EP1128410A2 - Switching contact for a starter motor - Google Patents
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- H01H50/543—Auxiliary switch inserting resistor during closure of contactor
Definitions
- the invention relates to a switch contact for a Starter motor with the in the preamble of claim 1 mentioned features.
- the switch contact according to the invention for the starter motor can be a multi-stage for the first time Switching can be realized without an additional Interconnection effort is necessary.
- the Switch contact can be designed very compact, so that its space requirement is minimal. In addition can significantly reduces the risk of contact welding become.
- the first contact element is in an open Switch position and / or at least at the beginning the first switch position in a rest position Holding force applied.
- This can preferably be such that the first Contact element from a counter contact element facing contact body and a spring element, which is the first contact element in the relaxed Condition moves to the rest position.
- the first contact element in one Insulated bushing with an end stop for the rest position by one to the counter contact element facing inner edge of the insulating sleeve becomes.
- the first contact element or the contact body in the form of a carbon brush realize is further preferred. If a spring element is provided, then this preferably electrically conductive and / or A strand is assigned to the spring element, the one electrical connection enabled. Furthermore it is advantageous to the second contact element made of copper shape to a very high electrical conductivity to grant.
- the switch contact can be designed as a wedge contact.
- the mating contact element is a wedge and the first contact element has a complementary one conical contact shape. The selected geometry enables a self-cleaning effect of the contact surfaces.
- the Integrate switch contact that starts from the open switch position simultaneously or on top of each other are contactable below. That's the way it is for example conceivable, the first contact element a resistance carbon and a subsequently contacted Another contact element made of high-current coal shape (double carbon contact).
- the main stream is in of such an embodiment only activated, if the mating contact element on the second contact element, which is generally the best has electrical conductivity. All in all can be by such an embodiment of the Switching contact several closed switching positions, in which a current flows - in the exemplary embodiment three closed switch positions - realize and so a starting process can be essential be made more comfortable.
- FIG. 1 shows a schematic sectional view a first embodiment of a switch contact 10, as used in a starter motor M of internal combustion engines Can be found.
- the switch contact 10 consists of a counter-contact element 12, a first contact element 14 and a second contact element 16.
- the individual components 12, 14, 16 are shiftable relative to each other, that is, in this case is done by appropriate mechanics a displacement of the mating contact element 12 in Direction of the two contact elements 14, 16 allows. If the mating contact element 12 to the Contact elements 14 and / or 16 is present, so a Circuit closed and a flowing current can enable the operation of the starter motor M.
- the first contact element 14 is according to the present Embodiment executed in two parts and consists of a contact body 18 on one Counter-contact element 12 facing side and one Spring element 20 on the side facing away from it.
- the first contact element 18 is also located in FIG an insulating bushing 22.
- the insulating bushing 22 has a total of three functions. She leads the first Contact element 14 and insulated between them two contact elements 14 and 16. In addition it forms an end stop 24 for the first Contact element 14 by one to the counter contact element 12 facing inner edge of the insulating bush 22 is provided.
- the switch body 18 of the first contact element 14 consists of a conventional carbon brush material. This reduces the risk of contact welding during a switching operation.
- the spring element 20 must be sufficiently electrically conductive to enable an electrical connection. With insufficient thermal strength of the spring element 20 or to low electrical conductivity can the spring element 20 a strand can be assigned.
- the second contact element 16 is based on a very good electrical conductor, for example copper, shaped. Accordingly, an electrical resistance of the second contact element 16 much less than an electrical resistance of the first contact element 14.
- a sequence of the switching process can be the executions a) to f) of FIG. 2.
- Step a) In a open switch position are the counter contact element 12 and the contact elements 14, 16 so far spaced from each other that no current can flow (Step a)).
- the contact body 18 of the contact element 14 is such by the spring element 20 force applied to the end stop 24 is present.
- step b) is now the counter-contact element 12 with one here Mechanics not shown in the direction of the first Move contact element 14. In dependence of the applied voltage and the selected materials arises when falling below a certain A switch-on arc 26 at a distance.
- step c When the mating contact element 12 on the first contact element 14 is present (step c)), a first closed switch position assumed.
- the first Contact element 14 then represents a resistor RV and the resulting relatively low current flow enables a comfortable, safe engagement of a Starter pinion in an engine ring gear.
- step d Since the electrical resistance of the second contact element 16 is much less than the RV resistance first contact element 14, almost takes place entire power line through this contact and that first contact element 14 is almost de-energized.
- the starter motor M can now flow the main current a maximum moment on his starter pinion and subsequently transferred to the motor sprocket.
- step e) the counter contact element 12 again in the opposite direction move, a restoring force of the spring element 20 can be exploited.
- Mating contact element 12 still on the first contact element 14 this in turn represents the resistance RV represents and the resulting, relatively small Current flow can be started with the starter motor M feasible switching stages can be used.
- An im Step f) arcing arises with increasing distance of the counter-contact element 12 and of the first contact element 14 deleted and ultimately then the switch contact 10 is again in the open switch position of step a).
- FIG. 3 is a second alternative embodiment of the switching contact 10 in three different Switch positions. On the presentation the wiring is for reasons of clarity been waived.
- the switch contact 10 is a wedge contact molded.
- the counter contact element 12 has a wedge and the first contact element 14 a complementary conical contact form in one Area 28.
- the switch contact 10 On the left side of Figure 3 is the switch contact 10 shown in the open switch position. Subsequently, it is closed in a first Switch position and on the right side then in a second closed switching position shown. In the first closed switch position is the counter-contact element 12 in Area 28, but is not yet on the second Contact element 16 on.
- a material from the selected first contact element 14 such that be Resistance is greater than that of the second contact element 16, so that after closing the circuit current flow occurring is relatively low and used to engage the starter pinion can.
- the current initially flows over a resistance range R of the first contact element 14, then over a portion of the second contact element 16 and is subsequently on the spring element 20th transfer.
- Frictional forces for self-cleaning of the contact surfaces be used.
- Spring element 30 is provided next to the spring element 20 the necessary restoring force is available can put.
- a further contact element 32 in addition to the first and second contact element 14, 16 also a further contact element 32 may be present.
- the further contact element 32 consists of a contact body 34 and a spring element 36.
- the Contact body 34 is based on a high-current carbon realized.
- the spring elements 20 and 36 are sufficiently high have electrical conductivity.
- the contact body 18 of the first contact element 14 consists of a Resistance coal.
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Schaltkontakt für einen Startermotor mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Merkmalen.The invention relates to a switch contact for a Starter motor with the in the preamble of claim 1 mentioned features.
Startermotoren herkömmlicher Art werden meist einstufig ausgeführt, das heißt, ein Hauptstrom des Startermotors wird sofort voll durchgeschaltet. Ein solches Vorgehen kann einerseits ein Einspuren eines Starterritzels in einen Motorzahnkranz erschweren und andererseits führt eine erhöhte Materialbelastung zu einer verkürzten Gesamtbetriebsdauer.Conventional starter motors are usually single-stage executed, that is, a main stream of the Starter motor is immediately switched through. On such a procedure can on the one hand intervene Difficult starter pinions in an engine sprocket and on the other hand, an increased material load leads to a shortened total operating time.
Zur Abhilfe wurden Systeme entwickelt, in denen über einen Vorwiderstand eine zweistufige Schaltung des Startermotors ermöglicht wird. Demnach ist ein zusätzliches Bauteil inklusive Verkabelung notwendig. Neben dem Nachteil eines daraus resultierenden erhöhten Herstellungsaufwandes beziehungsweise Bauraumbedarfes wird der Vorwiderstand in einer solchen Ausführungsform thermisch sehr stark belastet, was wiederum zu einer frühzeitigen Schädigung und einem Gesamtausfall des Startermotors führen kann.To remedy this, systems were developed in which over a series resistor a two-stage circuit of the Starter motor is made possible. So there is an additional one Component including cabling necessary. Besides the disadvantage of a resulting increased Manufacturing effort or space requirements becomes the series resistor in such a Embodiment thermally very heavily loaded what turn to early injury and one Overall failure of the starter motor can result.
Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Schaltkontaktes für den Startermotor kann erstmalig ein mehrstufiges Schalten realisiert werden, ohne dass ein zusätzlicher Verschaltungsaufwand notwendig ist. Der Schaltkontakt kann sehr kompakt ausgelegt sein, so dass sein Bauraumbedarf minimal ist. Zusätzlich kann das Risiko eines Kontaktverschweißens deutlich reduziert werden.With the help of the switch contact according to the invention for the starter motor can be a multi-stage for the first time Switching can be realized without an additional Interconnection effort is necessary. The Switch contact can be designed very compact, so that its space requirement is minimal. In addition can significantly reduces the risk of contact welding become.
Der erfindungsgemäße Schaltkontakt für den Startermotor
besteht zumindest aus relativ zueinander verlagerbaren
Bauteilen, wie einem Gegenkontaktelement,
einem ersten Kontaktelement und einem zweiten
Kontaktelement. Ein Widerstand des ersten Kontaktelementes
ist dabei größer als ein Widerstand des
zweiten Kontaktelementes. Der Schaltkontakt ist derart
ausgeführt, dass
In einer bevorzugten Ausgestaltung des Schaltkontaktes wird das erste Kontaktelement in einer geöffneten Schaltstellung und/oder zumindest zu Beginn der ersten Schaltstellung in einer Ruheposition durch Beaufschlagung mit einer Haltekraft gehalten. Dies kann bevorzugt derart erfolgen, dass das erste Kontaktelement aus einem dem Gegenkontaktelement zugewandten Kontaktkörper und einem Federelement besteht, welches das erste Kontaktelement im entspannten Zustand in die Ruheposition verfährt. Vorzugsweise ist dazu das erste Kontaktelement in einer Isolierbuchse untergebracht, wobei ein Endanschlag für die Ruheposition durch einen zum Gegenkontaktelement gewandten Innenrand der Isolierbuchse ausgebildet wird.In a preferred embodiment of the switch contact the first contact element is in an open Switch position and / or at least at the beginning the first switch position in a rest position Holding force applied. This can preferably be such that the first Contact element from a counter contact element facing contact body and a spring element, which is the first contact element in the relaxed Condition moves to the rest position. Preferably is the first contact element in one Insulated bushing with an end stop for the rest position by one to the counter contact element facing inner edge of the insulating sleeve becomes.
Weiterhin ist bevorzugt, das erste Kontaktelement oder den Kontaktkörper in Form einer Kohlebürste zu realisieren. Ist ein Federelement vorgesehen, so ist dieses bevorzugt elektrisch leitfähig und/oder dem Federelement ist eine Litze zugeordnet, die eine elektrische Verbindung ermöglicht. Weiterhin ist es vorteilhaft, das zweite Kontaktelement aus Kupfer zu formen, um eine sehr hohe elektrische Leitfähigkeit zu gewähren.It is further preferred that the first contact element or the contact body in the form of a carbon brush realize. If a spring element is provided, then this preferably electrically conductive and / or A strand is assigned to the spring element, the one electrical connection enabled. Furthermore it is advantageous to the second contact element made of copper shape to a very high electrical conductivity to grant.
In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung lässt sich der Schaltkontakt als Keilkontakt ausgestalten. Dabei ist das Gegenkontaktelement ein Keil und das erste Kontaktelement weist eine komplementäre konische Kontaktform auf. Die gewählte Geometrie ermöglicht einen Selbstreinigungseffekt der Kontaktflächen.In a further preferred embodiment of the invention the switch contact can be designed as a wedge contact. The mating contact element is a wedge and the first contact element has a complementary one conical contact shape. The selected geometry enables a self-cleaning effect of the contact surfaces.
Ferner ist bevorzugt, weitere Kontaktelemente in den Schaltkontakt zu integrieren, die ausgehend von der geöffneten Schaltstellung gleichzeitig oder aufeinander folgend kontaktierbar sind. So ist es beispielsweise denkbar, das erste Kontaktelement aus einer Widerstandskohle und ein nachfolgend kontaktiertes weiteres Kontaktelement aus Hochstromkohle zu formen (Kohlen-Doppelkontakt). Der Hauptstrom wird in einer solchen Ausführungsform erst dann freigeschaltet, wenn das Gegenkontaktelement an dem zweiten Kontaktelement, das im Allgemeinen die beste elektrische Leitfähigkeit besitzt, anliegt. Insgesamt lassen sich durch eine solche Ausgestaltung des Schaltkontaktes mehrere geschlossene Schaltstellungen, in denen ein Strom fließt, - im Ausführungsbeispiel drei geschlossene Schaltstellungen - realisieren und damit kann ein Startvorgang wesentlich komfortabler gestaltet werden.It is further preferred to add further contact elements in the Integrate switch contact that starts from the open switch position simultaneously or on top of each other are contactable below. That's the way it is for example conceivable, the first contact element a resistance carbon and a subsequently contacted Another contact element made of high-current coal shape (double carbon contact). The main stream is in of such an embodiment only activated, if the mating contact element on the second contact element, which is generally the best has electrical conductivity. All in all can be by such an embodiment of the Switching contact several closed switching positions, in which a current flows - in the exemplary embodiment three closed switch positions - realize and so a starting process can be essential be made more comfortable.
Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.Further preferred configurations of the invention result from the rest, in the subclaims mentioned features.
Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
- Figur 1
- eine schematische Schnittdarstellung durch eine erste Ausführungsform eines Schaltkontaktes mit zwei geschlossenen Schaltstellungen;
- Figur 2
- einen Ablauf eines Schaltvorganges bei einem Schaltkontakt gemäß Figur 1 in sechs schematischen Schnittdarstellungen;
- Figur 3
- eine Prinzipdarstellung einer keilförmigen zweiten Ausführungsform des Schaltkontaktes in drei verschiedenen Schaltstellungen und
- Figur 4
- eine Prinzipdarstellung einer weiteren Ausführungsform des Schaltkontaktes als Kohlen-Doppelkontakt.
- Figure 1
- a schematic sectional view through a first embodiment of a switching contact with two closed switching positions;
- Figure 2
- a sequence of a switching process for a switching contact according to Figure 1 in six schematic sectional views;
- Figure 3
- a schematic diagram of a wedge-shaped second embodiment of the switching contact in three different switching positions and
- Figure 4
- a schematic diagram of another embodiment of the switching contact as a carbon double contact.
Figur 1 zeigt in einer schematischen Schnittansicht
eine erste Ausführungsform eines Schaltkontaktes 10,
wie er Einsatz in einem Startermotor M von Verbrennungskraftmaschinen
finden kann. Der Schaltkontakt 10
besteht aus einem Gegenkontaktelement 12, einem
ersten Kontaktelement 14 und einem zweiten Kontaktelement
16. Die einzelnen Bauteile 12, 14, 16
sind relativ zueinander verlagerbar, das heißt, in
diesem Fall wird durch eine entsprechende Mechanik
eine Verlagerung des Gegenkontaktelementes 12 in
Richtung der beiden Kontaktelemente 14, 16 ermöglicht.
Wenn das Gegenkontaktelement 12 an den
Kontaktelementen 14 und/oder 16 anliegt, so wird ein
Stromkreis geschlossen und ein fließender Strom kann
den Betrieb des Startermotors M ermöglichen.Figure 1 shows a schematic sectional view
a first embodiment of a
Das erste Kontaktelement 14 ist gemäß der vorliegenden
Ausführungsform zweiteilig ausgeführt und
besteht aus einem Kontaktkörper 18 auf einer dem
Gegenkontaktelement 12 zugewandten Seite und einem
Federelement 20 auf der davon abgewandten Seite.
Ferner befindet sich das erste Kontaktelement 18 in
einer Isolierbuchse 22. Die Isolierbuchse 22 hat
insgesamt drei Funktionen. Sie führt das erste
Kontaktelement 14 und sie isoliert zwischen den
beiden Kontaktelementen 14 und 16. Darüber hinaus
bildet sie einen Endanschlag 24 für das erste
Kontaktelement 14, indem ein zum Gegenkontaktelement
12 gewandter Innenrand der Isolierbuchse 22
vorgesehen ist.The
Der Schaltkörper 18 des ersten Kontaktelementes 14
besteht aus einem herkömmlichen Kohlebürstenmaterial.
Dies mindert die Gefahr eines Kontaktverschweißens
während eines Schaltvorganges. Denkbar ist auch eine
Ausführung mit einem Widerstandsmaterial, um zusätzlich
ein sanftes Ein- und Ausschalten zu realisieren.
Das Federelement 20 muss hinreichend elektrisch leitfähig
sein, um eine elektrische Verbindung zu ermöglichen.
Bei nicht ausreichender thermischer Festigkeit
des Federelementes 20 beziehungsweise zu
geringer elektrischer Leitfähigkeit kann dem Federelement
20 eine Litze zugeordnet werden.The
Das zweite Kontaktelement 16 ist auf Basis eines sehr
guten elektrischen Leiters, beispielsweise Kupfer,
geformt. Demnach ist ein elektrischer Widerstand des
zweiten Kontaktelementes 16 wesentlich geringer als
ein elektrischer Widerstand des ersten Kontaktelementes
14.The
Ein Ablauf des Schaltvorganges kann den Ausführungen
a) bis f) der Figur 2 entnommen werden. In einer
geöffneten Schaltstellung sind das Gegenkontaktelement
12 und die Kontaktelemente 14, 16 so weit
voneinander beabstandet, dass kein Strom fließen kann
(Schritt a)). Der Kontaktkörper 18 des Kontaktelementes
14 wird durch das Federelement 20 derart
mit einer Kraft beaufschlagt, dass er an dem Endanschlag
24 anliegt. In einem nachfolgenden Schritt
b) wird nun das Gegenkontaktelement 12 mit einer hier
nicht dargestellten Mechanik in Richtung des ersten
Kontaktelementes 14 verfahren. In Abhängigkeit von
der anliegenden Spannung und den gewählten Materialien
entsteht beim Unterschreiten eines bestimmten
Abstandes ein Einschaltlichtbogen 26.A sequence of the switching process can be the executions
a) to f) of FIG. 2. In a
open switch position are the
Wenn das Gegenkontaktelement 12 an dem ersten Kontaktelement
14 anliegt (Schritt c)), wird eine erste
geschlossene Schaltstellung eingenommen. Das erste
Kontaktelement 14 stellt dann einen Widerstand RV dar
und der resultierende, relativ geringe Stromfluss
ermöglicht ein komfortables, sicheres Einspuren eines
Starterritzels in einen Motorzahnkranz. Wird das
Gegenkontaktelement 12 weiter in Richtung der
Kontaktelemente 14, 16 verschoben, so kann eine
zweite geschlossene Schaltstellung eingenommen werden,
in der nun das Gegenkontaktelement 12 an dem
zweiten Kontaktelement 16 anliegt (Schritt d). Da der
elektrische Widerstand des zweiten Kontaktelementes
16 sehr viel geringer ist als der Widerstand RV des
ersten Kontaktelementes 14, erfolgt nahezu die
gesamte Stromleitung über diesen Kontakt und das
erste Kontaktelement 14 wird nahezu stromlos. Mit dem
Fließen des Hauptstroms kann der Startermotor M nun
ein maximales Moment auf seinen Starterritzel und
nachfolgend auf den Motorzahnkranz übertragen.When the
Nachfolgend wird im Schritt e) das Gegenkontaktelement
12 wieder in entgegengesetzter Richtung
verfahren, wobei eine Rückstellkraft des Federelementes
20 ausgenutzt werden kann. Solange das
Gegenkontaktelement 12 noch an dem ersten Kontaktelement
14 anliegt, stellt dieses wiederum den Widerstand
RV dar und der resultierende, relativ geringe
Stromfluss kann für weitere mit dem Startermotor M
realisierbare Schaltstufen genutzt werden. Ein im
Schritt f) entstehender Lichtbogen 26 wird mit
steigendem Abstand des Gegenkontaktelementes 12 und
des ersten Kontaktelementes 14 gelöscht und letztendlich
befindet sich dann der Schaltkontakt 10 wieder
in der geöffneten Schaltstellung des Schrittes a).Subsequently, in step e) the
Der Figur 3 ist eine zweite alternative Ausführungsform
des Schaltkontaktes 10 in drei verschiedenen
Schaltstellungen zu entnehmen. Auf die Darstellung
der Verkabelung ist aus Gründen der Übersichtlichkeit
verzichtet worden. Der Schaltkontakt 10 ist als Keilkontakt
ausgeformt. Dabei ist das Gegenkontaktelement
12 ein Keil und das erste Kontaktelement 14 besitzt
eine komplementäre konische Kontaktform in einem
Bereich 28.Figure 3 is a second alternative embodiment
of the switching
Auf der linken Seite der Figur 3 ist der Schaltkontakt
10 in der geöffneten Schaltstellung dargestellt.
Nachfolgend ist er in einer ersten geschlossenen
Schaltstellung und auf der rechten Seite
dann in einer zweiten geschlossenen Schaltstellung
dargestellt. In der ersten geschlossenen Schaltstellung
befindet sich das Gegenkontaktelement 12 im
Bereich 28, liegt aber noch nicht an dem zweiten
Kontaktelement 16 an. Auch hier wird ein Material des
ersten Kontaktelementes 14 derart gewählt, dass sein
Widerstand größer ist als der des zweiten Kontaktelementes
16, so dass ein nach Schließen des Stromkreises
auftretender Stromfluss relativ gering ist
und zum Einspuren des Starterritzels genutzt werden
kann. Der Strom fließt zunächst über einen Widerstandsbereich
R des ersten Kontaktelementes 14, dann
über einen Teilbereich des zweiten Kontaktelementes
16 und wird nachfolgend auf das Federelement 20
übertragen.On the left side of Figure 3 is the
Während des Anfahrvorgangs des Gegenkontaktelementes
12 in die konische Kontaktform können die entstehenden
Reibkräfte zur Selbstreinigung der Kontaktflächen
genutzt werden. Auf einer dem Widerstandsbereich R
gegenüberliegenden Seite des ersten Kontaktelementes
14 ist gemäß dieser Ausführungsform ebenfalls ein
Federelement 30 vorgesehen, das neben dem Federelement
20 die notwendige Rückstellkraft zur Verfügung
stellen kann.During the start-up process of the
Wird das keilförmige Gegenkontaktelement 12 in die
zweite geschlossene Schaltstellung verfahren, so
liegt es an dem zweiten Kontaktelement 16 an. Ein
Stromfluss erfolgt nun aufgrund des niedrigeren
elektrischen Widerstandes fast ausschließlich über
dieses Bauteil und der eigentliche Startvorgang kann
in dieser Schaltstellung durch Fließen des Hauptstroms
ermöglicht werden.If the wedge-shaped
In einer weiteren alternativen Ausführungsform, wie
sie der Figur 4 zu entnehmen ist, kann neben dem
ersten und zweiten Kontaktelement 14, 16 auch ein
weiteres Kontaktelement 32 vorhanden sein. Auch hier
ist aus Gründen der Übersichtlichkeit auf eine Darstellung
der notwendigen Verkabelung verzichtet
worden. Das weitere Kontaktelement 32 besteht aus
einem Kontaktkörper 34 und einem Federelement 36. Der
Kontaktkörper 34 ist auf Basis einer Hochstromkohle
realisiert. Selbstverständlich müssen die Federelemente
20 beziehungsweise 36 eine hinreichend hohe
elektrische Leitfähigkeit besitzen. Der Kontaktkörper
18 des ersten Kontaktelementes 14 besteht aus einer
Widerstandskohle.In a further alternative embodiment, such as
it can be seen in Figure 4, in addition to the
first and
Wird das Gegenkontaktelement 12 in Richtung der
Kontaktelemente 14, 16 und 32 verfahren, so trifft es
zunächst auf das erste Kontaktelement 14 und eine
erste geschlossene Schaltstellung kann eingenommen
werden, in der nur ein sehr geringer Strom fließt.
Nachfolgend trifft das Gegenkontaktelement 12 auf das
weitere Kontaktelement 32. Da der elektrische Widerstand
des Kontaktkörpers 34 geringer ist als der
elektrische Widerstand des Kontaktkörpers 18, fließt
nun ein etwas höherer Strom über das weitere Kontaktelement
32. Erst nachdem das Gegenkontaktelement 12
an dem zweiten Kontaktelement 16, das den geringsten
elektrischen Widerstand aufweist, anliegt, kann der
Hauptstrom fließen. Insgesamt sind damit drei verschiedene
geschlossene Schaltstellungen realisierbar.If the
Claims (11)
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