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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Lamellenträger einer Nasskupplung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Lamellenträger für Nasskupplungen von Getrieben sind bekannt, wobei zur Kühlung von Lamellen der Nasskupplung Durchtrittsöffnungen im Lamellenträger im Bereich der Lamellen ausgebildet sind, über die Kühlmittel zur Kühlung der Lamellen, welches bevorzugt ein Hydraulikfluid in Form von Öl ist, aus einem Innenbereich des Lamellenträgers in die an einer Mantelfläche des Lamellenträgers angeordneten Lamellen gelangen kann. So gehen bspw. aus den Druckschriften
DE 10 2017 222 891 A1 ,
DE 10 2014 118 132 B2 ,
DE 11 2013 002 627 B4 und
DE 697 25 150 T2 Lamellenträger von Nasskupplungen hervor, welche im Bereich der Lamellen zumindest eine Durchtrittsöffnung aufweisen.
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Die Nasskupplung kann zwischen einer Offenstellung und einer Schließstellung verstellt werden, wobei in der Schließstellung die Lamellen einander kontaktierend zur Herbeiführung eines Reibschlusses angeordnet sind. In der Schließstellung ist zur Reduzierung der aufgrund des Reibschlusses hervorgerufenen Erwärmung der Lamellen die Kühlung vorgesehen, wobei das Kühlmittel über die Durchtrittsöffnungen zwischen die Lamellen eindringen kann. In der Offenstellung erhöht das in die Lamellen eindringende Schmiermittel ein Schleppmoment der Nasskupplung, wodurch eine Reichweite reduziert und somit ein Kraftstoffverbrauch eines die Nasskupplung aufweisenden Kraftfahrzeugs erhöht wird.
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Zur Reduzierung des Schleppmomentes der Lamellenkupplung kann der Druckschrift
DE 10 2008 013 910 A1 ein Lamellenträger in Form eines Außenlamellenträgers einer Nasskupplung entnommen werden, welcher Durchtrittsöffnungen aufweist, die radial außerhalb einer wirksamen Reibfläche der Lamellen liegen.
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Eine weitere Möglichkeit das Schleppmoment der Nasskupplung zu reduzieren kann der Druckschrift
DE 10 2007 055 151 A1 entnommen werden, wobei die Nasskupplung eine Dichteinrichtung zur Reduzierung eines Leckagestromes in der Schließstellung der Nasskupplung umfasst. In der Offenstellung der Nasskupplung ist ein Spalt im Bereich der Dichteinrichtung ausgebildet, über den das Kühlmittel entweichen kann.
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Die Druckschrift
DE 10 2018 217 384 A1 offenbart eine Nasskupplung mit einem Lamellenträger, wobei der Lamellenträger den Lamellen gegenüberliegend Durchtrittsöffnungen und weitere Durchtrittsöffnungen umfasst, die in axialer Richtung von den Lamellen beabstandet angeordnet sind. Somit kann das Kühlmittel über die Durchtrittsöffnungen zu den Lamellen geführt und es kann zur Reduzierung des Schleppmomentes der Nasskupplung über die weiteren Durchtrittsöffnungen an den Lamellen vorbei geleitet werden. Zwischen den Durchtrittsöffnungen und den weiteren Durchtrittsöffnung ist eine Staukontur ausgebildet, die über einem Umfang des Lamellenträgers abschnittsweise ausgeführt ist. Die weiteren Durchtrittsöffnungen sind nahe einem Flanschabschnitt des Lamellenträgers ausgebildet, wobei zwischen der Staukontur und den weiteren Durchtrittsöffnungen zumindest teilweise die Durchtrittsöffnungen ausgebildet sind.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es einen verbesserten Lamellenträger einer Nasskupplung anzugeben.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Lamellenträger einer Nasskupplung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben.
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Ein erfindungsgemäßer Lamellenträger einer Nasskupplung ist hohlzylinderförmig ausgebildet, und weist über seinem Außenumfang ausgebildete Außenzähne und über seinem Innenumfang ausgebildete Innenzähne auf. An einem axialen Ende des Lamellenträgers ist eine Ringscheibe zur zumindest teilweisen Bedeckung eines Innenraumes des Lamellenträgers ausgebildet. Die Außenzähne weisen Durchtrittsöffnungen auf zur Durchströmung des Lamellenträgers von einem Kühlmittel ausgehend vom Innenraum zu einer Mantelfläche des Lamellenträgers gegenüberliegend angeordneten Lamellen der Nasskupplung. Der Lamellenträger besitzt einen ersten Mantelflächenabschnitt der Mantelfläche und einen zweiten Mantelflächenabschnitt der Mantelfläche, wobei dem ersten Mantelflächenabschnitt die Lamellen gegenüberliegend angeordnet sind, und der zweite Mantelflächenabschnitt frei von Lamellen ausgebildet ist. Der zweite Mantelflächenabschnitt weist weitere Durchtrittsöffnungen auf. Erfindungsgemäß weist zur Strömungsabgrenzung des Kühlmittels zwischen dem ersten Mantelflächenabschnitt und dem zweiten Mantelflächenabschnitt der Lamellenträger einen in den Innenraum hineinragenden Trennungsring auf. Der Vorteil des in den Innenraum hineinragend ausgebildeten Trennungsringes ist in einer Teilung des Innenraumes zu sehen, wobei der Innenraum zumindest teilweise in einen Bereich mit den Durchtrittsöffnungen und einen Bereich mit den weiteren Durchtrittsöffnungen geteilt wird. Dies hat den Vorteil, dass in einem Betrieb der Nasskupplung im geschlossenen Zustand eine Einleitung von Kühlmittel zur Kühlung der Lamellen in den ersten Mantelflächenabschnitt erfolgen kann und im Betrieb der Nasskupplung im geöffneten Zustand das Kühlmittel über die weiteren Durchtrittsöffnungen an den Lamellen vorbei geleitet werden kann, damit im Betrieb der Nasskupplung bei geöffnetem Zustand ein Schleppmoment der Nasskupplung wesentlich reduziert wird. Somit kann ein die Nasskupplung mit dem erfindungsgemäßen Lamellenträger aufweisendes Kraftfahrzeug verbrauchsgünstig betrieben werden.
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In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Lamellenträgers ist der Trennungsring mit Hilfe einer Ringnut ausgebildet. Somit ist der erfindungsgemäße Lamellenträger kostengünstig in einem Umformverfahren, bevorzugt in einem Blechumformverfahren herzustellen.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung weist eine dem Innenraum zugewandt ausgebildete Bodenfläche des Trennungsrings einen radialen ersten Abstand zu einer Längsachse des Lamellenträgers auf, welcher einen Wert aufweist, der höchstens so groß ist wie ein Wert eines radialen zweiten Abstands einer dem Innenraum zugewandt ausgebildeten Innenzahnwand des Innenzahnes. Das heißt mit anderen Worten, dass der Trennungsring zumindest soweit in den Innenraum hineinragt wie der Innenzahn. Damit eine verbesserte Umleitung des Kühlmittels herbeigeführt werden kann, kann der Trennungsring die Innenzahnwand in Richtung auf die Längsachse auch überragen.
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Sofern die Durchtrittsöffnungen alternierend in axialer Richtung versetzt zueinander an einer Außenzahnwand der Außenzähne ausgebildet sind ist im Betrieb der Nasskupplung im geschlossenen Zustand eine gleichmäßige Kühlung der Lamellen gesichert.
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Eine gesicherte Umleitung des Kühlmittels an den Lamellen vorbei ist realisiert, sofern die weiteren Durchtrittsöffnungen in axialer Richtung von dem Trennungsring beabstandet, jeweils zwischen einem Ende des Lamellenträgers und dem Trennungsring neben jeder Außenzahnwand angeordnet sind.
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In Abhängigkeit eines Fertigungsverfahrens kann es zur Kostenreduzierung geeignet sein, dass der zweite Mantelflächenabschnitt gemäß dem ersten Mantelflächenabschnitt ausgebildet ist, oder dass der zweite Mantelflächenabschnitt eine ebene, oder mit anderen Worten plane Außenfläche und/oder eine ebene oder mit anderen Worten plane Innenfläche besitzt. Das heißt mit anderen Worten, dass ausgehend von einem Rohling des Lamellenträgers in Form eines Topfes entweder zuerst die Außenzähne und Innenzähne und anschließend der Trennungsring, insbesondere in Form der Ringnut, oder dass ausgehend von dem Rohling zuerst der Trennungsring, insbesondere die Ringnut und anschließend die Zähne hergestellt werden. Unter einer ebenen Fläche ist in diesem Zusammenhang keine waagerechte Fläche zu verstehen, sondern eine Fläche ohne Vertiefungen oder Erhöhungen.
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Kostengünstig ist der Lamellenträger mit Hilfe eines Umformverfahrens, bevorzugt mit Hilfe eines Blechumformverfahrens hergestellt.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Gleichen oder funktionsgleichen Elementen sind identische Bezugszeichen zugeordnet. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist es möglich, dass die Elemente nicht in allen Figuren mit ihrem Bezugszeichen versehen sind, ohne jedoch ihre Zuordnung zu verlieren. Es zeigen:
- 1 in einer perspektivischen Darstellung ausschnittsweise einen Lamellenträger einer Nasskupplung gemäß dem Stand der Technik,
- 2 in einer Prinzipdarstellung eine Nasskupplung mit dem Lamellenträger gem. 1,
- 3 in einer Prinzipdarstellung eine Nasskupplung mit einem erfindungsgemäßen Lamellenträger in einer ersten Betriebsposition,
- 4 in einer Prinzipdarstellung eine Nasskupplung mit einem erfindungsgemäßen Lamellenträger in einer zweiten Betriebsposition,
- 5 in einer perspektivischen Darstellung ausschnittsweise der erfindungsgemäße Lamellenträger in einem ersten Ausführungsbeispiel,
- 6 in einer perspektivischen Darstellung der Lamellenträger gem. 5,
- 7 in einem Längsschnitt einen Ausschnitt des Lamellenträgers gem. 5,
- 8 in einer perspektivischen Darstellung der erfindungsgemäße Lamellenträger in einem zweiten Ausführungsbeispiel,
- 9 in einem Längsschnitt einen Ausschnitt des Lamellenträgers gem. 8, und
- 10 in einer Seitenansicht der Lamellenträger gem. 8.
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Ein gemäß dem Stand der Technik ausgebildeter Lamellenträger 1 einer Nasskupplung 2 ist wie in den 1 und 2 illustriert ausgebildet. Die Nasskupplung 2 ist zur Drehmomentübertragung ausgebildet und umfasst parallel angeordnete Lamellen 3, welche zur Herbeiführung eines Reibkontaktes mit Gegenlamellen 4 zur Drehmomentübertragung ausgebildet sind. Die Lamellen 3 sind ringscheibenförmig ausgeführt und weisen an ihren kreisförmigen Innenflächen Lamellenzähne 5 auf, mit denen sie eine in Umfangsrichtung ausgebildete formschlüssige Verbindung mit dem Lamellenträger 1 ausbilden.
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Der Lamellenträger 1 ist hohlzylinderförmig ausgeführt und weist über seinem Außenumfang 6 Außenzähne 7 mit einer Außenzahnwand 28 und über seinem Innenumfang 8 Innenzähne 9 mit einer Innenzahnwand 27 auf, wobei die Lamellenzähne 5 in die Außenzähne 7 eingreifend angeordnet sind.
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An einem axialen Ende 10 des Lamellenträgers 1 ist eine Ringscheibe 11 zur zumindest teilweisen Bedeckung eines Innenraumes 12 des Lamellenträgers 1 angeordnet.
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Die Außenzähne 7 weisen Durchtrittsöffnungen 13 auf, die einer Durchströmung eines Kühlmittels durch den Lamellenträger 1 ausgehend vom Innenraum 12 zu einer Mantelfläche 14 des Lamellenträgers 1 dienen, wodurch die der Mantelfläche 14 gegenüberliegend angeordneten Lamellen 3 mit dem Kühlmittel versorgt werden. Die Durchströmung ist mit Hilfe von Strömungspfeilen 17 illustriert.
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Der Lamellenträger 1 weist einen ersten Mantelflächenabschnitt 15 der Mantelfläche 14 und einen zweiten Mantelflächenabschnitt 16 der Mantelfläche 14 auf, wobei dem ersten Mantelflächenabschnitt 15 die Lamellen 3 gegenüberliegend angeordnet sind, und der zweite Mantelflächenabschnitt 16 frei von Lamellen 3 ausgebildet ist.
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In den 3 und 4 ist ein erfindungsgemäßer Lamellenträger 1 in einer prinzipiellen Darstellung abgebildet, wobei in 3 die Durchströmung des Kühlmittels mit Hilfe der Strömungspfeile 17 bei geschlossener Nasskupplung 2, somit in einer ersten Betriebsposition der Nasskupplung 2, und in 4 bei geöffneter Nasskupplung 2, somit in einer zweiten Betriebsposition der Nasskupplung 2, abgebildet ist.
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Der zweite Mantelflächenabschnitt 16 weist weitere Durchtrittsöffnungen 18 auf. Zur Strömungsabgrenzung des Kühlmittels ist zwischen dem ersten Mantelflächenabschnitt 15 und dem zweiten Mantelflächenabschnitt 16 ein sich in den Innenraum 12 erstreckender Trennungsring 22 ausgebildet, welcher in den vorliegenden Ausführungsbeispielen mit Hilfe einer sich ausgehend von der Mantelfläche 14 in Richtung des Innenraums 12 erstreckenden Ringnut 19 realisiert ist. Ebenso könnte der Trennungsring 22 auch ohne Ringnut 19 ausgebildet sein. Der Vorteil der Ringnut 19 ist darin zu sehen, dass der Trennungsring 22 somit kostengünstig in einem Umformverfahren ausgebildet werden kann.
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Die Ringnut 19 ist sich vollständig über den Außenumfang 6 und den Innenumfang 8 erstreckend ausgebildet. Somit ist im Innenraum 12 mit Hilfe der Ringnut 19 zwischen einem den ersten Mantelflächenabschnitt 15 aufweisenden ersten Trägerbereich 20 des Lamellenträgers 1 und eine den zweiten Mantelflächenabschnitt 16 aufweisenden zweiten Trägerbereich 21 des Lamellenträgers 1 der Trennungsring 22 ausgebildet, da die Ringnut 19 eine dem ersten Trägerbereich 20 zugewandt ausgebildete erste Wandfläche 23, eine dem zweiten Trägerbereich 21 zugewandt ausgebildete zweite Wandfläche 24 und einen zwischen der ersten Wandfläche 23 und der zweiten Wandfläche 24 ausgebildete, dem Innenraum 12 zugewandt ausgebildete Bodenfläche 25 besitzt.
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Die dem Innenraum 12 zugewandt ausgebildete Bodenfläche 25 weist einen radialen ersten Abstand 31 zu einer Längsachse 26 des Lamellenträgers 1 auf, welcher einen Wert aufweist, der höchstens so groß ist wie ein Wert eines radialen zweiten Abstands 32 der dem Innenraum 12 zugewandt ausgebildeten Innenzahnwand 27. Dies kann bevorzugt 6 entnommen werden, in der der erfindungsgemäße Lamellenträger 1 vollständig in einer perspektivischen Darstellung abgebildet ist.
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Die Durchtrittsöffnungen 13 sind über dem Außenumfang 6 in axialer Richtung alternierend versetzt zueinander jeweils an den Außenzähnen 7, an deren Außenzahnwand 28 ausgebildet. An der Innenzahnwand 27 ist keine Durchtrittsöffnung vorgesehen. Die weiteren Durchtrittsöffnungen 18 sind in axialer Richtung von der Ringnut 19 beabstandet, jeweils zwischen dem Ende 10 und der Ringnut 19 neben jeder Außenzahnwand 28 angeordnet, wodurch eine bevorzugte Abströmung des Kühlmittels bei geöffneter Nasskupplung über die weiteren Durchströmöffnungen 18 erfolgen kann.
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Die Lamellen 3 benötigen in der ersten Betriebsposition das Kühlmittel, bevorzugt in Form von Öl, zur Kühlung um thermische Schäden zu vermeiden. Das Kühlmittel wird dabei so zum Lamellenträger 1 geleitet, dass es aufgrund des Trennungsringes 22 im ersten Trägerbereich 20 gehalten wird und durch die Durchtrittsöffnungen 13 zu den Lamellen 3 strömen kann.
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In der zweiten Betriebsposition sind die Lamellen 3, da kein Kontakt mit den Gegenlamellen 4 besteht, thermisch nicht belastet und benötigen somit kein Kühlmittel, welches eine Erhöhung eines Schleppmomentes bedeuten würde. Das Kühlmittel wird so zum Lamellenträger 1 geführt, dass es aufgrund des Trennungsringes 22, oder mit anderen Worten aufgrund der Ringnut 19, in den zweiten Trägerbereich 21 einströmen und von dort über die weiteren Durchströmöffnungen 18 an den Lamellen 3 vorbei strömen kann.
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In einer Zwischenposition zwischen der ersten Betriebsposition und der zweiten Betriebsposition, somit wenn die Nasskupplung 2 geöffnet oder geschlossen wird, liegt ein Zwischenzustand in der Anströmung der Trägerbereiche 20, 21 vor.
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In den 8 bis 10 ist der erfindungsgemäße Lamellenträger 1 in einem zweiten Ausführungsbeispiel abgebildet, wobei er in 8 in einer perspektivischen Darstellung, in 9 in einem Ausschnitt eines Längsschnitts und in 10 in einer Seitenansicht abgebildet ist.
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Im Vergleich mit dem ersten Ausführungsbeispiel, welches den zweiten Mantelflächenabschnitt 16 mit einer ebenen, oder mit anderen Worten planen Außenfläche 29 und eine ebene, oder mit anderen Worten planen Innenfläche 30 besitzt, ist der zweite Mantelflächenabschnitt 16 des Lamellenträgers 1 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel gemäß dem ersten Mantelflächenabschnitt 15 ausgebildet. So kann der Lamellenträger 1, welcher bevorzugt in Form eines Blechbauteils in einem Blechumformverfahren hergestellt ist, gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel in einem ersten Verfahrensschritt in Form eines Topfes tiefgezogen werden, in einem zweiten Verfahrensschritt über seine gesamte Länge mit dem Außenzähnen 7 und den Innenzähnen 9 hergestellt werden, und in einem sich daran anschließenden Verfahrensschritt die Ringnut 19 hergestellt, oder mit anderen Worten gesagt, eingeprägt, oder mit weiter anderen Worten gesagt einrolliert wird.
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Der erfindungsgemäße Lamellenträger 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel wird im ersten Verfahrensschritt ebenfalls durch Tiefziehen eines Blechtopfes hergestellt, wobei jedoch im zweiten Verfahrensschritt die Ringnut 19 einrolliert wird und in einem sich daran anschließenden Verfahrensschritt die Verzahnung des ersten Trägerbereiches 20 hergestellt wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Lamellenträger
- 2
- Nasskupplung
- 3
- Lamelle
- 4
- Gegenlamelle
- 5
- Lamellenzahn
- 6
- Außenumfang
- 7
- Außenzahn
- 8
- Innenumfang
- 9
- Innenzahn
- 10
- Ende
- 11
- Ringscheibe
- 12
- Innenraum
- 13
- Durchtrittsöffnung
- 14
- Mantelfläche
- 15
- Erster Mantelflächenabschnitt
- 16
- Zweiter Mantelflächenabschnitt
- 17
- Strömungspfeil
- 18
- Weitere Durchströmöffnung
- 19
- Ringnut
- 20
- Erster Trägerbereich
- 21
- Zweiter Trägerbereich
- 22
- Trennungsring
- 23
- Erste Wandfläche
- 24
- Zweite Wandfläche
- 25
- Bodenfläche
- 26
- Längsachse
- 27
- Innenzahnwand
- 28
- Außenzahnwand
- 29
- Außenfläche
- 30
- Innenfläche
- 31
- Erster Abstand
- 32
- Zweiter Abstand
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102017222891 A1 [0002]
- DE 102014118132 B2 [0002]
- DE 112013002627 B4 [0002]
- DE 69725150 T2 [0002]
- DE 102008013910 A1 [0004]
- DE 102007055151 A1 [0005]
- DE 102018217384 A1 [0006]
