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Die Erfindung betrifft ein fluidisches Betätigungssystem zum fluidischen Betätigen mindestens einer Kupplungs- und/oder Bremseinrichtung, mit einem Ringkolben, der in einem Ringraum einen Fluiddruckraum begrenzt.
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Aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 10 2011 009 022 A1 ist ein konzentrischer Nehmerzylinder bekannt, der einen Federtopf sowie einen Druckteiler aufweist, die durch eine Mehrzahl von an dem Außenumfang des Nehmerzylinders angeordnete Druckfedern zum Aufbringen einer Vorlast auf ein durch den Nehmerzylinder betätigbares Ausrücklager gekennzeichnet sind. Aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 10 2011 081 298 A1 ist ein Nehmerzylinder (CSC) bekannt, insbesondere für ein hydraulisches Ausrücksystem einer Reibungskupplung eines Kraftfahrzeugs, mit einem im Wesentlichen konzentrischen Nehmerzylindergehäuse mit einer Längsachse, welches zur Bildung eines kreisringförmigen Druckraums einen Ringraum aufweist, in dem ein Ringkolben, der druckraumseitig mit einer Dichtung versehen ist, axial verschiebbar geführt wird, wobei der Ringkolben auf ein Ausrücklager wirkt und am Nehmerzylindergehäuse in Richtung zum Ausrücklager wenigstens ein elastisches und/oder federndes Element angeordnet ist, welches einen Toleranzausgleich zu einem Anschlag des Nehmerzylindergehäuses für das Ausrücklager in einer hinteren Endstellung (Minimal-Extension) des Ringkolbens bildet. Aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 10 2017 127 102 A1 ist ein Hybridmodul für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs bekannt.
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Aufgabe der Erfindung ist es, die Herstellung eines fluidischen Betätigungssystems zum fluidischen Betätigen mindestens einer Kupplungs- und/oder Bremseinrichtung, mit einem Ringkolben, der in einem Ringraum einen Fluiddruckraum begrenzt, zu vereinfachen.
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Die Aufgabe ist bei einem fluidischen Betätigungssystem zum fluidischen Betätigen mindestens einer Kupplungs- und/oder Bremseinrichtung, mit einem Ringkolben, der in einem Ringraum einen Fluiddruckraum begrenzt, dadurch gelöst, dass der Ringkolben mindestens einen ersten Kolbenkörper und einen zweiten Kolbenkörper umfasst, der seine Lage relativ zu dem ersten Kolbenkörper bei einer Fluiddruckbeaufschlagung des Fluiddruckraums so verändert, dass ein Dichtspalt zwischen dem zweiten Kolbenkörper und einer Gehäusefläche minimiert wird. Der Ringkolben stellt vorzugsweise einen Nehmerkolben in einem konzentrischen Nehmerzylinder dar. Derartige konzentrische Nehmerzylinder werden auch mit den englischen Begriffen Concentric Slave Cylinder, kurz CSC, bezeichnet. Der Ringkolben in dem beanspruchten konzentrischen Betätigungssystem hat vorzugsweise einen relativ großen Durchmesser, der insbesondere fünfzig bis einhundert Millimeter groß ist. Bei so großen Ringkolben hat sich die vorzugsweise zweiteilige Ausführung des Ringkolbens mit einem ersten Kolbenkörper und einem zweiten Kolbenkörper als besonders vorteilhaft erwiesen. Durch die zweiteilige Ausführung des Ringkolbens kann insbesondere ein sich aus einer unerwünschten Spaltextrusion ergebender relativ großen Spalt zwischen dem Ringkolben und der Gehäusefläche minimiert werden. Dadurch wird vorteilhaft ein unerwünschtes Versagen einer dem Ringkolben zugeordneten Dichtung verhindert.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des fluidischen Betätigungssystems ist dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kolbenkörper als radial innerer Ringkörper und der zweite Kolbenkörper als radial äußerer Ringkörper ausgeführt sind. Die beiden Kolbenkörper sind vorzugsweise als geschlossene Ringkörper ausgeführt. Je nach Ausführung könnte es aber auch vorteilhaft sein, mindestens einen der Ringkörper, vorzugsweise den radial äußeren Ringkörper, zumindest teilweise, geschlitzt auszuführen.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des fluidischen Betätigungssystems ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenkörper Gleitflächen aufweisen, mit denen die Kolbenkörper aneinander anliegen und mit denen die Kolbenkörper bei einer Fluiddruckbeaufschlagung des Fluiddruckraums aneinander gleiten. Besonders vorteilhaft führt nur der zweite Kolbenkörper eine Gleitbewegung relativ zu dem ersten Kolbenkörper aus. Durch diese gewünschte Gleitbewegung unter Fluiddruckbeaufschlagung kann sich einer der Kolbenkörper, insbesondere der radial äußere Ringkörper, der den zweiten Kolbenkörper darstellt, so aufweiten, dass der Dichtspalt zwischen dem zweiten Kolbenkörper und der Gehäusefläche minimiert wird.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des fluidischen Betätigungssystems ist dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitflächen, in einem Querschnitt durch die Kolbenkörper betrachtet, in einem Winkel schräg zu einer Längsachse angeordnet sind, parallel zu welcher der Ringkolben hin und her bewegbar ist. Durch die Längsachse wird eine axiale Bewegungsrichtung des Ringkolbens im Betrieb des fluidischen Betätigungssystems definiert. Axial bedeutet in Richtung oder parallel zur Längsachse des Ringkolbens. Analog bedeutet radial quer zur Längsachse. Der Winkel zwischen den Gleitflächen und der Längsachse beträgt zum Beispiel fünfundvierzig Grad. Je nach Ausführung kann der Winkel größer oder kleiner als fünfundvierzig Grad gewählt werden, um ein gewünschtes Aufweitverhalten eines der Kolbenkörper, insbesondere des zweiten Kolbenkörpers, der als radial äußerer Ringkörper ausgeführt ist, in Größe und/oder Stärke, einzustellen.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des fluidischen Betätigungssystems ist dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Kolbenkörper aus einem elastischen Material gebildet ist, das eine gewünschte Verformung ermöglicht, wenn der zweite Kolbenkörper seine Lage relativ zu dem ersten Kolbenkörper bei einer Fluiddruckbeaufschlagung des Fluiddruckraums verändert. Durch das elastische Material wird ermöglicht, dass sich der zweite Kolbenkörper relativ zu dem ersten Kolbenkörper ausreichend aufweitet, um den Dichtspalt zu minimieren. Der zweite Kolbenkörper ist zu diesem Zweck vorteilhaft aus einem Kunststoffmaterial gebildet. Besonders kostengünstig können beide Kolbenkörper aus einem Kunststoffmaterial gebildet sein. Die Herstellung der Kolbenkörper aus dem Kunststoffmaterial erfolgt zum Beispiel in großen Stückzahlen kostengünstig im Spritzgussverfahren. Dabei sind die beiden Kolbenkörper vorzugsweise nicht aus dem gleichen Material gebildet. Der erste Kolbenkörper ist zum Beispiel aus einem mit Glasfasern verstärkten Kunststoffmaterial gebildet. Der zweite Kolbenkörper ist vorzugsweise aus einem unverstärkten Kunststoffmaterial gebildet, um die gewünschte elastische Verformung des zweiten Kolbenkörpers im Betrieb zu ermöglichen.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des fluidischen Betätigungssystems ist dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Kolbenkörper gemeinsam einen Aufnahmeraum für eine Dichtung begrenzen. Die Dichtung dient in an sich bekannter Art und Weise dazu, den Fluiddruckraum abzudichten. Durch die Darstellung des Aufnahmeraums für die Dichtung mit den beiden Kolbenkörpern wird auf einfache Art und Weise eine wirksame Abdichtung zwischen den Kolbenkörpern erreicht. Dadurch wird verhindert, dass Fluid aus dem Fluiddruckraum an den Gleitflächen vorbei zwischen den Kolbenkörpern austritt.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des fluidischen Betätigungssystems ist dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmeraum zur verliersicheren Aufnahme der Dichtung schwalbenschwanzartig ausgeführt ist. Die schwalbenschwanzartige Ausführung dient zur Darstellung eines vorteilhaften Ausführungsbeispiels einer formschlüssigen Verbindung zwischen der Dichtung und dem Ringkolben.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des fluidischen Betätigungssystems ist dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kolbenkörper einen umlaufenden Absatz zur Montage des Ringkolbens auf einem Betätigungslager aufweist. Der umlaufende Absatz verhindert vorteilhaft, dass der Ringkolben zu tief in den Fluiddruckraum eintaucht.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des fluidischen Betätigungssystems ist dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Kolbenkörper radial außen eine der Gehäusefläche zugewandte potentielle Kontaktfläche mit Vertiefungen aufweist, um die Größe der potentiellen Kontaktfläche zu verkleinern. Die Vertiefungen sind zum Beispiel als ringnutartige Vertiefungen ausgeführt. An sich ist ein Kontakt zwischen dem zweiten Kolbenkörper und der Gehäusefläche im Betrieb des fluidischen Betätigungssystems aufgrund der damit verbundenen Reibung unerwünscht. Für den Fall, dass es jedoch trotzdem zu einem Kontakt kommt, dann können die Auswirkungen der Reibung zwischen dem zweiten Kolbenkörper und der Gehäusefläche durch die Verkleinerung der potentiellen Kontaktfläche gering gehalten werden.
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Die Erfindung betrifft des Weiteren einen Ringkolben, einen Kolbenkörper und/oder eine Dichtung für ein vorab beschriebenes fluidisches Betätigungssystem. Die genannten Teile sind separat oder in einer Montageeinheit zusammen handelbar.
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Die Erfindung betrifft gegebenenfalls auch ein Verfahren zum Montieren eines vorab beschriebenen fluidischen Betätigungssystems. Bei der Montage wird insbesondere der Ringkolben mit den beiden Kolbenkörpern und der Dichtung in einer Montageeinheit zusammengefasst.
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Die Erfindung betrifft gegebenenfalls auch einen Bausatz für ein vorab beschriebenes fluidisches Betätigungssystem. Das fluidische Betätigungssystem kommt zum Beispiel in einem Hybridmodul für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs zum Einsatz, wie es in der deutschen Offenlegungsschrift
DE 10 2017 127 102 A1 beschrieben ist.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung eines fluidischen Betätigungssystems zum fluidischen Betätigen einer Kupplungs- und/oder Bremseinrichtung mit einem Ringkolben im Längsschnitt;
- 2 die vergrößerte Darstellung eines Ausschnitts II aus 1 ;
- 3 eine ähnliche Darstellung wie in 2 vor der Beaufschlagung eines Fluiddruckraums mit einem Fluiddruck; und
- 4 die gleiche Darstellung wie in 3 nach der Beaufschlagung des Fluiddruckraums mit dem Fluiddruck.
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In 1 ist ein fluidisches Betätigungssystem 1 zum fluidischen Betätigen einer Kupplungs- und/oder Bremseinrichtung 2 vereinfacht dargestellt. Das fluidische Betätigungssystem 1 wird vorzugsweise mit einem Hydraulikmedium betrieben und kann daher auch als hydraulisches Betätigungssystem 1 bezeichnet werden. Die nur durch ein Rechteck angedeutete Kupplungs- und/oder Bremseinrichtung 2 ist vorzugsweise in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs angeordnet.
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Das fluidische Betätigungssystem 1 umfasst einen Ringzylinder 3, in dem ein Ringkolben 4 mit einer Längsachse 17 axial hin und her bewegbar ist. Der Begriff axial bezieht sich auf die Längsachse 17 des vorzugsweise rotationssymmetrisch ausgeführten Ringkolbens 4. Axial bedeutet in Richtung oder parallel zur Längsachse 17. Analog bedeutet radial quer zur Längsachse 17.
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Der Ringkolben 4 ist über ein ebenfalls nur angedeutetes Betätigungslager 5 mit der Kupplungs- und/oder Bremseinrichtung 2 gekoppelt. Auf seiner dem Betätigungslager 5 abgewandten Seite ist dem Ringkolben 4 in an sich bekannter Art und Weise eine Dichtung 6 zugeordnet. Die Dichtung 6 begrenzt mit dem Ringkolben 4 in einem Ringraum 8 des Ringzylinders 3 einen Fluiddruckraum 7.
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Bei einer Betätigung des fluidisches Betätigungssystems 1 wird der Fluiddruckraum 7 mit einem Fluiddruck beaufschlagt. Dieser Fluiddruck in dem Fluiddruckraum 7 führt zu einer Bewegung des Ringkolbens 4 in axialer Richtung in 1 nach rechts. Diese Bewegung des Ringkolbens 4 wird über das Betätigungslager 5 auf die Kupplungs- und/oder Bremseinrichtung 2 übertragen.
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Der Ringzylinder 3, der Ringkolben 4 und das Betätigungslager 5 umfassen gemeinsam ein zentrales Durchgangsloch 9. Durch das zentrale Durchgangsloch 9 erstreckt sich zum Beispiel mindestens eine Welle hindurch, die im Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs zur Drehübertragung dient.
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Der Ringzylinder 3 mit dem Ringkolben 4 wird auch als konzentrischer Nehmerzylinder 10 bezeichnet. Bei derartigen konzentrischen Nehmerzylindern 10 ergibt sich konstruktionsbedingt radial außen zwischen dem Ringkolben 4 und dem Ringzylinder 3 ein Dichtspalt 13.
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Wenn der Dichtspalt 13 zu groß wird, dann kann es passieren, dass die Dichtung 6 aufgrund des Fluiddrucks in dem Fluiddruckraum 7 in den Dichtspalt 13 zwischen dem Ringkolben 4 und dem Ringzylinder 3 hineingedrückt wird. Dann spricht man auch von einer Spaltextrusion. Diese unerwünschte Spaltextrusion kann zu einem Versagen der Dichtung 6 und somit zu einer verstärkten Leckage bis zum Totalausfall des konzentrischen Nehmerzylinders 10 führen.
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In der vergrößerten Darstellung der 2 sieht man, dass der Ringkolben 4 zweiteilig mit einem ersten Kolbenkörper 11 und einem zweiten Kolbenkörper 12 ausgeführt ist. Die Geometrie der beiden Kolbenkörper 11 und 12 ist so konstruiert, dass bei einer Druckbeaufschlagung des Fluiddruckraums 7 der zweite Kolbenkörper 12 in radialer Richtung nach außen gedrückt wird und den Dichtspalt 13 schließt, wie sich aus einer Zusammenschau der 3 und 4 ergibt.
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Der erste Kolbenkörper 11 ist als radial innerer Ringkörper 11 ausgeführt. Der radial innere Ringkörper 11 umfasst einen umlaufenden Absatz 19, der, wie man in 2 sieht, zur Montage des Ringkolbens 4 auf dem Betätigungslager 5 dient. Der umlaufende Absatz 19 ist radial außen an dem ersten Kolbenkörper 11 ausgebildet. Radial innen weist der erste Kolbenkörper 11 einen umlaufenden Absatz 26 auf, durch welchen der Ringkolben 4 axial hin und her bewegbar in oder an dem Ringzylinder 3 geführt ist. Der umlaufende Absatz 26 verhindert vorteilhaft, dass der Ringkolben 4 zu tief in den Fluiddruckraum 7 eintaucht.
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Der zweite Kolbenkörper 12 ist als radial äußerer Ringkörper ausgeführt. Die beiden als Ringkörper ausgeführten Kolbenkörper 11 und 12 weisen einander zugewandte Gleitflächen 15, 16 auf. Die beiden Kolbenkörper 11, 12 befinden sich mit ihren Gleitflächen 15, 16 in gleitender Anlage.
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Die Gleitflächen 15, 16 verlaufen, wie man in 2 sieht, in einem Winkel schräg nach oben. Der Winkel zwischen den Gleitflächen 15, 16 und der Längsachse (17 in 1) hat im dargestellten Ausführungsbeispiel eine Größe von fünfundvierzig Grad.
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Über die Größe des Winkels kann vorteilhaft eingestellt werden, wie weit und wie leicht oder stark sich der zweite Kolbenkörper 12 relativ zu dem ersten Kolbenkörper 11 aufweitet, wenn der Fluiddruckraum 7 mit Fluiddruck beaufschlagt wird. Durch die Fluiddruckbeaufschlagung wird der radial äußere Ringkörper, der den zweiten Kolbenkörper 12 darstellt, in radialer Richtung nach außen gedrückt und dabei aufgeweitet.
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In 3 ist der Ausschnitt aus 2 vor einer Beaufschlagung des Fluiddruckraums 7 dargestellt. Der Dichtspalt 13 ist relativ groß. In 4 ist dargestellt, dass der zweite Kolbenkörper 12 durch den Fluiddruck im Fluiddruckraum 7 relativ zu dem ersten Kolbenkörper 11 radial nach außen verlagert wurde, so dass der Dichtspalt 13 minimiert ist.
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Die zweiteilige Ausführung des Ringkolbens 4 ermöglicht besonders vorteilhaft die Verwendung von Kunststoffmaterialien zur Herstellung des Ringkolbens 4, und zwar besonders vorteilhaft auch bei großen Kolbendurchmessern, die zum Beispiel fünfzig bis einhundert Millimeter betragen. Zur Herstellung des Ringkolbens 4, insbesondere der Kolbenkörper 11 und/oder 12, kann vorteilhaft ein Kunststoff-Spritzgussverfahren verwendet werden. Filigrane Gleitringe, wie sie bei herkömmlichen Ringkolben zur Anwendung kommen, können entfallen.
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In 2 sieht man, dass die beiden Kolbenkörper 11 und 12 gemeinsam einen Aufnahmeraum 18 für die Dichtung 6 begrenzen. Der Aufnahmeraum 18 ist zur verliersicheren Aufnahme der Dichtung 6 schwalbenschwanzartig ausgeführt. Durch den sich daraus ergebenden Formschluss wird zum einen verhindert, dass sich die vormontierte Dichtung 6 vor oder während der Montage des Ringkolbens 4 löst. Darüber hinaus verhindert die Dichtung 6 in dem Aufnahmeraum 18, dass Fluid aus dem Fluiddruckraum 7 zwischen den Gleitflächen 15, 16 hindurch austritt.
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In 2 sieht man darüber hinaus, dass eine potentielle Kontaktfläche 20 des zweiten Kolbenkörpers 12, die der Gehäusefläche 14 zugewandt ist, mit ringnutartigen Vertiefungen 21 bis 24 ausgestattet ist. Die nutartigen Vertiefungen 21 bis 24 dienen dazu, die potentielle Kontaktfläche 20 zu reduzieren. Dadurch wird eventuell auftretende Reibung minimiert, wenn der zweite Kolbenkörper 12 mit seiner potentiellen Kontaktfläche 20 in Kontakt mit der Gehäusefläche 14 kommt.
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Bei der Montage werden die beiden Kolbenkörper 11, 12 vorteilhaft mit der Dichtung 6 in einer Montageeinheit 25 vormontiert. Diese Montageeinheit 25 wird dann bei der Montage des Fluidbetätigungssystems 1 in den Ringzylinder 3 montiert.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- fluidisches Betätigungssystem
- 2
- Kupplungs- und/oder Bremseinrichtung
- 3
- Ringzylinder
- 4
- Ringkolben
- 5
- Betätigungslager
- 6
- Dichtung
- 7
- Fluiddruckraum
- 8
- Ringraum
- 9
- zentrales Durchgangsloch
- 10
- konzentrischer Nehmerzylinder
- 11
- erster Kolbenkörper
- 12
- zweiter Kolbenkörper
- 13
- Dichtspalt
- 14
- Gehäusefläche
- 15
- Gleitfläche
- 16
- Gleitfläche
- 17
- Längsachse
- 18
- Aufnahmeraum
- 19
- Absatz
- 20
- Kontaktfläche
- 21
- Vertiefung
- 22
- Vertiefung
- 23
- Vertiefung
- 24
- Vertiefung
- 25
- Montageeinheit
- 26
- Absatz
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011009022 A1 [0002]
- DE 102011081298 A1 [0002]
- DE 102017127102 A1 [0002, 0015]
