DE102017207724A1 - Brake caliper of a disc brake of a vehicle - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Bremssattel einer Scheibenbremse eines Fahrzeuges umfassend zumindest eine Zylinderbohrung zur verschiebbaren Aufnahme eines becherförmigen Bremskolbens, welcher Bremskolben eine geschlossene sattelseitige Stirnfläche und eine ringförmige belagseitige Stirnfläche aufweist, sowie zumindest einen zum Andruck an einen Bremsbelag der Scheibenbremse geeignetes Zwischenelement, welches Zwischenelement an dessen kolbenseitiger Stirnseite mit dem Bremskolben verbunden ist und einen direkten Kontakt zwischen dem Bremskolben und dem Bremsbelag verhindert. Und wobei die belagseitige Stirnseite des Zwischenelements am Bremsbelag abstützbar ist. Das Zwischenelement ist ein Metallkissen-Element. The invention relates to a caliper of a disc brake of a vehicle comprising at least one cylinder bore for slidably receiving a cup-shaped brake piston, which brake piston has a closed saddle-side end face and an annular lining-side end face, and at least one suitable for pressing against a brake pad of the disc brake intermediate element, which intermediate element at the piston-side end face is connected to the brake piston and prevents direct contact between the brake piston and the brake pad. And wherein the lining-side end face of the intermediate element can be supported on the brake pad. The intermediate element is a metal cushion element.
Description
Die Erfindung betrifft einen Bremssattel einer Scheibenbremse eines Fahrzeuges nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Zum Stand der Technik wird beispielshalber auf die
Herkömmliche Bremssättel einer Scheibenbremse eines Fahrzeuges, welche aus dem Stand der Technik bekannt sind, umfassen üblicherweise eine Zylinderbohrung zur verschiebbaren Aufnahme eines becherförmigen Kolbens. Die Verschiebung des Kolbens geschieht dabei in der Regel mittels einer hydraulischen Flüssigkeit. Dabei drücken bei einer Bremsbetätigung die oder der Bremskolben einen Bremsbelag gegen eine bei der Fahrt des Fahrzeuges rotierende Bremsscheibe. Mittels der Reibung der Bremsbeläge an der Bremsscheibe wird die kinetische Energie des Fahrzeuges in Wärme umgewandelt. Das Fahrzeug bremst.Conventional brake calipers of a disc brake of a vehicle, which are known from the prior art, usually comprise a cylinder bore for slidably receiving a cup-shaped piston. The displacement of the piston is done usually by means of a hydraulic fluid. At a brake actuation, the brake piston or pistons press a brake pad against a brake disk rotating during the drive of the vehicle. By means of the friction of the brake pads on the brake disc, the kinetic energy of the vehicle is converted into heat. The vehicle brakes.
Eine große Schwierigkeit beim Design und der Konstruktion von solchen Bremssättel, insbesondere bei Bremssättel für Scheibenbremsen, ist der Abtransport der bei einer Bremsung entstehenden Wärme bzw. die Vermeidung einer zu hohen Erwärmung der hydraulischen Flüssigkeit. Um deswegen Bremskraftverluste zu vermeiden sind aus dem Stand der Technik sogenannte Isolierkörper bekannt, welche zwischen dem Bremskolben und dem Bremsbelag angeordnet sind und so den Wärmeeintrag von den heißen Bremsbelägen über den Bremskolben in die hydraulische Flüssigkeit herabsetzen. Ein solcher Bremssattel ist beispielsweise in der
Hinzu kommt, dass isolierende Materialien bzw. Einsätze, wie sie beispielsweise in der
Weiterhin können neben dem Problem des hohen Wärmeeintrags auch akustische Probleme durch Schwingungen von der Bremsscheibe in den Bremssattel bei einem Bremseingriff entstehen. Derartige Schwingungen bzw. Vibrationen werden für die Fahrzeuginsassen als unangenehme Geräusche wahrgenommen.Furthermore, in addition to the problem of high heat input and acoustic problems caused by vibrations from the brake disc in the brake caliper at a braking intervention. Such vibrations or vibrations are perceived as unpleasant noises for the vehicle occupants.
Aus dem Stand der Technik sind zur Schwingungsdämpfung sogenannte Metallkissen (engl. Metal-Mesh) bekannt. Metallkissen sind Formteile aus einem Drahtgestrick mit elastischen Eigenschaften, die eigenständig oder im Verbund beispielsweise mit Armaturen eingesetzt werden. Sie dienen der Optimierung der Schwingungsisolierung und Lärmreduzierung. Typische Anwendungsfälle sind Abgasanlagen, Antriebsstrang/Kraftübertragung, Elektronik, Filtration/Emission, Karosserie, Anbauteile, Motor, Nebenaggregate und Sicherheitssysteme. Die
Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Bremssattel einer Scheibenbremse eines Fahrzeuges bereitzustellen, welcher die notwendige Festigkeit und Steifigkeit bereitstellt um in allen Betriebssituationen des Fahrzeuges bestmöglich zu agieren und welcher gleichzeitig eine bestmögliche Isolierung der hydraulischen Flüssigkeit sowie eine gute Schwingungsdämpfung zur Vermeidung von unerwünschten Geräuschen gewährleistet.It is an object of the invention to provide a brake caliper disc brake of a vehicle, which provides the necessary strength and rigidity to act in the best possible in all operating situations of the vehicle and which simultaneously ensures the best possible isolation of the hydraulic fluid and a good vibration damping to avoid unwanted noise.
Die Lösung der Aufgabe ergibt sich durch einen Bremssattel einer Scheibenbremse eines Fahrzeuges mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen sind Inhalt der Unteransprüche.The solution of the problem results from a caliper of a disc brake of a vehicle with the features of
Es wird ein Bremssattel einer Scheibenbremse eines Fahrzeuges vorgeschlagen, welcher zumindest eine Zylinderbohrung zur verschiebbaren Aufnahme eines becherförmigen, bevorzugt metallischen, Bremskolbens umfasst. Der Bremskolben weist dabei eine geschlossene sattelseitige Stirnfläche und eine bevorzugt ringförmige belagseitige Stirnfläche auf. Des Weiteren ist an der (bevorzugt offenen) belagseitigen Stirnfläche des Bremskolbens zumindest ein zum Andruck an einen Bremsbelag bzw. an eine Bremsbelagrückenplatte der Scheibenbremse geeignetes Zwischenelement angeordnet. Das Zwischenelement ist dabei mit dem Bremskolben verbunden und verhindert den direkten Kontakt zwischen dem Bremskolben, genauer zwischen dem belagseitigen Ende des Bremskolbens und dem Bremsbelag bzw. einer sogenannten Bremsbelagrückenplatte. It is proposed a caliper of a disc brake of a vehicle, which comprises at least one cylinder bore for slidably receiving a cup-shaped, preferably metallic, brake piston. The brake piston in this case has a closed saddle-side end face and a preferably annular lining-side end face. Furthermore, at least one intermediate element which is suitable for pressing on a brake pad or on a brake pad back plate of the disc brake is arranged on the (preferably open) lining-side end face of the brake piston. The intermediate element is connected to the brake piston and prevents direct contact between the brake piston, more precisely between the lining-side end of the brake piston and the brake pad or a so-called brake pad back plate.
Erfindungsgemäß ist das genannte Zwischenelement ein Metallkissen-Element.According to the invention, said intermediate element is a metal cushion element.
Ein Bremsbelag wie er im Sinne dieser Erfindung definiert ist umfasst üblicherweise eine genannte Bremsbelagrückenplatte als Trägerplatte, welche dem Bremskolben zugewandt ist und in diesem Falle in Berührung mit dem Metallkissen-Element steht, sowie ein Reibmittel, welches der Bremsscheibe zugewandt ist und bei einem Bremsvorgang gegen die Bremsscheibe gedrückt wird. A brake pad as defined in the context of this invention usually includes a said brake pad back plate as a support plate which faces the brake piston and is in this case in contact with the metal pad element, as well as a friction means which faces the brake disc and during a braking operation against the brake disc is pressed.
Ein derartiges Metallkissen-Element beschreibt ein Formteil, welches aus einem Drahtgestrick, insbesondere aus einem Chrom-Nickel-Stahldrahtgestrick (CrNi) ausgebildet ist. Es besitzt elastische Eigenschaften, weshalb es sich hervorragend zur Dämpfung, Isolierung und Entkoppelung von Schwingungen eignet. Im Stand der Technik werden derartige Kissen auch als Ganzmetallkissen bezeichnet. Die Federkennlinie eines solchen Ganzmetallkissens weist eine ausgeprägte Hysterese auf. Ihr Beitrag ist ein Maß für die vorhandene Dämpfung. Diese wird durch Reibung zwischen den einzelnen Windungen des Drahtes bewirkt. Die dabei entstehende Wärme wird nach außen abgeführt.Such a metal pad element describes a molded part, which is formed from a wire mesh, in particular from a chromium-nickel steel wire mesh (CrNi). It has elastic properties, making it ideal for damping, isolating and decoupling vibrations. In the prior art, such cushions are also referred to as all-metal cushions. The spring characteristic of such an all-metal cushion has a pronounced hysteresis. Your contribution is a measure of the existing damping. This is caused by friction between the individual turns of the wire. The resulting heat is dissipated to the outside.
Als Entkopplungselement am Bremssattel bzw. am Bremskolben dient das Metallkissen-Element als Art elastische Zwischenlagen und kann so Schwingungsamplituden reduzieren und den Bremssattel von der Bremsscheibe schwingungsseitig entkoppeln.As a decoupling element on the brake caliper or on the brake piston, the metal cushion element serves as a type of elastic intermediate layers and can thus reduce vibration amplitudes and decouple the caliper of the brake disc vibration side.
Wie bereits genannt ist es bevorzugt, dass das Metallkissen-Element aus einem CrNi-Stahldraht besteht. Zur Herstellung dieses Metallkissenelements kann ein Metalldraht beispielsweise auf dafür geeigneten Maschinen gestrickt, gewellt, aufgerollt und in die gewünschte Form gepresst werden. Zwar ist die Wärmeleitfähigkeit derartiger metallischer Materialien vergleichsweise hoch, jedoch kann die Wärme, welche bei einem Bremseingriff entsteht, aufgrund der großen Oberfläche des Metallkissen-Elements an die Umgebung abgegeben werden.As already mentioned, it is preferable that the metal pad element is made of a CrNi steel wire. To produce this metal cushion element, a metal wire can be knitted, corrugated, rolled up and pressed into the desired shape, for example on suitable machines. Although the thermal conductivity of such metallic materials is comparatively high, however, the heat generated by a braking engagement may be released to the environment due to the large surface area of the metal pad element.
In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung umfasst das Metallkissen-Element zumindest eine (bespielsweise metallische) Hülse, welche Hülse zumindest eine Stirnseite, also die belagseitige und/oder die kolbenseitige Stirnseite des Metallkissen-Elements umgibt. Besonders bevorzugt befindet sich auf beiden Stirnseiten eine solche Hülse bzw. Metallscheibe. Unter einer derartigen Hülse ist beispielsweise ein scheibenartiges, glattes und flächiges Metallelement bzw. eine Metallscheibe zu verstehen, welche als Kontaktfläche zwischen das eigentliche aus dem Metalldraht bzw. Drahtgestrick aufgebaute Metallkissen-Element und dem Kolben bzw. dem Bremsbelag (genauer der Bremsbelagrückenplatte) angeordnet ist. Dadurch kann der gepresste Drahtknollen bzw. Drahtgestrick des Metallkissen-Elements geschützt werden und zudem eine flächige Krafteinleitung bzw. Kraftübertragung gewährleistet werden.In a preferred embodiment of the invention, the metal cushion element comprises at least one (recordable metallic) sleeve, which sleeve surrounds at least one end face, that is to say the lining-side and / or the piston-side end face of the metal cushion element. Particularly preferred is located on both end faces such a sleeve or metal disc. Under such a sleeve, for example, a disc-like, smooth and flat metal element or a metal disc is to be understood, which is arranged as a contact surface between the actual constructed of the metal wire or wire mesh metal pad element and the piston or the brake pad (more precisely, the brake pad back plate) , As a result, the pressed wire knot or wire mesh of the metal cushion element can be protected and, in addition, a two-dimensional introduction of force or force transmission can be ensured.
Eine zuletzt beschriebene Hülse bzw. Metallscheibe ist bevorzugt mit dem Drahtelement verschweißt. Dabei kommt besonders bevorzugt eine Punktverschweißung zum Einsatz. Aufgrund der bevorzugten Ausführung der Hülse bzw. der Scheibe als metallisches Element (beispielsweise als Edelstahl), bietet eine Verschweißung ein einfaches und kostengünstiges Fügeverfahren.A sleeve or metal disc described last is preferably welded to the wire element. In this case, spot welding is particularly preferably used. Due to the preferred embodiment of the sleeve or the disc as a metallic element (for example, as stainless steel), a weld offers a simple and inexpensive joining method.
Alternativ kann die Hülse auch aus einem anderen Werkstoff, beispielsweise einem wärmeisolierenden Werkstoff, wie eine Keramik, ausgebildet sein. Neben einer Verschweißung bietet sich dann auch eine Verklebung oder Verpressen der Hülse mit dem Drahtgestrick an. Eine Ausführung der Hülse aus einem wärmeisolierenden Material (beispielsweise Keramik) hat den Vorteil, dass sowohl eine hervorragende Schwingungsdämpfung (durch das Drahtgestrick), als auch eine gute Wärmeisolation (durch die Isolationshülse) gewährleistet wird.Alternatively, the sleeve may also be formed of another material, for example a heat-insulating material, such as a ceramic. In addition to a weld then offers a bonding or pressing the sleeve with the wire mesh. An embodiment of the sleeve of a heat-insulating material (for example, ceramic) has the advantage that both an excellent vibration damping (by the wire mesh), as well as a good thermal insulation (by the insulating sleeve) is ensured.
Das Metallkissen-Element ist bevorzugt ringförmig bzw. zumindest annähernd rohrförmig ausgebildet. Das rohrförmige Metallkissen-Element kann also beispielsweise durchgängig den gleichen Rohraußen- und Rohrinnendurchmesser aufweisen oder sich an unterschiedlichen Bereichen in seinem Rohraußendurchmesser unterscheiden. So kann beispielsweise der Rohraußendurchmesser an dem den Bremsbelag berührenden Ende (der belagseitigen Stirnfläche) des rohrförmigen Metallkissen-Elements einen größeren Rohraußendurchmesser (in Form eines Kragens) aufweisen als der Innendurchmesser des becherförmigen Kolbens. Um jedoch in den becherförmigen Kolben hineinzuragen, ändert bzw. verkleinert sich der Rohraußendurchmesser des Metallkissen-Elements spätestens in dem Bereich, in welchen dieser in den becherförmigen Kolben eintritt. Der Rohrinnendurchmesser kann dabei durchgängig gleichgroß sein.The metal cushion element is preferably annular or at least approximately tubular. The tubular metal cushion element can therefore have, for example, the same outer tube and inner tube diameter throughout or differ at different regions in its outer tube diameter. Thus, for example, the pipe outer diameter at the brake pad contacting end (the lining-side end face) of the tubular metal pad member having a larger pipe outside diameter (in the form of a collar) than the inner diameter of the cup-shaped piston. However, in order to project into the cup-shaped piston, the tube outer diameter of the metal pad element changes or decreases at the latest in the region in which it enters the cup-shaped piston. The inner diameter of the pipe can be the same size throughout.
Genauso ist es möglich, dass das den Bremsbelag berührende Ende (also die belagseitige Stirnfläche) des Metallkissen-Elements geschlossen ist und so eine kreisförmige Fläche darstellt.Likewise, it is possible that the brake lining contacting end (ie the lining-side end face) of the metal pad element is closed and thus constitutes a circular surface.
So kann eine im Gegensatz zu einem Rohr mit durchgängig unverändertem Außen- und Innendurchmesser aufgrund eines erhöhten Materialeinsatzes höhere Festigkeit des Metallkissen-Elements gewährleistet werden. Andererseits ist bei einem gleichmäßigen Rohraußen- und Innendurchmesser des Metallkissen-Elements, wobei der Rohraußendurchmesser maximal dem Innendurchmesser des becherförmigen Kolbens entsprechen kann, eine minimale Berührungsfläche zwischen dem Metallkissen-Element und der Bremsbelagrückenplatte gewährleistet. Eine solche minimale Flächenberührung bedeutet, dass sich auch die übertragene Wärmemenge zwischen Metallkissen-Element und Bremskolben verringert.Thus, in contrast to a tube with a continuously unchanged outer and inner diameter due to an increased use of material higher strength of the metal cushion element can be ensured. On the other hand, with a uniform pipe outside and inside diameter of the metal pad member, wherein the pipe outside diameter may correspond to the maximum inner diameter of the cup-shaped piston, a minimum contact surface between the metal pad member and the brake pad back plate guaranteed. Such a minimum surface contact means that the amount of heat transferred between the metal cushion element and the brake piston is also reduced.
Die Verbindung zwischen dem Metallkissen-Element und dem Bremskolben kann dabei, wie bereits beschrieben, in Form einer Pressverbindung ausgebildet sein, in welcher ein Teil des Metallkissen-Elements bzw. die kolbenseitigen Stirnseite des Metallkissen-Elements in den becherförmigen Bremskolben hineinragt und in diesen eingepresst ist. Dabei kann sowohl das Drahtgestrick des Metallkissen-Elements direkt oder aber auch eine genannte Hülse im Kontakt mit dem Kolben stehen.The connection between the metal cushion element and the brake piston can, as already described, be in the form of a press connection, in which a part of the metal cushion element or the piston-side end face of the metal cushion element projects into the cup-shaped brake piston and pressed into it is. In this case, both the wire mesh of the metal cushion element directly or else a sleeve mentioned can be in contact with the piston.
Alternativ zu einer genannten Pressverbindung des Metallkissen-Elements mit dem Bremskolben ist es ebenso möglich, das Metallkissen-Element mit dem Bremskolben zu verkleben, verschweißen, verschrauben oder mittels einer formschlüssigen Verbindung zu fügen.As an alternative to a stated press connection of the metal cushion element to the brake piston, it is also possible to glue the metal cushion element to the brake piston, to weld it, to screw it or to join it by means of a positive connection.
Weiterhin ist es möglich, dass an der ringförmigen Stirnfläche des Bremskolbens eine Aufnahmenut zur Aufnahme eines bevorzugt ebenfalls ringförmigen Metallkissen-Elements vorgesehen ist. Das Metallkissen-Element kann dann in die Aufnahmenut an am Bremskolben eingesetzt und befestigt werden. Außerdem kann ebenso die Bremsbelagrückenplatte eine solche Aufnahmenut für ein (bevorzugt ringförmiges) Metallkissen-Element umfassen. Eine gleichmäßige Kraftübertragung bzw. Krafteinleitung kann somit gewährleistet werden.Furthermore, it is possible that a receiving groove for receiving a preferably likewise annular metal cushion element is provided on the annular end face of the brake piston. The metal pad element can then be inserted and fixed in the receiving groove on the brake piston. In addition, also the brake pad back plate may comprise such a receiving groove for a (preferably annular) metal pad element. A uniform force transmission or force transmission can thus be ensured.
Neben der genannten akustischen Entkoppelung und Wärmeisolation (insbesondere mit einer oder zwei die Stirnflächen des Metallkissen-Elements umgebenden wärmeisolierenden Hülse) soll im Folgenden ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Bremssattels beschrieben werden. Aufgrund der hohen Kräfte, welche beim Bremsen auf den Bremssattel einwirken, ist es erforderlich, dass Bremssättel, insbesondere sogenannte Faustsättel, möglichst robust und mit einer hohen Steifigkeit ausgebildet werden. Aufgrund ungleichmäßiger Belastungen kommt es dabei häufig zu einem ungleichmäßigen Verschleiß der Bremsbeläge am Bremssattel.In addition to the aforementioned acoustic decoupling and heat insulation (in particular with one or two surrounding the end faces of the metal cushion element heat-insulating sleeve), a further advantage of the caliper according to the invention will be described below. Due to the high forces acting on the brake caliper during braking, it is necessary that brake calipers, in particular so-called floating calipers, be made as robust as possible and with a high rigidity. Due to uneven loads, there is often an uneven wear of the brake pads on the brake caliper.
So wird beispielsweise eine Seite des Bremsbelags während der Lebensdauer mehr und die andere Seite des gleichen Bremsbelags weniger verschlissen. Der erfindungsgemäße Bremssattel mit dem genannten Metallkissen-Element ermöglicht einen Toleranzausgleich von ungleichmäßig auftretenden Kräfte und Belastungen, wobei ein ungleichmäßiger bzw. einseitiger Verschleiß der Bremsbeläge bzw. des Bremsbelags verhindert werden kann. Denn durch die nachgiebige bzw. elastische Eigenschaft des Metallkissen-Elements kann dieses derartige Inhomogenität in der Belastung ausgleichen.For example, one side of the brake pad is worn more during the lifetime and the other side of the same brake pad less worn. The caliper according to the invention with said metal pad element allows a tolerance compensation of uneven forces and loads, with a non-uniform or one-sided wear of the brake pads or the brake pad can be prevented. Because of the resilient or elastic property of the metal cushion element, this inhomogeneity in the load can be compensated.
Um ein negatives Ansprechverhalten der Bremse durch den zusätzlichen Federweg des Metallkissen-Elements zu mindern bzw. zu vermeiden, ist es vorteilhaft das Metallkissen-Element bzw. das Drahtgestrick des Metallkissen-Elements bereits vor der Montage entsprechend „hart“ auszulegen bzw. zu komprimieren, sodass ein geringerer Restfederweg vorhanden ist.In order to reduce or avoid a negative response of the brake by the additional spring travel of the metal pad element, it is advantageous to design or compress the metal pad element or the wire mesh of the metal pad element accordingly "hard" before assembly, so that a lower residual spring travel is present.
Es ist weiterhin möglich einen Bremsassistenten einzusetzen, welcher eine Vorkomprimierung des Metallkissen-Elements bei Erfassen eines möglichen Bremseingriffs veranlasst, sodass das gewünschte Ansprechverhalten beim eigentlichen darauffolgenden Bremseingriff erreicht werden kann.It is also possible to use a brake assist, which causes a pre-compression of the metal pad element upon detection of a possible brake engagement, so that the desired response during the actual subsequent braking intervention can be achieved.
Diese und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen und aus der Beschreibung auch aus den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich alleine oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausführungsform der Erfindung verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich genommen schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird.These and other features will become apparent from the claims and from the description also from the drawings, wherein the individual features each alone or more in the form of sub-combinations in one embodiment of the invention be realized and represent advantageous and inherently protectable versions for which protection is claimed here.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von drei Ausführungsbeispielen weiter erläutert. Erfindungswesentlich können dabei sämtliche näher beschriebenen Merkmale sein.In the following, the invention will be further explained with reference to three exemplary embodiments. Essential to the invention may be all features described in more detail.
In den drei Figuren
In
Der Bremsbelag
Das Metallkissen-Element
Die Scheiben
Die Scheiben
Weiterhin ist das Metallkissen-Element
In
Zur Anbindung des Drahtgestricks
Wie in
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Bremskolbenbrake pistons
- 1.11.1
- Ausnehmungrecess
- 22
- Bremsbelagbrake lining
- 2.12.1
- Reibmittelfriction means
- 2.22.2
- BremsbelagrückenplatteBrake pad backing plate
- 2.2.12.2.1
- Ausnehmungrecess
- 33
- Metallkissen-ElementMetal cushion element
- 3.13.1
- DrahtgestrickWire mesh
- 3.23.2
- Scheibedisc
- 3.33.3
- Scheibedisc
- 44
- Stufestep
- 55
- Bremsscheibebrake disc
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- 2017-05-08 DE DE102017207724.7A patent/DE102017207724A1/en active Pending
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