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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Stromschnittstelle für den Einsatz in einem Fahrzeug-(Energie-)Bordnetz. Ferner betrifft die Erfindung einen Stromverteiler mit einer solchen Stromschnittstelle zum Einsatz in einem Fahrzeug-Bordnetz.
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Stand der Technik
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Beispielsweise aus der
DE 20 2012 102 073 U1 der Anmelderin ist bereits eine Stromschnittstelle in Form einer Kontaktleiste bekannt, die sich für einen Einsatz in einem Fahrzeug-Bordnetz, insbesondere in einem Stromverteiler, eignet. Die Kontaktleiste weist eine Mehrzahl von elektrischen, gabelförmigen Kontaktteilen auf, die als Stanz-/Biegeteile einstückig mit einer Stromschiene ausgebildet sind. In die Kontaktteile können als Gegensteckkontakte z.B. Sicherungs- und/oder Relaiskontaktfüße eingesteckt werden. Obwohl damit eine bauraumsparende Stromschnittstelle geschaffen werden kann, ist es häufig notwendig, ein aus Kunststoff gefertigtes Gehäuse um die Kontakteile herum vorzusehen, um die Kontaktteile und/oder die Gegensteckkontakte zu fixieren.
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Ein anderes elektrisches Kontaktteil ist z.B. aus der
DE 101 49 574 C2 der Anmelderin bekannt. Das Kontaktteil ist gabelförmig ausgebildet, insbesondere als Messeraufnahmekontakt, und weist zwei Kontaktfedern auf, die in einem Fußbereich einstückig miteinander verbunden sind. Auch bei diesem Kontaktteil ist es meist notwendig, ein aus Kunststoff gefertigtes Gehäuse um das Kontaktteil herum anzubringen, um so das Kontaktteil selbst und/oder den Gegensteckkontakt daran zu fixieren. Aufgrund unterschiedlicher Wärmedehnungskoeffizienten des Kunststoffes des Gehäuses und des Metallwerkstoffs des Kontaktteils ist es meist notwendig, Fertigungstoleranzen sehr exakt einzuhalten, damit die damit ausgestattete Stromschnittstelle zuverlässig funktioniert.
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Des Weiteren ist aus der nachveröffentlichten
DE 10 2016 201 103 A1 der Anmelderin einen hochstromfähigen Stecker bekannt, der eine Hülse aufweist, die innenseitig einen Aufnahmeraum für einen in einer Einführrichtung einzuführenden Steckkontakt bildet. Der Stecker weist mindestens eine innenseitig an der Hülse befestigte Kontaktfeder und eine an der Hülse befestigte Kontaktlasche auf, so dass zwischen Kontaktlasche und Kontaktfeder der Aufnahmeraum entsteht. Die Kontaktfeder hat dabei zwei, vorteilhafterweise symmetrische, Auswölbungen, die beide zur Kontaktlasche ausgerichtet sind.
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Beschreibung der Erfindung
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Eine Aufgabe der Erfindung ist es, unter Einsatz konstruktiv möglichst einfacher Mittel eine einfach zu montierende Möglichkeit zum miteinander Verbinden von Steckkontakteilen in einem Fahrzeug-Bordnetz zu schaffen.
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Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den begleitenden Figuren angegeben.
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Eine erfindungsgemäße elektrische Stromschnittstelle eignet sich zum Einsatz in einem Fahrzeug-Bordnetz und dient dem miteinander Verbinden eines ortsfest angebundenen, ersten elektrischen Steckkontakts und eines zweiten elektrischen Steckkontakts. Vorzugsweise kann der erste Steckkontakt in einem Stromverteiler des Fahrzeug-Bordnetzes angeordnet sein. Der zweite Steckkontakt ist dann vorzugsweise separat dazu ausgebildet und dementsprechend beweglich bzw. portabel.
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Erfindungsgemäß verfügt die Stromschnittstelle über einen kastenförmigen, elektrischen Steckkontaktverbinder, der innenseitig einen Aufnahmeraum aufweist, in den der erste Steckkontakt in einer ersten Steckrichtung und der zweite Steckkontakt in einer der ersten Steckrichtung entgegengesetzten, zweiten Steckrichtung oder einer gemeinsamen Steckrichtung derart gemeinsam einführbar oder eingeführt sind, dass sie sich dort klemmend mit ihren jeweiligen Flachseiten gegenseitig kontaktieren. Funktional betrachtet, werden also die Steckkontakte in den Steckkontaktverbinder eingeführt. Aus Fertigungs- und Montagesicht wird der Steckkontaktverbinder dagegen auf den ortsfesten ersten Steckkontakt aufgesteckt, nämlich auch in der zweiten Steckrichtung. Ferner weist der Steckkontaktverbinder in seiner kastenförmigen Wandung an deren Schmalseiten jeweils eine in den Aufnahmeraum hineinragende, zungenförmige Rastzunge auf. Diese Rastzungen sind dort zumindest mit einem am ersten Steckkontakt einstückig ausgeformten Gegenrastelement derart in hinterschneidenden Eingriff bringbar oder gebracht, dass es gegen eine Bewegung in die erste Steckrichtung, also entgegen der zweiten Steckrichtung, gesichert ist.
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Somit kann die Stromschnittstelle einerseits über eine Verrastung am Stromverteiler fixiert werden, was gegenüber z.B. verschweißten Kontaktteilen eine vereinfachte Montage darstellt. Der Steckkontaktverbinder bildet zugleich auch eine Art Gehäuse aus, da beide Steckkontakte darin angeordnet werden, so dass auf ein zusätzliches Kunststoffgehäuse verzichtet werden kann. Die damit erreichten Werkstoffpaarungen sind auch weniger anfällig für toleranzbedingte Ausfälle, da sich die Wärmeausdehnungskoeffizienten nicht so deutlich unterscheiden, wie bei einem Kontaktteil aus Metall und einem Gehäuse aus Kunststoff.
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Für eine besonders kostengünstige Fertigung und Bereitstellung der Stromschnittstelle kann die Rastzunge aus dem Steckkontaktverbinder ausgestanzt und in Richtung Aufnahmeraum gebogen sein. Idealerweise besteht eine ausreichend hohe Federvorspannkraft in diese Richtung, so dass beim Aufstecken des Steckkontaktverbinders auf den ersten Steckkontakt, die Rastzunge selbsttätig einrastet und dies z.B. akustisch und/oder haptisch rückmeldet.
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Um eine zuverlässige Kontaktierung mit möglichst geringem Übergangswiderstand zu bewerkstelligen, kann der Steckkontaktverbinder wenigstens eine Verprägung oder Auswölbung aufweisen, die sich aus einer zu einer Erstreckungsrichtung der Rastzunge senkrechten Richtung in den Aufnahmeraum hinein erstreckt. Diese ist vorzugsweise an einer inneren Flachseite angeordnet und verengt den Aufnahmeraum, damit die Flachseiten der Steckkontakte aneinander gedrückt werden. Idealerweise kann die Verprägung und Auswölbung in den Einführrichtungen angeschrägt sein, damit die Steckkontakte leichter eingeführt werden können.
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Der Steckkontaktverbinder kann hochstromfähig sein und eine Hülse mit dem innenseitigen Aufnahmeraum, eine innenseitig an der Hülse befestigte Kontaktfeder sowie eine an der Hülse derart befestigte, plattenförmige Kontaktlasche aufweisen, dass zwischen Kontaktlasche und Kontaktfeder der Aufnahmeraum für die Steckkontakte entsteht. Dabei kann die Kontaktfeder ferner zwei Auswölbungen aufweisen, die beide zur Kontaktlasche hin ausgerichtet sind. Mit dieser Konfiguration weist der Steckkontaktverbinder eine hohe Stromtragfähigkeit bei gleichzeitig geringem Material- und Fertigungsaufwand auf.
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Für eine kostengünstige Fertigung der Stromschnittstelle hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn das Gegenrastelement eine aus dem ersten Steckkontakt ausgestanzte Rastnut ist. Insbesondere wenn der erste Steckkontakt einstückig mit z.B. einer Verteilerstromschiene oder allgemein einem verzweigten Stanzgitter ausgeformt ist, lässt sich das Gegenrastelement mit wenig Aufwand mit ausformen.
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Um bei der Montage ein korrektes Aufstecken des Steckkontaktverbinders zu gewährleisten, kann an einer Schmalseite des ersten Steckkontakts in der zweiten Steckrichtung nach dem Gegenrastelement ein Anschlagsvorsprung zum in Anschlag bringen mit einer Außenkante des Steckkontaktverbinders ausgeformt sein. Dieser Anschlagsvorsprung kann gleich beim Stanzen des Steckkontakts bzw. bei einstückiger Ausformung mit einer Verteilerstromschiene oder einem Stanzgitter mit ausgeformt werden.
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Besonders vorteilhaft lässt sich die Stromschnittstelle einsetzen, wenn der erste Steckkontakt eine Steckkontaktzunge eines Stromverteilers ist, die einstückig mit einer Verteilerstromschiene oder allgemein einem verzweigten Stanzgitters, die vorzugsweise eine Mehrzahl von Kontaktierungsmöglichkeiten aufweisen, einstückig ausgeformt ist.
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Alternativ dazu kann der erste Steckkontakt eine Steckkontaktzunge sein, die stoffschlüssig mit einer Leiterplatte eines Stromverteilers verbunden ist. Die Steckkontaktzunge kann mehrere, z.B. drei, Pins aufweisen, die als Durchsteckkontakte ausgeführt sind. Darüber kann die Steckkontaktzunge in der Through-Hole-Technik (THT) mit der Leiterplatte durch Löten verbunden sein.
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Ein besonders vorteilhafter Effekt auf den konstruktiven Aufwand und die Montierbarkeit der Stromschnittstelle bzw. des damit ausgestatteten Stromverteilers ergibt sich, wenn der zweite Steckkontakt ein Kontaktfuß eines elektrischen oder elektromechanischen Bauelements insbesondere einer Stecksicherung oder eines Relais, ist. Denn anders als im eingangs erläuterten Stand der Technik ist es zum Fixieren des Kontaktfußes nicht mehr zwingend nötig, ein separates Gehäuse aus z.B. Kunststoff vorzusehen, da der Kontaktfuß in dem Steckkontaktverbinder aufgenommen wird.
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Zusätzlich ist es aber dennoch möglich, dass ein aus Kunststoff gefertigtes Gehäuse in der zweiten Steckrichtung derart über den Steckkontaktverbinder führbar oder geführt ist, dass zwei an dem Gehäuse einstückig damit ausgeformte Rastarme an einer dem ersten Steckkontakt zugewandten Stirnseite der Schmalseiten verrastend eingreifen.
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Die Erfindung bezieht sich auch auf einen elektrischen Stromverteiler für ein Fahrzeug-Bordnetz, der z.B. eine Verteilerstromschiene oder allgemein ein verzweigtes Stanzgitter oder eine Leiterplatte aufweisen kann, mit einer Stromschnittstelle in einer oder mehreren der vorstehend beschriebenen Ausführungsvarianten. Dieser zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass keine z.B. separat ausgeformten, gabelförmigen Steckkontakte an der Stromschiene oder dem Stanzgitter angebracht und zum Fixieren eines z.B. Kontaktfußes mit einem aus Kunststoff gefertigten Gehäuse umgeben werden müssen.
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Kurze Figurenbeschreibung
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Nachfolgend wird ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Figuren erläutert. Es zeigen:
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1 eine perspektivische Explosionsdarstellung eines Stromverteilers mit einer erfindungsgemäßen Stromschnittstelle,
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2 einen exemplarischen Steckkontaktverbinder in einer perspektivischen Ansicht,
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3 eine weitere Ausführungsform eines Steckkontaktverbinders in einer Schnittansicht und
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4 einen Steckkontaktverbinder, der von einem Gehäuse umgeben ist, in einer perspektivischen Ansicht.
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Die Figuren sind lediglich schematische Darstellungen und dienen nur der Erläuterung der Erfindung. Gleiche oder gleichwirkende Elemente sind durchgängig mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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Detaillierte Beschreibung
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In 1 ist ein elektrischer Stromverteiler 100 zum Einsatz in einem Fahrzeug-(Energie-)Bordnetz in einer grob schematischen, perspektivischen Explosionsdarstellung gezeigt. Dieser weist hier lediglich exemplarisch (nur) eine elektrische Stromschnittstelle 1 auf, über die eine (nicht gezeigte) elektrische Last versorgt werden kann. Üblicherweise weist ein solcher Stromverteiler 100 aber mehrere solcher oder ähnlicher Stromschnittstellen 1 auf.
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Die Stromschnittstelle 1 weist einen ersten elektrischen Steckkontakt 2 auf, der in Form einer senkrecht zu einer Grundfläche des Stromverteilers 100 abstehenden, plattenförmigen Steckkontaktzunge einstückig mit einer als Stanzgitter ausgebildeten Verteilerstromschiene 3 ausgeformt ist. Die Verteilerstromschiene 3 ist ein Stanz-/Biegeteil, an dem üblicherweise mehrere elektrische Kontakte ausgeformt sind, um mehrere elektrische Lasten versorgen zu können. Der erste Steckkontakt 2 ist also einer von mehreren, ggf. gleichen elektrischen Kontakten der Verteilerstromschiene 3. Zudem ist an dem ersten Steckkontakt 2 auf beiden Schmalseiten jeweils ein Gegenrastelement 2.1 durch Stanzen ausgeformt, wobei dieses hier als eine Art Rastnut ausgestaltet ist. Um ein Falschstecken durch eine Steckkodierung zu vermeiden, sind in diesem Ausführungsbeispiel auf (der in 1 rechten) Schmalseite zwei Gegenrastelemente 2.2 ausgeformt, so dass sich nur eine eineindeutige Steckausrichtung ergibt. Benachbart zu den Gegenrastelementen 2.1 ist ein Anschlag 2.2 durch Stanzen ausgeformt, der als von der jeweiligen Schmalseite vorstehende Nase ausgestaltet ist.
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Des Weiteren verfügt die Stromschnittstelle 1 über einen kastenförmigen Steckkontaktverbinder 4, der in seinem Inneren einen Aufnahmeraum 4.1 für insgesamt zwei Steckkontakte aufweist. Der Aufnahmeraum 4.1 ist über offene Stirnseiten zugänglich, die ein Einführen des jeweiligen Steckkontakts aus einer ersten Steckrichtung S.1 und einer dieser entgegen gerichteten, zweiten Steckrichtung S.2 zulässt. Außerdem ist der Steckkontaktverbinder 4 im Einbauzustand auf den ersten Steckkontakt 2 (in der Steckrichtung S.2) aufgesteckt, wobei ein Aufsteckweg durch den in der Steckrichtung S.2 nach dem Gegenrastelementen 2.1 angeordneten Anschlag 2.2 begrenzt wird, indem Stirnkanten auf Schmalseiten des Steckkontaktverbinders 4 dort anschlagen können. Auf jeder der Schmalseiten des Steckkontaktverbinders 4 ist jeweils eine Rastzunge 4.2 als Stanz-/Biegeteil ausgeformt, die im Einbauzustand mit den Gegenrastelementen 2.1 des ersten Steckkontakts 2 in formschlüssigen, hinterschneidenden Eingriff gebracht werden können. Hierzu stehen die Rastzungen 4.2 jeweils mit einem freien Ende in das Innere des Steckkontaktverbinders 4 vor, wobei die Rastzungen 4.2 in diese Richtung federvorgespannt sind, damit bei Erreichen des Einbauzustands ein selbsttätiges Einrasten möglich ist. In Anpassung an die Steckkodierung des ersten Steckkontakts 2 sind auf der (in 1 rechten) Schmalseite zwei Rastzungen 4.2 in axialen Abstand zueinander angeordnet.
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Aus 1 geht weiter hervor, dass in der Steckrichtung S.2 ein zweiter elektrischer Steckkontakt 5 einsteckbar bzw. im Einbauzustand eingesteckt ist. Dieser ist hier exemplarisch in Form eines Last-Kontaktfußes eines Relais 6 ausgeführt. An dessen Breite, die meist genormt ist, sind die Breiten des Aufnahmeraums 4.1 des Steckkontaktverbinders 4 und des ersten Steckkontaktes 2 geometrisch angepasst. Innerhalb des Steckkontaktverbinders 4 liegen so die jeweiligen Flachseiten des ersten und zweiten Steckkontakts 2, 5 aneinander und sind so miteinander elektrisch verbunden. Gehalten werden die Steckkontakte 2, 5 klemmend, nämlich durch eine Federkraft die seitens des Steckkontaktverbinders 4 auf die Steckkontakte 2, 5 aufgebracht wird.
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In 2 ist der Steckkontaktverbinder 4 in einer perspektivischen Ansicht gezeigt. Es ist erkennbar, dass die Rastzungen 4.2 durch Stanzen des Blechs des Steckkontaktverbinders 4 hergestellt werden können und das jeweilige freie Ende in den Aufnahmeraum 4.1 hineinragt. An einer Flachseite weist das kastenförmige Gehäuse des Steckkontaktverbinders 4 zudem eine in den Aufnahmeraum 4.1 hineinragende Verprägung 4.3 auf, die die beiden Steckkontakte 2, 5 aneinander drückt.
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Aus 3, die den Steckkontaktverbinder 4 in einer Schnittansicht zeigt, geht hervor, dass dieser eine kastenförmige Hülse 4.4 mit dem innenseitigen Aufnahmeraum 4.1, eine innenseitig an der Hülse 4.4 befestigte Kontaktfeder 4.5 und eine an der Hülse 4.4 derart befestigte, plattenförmige Kontaktlasche 4.6 aufweist, dass zwischen Kontaktlasche 4.6 und Kontaktfeder 4.5 der Aufnahmeraum 4.1 für die Steckkontakte 2, 5 entsteht. Zudem weist die Kontaktfeder 4.5 ferner zwei Auswölbungen 4.7 auf, die beide zur Kontaktlasche 4.6 hin ausgerichtet sind.
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4 zeigt ein aus Kunststoff gefertigtes Gehäuse 7, das den Steckkontaktverbinder 4, idealerweise nach dem Aufstecken auf den ersten Steckkontakt 2, umgibt. Dieses Gehäuse 7 ist in der zweiten Steckrichtung S.2 derart über den Steckkontaktverbinder 4 führbar oder geführt, dass zwei an dem Gehäuse 7 einstückig damit ausgeformte Rastarme 7.1 im Einbauzustand (siehe Explosionsdarstellung in 1) an einer dem ersten Steckkontakt 2 zugewandten Stirnseite der Schmalseiten des Steckkontaktverbinders 4 verrastend eingreifen. Zum Verrasten an dem Steckkontaktverbinder 4 weist das Gehäuse 7 an den freien Enden der Rastarme 7.1 Rasthaken 7.2 auf.
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Ausgehend von dem dargestellten Ausführungsbeispiel können der Stromverteiler 100 sowie die Stromschnittstelle 1 in vielerlei Hinsicht abgewandelt werden. Beispielsweise ist es möglich, dass der erste Steckkontakt 2 nicht an einer Verteilerstromschiene, sondern an einem Lötkontakt zur stoffschlüssigen Montage an einer Leiterplatte ausgeformt ist. Darüber hinaus kann der Stromverteiler 100 auch aus einem Basismodul mit einer ersten Stromschnittstelle 1 und einem Erweiterungsmodul mit einer zweiten Stromschnittstelle 1 bestehen, wobei z.B. ein Relais 6 als Strombrücke zwischen den beiden Modulen funktioniert, indem jeweils ein Last-Kontaktfuß 5 des Relais einerseits in einem ersten Steckkontaktverbinder 4 und andererseits in einem zweiten Steckkontaktverbinder 4 eingesteckt wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Elektrische Stromschnittstelle
- 2
- erster elektrischer Steckkontakt
- 2.1
- Gegenrastelement
- 2.2
- Anschlag
- 3
- Verteilerstromschiene / Stanzgitter
- 4
- Steckkontaktverbinder
- 4.1
- Aufnahmeraum
- 4.2
- Rastzunge
- 4.3
- Verprägung
- 4.4
- Hülse
- 4.5
- Kontaktfeder
- 4.6
- Kontaktlasche
- 4.7
- Auswölbung
- 5
- zweiter elektrischer Steckkontakt
- 6
- Relais
- 7
- Gehäuse
- 7.1
- Rastarm
- 7.2
- Rasthaken
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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 202012102073 U1 [0002]
- DE 10149574 C2 [0003]
- DE 102016201103 A1 [0004]
