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Die Erfindung betrifft ein Antriebssystem für ein beweglich gelagertes Fahrzeugteil, insbesondere eine Heckklappe, mit einem ansteuerbaren, elektrischen Antriebsmotor, und mit einer zumindest zwei ineinanderschiebbare Teleskopelemente aufweisende Teleskopstütze, die einendig an einer Fahrzeugkarosserie und anderendig an dem Fahrzeugteil befestigt oder befestigbar ist.
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Antriebssysteme der eingangs genannten Art sind aus dem Stand der Technik bereits bekannt. So offenbart beispielsweise die Offenlegungsschrift
DE 10 2009 001 667 A1 ein Antriebssystem für ein beweglich gelagertes Fahrzeugteil, insbesondere eine Heckklappe, wobei der Antriebsmotor als ein einen rotatorischen Elektromotor aufweisender Seilantrieb ausgebildet ist. Außerdem sind derartige Antriebssysteme bekannt, die einen Antriebsmotor aufweisen, der als Spindelantrieb oder hydraulischer Antrieb ausgebildet sind. Nachteilig an solchen klassischen Antriebssystemen ist, dass sie teuer, während des Betriebs laut und/oder von minderer Qualität sind.
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Aufgabe der Erfindung ist daher, ein Antriebssystem zu schaffen, welches bezüglich der genannten Nachteile verbessert ist.
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Zur Lösung der Aufgabe ist vorgesehen, dass der Antriebsmotor des Antriebssystems als Linearantrieb in die Teleskopstütze integriert ist. Damit sind vorteilhafterweise die Entwicklungskosten, die störende Akustik und die Bauteilkomplexität reduziert. Besonders vorteilhaft bei dem erfindungsgemäßen Antriebssystem ist, dass ein Getriebe und zusätzliche Sensorik entfällt. Vorzugsweise ist eines der Teleskopelemente einendig an der Fahrzeugkarosserie und ein weiteres Teleskopelement der zumindest zwei ineinanderschiebbaren Teleskopelementen mit einem anderen Ende, welches vorzugsweise in einem Abstand - entlang der Mittelachse - zu dem ersten Ende angeordnet ist, an dem Fahrzeugteil befestigt oder befestigbar. Durch Ineinanderschieben der beiden Teleskopelemente wird ein Abstand zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende verändert, insbesondere verkleinert. Durch Auseinanderziehen oder Auseinanderschieben wird dieser Abstand ebenfalls verändert, insbesondere vergrößert. Somit wird das Fahrzeugteil - im befestigten Zustand der Teleskopstütze an dem Fahrzeugteil und an der Fahrzeugkarosserie - relativ zu der Fahrzeugkarosserie bewegt, insbesondere verlagert, rotiert und/oder verschwenkt.
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Die Teleskopstütze weist vorzugsweise eine Rastung auf, sodass die ineinanderschiebbaren Teleskopelemente nur durch Überwinden eines Rastwiderstands relativ zueinander verschoben werden können. Diese Rastung ist vorzugsweise von einer Rastungseinrichtung bereitgestellt. Alternativ oder zusätzlich ist der Linearantrieb derart eingerichtet, dass dieser eine Rastung der Teleskopelemente ermöglicht. Der Linearantrieb ist vorzugsweise als Linearschrittmotor ausgebildet, sodass eine Rastung insbesondere in Schritten des Linearschrittmotors gegeben ist. Vorzugsweise greift die Rastung nur dann, wenn der Linearantrieb angesteuert wird. Somit ist bei einem Ausfall von Steuersystemen eine einfache Verstellbarkeit der Teleskopstütze gewährleistet, sodass das Fahrzeugteil bei Ausfall der Steuersysteme auch manuell bewegbar ist. Alternativ greift die Rastung auch bei einem Ausfall der Steuersysteme, sodass die Teleskopstütze das Fahrzeugteil weiterhin abstützt und es damit insbesondere an einer ungewollten Bewegung hindert. Die Rastung ist vorzugsweise hydraulisch, mechanisch und/oder magnetisch, insbesondere elektromagnetisch, wobei insbesondere die elektromagnetische Rastung von dem Linearantrieb bereitgestellt ist.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass ein erstes der Teleskopelemente als Teleskophülse ausgebildet ist, wobei in der Teleskophülse hülsenfest ein Stator des Linearantriebs angeordnet ist, der mit einem an einen zweiten der Teleskopelemente angeordneten Anker zusammenwirkt. Somit ist ein Antriebssystem mit einer niedrigen Bauteilkomplexität beschaffen und ein benötigter Bauraum zum Einbauen des Antriebssystems ist gering. Unter einer Teleskophülse wird ein Gehäuse verstanden, welches zur Aufnahme des zweiten Teleskopelements und vorzugsweise zu dessen Führung eingerichtet ist. Besonders bevorzugt weist die Teleskophülse eine zylindrische Form und eine Längsmittelachse auf, wobei das zweite Teleskopelement entlang der Längsmittelachse der Teleskophülse beim Ineinanderschieben geführt ist. Dazu dringt das zweite Teleskopelement über eine stirnseitige Öffnung der Teleskophülse in die Teleskophülse ein und wird von diesem im eingeschobenen Zustand zumindest teilweise, insbesondere vollständig aufgenommen. Vorteilhafterweise dient die Teleskophülse außerdem als ein Schutzelement, um den darin angeordneten Stator vor mechanischen Einwirkungen und/oder Verunreinigungen zu schützen. Unter einem Stator wird hier ein Teil des Linearantriebs verstanden, der fest in der Hülse, also hülsenfest, angeordnet ist. Vorzugsweise ist der Stator zumindest translatorisch fest zu der Fahrzeugkarosserie befestigt oder befestigbar. Unter einem Anker wird hier ein zu dem Stator beweglich gelagertes Teil des Linearantriebs verstanden. Durch elektrische Ansteuerung des Linearantriebs wird also der beweglich gelagerte Anker relativ zu dem Stator verschoben, sodass sich die zwei Teleskopelemente ineinanderschieben oder auseinanderschieben. Vorzugsweise weist der Stator mehrere Statorelemente und der Anker mehrere Ankerelemente auf. Vorzugsweise ist jedes der mehreren Statorelemente als Permanentmagnet ausgebildet und jedes der mehreren Ankerelemente als Elektromagnet, insbesondere elektrische Spule, ausgebildet. Alternativ ist jedes der mehreren Statorelemente als Elektromagnet, insbesondere elektrische Spule, und jedes der Ankerelemente als Permanentmagnet ausgebildet. Die mehreren Statorelemente sind vorzugsweise entlang der Längsmittelachse benachbart in der Teleskophülse angeordnet, wobei zumindest zwei einander benachbarte Statorelemente, vorzugsweise jedoch sämtliche benachbarte Statorelemente, entgegengesetzt zueinander magnetisch polarisiert oder polarisierbar sind. Insbesondere im Fall von Elektromagneten sind zwei einander benachbarter Elektromagnete eingerichtet, entgegengesetzt zueinander ausgerichtete magnetische Polarisierungen auszubilden, wenn diese angesteuert, insbesondere elektrisch kontaktiert werden. Analog dazu sind vorzugsweise sämtliche Ankerelemente entlang der Längsmittelachse an dem zweiten der Teleskopelemente benachbart angeordnet. Zumindest zwei der benachbart angeordneten Ankerelemente, vorzugsweise sämtliche direkt benachbarten Ankerelemente, weisen entgegengesetzt zueinander ausgerichtete magnetische Polarisierungen auf oder sind dazu eingerichtet entgegengesetzt zueinander ausgerichtete magnetische Polarisierungen auszubilden.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das zweite Teleskopelement als Teleskopstab ausgebildet ist. Somit ist das zweite Teleskopelement von besonders niedriger Bauteilkomplexität und sehr stabil. Außerdem ist insbesondere eine Kraftübertragung in Richtung einer Längsachse der Teleskopstange sehr effizient.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass in der Teleskophülse zumindest ein vorgespanntes/vorspannbares Federelement angeordnet ist, das zwischen den beiden Teleskopelementen in Schieberichtung wirkt. Das Federelement ist vorzugsweise - auf einer Seite - an einem von zwei Enden des ersten Teleskopelements und - auf der anderen Seite - an einem von zwei Enden des zweiten Teleskopelements befestigt. Dabei ist das Federelement als Druck- und/oder Zugfeder ausgebildet, sodass bei einer maximalen und/oder minimalen Verschiebung der beiden Teleskopelemente zueinander Federkräfte auf die Teleskopelemente wirken. Damit ist eine maximale oder eine minimale Verschiebung vorzugsweise gedämpft und die mechanische Beanspruchung der Teleskopelemente verringert.
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Alternativ oder zusätzlich ist das Federelement derart angeordnet und ausgebildet, dass im ineinandergeschobenen Zustand der Teleskopelemente eine Federkraft zwischen den Teleskopelementen in Schieberichtung wirkt, die kleiner oder gleich einer Kraft ist, welche notwendig ist, um das beweglich gelagerte Fahrzeugteil zu bewegen. Somit wird von dem Federelement eine Vorkraft bereitgestellt, welche den Linearantrieb unterstützt und den Energiebedarf des Linearantriebs reduziert.
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Unter einer Schieberichtung wird hier eine Richtung verstanden, in welcher die Teleskopelemente ineinander schiebbar und/oder auseinander schiebbar sind. Vorzugsweise ist die Schieberichtung parallel zu einer Längsmittelachse des ersten Teleskopelements und/oder des zweiten Teleskopelements.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist bevorzugt vorgesehen, dass in der Teleskophülse zumindest eine ansteuerbare Reibbremseinrichtung für den Teleskopstab angeordnet ist. Mittels einer derartigen Reibbremseinrichtung ist die Verschiebung der Teleskopelemente zueinander und damit die Bewegung des beweglich gelagerten Fahrzeugteils bremsbar und damit die Sicherheit erhöht, da ungewollte Bewegungen verhindert werden. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist insbesondere vorgesehen, dass die Reibbremseinrichtung elektrisch ansteuerbar/betätigbar ist. Mittels einer elektrischen Ansteuerung der Reibbremseinrichtung ist die Reibbremseinrichtung besonders schnell steuerbar und die Sicherheit ist weiter erhöht. Eine derartige Reibbremseinrichtung weist vorzugsweise einen Permanentmagneten, welcher über eine Feder mit einem Elektromagneten verbunden ist, auf, sodass mittels einer elektrischen Ansteuerung des Elektromagneten eine Anziehungskraft und/oder Abstoßungskraft zwischen Permanentmagnet und Elektromagnet wirkt und damit eine Reibkraft zwischen Reibbremseinrichtung und einem der Teleskopelemente, insbesondere dem zweiten Teleskopelement, über die Variation des Anpressdrucks der Reibbremseinrichtung an das zweite Teleskopelement gesteuert ist.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Reibbremseinrichtung stromlos aktiviert oder stromlos deaktiviert ausgebildet ist. Ist die Reibbremseinrichtung stromlos aktiviert, so hat dies den Vorteil, dass das beweglich gelagerte Fahrzeugteil bei einem Ausfall der Steuersysteme weiter gebremst wird und damit die Sicherheit erhöht ist. Alternativ ist jedoch vorgesehen, dass die Reibbremseinrichtung stromlos deaktiviert ausgebildet ist, sodass das beweglich gelagerte Fahrzeugteil im stromlosen Zustand der Reibbremseinrichtung, insbesondere bei einem Ausfall von Steuerungssystemen, auf einfache Weise manuell bewegt werden kann.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass sich der Stator zumindest im Wesentlichen entlang der gesamten Teleskophülse erstreckt, wie oben bereits erwähnt wurde. Vorteilhafterweise können die zwei Teleskopelemente so besonders weit ineinander und besonders weit auseinander geschoben werden. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, wie oben bereits erwähnt, dass der Aktor und/oder der Stator bestrombar sind. Es ergeben sich daraus die bereits genannten Vorteile.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Linearantrieb achssymmetrisch ausgebildet ist, sodass ein erstes Statorteil und ein dem ersten Statorteil zugeordnetes, erstes Ankerteil - bezüglich einer Mitteilachse, insbesondere bezüglich des Teleskopstabs, insbesondere bezüglich der Längsmittelachse des Teleskopstabs - diametral einem zweiten Statorteil und einem dem zweiten Statorteil zugeordneten, zweiten Ankerteil gegenüberliegen. Somit sind radiale Kräfte minimiert und eine axiale Kraftwirkung besonders effizient. Vorzugweise sind weitere Statorteile und diesen zugeordneten Ankerteilen vorgesehen, welche in einem Winkel um die Mittelachse verdreht zu dem ersten Statorteil und dem ersten Ankerteil angeordnet sind. Somit sind von dem Linearantrieb aufbringbare Verschiebungskräfte erhöht.
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Die Aufgabe wird auch gelöst, indem gemäß Anspruch 11 ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug, mit einer Karosserie und mit einem an der Karosserie beweglich gelagerten Fahrzeugteil und mit einem Antriebssystem, welches einen ansteuerbaren, elektrischen Antriebsmotor und eine zumindest zwei ineinander schiebbar Teleskopelemente aufweisende Teleskopstütze aufweist, geschaffen wird. Dabei ist vorgesehen, dass die Teleskopstütze einendig an der Karosserie des Fahrzeugs und anderendig an dem beweglich gelagerten Fahrzeugteil befestigt ist. Das Fahrzeug zeichnet sich dadurch aus, dass das Antriebssystem erfindungsgemäß ausgebildet ist. Für ein derartiges Fahrzeug ergeben sich die Vorteile, welche bereits zuvor in Zusammenhang mit dem Antriebssystem genannt wurden.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das beweglich gelagerte Fahrzeugteil eine Heckklappe, eine Tür, ein Fenster, ein Schiebedach, ein Sitz, ein Teil eines Sitzes, insbesondere eine Lehne oder eine Sitzfläche, eine Handschuhfachklappe, ein Tankdeckel oder ein Getränkehalter ist. Auch hier ergeben sich die bereits zuvor genannten Vorteile. Insbesondere ist durch die hier dargestellte Erfindung störende Akustik beim Bewegen von beweglich gelagerten Fahrzeugteilen reduziert. Außerdem sind die Bauteilkomplexität und die Herstellungskosten eines derartigen Antriebssystems und eines derartigen Fahrzeugs reduziert.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Dazu zeigt
- 1 ein Fahrzeug mit einem vorteilhaften Antriebssystem und
- 2 ein Ausführungsbeispiel des Antriebssystems in einer vereinfachten Längsschnittdarstellung.
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1 zeigt in einer vereinfachten Seitenansicht den Heckbereich eines Fahrzeugs 27. Das Fahrzeug 27 weist eine Karosserie 26 auf, an welcher ein Fahrzeugteil 25, vorliegend in Form einer Heckklappe des Fahrzeugs 27, beweglich gelagert ist. Der Klappe ist dabei von einer eine Hecköffnung freigebenden Stellung , wie es in 1 gezeigt ist, in eine die Öffnung verschließende Stellung verschwenkbar. Zum Verschwenken des Fahrzeugteils 25 ist ein Antriebssystem 1 vorhanden, durch welches die Bewegung der Heckklappe bewirkt wird. Dieses Antriebssystem 1 soll in Bezug auf 2 im Folgenden näher erläutert werden.
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2 zeigt in einer vereinfachten Längsschnittdarstellung des Antriebssystems 1. Das Antriebssystem 1 weist einen ansteuerbaren, elektrischen Antriebsmotor 2 und eine Teleskopstütze 3 auf. Die Teleskopstütze 3 weist wiederum zwei ineinanderschiebbare Teleskopelemente 4, 5, also ein erstes Teleskopelement 4 und ein zweites Teleskopelement 5, auf. Die Teleskopstütze 3 ist einendig über eines ihrer Enden 6 an einer Fahrzeugkarosserie 26 und anderendig über ein anderes ihrer Enden 6 an dem Fahrzeugteil 25 befestigt. Wie in 2 dargestellt, ist der Antriebsmotor 2 als Linearantrieb 7 in die Teleskopstütze 3 integriert.
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Das erste Teleskopelement 4 ist hier als Teleskophülse 8 ausgebildet. In der Teleskophülse 8 ist ein Stator 9 des Linearantriebs 7 angeordnet. Dieser Stator 9 wirkt mit einem Anker 10 zusammen, sodass insbesondere eine Bewegung in Richtung der Längsmittelachse M der Teleskophülse ausführbar ist. Der Anker 10 ist hier an dem zweiten Teleskopelement 5, welches als Teleskopstab 11 ausgebildet ist, angeordnet.
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Wie in 1 außerdem erkennbar, ist in der Teleskophülse 8 ein Federelement 12, welches hier als Druckfeder ausgebildet ist, angeordnet, welches an einem Ende - in der Figur links - an dem ersten Teleskopelement 4 und an einem anderen Ende - in der Figur rechts - an dem zweiten Teleskopelement 5 befestigt ist. Das Federelement 12 ist also zwischen den beiden Teleskopelementen 4, 5, insbesondere zwischen zwei Enden der Teleskopelemente 4, 5, angeordnet und bevorzugt auf Druck vorgespannt.
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Das Federelement 12 ist derart in der Teleskophülse 8 angeordnet, dass eine von dem Federelement 12 ausgehende Federkraft in Schieberichtung S, hier also in Richtung der Längsmittelachse M wirkt. Bei einer Verschiebung der Teleskopelemente 4, 5 relativ zueinander, wird das zweite Teleskopelement 5 durch eine Öffnung 13 in der zylinderförmigen Teleskophülse 8 geführt.
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Der Stator 9 weist hier zwei diametral - bezüglich der Längsmittelachse - gegenüberliegende Statorteile 14, 15 auf. Jedes der Statorteile 14, 15 weist darüber hinaus mehrere Statorelemente 16, hier jeweils acht Statorelemente 16, auf. Der Übersicht halber ist hier nur eines der Statorelemente 16 mit einem Bezugszeichen gekennzeichnet. Gut zu erkennen, ist dass die Statorelemente entlang der Längsmittelachse M einander benachbart angeordnet sind, und dass jeweils zwei zueinander direkt benachbarte Statorelemente 16 zueinander entgegengesetzte, magnetische Polarisierungen aufweisen. Die Statorelemente 16 sind hier insbesondere als Permanentmagnete ausgebildet, wobei die Pole des jeweiligen Permanentmagneten auf die Längsmittelachse M radial ausgerichtet sind oder in radialer Richtung von der Längsmittelachse abgewandt sind.
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Auch der Anker weist mehrere, hier zwei Ankerteile 17, 18 auf. Jedes der Ankerteile 17, 18 weist hier zwei Ankerelemente 19 auf. Der Übersicht halber ist hier nur eines der vier dargestellten Ankerelemente 19 mit einem Bezugszeichen versehen. Die Ankerelemente sind hier jeweils als elektrische Spulen ausgebildet, deren Spulenachse jeweils radial von der Längsmittelachse M der Teleskophülse 8 ausgehend auf die radial außen angeordneten Statorteile 14, 15 ausgerichtet sind.
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Die Ankerelemente 19 weise einen Abstand - entlang der Längsmittelachse M - zueinander auf, der ungleich dem Abstand der Statorelemente 16 - entlang der Längsmittelachse M - zueinander, ist. Der Abstand zwischen zwei Ankerelementen 19 eines Ankerteils 17, 18 entspricht hier insbesondere genau dem eineinhalbfachen Abstand von zwei direkt benachbarten Statorelementen 16 eines Statorteils 14, 15. Somit ist der Anker 10 besonders zuverlässig durch die Teleskophülse 8 führbar und die Antriebskräfte, welche durch das Zusammenwirken des Stators 9 mit dem Anker 10 bewirkt sind, heben sich nicht gegeneinander auf.
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Weiterhin ist in 1 eine optionale Reibbremseinrichtung 20 dargestellt, welche zwei achssymmetrisch angeordnete, diametral gegenüberliegende Reibbremseinrichtungsteile 21 aufweist. Jedes der Reibbremseinrichtungsteile 21 weist einen Permanentmagneten 22, ein Federelement 23 und einen Elektromagneten 24 auf, welche hier jeweils nur für eines der Reibbremseinrichtungsteile 21 mit einem Bezugszeichen versehen sind. Durch Ansteuerung des Elektromagneten wirkt eine magnetische Kraft zwischen Elektromagnet 24 und dem zumindest in radialer Richtung fest angeordneten Permanentmagneten 22, welche in Kombination mit einer Federkraft des Federelements 23 eine resultierende Kraft in radialer Richtung auf die Längsmittelachse M zu oder in radialer Richtung von der Längsmittelachse M weg, bewirkt. Somit kann durch elektrische Ansteuerung der Reibbremseinrichtung, insbesondere der Elektromagneten 24 der Reibbremseinrichtung 20, eine Reibbremswirkung auf den Teleskopstab 11 bewirkt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Antriebssystem
- 2
- Antriebsmotor
- 3
- Teleskopstütze
- 4
- Teleskopelement
- 5
- Teleskopelement
- 6
- Ende
- 7
- Linearantrieb
- 8
- Teleskophülse
- 9
- Stator
- 10
- Anker
- 11
- Teleskopstab
- 12
- Federelement
- 13
- Öffnung
- 14
- Statorteil
- 15
- Statorteil
- 16
- Statorelement
- 17
- Ankerteil
- 18
- Ankerteil
- 19
- Ankerelement
- 20
- Reibbremseinrichtung
- 21
- Reibbremseinrichtungsteile
- 22
- Permanentmagnet
- 23
- Federelement
- 24
- Elektromagnet
- 25
- Fahrzeugteil
- 26
- Fahrzeugkarosserie
- 27
- Fahrzeug
- M
- Längsmittelachse
- S
- Schieberichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009001667 A1 [0002]
