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Die Erfindung betrifft einen Schwingungsdämpfer mit einem Sensoranschluss gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Insbesondere bei Fahrwerkssystemen mit verstellbaren Komponenten wie verstellbare Schwingungsdämpfer oder Luftfedern ist es für die Regelung relevant, wie hoch der Druck in den Komponenten ist. Bis zu einem gewissen Maß kann man den Druck auch aus alternativen Sensorsignalen ermitteln, z. B. durch die Auswertung von Beschleunigungssignalen. Bei Kenntnis der Fahrzeugmasse und der Federraten der Fahrzeugfedern kann eine Abschätzung z. B. des Drucks innerhalb des Schwingungsdämpfers vorgenommen werden. Diese Abschätzung ist jedoch mit Ungenauigkeiten behaftet, da die Beladung des Fahrzeugs u. U. nicht bekannt ist. Des Weiteren gehen z. B. auch Reibungseinflüsse innerhalb der Fahrzeugachse ein. Deshalb ist es für eine präzise Einstellung von Fahrwerkssystemen eine interessante Option, den Druck direkt innerhalb des Schwingungsdämpfers zu messen.
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Eine Bauform, die z. B. aus der
DE 40 05 601 A1 bekannt ist, weist einen Drucksensor auf, der über eine Anschlussleitung innerhalb einer hohlen Kolbenstange angeschlossen ist und damit einen Druck innerhalb des Schwingungsdämpfers messen kann. Diese Lösung ist besonders dann interessant, wenn das verstellbare Dämpfventil an einer Kolbenstange befestigt ist und deshalb eine Zuleitung über die Kolbenstange ohnehin erforderlich ist. Ansonsten ist eine hohle Kolbenstange im Vergleich zu einer massiven Kolbenstange stets mit einem Festigkeitsnachteil verbunden. Ein weiterer Nachteil kann in der Montage der Leitungsverbindung innerhalb der Kolbenstange bestehen.
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Die
DE 41 37 915 A1 beschreibt einen verstellbaren Schwingungsdämpfer mit einem Sensoranschluss in einer Mantelfläche eines äußeren Zylinders. Ein Arbeitszylinder verfügt über eine plane Anschlussfläche, die mit einer Stirnfläche eines Sensors eine druckdichte Verbindung bildet. An diesem Arbeitszylinder in der Bauform eines Zwischenrohres zwischen einem inneren Zylinder und dem äußeren Zylinder ist zusätzlich ein verstellbares Dämpfventil angeschlossen, das ebenfalls an dem äußeren Zylinder befestigt ist. Der Arbeitszylinder verfügt über einen Anschlussstutzen für das verstellbare Dämpfventil. Folglich besteht eine Abhängigkeit zwischen der Ausrichtung des Arbeitszylinders zum verstellbaren Dämpfventil und zu dem Sensoranschluss. Infolgedessen liegt ein erhöhtes Risiko vor, dass es zu Undichtigkeiten an diesen beiden Anschlüssen kommt.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen zylinderseitige Sensoranschluss zu realisieren, bei dem die aus dem Stand der Technik bekannten Probleme behoben sind.
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Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dadurch gekennzeichnet, dass das Überbrückungselement als Ringkörper ausgeführt ist, der an einer Innenwandung des äußeren Zylinders und an einer Außenwandung eines Zylinders anliegt.
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Mit der Ringform entsprechend den Durchmessergrößen des inneren Zylinders und des äußeren Zylinders gibt es keine Positionsabhängigkeiten zwischen diesen drei Bauteilen, die deren Dichtfunktion beeinflusst.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung weist das Überbrückungselement auf seiner äußeren Mantelfläche eine umlaufende Anschlussnut auf, die mit dem Anschlusskanal verbunden ist und in axialer Überdeckung mit der Anschlussöffnung steht. Folglich kann der äußere Zylinder in einer beliebigen Umfangsposition zum Ringkörper ausgerichtet sein. Damit entfällt eine Ausrichtung z. B. im Rahmen des Produktionsablaufs.
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Gemäß einem vorteilhaften Unteranspruch weist das Überbrückungselement auch auf seiner inneren Mantelfläche eine umlaufende Anschlussnut auf, die mit dem Anschlusskanal verbunden ist und in axialer Überdeckung mit dem Arbeitsraumbereich steht. Folglich kann der innere Zylinder in einer beliebigen Umfangsposition zum Ringkörper angeordnet sein.
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Insbesondere dann, wenn das Überbrückungselement im Bereich eines ringförmigen Ausgleichsraums des Schwingungsdämpfers angeordnet ist, ist es vorteilhaft, wenn das Überbrückungselement mindestens einen Axialkanal zur Strömungsverbindung zwischen zwei axialen Deckseiten des Überbrückungselements aufweist. Dadurch kann der gesamte Ringraum zwischen dem inneren und äußeren Zylinder als Ausgleichsraum genutzt werden.
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Optional ist das Überbrückungselement Bestandteil eines Zwischenrohres, das mit einem inneren Zylinder eine Fluidverbindung zwischen dem Arbeitsraum und dem verstellbaren Dämpfventil bildet. Das Zwischenrohr wird mit seinem Anschlussstutzen zu einer Anschlussöffnung in dem äußeren Zylinder für das verstellbare Dämpfventil axial und in Umfangsrichtung ausgerichtet. Damit erreicht man ohne weiteren Aufwand auch eine axiale Positionierung des Überbrückungselements zum Sensoranschluss.
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Grundsätzlich bestünde die Möglichkeit, durch eine Presspassung des Überbrückungselements mit dem inneren und/oder äußeren Zylinder eine Dichtfunktion zu erreichen. Im Hinblick auf eine einfache Montage und eine zuverlässige Abdichtung ist es jedoch vorteilhaft, wenn die Anschlussnut mit seitlichen Dichtungsringen bestückt ist.
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Eine weitere Ausbaustufe der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass der Schwingungsdämpfer in dem inneren Zylinder an einer axial beweglichen Kolbenstange einen ersten und einen zweiten Verdränger aufweist, wobei der zweite Verdränger mit einem zweiten Arbeitsraumbereich hubabhängig eine Dämpfkraft erzeugt, und eine Anschlussöffnung für einen Sensoranschluss an dem ersten Arbeitsraumbereich mit dem ersten Verdränger und eine zweite Anschlussöffnung für einen zweiten Sensoranschluss an dem zweiten Arbeitsraumbereich des zweiten Verdrängers angeschlossen ist.
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Durch den Einsatz zweier Sensoranschlüsse lässt sich das Druckniveau auch im Hinblick der Verwendung z. B. eines Zuganschlags innerhalb des Schwingungsdämpfers sinnvoll nutzen. Ein erster Sensoranschluss dient der Druckerfassung im normalen Hubbereich, wenn nur der erste Verdränger, z. B. der Kolben im Einsatz ist. Wenn über den zweiten Verdränger z. B. der Zuganschlag wirksam wird, dann kann über den zweiten Sensoranschluss auch das Druckniveau innerhalb des Arbeitsbereichs des Zuganschlags und zusätzlich das Druckniveau innerhalb des Arbeitsbereichs zwischen dem zweiten Verdränger und dem ersten Verdränger, also dem Arbeitsraumbereich, der von dem verstellbaren Dämpfventil beeinflusst wird, erfasst werden, um z. B. den Dämpfkraftanteil des verstellbaren Dämpfventils anzupassen.
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Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher erläutert werden.
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Es zeigt:
- 1 Verstellbarer Schwingungsdämpfer im Längsschnitt
- 2 Detailansicht zur 1
- 3 - 5 Überbrückungselement nach 1 als Einzelteil
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Die
1 zeigt einen verstellbaren Schwingungsdämpfer 1 mit jeweils mindestens einem verstellbaren Dämpfventil 3; 5 pro Arbeitsrichtung des Schwingungsdämpfers. Ein derartiges verstellbares Dämpfventil 3; 5 ist beispielsweise aus der
DE 10 2013 218 658 A1 bekannt. Innerhalb eines inneren Zylinders 7 ist eine Kolbenstange 9 zusammen mit einem Kolben 11 axial verschiebbar geführt. Der Kolben 11 unterteilt das Zylinderrohr 7 in einen kolbenstangenseitigen und einen kolbenstangenfernen Arbeitsraum 13; 15. Unterteilen ist vor allem hinsichtlich der Raumbildung zu verstehen. Optional können im Kolben 11 Dämpfventile oder auch Überdruckventile ausgeführt sein.
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Das Zylinderrohr 7 wird von einem äußeren Zylinder 17 eingehüllt. Ein endseitiger Boden 19 und eine Kolbenstangenführung 21 verschließen sowohl den äußeren Zylinder 17 als auch den inneren Zylinder 7. Ein Ringraum zwischen dem Zylinderrohr 7 und dem Behälterrohr 17 bildet einen Ausgleichsraum 23, der teilweise mit Dämpfmedium und teilweise mit einem Druckgas gefüllt ist. Der Ausgleichsraum 23 kompensiert das von der Kolbenstange 9 verdrängte Volumen bei einer Kolbenstangenbewegung, d. h. eine Volumenvergrößerung eines Arbeitsraum 13; 15 ist immer mit einer Dämpfmediumentnahme aus dem Ausgleichsraum 23 in den betroffenen Arbeitsraum verbunden.
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Zwischen dem kolbenstangenseitigen Arbeitsraum 13 und einem ersten der beiden verstellbaren Dämpfventilen 3; 5 liegt eine erste Fluidverbindung 25 und zwischen dem kolbenstangenfernen Arbeitsraum 15 und einem zweiten der beiden Dämpfventile 3; 5 liegt eine zweite Fluidverbindung 27 vor, für die jeweils ein separates Zwischenrohr 29; 31 eingesetzt wird. Jedes Zwischenrohr 29; 31 liegt mit abgedichteten Führungsabschnitten 33 auf dem Zylinderrohr 7 auf. Neben einem Rohrkörper 35 verfügt jedes Zwischenrohr 29; 31 über eine Anschlussöffnung, die von einem Anschlussstutzen 37; 39 (3) gebildet wird. Jede Anschlussöffnung mündet direkt in dem jeweils angeschlossenen verstellbaren Dämpfventil 3; 5.
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Jedem verstellbaren Dämpfventil 3; 5 ist hydraulisch parallel ein Rückschlagventil 41; 43 geschaltet. Im Falle des zweiten Dämpfventils 5 wird die Rückschlagventilfunktion 43 von einem an sich bekannten Bodenventil übernommen. Für das erste verstellbare Dämpfventil 3 wird das Rückschlagventil 41 von dem die Fluidverbindung 25 bildenden Zwischenrohr 29 gehalten. Dabei stützt sich ein Rückschlagventilkörper des Rückschlagventils 43 an dem die Anschlussöffnung bildenden Anschlussstutzen 37 ab.
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Zur Detektion des Arbeitsdrucks in den Arbeitsräumen 13; 15 verfügt der Schwingungsdämpfer 1 an einer Mantelfläche 45 des äußeren Zylinders 17 über eine Anschlussöffnung 47; 49 für einem Sensoranschluss, der nicht dargestellt ist, da dessen Ausgestaltung nicht Gegenstand dieser Erfindung ist. Ein Überbrückungselement 51; 53 verbindet den äußeren Zylinder 17 mit dem im Außendurchmesser kleineren inneren Arbeitszylinder 7. Das Überbrückungselement 51; 53; 55 weist einen Anschlusskanal 57; 59; 61 zwischen dem mit Dämpfmedium gefüllten Arbeitsraumbereich des Schwingungsdämpfers und der äußeren Mantelfläche 45 des äußeren Zylinders 17 auf. Das Überbrückungselement 51; 53; 55 ist als Ringkörper ausgeführt, der an einer Innenwandung des äußeren Zylinders 17 und an einer Außenwandung des inneren Zylinders 7 anliegt.
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In der 1 sind zwei Ausführungsformen des Überbrückungselements 51; 53; 55 dargestellt, die jedoch beide auf einer äußeren Mantelfläche eine umlaufende Anschlussnut 63 aufweisen, die mit dem Anschlusskanal 57; 59; 61 verbunden ist und in axialer Überdeckung mit der Anschlussöffnung 47; 49; 50 steht.
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Nach demselben Konstruktionsprinzip weist das Überbrückungselement 51; 53; 55 auch auf einer inneren Mantelfläche eine umlaufende Anschlussnut 65 auf, die mit dem Anschlusskanal 47; 49; 50 verbunden ist und in axialer Überdeckung mit dem Arbeitsraumbereich 13; 15 steht. Bei dem als Zwischenrohr fungierenden Überbrückungselementen bildenden die Anschlussnuten auch die Fluidverbindungen 25; 27. Die Anschlussnut 63 in Richtung der Innenwandung des äußeren Zylinders 17 ist mit seitlichen Dichtungsringen 67 bestückt, sodass kein hydraulischer Kurzschluss mit dem Ausgleichsraum 23 auftreten kann.
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In dem äußeren Zylinder 17 sind die Anschlussöffnung 47; 49; 50 ausgeführt, die mit umlaufenden Anschlussnuten 63 im Überbrückungselement in Überdeckung steht, jedoch von den Dichtungsringen 67 nicht abgedeckt wird. Über die Anschlussöffnung 47; 49; 50 wird der Druck innerhalb des Schwingungsdämpfers 1 auf den Drucksensor übertragen. Auch die innere Anschlussnut 65 wird durch Dichtungsringe 68 zum Ausgleichsraum 23 abgedichtet.
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Der axiale Abstand zwischen dem Anschlussstutzen 37; 39 und der Anschlussöffnung 47; 49 ist abhängig von der gewollten Positionierung des Sensorelements relativ zur Dämpfventileinrichtung 3; 5.
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Bei der ersten Variante der Erfindung ist das Überbrückungselement 51; 53 Bestandteil eines der Zwischenrohre 29; 31, das mit dem inneren Zylinder 7 die Fluidverbindung 25; 27 zwischen einem der beiden Arbeitsräume 13; 15 und dem jeweils angeschlossenen verstellbaren Dämpfventil 3; 5 bildet. Das Zwischenrohr 29 ist zweiteilig ausgeführt, wobei in einem Abschnitt im Wesentlichen die Fluidverbindung 25 und die Abdichtung realisiert ist und ein zweiter Abschnitt das Überbrückungselement 51 bildet.
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In dem zweiten Zwischenrohr 31 ist die Fluidverbindung 27 deutlich kürzer ausgeführt, da der Abstand zwischen der Anschlussöffnung in dem kolbenstangenfernen Arbeitsraum 15 und dem verstellbaren Dämpfventil 5 ebenfalls deutlich kürzer ist. Dieses Zwischenrohr 31 ist einteilig und entspricht damit sehr genau der zweiten Ausführung des Überbrückungselements, so dass in diesem Ausführungsbeispiel im Bereich der Kolbenstangenführung 21 angeordnet ist.
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In der Figurengruppe 3, 4 und 5 ist das Überbrückungselement 53 für das verstellbare Dämpfventil 5 als Einzelteil dargestellt. Es ist deutlich erkennbar, dass das Überbrückungselement 53 mindestens einen Axialkanal 69 zur Strömungsverbindung zwischen zwei axialen Deckseiten 71; 73 des Überbrückungselements 53 aufweist. Dadurch wird das Dämpfmediumvolumen beiderseits der Ringdichtungen 67 des Überbrückungselements 53 miteinander verbunden. Anhand der Vielzahl und des relativ großen Querschnitts der Axialkanäle wird deutlich, dass keine Dämpfwirkung beim Durchströmen der Axialkanäle gewünscht ist. Gleiche Axialkanäle sind auch in den Überbrückungselementen 51; 55 ausgeführt.
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Bei der Montage wird der innere Zylinder 7 mit den beiden Zwischenrohren 29; 31 bestückt. Nach dem Auffädeln erfolgt eine axiale und rotatorische Ausrichtung der Zwischenrohre 29; 31 zueinander und relativ zum inneren Zylinder 7, damit der axiale Abstand zwischen dem Boden 19 des äußeren Zylinders 17 und den Anschlussöffnungen 47; 49; 50 im äußeren Zylinder zur Aufnahme der Dämpfventileinrichtungen passt. Danach wird der äußere Teil des Sensors auf dem äußeren Zylinder 17 befestigt. Abschließend erfolgt die Befüllung des fertigmontierten Schwingungsdämpfers. Dabei wird das Dämpfmedium über die Arbeitsräume 13; 15 und die Fluidverbindungen 25; 27 der Zwischenrohre 29; 31 in die äußere Anschlussnut geführt und kann von dem Sensorelement sensiert werden, z. B. hinsichtlich Druck oder auch Temperatur.
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Die
2 zeigt die einfachste, weil kompakteste Ausführung der Erfindung. Das Überbrückungselement 55 ist als einfacher Ringkörper ausgeführt, der an einer beliebigen Stelle des inneren Zylinders 7 montiert werden kann. In der vorliegenden Ausführung weist der Schwingungsdämpfer 1 in dem inneren Zylinder 7 an der axial beweglichen Kolbenstange 9 einen ersten und einen zweiten Verdränger 75 auf. Der erste Verdränger wird von dem Kolben 11 gebildet. Der zweite Verdränger 75 ist in einem axialen Abstand zum Kolben 11 an der Kolbenstange 9 fixiert. In der einfachsten Bauform wird der zweite Verdränger 75 von einem einfachen Ring gebildet. In der vorliegenden Darstellung entspricht der Verdränger 75 einem zwischen zwei Anschlägen axial beweglichen Dichtring, der über seine Axialbewegung eine Rückschlagventilfunktion ausübt. Hinsichtlich der konkreten Ausgestaltung des zweiten Verdrängers 75 wird auf die Beschreibung der
DE 10 2011089 140 B3 verwiesen.
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Der zweite Verdränger 75 erzeugt mit einem zweiten Arbeitsraumbereich 77 als Teil des kolbenstangenseitigen Arbeitsraums 13 hubabhängig eine Dämpfkraft. In diesem konkreten Beispiel bildet der zweite Verdränger 75 einen Zuganschlag zur Erhöhung der Dämpfkraft bei einer extremen Ausfahrbewegung der Kolbenstange 9. Bevorzugt ist der erste Sensoranschluss an dem ersten Arbeitsraumbereich mit dem ersten Verdränger, in diesem Fall dem Zwischenrohr 29 angebunden. Der zweite Sensoranschluss ist ebenfalls an dem kolbenstangenseitigen Arbeitsraum angeschlossen, jedoch speziell an dem zweiten Arbeitsraumbereich 77 des zweiten Verdrängers, der von einer zusätzlich in den inneren Zylinder 7 fixierten Hülse 79 gebildet wird. Ersatzweise kann man auch eine Durchmesserreduzierung des inneren Zylinders 7 vornehmen.
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Wenn sich der zweite Verdränger 75 an der Kolbenstange 9 außerhalb der Hülse 79 bewegt, dann steht sowohl in der Fluidverbindung 25 als auch im Bereich der Hülse 79 ein identischer Druck an, sodass beide Sensoranschlüsse im Rahmen der Messungenauigkeit dieselben Druckwerte liefern. Fährt jedoch der zweite Verdränger 75 in den Bereich der Hülse 79 ein, dann steigt der Arbeitsdruck in dem zweiten Arbeitsbereich 77 zwischen dem zweiten Verdränger 75 und der Kolbenstangenführung 21 deutlich an im Verhältnis zu dem Arbeitsraumbereich zwischen dem Kolben 11 und dem zweiten Verdränger 75. Das aus dem Zuganschlag verdrängte Dämpfmedium wird über die Fluidverbindung 25 der verstellbaren Dämpfventileinrichtung 3 zugeführt, wobei über die Kenntnis der beiden Druckniveau innerhalb des kolbenstangenseitigen Arbeitsbereich der von der verstellbaren Dämpfventileinrichtung 3 erzeugte Dämpfkraftanteil willkürlich nachgeregelt werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schwingungsdämpfer
- 3
- verstellbares Dämpfventil
- 5
- verstellbares Dämpfventil
- 7
- innerer Zylinder
- 9
- Kolbenstange
- 11
- Kolben
- 13
- kolbenstangenseitiger Arbeitsraum
- 15
- kolbenstangenferner Arbeitsraum
- 17
- äußerer Zylinder
- 19
- Boden
- 21
- Kolbenstangenführung
- 23
- Ausgleichsraum
- 25
- erste Fluidverbindung
- 27
- zweite Fluidverbindung
- 29
- Zwischenrohr
- 31
- Zwischenrohr
- 33
- Führungsabschnitt
- 35
- Rohrkörper
- 37
- Anschlussstutzen
- 39
- Anschlussstutzen
- 41
- Rückschlagventil
- 43
- Rückschlagventil
- 45
- Mantelfläche
- 47
- Anschlussöffnung
- 49
- Anschlussöffnung
- 50
- Anschlussöffnung
- 51
- Überbrückungselement
- 53
- Überbrückungselement
- 55
- Überbrückungselement
- 57
- Anschlusskanal
- 59
- Anschlusskanal
- 61
- Anschlusskanal
- 63
- Anschlussnut
- 65
- Anschlussnut
- 67
- Dichtungsring
- 68
- Dichtungsring
- 69
- Axialkanal
- 71
- Deckseiten
- 73
- Deckseiten
- 75
- zweiter Verdränger
- 77
- zweiter Arbeitsraumbereich
- 79
- Hülse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 4005601 A1 [0003]
- DE 4137915 A1 [0004]
- DE 102013218658 A1 [0017]
- DE 102011089140 B3 [0030]
