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Die Erfindung betrifft eine Kurzschlussbrücke zur Schaltung eines Kurzschlusses beim Steckvorgang einer Steckverbindung, aufweisend ein erstes Kurzschlussbrückenelement, festgelegt an einem Steckverbinderstecker und wenigstens ein zweites Kurzschlussbrückenelement, festgelegt an einem Steckverbindergegenstecker. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Steckverbindung mit einer Kurzschlussbrücke.
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Elektrische Kontaktelemente, Kontaktanordnungen, steck- und lösbare Kabelverbindungselemente sowie dazu geeignete Herstellungsverfahren sind im bekannten Stand der Technik verfügbar. Buchsen- oder Kontaktelemente bzw. Steckverbinder können in ein- oder mehrpoligen Kontaktanordnungen ausgebildet sein und verschiedenartige symmetrische oder asymmetrische Steckbilder, Steckgesichter aufweisen. In der Verbindungstechnik für elektrische Kontaktierungsaufgaben sind diese Steckverbinder oft als Stecker und Gegenstecker realisiert, welche vielfach lösbar sind und in unterschiedlichen geometrischen Formen vorliegen.
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Die Steckkkontaktelemente, Kontaktpins, Kontaktmesser können u. a. runde, eckige, prismatische, symmetrische und asymmetrische Querschnitte aufweisen oder zungenartig ausgebildet sein. Auch die Steckverbindergehäuse sind von vielfältiger geometrischer Gestalt: Rund, elliptisch, drei, vier- und mehreckig, kaskadenartig, modular usw..
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Nicht nur, aber insbesondere bei ein- und mehrpoligen Steckverbindungen, ausgeführt als Hochstromkontaktelemente kann es erforderlich sein, dass die Steckverbindungspartner, d. h. der Stecker und der Gegenstecker zur Kontaktierung miteinander eine definierte relative Lage zueinander aufweisen müssen, um eine Falschkontaktierung zu verhindern. Andere Gründe für eine vorgegebene relative Lage zueinander können Bauraumsituationen, Bewegungs- und Kollisionsräume im Steckverbinderumfeld, Kabelführungen und Kabelzuführungen zum Steckverbinderort usw. sein.
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Eine andere Ursache für die beim Steckvorgang erforderliche definierte Lage der Steckverbindungspartner zueinander kann in der Schaltfunktion mittels nacheilender Kontakte liegen, sodass ein nichtrotationssymmetrisches Steckbild durch die erforderlichen mindestens zwei Steckkontakte ausgebildet ist. Bei diesen bekannten Ausführungsformen müssen die Steckverbinderpartner lagerichtig gesteckt werden, damit die Kurzschlussbrücke geschlossen werden kann. Bei kurzen, starren Leitungen ist dies unter Umständen schwierig bis unmöglich infolge der Leitungssteifigkeit.
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Um diese relativ zueinander definierte Lage der Steckverbindungspartner vor und/oder während des Steckprozesses zu erreichen, werden oft Kodierungen verwendet. Unter Kodierungen in diesem Zusammenhang werden vorzugsweise geometrische Ausgestaltungen, wie beispielsweise korrespondierende Nuten und Zapfen verstanden, welche das Zusammenstecken der Steckverbinderpartner nur in der kontaktierungsrichtigen Lage, Orientierung unterstützen. Eine andere Möglichkeit der Kodierung ist das asymmetrische Steckkontaktbild von wenigstens zwei Steckkontaktelementen in dem Steckkontaktgehäuse.
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Es ist im Stand der Technik bekannt, Steckverbinder mit Kodiermitteln zu versehen, wobei dies häufig in Form von Kodierwänden, Kodiervorsprüngen, etc. möglich ist. Auf einem entsprechenden Gegenstück sind Kodiermittel mit Komplementärformen angebracht, sodass nur bei Ineinandergreifen der Kodiermittel von Steckverbinder und Gegenstück eine elektrische Kontaktierung möglich ist. Der Zweck solcher Kodiermittel ist sicherzustellen, dass nur der für den jeweiligen Steckanschluss vorgesehene Steckverbinder dort kontaktierbar ist. Darüber hinaus wird über solche Kodiermittel auch die korrekte Polung sowie die die stecklagerichtige Orientierung der Steckverbinderpartner zueinander sichergestellt.
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Die bekannten Kodierlösungen unterstützen die zuverlässige Lagedefinition der Steckverbinderpartner zueinander dadurch, dass diese nur dann gesteckt werden können, wenn zuvor die steckrichtige Lage bzw. relative Orientierung zueinander hergestellt ist. Ungelöst ist das Problem, dass die Rotativbewegung im ungünstigsten Fall bis zu 180° bzw. PI Bogenmaß betragen kann. Dadurch werden die an den Steckverbindern angeschlagenen Zuführleitungen einer Torsionsbelastung unterworfen, die zu einer dauerhaften Torsionsspannung im gesteckten Zustand führen kann. Besonders problematisch ist die Torsionsbeanspruchung bei erheblich steifen Zuleitungen und/oder Flachkabeln, mehradrigen Kabeln infolge ihrer ausgeprägten Biege- und/oder Torsionssteifigkeit.
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Eine im Stand der Technik angebotene Lösung voreilender Kontakte in einer rotationssymmetrischen Ausbildung ist der sogenannte Chinch-Stecker. Diese bekannte Lösung bietet zwar die Möglichkeit, orientierungsunabhängig die Steckverbindung herzustellen und auf diese Weise die Torsionsbelastung der Zuleitungen zu verhindern, ist jedoch an die konkreten Anwendungsfälle mit dem innenliegenden Voreilenden Kontaktpin nicht immer angepasst. Netzbrummen kann beispielsweise eine Folge sein, da beim Stecken und Lösen zeitweilig nur der voreilende innere Steckpin kontaktiert ist.
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Eine andere technische Möglichkeit alternativ zu den voreilenden Steckkontakten sind Steckverbinder mit Kurzschlussbrücken. Die
DE 10 2017 120 095 A1 offenbart U-förmige Kontaktpins zur Herstellung von Kurzschlussbrücken und lösbar angeordnet in einem Gehäusedeckel eines Steckverbinders.
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Dem Grunde nach gibt es im Stand der Technik zwei verschiedene Bauformen von Kurzschlussbrücken. Zum einen gibt es Steckverbinder mit Kurzschlussbrücken, die stationär und fest im Steckverbinder befestigt sind und zum anderen gibt es Steckverbinder mit vorschnellenden bzw. voreilenden Kurzschlussbrücken.
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Die
DE 10 2005 041 472 A1 zeigt beispielsweise einen Stecker oder Kuppler einer Steckverbindung für die Anwendung im Fahrzeugbereich mit einer Kurzschlussbrücke, wobei die verwendete Kurzschlussbrücke beim Zusammenstecken einen Kurzschluss aufhebt und in beiden Steckerelementen festgehalten wird.
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Auch in der
EP 0 708 500 A1 ist eine derartige Kurzschlussbrücke eines männlichen elektrischen Steckers gezeigt, welche sich beim Zusammenstecken des männlichen mit dem weiblichen Stecker von den Kontakten des männlichen Steckers löst und somit den Kurzschluss freigibt. Die Kurzschlussbrücke bleibt dabei fest zwischen den beiden Steckerhälften eingeklemmt.
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Die
US 4,224,486 A zeigt einen mittels einer Kurzschlussbrücke gesicherten Leistungsstecker, der im ungesteckten Zustand einen Kurzschluss zweier Steckerkontakte mittels eines Kurzschlussriegels realisiert, welcher mit Federn gegen die Kontaktstecker gedrückt wird. Beim Zusammenstecken des Leistungssteckers werden die Kurzschlussriegel mit entsprechend geformten geneigten Ebenen gegen die Federkraft gespannt und der Kurzschluss gelöst.
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Die
DE 196 00 542 A1 zeigt eine Steckverbinderanordnung mit einer Verbindungsnachweiseinrichtung, deren elektrischer Steckverbinder und elektrischer Gegensteckverbinder Kurzschlusskontakte einer Kurzschlussbrücke mit Gegenkurzschlusskontakten des Gegensteckverbinders in einer Steckstellung elektrisch und bewegungsübertragend verbindet.
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Die bekannten Steckverbinderanordnungen mit Kurzschlussbrücke sind entweder nicht rotationssymmetrisch und/oder weisen ein asymmetrisches Steckbild auf, sodass die Orientierung der Steckverbinderpartner relativ zueinander in eine steckrichtige Lage vor dem Zusammenstecken erforderlich ist. In der Regel erfolgt die Schaltfunktion über zwei Kontakte und einer Brücke auf der Gegenseite, welche die Kontakte kurzschließt. Die Schaltkontakte haben dort eine definierte Position zum Steckgesicht und dessen Kodierung.
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Damit liegt bei diesen Steckverbindungen das ungelöste Problem vor, dass die Steckverbindungssteckpartner durch Drehbewegungen relativ zueinander in ihre steckkompatible Orientierung gebracht werden müssen. Diese Rotativbewegung kann im ungünstigsten Fall bis zu 180° bzw. PI Bogenmaß betragen. Dadurch werden die an den Steckverbindern angeschlagenen Zuführleitungen einer Torsionsbelastung unterworfen, die zu einer dauerhaften Torsionsspannung im gesteckten Zustand führen kann. Besonders problematisch ist die Torsionsbeanspruchung bei steifen Zuleitungen und/oder Flachkabeln, mehradrigen Kabeln.
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Es ist Aufgabe der Erfindung die vorgenannten Nachteile wenigstens teilweise zu reduzieren und eine Kurzschlussbrücke für Steckverbinder bereitzustellen, welche die rotative Relativbewegungsstrecke der Steckverbinder zueinander zur Erreichung der Steckposition zumindest verringert.
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Zur Lösung schlägt die Erfindung eine Kurzschlussbrücke mit einer konstruktiven Gestaltung vor, die wenigstens teilweise unabhängig vom Steckgesicht der Steckverbindungspartner ist dadurch, dass die Kurzschlussbrücke durch ein erstes Kurzschlussbrückenelement, festgelegt an einem Steckverbinderstecker und wenigstens ein zweites Kurzschlussbrückenelement, festgelegt an einem Steckverbindergegenstecker gebildet ist, wobei wenigstens einer der Kurzschlussbrückenelemente rotatorisch umlaufend ausgebildet und mit dem wenigstens einen zweiten Kurzschlussbrückenelement kontaktierbar ist, sodass die Kurzschlussschaltung der Kurzschlussbrücke in beliebiger Orientierung der Steckverbindungspartner zueinander bei dem Steckverbindungsvorgang unterstützt ist.
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Ausgestaltet sein kann die Kurzschlussbrücke beispielsweise durch einen Ring und wenigstens einen korrespondierenden Kontakt, sodass die Kurzschließung an einer beliebigen Stele umlaufend am Ring erfolgen kann. Der Steckverbinder kann deshalb in einer beliebigen Drehstellung in das Gegenstück eingeführt werden, die Kurzschlussposition ist unabhängig von der rotativen Lage vorliegend.
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Die erfindungsgemäße Lehre sieht vor, dass sich an einer Seite des Steckgesichtes wenigstens ein Kurzschlussbrückenelement, Kontakt befindet, welche über ein weiteres, rotatorisch umlaufendes Kurzschlussbrückenelement, beispielsweise einen leitfähigen Ring, vorgesehen an der Gegenseite der Steckverbinderanordnung kurzgeschlossen werden kann. Für die Umsetzung stehen mehrere erfindungsgemäße Möglichkeiten zur Verfügung. Es können beispielsweise entweder der wenigstens eine Kontakt als elastisches Federelement ausgelegt sein, welcher über einen starren Ring kurzgeschlossen wird, oder der wenigstens eine Kontakt ist starr bzw. weitgehend inelastisch und wird über einen federnden, elastischen Ring kurzgeschlossen.
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Die Erfindung erkennt, dass eine praktisch nacheilende Kontaktierung der Kurzschlussbrücke mit rotativ beliebiger Lage zueinander ein Zusammenstecken der Steckverbinderpartner ohne Ausrichtung der Orientierung ermöglicht. Auf diese Weise ist die Drehbewegungen relativ zueinander in eine steckkompatible Orientierung nicht erforderlich, die Torsionsbelastung insbesondere auf die Zuleitungen einwirkend wird reduziert oder entfällt völlig.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:
- 1 eine Vorderansicht sowie die Schnittdarstellung einer beispielhaften Ausführung einer Steckverbindung mit der erfindungsgemäßen Kurzschlussbrücke für einen Steckverbinder in einer Geöffnetstellung;
- 2 eine Vorderansicht sowie die Schnittdarstellung einer beispielhaften Ausführung einer Steckverbindung mit der erfindungsgemäßen Kurzschlussbrücke für einen Steckverbinder in einer Geschlossenstellung;
- 3 die perspektivische Ansicht auf das Steckverbindergehäuse als Element der Steckverbindung mit einem Steckkontaktpin;
- 4 die perspektivische Ansicht auf den Sockelgegenstecker als Element der Steckverbindung mit einem Rundkontakt;
- 5a die Schnitt-Detaildarstellung der erfindungsgemäßen Kurzschlussbrücke für einen Steckverbinder in einer Geöffnetstellung gemäß der Situation gezeigt in 1;
- 5b die Schnitt-Detaildarstellung der erfindungsgemäßen Kurzschlussbrücke für einen Steckverbinder in einer Geschlossenstellung gemäß der Situation gezeigt in 2.
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1 bildet eine Vorderansicht (untere Darstellung) sowie die Schnittdarstellung (obere Skizze) einer beispielhaften Ausführung der Steckverbindung 1 mit der erfindungsgemäßen Kurzschlussbrücke 300 für einen Steckverbinder in einer Geöffnetstellung ab. Die Kurzschlussbrücke 300 ist in diesem Beispiel nacheilend konzipiert, sodass die Kurzschlussbrücke 300 (noch) geöffnet ist und der Steckkontaktpin 141 und der Rundkontakt 155 während des Zusammensteckens bereits in Kontakt sind.
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Die Steckverbindung 1 ist primär gebildet durch ineinandersteckbare Steckverbinderelemente in Form eines Steckverbindersteckers 140 und eines Steckverbindergegensteckers 150. Unabhängig von der erfindungsgemäßen Kurzschlussbrücke 300 und damit funktionell möglich, aber für die Erfindung nicht zwingend erforderlich ist ein Verschlusssystem 100 mit wenigstens einem Bajonettring 110 sowie Verschlussring 119 und Kulisse 151.
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2 bildet eine Vorderansicht sowie die Schnittdarstellung einer beispiel-haften Ausführung der Steckverbindung 1 mit der erfindungsgemäßen Kurzschlussbrücke 300 für einen Steckverbinder analog zu 1, aber in einer Geschlossenstellung der Kurzschlussbrücke 300 ab. In der Geschlossenstellung der Kurzschlussbrücke 300 sind deren Elemente kontaktiert und die elektrisch leitende Verbindung zur Kurzschlusskontaktierung hergestellt.
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3 umfasst die perspektivische Ansicht auf das Steckverbindergehäuse 140 als ein Element der Steckverbindung 1. Das Steckverbindergehäuse 140 dieses Ausführungsbeispiels weist einen Steckkontaktpin 141 korrespondierend mit einem Rundkontakt 155 des Steckverbindergegensteckers 150 auf.
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Das Steckverbindergehäuse 140 verfügt über ein Element der Kurschlussbrücke 300 in Form eines Kurzschlusskontaktrings 310. Es sind auch andere, mit dem weiteren Element der Kurzschlussbrücke 300 korrespondierende Ausgestaltungen möglich, beispielsweise teilweise umlaufende Ringe, polygonförmige Kontakte, zylinderförmige Kontaktabschnitte. Der Kurzschlusskontaktring 310 kann weitgehend starr oder wenigstens bereichsweise elastisch, d. h. federnd bzw. verformbar ausgeführt sein, wobei ein elektrisch leitendes Material als Basiswerkstoff bevorzugt ist.
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4 zeigt die perspektivische Ansicht auf den Sockelgegenstecker, Steckverbindergegenstecker 150 als Element der Steckverbindung 1 mit einem Rundkontakt 155. Dieses Ausführungsbeispiel ist konzipiert mit einer Flanschplatte 153 und verfügt über Komponenten des optionalen Verschlusssystems 100 in Form wenigstens einer Kulisse 151.
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Um die erfindungsgemäße Kurzschlussbrücke 300 für Steckverbinder zu realisieren, ist mit vorzugsweise innenseitiger Ausrichtung und Erstreckung in Axialrichtung wenigstens ein Kurzschlusskontaktfinger 320 vorgesehen. Um die Zuverlässigkeit der Kurzschlusskontaktierung zu gewährleisten, können mehrere Kurzschlusskontaktfinger 320 vorgesehen sein, das Beispiel in 4 zeigt zwei Kurzschlusskontaktfinger 320.
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Die Erfindung unterstützt verschiedene Ausgestaltungen des wenigstens einen Kurzschlusskontaktfingers 320 hinsichtlich Geometrie und Verformungseigenschaften. Der Kurzschlusskontaktfinger 320 kann abgestimmt auf seinen Kontaktpartner, d.h. in diesem Beispiel den Kurzschlusskontaktring 310 weitgehend starr oder wenigstens bereichsweise elastisch, federnd, verformbar ausgeführt sein, wobei wiederum ein elektrisch leitendes Material als Basiswerkstoff bevorzugt ist. Als geometrische Form kommen alle Ausgestaltungen infrage, die die Kontaktierung unterstützen, beispielsweise Zungenformen, Auskragungen, Wölbungen und dergleichen.
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5a illustriert die Schnitt-Detaildarstellung der erfindungsgemäßen Kurzschlussbrücke 300 für einen Steckverbinder 1 in einer Geöffnetstellung gemäß der Situation gezeigt in 1. Der hier exemplarisch als Zunge ausgeführte wenigstens eine Kurzschlusskontaktfinger 320 erstreckt sich in der Anordnung weitgehend parallel zur Mittenachse M in Axialrichtung und befindet sich (noch) nicht in der Kontaktierungssituation mit dem Kurzschlusskontaktring 310.
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Infolge der Axialerstreckung des wenigstens einen Kurzschlusskontaktfingers 320 weitgehend parallel zur Mittenachse M und der umlaufenden Gestaltung des Kurzschlusskontaktrings 310 kann in jeder beliebigen rotativen Lage der Steckverbinderpartner 140, 150 zueinander gesteckt und die Kurzschlussbrücke 300 kurzgeschlossen bzw. kontaktiert werden. Somit ist bei rotationssymmetrischer und/oder zumindest orientierungsunabhängig gestaltetem Steckkontaktbild der Kontaktierungspartner 141, 155 ein Stecken der Steckverbindung 1 in beliebiger Orientierung zueinander unterstützt. Auf diese Weise erreicht die Erfindung eine Stecksituation, die weitgehend auf Drehbewegungen der Steckverbindungssteckpartner relativ zueinander in ihre steckkompatible Orientierung verzichtet und Torsionsbelastungen kaum oder gar nicht auftreten.
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5b verdeutlicht in der Schnitt-Detaildarstellung die Situation der erfindungsgemäßen Kurzschlussbrücke 300 für einen Steckverbinder 1 in einer Geschlossenstellung, gemäß der in 2 gezeigten Steckanordnung.
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Um die Kontaktierungskraft radial zur Mittenachse M in Richtung der Fläche des Kurschlusskontaktrings 310 zu verstärken, liegt das Zungenende 322 des Kurzschlusskontaktfingers 320 an einem Gehäuseabschnitt des Steckverbindergegensteckers 150 an, sodass die Kontaktierungskraft der Federwirkung der beim Zusammenstecken verursachten elastischen Verformung der Zunge 321 entspricht. Auch andere geometrische Ausgestaltungen sind von der Erfindung unterstützt, beispielsweise spiralförmige oder u-förmige Kurzschlusskontaktfinger 320.
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Der für den wenigstens einen Kurzschlusskontaktfinger 320 vorgesehene Erstreckungsraum ist derart ausgelegt, das im gesteckten Zustand ein Kopfspalt, d. h. in axialer Richtung für das Zungenende 322 ein Spalt größer Null vorliegt. Dieser Kopfspalt wird sichergestellt durch Gehäusevorsprünge oder Gehäusenasen, die als Anschläge ausgebildet sind.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Steckverbinder, Steckverbindung
- 100
- Verschlusssystem für Steckverbinder
- 110
- Bajonettring
- 119
- Verschlussring
- 140
- Steckverbindergehäuse, Steckverbinderstecker
- 141
- Kontakt, Rundkontakt, Steckkontaktpin
- 150
- Sockel, Sockelgegenstecker, Steckverbindergegenstecker
- 151
- Kulisse, Bajonettkulisse, Bajonettnut, Steuerkulisse
- 153
- Sockelplatte, Flanschplatte
- 155
- Kontakt, Rundkontakt, Lamellenkontaktbuchse
- 300
- Kurzschlussbrücke
- 310
- Kurzschlusskontaktring, erstes Kurzschlussbrückenelement
- 320
- Kurzschlusskontaktfinger, zweites Kurzschlussbrückenelement
- 321
- Zunge
- 322
- Zungenende
- M
- Mittenachse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102017120095 A1 [0010]
- DE 102005041472 A1 [0012]
- EP 0708500 A1 [0013]
- US 4224486 A [0014]
- DE 19600542 A1 [0015]
