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Die Erfindung betrifft einen Riemenscheibenentkoppler mit einer Eingangsseite und einer Ausgangsseite und einer gemeinsamen Drehachse sowie mindestens einem zwischen Eingangsseite und Ausgangsseite wirkendem Federelement, durch das die Eingangsseite und die Ausgangsseite in der Umfangsrichtung gegeneinander verdrehbar sind. Insbesondere umfasst ein Riemenscheibenentkoppler neben dem mindestens einen Federelement zusätzlich mindestens eine Dämpfungseinrichtung (Torsionsschwingungsdämpfer - TSD) und kann zusätzlich oder alternativ mit z. B. einem Fliehkraftpendel eingesetzt werden. Die Erfindung betrifft weiter eine Ausgangsseite für den Riemenscheibenentkoppler sowie Verfahren zur Herstellung des Riemenscheibenentkopplers und der Ausgangsseite.
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Der Riemenscheibenentkoppler ist insbesondere zur Anbindung einer Riemenscheibe an einer Kurbelwelle einer Antriebsmaschine, z. B. eines Kraftfahrzeugs, vorgesehen. Dadurch soll die Übertragung von Drehschwingungen, z. B. der Antriebsmaschine auf den durch die Riemenscheibe angetriebenen Riemen, zumindest vermindert oder verhindert werden. Der Riemenscheibenentkoppler kann aber auch ein Zwei-Massen-Schwungrad ausbilden.
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Es besteht ein ständiges Bedürfnis Komponenten für Kraftfahrzeuge wie z. B. Riemenscheibenentkoppler zu vereinfachen und die Herstellkosten zu reduzieren.
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Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen möglichst einfach aufgebauten Riemenscheibenentkoppler bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird gelöst mit einem Riemenscheibenentkoppler gemäß den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängig formulierten Ansprüchen angegeben. Die in den abhängig formulierten Ansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale sind in technologisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar und können weitere Ausgestaltungen der Erfindung definieren. Darüber hinaus werden die in den Ansprüchen angegebenen Merkmale in der Beschreibung näher präzisiert und erläutert, wobei weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung dargestellt werden.
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Es wird ein Riemenscheibenentkoppler vorgeschlagen, mit einer Eingangsseite und einer Ausgangsseite und einer sich entlang einer axialen Richtung erstreckenden gemeinsamen Drehachse sowie mindestens einem zwischen Eingangsseite und Ausgangsseite wirkendem Federelement, gegen dessen Federwirkung die Eingangsseite und die Ausgangsseite in einer Umfangsrichtung gegeneinander verdrehbar sind. Die Ausgangsseite ist über ein zwischen der Ausgangsseite und der Eingangsseite angeordnetes Lager gegenüber der Eingangsseite drehbar gelagert. Das Lager ist ein Gleitlager in Form einer Hülse. Das Lager erstreckt sich ausgehend von einer ersten Stirnseite über einen sich parallel zur Drehachse erstreckenden Lagerabschnitt hin zu einer zweiten Stirnseite, wobei das Lager an beiden Stirnseiten eine gegenüber der axialen Richtung wirkende formschlüssige Verbindung mit der Ausgangsseite bildet.
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Insbesondere ist die Eingangsseite (auch als Wellenanbindungsbereich zu bezeichnen, da die Eingangsseite drehfest mit einer Welle, z. B. mit einer Kurbelwelle verbindbar bzw. verbunden ist) entgegen einer Federkraft des mindestens einen Federelements und insbesondere entgegen einer Dämpfungswirkung mindestens einer Drehschwingungsdämpfungseinrichtung, relativ zu dem Ausgangsbereich (auch als Riemenanbindungsbereich zu bezeichnen, da die Ausgangsseite drehfest über den Riemenabschnitt mit einem Riemen verbindbar bzw. verbunden ist) höchstens um einen sich in der Umfangsrichtung erstreckenden Winkelbereich (z. B. höchstens 30 Winkelgrad) verdrehbar. Die Verdrehung wird z. B. durch Anschläge (erste Anschläge, zweite Anschläge) begrenzt.
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Über die relative Verdrehung von Eingangsseite zur Ausgangsseite, die gegen die Federkraft und ggf. die Dämpfungswirkung erfolgt, können Drehschwingungen zumindest reduziert werden.
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Bei einem Gleitlager kontaktieren jeweils zwei, sich relativ zueinander bewegende Teile einander, hier die Ausgangsseite und das Gleitlager bzw. die Eingangsseite und das Gleitlager. Das Gleitlager ist im Wesentlichen hülsenförmig ausgeführt und weist insbesondere einen besonderen Werkstoff oder eine Beschichtung auf, durch den bzw. die eine Gleitreibung minimiert wird. Die Teile, hier also eines oder mehrere von Ausgangsseite, Gleitlager und Eingangsseite, gleiten aufeinander gegen einen durch die Gleitreibung verursachten Widerstand. Dieser kann z. B. niedrig gehalten werden durch Wahl einer reibungsarmen Materialpaarung, durch Schmierung oder durch Erzeugen eines Schmierfilms, der die beiden Kontaktflächen voneinander trennt.
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Die Ausgangsseite, die Eingangsseite sowie das Gleitlager rotieren um die Drehachse. Das Gleitlager ist insbesondere mit der Ausgangsseite verbunden und rotiert daher mit der Ausgangsseite gemeinsam. Gleitlager und Ausgangsseite können gegenüber der Eingangsseite in der Umfangsrichtung bewegt werden.
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Insbesondere ist an beiden, jeweils in die axiale Richtung weisenden, Stirnseiten des Lagers eine gegenüber der axialen Richtung wirkende formschlüssige Verbindung mit der Ausgangsseite gebildet. Bei einer formschlüssigen Verbindung ist der eine Verbindungspartner dem anderen im Weg.
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Insbesondere ist zumindest eine der formschlüssigen Verbindungen durch ein Verstemmen hergestellt. Bevorzugt sind beide formschlüssigen Verbindungen durch ein Verstemmen hergestellt.
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Das Verstemmen bezeichnet insbesondere das Herstellen einer form- und insbesondere auch kraftschlüssigen Verbindung zwischen zwei einzelnen Werkstücken (hier Lager und Ausgangsseite) durch plastisches Verformen. Diese Verformung des Randbereiches zumindest eines der Teile (hier insbesondere die mindestens eine Stirnseite des Lagers) erfolgt in einer Weise, dass die beiden Teile sich unlösbar ineinander verkeilen.
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Das Verstemmen ist insbesondere von einem Biegen bzw. Umbiegen zu unterscheiden, bei dem eine definierte Formveränderung eines Bauteils vorgenommen wird. Das Verstemmen umfasst insbesondere nur eine partielle Umformung eines Teilbereichs eines Bauteils, wobei die Form des umgeformten Bereichs nicht definiert ist. Durch das Verstemmen wird lediglich der Formschluss realisiert nicht aber die Form des umgeformten Teilbereichs definiert.
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Bisher wurde das Gleitlager insbesondere ohne weitere Maßnahmen zur Fixierung in der Ausgangsseite angeordnet. Es ist auch bekannt, dass Gleitlager durch die Anordnung weiterer Bauteile zu fixieren.
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Vorliegend wird insbesondere vorgeschlagen das Lager zu verstemmen. Dazu wird das Lager bzw. die mindestens eine Stirnseite nur partiell umgeformt, so dass eine formschlüssige Verbindung erzeugt wird.
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Insbesondere wird das Lager vor dem Verstemmen in der Ausgangsseite durch Verpressen angeordnet. Insbesondere werden Lager und Ausgangsseite also unter Ausbildung einer gegenüber der radialen Richtung vorliegenden Presspassung zueinander angeordnet.
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Insbesondere ist durch das Verstemmen ausschließlich mindestens eine der Stirnseiten (bevorzugt beide Stirnseiten) und eine Außenumfangsfläche des Lagers verformt. Insbesondere wird durch das Verstemmen insbesondere eine Innenumfangsfläche des Lagers nicht umgeformt (was bei einem Biegen oder Umbiegen unweigerlich auftreten würde).
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Insbesondere ist zumindest eine der formschlüssigen Verbindungen durch eine nur teilweise Umformung der jeweiligen Stirnseite hergestellt.
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Insbesondere umfasst die nur teilweise Umformung eine Mehrzahl von Umformungen, die entlang einer Umfangsrichtung voneinander beabstandet angeordnet sind.
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Insbesondere ist zumindest eine formschlüssige Verbindung durch eine Aufweitung des Lagers gegenüber der Ausgangsseite gebildet, wobei sich ein größter Außendurchmesser des Lagers im Bereich dieser formschlüssigen Verbindung an einem ersten Innendurchmesser der Ausgangsseite abstützt. Insbesondere bleibt ein zweiter Innendurchmesser des Lagers während der Ausbildung der formschlüssigen Verbindung überall unverändert.
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Es wird weiter eine Ausgangseite mit Lager für den beschriebenen Riemenscheibenentkoppler vorgeschlagen. Die Ausgangsseite erstreckt sich ausgehend von einem Lagerflächenabschnitt entlang einer radialen Richtung nach außen zu einem Riemenabschnitt, wobei der Lagerflächenabschnitt eine koaxial zu einer Drehachse verlaufende zylindrische Lagerfläche aufweist. Ein Lager in Form eines hülsenförmigen Gleitlagers ist an dem Lagerflächenabschnitt angeordnet. Das Lager erstreckt sich ausgehend von einer ersten Stirnseite über einen sich parallel zur Drehachse erstreckenden Lagerabschnitt hin zu einer zweiten Stirnseite erstreckt, wobei das Lager an beiden Stirnseiten eine gegenüber der axialen Richtung wirkende formschlüssige Verbindung mit der Ausgangsseite bildet.
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Das Lager ist mit dem Lagerabschnitt insbesondere an dem Lagerflächenabschnitt der Ausgangsseite angeordnet.
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Insbesondere zumindest eine der formschlüssigen Verbindungen durch ein Verstemmen hergestellt.
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Die Ausführungen zu der Ausgangsseite gelten insbesondere gleichermaßen für den Riemenscheibenentkoppler und umgekehrt.
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Es wird weiter ein Verfahren zur Herstellung des beschriebenen Riemenscheibenentkopplers oder der beschriebenen Ausgangsseite vorgeschlagen. Das Verfahren umfasst zumindest umfassend die folgenden Schritte:
- a) Bereitstellen einer Ausgangsseite mit einer sich entlang der axialen Richtung erstreckenden Lagerfläche für das Lager;
- b) Anordnen des Lagers an der Lagerfläche;
- c) Verstemmen des Lagers und Ausbilden von jeweils einer gegenüber der axialen Richtung formschlüssigen ersten Verbindung und zweiten Verbindung zwischen Lager und Ausgangsseite.
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Die Ausführungen zu dem Verfahren gelten insbesondere gleichermaßen für den Riemenscheibenentkoppler und die Ausgangsseite und umgekehrt.
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Die Verwendung unbestimmter Artikel („ein“, „eine“, „einer“ und „eines“), insbesondere in den Patentansprüchen und der diese wiedergebenden Beschreibung, ist als solche und nicht als Zahlwort zu verstehen. Entsprechend damit eingeführte Begriffe bzw. Komponenten sind somit so zu verstehen, dass diese mindestens einmal vorhanden sind und insbesondere aber auch mehrfach vorhanden sein können.
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Vorsorglich sei angemerkt, dass die hier verwendeten Zahlwörter („erste“, „zweite“, ...) vorrangig (nur) zur Unterscheidung von mehreren gleichartigen Gegenständen, Größen oder Prozessen dienen, also insbesondere keine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge dieser Gegenstände, Größen oder Prozesse zueinander zwingend vorgeben. Sollte eine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge erforderlich sein, ist dies hier explizit angegeben oder es ergibt sich offensichtlich für den Fachmann beim Studium der konkret beschriebenen Ausgestaltung. Soweit ein Bauteil mehrfach vorkommen kann („mindestens ein“), kann die Beschreibung zu einem dieser Bauteile für alle oder ein Teil der Mehrzahl dieser Bauteile gleichermaßen gelten, dies ist aber nicht zwingend.
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Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der beiliegenden Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung durch die angeführten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt werden soll. Insbesondere ist es, soweit nicht explizit anders dargestellt, auch möglich, Teilaspekte der in den Figuren erläuterten Sachverhalte zu extrahieren und mit anderen Bestandteilen und Erkenntnissen aus der vorliegenden Beschreibung zu kombinieren. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren und insbesondere die dargestellten Größenverhältnisse nur schematisch sind. Es zeigen:
- 1: eine erste Ausführungsvariante eines bekannten Riemenscheibenentkopplers in einer Seitenansicht im Schnitt;
- 2: einen Teil eines Riemenscheibenentkopplers in einer perspektivischen Ansicht im Schnitt;
- 3: einen Teil einer Ausgangsseite mit Lager des Riemenscheibenentkopplers nach 2 in einer perspektivischen Ansicht im Schnitt;
- 4: ein erstes Detail des Teils der Ausgangsseite nach 3, in einer perspektivischen Ansicht im Schnitt; und
- 5: ein zweites Detail des Teils der Ausgangsseite nach 3, in einer perspektivischen Ansicht im Schnitt.
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1 zeigt eine erste Ausführungsvariante eines bekannten Riemenscheibenentkopplers 1 in einer Seitenansicht im Schnitt. Der Riemenscheibenentkoppler 1 umfasst eine Eingangsseite 2 und eine Ausgangsseite 3 und eine gemeinsame Drehachse 4 sowie mindestens ein zwischen Eingangsseite 2 und Ausgangsseite 3 wirkendes Federelement 5, durch das die Eingangsseite 2 und die Ausgangsseite 3 in der Umfangsrichtung 6 gegeneinander verdrehbar sind. Die Ausgangsseite 3 ist über ein an der Eingangsseite 2 angeordnetes (Gleit-)Lager 7 gegenüber der Eingangsseite 2 drehbar gelagert. Die Ausgangsseite 3 erstreckt sich ausgehend von dem (Gleit-)Lager 7 in einer radialen Richtung 19 nach außen zu einem Riemenabschnitt 20 (an dem ein Riemen anordenbar ist, der über den Riemenabschnitt 20 bzw. über den Riemenscheibenentkoppler 1 antreibbar ist).
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Ein Torsionsschwingungsdämpfer 22 ist an der Eingangsseite 2 drehfest angeordnet.
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Das Lager 7 ist ein Gleitlager in Form einer Hülse. Das Lager 7 erstreckt sich ausgehend von einer ersten Stirnseite 8 über einen sich parallel zur Drehachse 4 erstreckenden Lagerabschnitt 9 hin zu einer zweiten Stirnseite 10.
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2 zeigt einen Teil eines Riemenscheibenentkopplers 1 in einer perspektivischen Ansicht im Schnitt. 3 zeigt einen Teil einer Ausgangsseite 3 mit Lager 7 des Riemenscheibenentkopplers 1 nach 2 in einer perspektivischen Ansicht im Schnitt. 4 zeigt ein erstes Detail des Teils der Ausgangsseite 3 nach 3, in einer perspektivischen Ansicht im Schnitt. 5 zeigt ein zweites Detail des Teils der Ausgangsseite 3 nach 3, in einer perspektivischen Ansicht im Schnitt. Die 2 bis 5 werden im Folgenden gemeinsam beschrieben. Auf die Ausführungen zu 1 wird Bezug genommen.
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Der Riemenscheibenentkoppler 1 umfasst eine Eingangsseite 2 und eine Ausgangsseite 3 und eine gemeinsame Drehachse 4. Die Ausgangsseite 3 ist über ein an der Eingangsseite 2 angeordnetes Lager 7 gegenüber der Eingangsseite 2 drehbar gelagert.
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Die Ausgangsseite 3 erstreckt sich ausgehend von einem Lagerflächenabschnitt 18 entlang einer radialen Richtung 19 nach außen zu einem Riemenabschnitt 20, wobei der Lagerflächenabschnitt 18 eine koaxial zu einer Drehachse 4 verlaufende zylindrische Lagerfläche 21 aufweist. Ein Lager 7 in Form eines hülsenförmigen Gleitlagers ist an dem Lagerflächenabschnitt 18 angeordnet. Das Lager 7 erstreckt sich ausgehend von einer ersten Stirnseite 8 über einen sich parallel zur Drehachse 4 erstreckenden Lagerabschnitt 9 hin zu einer zweiten Stirnseite 10, wobei das Lager 7 an beiden Stirnseiten 8, 10 eine gegenüber der axialen Richtung 11 wirkende formschlüssige Verbindung 12, 13 mit der Ausgangsseite 3 bildet. Das Lager 7 ist mit dem Lagerabschnitt 9 an dem Lagerflächenabschnitt 18 der Ausgangsseite 3 angeordnet.
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Beide formschlüssigen Verbindungen 12, 13 sind durch ein Verstemmen hergestellt. Das Verstemmen ist insbesondere von einem Biegen bzw. Umbiegen zu unterscheiden, bei dem eine definierte Formveränderung eines Bauteils vorgenommen wird. Das Verstemmen umfasst insbesondere nur die Erzeugung einer partiellen Umformung 15 eines Teilbereichs eines Bauteils, wobei die Form des umgeformten Bereichs nicht definiert ist. Durch das Verstemmen wird lediglich der Formschluss realisiert nicht aber die Form des umgeformten Teilbereichs definiert.
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Durch das Verstemmen werden ausschließlich die Stirnseiten 8, 10 und eine Außenumfangsfläche 14 des Lagers 7 verformt. Eine Innenumfangsfläche 23 des Lagers 7 wird dabei nicht umgeformt.
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Die formschlüssigen Verbindungen 12, 13 sind durch eine nur teilweise Umformung der jeweiligen Stirnseite 8, 10 hergestellt. Die nur teilweise Umformung umfasst eine Mehrzahl von Umformungen 15, die entlang einer Umfangsrichtung 6 voneinander beabstandet angeordnet sind.
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Die formschlüssigen Verbindungen 12, 13 sind durch eine partielle Aufweitung des Lagers 7 gegenüber der Ausgangsseite 3 gebildet, wobei sich ein größter Außendurchmesser 16 des Lagers 7 im Bereich dieser formschlüssigen Verbindungen 12, 13 an einem ersten Innendurchmesser 17 der Ausgangsseite 3 abstützt. Ein zweiter Innendurchmesser 24 des Lagers 7 bleibt während der Ausbildung der formschlüssigen Verbindungen 12, 13 überall unverändert.
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Das Verfahren zur Herstellung des beschriebenen Riemenscheibenentkopplers 1 oder der beschriebenen Ausgangsseite 3 umfasst nach Schritt a) ein Bereitstellen einer Ausgangsseite 3 mit einer sich entlang der axialen Richtung 11 erstreckenden Lagerfläche 21 für das Lager 7. Gemäß Schritt b) erfolgt ein Anordnen des Lagers 7 an der Lagerfläche 21. Gemäß Schritt c) erfolgt ein Verstemmen des Lagers 7 und ein Ausbilden von jeweils einer gegenüber der axialen Richtung 11 formschlüssigen ersten Verbindung 12 und zweiten Verbindung 13 zwischen Lager 7 und Ausgangsseite 3.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Riemenscheibenentkoppler
- 2
- Eingangsseite
- 3
- Ausgangsseite
- 4
- Drehachse
- 5
- Federelement
- 6
- Umfangsrichtung
- 7
- Lager
- 8
- erste Stirnseite
- 9
- Lagerabschnitt
- 10
- zweite Stirnseite
- 11
- axiale Richtung
- 12
- erste Verbindung
- 13
- zweite Verbindung
- 14
- Außenumfangsfläche
- 15
- Umformung
- 16
- größter Außendurchmesser
- 17
- erster Innendurchmesser
- 18
- Lagerflächenabschnitt
- 19
- radiale Richtung
- 20
- Riemenabschnitt
- 21
- Lagerfläche
- 22
- Torsionsschwingungsdämpfer
- 23
- Innenumfangsfläche
- 24
- zweiter Innendurchmesser
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102017111664 [0003]
- DE 102017113043 [0003]
- DE 102013206444 A1 [0003]
