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Die Erfindung betrifft eine Radfelge für ein Kraftfahrzeug mit einem Naben-Abschnitt, einem Felgenbett zur Aufnahme eines Reifens sowie mit mehreren zwischen dem Naben-Abschnitt und dem Felgenbett über den Umfang verteilt angeordneten Tragelementen wie Stegen oder Speichen, zwischen denen Durchbrüche oder Zwischenräume vorgesehen sind. Hierbei handelt es sich um ein Rad von zunächst allgemein üblichen Aufbau, wie es beispielsweise an Kraftfahrzeugen, insbesondere Personenkraftwagen zum Einsatz kommt. Dabei sind Fahrzeugräder nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 in den verschiedenen Ausführungsformen allgemein bekannt.
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Für den Einsatz an Kraftfahrzeugen sind die genannten Durchbrüche oder Zwischenräume zwischen den sogenannten Stegen oder Speichen weit verbreitet. Stege in den unterschiedlichsten Gestaltungsformen sind bei Leichtmetallrädern im Hinblick auf ein ansprechendes Styling vorgesehen. Sogenannte Speichenräder kommen insbesondere im Hinblick auf eine größtmögliche Festigkeit und Gewichts-Reduzierung zum Einsatz.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Speichenrad, welches mit Lichtleitern ausgestattet ist, bevorzugt LED Lichtleitern, die zum Leuchten benötigte Energie mit einem im Naben-Abschnitt integrierten Dynamo zu gewährleisten. In
DE 100 06 389 A1 ist eine Radfelge, insbesondere für ein Kraftfahrzeug bekannt, welches einen Felgenkranz aufweist, der über Speichen mit einer Felgennabe verbunden ist. In
DE 101 05 113 A1 ist eine Felge insbesondere für ein Kraftfahrzeug mit einem Felgenbett und einem Felgenstern bekannt, wobei im Bereich des Übergangs zwischen Felgenbett und Radstern eine Verschraubung vorgesehen ist. Die
DE 101 61 868 A1 offenbart ein Fahrzeugrad, bei dem Durchbrüche oder Zwischenräume vorgesehen sind, welche teilweise abdeckbar oder verschließbar sind. Aus der
DE 10 2004 013 981 A1 ist ein Verfahren oder eine Vorrichtung zum Betrieb einer Leuchtdiode bekannt, wobei ein Dynamo als Stromquelle verwendet wird. Die
DE 10 2011 002 587 A1 und die
DE 10 2015 115 800 A1 offenbaren eine LED-Leuchtröhre mit einer Vielzahl von Gruppen von Leuchtdioden, welche innerhalb einer Röhre auf einer flexiblen Leiterplatte aufgebracht und angeordnet sind.
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Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Gewinnung von elektrischer Energie mit Zuhilfenahme eines Dynamos aus der resultierenden Kraft der Drehbewegung des Rades. Die
DE 10 2012 007 726 A1 offenbart einen Permanentmagneten für einen Elektromotor und/oder Dynamo, wobei sich der Permanentmagnet in einer rohrartigen Fassung befindet. In der
DE 10 2014 115 826 A1 ist ein Dynamo vorgeschlagen, welcher effizient elektrische Leistung erzeugen kann, wobei zwei Bauteile so angeordnet sind, dass sie um eine Mittelachse drehbar sind. Die
EP 1 120 889 B1 offenbart einen Elektromotor mit einem Exzenter-Gewicht.
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Andererseits haben Räder oder Felgen mit derartigen Durchbrüchen oder Zwischenräumen zwischen Stegen oder Speichen auch Nachteile, und zwar bezüglich der Möglichkeit einer Stromquelle für eine Beleuchtung der Stege. Eine mögliche Stromquelle würde die Fahrzeug-Batterie darstellen. Sie dient in erster Linie zum Starten des Verbrennungsmotors und gewährleistet die Stromversorgung des Fahrzeugs bei abgestellten Verbrennungsmotor. In
EP 1 544 036 A3 wird ein piezoelektrischer Generator vorgeschlagen. In
US 9 428 007 B1 und in
US 5 683 164 A kommen Batterien oder Akkus als Energieversorgung, die in der Felge integriert sind, zum Einsatz. Eine weitere Stromquelle stellt die Lichtmaschine des Kraftfahrzeuges dar. Sie wird bei laufenden Verbrennungsmotor meist über einen Keilriemen von diesem angetrieben. Das Kernproblem besteht darin, an eine rotierende Radfelge eine Energiequelle anzuschließen. Dies wäre eventuell über Schleifringe, wie sie bei einem Elektromotor verwendet werden oder über eine Induktionsspule wie sie bei bürstenlösen Elektromotoren verwendet werden, denkbar. In
US 8 322 901 B2 wird ein elektrisch leitendes Radlager zur Energieübertagung vorgeschlagen. Der Nachteil einer solchen Lösung besteht darin, dass diese nur mit einem erheblichen konstruktiven Aufwand umsetzbar ist. Es müssten auch an sicherheitsrelevanten Teilen wie den Bremsscheiben und Bremszangen konstruktive Veränderungen vorgenommen werden, was aus ökonomischer Sicht nicht wirtschaftlich wäre.
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Hiermit soll nun aufgezeigt werden, wie ein Fahrzeugrad nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 den soeben geschilderten, gegensätzlichen Anforderungen gerecht werden kann, was die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darstellt. Die Lösung dieser Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines der Tragelemente und den hinter den Blenden befindenden LED-Lichtleitern, welche teilweise von den Blenden abgedeckt sind, leuchtet, während sich das Fahrzeug oder mit dieser Felge ausgerüstete Fahrzeug bewegt.
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Die erfindungsgemäße Fahrzeugfelge mit integrierter Beleuchtung die mit Stegen in den unterschiedlichsten Gestaltungsformen versehen sein kann und mit einer Beleuchtung in den Stegen versehen ist, kann an die Gestalt dieses Rades oder dieser Felge den unterschiedlichen Anforderungen entsprechend angepasst werden, und zwar insbesondere im Hinblick auf stylistische Gesichtspunkte. Dies ist dabei erfindungsgemäß während der Fahrt des mit dieser „leuchtenden” Felge ausgerüsteten Fahrzeugs möglich, d. h. während sich das Fahrzeugrad bewegt. Demnach ist es möglich, dass die genannten Durchbrüche oder Zwischenräume und die LED-Lichtleiter, welche teilweise von den Blenden abgedeckt sind, bei höheren Fahrgeschwindigkeiten heller leuchten. Dies resultiert aus der höheren Rotationsgeschwindigkeit der Radfelge bei steigender Fahrgeschwindigkeit. Im Hinblick auf die gestalterischen Aspekte und um keine extreme Unwucht zu erzeugen, ist eine Gleichverteilung der LED-Lichtleiter bevorzugt.
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Bei der hier dargestellten Ausführung ist eine Felge insbesondere für ein Kraftfahrzeug mit einem Felgenbett und einem Felgenstern im Hinblick auf ein ansprechendes Styling ausgeführt, wobei im Bereich des Übergangs zwischen Felgenbett und Radstern eine Verschraubung vorgesehen ist. Für den Einsatz an Kraftfahrzeugen entsprechen die Durchbrüche und Zwischenräume zwischen den sogenannten Stegen und Speichen dem Felgenbett und dem Felgenstern, die im Bereich des Felgenbetts verschraubt sind. Die Blenden sind kraftschlüssig mit den Speichen verbunden, dabei soll bevorzugt eine Kunststoffblende zum Einsatz kommen, welche auf die Speiche oder den Felgenstern geklipst wird, wobei auch eine Carbonfaser-Blende Verwendung finden kann, welche mit einer sichtbaren oder verdeckten Verschraubung mit den Speichen oder dem Felgenstern verbunden sein kann.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht also auch darin, eine rotierende Fahrzeugfelge mit integrierter Beleuchtung an eine Stromquelle anzuschließen und den Nachteil des Stand der Technik zu überwinden. Dabei soll die Felge möglichst kostengünstig, möglichst leicht und robust im Aufbau sein. Gleichzeitig soll die Felge möglichst einfach zur Montage und Demontage am Fahrzeug sein und die bei der Montage in Verbindung stehenden Teile wie Bremsscheiben und Radschrauben dem Serienstand des Fahrzeuges entsprechen.
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Die Aufgaben der Erfindung werden gelöst durch einen Dynamo zum Erzeugen der benötigten Energie zur Beleuchtung der Lichtleiter mittels einen Permanentmagneten, wobei sich der Permanentmagnet in einer rohrartigen Fassung befindet, kreisförmig ausgerichtete elektrische Spulen im Inneren des Permanentmagneten angeordnet sind und in dessen Inneren sich ein Kugellager mit einer im Inneren des Lagers befindenden Achse, welche mit der rohrartigen Fassung verbunden ist. Dabei ist die Fassung mit dem Permanentmagneten verbunden und die Spulen sind um die Mittelachse über ein Kugellager drehbar, wobei die Mittelachse über einen Rotor mit einem Exzentergewicht verbunden ist, wobei der Rotor die Form eines Halbkreises aufweist und im Zentrum seines theoretischen Vollkreises mit der Mittelachse verbunden ist, die im Rotationszentrum der Nabe der Fahrzeugfelge integriert ist. Die bei einer Fahrgeschwindigkeit resultierende Energie, die durch die Rotation der Radfelge, wobei die elektrischen Spulen über einen Halter mit der Nabe der Felge verbunden sind und das Exzentergewicht mit Hilfe der Schwerkraft die Fassung und den Permanentmagneten in seiner Rotation abbremst, wird zur Induktion in den elektrischen Spulen genutzt. Die elektrischen Spulen sind über elektrisch leitende Kabel mit den LED-Lichtleiter verbunden, wobei die Kabel von den Blenden abgedeckt sind.
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Alle Richtungsangaben bezüglich des Dynamos beziehen sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung stets auf die von der Radfelge vorgegeben Rotationsrichtung des im Betrieb befindenden Fahrzeuges.
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Des weiteren kann vorgesehen sein, dass sich zwischen Spulen und LED-Lichtleiter, die mit elektrisch leitenden Kabeln verbunden sind, ein Steuergerät zur Ansteuerung der Lichtleiter vorgesehen ist, wobei im Steuergerät ein Energiespeicher vorgesehen werden kann, welcher elektrische Energie speichern kann, in der Form, dass er zusätzlich über eine elektrische Fassung mit elektrisch leitenden Kabeln mit einer Solarzelle verbunden ist, welche im Zentrum der Nabe im Sichtbereich des Nabendeckels integriert ist.
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An dieser Stelle sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die zum Leuchten der Lichtleiter benötigte Energie bevorzugt die aus der Rotationsbewegung der Radfelge über den Dynamo ist. Dies ist nicht nur unter Wirkungsgrad-Gesichtspunkten, sondern insbesondere hinsichtlich der dann nicht erforderlichen Energieübertragung von außen in das Rad hinein besonders günstig.
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Der Erfindung liegt die überraschende Erkenntnis zugrunde, dass die durch die Rotation der Radfelge über einen Dynamo erzeugte elektrische Energie dazu genutzt werden kann, um die Lichtleiter, die hinter den Blenden angeordnet sind und teilweise von diesen abgedeckt werden, zu beleuchten. Hierzu reicht es bereits aus, wenn eine geringe Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs erreicht wird. Da die größte Energieausbeute bei hohen Fahrgeschwindigkeiten zu erwarten ist, kann ein zusätzlicher Energiespeicher zum Einsatz kommen, welcher bei niedrigen Fahrgeschwindigkeiten bis hin zum Stillstand des Fahrzeugs ein Leuchten der Lichtleiter ermöglichen kann. Der Dynamo ist zweckmäßigerweise im Zentrum des Naben-Abschitts angeordnet und befindet sich damit zentral in der Felge, mit dem Vorteil für Gestaltungsfreiheit und um keine extreme Unwucht zu erzeugen.
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Die Erfindung basiert also vor allem auf der Erkenntnis, dass ein Exzentergewicht zur Energiegewinnung genutzt werden kann und der Dynamo dabei in Bereich der rotierenden Radfelge angeordnet werden kann, der bislang ungenutzt war, wobei das Exzentergewicht, das Teil des Rotors ist, zu keiner Zeit selbst einer Rotationsbewegung bei jeder Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs unterworfen ist. Dies ermöglicht einen asymmetrischen Aufbau des Exzentergewichts, ohne eine Unwucht bei der rotierenden Radfelge zu erzeugen. Solche Rotoren mit Exzentergewichten sind auch bei Uhren mit Aufziehautomatik bekannt, bei denen Bewegungsenergie mechanisch genutzt wird.
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Daneben ist eine Vielzahl von weiteren Abwandlungen oder Ausgestaltungen möglich, ohne den Inhalt der Schutzansprüche zu verlassen. Stets ist es jedoch möglich, die in einem Fahrzeugrad oder Felge vorgesehen LED-Lichtleiter während einer Fahrzeugfahrt zu beleuchten, insbesondere für ein Kraftfahrzeug mit einem Felgenbett und einem Felgenstern, wobei im Bereich des Übergangs zwischen Felgenbett und Felgenstern eine Verschraubung vorgesehen ist.
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Die Erfindung löst somit auch die Aufgabe, ein Fahrzeugrad mit integrierter Beleuchtung bereitzustellen und dieses mit einfachen konstruktiven Maßnahmen so auszubilden, dass eine ausreichende Energiequelle zur Beleuchtung für die LED-Lichtleiter gewährleistet wird.
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Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von vier schematischen dargestellten Figuren erläutert, ohne jedoch dabei die Erfindung zu beschränken. Dabei zeigt:
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1: eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Fahrzeugfelge.
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2: eine perspektivische Explosionsdarstellung eines Felgensterns mit einem Dynamo und LED-Lichtleitern für eine erfindungsgemäße Fahrzeugfelge.
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3: eine perspektivische Explosionsdarstellung eines Dynamos für eine erfindungsgemäße Fahrzeugfelge.
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4: eine perspektivische Explosionsdarstellung einer erfindungsgemäßen Fahrzeugfelge.
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In den Figuren werden teilweise für gleiche oder gleichartige Bauteile die gleichen Bezugszeichen verwendet.
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1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Fahrzeugfelge. Die Fahrzeugfelge weist ein Felgenbett 1 auf, welches mit Löchern versehen ist. Die Löcher dienen zum Verschrauben des äußeren Felgenbetts 1 und des inneren Felgenbetts 44, welches (in 1 nicht zu sehen ist) und des Felgensterns 2. Der Felgenstern 2 weist in seinem Zentrum eine Bohrung mit einen Konus auf, der zur Zentrierung der Radfelge auf dem Fahrzeug Verwendung findet, sowie fünf weitere Bohrungen, welche ringförmig um die zentrale Bohrung angebracht sind, welche zur Verbindung zwischen Radfelge und Radaufnahme vorgesehen sind. Des weiteren weist der Felgenstern 2 Aussparungen auf, welche vom Zentrum der Bohrung nach außen in den Speichen integriert und mit Blenden 4 abgedeckt sind. Die Blenden 4 decken teilweise die sich hinter den Blenden befindenden LED-Lichtleiter 6 ab, welche in den Aussparungen im Felgenstern 2 Platz finden. Auf der Bohrung im Zentrum des Felgensterns 2, befindet sich ein Nabendeckel 8, der in seinem Zentrum eine Solarzelle 10 aufweist. Die Solarzelle 10 ist Teil des Nabendeckels 8 und weist eine rechteckige Form auf.
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2 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Felgensterns 2 in Explosionsdarstellung einer erfindungsgemäßen Fahrzeugfelge. Ein Felgenstern 2, welcher einen Felgensternkranz aufweist und in seinem Zentrum eine Bohrung mit einem Konus aufweist und fünf weitere Bohrungen, welche ringförmig um die zentrale Bohrung angebracht sind. Des weiteren weist ein Felgenstern 2 Aussparungen auf, welche vom Zentrum der Bohrung nach außen in den Speichen integriert und von den Blenden 4 abgedeckt sind. Die Blenden 4 sind mit dem Felgenstern 2 über einen Formschluss kraftschlüssig verbunden. Die Blenden 4 decken teilweise die sich dahinter den Blenden 4 befindenden LED-Lichtleiter 6 ab und sind durch den Kraftschluss zwischen Blende 4 und Felgenstern 2 hinter der Blende 4 fixiert. Die LED-Lichtleiter 6 sind über elektrisch leitende Kabel 18 mit einem Steuergerät 12 verbunden. Das Steuergerät 12 weist einen Energiespeicher 14 auf, welcher elektrische gewonnen Energie aus der Solarzelle 10 sowie auch aus dem Dynamo 16 speichern kann. Das Steuergerät 12 ist über Kabel 18 mit einem Dynamo 16 verbunden, der sich in der zentrischen Bohrung befindet und über einen Dynamohalter 40 mit dem Felgenstern 2 verbunden ist. Eine Solarzelle 10, welche Teil des Nabendeckels 8 ist und über Kabel 42 mit dem Energiespeicher 14 verbunden ist, weist eine rechteckige Form auf.
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3 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Dynamos 16 in Explosionsdarstellung. Der Dynamo 16 weist ringförmig angeordnete elektrische Spulen 26 auf, welche mit einem Spulenhalter 30 mit einer äußeren Lagerschale des Kugellager 32 verbunden sind. Der Spulenhalter 30 ist mit dem Dynamohalter 40 verbunden. Die innere Lagerschale des Kugellagers 32 ist mit der Achse 34 verbunden, welche am anderen Ende in Richtung Fahrzeugnabe mit einem rohrartigen Fassung 22 verbunden ist, die im inneren einen Permanentmagneten 24 aufweist, der mit der rohrartigen Fassung 22 verbunden ist. Die Fassung 22 ist in Richtung Fahrzeugnabe geschlossen und mit dem Rotor 38 über Verbinder 36 verbunden. An der geschlossenen Seite der Fassung 22 ist in Richtung der Fahrzeugnabe ein Exzentergewicht 20 angeordnet, welcher mit der Fassung 22 kraftschlüssig verbunden ist. Bei einer Rotation der Fahrzeugfelge, die durch die Kraft aus der Radaufnahme des Kraftfahrzeugs resultiert, wird der durch Schrauben mit der Nabe verbundene Felgenstern 2 in Rotation versetzt. Der Dynamohalter 40, welcher mit dem Felgenstern 2 verbunden ist, wobei der Dynamohalter 40 kraftschlüssig mit der Außenschale des Kugellager 32 verbunden ist und mit dem Spulenhalter 30, bewirkt eine Rotation der kreisförmig angeordneten elektrischen Spulen 26, an deren Enden in Richtung der rohrartigen Fassung 22 sich Eisenkerne 28 befinden. Die Achse 34, welche mit der inneren Lagerschale des Kugellagers 32 kraftschlüssig verbunden ist und in Richtung der Fahrzeugnabe mit einem Rotor 38 über Verbinder 36 mit der geschlossenen Seite der Fassung 22 verbunden ist, in deren Inneren ein Permanentmagnet 24 sich befindet und durch einen Exzentergewicht 20, welcher mit der geschlossenen Seite der Fassung 22 verbunden ist und auf Grund der Gravitationskraft keiner Rotation unterworfen ist, selbst keiner Rotation unterliegt. Durch die Rotation der elektrischen Spulen 26 und der durch die Gravitationskraft unterbundene Rotation des Exzentergewichtes 20 und somit des Permanentmagneten 24 entstehende Induktion wird die elektrische Energie für die LED-Lichtleiter 6 erzeugt.
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4 zeigt eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Radfelge in Explosionsdarstellung. Die Radfelge weist ein inneres Felgenbett 44 und einen äußeres Felgenbett 1 auf. Das innere Felgenbett 44 und der äußere Felgenbett 1 haben die selbe Anzahl an Bohrungen und sind über Gewindebolzen 46 verbunden. Der Felgenstern 2 ist über Gewindebolzen 46 mit dem inneren Felgenbett 44 und dem äußeren Felgenbett 1 verbunden. Auf der Rückseite des inneren Felgenbettes 44 sind die Gewindebolzen 46 in Richtung der Radnabe mit Hutmuttern 48 gesichert.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Felgenbett außen
- 2
- Felgenstern
- 4
- Blende
- 6
- LED-Lichtleiter
- 8
- Nabendeckel
- 10
- Solarzelle
- 12
- Steuergerät
- 14
- Energiespeicher
- 16
- Dynamo
- 18
- Kabel Lichtleiter
- 20
- Exzentergewicht
- 22
- Fassung
- 24
- Permanentmagnet
- 26
- Elektrische Spulen
- 28
- Eisenkern
- 30
- Spulenhalter
- 32
- Kugellager
- 34
- Achse
- 36
- Verbinder
- 38
- Rotor
- 40
- Dynamohalter
- 42
- Kabel Solarzelle
- 44
- Felgenbett innen
- 46
- Gewindebolzen
- 48
- Hutmuttern
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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 10006389 A1 [0003]
- DE 10105113 A1 [0003]
- DE 10161868 A1 [0003]
- DE 102004013981 A1 [0003]
- DE 102011002587 A1 [0003]
- DE 102015115800 A1 [0003]
- DE 102012007726 A1 [0004]
- DE 102014115826 A1 [0004]
- EP 1120889 B1 [0004]
- EP 1544036 A3 [0005]
- US 9428007 B1 [0005]
- US 5683164 A [0005]
- US 8322901 B2 [0005]
