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Der vorliegende Ansatz bezieht sich auf ein Türöffnungsmodul zum Antreiben und Führen einer Tür für ein Schienenfahrzeug, einen Türflügel, ein Türsystem mit einem Türflügel und einem Türöffnungsmodul und ein Verfahren zum Betreiben eines Türsystems.
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Für den Antrieb von Schwenkschiebetüren für Schienenfahrzeuge wird ein Gleichstrommotor oder Wechselstrommotor inklusive Getriebe, Zahnriemen, Zahnstange oder Spindel verwendet. Zusätzlich wird ein Führungsrund verwendet der die Türen für ein Schienenfahrzeug trägt und die Bewegung der Türen führt.
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Vor diesem Hintergrund ist es die Aufgabe des vorliegenden Ansatzes ein verbessertes Türöffnungsmodul zum Antreiben und Führen einer Tür für ein Schienenfahrzeug, einen verbesserten Türflügel, ein verbessertes Türsystem mit einem Türflügel und einem Türöffnungsmodul und ein verbessertes Verfahren zum Betreiben eines Türsystems zu schaffen.
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Diese Aufgabe wird durch ein Türöffnungsmodul mit den Merkmalen des Vorrichtungsanspruchs 1, durch einen Türflügel nach Anspruch 5, durch ein Türsystem nach Anspruch 6 und durch ein Verfahren nach Anspruch 7 gelöst.
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Die mit dem vorgestellten Ansatz erreichbaren Vorteile bestehen darin, dass ein Türöffnungsmodul geschaffen wird, das sowohl ein Führen als auch ein Antreiben einer Tür eines Schienenfahrzeugs ermöglicht. Es können so vorteilhafterweise besonders wenige Bauteile zum Einsatz kommen, welche ferner nur einen geringen Bauraum und wenig Wartung erfordern.
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Ein Türöffnungsmodul zum Antreiben und Führen einer Tür für ein Schienenfahrzeug weist eine Führungseinrichtung und eine Mehrzahl von Linearmotorspulen oder Magneten auf. Die Führungseinrichtung ist zum Führen der Tür in oder an der Führungseinrichtung ausgeformt. Die Mehrzahl von Linearmotorspulen oder Magneten ist entlang der Führungseinrichtung angeordnet und zum Antreiben der Tür ausgebildet. Bei der Tür kann es sich um eine Schiebetür oder Schwenkschiebetür handeln. Die Schiebetür kann zumindest einen in eine Richtung linear beweglichen und zusätzlich oder alternativ schwenkbaren Türflügel oder zwei linear bewegliche und zusätzlich oder alternativ schwenkbare Türflügel aufweisen, welche zum Öffnen und Schließen der Tür in entgegengesetzte Richtungen bewegt werden. Die Linearmotorspulen können Zylinderspulen sein und bei Bestromung zur Erzeugung eines Magnetfelds ausgebildet sein. Die Mehrzahl von Linearmotorspulen oder Magneten kann beispielsweise zumindest entlang eines Führungseinrichtungsabschnitts der Führungseinrichtung angeordnet sein, beispielsweise nebeneinander oder fluchtend. So kann die Tür beispielsweise bei Bestromen der Linearmotorspulen für einen Öffnungsvorgang und zusätzlich oder alternativ Schließvorgang der Tür in oder an der Führungseinrichtung in die eine oder entgegengesetzte andere Richtung entlang der Linearmotorspulen oder Magneten bewegt werden.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Führungseinrichtung tubular ausgeformt sein und zusätzlich oder alternativ die Linearmotorspulen tubular angeordnet sein. Dies bedeutet, dass die Führungseinrichtung zumindest an einem Führungseinrichtungsabschnitt oder insgesamt gekrümmt, hohlzylinderförmig oder röhrenförmig, beispielsweise in Form eines sogenannten „Führungsrunds“ ausgeformt sein kann. Eine solche tubulare Ausgestaltung der Führungseinrichtung ermöglicht eine Aufnahme oder ein Hineinragen zumindest eines Türabschnitts der Tür in einen Innenraum der tubularen Führungseinrichtung oder aber alternativ auch eine Anordnung zumindest eines Führungseinrichtungsabschnitts der Führungseinrichtung innerhalb eines beispielsweise tubularen Türabschnitts der Tür. Bei dem Türabschnitt kann es sich um einen Randbereich zumindest eines Türflügels der Tür handeln. So kann die Tür in oder um die Führungseinrichtung sicher geführt werden. Die Linearmotorspulen können zusätzlich oder alternativ gekrümmt angeordnet sein, beispielsweise um den Randbereich herum.
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Die Linearmotorspulen oder Magneten können beispielsweise in der Führungseinrichtung aufgenommen sein. Die Mehrzahl von Linearmotorspulen oder die Magneten können beispielsweise entlang eines Führungseinrichtungs-Innenwandabschnitts der Führungseinrichtung in der Führungseinrichtung angeordnet sein, wenn die Führungseinrichtung zur Aufnahme des Türabschnitt ausgeformt ist. Alternativ kann die Mehrzahl von Linearmotorspulen oder können die Magneten aber auch entlang eines Führungseinrichtungs-Außenwandabschnitts an der Führungseinrichtung angeordnet sein, wenn die Führungseinrichtung zur Aufnahme innerhalb des Türabschnitts ausgeformt ist. Oder aber die Linearmotorspulen oder Magneten können entlang eines Innenwandabschnitts des Türabschnitts angeordnet sein, wenn die Führungseinrichtung zur Aufnahme innerhalb des Türabschnitts ausgeformt ist. Die Linearmotorspulen können hierbei zwischen der Führungseinrichtung und dem Türabschnitt angeordnet sein, beispielsweise an zwei gegenüberliegenden Seiten des Innenwandabschnitts oder Außenwandabschnitts des Türabschnitts oder des Führungseinrichtungs-Innenwandabschnitts oder Führungseinrichtungs-Außenwandabschnitts der Führungseinrichtung. Dies ermöglicht eine stabile Führung der Tür.
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Es ist weiterhin von Vorteil, wenn die Führungseinrichtung ein Lager zum Aufnehmen zumindest eines Randbereichs eines Türflügels der Tür aufweist. Das Lager kann dazu ausgeformt sein, um den Randbereich stabil aufzunehmen, beispielsweise an zwei gegenüberliegenden Enden der Führungseinrichtung. So kann ein Kippen der Tür innerhalb der Führungseinrichtung oder außerhalb der Führungseinrichtung verhindert werden.
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Ein Türflügel weist an einem Randbereich zumindest einen Magneten oder eine Mehrzahl von Linearmotorspulen zum Bewegen des Türflügels in oder an einem Türöffnungsmodul auf, das in einer der vorangehend beschriebenen Varianten ausgeformt ist. Ein solcher Türflügel ist in oder an der Führungseinrichtung bewegbar, wenn die Linearmotorspulen bestromt werden und ein Magnetfeld erzeugen.
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Ein Türsystem weist zumindest den einen Türflügel und eines der vorangehend beschriebenen Türöffnungsmodule auf. Das Türsystem kann auch zwei gegensätzlich bewegbare oder schwenkbare Türflügel aufweisen. Ein solches Türsystem realisiert ein funktionsfähiges System zum Öffnen und Schließen einer Tür, wobei vorteilhafterweise nur sehr wenige Bauteile zum Einsatz kommen. Ein zusätzlicher rotativer Antrieb wie ein Rotationsmotor ist beispielsweise nicht nötig. Bei einem solchen Türsystem können vorteilhafterweise Bauteilkosten, Wartungskosten, Bauraum und Gewicht eingespart werden.
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Ein Verfahren zum Betreiben des Türsystems weist einen Schritt des Bestromens auf. Im Schritt des Bestromens werden die Linearmotorspulen bestromt, um den Türflügel zu bewegen. Im Schritt des Bestromens können die Linearmotorspulen bestromt werden, um den Türflügel innerhalb oder außerhalb der Führungseinrichtung zu bewegen, beispielsweise linear zu bewegen oder zu schwenken.
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Dieses Verfahren kann beispielsweise in Software oder Hardware oder in einer Mischform aus Software und Hardware beispielsweise in einem Steuergerät implementiert sein.
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Ausführungsbeispiele des hier vorgestellten Ansatzes werden in der nachfolgenden Beschreibung mit Bezug zu den Figuren näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine schematische Aufsicht auf ein Schienenfahrzeug mit einem Türsystem mit einer Tür mit einem Türöffnungsmodul zum Antreiben und Führen der Tür gemäß einem Ausführungsbeispiel; und
- 2 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben eines Türsystems gemäß einem Ausführungsbeispiel.
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In der nachfolgenden Beschreibung günstiger Ausführungsbeispiele des vorliegenden Ansatzes werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
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1 zeigt eine schematische Aufsicht auf ein Schienenfahrzeug 100 mit einem Türsystem 105 mit einer Tür 110 mit einem Türöffnungsmodul 115 zum Antreiben und Führen der Tür 110 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Türsystem 105 ist im Querschnitt von oben dargestellt.
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Lediglich beispielhaft ist das Türsystem 105 an dem Schienenfahrzeug 100 angeordnet. Gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel ist das Türsystem 105 entsprechend im Zusammenhang mit einem anderen Fahrzeug, beispielsweise einem Nutzfahrzeug wie einem Lastkraftwagen oder einem Personenkraftwagen einsetzbar.
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Das Türsystem 105 weist die Tür 110 mit zumindest einem Türflügel 120 und das Türöffnungsmodul 115 auf. Bei der Tür 110 handelt es sich gemäß diesem Ausführungsbeispiel um eine Schiebetür oder Schwenkschiebetür. Der Türflügel 120 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel zum Öffnen der Tür 110 linear in eine Richtung beweglich und/oder schwenkbar und zum Schließen der Tür 110 in eine der Richtung entgegengesetzte Richtung linear beweglich und/oder schwenkbar. Der Türflügel 120 weist gemäß diesem Ausführungsbeispiel an einem Randbereich zumindest einen Magneten 122 oder eine Mehrzahl von Linearmotorspulen 124 zum Bewegen des Türflügels 120 in oder an dem Türöffnungsmodul 115 auf. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel weist der Türflügel 120 an dem Randbereich mittig die Mehrzahl von Linearmotorspulen 124 auf. Bei dem Randbereich handelt es sich gemäß einem Ausführungsbeispiel um einen oberen oder unteren Bereich des Türflügels 120.
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Das Türöffnungsmodul 115 ist dazu ausgebildet, um die Tür 110 anzutreiben und zu führen. Hierzu weist das Türöffnungsmodul 115 eine Führungseinrichtung 125 und eine Mehrzahl von Linearmotorspulen 124 oder Magneten 122 auf. Die Führungseinrichtung 125 ist zum Führen der Tür 110 in oder an der Führungseinrichtung 125 ausgeformt. Die Mehrzahl von Linearmotorspulen 124 oder Magneten 122 ist entlang der Führungseinrichtung 125 angeordnet und zum Antreiben der Tür 110 ausgebildet. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist der zumindest eine Magnet 122 entlang der Führungseinrichtung 125 angeordnet. Die Linearmotorspulen 124 sind gemäß diesem Ausführungsbeispiel dazu ausgebildet, um bei Bestromung ein Magnetfeld zu erzeugen.
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Bei den Linearmotorspulen 124 handelt es sich gemäß diesem Ausführungsbeispiel um Zylinderspulen. Die Mehrzahl von Linearmotorspulen 124 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel zumindest entlang eines Türabschnitts des Türflügels 120 angeordnet, beispielsweise nebeneinander oder fluchtend. Der Türflügel 120 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel in oder an der Führungseinrichtung 125 bewegbar, wenn die Linearmotorspulen 124 bestromt werden und ein Magnetfeld erzeugen.
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Da die Führungseinrichtung 125 gemäß diesem Ausführungsbeispiel die Magneten 120 aufweist, weist der Türflügel 120 gemäß diesem Ausführungsbeispiel hierzu korrespondierend die Linearmotorspulen 124 auf. Dies kann gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel andersrum realisiert sein. Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die Tür 110 zwei der Türflügel 120 auf, die zum Öffnen und Schließen je in gegensätzliche Richtungen bewegbar oder schwenkbar ausgeformt sind. Die Führungseinrichtung 125 weist gemäß diesem Ausführungsbeispiel sieben nebeneinander und/oder mittig in einem Innenraum der Führungseinrichtung 125angeordnete Magnete 122 auf. Gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel weist die Führungseinrichtung 125 mehr oder weniger Magnete 122 auf und/oder eine Anordnung der Magnete 122 unterscheidet sich von der hier dargestellten Anordnung, beispielsweise, um mit einer abweichenden Anordnung der Linearmotorspulen 124 zu korrespondieren.
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Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist die Führungseinrichtung 125 tubular ausgeformt und/oder die Linearmotorspulen 124 sind tubular angeordnet. Hierbei ist die Führungseinrichtung 125 gemäß diesem Ausführungsbeispiel zumindest an einem Führungseinrichtungsabschnitt oder insgesamt gekrümmt, hohlzylinderförmig oder röhrenförmig, beispielsweise in Form eines sogenannten „Führungsrunds“ ausgeformt. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist zumindest ein Führungseinrichtungsabschnitt der Führungseinrichtung 125 innerhalb eines beispielsweise tubularen Türabschnitts des Türflügels 120 aufgenommen. Gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel ist zumindest ein Türabschnitt des Türflügels 120 in einem Innenraum der tubularen Führungseinrichtung 125 aufgenommen oder ragt zumindest in diesen hinein. Bei dem Türabschnitt handelt es sich gemäß diesem Ausführungsbeispiel um einen Randbereich des Türflügels 120. Der Randbereich ist gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel von den Linearmotorspulen 124 umgeben oder eingefasst, wenn der Türabschnitt des Türflügels 120 in einem Innenraum der Führungseinrichtung 125 aufgenommen ist.
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Die Linearmotorspulen 124 sind gemäß diesem Ausführungsbeispiel in dem Türflügel 120 aufgenommen. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist die Mehrzahl von Linearmotorspulen 124 entlang eines Innenwandabschnitts 132 des Türflügels 120 angeordnet, wenn die Führungseinrichtung 125 wie gemäß diesem Ausführungsbeispiel zur Aufnahme innerhalb des Türabschnitts ausgeformt ist. Die Mehrzahl von Linearmotorspulen 124 ist gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel beispielsweise entlang eines dem Innenwandabschnitt 132 gegenüberliegenden Außenwandabschnitt des Türflügels 120 angeordnet,, wenn die Führungseinrichtung 125 gemäß dem alternativen Ausführungsbeispiel zur Aufnahme des Türabschnitts ausgeformt ist. Die Linearmotorspulen 124 sind gemäß diesem Ausführungsbeispiel zwischen der Führungseinrichtung 125 und dem Türabschnitt angeordnet, beispielsweise an zwei gegenüberliegenden Seiten 134, 135 des Innenwandabschnitts 132 oder Außenwandabschnitts. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel sind vier benachbart angeordnete Linearmotorspulen 124 an der einen Seite 134 des Innenwandabschnitts 132 des Türflügels 120und vier weitere Linearmotorspulen 124 an der gegenüberliegenden Seite 135 des Innenwandabschnitts 132 und/oder weitere Linearmotorspulen 124 in einem hier nicht sichtbaren Bereich unter der Führungseinrichtung 125 angeordnet. Der Innenwandabschnitt 132 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel ein mittiger Abschnitt einer gebogenen oder winkeligen Innenwand des Türflügels 120. Gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel weist das Türöffnungsmodul 115 mehr oder weniger der Linearmotorspulen 124 auf, die abweichend zu der hier gezeigten Darstellung angeordnet sein können, beispielsweise versetzt zueinander und/oder an außenliegenden Innenwandabschnitten des Türflügels 120.
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Gemäß diesem Ausführungsbeispiel weist der Türflügel 120 oder die Führungseinrichtung 125 ein Lager 140 zum Aufnehmen zumindest des Randbereichs des Türflügels 120 der Tür 110 auf. Das Lager 140 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel dazu ausgeformt, um den Randbereich an zwei gegenüberliegenden Enden des Türflügels 120aufzunehmen.
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Das Türsystem 105 weist ferner gemäß diesem Ausführungsbeispiel eine Detektionseinrichtung 145 zum Detektieren zumindest einer Position des Türflügels 120 auf. Bei der Position handelt es sich gemäß einem Ausführungsbeispiel um eine Geschlossenposition des Türflügels 120, wobei in der Geschlossenposition ein Einstieg in das Schienenfahrzeug 100 durch den Türflügel 120 nicht möglich ist.
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Bei dem Türabschnitt kann es sich gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel auch um ein von der Tür 110 unabhängiges zusätzliches Bauteil wie eine Schwinge oder einen Läufer handeln, der mit dem Türflügel 120 koppelbar ausgeformt ist. In einem solchen alternativen Ausführungsbeispiel weist der Läufer die Magneten 122 oder Linearmotorspulen 124 auf.
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Das hier vorgestellte Türöffnungsmodul 115 realisiert einen tubularen Linearmotor für eine Schwenkschiebetüre für ein Schienenfahrzeug 100. Ein zusätzlicher Gleichstrommotor oder Wechselstrommotor mit einer großen Anzahl von Bauteilen wie Getriebe, Zahnriemen, Zahnstange und Spindel ist zum Antreiben nicht notwendig. Durch die wenigen Bauteile des Türöffnungsmodul 115 sinkt eine Fehleranfälligkeit. Ferner benötigt das Türöffnungsmodul 115 durch die Integration der Funktionen Führen und Antreiben der Tür 110 in einer Funktionseinheit nur sehr wenig Bauraum.
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Der Mechanismus „Antreiben“ wird durch den hier vorgestellten Ansatz komplett ersetzt. Das Türöffnungsmodul 115 weist die Führungseinrichtung 125 in Form eines Führungsrunds mit integrierten Linearmotorspulen 124 in Form eines tubularen Linearmotors auf und übernimmt die Funktionen Tragen und Antreiben der Türe 110 von Schienenfahrzeugen 100.
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Die Linearmotorspulen 124 sind gemäß diesem Ausführungsbeispiel dazu ausgebildet, um übliche Kraftschübe von Linearmotoren von 5 kN/m2 bis 20 kN/m2 zu bewirken. Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist das Führungsrund einen Durchmesser zwischen 40 und 60 Millimetern, beispielsweise 50 Millimetern auf. Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist der Motor eine Länge von 100 Millimetern auf. Eine Kraft F beträgt gemäß einem Ausführungsbeispiel bei einem Kraftschub von 5000 bis 20000 N/m2 × 0,04 m × Pi × 0,1 m = 65 Newton bis 250 Newton.
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Gemäß diesem Ausführungsbeispiel sind die Linearmotorspulen 124, die auch kurz als „Spulen“ bezeichnet werden können, in der Tür 110 oder einer Schwinge der Tür 110 angeordnet und die Magnete 122 im Führungsrund. Gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel sind die Magnete 122 in der Tür 110 und die Spulen im Führungsrund angeordnet
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2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 200 zum Betreiben eines Türsystems gemäß einem Ausführungsbeispiel. Dabei kann es sich um das in 1 beschriebene Türsystem handeln.
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Das Verfahren 200 weist einen Schritt 205 des Bestromens auf. Im Schritt 205 des Bestromens werden die Linearmotorspulen bestromt, um den Türflügel zu bewegen. Im Schritt 205 des Bestromens können die Linearmotorspulen bestromt werden, um den Türflügel innerhalb oder außerhalb der Führungseinrichtung zu bewegen, beispielsweise linear zu bewegen oder zu schwenken.
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Das Verfahren 200 weist gemäß diesem Ausführungsbeispiel ferner einen Schritt 210 des Bereitstellens auf, in dem das Türsystem bereitgestellt wird.
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Die hier vorgestellten Verfahrensschritte können wiederholt ausgeführt werden.
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Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“-Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Schienenfahrzeug
- 105
- Türsystem
- 110
- Tür
- 115
- Türöffnungsmodul
- 120
- Türflügel
- 122
- Magnet
- 125
- Führungseinrichtung
- 124
- Linearmotorspulen
- 132
- Innenwandabschnitt
- 134
- Seite
- 135
- gegenüberliegende Seite
- 140
- Lager
- 145
- Detektionseinrichtung
- 200
- Verfahren zum Betreiben eines Türsystems
- 205
- Schritt des Bestromens
- 210
- Schritt des Bereitstellens
