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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kupplungselement für ein Getriebe eines Kraftfahrzeugs umfassend eine zumindest zweiteilig ausgebildete Schiebemuffe.
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Stand der Technik
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Der Stand der Technik beschreibt im Zusammenhang mit Gangschaltgetrieben unterschiedlichster Art oftmals Schaltelemente mit Synchronisierungsanordnungen in Form von Kegelreibkupplungen. Derartige Schaltelemente werden in der Regel durch hydraulisch aktuierte Schaltgabeln betätigt, die aufgrund der hohen Schaltkräfte massiv ausgebildet sein müssen und dementsprechend unnötig viel Bauraum beanspruchen. Vor diesem Hintergrund werden im Stand der Technik eine Vielzahl von Zentralsynchronisierungsanordnungen vorgeschlagen, die die Synchroniserung für alle Schaltelemente übernehmen sollen.
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Das Dokument
DE 10 2013 009 310 A1 beschreibt beispielsweise ein Doppelkupplungsgetriebe für ein Kraftfahrzeug mit einem Elektromotor, wobei der Elektromotor neben den üblichen Hybridfunktionen auch die Funktion der Zentralsynchronisierung übernimmt. So können die nach dem Stand der Technik üblichen reibschlüssigen Synchronisierungen durch klein bauende Klauenkupplungen ersetzt werden.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung ein alternatives Kupplungselement für ein Getriebe eines Kraftfahrzeugs anzugeben, das axial möglichst kleinbauend ausgeführt werden kann.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch ein Kupplungselement für ein Getriebe eines Kraftfahrzeugs umfassend eine zumindest zweiteilig ausgebildete Schiebemuffe, wobei die Schiebemuffe axial bewegbar ist und derart ausgeführt ist, dass sie in
- - einer ersten Position über einen ersten Kupplungskörper mit einem ersten Getriebeelement, über einen zweiten Kupplungskörper mit einem zweiten Getriebeelement und über einen Synchronkörper mit einem dritten Getriebeelement wirkverbunden ist,
- - in einer zweiten Position über den ersten Kupplungskörper mit dem ersten Getriebeelement und über den Synchronkörper mit dem dritten Getriebeelement wirkverbunden ist,
- - in einer dritten Position über den zweiten Kupplungskörper mit dem zweiten Getriebeelement und über den Synchronkörper mit dem dritten Getriebeelement wirkverbunden ist.
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Erfindungsgemäß weist das Kupplungselement eine Schiebemuffe auf, die axial bewegbar ausgeführt ist. Die Schiebemuffe ist entsprechend der Erfindung zumindest zweiteilig ausgebildet. Weiterhin ist die Schiebemuffe entsprechend der vorliegenden Erfindung derart ausgeführt, dass sie axial in unterschiedliche Positionen bewegbar ist, nämlich in eine erste Position, eine zweite Position und eine dritte Position, und so drei unterschiedliche Schaltstellungen realisierbar sind. In jeder dieser Positionen sind zumindest zwei Getriebeelemente miteinander wirkverbunden.
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Entsprechend der vorliegenden Erfindung ist die Schiebemuffe in einer ersten Position, d.h. in einer ersten Schaltstellung, über einen ersten Kupplungskörper mit einem ersten Getriebeelement, über einen zweiten Kupplungskörper mit einem zweiten Getriebeelement und über einen Synchronkörper mit einem dritten Getriebeelement wirkverbunden, in einer zweiten Position, d.h. in einer zweiten Schaltstellung, über den ersten Kupplungskörper mit dem ersten Getriebeelement und über den Synchronkörper mit dem dritten Getriebeelement wirkverbunden und in einer dritten Position, d.h. einer dritten Schaltstellung, über den zweiten Kupplungskörper mit dem zweiten Getriebeelement und über den Synchronkörper mit dem dritten Getriebeelement wirkverbunden.
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Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung sowie den beigefügten Zeichnungen angegeben.
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Die Schiebemuffe weist bevorzugt einen ersten axial bewegbaren Teil und zumindest einen zweiten axial bewegbaren Teil auf, wobei der erste Teil derart ausgebildet ist, dass er den zweiten Teil zumindest teilweise axial überdeckt oder umgreift.
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Weiterhin bevorzugt sind zwei Teile der Schiebemuffe über zumindest ein Verbindungselement, nämlich zumindest ein elastisches Element und/oder zumindest ein Kugelelement, miteinander wirkverbunden.
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In einer vorteilhaften ersten Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Kupplungselements weist die Schiebemuffe einen ersten axial bewegbaren Teil und einen zweiten axial bewegbaren Teil auf, wobei der erste Teil und der zweite Teil über ein elastisches Element miteinander wirkverbunden sind und der erste Teil derart ausgebildet ist, dass er den zweiten Teil zumindest teilweise umgreift.
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In einer weiteren vorteilhaften zweiten Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung weist die Schiebemuffe einen ersten axial bewegbaren Teil, einen zweiten axial bewegbaren Teil und einen dritten axial bewegbaren Teil auf, wobei der zweite Teil und der dritte Teil über ein elastisches Element miteinander wirkverbunden sind und der erste Teil derart ausgebildet ist, dass er den zweiten Teil und den dritten Teil zumindest teilweise umgreift.
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In einer vorteilhaften dritten Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Kupplungselements weist die die Schiebemuffe einen ersten axial bewegbaren Teil, einen zweiten axial bewegbaren Teil und einen dritten axial bewegbaren Teil aufweist, wobei der zweite Teil und der dritte Teil jeweils über zumindest ein elastisches Element und ein Kugelelement mit dem ersten Teil wirkverbunden sind und der erste Teil derart ausgebildet ist, dass er den zweiten Teil und den dritten Teil zumindest teilweise überdeckt.
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Figurenliste
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Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
- 1 zeigt einen Ausschnitt einer erste Ausführungsvariante eines Kupplungselements in einer ersten Position.
- 2 zeigt einen Ausschnitt einer erste Ausführungsvariante eines Kupplungselements in einer zweiten Position.
- 3 zeigt einen Ausschnitt eine erste Ausführungsvariante des Kupplungselements im Übergang von der zweiten Position in die erste Position.
- 4 zeigt einen Ausschnitt eine erste Ausführungsvariante eines Kupplungselements in einer dritten Position.
- 5 zeigt einen Ausschnitt eine zweite Ausführungsvariante eines Kupplungselements in einer ersten Position.
- 6 zeigt einen Ausschnitt eine zweite Ausführungsvariante eines Kupplungselements in einer zweiten Position.
- 7 zeigt einen Ausschnitt eine zweite Ausführungsvariante eines Kupplungselements in einer dritten Position.
- 8 zeigt einen Ausschnitt eine dritte Ausführungsvariante eines Kupplungselements in einer ersten Position.
- 9 zeigt einen Ausschnitt eine dritte Ausführungsvariante eines Kupplungselements in einer zweiten Position.
- 10 zeigt einen Ausschnitt eine dritte Ausführungsvariante eines Kupplungselements in einer dritten Position.
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Detaillierte Beschreibung der Erfindung
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Sämtliche dargestellten Figuren (1 bis 10) zeigen lediglich einen Ausschnitt des erfindungsgemäßen Kupplungselements 1. Ganzheitlich betrachtet ist das Kupplungselement 1 im Wesentlichen rotationssymmetrisch um eine zentrale Achse 13 ausgebildet.
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1 bis 4 zeigen Ausschnitte einer ersten Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Kupplungselements 1 in jeweils einer unterschiedlichen Schaltstellung. 5 bis 7 zeigen Ausschnitte einer zweiten Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Kupplungselements 1 in jeweils einer unterschiedlichen Schaltstellung. 8 bis 10 zeigen Ausschnitte einer dritten Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Kupplungselements 1 in jeweils einer unterschiedlichen Schaltstellung.
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Das erfindungsgemäße Kupplungselement 1 weist eine Schiebemuffe 2 auf. Die Schiebemuffe 2 ist mehrteilig, genauer zumindest zweiteilig, ausgebildet. In sämtlichen Figuren (1 bis 10) ist lediglich ein Ausschnitt der Schiebemuffe 2 zu sehen - ganzheitlich betrachtet ist die Schiebemuffe 2 im Wesentlichen ringförmig, nämlich im Wesentlichen rotationssymmetrisch um die zentrale Achse 13, ausgebildet (nicht dargestellt). Die Schiebemuffe 2 ist bei sämtlichen vorgestellten Ausführungsvarianten derart ausgebildet, dass sie in einer ersten Schaltstellung in einen ersten Kupplungskörper 3 und einen zweiten Kupplungskörper 4 eingreifen kann und so mit einem ersten Getriebeelement 6 und einem zweiten Getriebeelement 7 verbunden ist. Weiterhin ist die Schiebemuffe 2 über einen Synchronkörper 5 mit einem dritten Getriebeelement 8 verbunden.
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Durch Verschieben der Schiebemuffe 2, in Bezug auf 1 bis 10 nach links oder rechts, wird jeweils ein Kupplungskörper 3, 4 freigegeben. Derart sind in der zweiten Schaltstellung und der dritten Schaltstellung der Schiebemuffe 2 jeweils nur zwei Getriebeelemente 6, 7, 8 fest miteinander verbunden.
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In der ersten Ausführungsvariante ist die Schiebemuffe 2 in zwei axial bewegbare Teile, nämlich in einen ersten Teil 9 und einen zweiten Teil 10, geteilt. Der erste Teil 9 ist derart ausgebildet, dass er den zweiten Teil 10 teilweise umschließt, d.h. der erste Teil 9 und der zweite Teil 10 sind teilweise ineinander verschachtelt ausgebildet. Weiterhin sind der erste Teil 9 und der zweite Teil 10 über zumindest drei elastische Elemente 12, nämlich zumindest drei Federelemente 12', miteinander wirkverbunden (1, 2 und 3). Die elastischen Elemente 12 sind umfänglich im Wesentlichen gleichmäßig beabstandet zwischen dem ersten Teil 9 und dem zweiten Teil 10 angeordnet.
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Da in 1 bis 4 jeweils nur ein Ausschnitt des erfindungsgemäßen Kupplungselements 1 dargestellt ist, ist jeweils nur ein elastisches Element 12 dargestellt. Demensprechend beziehen sich die folgenden Ausführungen lediglich auf ein elastisches Element 12.
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In 1 befindet sich das Kupplungselement 1 in einer ersten Position - die Schiebemuffe 2 ist über den ersten Kupplungskörper 3 mit dem ersten Getriebeelement 6, über den zweiten Kupplungskörper 4 mit dem zweiten Getriebeelement 7 und über den Synchronkörper 5 mit dem dritten Getriebeelement 8 verbunden. Vermittels einer Schaltgabel am ersten Teil 9 der Schiebemuffe 2 kann der erste Teil 9 der Schiebemuffe 2 und über diesen der zweite Teil 10 der Schiebemuffe 2 in Bezug auf 1 nach rechts verschoben werden - der erste Teil 9 der Schiebemuffe 2 wird weiter über den ersten Kupplungskörper 3 geschoben und der zweite Kupplungskörper 4 wird freigegeben (2). Derart wird das Kupplungselement 1 ausgehend von der ersten Position in die zweite Position überführt. Zum abermaligen Erreichen der ersten Position des Kupplungselements 1 wird der erste Teil 9 der Schiebemuffe 2 mittels der Schaltgabel in Bezug auf 2 nach links verschoben, wodurch das Federelement 12' zwischen dem ersten Teil 9 und dem zweiten Teil 10 der Schiebemuffe 2 zusammengedrückt wird (3). Sofern sich die beiden zu verbindenden Getriebeelemente, nämlich das erste Getriebeelement 6 und das zweite Getriebeelement 7, in Drehzahlgleichheit befinden, kann der zweite Teil 10 der Schiebemuffe 2 durch die Federkraft des Federelements 12' mit dem zweiten Kupplungskörper 4 verbunden werden - das Kupplungselement 1 befindet sich wieder in der ersten Position (1). Durch ein Verschieben des ersten Teils 9 der Schiebemuffe 2 in Bezug auf 1 nach links wird der zweite Teil 10 der Schiebemuffe 2 gegen ein Anschlagelement 14 gedrückt, das Federelement 12' zusammengedrückt und der zweite Teil 10 der Schiebemuffe 2 aus dem ersten Kupplungskörper 3 gezogen - das Kupplungselement 1 befindet sich in der dritten Position (4). Die Druckkraft des Federelements 12' würde eine Verschiebung des zweiten Teils 10 der Schiebemuffe bewirken, wird aber durch das Anschlagelement 14 gehindert. Durch die Nutzung eines Anschlagelements 14 kann zusätzlicher axialer Bauraum gewonnen werden. Gleiches könnte auch auf der in Bezug auf 1 rechten Seite vorgesehen werden - derart könnte auch hier bei Bedarf weiterer axialer Bauraum eingespart werden.
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Bei einem Anschlagelement 14 kann es sich beispielsweise um einen eigens eingebauten Anschlagring handeln, aber auch das erste und/oder das zweite Getriebeelement 6, 7 selbst können die Stop-Funktion eines Anschlagelements 14 übernehmen.
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Der erste Teil 9 der Schiebemuffe 2 kann selbst als Schaltgabel ausgeführt sein.
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In der zweiten Ausführungsvariante ist die Schiebemuffe 2 in drei axial bewegbare Teile, nämlich in einen ersten Teil 9 , einen zweiten Teil 10 und einen dritten Teil 11, geteilt. Der erste Teil 9 ist derart ausgebildet, dass er den zweiten Teil 10 und den dritten Teil 11 teilweise umschließt; der zweite Teil 10 ist derart ausgebildet, dass er den dritten Teil 11 teilweise umschließt. D.h. der erste Teil 9, der zweite Teil 10 und der dritte Teil 11 sind teilweise ineinander verschachtelt ausgebildet. Weiterhin sind der zweite Teil 10 und der dritte Teil 11 über zumindest drei elastische Elemente 12, nämlich zumindest drei Federelemente 12', miteinander wirkverbunden (5, 6 und 7). Die elastischen Elemente 12 sind umfänglich im Wesentlichen gleichmäßig beabstandet zwischen dem zweiten Teil 10 und dem dritten Teil 11 angeordnet.
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Da in 5 bis 7 jeweils nur ein Ausschnitt des erfindungsgemäßen Kupplungselements 1 dargestellt ist, ist jeweils nur ein elastisches Element 12 dargestellt. Demensprechend beziehen sich die folgenden Ausführungen lediglich auf ein elastisches Element 12.
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In 5 befindet sich das Kupplungselement 1 in einer ersten Position - die Schiebemuffe 2 ist über den ersten Kupplungskörper 3 mit dem ersten Getriebeelement 6, über den zweiten Kupplungskörper 4 mit dem zweiten Getriebeelement 7 und über den Synchronkörper 5 mit dem dritten Getriebeelement 8 verbunden. Vermittels einer Schaltgabel am ersten Teil 9 der Schiebemuffe 2 kann der erste Teil 9 der Schiebemuffe 2, über diesen der zweite Teil 10 der Schiebemuffe 2 und über diesen wiederum der dritte Teil 11 der Schiebemuffe 2 in Bezug auf 5 nach rechts verschoben werden - der dritte Teil 11 der Schiebemuffe 2 wird dabei gegen ein erstes Anschlagselement 15 gedrückt, das Federelement 12' zwischen dem zweiten Teil 10 und dem dritten Teil 11 der Schiebemuffe 2 zusammengedrückt und der zweite Kupplungskörper 4 wird freigegeben (6). Derart wird das Kupplungselement 1 ausgehend von der ersten Position in die zweite Position überführt. Sofern sich die beiden zu verbindenden Getriebeelemente, nämlich das erste Getriebeelement 6 und das zweite Getriebeelement 7, in Drehzahlgleichheit befinden, kann der zweite Teil 10 der Schiebemuffe 2 durch die Federkraft des Federelements 12' mit dem zweiten Kupplungskörper 4 verbunden werden - das Kupplungselement 1 befindet sich abermals in der ersten Position (5). Durch ein Verschieben des ersten Teils 9 der Schiebemuffe 2 in Bezug auf 5 nach links wird der zweite Teil 10 der Schiebemuffe 2 gegen ein zweites Anschlagelement 16 gedrückt, das Federelement 12' zusammengedrückt und der dritte Teil 11 der Schiebemuffe 2 aus dem ersten Kupplungskörper 3 gezogen - das Kupplungselement 1 befindet sich in der dritten Position (7).
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Das Federelement 12' sorgt für die Rückstellung des zweiten Teils 10 und des dritten Teils 11 der Schiebemuffe 2 in ihre Ausgangsposition, sobald der erste Teil 9 in eine Mittelstellung gebracht wird.
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Der erste Teil 9 der Schiebemuffe 2 kann auch hier als Schaltgabel ausgeführt sein.
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In der dritten Ausführungsvariante ist die Schiebemuffe 2 ebenfalls in drei axial bewegbare Teile, nämlich in einen ersten Teil 9 , einen zweiten Teil 10 und in einen dritten Teil 11, geteilt. Der erste Teil 9 ist mit den beiden weiteren Teilen, nämlich dem zweiten Teil 10 und dem dritten Teil 11, über eine Verzahnung verbunden (nicht dargestellt). Zwischen dem ersten Teil 9 und dem zweiten Teil 10 sind zumindest drei elastische Elemente 12, nämlich zumindest drei erste Federelemente 12", und zwischen dem ersten Teil 9 und dem dritten Teil 11 sind zumindest drei weitere elastische Elemente 12, nämlich zumindest drei zweite Federelemente 12"', angeordnet. Die ersten und zweiten Federelemente 12", 12"' sind umfänglich im Wesentlichen gleichmäßig beabstandet zwischen dem ersten Teil 9 und dem zweiten Teil 10 bzw. dem ersten Teil 9 und dem dritten Teil 11 angeordnet.
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Da in 8 bis 10 jeweils nur ein Ausschnitt des erfindungsgemäßen Kupplungselements 1 dargestellt ist, ist jeweils nur ein erstes Federelement 12" und ein zweites Federelement 12'" dargestellt. Demensprechend beziehen sich die folgenden Ausführungen lediglich auf diese beiden Federelemente 12", 12'".
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Vermittels des ersten Federelements 12" und des zweiten Federelements 12'" wird die erste Position des Kupplungselements 1 gehalten. Bei verschobenem ersten Teil 9 der Schiebemuffe 2 sorgen die beiden Federelemente 12", 12'" überdies jeweils für die Rückstellung des verschobenen zweiten Teils 10 bzw. dritten Teils 11. Wird der erste Teil 9 in Bezug auf 8 nach rechts verschoben so werden formschlüssig der erste Teil 9 und der zweite Teil 10 der Schiebemuffe 2 miteinander verbunden und axial nach rechts bewegt. Der dritte Teil 11 der Schiebemuffe 2 wird dabei gegen ein erstes Anschlagselement 15 gedrückt, das zweite Federelement 12"' zwischen dem ersten Teil 9 und dem dritten Teil 11 der Schiebemuffe 2 zusammengedrückt und der zweite Kupplungskörper 4 wird freigegeben (9). Derart wird das Kupplungselement 1 ausgehend von der ersten Position in die zweite Position überführt. Sofern sich die beiden zu verbindenden Getriebeelemente, nämlich das erste Getriebeelement 6 und das zweite Getriebeelement 7, in Drehzahlgleichheit befinden, kann der zweite Teil 10 der Schiebemuffe 2 durch die Federkraft des zweiten Federelements 12"' mit dem zweiten Kupplungskörper 7 verbunden werden. Das Kupplungselement 1wird abermals in die erste Position überführt (8). Ausgehend von dieser Position wird durch ein Verschieben des ersten Teils 9 der Schiebemuffe 2 in Bezug auf 8 nach links der zweite Teil 10 der Schiebemuffe 2 gegen ein zweites Anschlagelement 16 gedrückt, das erste Federelement 12" zusammengedrückt und der dritte Teil 11 der Schiebemuffe durch den Formschluss mit dem ersten Teil 9 aus dem ersten Kupplungskörper 3 gezogen - das Kupplungselement 1 befindet sich in der dritten Position (10).
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kupplungselement
- 2
- Schiebemuffe
- 3
- Erster Kupplungskörper
- 4
- Zweiter Kupplungskörper
- 5
- Synchronkörper
- 6
- Erstes Getriebeelement
- 7
- Zweites Getriebeelement
- 8
- Drittes Getriebeelement
- 9
- Erster Teil
- 10
- Zweiter Teil
- 11
- Dritter Teil
- 12
- Elastisches Element
- 12'
- Federelement
- 12"
- Erstes Federelement
- 12"'
- Zweites Federelement
- 13
- Zentrale Achse
- 14
- Anschlagelement
- 15
- Erstes Anschlagelement
- 16
- Zweites Anschlagelement
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013009310 A1 [0003]
