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Die Erfindung betrifft ein Hydrauliksystem mit einer ersten Pumpe, die an einem Ausgang einen großen Volumenstrom bereitstellt, und mit einer zweiten Pumpe, die an einem Ausgang einen hohen Betätigungsdruck bereitstellt, um mindestens eine hydraulische Betätigungseinheit zu betätigen. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Betreiben eines derartigen Hydrauliksystems.
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Aus der deutschen Patentschrift
DE 11 2008 000 438 B4 ist ein Hydrauliksystem zur Steuerung eines mit Nasskupplungen arbeitenden Doppelkupplungsgetriebes bekannt, welches System eine Pumpe zum Bereitstellen eines Systemdrucks in einer Versorgungsleitung, eine Steuerventileinrichtung zum individuellen Beaufschlagen von Kupplungsaktoren mit aus dem Systemdruck abgeleiteten, in Abhängigkeit von Betriebszuständen moduliertem Betätigungsdruck, und ein Systemventil enthält, welches bei Erreichen des Systemdrucks von der Pumpe geförderte Hydraulikflüssigkeit in eine Rücklaufleitung leitet, enthaltend ein Kühlsteuerventil zum Steuern der den Kupplungen zugeführten Hydraulikflüssigkeitsmenge, wobei eine Hilfspumpe zum bedarfsgerechten Fördern von Kühlflüssigkeit zu den Kupplungen vorgesehen ist und wobei die durch die Rücklaufleitung strömende Hydraulikflüssigkeit den Kupplungen für deren Kühlung unmittelbar zuführbar ist. Aus der deutschen Patentschrift
DE 10 2015 204 673 B3 ist eine Hydraulikanordnung für eine hydraulisch betätigte Reibungskupplung mit einer Volumenstromquelle und einem Druckübersetzer bekannt, der einen großen Volumenstrom mit einem geringen Druck in einen kleineren Volumenstrom mit einem höheren Druck übersetzt.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Hydrauliksystem mit einer ersten Pumpe, die an einem Ausgang einen großen Volumenstrom bereitstellt, und mit einer zweiten Pumpe, die an einem Ausgang einen hohen Betätigungsdruck bereitstellt, um mindestens eine hydraulische Betätigungseinheit zu betätigen, funktionell zu verbessern.
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Die Aufgabe ist bei einem ein Hydrauliksystem mit einer ersten Pumpe, die an einem Ausgang einen großen Volumenstrom bereitstellt, und mit einer zweiten Pumpe, die an einem Ausgang einen hohen Betätigungsdruck bereitstellt, um mindestens eine hydraulische Betätigungseinheit zu betätigen, dadurch gelöst, dass ein zusätzliches passives Ventil in dem Hydrauliksystem so mit einem Systemdruckventil und der hydraulischen Betätigungseinheit verschaltet ist, dass die Ausgänge der beiden Pumpen in einem Lüftschaltzustand hydraulisch mit der hydraulischen Betätigungseinheit verbunden sind, so dass ein Lüftweg der hydraulischen Betätigungseinheit mit einem großen Volumenstrom schnell durchfahren wird. Die beiden Pumpen werden vorteilhaft gemeinsam angetrieben. Eine derartige Pumpe wird auch als Tandempumpe bezeichnet. Beide Pumpen werden vorteilhaft elektromotorisch angetrieben. Bei der hydraulischen Betätigungseinheit handelt es sich zum Beispiel um eine Kupplung oder um eine Bremse, die über einen Betätigungskolben, der in einem Betätigungszylinder angeordnet ist, hydraulisch mit einem relativ hohen Druck betätigt wird. Dieser relativ hohe Betätigungsdruck wird mit der zweiten Pumpe bereitgestellt. Der von der ersten Pumpe bereitgestellte große Volumenstrom wird zum Beispiel einer Kühlung und/oder Schmierung zugeführt. Der Druck am Ausgang der ersten Pumpe ist deutlich kleiner als der Druck am Ausgang der zweiten Pumpe Bei dem Systemdruckventil handelt es sich zum Beispiel um ein aktiv angesteuertes 3/2-Wegeventil. Beim Betätigen der mindestens einen hydraulischen Betätigungseinheit wird zum Beispiel der Betätigungskolben mit dem relativ hohen Betätigungsdruck beaufschlagt, der mit der zweiten Pumpe bereitgestellt wird. Dabei durchfährt der Kolben zunächst einen Betätigungswegabschnitt, der auch als Lüftweg bezeichnet wird, bevor die eigentliche Betätigung der hydraulischen Betätigungseinheit beginnt, um zum Beispiel eine Bremse oder eine Kupplung zu betätigen, insbesondere zu schließen. Das zusätzliche passive Ventil liefert den Vorteil, dass der Lüftweg der hydraulischen Betätigungseinheit durch die Beaufschlagung des Betätigungskolbens mit dem großen Volumenstrom, der von beiden Pumpen bereitgestellt wird, schnell durchfahren werden kann. So kann gegenüber herkömmlichen Hydrauliksystemen eine deutliche Dynamiksteigerung beim Betätigen erreicht werden.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Hydrauliksystems ist dadurch gekennzeichnet, dass das zusätzliche passive Ventil als 3/2-Wegeventil ausgeführt ist. In einer Schaltstellung ermöglicht das zusätzliche passive Ventil ein schnelles Durchfahren des Lüftwegs. In einer zweiten Schaltstellung ermöglicht das zusätzliche passive Ventil einen normalen Betrieb des Hydrauliksystems. Das zusätzliche passive Ventil ist kostengünstig herstellbar und erfordert besonders vorteilhaft keinen zusätzlichen Steueraufwand.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Hydrauliksystems ist dadurch gekennzeichnet, dass das zusätzliche passive Ventil mit dem Druck angesteuert ist, der in einer Hydraulikverbindung zwischen dem Systemdruckventil und dem zusätzlichen passiven Ventil herrscht. So kann die gewünschte Funktion mit dem zusätzlichen passiven Ventil auf einfache Art und Weise bereitgestellt werden.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Hydrauliksystems ist dadurch gekennzeichnet, dass das zusätzliche passive Ventil zwischen einer Betätigungsleitung und der Hydraulikverbindung angeordnet ist, die das zusätzliche passive Ventil mit dem Systemdruckventil verbindet. So können auf einfache Art und Weise beide Ausgänge der Pumpen zusammen zu der hydraulischen Betätigungseinheit geleitet werden, um das schnelle Durchfahren des Lüftwegs sicherzustellen.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Hydrauliksystems ist dadurch gekennzeichnet, dass das zusätzliche passive Ventil einen Entlastungsanschluss aufweist. Über den Entlastungsanschluss kann die erste Pumpe in Richtung Tank entlastet werden. Je nach Ausführung kann der von der ersten Pumpe bereitgestellte große Volumenstrom aber auch der Kühlung und/oder Schmierung zugeführt werden.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Hydrauliksystems ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Umschaltdruck des zusätzlichen passiven Ventils etwas kleiner als ein maximaler Pumpendruck der ersten Pumpe ist. Der Umschaltdruck des zusätzlichen passiven Ventils wird vorzugsweise knapp unterhalb des maximalen Pumpendrucks der ersten Pumpe gelegt. Solange die mindestens eine hydraulische Betätigungseinheit unbetätigt ist, werden so vorteilhaft beide Ausgänge der Pumpen zusammengeführt. Soll eine Betätigung erfolgen, so wird das Systemdruckventil umgeschaltet. Das Systemdruckventil ist vorteilhaft als 3/2-Wegeventil oder als 4/2-Wegeventil ausgeführt und aktiv angesteuert.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Hydrauliksystems ist dadurch gekennzeichnet, dass das Hydrauliksystem zwei hydraulische Betätigungseinheiten und eine Kühlung und/oder Schmierung umfasst. Bei den hydraulischen Betätigungseinheiten handelt es sich zum Beispiel um Kupplungen einer Doppelkupplung. Die Kupplungen sind zum Beispiel als nasslaufende Lamellenkupplungen ausgeführt, die über die Kühlung und/oder Schmierung mit Kühlöl versorgt werden.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Hydrauliksystems ist dadurch gekennzeichnet, dass das Hydrauliksystem eine Parksperre umfasst. Die Parksperre ist vorteilhaft an die gleiche Betätigungsleitung angeschlossen, an die auch die hydraulischen Betätigungseinheiten, vorzugsweise unter Zwischenschaltung von entsprechenden Hydraulikventilen, angeschlossen sind.
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Bei einem Verfahren zum Betreiben einem vorab beschriebenen Hydrauliksystems ist die oben angegebene Aufgabe alternativ oder zusätzlich dadurch gelöst, dass die beiden Ausgänge der Pumpen über das zusätzliche passive Ventil zusammen einer beziehungsweise der Kühlung und/oder Schmierung zugeführt werden, solange die hydraulische Betätigungseinheit unbetätigt ist beziehungsweise die hydraulischen Betätigungseinheiten unbetätigt sind. So wird der zusammengeführte große Volumenstrom von beiden Pumpen zur Kühlung und/oder Schmierung verwendet.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass nach einem Umschalten des Systemdruckventils zunächst beide Pumpen in eine beziehungsweise die Betätigungsleitung fördern. So wird die hydraulische Betätigungseinheit, zum Beispiel bei Aktivierung eines der Betätigungseinheit zugeordneten Hydraulikventils, von beiden Pumpen mit einem großen Volumenstrom versorgt. So kann der Lüftweg schnell durchfahren werden. Dabei wird bewusst in Kauf genommen, dass kurzzeitig die Versorgung der Kühlung und/oder Schmierung durch das zusätzliche passive Ventil unterbrochen wird. Sobald das zusätzliche passive Ventil druckgesteuert umschaltet, steht wieder der volle von der zweiten Pumpe bereitgestellte Betätigungsdruck in der Betätigungsleitung zur Verfügung.
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Die Erfindung betrifft gegebenenfalls auch eine Pumpe, eine hydraulische Betätigungseinheit und/oder ein Ventil für ein vorab beschriebenes Hydrauliksystem. Die genannten Teile sind separat handelbar.
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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 ein Hydrauliksystem mit einer Tandempumpe, die über ein Systemdruckventil und ein zusätzliches passives Ventil mit einer Kühlung und/oder Schmierung und mit zwei hydraulischen Betätigungseinheiten verschaltet ist, gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel; und
- 2 ein ähnliches Hydrauliksystem wie in 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
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Die 1 und 2 zeigen einen Hydraulikschaltplan eines Hydrauliksystems 40. Zur Bezeichnung gleicher oder ähnlicher Teile werden in den 1 und 2 die gleichen Bezugszeichen verwendet. Um Wiederholungen zu vermeiden, werden zunächst die Gemeinsamkeiten der beiden Ausführungsbeispiele beschrieben. Danach wird auf die Unterschiede eingegangen.
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Das in den 1 und 2 schematisch dargestellte Hydrauliksystem 40 umfasst zwei hydraulische Betätigungseinheiten 41, 42 und eine Kühlung- und/oder Schmierung 43 mit Hydraulikmedium aus einem Hydraulikmediumreservoir 44, das auch als Tank bezeichnet wird. Aus dem Hydraulikmediumreservoir 44 wird Hydraulikmedium über einen Saugfilter 45 mit einer Tandempumpe 46 angesaugt.
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Die Tandempumpe 46 ist elektromotorisch angetrieben und umfasst eine erste Pumpe 47 und eine zweite Pumpe 48. Die beiden Pumpen 47 und 48 sind, wie symbolisch angedeutet ist, beide durch einen und denselben Elektromotor angetrieben. Die Pumpe 47 ist, wie durch ein großes Pumpsymbol angedeutet ist, für die Bereitstellung eines großen Volumenstroms mit einem niedrigen Druck ausgeführt. Die zweite Pumpe 48 ist zur Förderung eines kleinen Volumenstroms mit einem hohen Druck ausgeführt.
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Über ein Systemdruckventil 50 können, wie in den 1 und 2 dargestellt ist, beide Pumpen 47 und 48 zur Bereitstellung eines Volumenstroms für die Kühlung und/oder Schmierung 43 genutzt werden. Über Hydraulikventile 51, 52 in Kombination mit Rückschlagventilen 53, 54 können die beiden hydraulischen Betätigungseinheiten 41, 42 unabhängig voneinander mit einem hohen Druck, der mit der zweiten Pumpe 48 bereitgestellt wird, hydraulisch betätigt werden. Bei den hydraulischen Betätigungseinheiten 41, 42 handelt es sich zum Beispiel um Kupplungen oder Bremsen.
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Die erste Pumpe 47 stellt an einem Ausgang 1 einen großen Volumenstrom mit einem eher geringen Druck bereit. Die zweite Pumpe 48 stellt an einem Ausgang 2 einen eher kleinen Volumenstrom mit einem hohen Druck bereit, der auch als Betätigungsdruck bezeichnet wird. Von dem Ausgang 2 der zweiten Pumpe 48 geht eine Betätigungsleitung 3 aus, die betätigungsmäßig mit den hydraulischen Betätigungseinheiten 41, 42 sowie der Parksperre 8 verbunden beziehungsweise verbindbar ist.
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Die hydraulischen Betätigungseinheiten 41, 42 sind über eine Tankleitung 4 mit dem Tank oder Hydraulikmediumreservoir 44 verbunden beziehungsweise verbindbar. Der Begriff verbindbar wird insbesondere deshalb verwendet, weil die Verbindung zwischen den hydraulischen Betätigungseinheiten 41, 42 und der Betätigungsleitung 3 beziehungsweise der Tankleitung 4 durch die Hydraulikventile 51, 52 unterbrochen werden kann.
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Vom Ausgang 1 der ersten Pumpe 47 erstreckt sich eine Volumenstromleitung 5 zur Kühlung und/oder Schmierung 43. Das Systemdruckventil 50 ist in der Volumenstromleitung 5 angeordnet. In 1 ist das Systemdruckventil 50 als 3/2-Wegeventil ausgeführt. In 2 ist das Systemdruckventil 50 als 4/2-Wegeventil ausgeführt.
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An dem in den 1 und 2 oberen Ende der Betätigungsleitung 3 ist darüber hinaus ein Arbeitsanschluss 12 angedeutet. An den Arbeitsanschluss 12 ist vorteilhaft eine Parksperre 8 angeschlossen, die über die Betätigungsleitung 3 betätigbar ist. In dem Hydrauliksystem 40 wird zum einen die Kühlung und/oder Schmierung 43 mit Hydraulikmedium versorgt. Darüber hinaus können die hydraulischen Betätigungseinheiten 41, 42 sowie die Parksperre 8 in dem Hydrauliksystem 40 komfortabel betätigt werden.
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In herkömmlichen Hydrauliksystemen wird zur Aktivierung der hydraulischen Betätigungseinheiten 41, 42 nur die auch als Hochdruckpumpe bezeichnete zweite Pumpe 48 verwendet, da nur diese ausreichend Druck aufbauen kann, um die maximale Betätigungskraft zu erreichen. Aufgrund des geringen Volumenstroms, der mit der zweiten Pumpe 48 gefördert wird, wird ein Lüftweg der jeweiligen hydraulischen Betätigungseinheit 41, 42 nur langsam durchfahren.
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In dem Hydrauliksystem 40 der 1 und 2 wird ein kostengünstiges zusätzliches passives Ventil 10; 20 eingesetzt. Über das zusätzliche passive Ventil 10; 20 kann mit minimalen Zusatzkosten die erste Pumpe 47, die auch als Kühlölpumpe bezeichnet wird, mit ihrem großen Volumenstrom zusätzlich zum Durchfahren des Lüftwegs der jeweiligen hydraulischen Betätigungseinheit 41, 42 genutzt werden.
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Das zusätzliche passive Ventil 10; 20 ist als 3/2-Wegeventil ausgeführt und durch eine symbolisch angedeutete Feder in seine in den 1 und 2 dargestellte Grundstellung vorgespannt. Das 3/2-Wegeventil wird druckgesteuert umgeschaltet. Der Umschaltdruck ist vorteilhaft knapp unterhalb des maximalen Kühlölpumpendrucks der Kühlölpumpe oder ersten Pumpe 47 gelegt.
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Das zusätzliche passive Ventil 10; 20 umfasst einen Anschluss für die Betätigungsleitung 3 und einen Anschluss für eine Hydraulikverbindung 15, die das zusätzliche passive Ventil 10; 20 mit dem Systemdruckventil 50 verbinden. Von der Hydraulikverbindung 15 erstreckt sich eine Drucksteuerleitung zu dem zusätzlichen passiven Ventil 10; 20. Über diese nicht näher bezeichnete Drucksteuerleitung wird das zusätzliche passive Ventil 10; 20 druckgesteuert umgeschaltet.
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Als dritten Anschluss umfasst das zusätzliche passive Ventil 10; 20 einen Entlastungsanschluss 16; 26. In 1 ist an den Entlastungsanschluss 16 eine Entlastungsleitung 13 angeschlossen, die mit der Kühlung und/oder Schmierung 43 in Verbindung steht. In 2 ist die Tankleitung 4 an den Entlastungsanschluss 26 des zusätzlichen passiven Ventils 20 angeschlossen.
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Bei den hydraulischen Betätigungseinheiten 41, 42 handelt es sich um Kupplungen oder Bremsen. Sind alle Kupplungen oder Bremsen unbetätigt, so werden die beiden Pumpenströme an den Ausgängen 1 und 2 der Pumpen 47, 48 zum Beispiel im Systemdruckventil 50 zusammengeführt und danach in dem zusätzlichen passiven Ventil 10; 20 Richtung Kühlung und/oder Schmierung 43 geleitet.
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Soll eine Betätigung erfolgen, so wird das Systemdruckventil umgeschaltet, so dass die auch als Hochdruckpumpe bezeichnete Pumpe 48 nur noch in die Betätigungsleitung 3 in Richtung der hydraulischen Betätigungseinheiten 41, 42 beziehungsweise in Richtung Arbeitsdruckanschluss 12 fördert. Die auch als Niederdruck bezeichnete erste Pumpe 47 fördert dann in Richtung des passiven Ventils 10; 20.
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Somit fördern beide Pumpen 47, 48 zunächst in die Betätigungsleitung 3. So wird bei einer Aktivierung mindestens eines der Hydraulikventile 51, 52 die zugehörige hydraulische Betätigungseinheit 41, 42 mit dem hohen Volumenstrom beider Pumpen 47, 48, jedoch mit einem geringeren Druck, der zunächst durch die geringe Druckkapazität der Kühlölpumpe 47 begrenzt ist, versorgt. Dies führt zu einem schnellen Durchfahren des Lüftwegs der jeweiligen Kupplung oder Bremse.
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Nach Durchfahren des Lüftwegs steigt die erforderliche Kraft zum weiteren Betätigen an, so dass auch der Betätigungsgegendruck ansteigt. Das wiederum führt dazu, dass das druckgesteuerte zusätzliche passive Ventil 10; 20 umschaltet, und somit die Kühlölpumpe 47 in 1 in Richtung Kühlung und/oder Schmierung 43 oder in 2 alternativ in Richtung Tank 44 fördert.
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Dann steht der volle von der zweiten Pumpe oder Hochdruckpumpe 48 bereitgestellte Hochdruck oder Betätigungsdruck in der Betätigungsleitung 3 zur Verfügung. Aufgrund des hohen verfügbaren Druckniveaus kann die jeweils angesteuerte Kupplung oder Bremse vollständig betätigt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Ausgang
- 2
- Ausgang
- 3
- Betätigungsleitung
- 4
- Tankleitung
- 5
- Volumenstromleitung
- 8
- Parksperre
- 10
- zusätzliches passives Ventil
- 12
- Arbeitsanschluss
- 13
- Entlastungsanschluss
- 20
- zusätzliches passives Ventil
- 40
- Hydrauliksystem
- 41
- hydraulische Betätigungseinheit
- 42
- hydraulische Betätigungseinheit
- 43
- Kühlung und/oder Schmierung
- 44
- Hydraulikmediumreservoir
- 45
- Saugfilter
- 46
- Tandempumpe
- 47
- erste Pumpe
- 48
- zweite Pumpe
- 50
- Systemdruckventil
- 51
- Hydraulikventil
- 52
- Hydraulikventil
- 53
- Rückschlagventil
- 54
- Rückschlagventil
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 112008000438 B4 [0002]
- DE 102015204673 B3 [0002]
