DE102017218030A1 - Gear with planetary element and guideway - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung bezieht sich auf ein Getriebe, mit einem Planetenträger und zumindest einem Planetenelement, das drehbar an dem Planetenträger angeordnet ist. Erfindungsmäßig ist vorgesehen, dass das zumindest eine Planetenelement an einer Führungsbahn eines Führungsgestells und einer Kurvenbahn eines Abtriebs geführt ist, so dass eine Drehbewegung des Planetenträgers und des Führungsgestells relativ zueinander zu einer Drehbewegung des Abtriebs um eine Drehachse führt. The invention relates to a transmission, with a planet carrier and at least one planetary element, which is rotatably arranged on the planet carrier. According to the invention, it is provided that the at least one planetary element is guided on a guideway of a guide frame and a cam track of an output, so that a rotational movement of the planet carrier and the guide frame relative to each other leads to a rotational movement of the output about an axis of rotation.
Description
Die Erfindung betrifft ein Getriebe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a transmission according to the preamble of
Ein derartiges Getriebe umfasst einen Planetenträger und zumindest ein Planetenelement, das drehbar an dem Planetenträger angeordnet ist.Such a transmission comprises a planet carrier and at least one planetary element, which is rotatably arranged on the planet carrier.
Ein solches Getriebe kann beispielsweise dazu dienen, ein Untersetzungsgetriebe bereitzustellen, bei dem eine Rotation eines Antriebselements mit einer vergleichsweise hohen Drehzahl umgesetzt wird in eine Rotation eines Abtriebselements mit einer vergleichsweise niedrigen Drehzahl. Ein solches Getriebe kann beispielsweise in der Fahrzeugtechnik zum Einsatz kommen, um ein Fahrzeugteil relativ zu einem anderen Fahrzeugteil zu bewegen, beispielsweise für eine Verstellvorrichtung eines Fahrzeugsitzes oder einer Fahrzeugtür.Such a transmission may for example be used to provide a reduction gear in which a rotation of a drive element is converted at a comparatively high speed into a rotation of an output element with a comparatively low speed. Such a transmission can be used, for example, in vehicle technology to move a vehicle part relative to another vehicle part, for example for an adjustment device of a vehicle seat or a vehicle door.
Bei einem Getriebe für eine Verstelleinrichtung eines Fahrzeugs ist es grundsätzlich wünschenswert, einen geringen Wartungsaufwand, einen geräuscharmen Betrieb und eine kompakte Bauweise zu erreichen. Zudem soll antriebseitig ein hoher Wirkungsgrad erzielt werden, wobei das Getriebe abtriebsseitig selbsthemmend sein soll. Gegebenenfalls sind hohe Untersetzungen ebenfalls wünschenswert.In a transmission for an adjusting device of a vehicle, it is basically desirable to achieve a low maintenance, a quiet operation and a compact design. In addition, the drive side, a high efficiency can be achieved, the transmission should be self-locking on the output side. Optionally, high reductions are also desirable.
Rotatorische Getriebeübersetzungseinheiten, wie zum Beispiel ein aus der
Getriebe mit einer Führungsbahn entweder entlang der Ebene einer Scheibe wie in der
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Getriebe zur Verfügung zu stellen, das abtriebsseitig selbsthemmend sein kann und antriebsseitig einen hohen Wirkungsgrad aufweisen kann, sowie vorteilhafterweise überlastungsgeschützt, modular und flexibel ist und mit geringem Kostenaufwand gefertigt werden kann.Object of the present invention is to provide a transmission available that can be self-locking on the output side and drive side may have a high efficiency, and advantageously overload protected, modular and flexible and can be manufactured at low cost.
Diese Aufgabe wird durch einen Gegenstand mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved by an article having the features of
Demgemäß ist an einem Planetenträger zumindest ein Planetenelement drehbar angeordnet und ist an einer Führungsbahn des Führungsgestells und einer Kurvenbahn des Abtriebs geführt, so dass eine Drehbewegung des Planetenträgers und des Führungsgestells relativ zueinander zu einer Drehbewegung des Abtriebs um eine Drehachse führt.Accordingly, at least one planetary element is rotatably arranged on a planet carrier and is guided on a guide track of the guide frame and a cam track of the output, so that a rotational movement of the planet carrier and the guide frame relative to each other leads to a rotational movement of the output about an axis of rotation.
Die vorliegende Erfindung geht von dem Gedanken aus, eine Übersetzung von einer Rotationsbewegung in eine andere Rotationsbewegung durch eine Zwangsführung des zumindest einen Planetenelements einerseits am Führungsgestell und andererseits am Abtrieb zu erreichen. Die Zwangsführung auf der Seite des Führungsgestells ist so gestaltet, dass das zumindest eine Planetenelement eine vorgeschriebene Bewegung vollzieht, die dem Abrollen eines kleineren Kreises (entsprechend einem Radius des zumindest einen Planetenelementes) auf der Innenseite eines größeren Kreises (vorgegeben durch die Führung am Abtrieb) entspricht.The present invention is based on the idea of achieving a translation from a rotational movement into another rotational movement by a positive guidance of the at least one planetary element on the one hand on the guide frame and on the other hand on the output. The positive guide on the side of the guide frame is designed so that the at least one planetary element performs a prescribed movement, the rolling of a smaller circle (corresponding to a radius of at least one planetary element) on the inside of a larger circle (given by the guide on the output) equivalent.
Die Zwangsführung auf der Seite des Abtriebs ist so gestaltet, dass die Drehung des zumindest einen Planetenelementes - aufgrund der Relativbewegung des Planetenträgers und des Führungsgestells und der vermittelnden Zwangsführung am Führungsgestell - den Abtrieb zu einer Drehung um die Drehachse zwingt, die durch die Form der Kurvenbahn vorgeschrieben ist und dem Abrollen des kleineren Kreises (vorgegeben durch das zumindest eine Planetenelement) auf der Innenseite eines größeren Kreises (vorgegeben durch den Abtrieb) entsprechen kann. Es ist von Vorteil, die Kurvenbahn so zu gestalten, dass die aus der Abrollbewegung resultierende Drehung des Abtriebs langsamer als die Abrollbewegung selbst erfolgt, um eine Untersetzung zu erreichen.The positive guidance on the side of the output is designed so that the rotation of the at least one planetary element - due to the relative movement of the planet carrier and the guide frame and the mediating positive guide on the guide frame - forces the output to rotate about the axis of rotation, by the shape of the curved path is prescribed and the unrolling of the smaller circle (given by the at least one planetary element) on the inside of a larger circle (given by the output) can correspond. It is advantageous to design the curved path so that the rotation of the output resulting from the rolling movement takes place more slowly than the rolling movement itself in order to achieve a reduction.
Die Untersetzung ist eine Funktion der Form der Kurvenbahn, die eine Überlagerung von hypozykloidischen Bahnen darstellen kann. Eine Hypozykloide ist eine geometrische Bahn, die ein Punkt auf einem Kreis mit einem Radius r beschreibt, wenn der Kreis auf der Innenseite eines größeren Kreises mit Radius R abrollt (r<R). Diese Bahn ist rechnerisch mit Hilfe von trigonometrischen Funktionen darstellbar. Wenn zum Beispiel r/R = 0,5, entspricht die Bahn gerundeten Schnitten durch den größeren Kreis. Die Überlagerung mehrerer Bahnen mit dem Verhältnis r/R = 0,5 resultiert in einer blütenartigen Struktur, die charakteristisch für eine Variante der Führungsbahn bzw. der Kurvenbahn ist und den Grad der Untersetzung für Verhältnisse wie zum Beispiel 1:3, 1:4 und 1:10 oder auch andere (auch nicht ganzzahlige) Verhältnisse bestimmt.The reduction is a function of the shape of the cam track, which may be a superposition of hypocycloidal tracks. A hypocycloid is a geometric orbit that describes a point on a circle with a radius r as the circle rolls on the inside of a larger circle of radius R (r <R). This path can be represented mathematically with the aid of trigonometric functions. For example, if r / R = 0.5, the path will be rounded sections through the larger circle. The superimposition of several webs with the ratio r / R = 0.5 results in a flower-like structure that is characteristic of a variant of the guideway or the curved path and the degree of reduction for ratios such as 1: 3, 1: 4 and 1:10 or other (even non-integer) ratios determined.
Das zumindest eine Planetenelement greift vorteilhafterweise mit einem Antriebspin in die Führungsbahn und mit einem Abtriebspin in die Kurvenbahn ein. Der Antriebs- bzw. Abtriebspin kann kugelförmig, zylindrisch oder kegelförmig sein. Die Kugelform bietet beispielsweise die Möglichkeit, dass die Antriebspins im Falle eines zu großen Drehmoments am Planetenträger nicht beschädigt werden, sondern aus der Führungsbahn rutschen können, was einher gehen kann mit einer Vergrößerung des Abstandes zwischen dem Führungsgestell und dem Abtrieb, so dass das Getriebe durchdrehen kann. Eine solche Überlastrutschkopplung ist von Vorteil beispielsweise bei einem Einsatz in einer Verstelleinrichtung einer Lehne eines Fahrzeugsitzes, um ein Durchrutschen bei Blockade mit einer großen Last zu ermöglichen. The at least one planetary element advantageously engages with a drive pin in the guideway and with a driven pin in the curved path. The drive or driven pin may be spherical, cylindrical or conical. The spherical shape offers, for example, the possibility that the drive pins are not damaged in the case of too large a torque on the planet carrier, but can slip out of the guideway, which can go hand in hand with an increase in the distance between the guide frame and the output, so that spin the gear can. Such an overload slide coupling is advantageous, for example, when used in an adjustment of a backrest of a vehicle seat to allow slipping in the event of a blockage with a large load.
In einer Ausführung sind ein Antriebs- und Abtriebspin auf einer gemeinsamen Achse parallel zur Drehachse angeordnet. Im Grunde ist die Anordnung der Antriebs- und Abtriebspin im Verhältnis zueinander jedoch beliebig und von Nutzen für eine Anpassung der Untersetzung sowie für eine relative Positionierung des Führungsgestells zum Abtrieb. Weiterhin können die Anzahl und Größe der Planetenelemente und der Antriebs- und Abtriebspin gewählt und angepasst werden, um den Wirkungsgrad und die Belastung für das Getriebe zu optimieren.In one embodiment, a drive and driven pin are arranged on a common axis parallel to the axis of rotation. Basically, however, the arrangement of the drive and driven pin in relation to each other is arbitrary and useful for an adjustment of the reduction and for a relative positioning of the guide frame to the output. Furthermore, the number and size of the planetary elements and the drive and driven pin can be selected and adjusted to optimize the efficiency and the load on the transmission.
Die Führungsbahn und Kurvenbahn können jeweils nutartig auf dem Führungsgestell und dem Abtrieb gebildet sein. Die Antriebs- und Abtriebspins können dann in die Nut eingreifen, was vorteilhaft für den Einsatz von Fetten zur Schmierung ist und den Verschleiß des Getriebes verringert.The guideway and curved path can each be formed groove-like on the guide frame and the output. The drive and driven spins can then engage in the groove, which is advantageous for the use of greases for lubrication and reduces the wear of the transmission.
Die Führungsbahn ist in einer Ausgestaltung entlang einer Ebene an einem Führungsgestellkörper des Führungsgestells senkrecht zur Drehachse erstreckt. Ebenso kann die Kurvenbahn entlang einer Ebene senkrecht zur Drehachse erstreckt sein.The guideway is in one embodiment along a plane on a guide frame body of the guide frame extending perpendicular to the axis of rotation. Likewise, the cam track can be extended along a plane perpendicular to the axis of rotation.
In einer Ausgestaltung ist die Führungsbahn radial und die Kurvenbahn hypozykloidisch gebildet. In einer anderen Ausgestaltung sind die Führungsbahn und die Kurvenbahn jeweils hypozykloidisch gebildet.In one embodiment, the guideway is formed radially and the curved path hypocycloid. In another embodiment, the guideway and the curved path are each formed hypocycloidically.
Das Führungsgestell kann eine Vertiefung aufweisen, in der das Planetenträgerelement angeordnet ist, sodass eine Lagerung zwischen dem Planetenträger und dem Führungsgestell besteht und der Planetenträger relativ zu dem Führungsgestell drehbar ist.The guide frame may have a recess in which the planet carrier element is arranged, so that a bearing between the planet carrier and the guide frame is made and the planet carrier is rotatable relative to the guide frame.
Der Planetenträger kann mindestens ein exzentrisches Lagerelement aufweisen, an dem das zumindest eine Planetenelement frei drehbar gelagert sein kann. Durch eine Relativbewegung zwischen dem Planetenträger und dem Führungsgestell kann das Lagerelement in eine Drehbewegung an dem Planetenträger versetzt werden, so dass unter Vermittlung der Zwangsführung am Führungsgestell der Abtrieb angetrieben wird.The planet carrier can have at least one eccentric bearing element on which the at least one planetary element can be freely rotatably mounted. By a relative movement between the planet carrier and the guide frame, the bearing element can be placed in a rotational movement of the planet carrier, so that driven by the forced operation on the guide frame of the output.
Grundsätzlich kann das Getriebe über den Planetenträger oder das Führungsgestell oder gegebenenfalls durch Verdrehen sowohl des Führungsgestells als auch des Planetenträgers angetrieben werden. Entscheidend ist insofern (lediglich) eine Relativbewegung zwischen dem Planetenträger und dem Führungsgestell.In principle, the transmission can be driven via the planet carrier or the guide frame or optionally by turning both the guide frame and the planet carrier. The decisive factor is (only) a relative movement between the planet carrier and the guide frame.
In einer Ausgestaltung kann der Planetenträger bei feststehendem Führungsgestell verdrehbar sein, um das Getriebe anzutreiben. Der Planetenträger kann hierzu beispielsweise eine Antriebswelle aufweisen, die sich durch einen Durchlass im Führungsgestell erstreckt und an die beispielsweise ein Elektromotor angeschlossen ist. Eine Drehung der Antriebswelle führt zu einer Rotation des Planetenträgers um die Drehachse und einer Drehung des daran befestigten Lagerelements, an dem das zumindest eine Planetenelement gelagert ist.In one embodiment, the planet carrier may be rotatable with a fixed guide frame in order to drive the transmission. For this purpose, the planetary carrier may, for example, have a drive shaft which extends through a passage in the guide frame and to which, for example, an electric motor is connected. A rotation of the drive shaft leads to a rotation of the planet carrier about the axis of rotation and a rotation of the attached thereto bearing element on which the at least one planetary element is mounted.
In einer anderen Ausgestaltung erfolgt der Antrieb über das Führungsgestell, wobei der Planetenträger feststehend gehalten ist. Eine Drehung des Führungsgestells ist zum Beispiel durch einen Zahnradeingriff am Führungsgestellkörper denkbar und hat den Vorteil, dass die Untersetzung weiter abgestuft werden kann. Das zumindest eine Planetenelement rotiert in dieser Ausgestaltung um das Lagerelement am Planetenträger, wird aber nicht um die Drehachse verdreht.In another embodiment, the drive via the guide frame, wherein the planet carrier is held stationary. A rotation of the guide frame is conceivable, for example, by a gear engagement on the guide frame body and has the advantage that the reduction can be further graded. The at least one planetary element rotates in this embodiment about the bearing element on the planet carrier, but is not rotated about the axis of rotation.
Der Abtrieb weist vorteilhafterweise eine Abtriebswelle und einen fest mit der Abtriebswelle verbundenen Abtriebskörper auf. Die Abtriebswelle kann sich z.B. entlang der Drehachse an einer dem Planetenträger abgewandten Seite von dem Abtriebskörper erstrecken. Aufgrund der Zwangsführung des zumindest einen Planetenelements an der Kurvenbahn wird der Abtriebskörper (und somit die Abtriebswelle) bei einer Drehbewegung des zumindest einen Planetenelements (angetrieben durch eine antriebsseitig eingeleitete Antriebskraft) verdreht.The output advantageously has an output shaft and an output drive connected to the output shaft. The output shaft may be e.g. extend along the axis of rotation on a side facing away from the planet carrier of the output body. Due to the positive guidance of the at least one planetary element on the curved path, the output body (and thus the output shaft) is rotated during a rotational movement of the at least one planetary element (driven by a driving force introduced on the drive side).
In einer anderen Ausgestaltung ist die Abtriebswelle an einer dem Planetenträger zugewandten Seite des Abtriebskörpers angeordnet und hierzu durch einen Durchlass im Planetenträger und eine Bohrung im Führungsgestell erstreckt. Dies ermöglicht einen kompakten Einbau des Getriebes, bei dem Antrieb und Abtrieb aus derselben Richtung erfolgen können.In another embodiment, the output shaft is arranged on a planet carrier side facing the output body and this extends through an aperture in the planet carrier and a bore in the guide frame. This allows a compact installation of the transmission, in which drive and output can be made from the same direction.
Das Getriebe ist in einer Ausgestaltung selbsthemmend. Ein abtriebsseitig an der Abtriebswelle anliegendes Drehmoment kann somit nicht zu einem Verstellen des Getriebes führen.The transmission is self-locking in one embodiment. An output side at the Output shaft applied torque can thus not lead to an adjustment of the transmission.
Die Abtriebswelle kann beispielsweise mit einer Sitzlehne in Verbindung stehen, die über das Getriebe in ihrer Neigung verstellbar ist.The output shaft may, for example, be associated with a seat back which is adjustable in its inclination via the transmission.
In einer Ausgestaltung ist die Abtriebswelle durch ein Gehäuse erstreckt, das den Abtriebskörper, die Kurvenbahn, das zumindest eine Planetenelement, den Planetenträgerkörper und die Führungsbahn umschließt und am Führungsgestellkörper zum Beispiel mit Hilfe einer Verschraubung befestigt ist. Das Gehäuse kann als eine Klammer für das Führungsgestell und den Abtrieb verstanden werden, die die beiden Teile des Getriebes vorteilhaft zusammenhält, so dass das zumindest eine Planetenelement in die Führungs- und Kurvenbahn eingreifen kann und zwischen dem Führungsgestell und dem Abtrieb festhält.In one embodiment, the output shaft extends through a housing which encloses the output body, the cam track, the at least one planetary element, the planet carrier body and the guideway and is fixed to the guide frame body, for example by means of a screw. The housing can be understood as a bracket for the guide frame and the output, which holds together the two parts of the transmission advantageously, so that the at least one planetary element can engage in the guide and curved path and holds between the guide frame and the output.
Die Geometrie jedes einzelnen Teils des Getriebes kann im Vergleich zu beispielsweise einem Zahnrad einfach gehalten sein, was vorteilhaft bei der Fertigung ist, weil kostengünstige Verfahren wie Fräsen, Spritzgießen oder Sintern möglich sind, die bei der Fertigung von Zahnrädern seltener zum Einsatz kommen als kostenaufwendigere spanende Verfahren.The geometry of each individual part of the transmission can be kept simple compared to, for example, a gear, which is advantageous in manufacturing, because cost-effective methods such as milling, injection molding or sintering are possible, which are used less frequently in the production of gears than costly cutting Method.
Der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke soll nachfolgend anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Es zeigen:
-
1A ,1B ,1C perspektivische Ansichten eines Getriebes mit zwei Planetenelementen und einer Führungsbahn in einer ersten Ausführung; -
2A ,2B ,2C perspektivische Ansichten eines Getriebes mit drei Planetenelementen und einer Führungsbahn in einer zweiten Ausführung; -
3A ,3B ,3C Draufsichten auf Planetenelemente an einer Führungs- und Kurvenbahn in einem ersten von zwei Rotationsschritten in der ersten Ausführung; -
4A ,4B ,4C Draufsichten auf Planetenelemente an einer Führungs- und Kurvenbahn in einem zweiten von zwei Rotationsschritten in der ersten Ausführung; -
5A ,5B ,5C Draufsichten auf Planetenelemente an einer Führungs- und Kurvenbahn in einem ersten von zwei Rotationsschritten in der zweiten Ausführung; und -
6A ,6B ,6C Draufsichten auf Planetenelemente an einer Führungs- und Kurvenbahn in einem zweiten von zwei Rotationsschritten in der zweiten Ausführung.
-
1A .1B .1C perspective views of a transmission with two planetary elements and a guide track in a first embodiment; -
2A .2 B .2C perspective views of a transmission with three planetary elements and a guide track in a second embodiment; -
3A .3B .3C Plan views of planetary elements on a guide and curved path in a first of two rotational steps in the first embodiment; -
4A .4B .4C Plan views of planetary elements on a guide and curved path in a second of two rotational steps in the first embodiment; -
5A .5B .5C Plan views of planetary elements on a guide and curved path in a first of two rotational steps in the second embodiment; and -
6A .6B .6C Top views of planetary elements on a guide and curved path in a second of two rotational steps in the second embodiment.
Die Planetenelemente
Jedes Planetenelement
Die Planetenelemente
Das Führungsgestell
Das Getriebe weist zudem einen um die Drehachse
Die Abtriebswelle
Das Getriebe des Ausführungsbeispiels gemäß
Ein Abtrieb
In dieser Ausgestaltung ist die Abtriebswelle
Zur Veranschaulichung der Funktionsweise des Getriebes des Ausführungsbeispiels gemäß
Die Rotationsrichtung des Planetenträgers
Bei einer Drehung des Planetenträgers
Ein Abtriebspin
Das untere Planetenelement
Die Abtriebspins
In
Zu dem
Infolge der Drehung des Planetenträgers
Analog wie in
Die Führungsbahn
Bei einer Drehung des Planetenträgers
Zum Beispiel rollt das Planetenelement
Eine Abtriebspin
Die in
Die Bewegung des Abtriebspin
In
Nach Drehung des Planetenträgers
Aufgrund der Drehung des Planetenträgers
Der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke ist nicht auf die vorangehend geschilderten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern lässt sich grundsätzlich auch in gänzlich andersgearteter Weise verwirklichen.The idea underlying the invention is not limited to the embodiments described above, but can in principle also be implemented in a completely different manner.
Anhand der Formgebung der Führungsbahn auf Seiten des Führungsgestells und der Kurvenbahn auf Seiten des Abtriebselements kann die Untersetzung/Übersetzung des Getriebes vorgegeben werden. Die Führungsbahn und die Kurvenbahn können hierbei auch ganz anders als anhand der hier dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert geformt sein.Based on the shape of the guideway on the part of the guide frame and the cam track on the side of the output element, the reduction ratio of the transmission can be specified. The guideway and the curved path can here also be shaped quite differently than explained with reference to the exemplary embodiments illustrated here.
Das Getriebe weist zumindest ein Planetenelement auf. Insofern ist das Getriebe nicht auf die Verwendung von zwei oder drei Planetenelementen, wie bei den dargestellten Ausführungsbeispielen, beschränkt.The transmission has at least one planetary element. In this respect, the transmission is not limited to the use of two or three planetary elements, as in the illustrated embodiments.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Gehäusecasing
- 22
- Planetenträgerplanet carrier
- 2020
- PlanetenträgerkörperPlanet carrier body
- 200200
- Lagerelementbearing element
- 2121
- Antriebswelledrive shaft
- 2323
- Durchlasspassage
- 33
- Planetenelementplanetary member
- 3030
- PlanetenelementkörperPlanetary member body
- 300300
- GegenlagerelementAbutment member
- 31, 31a, 31b, 31c31, 31a, 31b, 31c
- Antriebspindrive spin
- 32, 32a, 32b, 32c32, 32a, 32b, 32c
- Abtriebspindriven spin
- 44
- Führungsgestellguide frame
- 4040
- FührungsgestellkörperGuide frame body
- 400400
- Bohrungdrilling
- 4141
- Führungsbahnguideway
- 4242
- Vertiefungdeepening
- 55
- Abtrieboutput
- 5050
- Abtriebswelleoutput shaft
- 5151
- Abtriebskörperoutput body
- 5252
- Kurvenbahncam track
- DD
- Drehachseaxis of rotation
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- JP 60168954 [0006]JP 60168954 [0006]
- SU 1372130 A1 [0006]SU 1372130 A1 [0006]
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