DE102012222537A1 - Phaser - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Nockenwellenversteller mit – einem Flügelzellenversteller mit einem Stator (1) und einem Rotor (2), in dem der Rotor (2) druckmittelbetätigt zwischen einer Anschlagsstellung „Früh“ und einer Anschlagsstellung „Spät“ drehwinkelverstellbar ist, und – einer Verriegelungseinrichtung zur Verriegelung des Rotors (2) gegenüber dem Stator (1) in einer vorbestimmten Mittenverriegelungsposition (MVP) zwischen den Anschlagsstellungen „Früh“ und „Spät“, wobei – die Verriegelungseinrichtung mehrere Verriegelungskulissen (6, 7, 8, 9) und mehrere in Eingriffsrichtung der Verriegelungskulissen (6, 7, 8, 9) federbelastete Verriegelungsstifte (10, 11, 12, 13) umfasst, welche durch eine unterschiedliche Zuordnung zu dem Rotor (2) und dem Stator (1) bei einer Bewegung des Rotors (2) zu dem Stator (1) relativ zueinander bewegt und derart zueinander angeordnet sind, dass der Rotor (2) durch auf die Nockenwelle einwirkende wechselnde Drehmomente durch einen sukzessiven Eingriff der Verriegelungsstifte (10, 11, 12, 13) in die Verriegelungskulissen (6, 7, 8, 9) aus einer ersten Anschlagspositionen „Früh“ oder „Spät“ selbsttätig in die vorbestimmte Mittenposition gegenüber dem Stator (1) verriegelbar ist, wobei – die Verriegelungsstifte (10, 11, 12, 13) und die Verriegelungskulissen (6, 7, 8, 9) derart zueinander angeordnet sind, dass die Verriegelungsstifte (10, 11, 12, 13) bei einer Verdrehung des Rotors (2) aus der jeweils anderen zweiten Anschlagsstellung „Früh“ oder „Spät“ in Richtung der Mittenverriegelungsposition (MVP) in umgekehrter Reihenfolge aus unterschiedlichen Richtungen in den Verriegelungskulissen (6, 7, 8, 9) verriegeln.The present invention relates to a camshaft adjuster with - a vane adjuster with a stator (1) and a rotor (2), in which the rotor (2), actuated by pressure medium, is adjustable in rotation angle between a stop position “early” and a stop position “late”, and - a locking device for locking the rotor (2) with respect to the stator (1) in a predetermined central locking position (MVP) between the stop positions "early" and "late", whereby - the locking device has several locking links (6, 7, 8, 9) and several in the direction of engagement the locking link (6, 7, 8, 9) comprises spring-loaded locking pins (10, 11, 12, 13), which due to a different assignment to the rotor (2) and the stator (1) when the rotor (2) moves the stator (1) are moved relative to one another and are arranged in such a way that the rotor (2) is successively replaced by alternating torques acting on the camshaft n engagement of the locking pins (10, 11, 12, 13) in the locking links (6, 7, 8, 9) can be automatically locked from a first stop position "early" or "late" into the predetermined center position relative to the stator (1), wherein - the locking pins (10, 11, 12, 13) and the locking links (6, 7, 8, 9) are arranged to one another in such a way that the locking pins (10, 11, 12, 13) when the rotor (2) rotates from the other second stop position “early” or “late” in the direction of the central locking position (MVP) in reverse order from different directions in the locking linkages (6, 7, 8, 9).
Description
Die Erfindung betrifft einen Nockenwellenversteller mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1.The invention relates to a camshaft adjuster with the features of the preamble of claim 1.
Nockenwellenversteller werden im Allgemeinen in Ventiltrieben von Brennkraftmaschinen verwendet, um die Ventilöffnungs- und Schließzeiten zu verändern, wodurch die Verbrauchswerte der Brennkraftmaschine und das Betriebsverhalten im Allgemeinen verbessert werden können.Camshaft phasors are generally used in internal combustion engine valve trains to vary the valve opening and closing times, thereby improving fuel economy and engine operating characteristics in general.
Eine in der Praxis bewährte Ausführungsform des Nockenwellenverstellers weist einen Flügelzellenversteller mit einem Stator und einem Rotor auf, welche einen Ringraum begrenzen, der durch Vorsprünge und Flügel in mehrere Arbeitskammern unterteilt ist. Die Arbeitskammern sind wahlweise mit einem Druckmittel beaufschlagbar, welches in einem Druckmittelkreislauf über eine Druckmittelpumpe aus einem Druckmittelreservoir in die Arbeitskammern an einer Seite der Flügel des Rotors zugeführt und aus den Arbeitskammern an der jeweils anderen Seite der Flügel wieder in das Druckmittelreservoir zurückgeführt wird. Die Steuerung des Druckmittelflusses und damit der Verstellbewegung der Nockenwellenverstelleinrichtung erfolgt z.B. mittels eines Zentralventils mit einer komplexen Struktur von Durchflussöffnungen und Steuerkanten und einem in dem Zentralventil verschiebbaren Ventilkörper, welcher die Durchflussöffnungen in Abhängigkeit von seiner Stellung verschließt oder freigibt. A proven in practice embodiment of the camshaft adjuster comprises a vane actuator with a stator and a rotor, which define an annular space which is divided by projections and wings in a plurality of working chambers. The working chambers are optionally acted upon by a pressure medium, which is supplied in a pressure fluid circuit via a pressure medium pump from a pressure medium reservoir in the working chambers on one side of the blades of the rotor and is returned from the working chambers on the other side of the wing again in the pressure fluid reservoir. The control of the pressure medium flow and thus the adjustment movement of the camshaft adjusting device takes place e.g. by means of a central valve having a complex structure of flow openings and control edges and a valve body which is displaceable in the central valve and closes or releases the flow openings as a function of its position.
Ein Problem bei solchen Nockenwellenverstellern ist es, dass der Nockenwellenversteller in einer Startphase noch nicht vollständig mit Druckmittel gefüllt ist oder sogar leer gelaufen sein kann, so dass der Rotor aufgrund der von der Nockenwelle ausgeübten Wechselmomente unkontrollierte Bewegungen relativ zu dem Stator ausführen kann, welche zu einem erhöhten Verschleiß und zu einer unerwünschten Geräuschentwicklung führen können. Zur Vermeidung dieses Problems ist es bekannt, zwischen dem Rotor und dem Stator eine Verriegelungseinrichtung vorzusehen, welche den Rotor beim Abstellen der Brennkraftmaschine in einer für den Start günstigen Drehwinkelposition gegenüber dem Stator verriegelt. In Ausnahmefällen, wie z.B. beim Abwürgen der Brennkraftmaschine, ist es aber möglich, dass die Verriegelungseinrichtung den Rotor nicht bestimmungsgemäß verriegelt, und der Nockenwellenversteller in der sich anschließenden Startphase mit unverriegeltem Rotor betrieben werden muss. Da manche Brennkraftmaschinen jedoch ein sehr schlechtes Startverhalten haben, wenn der Rotor nicht in der Mittenposition verriegelt ist, muss der Rotor dann in der Startphase selbsttätig in die Mittenverriegelungsposition verdreht und verriegelt werden. A problem with such camshaft adjusters is that the camshaft adjuster is not completely filled with pressure medium in a starting phase or may even have run empty, so that the rotor can perform uncontrolled movements relative to the stator due to the alternating moments exerted by the camshaft can lead to increased wear and to an undesirable noise. To avoid this problem, it is known to provide a locking device between the rotor and the stator, which locks the rotor when stopping the internal combustion engine in a favorable for the start angle of rotation position relative to the stator. In exceptional cases, such as when stalling the internal combustion engine, it is possible that the locking device does not lock the rotor as intended, and the camshaft adjuster must be operated in the subsequent starting phase with unlocked rotor. However, since some internal combustion engines have a very poor starting behavior when the rotor is not locked in the center position, the rotor must then be automatically rotated and locked in the starting phase in the center locking position.
Eine solche selbsttätige Verdrehung und Verriegelung des Rotors gegenüber dem Stator ist z.B. aus der
Ein Nachteil der dort beschriebenen Lösung ist es, dass die selbsttätige Verriegelung immer nur bei einer Verdrehung des Rotors in eine Richtung wirkt, d.h. der Rotor wird nur bei einer Verdrehung aus einer Anschlagsstellung „Früh“ oder „Spät“ in Richtung der Mittenverriegelungsposition selbsttätig verriegelt. Eine selbsttätige Verriegelung des Rotors aus beiden Anschlagsstellungen „Früh“ und „Spät“ in Richtung der Mittenverriegelungsposition ist mit den dort beschriebenen Verriegelungseinrichtungen nicht möglich.A disadvantage of the solution described therein is that the automatic locking always acts only with a rotation of the rotor in one direction, i. the rotor is automatically locked in the direction of the center locking position only during a rotation from a stop position "early" or "late". An automatic locking of the rotor from both stop positions "early" and "late" in the direction of the center locking position is not possible with the locking devices described therein.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Nockenwellenversteller mit einer selbsttätigen Verriegelungseinrichtung zu schaffen, welche den Rotor bei einer Verdrehung aus beiden Anschlagsstellungen „Früh“ und „Spät“ selbsttätig in der Mittenverriegelungsposition verriegelt.The object of the invention is therefore to provide a camshaft adjuster with an automatic locking device, which automatically locks the rotor in a rotation of both stop positions "early" and "late" in the center locking position.
Zur Lösung der Aufgabe wird gemäß dem Grundgedanken der Erfindung vorgeschlagen, dass die Verriegelungsstifte und die Verriegelungskulissen derart zueinander angeordnet sind, dass die Verriegelungsstifte bei einer Verdrehung des Rotors aus der jeweils anderen zweiten Anschlagsposition „Früh“ oder „Spät“ in Richtung der Mittenverriegelungsposition in umgekehrter Reihenfolge aus unterschiedlichen Richtungen in den Verriegelungskulissen verriegeln. Durch die vorgeschlagene Lösung können ein und dieselben Paare der Verriegelungskulissen und Verriegelungsstifte zur Verriegelung des Rotors aus beiden Anschlagsstellungen „Früh“ und „Spät“ verwendet werden. Dabei basiert die erfindungsgemäße Lösung darauf, dass die Verriegelungskulissen und die Verriegelungsstifte lediglich so geformt und zueinander angeordnet werden müssen, dass die Verriegelungsstifte bei einer Verdrehung in beide Richtungen jeweils in die Verriegelungskulissen aus unterschiedlichen Richtungen verriegeln, so dass die Erfindung ohne Mehrkosten gegenüber der im Stand der Technik bekannten Lösung realisiert werden kann.To solve the problem is proposed according to the principles of the invention, that the locking pins and the locking lugs are arranged to each other such that the locking pins in a rotation of the rotor from the other second stop position "early" or "late" in the direction of the center locking position in reverse Lock sequence from different directions in the locking slots. The proposed solution, one and the same pairs of locking latches and locking pins for locking the rotor from both stop positions "early" and "late" can be used. In this case, the solution according to the invention is based on the fact that the locking latches and the locking pins need only be shaped and arranged relative to one another in such a way that the locking pins in each case rotate in both directions when rotated Lock locking latches from different directions, so that the invention can be implemented at no extra cost compared to the known in the prior art solution.
Weiter wird vorgeschlagen, dass die Verriegelungskulissen derart angeordnet und geformt sind, dass die Verriegelungskulisse, in welcher der erste Verriegelungsstift bei einer Verdrehung aus einer ersten Anschlagsposition „Früh“ oder „Spät“ zuerst verriegelt oder verriegelt ist, gleichzeitig die Verriegelungskulisse ist, in welcher der letzte Verriegelungsstift bei einer Verdrehung des Rotors aus der zweiten Anschlagsstellung „Früh“ oder „Spät“ in die Mittenverriegelungsposition verriegelt. Dadurch werden alle für die Verriegelung des Rotors aus einer Anschlagsstellung „Früh“ oder „Spät“ verwendeten Verriegelungskulissen auch bei einer Verriegelung des Rotors aus der jeweils anderen Anschlagsstellung verwendet, so dass die Anzahl der erforderlichen Verriegelungskulissen bei einer vorgegebenen Anzahl von Verriegelungsstufen so gering wie möglich ist.It is further proposed that the locking cams are arranged and shaped such that the locking link, in which the first locking pin is locked or locked at first from a first stop position "early" or "late", is at the same time the locking link, in which the locked last locking pin in a rotation of the rotor from the second stop position "early" or "late" in the center locking position. As a result, all locking latches used for locking the rotor from an abutment position "early" or "late" are also used when the rotor is locked from the other stop position, so that the number of required locking latches is as low as possible for a given number of locking stages is.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Verriegelungskulisse, in welcher jeweils der erste Verriegelungsstift bei einer Verdrehung des Rotors aus der ersten oder der zweiten Anschlagsposition „Früh“ oder „Spät“ verriegelt oder verriegelt ist, derart geformt ist, dass der darin verriegelte erste Verriegelungsstift beim Erreichen der Mittenverriegelungsposition an dem Rand der Verriegelungskulisse zur Anlage gelangt und eine Weiterdrehung des Rotors in dieselbe Richtung verhindert. Die Verriegelungskulisse, in welcher der erste Verriegelungsstift verriegelt ist, bildet dadurch eine Anschlagsfläche und definiert durch die Lage der Randseite die vorgegebene Mittenverriegelungsposition in eine Richtung.It is also proposed that the locking link, in each of which the first locking pin is locked or locked upon rotation of the rotor from the first or the second stop position "early" or "late", is shaped in such a way that the first locking pin locked therein reaches upon reaching the center locking position comes to rest on the edge of the locking link and prevents further rotation of the rotor in the same direction. The locking link, in which the first locking pin is locked, thereby forms a stop surface and defined by the position of the edge side of the predetermined center locking position in one direction.
Weiter wird in diesem Fall vorgeschlagen, dass die Verriegelungskulisse, in der der letzte Verriegelungsstift bei einer Verdrehung des Rotors aus der ersten oder der zweiten Anschlagsposition „Früh“ oder „Spät“ verriegelt, so angeordnet und geformt ist, dass der darin verriegelte Verriegelungsstift eine Verdrehung des Rotors entgegen der vorangegangenen Drehbewegung blockiert. Durch die vorgeschlagene Weiterentwicklung wird der Rotor nach dem Verriegeln des letzten Verriegelungsstiftes zusätzlich in die andere Drehrichtung blockiert, so dass sich der Rotor anschließend aus der Mittenverriegelungsposition weder in Richtung der Anschlagsstellung „Früh“ noch in Richtung der Anschlagsstellung „Spät“ verdreht werden kann.Further, it is proposed in this case that the locking link, in which the last locking pin locks upon rotation of the rotor from the first or the second stop position "early" or "late", is arranged and shaped in such a way that the locking pin locked therein undergoes a rotation the rotor is blocked against the previous rotation. The proposed further development, the rotor is additionally blocked in the other direction of rotation after locking the last locking pin, so that the rotor can then be rotated from the center locking position neither in the direction of the stop position "early" nor in the direction of the stop position "late".
Weiter wird vorgeschlagen, dass mindestens drei Paare von Verriegelungskulissen und Verriegelungsstiften vorgesehen sind, und die Verriegelungskulissen durch gekrümmte ringsegmentartig geformte Ausnehmungen oder Vertiefungen gebildet sind, und die Abstände der beiden Verriegelungskulissen, in denen jeweils der erste und der zweite Verriegelungsstift bei einer Verdrehung des Rotors aus einer der Anschlagsstellungen „Früh“ oder „Spät“ verriegeln, und die Abstände der darin verriegelnden Verriegelungsstifte in Umfangsrichtung identisch sind. Durch die vorgeschlagene Formgebung und Anordnung der Verriegelungskulissen und der Verriegelungsstifte ergeben sich bei der Drehbewegung aus den beiden Anschlagsstellungen identische Verriegelungswege des Rotors. Außerdem ergibt sich dadurch die Möglichkeit, sofern die Druckmittelleitungen und die Flügel des Rotors dies zulassen, den Rotor in zwei verschiedenen Stellungen in dem Stator anzuordnen.It is further proposed that at least three pairs of locking cams and locking pins are provided, and the locking cams are formed by curved annular segment-shaped recesses or depressions, and the distances between the two locking cams, in each of which the first and the second locking pin at a rotation of the rotor one of the stop positions "early" or "late" lock, and the distances of the locking pins locking therein in the circumferential direction are identical. The proposed shape and arrangement of the locking lugs and the locking pins resulting in the rotational movement of the two stop positions identical locking paths of the rotor. In addition, this results in the possibility, if the pressure medium lines and the blades of the rotor allow this, to arrange the rotor in two different positions in the stator.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die beiden Verriegelungskulissen, in denen der erste und der zweite Verriegelungsstift bei einer Verdrehung des Rotors aus der Anschlagsstellung „Früh“ oder „Spät“ verriegeln, achsensymmetrisch zu einer Mittenachse angeordnet sind. Durch die achsensymmetrische Anordnung der Verriegelungskulissen und der Verriegelungsstifte kann die Verriegelung aus den beiden Anschlagstellungen besonders einfach und mit identischen Drehwinkeln verwirklicht werden. Furthermore, it is proposed that the two locking cams, in which the first and the second locking pin lock during a rotation of the rotor from the stop position "early" or "late", are arranged axisymmetrically to a center axis. Due to the axisymmetric arrangement of the locking latches and the locking pins, the locking of the two stop positions can be realized particularly easily and with identical angles of rotation.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Grundfläche der Verriegelungskulissen in wenigstens einem Randabschnitt wenigstens eine Stufe aufweist. Durch die Stufen können in einer Verriegelungskulisse mehrere Anschlagsflächen geschaffen werden, an denen die Verriegelungsstifte in den sich an die erste Verriegelung des Verriegelungsstiftes anschließenden Verriegelungsschritten in Richtung der Mittenverriegelungsposition blockierend zur Anlage gelangen.It is also proposed that the base surface of the locking latches has at least one step in at least one edge section. By means of the steps, a plurality of abutment surfaces can be created in a locking slot, on which the locking pins engage in a blocking manner in the direction of the center locking position in the locking steps following the first locking of the locking pin.
In diesem Fall sollte die Weite der Stufe in Umfangsrichtung dem Drehwinkel des Rotors entsprechen, um den dieser gegenüber dem Stator verdreht wird, bis der nächste Verriegelungsstift in die benachbarte Verriegelungskulisse verriegelt. Durch die vorgeschlagene Bemessung der Weite der Stufe kann der in die Verriegelungskulisse eingreifende Verriegelungsstift nach der ersten Verriegelung auch bei den weiteren Verriegelungsschritten zur Blockierung des Rotors gegen eine Rückdrehung genutzt werden, indem der Verriegelungsstift dann an dem durch die Stufe geschaffenen Absatz anliegt.In this case, the width of the step in the circumferential direction should correspond to the angle of rotation of the rotor by which it is rotated relative to the stator until the next locking pin locks in the adjacent locking slot. The proposed dimensioning of the width of the step, the locking pin engaging in the locking pin after the first lock can also be used in the further locking steps to block the rotor against reverse rotation by the locking pin then rests against the paragraph created by the step.
Dabei können die Verriegelungskulissen, in denen einer der Verriegelungsstifte bei einer Verdrehung des Rotors aus der Anschlagsstellung „Früh“ oder „Spät“ zuerst verriegelt oder verriegelt ist, nur an dem Randabschnitt der Grundfläche eine oder mehrere Stufen aufweisen, an der der Verriegelungsstift in der Anschlagsposition „Früh“ oder „Spät“ anliegt, und die Verriegelungskulissen, in denen die nach der Verriegelung des ersten Verriegelungsstiftes verriegelnden Verriegelungsstifte verriegeln, an beiden den benachbarten Verriegelungskulissen zugewandten Randabschnitten der Grundfläche wenigstens eine Stufe aufweisen. Durch die vorgeschlagene Anordnung der Stufen kann der Umstand berücksichtigt werden, dass die ersten verriegelnden Verriegelungsstifte immer nur von einer Randseite an die Verriegelungskulisse heran und schließlich eingeführt werden, während die zweiten und dritten Verriegelungsstifte, sofern insgesamt vier Paare von Verriegelungsstiften und Verriegelungskulissen verwendet werden, in Abhängigkeit von der Anschlagsstellung, aus der der Rotor in Richtung der Mittenverriegelungsposition verdreht wird, auch aus unterschiedlichen Richtungen an die Verriegelungskulissen heran und schließlich in diese eingeführt werden.In this case, the locking gates, in which one of the locking pins is locked or locked at a rotation of the rotor from the stop position "early" or "late" first, only at the edge portion of the base surface one or more stages, at which the locking pin in the stop position "Early" or "Late" is applied, and lock the locking latches, in which lock after locking the first locking pin locking pins on both The edge locking portions of the base surface facing the adjacent locking slots have at least one step. The proposed arrangement of the steps can take account of the fact that the first locking locking pins are always introduced from one edge side to the locking slot and finally inserted, while the second and third locking pins, if four pairs of locking pins and locking slots are used in total Depending on the stop position, from which the rotor is rotated in the direction of the center locking position, zoom in and out of different directions to the locking latches and finally introduced into this.
Weiter wird vorgeschlagen, dass die Verriegelungskulissen, in denen jeweils in der Anschlagsstellung „Früh“ oder „Spät“ der erste Verriegelungsstift verriegelt ist, kreisbogenabschnittsförmig geformt sind, und die Kreisbogenlänge der Verriegelungskulissen derart bemessen ist, dass die darin geführten Verriegelungsstifte aus der Anschlagsstellung „Früh“ oder „Spät“ bis in die Mittenverriegelungsposition bewegbar sind. Die Verriegelungsstifte, welche in der Anschlagsstellung bereits in die erste Verriegelungskulisse eingreifen, werden dadurch bis zum Erreichen der Mittenverriegelungsposition in der Verriegelungskulisse geführt. Die Kreisbogenlänge ist dabei die Länge der Vertiefung oder Ausnehmung in Umfangsrichtung minus dem Durchmesser des Verriegelungsstiftes, und entspricht der Bogenlänge, um welche der Verriegelungsstift bei der Bewegung des Rotors zu dem Stator aus der Anschlagsposition „Früh“ oder „Spät“ relativ zu der Verriegelungskulisse bewegt wird.It is also proposed that the locking gates, in each of which in the stop position "early" or "late" the first locking pin is locked, arc-shaped, and the circular arc length of the locking gates is dimensioned such that the guided therein locking pins from the stop position "Early "Or" late "are movable to the center locking position. The locking pins, which already engage in the stop position in the first locking link, are thereby guided until reaching the center locking position in the locking link. The circular arc length is the length of the depression or recess in the circumferential direction minus the diameter of the locking pin, and corresponds to the arc length by which the locking pin moves during the movement of the rotor to the stator from the stop position "early" or "late" relative to the locking link becomes.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigen die Figuren im Einzelnen:The invention will be explained in more detail with reference to a preferred embodiment. The figures show in detail:
In der
Die Verriegelungskulissen
Der in der Darstellung linke obere Flügel
In der Darstellung in der
In der in der
In der in der
In der
In der
Die Stufen
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Stator stator
- 22
- Rotor rotor
- 33
- Verzahnung gearing
- 44
- Gewindebohrung threaded hole
- 55
- Dichtdeckel sealing cover
- 66
- Verriegelungskulisse locking link
- 77
- Verriegelungskulisse locking link
- 88th
- Verriegelungskulisse locking link
- 99
- Verriegelungskulisse locking link
- 1010
- Verriegelungsstift locking pin
- 1111
- Verriegelungsstift locking pin
- 1212
- Verriegelungsstift locking pin
- 1313
- Verriegelungsstift locking pin
- 1414
- Flügel wing
- 1515
- Flügel wing
- 1616
- Flügel wing
- 1717
- Flügel wing
- 1818
- Rücksprung return
- 1919
- Rücksprung return
- 2020
- Statorsteg Statorsteg
- 2121
- Statorsteg Statorsteg
- 2222
- Statorsteg Statorsteg
- 2323
- Statorsteg Statorsteg
- 2424
- Rücksprung return
- 2525
- Rücksprung return
- 2626
- Druckmittelkanal Pressure fluid channel
- 2727
- Stufe step
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- DE 102005011916 A1 [0005] DE 102005011916 A1 [0005]
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