DE102021127815A1 - Centrifugal pendulum with modular carrier element - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Fliehkraftpendel (23) eines als Zweimassenschwungrad (1) aufgebauten Drehschwingungsdämpfers, der für einen Antriebsstrang eines von einer Brennkraftmaschine angetriebenen Kraftfahrzeugs vorgesehen ist, wobei an einem Trägerflansch (11) des Fliehkraftpendels (13) beidseitig umfänglich verteilt, jeweils zwei Pendelmassen (15, 16) einschließende Pendelmassenpakete (14) angeordnet sind, wobei jeweils zwei gegenüberliegende Pendelmassen (15, 16) über ein spielbehaftet in eine Flanschaussparung (18) des Trägerflansches (11) eingreifendes Koppelelement (17) verbunden sind, wobei die Pendelmassenpakete (14) über Laufrollen (21) in Verbindung mit entgegengesetzt zueinander verlaufenden Pendelbahnen (19, 20) im Trägerflansch (11) und in den Pendelmassen (15, 16) schwenkbar sind und zur Darstellung eines modular aufgebauten Fliehkraftpendels (23) ein mehrteiliges Trägerelement (22) eingesetzt ist, bestehend aus einer zentralen Flanschscheibe (24), die außenseitig mit Pendelsegmenten (25) in unterschiedlicher Anzahl bestückt werden kann, wobei jedes Pendelsegment (25) einen Pendelflansch (26) und ein Pendelmassenpaket (14) einschließt.The invention relates to a centrifugal pendulum (23) of a torsional vibration damper constructed as a dual-mass flywheel (1), which is provided for a drive train of a motor vehicle driven by an internal combustion engine, two pendulum masses ( 15, 16) enclosing pendulum mass packets (14) are arranged, with two opposing pendulum masses (15, 16) being connected via a coupling element (17) engaging with play in a flange recess (18) of the support flange (11), with the pendulum mass packets (14) can be pivoted via rollers (21) in connection with aerial tramways (19, 20) running opposite one another in the carrier flange (11) and in the pendulum masses (15, 16) and a multi-part carrier element (22) is used to create a modular centrifugal pendulum (23). consists of a central flange disc (24) which can be equipped with different numbers of pendulum segments (25) on the outside, each pendulum segment (25) including a pendulum flange (26) and a pendulum mass assembly (14).
Description
Die Erfindung betrifft ein Fliehkraftpendel, das für einen Antriebsstrang eines von einer Brennkraftmaschine angetriebenen Kraftfahrzeugs vorgesehen ist, wobei an einem Trägerflansch des Fliehkraftpendels beidseitig umfänglich verteilt, jeweils zwei Pendelmassen einschließende Pendelmassenpakete angeordnet sind, gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1.The invention relates to a centrifugal pendulum which is provided for a drive train of a motor vehicle driven by an internal combustion engine, with pendulum mass packets each including two pendulum masses being distributed circumferentially on both sides of a support flange of the centrifugal pendulum, according to the features of the preamble of claim 1.
In brennkraftmaschinengetriebenen Kraftfahrzeugen wird bauartbedingt bzw. durch die Funktionsweise der Brennkraftmaschine von der Kurbelwelle ein nicht kontinuierliches Drehmoment auf den Antriebsstrang übertragen. Dadurch treten Drehschwingungen auf, zu deren Dämpfung insbesondere als Zweimassenschwungräder (ZMS) aufgebaute Drehschwingungsdämpfer in Verbindung mit einem Fliehkraftpendel (FKP) eingesetzt werden. Mit dem Fliehkraftpendel wird die Schwingungsenergie gedämpft und gleichzeitig werden Geräusche im Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs reduziert. Das Fliehkraftpendel umfasst wenigstens eine Pendelmasse, die beispielsweise mittels Laufrollen an einem rotierenden Trägerflansch aufgehängt ist und entlang vorgegebener Pendelbahnen eine Relativbewegung zu dem Trägerflansch ausführen kann, wobei diese einen variablen Abstand zur Rotationsachse der Flanschscheibe einnimmt.In motor vehicles driven by internal combustion engines, a non-continuous torque is transmitted from the crankshaft to the drive train due to the type of construction or the way in which the internal combustion engine works. As a result, torsional vibrations occur, for which torsional vibration dampers constructed as dual-mass flywheels (DMF) are used in conjunction with a centrifugal pendulum-type pendulum (CKP). With the centrifugal pendulum, the vibration energy is dampened and at the same time noise in the drive train of the motor vehicle is reduced. The centrifugal pendulum comprises at least one pendulum mass, which is suspended from a rotating carrier flange, for example by means of rollers, and can move relative to the carrier flange along predetermined pendulum tracks, with this being at a variable distance from the axis of rotation of the flange disk.
Der Aufbau und die Funktion eines solchen Fliehkraftpendels ist beispielsweise in der
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein baulich und / oder funktional verbessertes, gewichtsoptimiertes Fliehkraftpendel bereitzustellen, das aufgrund des Aufbaus kostengünstig herstellbar ist.The object of the present invention is to provide a structurally and/or functionally improved, weight-optimized centrifugal pendulum which can be produced inexpensively due to its structure.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind den Unteransprüchen, den Figuren und der dazugehörigen Beschreibung zu entnehmen.The object is solved by the features of independent claim 1. Further preferred embodiments of the invention can be found in the dependent claims, the figures and the associated description.
Entsprechend wird die Aufgabe durch ein modular aufgebautes Fliehkraftpendel gelöst, das ein mehrteiliges Trägerelement einschließt, wobei eine zentrale Flanschscheibe außenseitig mit Pendelsegmenten in unterschiedlicher Anzahl bestückt werden kann, wobei jedes Pendelsegment einen Pendelflansch sowie ein Pendelmassenpaket umfasst.Accordingly, the object is achieved by a modular centrifugal pendulum that includes a multi-part support element, with a central flange disc being equipped with pendulum segments in different numbers on the outside, with each pendulum segment comprising a pendulum flange and a pendulum mass package.
Aufgrund dieses konstruktiven, modularen Aufbaus wird ein bisher bei Fliehkraftpendeln eingesetzter, einteiliger Trägerflansch großen Durchmessers durch ein zwei Bauteile umfassendes Trägerelement ersetzt. Ein erfindungsgemäßer Aufbau, bei dem beispielsweise an der zentralen Flanschscheibe lediglich zwei symmetrisch angeordnete Pendelsegmente und damit zwei Pendelflansche mit jeweils einem zugehörigen Pendelmassenpaket befestigt sind, stellen sich zwischen den Pendelflanschen Freiräume ein. Damit verbunden entfällt bei dieser Anordnung die Herstellung, beispielsweise das Stanzen nicht benötigter, für die Laufrollen vorgesehener Pendelbahnen in dem Pendelflansch, die aus Festigkeitsgründen auch einen Härteprozess erfordern. Die zu bearbeitenden, bzw. gehärteten Bereiche des Pendelflansches sind maßlich so ausgelegt, dass diese die Pendelmassenabmessungen übertreffen. Aufgrund des reduzierten Herstellungs- und Bearbeitungsaufwandes ist mit dem modular aufgebauten Fliehkraftpendel ein große Kosteneinsparung realisierbar.Due to this constructive, modular design, a one-piece carrier flange with a large diameter previously used in centrifugal pendulum-type pendulums is replaced by a carrier element comprising two components. A structure according to the invention, in which, for example, only two symmetrically arranged pendulum segments and thus two pendulum flanges, each with an associated pendulum mass packet, are fastened to the central flange disk, there are free spaces between the pendulum flanges. Associated with this, in this arrangement there is no production, for example the stamping of non-required shuttle tracks provided for the rollers in the shuttle flange, which also require a hardening process for reasons of strength. The dimensions of the areas of the pendulum flange to be machined or hardened are designed in such a way that they exceed the dimensions of the pendulum mass. Due to the reduced manufacturing and processing costs, a large cost saving can be realized with the modularly constructed centrifugal pendulum.
Vorteilhaft wird durch dieses konstruktive Konzept die Bauteilfestigkeit wie die Berststeifigkeit bzw. die Impactsteifigkeit des Trägerelementes und damit des Fliehkraftpendels nicht gefährdet. Außerdem nehmen die vorgesehenen Maßnahmen keinen negativen Einfluss auf die geometrischen Anforderungen einzelner Bauteile des Fliehkraftpendels. Das modular aufgebaute Fliehkraftpendel kann vorteilhaft mit Pendelflanschen und zugehörigen Pendelmassenpaketen bestückt werden, deren Anzahl auf eine gewünschte, definierte Dämpfungscharakteristik abgestimmt ist. Bevorzugt ist das modulare Fliehkraftpendel für ein Zweimassenschwungrad bestimmt. Vorzugsweise ist dazu die zentrale Flanschscheibe des Trägerelementes an dem Abtriebsflansch des Sekundärteils befestigt. Alternativ kann das in einem Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs eingesetzte Fliehkraftpendel auch mit einer Kupplung kombiniert werden, wobei dazu das Fliehkraftpendel beispielsweise außerhalb der Kupplungsscheibe an einer Gegendruckplatte angeordnet ist.Advantageously, this constructive concept does not endanger the component strength such as the bursting rigidity or the impact rigidity of the carrier element and thus of the centrifugal pendulum. In addition, the planned measures have no negative impact on the geometric requirements of individual components of the centrifugal pendulum. The modular centrifugal pendulum can advantageously be equipped with pendulum flanges and associated pendulum mass packets, the number of which is matched to a desired, defined damping characteristic. The modular centrifugal pendulum is preferably intended for a dual-mass flywheel. For this purpose, the central flange disk of the carrier element is preferably fastened to the output flange of the secondary part. Alternatively, the centrifugal pendulum used in a drive train of the motor vehicle can also be combined with a clutch, for which purpose the centrifugal pendulum is arranged, for example, outside the clutch disk on a counter-pressure plate.
Mit dem erfindungsgemäßen Konzept ist die Möglichkeit geschaffen, ein funktional und baulich verbessertes, gewichtsoptimiertes Fliehkraftpendel bereitzustellen, dessen Zusammenbau vereinfacht ist, wobei einzelne Komponenten kostengünstig herstellbar sind.The concept according to the invention creates the possibility of providing a functionally and structurally improved, weight-optimized centrifugal pendulum whose assembly is simplified, with individual components being able to be produced inexpensively.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, das Fliehkraftpendel auf eine Tilgerordnung auszulegen, die auf die Haupterregerordnung der Brennkraftmaschine abgestimmt ist. Dazu wird die Flanschscheibe des Trägerelementes gezielt mit der dazu benötigten Anzahl von Pendelsegmenten bestückt. Beispielsweise kann die Tilgerordnung auf kleiner gleich 1,5 ausgelegt werden, welche einer Zylinderzahl von kleiner gleich drei einer nach dem Viertaktprinzip betriebenen Brennkraftmaschine entspricht. Die Erfindung schließt außerdem eine Bestückung der Flanschscheibe mit Pendelsegmenten ein, die auf unterschiedliche Tilgerordnungen ausgelegt sind, beispielsweise mit zwei Pendelsegmenten für die 2. Ordnung und weiteren zwei Pendelsegmenten für die 4.Tilgerordnung. Weiterhin ist anstelle einer Bestückung mit zwei und vier Pendelsegmenten auch eine Dreier- bzw. eine Sechser-Bestückung denkbar.According to a preferred embodiment, the centrifugal pendulum pendulum is designed for an absorber order that is matched to the main exciter order of the internal combustion engine. For this purpose, the flange disc of the carrier element is equipped with the required number of pendulum segments. For example, the absorber order can be designed to be less than or equal to 1.5, which corresponds to a number of cylinders of less than or equal to three in an internal combustion engine operated according to the four-stroke principle. The invention also includes equipping the flange disk with pendulum segments that are designed for different absorber orders, for example with two pendulum segments for the 2nd order and another two pendulum segments for the 4th order of absorber. Furthermore, instead of an assembly with two and four pendulum segments, an assembly of three or six is also conceivable.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Pendelflansche durch eine Mischform aus Kraft-, Form- und / oder Stoffschluss an der zentralen Flanschscheibe des Trägerelementes befestigt sind. Bevorzugt greifen radial vorstehende Abschnitte der Pendelflansche mit Hinterschnitt formschlüssig in komplementäre Aussparungen bzw. Aufnahmen der Flanschscheibe. Durch ein passgenaues Einfügen dieser Clipverbindung ist sichergestellt, dass der Pendelflansch im Einbauzustand unmittelbar, spielfrei auf der Außenkontur der Flanschscheibe abgestützt ist. Alternativ kann eine umgekehrte Befestigung vorgesehen werden, bei der radial vorstehende Abschnitte der Flanschscheibe in Aussparungen des Pendelflansches verrasten. Nach einem Zusammenfügen werden die Bauteile vorzugsweise stoffschlüssig, insbesondere mittels einer Schweißung dauerfest lagefixiert gesichert. Alternativ dazu können die Bauteile zur Lagesicherung vernietet und / oder verstemmt werden.In an advantageous development of the invention, it is provided that the pendulum flanges are fastened to the central flange disk of the carrier element by a combination of force, form and/or material connection. Radially protruding sections of the pendulum flanges with an undercut preferably engage in a form-fitting manner in complementary recesses or receptacles in the flange disk. By inserting this clip connection precisely, it is ensured that the pendulum flange is supported directly on the outer contour of the flange disc without play when installed. Alternatively, a reverse fastening can be provided, in which radially protruding sections of the flange disk latch into recesses in the pendulum flange. After assembly, the components are preferably secured in a permanently bonded manner, in particular by means of a weld, in a positionally fixed manner. Alternatively, the components can be riveted and/or caulked to secure their position.
In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass zur Befestigung der Pendelflansche an der Flanschscheibe eine als Puzzlekopfkontur gestaltete Clipverbindung vorgesehen ist. Dazu weist jeder Pendelflansch radial vorstehende, als Puzzlekopf gestaltete Zapfen auf, die zusammengefügt jeweils in eine komplementär gestaltete Aufnahme der Flanschscheibe formschlüssig verrasten. Anschließend erfolgt zur Lagesicherung der verbundenen Bauteile eine kraftschlüssige und / oder stoffschlüssige Lagefixierung. Diese Verbindung bildet eine in Umfangsrichtung und radialer Richtung wirksame formschlüssige, dauerfeste Kopplung. Zur Montage kann der als Puzzlekopf gestaltete Zapfen des Pendelflansches axial in die korrespondierende Gegenkontur der Flanschscheibe gedrückt werden, wobei sich ein Hinterschnitt zwischen dem Puzzlekopf und einer verengten Öffnung der Gegenkontur der Flanschscheibe einstellt.In a further embodiment, a clip connection designed as a puzzle head contour is provided for fastening the pendulum flanges to the flange disk. For this purpose, each pendulum flange has radially protruding pins designed as a puzzle head, which, when joined, latch in a form-fitting manner into a complementarily designed receptacle of the flange disk. Then, to secure the position of the connected components, a non-positive and/or cohesive positional fixation takes place. This connection forms a form-fitting, durable coupling that is effective in the circumferential direction and in the radial direction. For assembly, the pin of the pendulum flange, designed as a puzzle head, can be pressed axially into the corresponding counter-contour of the flange disc, with an undercut occurring between the puzzle head and a narrowed opening of the counter-contour of the flange disc.
Gemäß einer bevorzugten weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, die Flanschscheibe und den Pendelflansch aus unterschiedlichen Werkstoffen herzustellen. Dazu bietet es sich an, den Pendelflansch, der gehärtete Pendelbahnen erfordernd, aus einem hochfesten Material, beispielsweise einem härtbaren Stahl, zu fertigen. Abweichend dazu kann zur Herstellung der Flanschscheibe ein kostengünstiger, alternativer Werkstoff eingesetzt werden. Ein Kostenvorteil ist ferner durch eine voneinander abweichende Bearbeitung und / oder Werkstoffbehandlung der Flanschscheibe und dem Pendelflansch erzielbar. Wobei diese Bauteile entsprechend der unterschiedlichen Beanspruchung oder Anforderung gehärtet und / oder behandelt werden.According to another preferred embodiment, the flange disk and the pendulum flange are made of different materials. For this purpose it makes sense to manufacture the pendulum flange, which requires hardened aerial tramways, from a high-strength material, for example hardenable steel. Deviating from this, a more economical, alternative material can be used to manufacture the flange disc. A cost advantage can also be achieved by machining and/or material treatment of the flange disk and the pendulum flange that differ from one another. These components are hardened and/or treated according to the different stresses or requirements.
Weiterhin wird vorgeschlagen, den Pendelflansch des Pendelsegmentes als Kreisringausschnitt auszuführen. Um eine gewisse maßliche Überdeckung zu erreichen ist ein Bogenmaß sowie eine radiale Höhe des Kreisringausschnittes so ausgewählt, dass damit eine Außenkontur der Pendelmassen des Pendelmassenpaketes zumindest geringfügig übertroffen wird. Dabei ist der Pendelflansch durch die nicht benötigten Bereiche größer, als es für die eigentliche Funktion erforderlich ist.Furthermore, it is proposed to design the pendulum flange of the pendulum segment as a section of a circular ring. In order to achieve a certain dimensional overlap, a radian measure and a radial height of the circular ring section are selected such that an outer contour of the pendulum masses of the pendulum mass pack is at least slightly exceeded. Because of the areas that are not required, the pendulum flange is larger than is required for the actual function.
Bei einem Einbau des Fliehkraftpendels in einem Zweimassenschwungrad bietet es sich an, das Fliehkraftpendel unmittelbar an dem Sekundärteil oder mittelbar über eine Abtriebsnabe mit dem Sekundärteil zu verbinden. Als Maßnahme, um die Montage des Fliehkraftpendels zu vereinfachen, ist vorgesehen, zunächst die Pendelflansche jeweils mit einem Pendelmassenpaket zu bestücken, bevor alle Pendelsegmente mit der Flanschscheibe zu einem Modul / einer Baueinheit, dem Fliehkraftpendel komplettiert werden. Damit kann das modular aufgebaute Fliehkraftpendel als abgeschlossene funktionsfähige Baueinheit mit einem einfachen Montageschritt, beispielsweise in das Zweimassenschwungrad bzw. einem Bauteil des Antriebsstrang integriert werden.When the centrifugal pendulum is installed in a dual-mass flywheel, it makes sense to connect the centrifugal pendulum directly to the secondary part or indirectly to the secondary part via an output hub. As a measure to simplify the assembly of the centrifugal pendulum, it is planned to first equip the pendulum flanges with a pendulum mass package before all pendulum segments are completed with the flange disc to form a module / unit, the centrifugal pendulum. In this way, the modular centrifugal pendulum can be integrated as a self-contained functional unit with a simple assembly step, for example in the dual-mass flywheel or a component of the drive train.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert. Übereinstimmende Bauteile oder Bauteile mit gleicher Funktion sind dabei mit übereinstimmenden Bezugszeichen gekennzeichnet. Dabei zeigen:
-
1 : im Halbschnitt einen aus dem Stand der Technik bekannten Drehschwingungsdämpfer mit zugehörigem Fliehkraftpendel; -
2 : Bauteile eines erfindungsgemäßen, modular aufgebauten Fliehkraftpendels; -
3 : ein modular aufgebautes Fliehkraftpendel mit zwei Pendelsegmenten; -
4 : ein modular aufgebautes Fliehkraftpendel mit vier Pendelsegmenten.
-
1 : in half section a known from the prior art torsional vibration damper with associated centrifugal pendulum; -
2 : Components of a modular centrifugal pendulum according to the invention; -
3 : a modular centrifugal pendulum with two pendulum segments; -
4 : a modular centrifugal pendulum with four pendulum segments.
Die
Das als Scheibenelement gestaltete Primärteil 3 gemeinsam mit einem zugehörigen Deckel 7 begrenzen einen zumindest teilweise mit einem Fett oder einem Schmiermittel gefüllten Federkanal 8, der zur Aufnahme und Abstützung der Bogenfedern 6 bestimmt ist. Innerhalb des Federkanals 8 (nicht gezeigt) sind die Bogenfedern 6 mit einem Ende an dem Primärteil 3 und dem weiteren Ende an einer dem Sekundärteil 4 zugeordneten Trägerscheibe 9 abgestützt. Radial innen ist das Sekundärteil 4 mit einer Abtriebsnabe 10 verbunden, die im Einbauzustand beispielsweise mit einer Kupplung (nicht gezeigt) oder einer Getriebeeingangswelle in Wirkverbindung steht. Außerdem ist dem Sekundärteil 4 ein Trägerflansch 11 zugeordnet, wobei die Bauteile Trägerscheibe 9, Abtriebsnabe 10 und Trägerflansch 11 über Nietverbindungen 12 zu einer Baueinheit verbunden, gemeinsam das Sekundärteil 4 bilden.The
Der Trägerflansch 11 ist Teil eines dem Zweimassenschwungrad 1 auf der Sekundärseite vorgelagerten Fliehkraftpendels 13 bekannten Aufbaus und bekannter Wirkungsweise. Dabei ist der Trägerflansch 11 zur Aufnahme von mehreren in Umfangsrichtung hintereinander angeordneten Pendelmassenpaketen 14 bestimmt. Jedes Pendelmassenpaket 14 besteht aus zwei beidseitig am Trägerflansch 11 positionierten, gleich dimensionierten Pendelmassen 15, 16, die durch ein Koppelelement 17 verbunden sind, welches in einer auch als Ausschnittkontur bezeichneten Flanschaussparung 18 des Trägerflansches 11 spielbehaftet eingesetzt ist. Die Pendelmassenpakete 14 sind in Verbindung mit zwei in beabstandeten, gegenläufig verlaufenden Pendelbahnen 19, 20 (gezeigt in Fig: 2) der Pendelmassen 15, 16 und des Trägerflansches 11 geführten Laufrollen 21 beweglich geführt. Bei einer auftretenden Drehungleichförmigkeit führt das Fliehkraftpendel 13 im Betriebszustand, eine Relativbewegung gegenüber dem Trägerflansch 11 aus und bewirkt damit die Schwingungstilgung bzw. Dämpfung und verbessert damit die Wirksamkeit des Zweimassenschwungrades 1.The
Die
In der
Die
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- Zweimassenschwungraddual mass flywheel
- 22
- Drehachseaxis of rotation
- 33
- Primärteilprimary part
- 44
- Sekundärteilabutment
- 55
- Federdämpfereinheitspring damper unit
- 66
- Bogenfederarc spring
- 77
- DeckelLid
- 88th
- Federkanalspring channel
- 99
- Trägerscheibecarrier disc
- 1010
- Abtriebsnabeoutput hub
- 1111
- Trägerflanschbeam flange
- 1212
- Nietverbindungrivet connection
- 1313
- Fliehkraftpendelcentrifugal pendulum
- 1414
- Pendelmassenpaketpendulum mass package
- 1515
- Pendelmassependulum mass
- 1616
- Pendelmassependulum mass
- 1717
- Koppelelementcoupling element
- 1818
- Flanschaussparungflange recess
- 1919
- Pendelbahnaerial tramway
- 2020
- Pendelbahnaerial tramway
- 2121
- Laufrolleroller
- 2222
- Trägerelementcarrier element
- 2323
- Fliehkraftpendelcentrifugal pendulum
- 2424
- Flanschscheibeflange washer
- 2525
- Pendelsegmentpendulum segment
- 2626
- Pendelflanschpendulum flange
- 2727
- AufnahmeRecording
- 2828
- Zapfencones
- 2929
- Clipverbindungclip connection
- BB
- Bogenmaß des Pendelflanschesradians of the pendulum flange
- HH
- Höhe des PendelflanschesHeight of the pendulum flange
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited
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- DE 102009042831 A1 [0003]DE 102009042831 A1 [0003]
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