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Die Erfindung betrifft eine Bremsscheibe für eine Scheibenbremse eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Scheibenbremse für ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug, mit einer solchen Bremsscheibe mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 8.
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Scheibenbremsen werden häufig zum Abbremsen von Fahrzeugen, insbesondere Kraftfahrzeugen wie PKWs, LKWs oder Motorrädern, durch Verzögerung der Drehbewegung der Räder des Fahrzeugs mittels Reibung verwendet. Hierzu weist eine Scheibenbremse eine mit einer Radnabe verbundene Bremsscheibe, die zumeist kreisrund ausgeführt ist, sowie einen Bremsträger, an dem ein Bremssattel befestigt ist, auf. Der Bremssattel ist mit Bremsbelägen versehen, welche jeweils auf einer Seite der Bremsscheibe mit einer dortigen Bremsfläche zur Erzeugung der notwendigen Bremsreibung in Berührung bringbar sind. Während der Durchführung eines Bremsvorgangs, d.h. wenn die Bremsbeläge mit den Bremsflächen in Kontakt gelangen bzw. an diesen reiben, entsteht Bremsstaub und/oder Bremsabrieb, welcher leicht in mittels des Rads, insbesondere mittels der Felgen eines Rads, erzeugte Luftverwirbelungen geraten und sich anschließend auf dem Rad, insbesondere auf den Felgen, absetzen kann. Gerade bei Verwendung heller Räder, insbesondere heller Felgen, beispielsweise aus Aluminium, führt dies bereits nach wenigen Fahrkilometern zu visuell erkennbaren starken Verschmutzungen der Räder, insbesondere der Felgen, wohingegen das übrige Fahrzeug noch sauber ist.
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Beispielsweise aus der
DE 20 2007 000 246 U1 ist eine Bremsstaubaufnahmevorrichtung für Kraftfahrzeuge bekannt. Die Bremsstaubaufnahmevorrichtung weist eine an der Innenseite der Radfelge sitzende Luftstromerzeugungseinrichtung auf, wodurch die Drehbewegung der Radfelge auf ein Lüfterrad der Luftstromerzeugungseinrichtung übertragen wird. Dieses Lüfterrad generiert einen Luftstrom, der in Richtung einer fahrzeugseitig angebrachten Staubsammeleinrichtung geleitet wird. Der vom Luftstrom erfasste Bremsstaub soll der Staubsammeleinrichtung zugeführt und dort gefiltert werden. Mittels des Luftstroms kann der Bremsstaub von den Rädern bzw. den Felgen fort, in Richtung des Fahrzeugs transportiert werden, um eine Verschmutzung zu vermeiden. Nachteilig ist jedoch, dass zur Erzeugung des Luftstroms ein zusätzliches Bauteil, nämlich die Luftstromerzeugungseinrichtung notwendig ist.
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Der Einsatz von Nuten oder Kanälen, zur Abfuhr von Regentropfen und Staub ist vor allem aus dem Bereich der Bremsscheiben für Fahrräder bekannt. So offenbart die
US 2008/302616 eine mit einer Radnabe eines Fahrrads verbundene Bremsscheibe mit Nuten. Die Bremsscheibe weist eine gezahnte Außenseite mit einer Vielzahl erster Vorsprünge und zweiter Vorsprünge auf, welche jeweils zwischen den ersten Vorsprüngen angeordnet sind. Jeweils zwei Ausnehmungen sind zwischen den zweiten Vorsprüngen und den beiden benachbarten ersten Vorsprüngen angeordnet. Eine Vielzahl erster Nuten und zweiter Nuten verlaufen entlang der beiden Seitenflächen der Bremsscheibe, wobei die ersten Nuten mit den zweiten Nuten verbunden sind.
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Aus der
US 2015/0343518 sind beispielsweise ein Scheibenbremsenrotor und ein Verfahren zu dessen Herstellung bekannt. Der Scheibenbremsenrotor ist plattenförmig ausgebildet und weist zumindest eine Aussparung an einem Außenrandabschnitt auf. Auch die
US 2005/0056495 offenbart eine Bremsscheibe für Fahrzeuge, die um eine Zentralachse herum angeordnet ist und einen äußeren sowie einen inneren Rand aufweist. Eine obere Fläche und eine untere Fläche der Seiten der Bremsscheiben sind mit umlaufenden Segmenten versehen, die abwechselnd aus der Fläche herausragen bzw. in diese eingerückt sind.
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Schließlich kann der
US 2013/168193 eine Bremsscheibe für eine Fahrrad-Scheibenbremse entnommen werden, deren Außenabschnitt eine erste und eine zweite, in entgegengesetzten axialen Richtungen liegende, Bremsfläche aufweist. Radial von zumindest einer der Bremsflächen beabstandet, ist eine Kühlrippe an einem Innenabschnitt der Bremsscheibe angeordnet, die zur Abfuhr der bei der Reibung entstehenden Wärme gedacht ist.
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Aus dem Stand der Technik sind somit eine Reihe von Rippen und/oder Nuten bekannt, die zur Abfuhr von Staub, Regentropfen und/oder Wärme geeignet sind. Nachteilig an den genannten Rippen ist einerseits, dass die Abfuhr von radial innen nach radial außen entlang der Bremsfläche erfolgt, bzw. lediglich durch Verdrängung und somit nicht strömungsbedingt realisiert ist. Außerdem ist das Versehen der Seitenflächen von Bremsscheiben mit Vertiefungen wie Rillen und/oder Nuten und/oder Kanälen in der Herstellung relativ aufwendig und somit kostenintensiv.
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Angesichts des aufgezeigten Standes der Technik bieten Bremsscheiben für Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge, noch Raum für Verbesserungen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Möglichkeit zur Vermeidung von Rad- und/oder Felgenverschmutzungen durch Bremsabrieb und/oder Bremsstaub zu schaffen, ohne, dass die Aerodynamik des Fahrzeugs beeinflusst wird.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Bremsscheibe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch eine Scheibenbremse mit den Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Es ist darauf hinzuweisen, dass die in der nachfolgenden Beschreibung einzeln aufgeführten Merkmale sowie Maßnahmen in beliebiger, technisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung charakterisiert und spezifiziert die Erfindung insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren zusätzlich.
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Vorgeschlagen wird eine Bremsscheibe für eine Scheibenbremse eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit einer Achsbefestigung zur Aufnahme und/oder Befestigung an einer mit einem Rad verbindbaren Radachse, einer dem Fahrzeug zugewandten Innenseite mit einer ersten Bremsfläche, einer der Innenseite gegenüberliegend angeordneten Außenseite mit einer zweiten Bremsfläche sowie einer entlang eines Umfangs der Bremsscheibe verlaufenden Mantelfläche. Die Bremsscheibe ist drehfest mit der Radachse bzw. der Radnabe verbunden, sodass die Drehbewegung des Rads auf die Bremsscheibe übertragen wird. Die Innenseite der Bremsscheibe und die Außenseite, welche in Richtung des Rads bzw. der Felgen gerichtet ist, weisen jeweils eine am äußeren Umfang der jeweiligen Seiten liegende Bremsfläche auf, welche zur Durchführung eines Bremsvorgangs mit Bremsbelägen eines Bremssattels in Berührung bringbar ist. Beim Bremsen reiben die Bremsbeläge entlang der Bremsfläche, wodurch einerseits die Drehbewegung des entsprechenden Rads verzögert wird und andererseits Bremsstaub und/oder Bremsabrieb im Bereich der ersten und der zweiten Bremsfläche entsteht. Die Bremsscheibe muss eine ausreichende mechanische Festigkeit aufweisen und ist daher mit einer geeigneten Stärke bzw. Dicke ausgebildet, sodass entlang des Umfangs der Bremsscheibe eine Mantelfläche verläuft. Zur Einsparung von Gewicht und/oder zur Kühlung können zwischen Innenseite und Außenseite der Bremsscheibe Hohlräume bzw. Ausnehmungen vorgesehen sein.
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Erfindungsgemäß weist die Mantelfläche eine Mehrzahl an Strömungsmitteln zur Erzeugung eines Luftstroms zum Abtransport von an den Bremsflächen anfallendem Bremsstaub und/oder Bremsabrieb auf. Die Idee hinter der Erfindung ist es, die Bremsscheibe selbst in der Art einer Strömungserzeugungseinrichtung, beispielsweise in der Art eines Ventilators zu nutzen, sodass ein Luftstrom entsteht, welcher den anfallenden Bremsstaub und/oder den anfallenden Bremsabrieb abtransportiert, bevor dieser von mittels des Rads bzw. der Felgen erzeugter Turbulenzen und/oder Verwirbelungen erfasst wird und sich schließlich auf dem Rad und/oder den Felgen absetzt. Hierzu sind die Strömungsmittel an bzw. entlang der Mantelfläche angeordnet, um einen Luftstrom direkt im Bereich der Entstehung des Bremsstaubs und/oder des Bremsabriebs zu erzeugen. Der Luftstrom nimmt dann den anfallenden Bremsstaub und/oder Bremsabrieb auf und transportiert diesen von dem Rad bzw. den Felgen fort, in Richtung des Fahrzeugs.
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Nach einer bevorzugten Ausführung der Erfindung sind die Strömungsmittel derart ausgebildet, dass der Luftstrom von der Außenseite der Bremsscheibe in Richtung des Fahrzeugs richtbar und/oder gerichtet ist, wobei der Bremsstaub und/oder Bremsabrieb mittels des Luftstroms von dem Rad fort, in Richtung des Fahrzeugs abtransportierbar ist. Die Ausrichtung der Strömungsmittel, um einen zu dem Fahrzeug hin gerichteten Luftstrom zu erzeugen, ist insbesondere von der Drehrichtung des Rads abhängig. Vorzugsweise soll der Luftstrom in Richtung des Fahrzeugs gerichtet sein, sofern das Fahrzeug vorwärtsfährt bzw. sich in Richtung seiner vorgesehenen Fahrtrichtung bewegt. Die Richtung des Luftstroms kann durch die Ausrichtung und/oder die Geometrie der Strömungsmittel beeinflusst werden.
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Beispielsweise sind die Strömungsmittel schräg bezüglich der Radachse und bezüglich einer Drehrichtung der Bremsscheibe angeordnet und/oder bilden einen ersten Winkel mit der Radachse und einen zweiten Winkel mit der Drehrichtung der Bremsscheibe. Die Strömungsmittel verlaufen also diagonal zur Drehrichtung der Bremsscheibe, welche insbesondere der Fahrtrichtung entspricht, sodass radial auf die Mantelfläche der Bremsscheibe auftreffende Luft in eine axiale Richtung umgeleitet wird, sofern sich die Bremsscheibe dreht bzw. eine Drehbewegung eines Rads auf die Bremsscheibe übertragen wird.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Luftstrom zum Abtransport von an den Bremsflächen anfallendem Bremsstaub und/oder Bremsabrieb mittels des ersten und/oder des zweiten Winkels einstellbar. Beispielsweise lässt sich durch Vergrößern und/oder Verkleinern des Winkels die Strömungsgeschwindigkeit und/oder die Strömungsrichtung einstellen.
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Außerdem ist es vorteilhaft, wenn der Luftstrom zum Abtransport von an den Bremsflächen anfallendem Bremsstaub und/oder Bremsabrieb mittels der Anzahl der Strömungsmittel einstellbar ist. Um einen möglichst gleichmäßigen Abtransport des Bremsstaubs und/oder des Bremsabriebs zu ermöglichen, kann eine Mehrzahl an Strömungsmitteln gleichmäßig entlang des Umfangs der Bremsscheibe angeordnet sein. Je höher die Anzahl an Strömungsmitteln gewählt wird, desto gleichmäßiger lässt sich der Strömungsverlauf des erzeugten Luftstroms entlang der Mantelfläche der Bremsscheibe verteilen. Beispielsweise kann die Bremsscheibe mit einer Anzahl an Strömungsmitteln in einem Bereich zwischen 2 und 30, insbesondere in einem Bereich zwischen 5 und 15, Strömungsmitteln ausgebildet sein.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform, ist der Luftstrom zum Abtransport von an den Bremsflächen anfallendem Bremsstaub und/oder Bremsabrieb mittels der Größe der Strömungsmittel einstellbar. So kann zum Beispiel die Geschwindigkeit des Luftstroms mittels der Breite bzw. Dicke der Strömungsmittel, d.h. mittels deren Ausdehnung in Umfangsrichtung und/oder mittels des Abstands benachbarter Strömungsmittel zueinander eingestellt werden. Durch Änderung des ersten Winkels bzw. des zweiten Winkels zwischen den Strömungsmitteln und der Radachse bzw. der Drehrichtung der Bremsscheibe sowie durch Änderung der Anzahl, des Abstands und der Größe der Strömungsmittel kann der erzeugte Luftstrom somit eingestellt und an, bei verschiedenen Scheibenbremsen unterschiedliche Mengen an auftretendem Bremsstaub und/oder Bremsabrieb angepasst werden.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Strömungsmittel als Rillen und/oder Nuten und/oder Strömungskanäle ausgebildet sind, wobei die Strömungsmittel die erste und/oder die zweite Bremsfläche durchsetzend innerhalb der Mantelfläche bzw. entlang der Mantelfläche verlaufend angeordnet sind. Auf diese Weise kann Material eingespart werden bzw. können die Strömungsmittel einfach aus dem Vollmaterial der Bremsscheibe heraus gearbeitet z.B. gefräst und/oder gebohrt werden. Die Strömungsmittel durchsetzen hierbei jeweils die erste und die zweite Bremsfläche, sodass die Bremsflächen Ausnehmungen aufweisen, in welche der an den Bremsbelägen entstehende Bremsstaub und/oder Bremsabrieb direkt abgeführt wird. Aufgrund des Luftstroms entsteht an den jeweiligen Ausnehmungen eine Art Sogwirkung.
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Vorgeschlagen wird außerdem eine Scheibenbremse für ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug, mit einer Bremsscheibe mit einer Achsbefestigung zur Aufnahme und/oder Befestigung an einer mit einem Rad verbindbaren Radachse, einer dem Fahrzeug zugewandten Innenseite mit einer ersten Bremsfläche, einer der Innenseite gegenüberliegend angeordneten Außenseite mit einer zweiten Bremsfläche sowie einer entlang eines Umfangs der Bremsscheibe verlaufende Mantelfläche. Die Scheibenbremse weist außerdem einen Bremssattel sowie an diesem angebrachte Bremsbeläge auf.
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Erfindungsgemäß weist die Bremsscheibe Strömungsmittel auf, die sich von einer ersten Bremsfläche der Bremsscheibe entlang des Umfangs zu einer zweiten Bremsfläche der Bremsscheibe erstrecken, wobei die erste und die zweite Bremsfläche während der Durchführung eines Bremsvorgangs mit den Bremsbelägen des Bremssattels in Berührung stehen. Vorzugsweise sind die Strömungsmittel in Form von Rillen und/oder Nuten bzw. Strömungskanälen ausgebildet, sodass innerhalb dieser Strömungskanäle ein Luftstrom entsteht. Dieser Luftstrom verursacht eine Sogwirkung an den mit den Bremsbelägen in Berührung stehenden Bremsflächen, sodass dort anfallender Bremsstaub und/oder anfallender Bremsabrieb in das als Strömungskanal ausgebildete Strömungsmittel eingesogen und mittels des darin erzeugten Luftstroms abtransportiert wird.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in der folgenden Figurenbeschreibung offenbart. Es zeigen:
- 1 eine perspektivisch, schematische Ansicht einer Außenseite einer beispielhaften Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Bremsscheibe,
- 2 eine schematische Seitenansicht einer beispielhaften Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Bremsscheibe, und
- 3 eine schematische Ansicht einer Außenseite der beispielhaften Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Bremsscheibe nach 2.
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In den unterschiedlichen Figuren sind gleiche Teile stets mit denselben Bezugszeichen versehen, weswegen diese in der Regel auch nur einmal beschrieben werden.
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In 1 ist eine beispielhafte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Bremsscheibe 1 in einer perspektivischen Ansicht dargestellt. Die Bremsscheibe 1 weist eine Achsbefestigung 3 zur Aufnahme und/oder Befestigung an einer Radachse A (hier nur schematisch angedeutet) bzw. einer Radnabe auf. Die Achsbefestigung 3 wird mittels Bohrungen 5 drehfest mit der Radnabe verschraubt. Die Bremsscheibe 1 weist außerdem eine Innenseite 7, die dem Fahrzeug zugewandt ist und eine Außenseite 9, die der Innenseite 7 gegenüberliegend angeordnet und einem Rad bzw. einer Felge des Fahrzeugs zugewandt ist, auf. In einem radial äußeren Bereich bzw. im Bereich eines Umfangs 11 der Bremsscheibe 1 ist an der Innenseite 7 eine erste Bremsfläche 13 und an der Außenseite 9 eine zweite Bremsfläche 15 ausgebildet, die während der Durchführung eines Bremsvorgangs mit jeweiligen Bremsbelägen eines Bremssattels in Berührung stehen. Die Reibung zwischen den Bremsbelägen und den jeweiligen Bremsflächen 13, 15 führt einerseits zu einer Verzögerung der Drehbewegung der Bremsscheibe 1, verursacht jedoch andererseits Bremsstaub und/oder Bremsabrieb. Entlang des Umfangs 11, zwischen der Innenseite 7 und der Außenseite 9 verläuft eine Mantelfläche 17. Zwischen der Innenseite 7 unter Außenseite 9 können Aussparungen und/oder Hohlräume zur Gewichtsreduzierung und/oder zur Abfuhr von Bremswärme vorgesehen sein.
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Entlang der Mantelfläche 17 sind parallel zueinander verlaufende und in einem regelmäßigen Abstand zueinander angeordnete Strömungsmittel 19 ausgebildet. Die Strömungsmittel 19 sind in der Form von Strömungsnuten bzw. Strömungskanälen mit einem im Wesentlichen halbkreisförmigen Querschnitt ausgebildet. Die Strömungsmittel 19 sind schräg zur Radachse A sowie schräg zur Drehrichtung R der Bremsscheibe 1, die der Fahrtrichtung des Fahrzeugs entspricht, ausgerichtet, wodurch ein Luftstrom ausgehend von der Außenseite 9 in Richtung der Innenseite 7 erzeugt wird. Der erzeugte Luftstrom nimmt den zwischen den Bremsflächen 13, 15 und den Bremsbelägen anfallenden Bremsstaub und/oder Bremsabrieb auf und führt diesen in Richtung des Fahrzeugs ab.
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Die Radachse A und ein Strömungsmittel 19 bilden gemeinsam einen ersten Winkel a, welcher gemäß der 2, stumpf ausgebildet ist. Die 2 zeigt eine beispielhafte Ausführung einer erfindungsgemäßen Bremsscheibe 1 aus einer seitlichen Ansicht. Zwischen der Drehrichtung R und einem Strömungsmittel 19 wird ein zweiter Winkel β eingeschlossen, der spitz ausgebildet ist. Durch diese Anordnung der Strömungsmittel 19 wird bei vorgegebener Drehrichtung R ein Luftstrom ausgehend von der Außenseite 9 der Bremsscheibe 1 in Richtung der Innenseite 7 erzeugt. Der 2 ist weiterhin zu entnehmen, dass die Strömungsmittel 19 entlang der vollständigen Dicke bzw. Breite der Mantelfläche 17 verlaufend ausgebildet sind.
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In 3 ist die Bremsscheibe 1 aus 2 in einer Draufsicht dargestellt. Die Achsbefestigung 3 ist koaxial zur Radachse A sowie zur Außenseite 9 der Bremsscheibe angeordnet. Die Innenseite 7 befindet sich auf der gegenüberliegenden Seite der Bremsscheibe 1 und ist daher in der 3 nicht erkennbar. Entlang der ersten Bremsfläche 13 der Außenseite 9 der Bremsscheibe 1 sind insgesamt 10 Strömungsmittel 19 in gleichmäßigem Abstand zueinander angeordnet. Die Strömungsmittel 19 sind jeweils rinnenartig mit einem Radius ausgebildet, sodass diese sowohl die erste Bremsfläche 13 als auch die zweite Bremsfläche 15 durchsetzend angeordnet sind. Hierdurch entstehen im Bereich der Bremsflächen 13, 15 bzw. in dem Bereich in dem die Bremsbeläge an den Bremsflächen 13, 15 reiben, Ausnehmungen 21 die zur Aufnahme und zum Abtransport des dort anfallenden Bremsstaubs und/oder Bremsbelags vorgesehen sind.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Bremsscheibe
- 3
- Achsbefestigung
- 5
- Bohrungen
- 7
- Innenseite
- 9
- Außenseite
- 11
- Umfang
- 13
- erste Bremsfläche
- 15
- zweite Bremsfläche
- 17
- Mantelfläche
- 19
- Strömungsmittel
- 21
- Ausnehmung
- A
- Radachse
- R
- Drehrichtung
- α
- erster Winkel
- β
- zweiter Winkel
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202007000246 U1 [0003]
- US 2008302616 [0004]
- US 2015/0343518 [0005]
- US 2005/0056495 [0005]
- US 2013168193 [0006]
