"
- Ringnut
- 38
- Blechhebel, Blattfeder
- 40
- Schlepphebelseitiges Ende
- 42
- Ausnehmung
- 44
- Gelenkverbindung
- 46
- Innere Seitenwand
- 48
- Nutschulter
- 50
- Nutboden
- 52
- Äußere Seitenwand
- 52'
- Äußere Seitenwand
- 54
- Nutschulter
- 54'
- Nutschulter
- 54"
- Nutschulter
- 56
- Fase
- 58
- Nutauslauf (erste Ausführungsform)
- 60
- Nutauslauf (zweite Ausführungsform)
- 62
- Nutauslauf (dritte Ausführungsform)
- b
- Nutbreite
- d1
- Innendurchmesser
- d2
- Außendurchmesser
- h
- Höhe der Fase
- r
- Rundungsradius
- α
- Öffnungswinkel der Fase
- β
- Öffnungswinkel der äußeren Seitenwand
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102017101792 A1 [0002, 0006]
