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Die Erfindung betrifft eine Parksperre in einer normal-gesperrten Konfiguration für einen Antriebsstrang, eine Parksperrenvorrichtung mit einer solchen Parksperre für ein Getriebe eines Antriebsstrangs, ein Getriebe mit einer solchen Parksperrenvorrichtung für einen Antriebsstrang, einen Antriebsstrang mit einem solchen Getriebe, sowie ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Antriebsstrang.
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Parksperren sind beispielsweise aus der
DE 10 2018 115 548 A1 bekannt. Kraftfahrzeuge mit Parksperre, beispielsweise mit sogenannter by-wire-Parksperre, in normal-gesperrter Konfiguration, also mit blockiertem Fahrwerk bei Systemausfall, welche im Produktionswerk lange Zeit verweilen, sind bei leerer Batterie nicht mehr frei verschiebbar. Es besteht die Notwendigkeit jeweils die Batterie geladen zu halten oder sie im Fall des Schließens der Parksperre aufgrund von Spannungsabfall nachzuladen. Weil dies zu einem unbestimmten Zeitpunkt und auch an einem unbestimmten Ort im Werk auftreten kann, stellt diese (nicht planbare) Gefahr eine nicht akzeptable Unregelmäßigkeit im Produktionsablauf dar. Eine Lösung dafür ist beispielsweise eine in der Parksperre enthaltene Notöffnungsschraube für die Verweildauer im Werk. Diese ist unbedingt vor der Auslieferung des Kraftfahrzeugs mittels eines manuellen Eingriffs zum Lösen der Notöffnungsschraube zu lösen.
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Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zumindest teilweise zu überwinden. Die erfindungsgemäßen Merkmale ergeben sich aus den unabhängigen Ansprüchen, zu denen vorteilhafte Ausgestaltungen in den abhängigen Ansprüchen aufgezeigt werden. Die Merkmale der Ansprüche können in jeglicher technisch sinnvollen Art und Weise kombiniert werden, wobei hierzu auch die Erläuterungen aus der nachfolgenden Beschreibung sowie Merkmale aus den Figuren hinzugezogen werden können, welche ergänzende Ausgestaltungen der Erfindung umfassen.
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Die Erfindung betrifft eine Parksperre in einer normal-gesperrten Konfiguration für einen Antriebsstrang, aufweisend zumindest die folgenden Komponenten:
- - einen Sperrmechanismus zum Sperren eines Sperrenrads in einem Drehmomentfluss, wobei im Einsatz von dem Sperrmechanismus in einem sperrenden Zustand das Sperrenrad blockiert und in einem freien Zustand das Sperrenrad freigegeben ist; und
- - einen fluidischen Betätigungsaktuator, mittels welchem der Sperrmechanismus aus dem sperrenden Zustand herausführbar ist, wobei der Betätigungsaktuator normal-sperrend eingerichtet ist.
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Die Parksperre ist vor allem dadurch gekennzeichnet, dass der Betätigungsaktuator ein Hemmelement umfasst, wobei mittels des Hemmelements in einer hemmenden Stellung der freie Zustand des Sperrenrads haltbar ist,
wobei die hemmende Stellung des Hemmelements dauerhaft haltbar und fluidisch aufhebbar ist.
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Es wird im Folgenden auf die genannte Rotationsachse Bezug genommen, wenn ohne explizit anderen Hinweis die axiale Richtung, radiale Richtung oder die Umlaufrichtung und entsprechende Begriffe verwendet werden. In der vorhergehenden und nachfolgenden Beschreibung verwendete Ordinalzahlen dienen, sofern nicht explizit auf das Gegenteilige hingewiesen wird, lediglich der eindeutigen Unterscheidbarkeit und geben keine Reihenfolge oder Rangfolge der bezeichneten Komponenten wieder. Eine Ordinalzahl größer eins bedingt nicht, dass zwangsläufig eine weitere derartige Komponente vorhanden sein muss.
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Die hier vorgeschlagene Parksperre ist in einer stromlos gesperrten Konfiguration eingerichtet, sodass bei einem Stromausfall der Sperrmechanismus das Sperrenrad blockiert und nur in einem bestromten Zustand das Sperrenrad von dem Sperrmechanismus freigegeben ist. In einem freigegebenen Zustand ist das Sperrenrad frei rotierbar und, beispielsweise eingesetzt in einem Getriebe eines Kraftfahrzeugs, ist das Kraftfahrzeug rollbar. In einem blockierten Zustand des Sperrenrads ist in einem solchen Einsatz das Kraftfahrzeug nicht rollbar. Die Parksperre ist beispielsweise elektrisch und fluidisch oder rein fluidisch, das heißt pneumatisch oder hydraulisch, aktuiert und bei einem Ausfall der elektrischen Versorgung beziehungsweise Abfall eines fluidischen Drucks beziehungsweise fluidischen Volumens, wird der Sperrmechanismus in den sperrenden Zustand überführt und somit das Sperrenrad blockiert. Um dies in einem initialen Zustand der Parksperre zu verhindern, ist hier vorgeschlagen, dass ein Hemmelement vorgesehen ist, welches derart eingerichtet ist, dass damit der freie Zustand des Sperrenrads entgegen der normal-gesperrten Konfiguration der Parksperre haltbar ist. In diesem initialen Zustand ist damit sichergestellt, dass, wenn die Parksperre in einem Getriebe eines Kraftfahrzeugs eingesetzt ist, das Kraftfahrzeug weiterhin rollbar bleibt. Um diesen initialen Zustand aufzuheben, welcher im Normalbetrieb der Parksperre eben unerwünscht ist, ist das Hemmelement fluidisch aufhebbar. Die hemmende Stellung ist beispielsweise mittels eines Formschlusses zwischen dem Hemmelement und einer betätigenden Komponente des fluidischen Betätigungsaktuators, beispielsweise einem Betätigungsschaft, gebildet. Beispielsweise ist in einem solchen Betätigungsschaft eine Hemmnut vorgesehen und das Hemmelement greift als (linear bewegbarer) Stift oder (verschwenkbare) Klinke in diese Hemmnut ein. Alternativ hemmt das Hemmelement reibschlüssig. In einer anderen Ausführungsform wirkt das Hemmelement mit dem Sperrmechanismus zusammen, beispielsweise mit einer Parksperrenklinke, wobei hier ein entsprechender Formschluss oder Reibschluss gebildet ist.
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Das fluidische Aufheben der Hemmung mittels des Hemmelements ist aktiv herbeizuführen, wird also nicht selbsttätig oder durch (auslegungsgemäße) äußere Umstände von selbst ausgeführt. Die hemmende Stellung des Hemmelements ist jedenfalls nicht infolge eines fluidischen Volumenabbaus beziehungsweise Stromausfall in dem Betätigungsaktuator aufhebbar. Beispielsweise ist ein Aufheben der hemmenden Stellung mittels Zufuhr elektrischer Energie beziehungsweise eines fluidischen Volumens ausführbar. In einer Ausführungsform bleibt das Hemmelement nach Durchführung des initialen Hubs mittels des Betätigungsaktuators stets deaktiviert. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Hemmelement (beispielsweise von Hand und/oder fluidisch beziehungsweise (bevorzugt mittelbar) elektrisch) wieder aktivierbar.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass genau eine hemmende Stellung des Hemmelements vorgesehen ist und ein sperrender Zustand des Sperrmechanismus gerade unhemmbar durch das Hemmelement oder durch ein anderes Hemmelement ist. Auf diese Weise kann ein zuverlässiges Betätigen der Parksperre als ausschließlich normal-sperrende Parksperre im normalen Betrieb ermöglicht werden.
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Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform der Parksperre vorgeschlagen, dass die hemmende Stellung des Hemmelements mittels zumindest einer der folgenden Volumenquelle aufhebbar ist:
- - einer Versorgungsleitung des fluidischen Betätigungsaktuators;
- - einer Kühlleitung für eine Komponente eines Antriebsstrangs; und
- - einer Druckleitung für eine Komponente eines Antriebsstrangs.
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Bei dieser Ausführungsform ist vorgeschlagen, dass die hemmende Stellung des Hemmelements aus einer Versorgungsleitung (beziehungsweise Abzweigung aus der Versorgungsleitung) für den fluidischen Betätigungsaktuator aufhebbar ist. In dieser Ausführungsform ist die Versorgungsleitung derart verschaltet, dass bei einer Volumenzufuhr für den fluidischen Betätigungsaktuator, also in freigebender Betätigungsrichtung, die hemmende Stellung des Hemmelements aufgehoben wird. In einer Ausführungsform ist beispielsweise ein separater Kolben in einer separaten Druckkammer vorgesehen, und der Kolben ist mit dem Hemmelement derart verbunden, dass das Hemmelement bei einer Volumenzunahme in dem separaten Druckzylinder aus der hemmenden Stellung herausgehoben wird. In einer anderen Ausführungsform ist das Hemmelement unmittelbar mechanisch mit einer Druckkammer des Betätigungsaktuators verbunden, sodass ein Volumenanstieg oder Druckanstieg in der Druckkammer des Betätigungsaktuators das Hemmelement unmittelbar bewegt und somit aus der hemmenden Stellung herausbewegt. Bevorzugt ist auch hierbei die freigegebene Betätigungsrichtung des Betätigungsaktuators.
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In einer weiteren Ausführungsform ist die Volumenquelle zum Aufheben der hemmenden Stellung des Hemmelements eine Kühlleitung für eine Komponente eines Antriebsstrangs, beispielsweise für eine Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, wobei zum Aufheben der hemmenden Stellung des Hemmelements beispielsweise über eine Abzweigleitung von der Kühlleitung, beispielsweise mittels eines elektrisch ansteuerbaren Schließventils, ein Druck derart auf das Hemmelement aufgegeben wird, dass dieses aus der hemmenden Stellung gehoben wird. Hierbei ist beispielsweise eine separate Druckkammer bei dem Hemmelement gebildet. In einer weiteren Ausführungsform ist die Volumenquelle von einer Druckleitung für eine Komponente eines Antriebsstrangs gebildet, wobei bevorzugt diese wie vorhergehend zu der Kühlleitung ausgeführt ist. Bei diesen genannten Ausführungsformen mit einer externen Volumenquelle ist das Aufheben der hemmenden Stellung des Hemmelements unabhängig von der Bewegung des fluidischen Betätigungsaktuators einstellbar.
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Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform der Parksperre vorgeschlagen, dass die hemmende Stellung des Hemmelements mittels einer Druckdifferenz zwischen zwei Volumenquellen einstellbar und/oder dauerhaft haltbar ist.
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Hier ist vorgeschlagen, dass die hemmende Stellung mittels einer Druckdifferenz zwischen zwei Volumenquellen einstellbar ist beziehungsweise dauerhaft haltbar ist. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die erste Volumenquelle die Versorgungsleitung des fluidischen Betätigungsaktuators beziehungsweise die Druckkammer des fluidischen Betätigungsaktuators, wobei besonders bevorzugt eine Abzweigleitung zu einer separaten Druckkammer des Hemmelements geführt ist. Auf der anderen Seite, welche auf das Hemmelement einwirkt, beispielsweise auf einen Druckkolben eines Hemmelements in einer separaten Druckkammer, ist mit einer separaten Druckquelle, beispielsweise einer Pumpe, Kühlleitung und/oder Druckleitung für eine Komponente des Antriebsstrangs, verbunden. Bei Einstellen einer entsprechenden Druckdifferenz wird die hemmende Stellung eingenommen, wobei bevorzugt diese Druckdifferenz in einem Normalbetrieb, insbesondere bei einer ausreichend geladenen Versorgungsbatterie in einem Kraftfahrzeug, keine Rückfallposition darstellt, sodass also die normal-gesperrte Konfigurationen der Parksperre im Normalbetrieb sichergestellt ist. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die einmal eingestellte Druckdifferenz dauerhaft haltbar und bleibt auch bei einem Systemausfall (beispielsweise bei entladener Versorgungsbatterie) bestehen. Alternativ ist die hemmende Stellung weiterhin bei einer neutralen Druckdifferenz, also beispielsweise einer Druckdifferenz von Null oder sogar einer leicht negativen Druckdifferenz (die hemmende Stellung aufhebende Richtung der Druckdifferenz) mechanisch unterstützend gehalten und die (positive, also aufhebende) Druckdifferenz muss überhöht werden, um die hemmende Stellung aufzuheben.
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Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform der Parksperre vorgeschlagen, dass die hemmende Stellung des Hemmelements mechanisch, bevorzugt von Hand, einstellbar ist.
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Bei dieser Ausführungsform ist vorgeschlagen, dass das Hemmelement wiederholbar in die hemmende Stellung überführbar ist, wobei diese hemmende Stellung mechanisch einstellbar ist, zusätzlich oder alternativ zu einem fluidischen Einstellen der hemmenden Stellung. Besonders bevorzugt ist die hemmende Stellung mechanisch von Hand einstellbar, beispielsweise einwirkend auf einen Druckkolben des Hemmelements.
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Weiterhin wird eine Ausführungsform alternativ oder zusätzlich vorgeschlagen, bei welcher ein vorzugsweise elektrischer Haltemechanismus zum Halten des Sperrmechanismus in einem freien Zustand vorhanden ist. Dieser Haltemechanismus kann z.B. aus einem Haltemagneten und einer Ankerplatte bestehen. Der Haltemagnet kann elektrisch betätigbar sein. Der Haltemagnet oder die Ankerplatte ist dabei fest mit einem Element des Betätigungsaktors verbunden, so dass in einem freien Zustand des Sperrelements das Element des Betätigungsaktors alleine elektrisch durch den Haltemagneten und die mit diesem zusammenwirkenden Ankerplatte in Position gehalten werden kann, so dass der Betätigungsaktor ohne weiter Aktuierung das Sperrelement im freien Zustand hält. Durch das zusätzliche Hemmelement kann nun das Sperrelement über ein zweites zusätzliches Element, bevorzug fluidisch gehemmt im freien Zustand gehalten werden. Wird nun die Stromzufuhr z.B. beim Zusammenbau des Kraftfahrzeuges unterbrochen, so wird das Sperrelement alleine durch das Hemmelement im freien Zustand gehalten. Im Normalbetrieb kann dagegen vorgesehen sein, dass das Sperrelement allein über den (elektrischen) Haltemechanismus im freien Zustand gehalten wird und das (fluidische) Hemmelement nicht aktiviert wird oder werden kann.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird eine Parksperrenvorrichtung vorgeschlagen für ein Getriebe eines Antriebsstrangs, aufweisend zumindest die folgenden Komponenten:
- - ein Sperrenrad zum Anordnen in einem sperrbaren Drehmomentfluss; und
- - eine Parksperre nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung, wobei das Sperrenrad mittels des Sperrmechanismus blockierbar ist.
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Die hier vorgeschlagene Parksperrenvorrichtung umfasst eine Parksperre und ein korrespondierendes Sperrenrad. Das Sperrenrad ist in den Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, bevorzugt in ein Getriebe, integriert und gemäß vorhergehender Beschreibung blockierbar, sodass es an einer Drehbewegung um seine Radachse gehindert ist.
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In einer Ausführungsform bilden die Parksperre und das Sperrenrad eine Baueinheit. Eine solche Baueinheit ist für den Einbau als zusammenhängendes Bauteil auslieferbar und ohne die Notwendigkeit, diese Baueinheit wieder auseinanderzunehmen, am vorgesehenen Montageort, beispielsweise in einem Kraftfahrzeug, montierbar. In einer Ausführungsform ist der Sperrmechanismus, und in einer Ausführungsform auch das Sperrenrad, eine Baueinheit, während der Betätigungsaktuator separat gebildet ist, wobei in einer Ausführungsform der Betätigungsaktuator eine separate weitere Baueinheit bildet.
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Das Sperrenrad ist im Einbau in einem Antriebsstrang derart angeordnet, dass zumindest einer der Verbraucher an einer Drehmomentweitergabe beziehungsweise Drehmomentaufnahme gehindert ist, wenn sich der Sperrmechanismus in dem sperrenden Zustand befindet, also das Sperrenrad blockiert ist.
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Mit der hier vorgeschlagenen Parksperrenvorrichtung ist sichergestellt, dass im Einsatz in einem Getriebe der Drehmomentfluss nicht sperrbar ist, solange sich das Hemmelement in dem hemmenden Zustand befindet.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Getriebe vorgeschlagen für einen Antriebsstrang, aufweisend zumindest die folgenden Komponenten:
- - eine Parksperrenvorrichtung nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung;
- - ein Drehmomentübertragungsgetriebe, welches das Sperrenrad umfasst; und
- - ein Getriebegehäuse, welches einen Getrieberaum umgibt,
wobei der Sperrmechanismus der Parksperre, bevorzugt vollständig, in dem Getrieberaum angeordnet ist.
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Das Getriebe, beispielsweise ein Automatikgetriebe für ein Kraftfahrzeug, umfasst das Sperrenrad. Beispielsweise bildet das Sperrenrad ein Stirnrad eines als schaltbares Übersetzungsgetriebe ausgeführten Drehmomentübertragungsgetriebes. Das Getriebe weist einen Drehmomenteingang, beispielsweise eine oder mehrere Getriebeeingangswellen, und einen Drehmomentausgang, beispielsweise eine oder mehrere Getriebeausgangswellen, auf. In dem Getriebe wird das Drehmoment umgelenkt, untersetzt, übersetzt und/oder abnahmegerecht verteilt (als Differential). In einer Ausführungsform umfasst das Getriebe eine Kupplung, beispielsweise eine Reibkupplung oder eine Klauenkupplung, im Drehmomentfluss. Der Drehmomenteingang ist antriebsmaschinenseitig und der Drehmomentausgang ist verbraucherseitig angeordnet. Die Drehmomentrichtung ist jedoch auch umgekehrt von einem (in einem Hauptzustand) Verbraucher hin zu einer Antriebsmaschine beziehungsweise einem Generator möglich. Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform des Getriebes vorgeschlagen, dass die Parksperre insgesamt oder einzig der Sperrmechanismus in einen von einem Getriebegehäuse gebildeten Getrieberaum des Getriebes integriert ist.
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In der hemmenden Stellung des Hemmelements der Parksperrenvorrichtung ist hier sichergestellt, dass der Drehmomentfluss durch das Getriebe beziehungsweise im Einsatz in einem Antriebsstrang nicht gesperrt ist und einzig aktiv die hemmende Stellung des Hemmelements aufhebbar ist, wobei zugleich sichergestellt ist, dass nach dem Aufheben der hemmenden Stellung die Hemmung sicher beseitigt ist beziehungsweise einzig aktiv (beispielsweise von Hand) wieder herbeiführbar ist. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Getriebe ohne zusätzliche Bauraumforderung ausgeführt und somit ersetzend für ein konventionelles Getriebe einsetzbar.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Antriebsstrang vorgeschlagen, aufweisend zumindest die folgenden Komponenten:
- - zumindest eine Antriebsmaschine zum Abgeben eines Drehmoments;
- - zumindest einen Verbraucher zum Aufnehmen eines Drehmoments; und
- - ein Getriebe nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung,
wobei die zumindest eine Antriebsmaschine und der zumindest eine Verbraucher mittels des Getriebes drehmomentübertragend miteinander verbunden sind.
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Der hier vorgeschlagene Antriebsstrang umfasst zumindest eine Antriebsmaschine, beispielsweise eine Verbrennungskraftmaschine und/oder eine elektrische Antriebsmaschine, welche zumindest in einem Hauptzustand die Drehmomentquelle eines Drehmomentflusses bildet. Weiterhin ist zumindest ein Verbraucher umfasst, beispielsweise ein Nutzaggregat und/oder Vortriebsräder eines Kraftfahrzeugs, welcher zumindest in einem Hauptzustand die Drehmomentsenke des Drehmomentflusses bildet. Zwischengeschaltet ist ein Getriebe nach einer Ausführungsform gemäß der vorhergehenden Beschreibung, über welches der (bevorzugt gesamte radseitige) Drehmomentfluss geleitet ist. Ist das Getriebe gesperrt, so ist der Drehmomentfluss gesperrt und eine Drehmomentübertragung in dem Antriebsstrang zwischen Drehmomentquelle und Drehmomentsenke unterbunden.
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Mit dem hier vorgeschlagenen Antriebsstrang ist in hemmender Stellung des Hemmelements der Parksperre ein Abgeben und Aufnehmen eines Drehmoments möglich oder bei, beispielsweise mittels einer Reibkupplung, gelöster Drehmomentübertragung sichergestellt, dass die drehmomentaufnehmende Welle des Verbrauchers frei drehbar ist. Zugleich ist nach Aufheben der hemmenden Stellung des Hemmelements der Parksperre sichergestellt, dass die Parksperre in einer normal-gesperrten Konfiguration betrieben ist.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, aufweisend zumindest ein Vortriebsrad und einen Antriebsstrang nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung, wobei zum Vortrieb des Kraftfahrzeugs ein Drehmoment von der zumindest einen Antriebsmaschine des Antriebsstrangs an das zumindest eine Vortriebsrad schaltbar abgebbar ist.
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Das Kraftfahrzeug ist beispielsweise ein Personenkraftwagen, ein Lastkraftwagen oder ein motorisiertes Zweirad. Das Kraftfahrzeug weist einen Antriebsstrang nach einer Ausführungsform gemäß der vorhergehenden Beschreibung. Das von der zumindest einen Antriebsmaschine abgebbare Drehmoment wird über das Getriebe an das zumindest eine Vortriebsrad (Verbraucher) abgegeben. Das hier bezeichnete Getriebe ist bevorzugt ein schaltbares Übersetzungsgetriebe. Alternativ ist das Getriebe beispielsweise ein festes Übersetzungsgetriebe, also mit unveränderbarer Übersetzung, oder ein Differential oder eine Rutschkupplung. Die hier vorgeschlagene Parksperrenvorrichtung ist bevorzugt wie oben beschrieben ausgeführt und besonders bevorzugt in das Getriebe integriert.
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Eine Drehbewegung des zumindest einen Vortriebsrads ist in einer Parkschaltstellung (nach dem Deaktivieren des Hemmelements) nur möglich, wenn die Parksperre (und die gesetzlich vorgeschriebene Parkbremse) gelöst sind. Im Übrigen wird auf die obige Beschreibung zu der Parksperrenvorrichtung verwiesen.
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Das Kraftfahrzeug ist jedoch frei rollbar, solange sich das Hemmelement der Parksperre des Antriebsstrangs in der hemmenden Stellung befindet und infolge eines (aktiven) Aufhebens der hemmenden Stellung ist diese Hemmung der gewünschten normal-gesperrten Konfiguration der Parksperre aufgehoben, beispielsweise mittels Anziehen der Handbremse, Abziehen des Zündschlüssels oder Betätigen eines Parkknopfes in der Fahrerkabine des Kraftfahrzeugs. Somit ist auf elektronischer Seite keine Veränderung notwendig beziehungsweise einzig in einer Konfiguration, bei welcher das Hemmelement mittels eines Überhubs in Betätigungsrichtung deaktivierbar ist, lediglich von Hand oder elektronisch die hemmende Stellung des Hemmelements einzustellen.
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Die oben beschriebene Erfindung wird nachfolgend vor dem betreffenden technischen Hintergrund unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen, welche bevorzugte Ausgestaltungen zeigen, detailliert erläutert. Die Erfindung wird durch die rein schematischen Zeichnungen in keiner Weise beschränkt, wobei anzumerken ist, dass die Zeichnungen nicht maßhaltig sind und zur Definition von Größenverhältnissen nicht geeignet sind. Es wird dargestellt in
- 1: ein Betätigungsaktuator einer Parksperre mit einem mittels Druckdifferenz gehaltenen Hemmelement;
- 2: ein Betätigungsaktuator einer Parksperre mit einem mittels Versorgungsdruck lösbaren Hemmelement;
- 3: ein Betätigungsaktuator einer Parksperre mit einem mittels mechanisch übertragenen Versorgungsdruck lösbaren Hemmelement;
- 4: ein Sperrmechanismus einer Parksperre außerhalb des sperrenden Zustands gehalten; und
- 5: ein Antriebsstrang mit einer Parksperrenvorrichtung in einem Kraftfahrzeug.
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In 1 ist ein Betätigungsaktuator 6 (einer Parksperre 1, vergleiche 5) mit einem mittels Druckdifferenz 11 gehaltenen Hemmelement 7 in einer schematischen Schnittansicht gezeigt. Das Hemmelement 7 sichert hier den gehaltenen (initialen) Zustand des Betätigungsaktuators 6. Die freigebende und aktive Betätigungsrichtung 20 des Betätigungsaktuators 6 ist darstellungsgemäß horizontal von links nach rechts ausgerichtet und parallel zu der Schaftachse 21 des Betätigungsaktuators 6. In dieser normal-gesperrten Ausführungsform des Betätigungsaktuators 6 der Parksperre 1 ist der Betätigungsschaft 22 des Betätigungsaktuators 6 passiv in entgegengesetzter Richtung, also sperrender Betätigungsrichtung 23, (darstellungsgemäß nach links) drückbar - wie im Weiteren erläutert wird.
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In der gezeigten Ausführungsform arbeitet der Betätigungsaktuator 6 sowohl mit einer fluidischen als auch einer elektrischen Versorgung. Für die fluidische Versorgung, in einer bevorzugten Ausführungsform hydraulisch, ist ein erster Druckkolben 24 vorgesehen, welcher mit einer ersten Kolbendichtung 25 gegenüber dem Druckraum 26 des Betätigungsaktuators 6 in einem Druckzylinder 27 abgedichtet ist. Wenn aus einer ersten Volumenquelle 8, beispielsweise einer elektrischen Pumpe oder einer Druckspeicherquelle, über die Versorgungsleitung 10 und den Versorgungsanschluss 28 der Druck in dem Druckraum 26 beziehungsweise das Volumen des Druckraums 26 variiert wird, so führt der erste Druckkolben 24 einen Hub in der entsprechenden Betätigungsrichtung 20,23 aus. Ein an dem ersten Druckkolben 24 befestigter Betätigungsschaft 22 wird entsprechend mitbewegt und wirkt gegen einen Sperrmechanismus 3 (vergleiche beispielsweise 4). Der Sperrmechanismus 3 ist bei einer Betätigung in (aktiver, also unter Zufuhr externer, beispielsweise elektrischer, Energie) freigebender Betätigungsrichtung 20 spätestens in der gezeigten Lage des Betätigungsschafts 22 so betätigt, dass das Sperrenrad 4 (vergleiche beispielsweise 4) sich in dem freigegebenen Zustand (freigebender Zustand des Sperrmechanismus 3) befindet.
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Der erste Druckkolben 24 ist weiterhin mittels einer Rückstellfeder 29 gegen ein festes Gestell 30 (hier beispielsweise ein Gehäusedeckel des Druckraums 26) gespannt, sodass bei absinkendem Druck in dem Druckraum 26 der erste Druckkolben 24 in sperrender Betätigungsrichtung 23 (passiv, also ohne Zufuhr externer Energie) verfahren wird und das Volumen des Druckraums 26 verringert wird. Spätestens ganz links an einem mechanischen oder eingeregelten Anschlag des ersten Druckkolbens 24 ist der Sperrmechanismus 3 nicht mehr (derart) von dem Betätigungsschaft 22 belastet, dass das Sperrenrad 4 sich in dem gesperrten Zustand (sperrender Zustand des Sperrmechanismus 3) befindet.
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Hier ist nun zusätzlich eine elektrische Versorgung des Betätigungsaktuators 6, darstellungsgemäß auf der rechten Seite vor dem ersten Druckkolben 24, vorgesehen, welche einen Haltemagneten 31 mit einer Spule 32 und einen Magnetkern 33 umfasst. Der erste Druckkolben 24 ist mit einer Ankerplatte 34 befestigt oder einstückig gebildet. Im bestromten Zustand der Spule 32 ist der erste Druckkolben 24 bevorzugt in der gezeigten Stellung entgegen der Rückstellkraft der Rückstellfeder 29 magnetisch gehalten. Der Haltemagnet 31 bildet gemeinsam mit der Ankerplatte 34 einen Haltemechanismus zum elektrischen Halten des Sperrmechanismus 3 im freien Zustand.
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Um bei einem Ausfall der elektrischen Versorgung den Betätigungsaktuator 6 in dem (gezeigten) initialen (freigegebenen) Zustand des Sperrenrads 4 zu halten, ist ein Hemmelement 7, hier ausgeführt als Hemmstift 35, vorgesehen, welches an einen zweiten Druckkolben 36 mit einer zweiten Kolbendichtung 37 in einem Rückhalte-Zylinder 38 (hier reversibel) betätigbar befestigt ist. Der zweite Druckkolben 36 verfährt darstellungsgemäß vertikal entsprechend einer Druckdifferenz 11 zwischen dem Versorgungsdruck 39 in dem zweiten Druckraum 40 und Gegendruck 41 in dem dritten Druckraum 42. Der zweite Druckraum 40 ist darstellungsgemäß über dem zweiten Druckkolben 36 angeordnet und wird über dieselbe erste Volumenquelle 8 mittels einer Abzweigungsleitung 43 aus der Versorgungsleitung 10 mit einem Versorgungsdruck 39 versorgt, welcher (näherungsweise) dem Druck in dem ersten Druckraum 26 entspricht. Der dritte Druckraum 42 ist darstellungsgemäß unter dem zweiten Druckkolben 36 angeordnet und wird über eine zweite Volumenquelle 9, beispielsweise einer Kühlleitung für eine Komponente des Antriebsstrangs 2 (vergleiche beispielsweise 5), mit einem Gegendruck 41 versorgt. Wenn eine Druckdifferenz 11 aus Versorgungsdruck 39 und Gegendruck 41 derart eingestellt ist, dass in dem zweiten Druckraum 40 ein höherer Druck als in dem dritten Druckraum 42 vorliegt, wird die hemmende Stellung eingenommen beziehungsweise gehalten, sodass der Hemmstift 35 in dem (gezeigten) initialen (freigegebenen) Zustand vertikal in eine Hemmnut 44 in dem Betätigungsschaft 22 eingreift und der Betätigungsschaft 22 an einer Bewegung in die sperrende Betätigungsrichtung 23 gehindert wird. Das Vorliegen der gezeigten Stellung des Hemmstifts 35 kann in einem Normalbetrieb sicher verhindert werden, indem der Gegendruck 41 beziehungsweise die (über beispielsweise unterschiedlich große Druckflächen) resultierende Gegenkraft auf den zweiten Druckkolben 36 stets größer als der Versorgungsdruck 39 beziehungsweise die resultierende Versorgungskraft ist. Die hemmende Stellung des Hemmstifts 35 lässt sich mittels eines Absenkens des Versorgungsdrucks 39 und/oder Anheben des Gegendrucks 41 aufheben.
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In 2 ist ein Betätigungsaktuator 6 in einer weiteren Ausführungsform gezeigt. Der Betätigungsaktuator 6 ist rein der Übersichtlichkeit weitestgehend identisch mit dem Betätigungsaktuator 6 gemäß 1 ausgeführt und insoweit wird auf die vorhergehende Beschreibung verwiesen. Bei dieser Ausführungsform ist vorgeschlagen, dass die hemmende Stellung des Hemmelements 7, hier (optional) wieder ein Hemmstift 35, über einen daran befestigten zweiten Druckkolben 36 in einem Rückhalte-Zylinder 38 wie in 1 gezeigt aufhebbar ist. Der Hemmstift 35 greift wie schon bei der Ausführungsform in 1 darstellungsgemäß vertikal in die Hemmnut 44 des Betätigungsschafts 22 in der hemmenden Stellung (hier dargestellt).
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Anders als dort ist der Druckkolben 36 in dem Rückhalte-Zylinder 38 einzig aus der gleichen Versorgungsleitung 10 mittels einer Abzweigungsleitung 43 aus einer ersten Volumenquelle 8 versorgt, mittels welcher der Druckraum 26 des ersten Druckkolbens 24 des Betätigungsaktuators 6 bewegbar ist. Hier umfasst der Rückhalte-Zylinder 38 einzig den (dritten) Druckraum 42 darstellungsgemäß unter dem zweiten Druckkolben 36. In dieser Ausführungsform ist die Versorgungsleitung 10 derart verschaltet, dass bei einer Volumenzufuhr, also der Erhöhung des Versorgungsdrucks 39, aus der ersten Volumenquelle 8 über die Versorgungsleitung 10 für den fluidischen Betätigungsaktuator 6, also in freigebender Betätigungsrichtung 20, unmittelbar der Druck in dem zweiten Druckraum 42 steigt und der zweite Druckkolben 36 darstellungsgemäß nach oben verfährt. Damit ist dann die hemmende Stellung des Hemmelements 7 aufgehoben. Hier ist (optional) weiterhin eine Manipulationsöffnung 45 rückseitig des zweiten Druckkolbens 36 vorgesehen. Hierrüber ist (beispielsweise von Hand) der Hemmstift 35 mechanisch in die hemmende Stellung überführbar. Solange der Versorgungsdruck 39 ausreichend hoch ist, bleibt der Hemmstift 35 außerhalb der hemmenden Stellung. Dies ist im Normalbetrieb sichergestellt. Fällt der Versorgungsdruck 39 im Normalbetrieb ab, dann fährt der Betätigungsschaft 22 (hier beispielsweise wegen der Rückstellfeder 29) schneller in die sperrende Betätigungsrichtung 23 als dass der Hemmstift 35 in die Hemmnut 44 eingreifen und damit die hemmende Stellung einnehmen kann. Dies ist alternativ oder zusätzlich mittels entsprechender Leitungsquerschnitte oder ein Drosselventil in der Abzweigungsleitung 43 und/oder ein entsprechendes Verhältnis der Kolbenflächen des ersten Druckkolbens 24 und zweiten Druckkolbens 36 sichergestellt.
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In 3 ist ein Betätigungsaktuator 6 in einer weiteren Ausführungsform gezeigt. Der Betätigungsaktuator 6 ist rein der Übersichtlichkeit weitestgehend identisch mit dem Betätigungsaktuator 6 gemäß 2 ausgeführt und insoweit wird auf die vorhergehende Beschreibung verwiesen.
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In dieser Ausführungsform ist das Hemmelement 7 hier (optional) wieder ein Hemmstift 35. Der Hemmstift 35 ist hier anders als zuvor unmittelbar mechanisch mittels eines Verbindungselements 46 mit einem zweiten Druckkolben 36 verbunden. Anders als bei den zuvor gezeigten Ausführungsformen, befindet sich hier der zweite Druckkolben 36 in einem gemeinsamen Druckraum 26, nämlich hier dem des Druckzylinders 27, mit dem ersten Druckkolben 24 des Betätigungsschafts 22 des Betätigungsaktuators 6. Der zweite Druckkolben 36 ist senkrecht zu der Schaftachse 21 und parallel zu dem Hemmelement 7 angeordnet und mittels einer stehenden zweiten Kolbendichtung 37 gegen den Druckraum 26 des Betätigungsaktuators 6 abgedichtet. Wenn nun der Druck in dem Druckraum 26 des Betätigungsaktuators 6 erhöht wird, also eine Betätigung des ersten Druckkolbens 24 des Betätigungsaktuators 6 in freigebender Betätigungsrichtung 20, so verfährt auch der zweite Druckkolben 36 aufgrund des gestiegenen Drucks darstellungsgemäß nach oben, sodass über das Verbindungselement 46 der Hemmstift 35 aus der Hemmnut 44 im Betätigungsschaft 22 gehoben wird und dann die hemmende Stellung aufgehoben ist. Beispielsweise mittels des Verbindungselements 46 ist der Hemmstift 35 wie bei der Ausführungsform gemäß 2 (beispielsweise von Hand) in die hemmende Stellung überführbar. Ohne eine solche Betätigung von außen verbleibt der Hemmstift 35 im Normalbetrieb stets außerhalb der hemmenden Stellung.
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In 4 ist ein Sperrmechanismus 3 einer Parksperre 1 (vergleiche 5) in einem gehaltenen (initialen) Zustand in einer schematischen Seitenansicht mit einem Sperrenrad 4 dargestellt. Der Sperrmechanismus 3 umfasst eine Parksperrenklinke 47, welche um ihre Klinkenachse 48 rotierbar gelagert ist und hier im freigegebenen Zustand gezeigt ist, sodass das Sperrenrad 4 um seine Radachse 49 frei rotierbar ist. Wenn der Sperrmechanismus 3 in den sperrenden Zustand überführt ist, so greift die Parksperrenklinke 47 formschlüssig in das Sperrenrad 4 ein, sodass das Sperrenrad 4 blockiert ist. Dann ist die Traverse 50 von der Vorspannfeder 51 derart positioniert, dass mittels der Abstützung der Traverse 50 an einem festen Gestell 30 (beispielsweise Bestandteil eines Getriebegehäuses 14, vergleiche 5) die Parksperrenklinke 47 in dem sperrenden Zustand (Zahn-in-Lücke-Eingriff an dem Sperrenrad 4) geometrisch blockiert ist. Im gezeigten (freigebenden) Zustand der Traverse 50 ist die Vorspannfeder 51 gespannt und bei dieser besonderen Ausführungsform zugleich zum Herausheben beziehungsweise Heraushalten der Parksperrenklinke 47 aus einer Zahnlücke des Sperrenrads 4 eingerichtet.
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In einem Normalbetrieb, also wenn die hemmende Stellung (vergleiche 1 bis 3 aufgehoben ist, ist die Parksperrenklinke 47 einzig derart aus dem eingreifenden (sperrenden) Zustand in den freigebenden Zustand überführbar, indem ein Betätigungsaktuator 6 gegen die Traverse 50 wirkt (darstellungsgemäß nach links) und die Vorspannfeder 51 spannt. Der zugehörige Betätigungsaktuator 6 mit Hemmelement 7 ist beispielsweise wie in einer der vorhergehenden Figuren gezeigt ausgeführt. Die Parksperrenklinke 47 bleibt also, solange der Betätigungsschaft 22 gegen die Traverse 50 drückend die Vorspannfeder 51 wie gezeigt auslenkt und das Hemmelement 7 des Betätigungsaktuators 6 in der hemmenden Stellung ist, in dem freigebenden Zustand und das Sperrenrad 4 ist frei um die Radachse 49 rotierbar.
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In 5 ist rein schematisch ein Kraftfahrzeug 19 mit einem Antriebsstrang 2 in einer Draufsicht gezeigt, wobei in einer Längs-Front-Anordnung eine Antriebsmaschine 16, hier optional als Verbrennungskraftmaschine dargestellt, parallel zu der Längsachse 52 und vor der Fahrerkabine 53 des Kraftfahrzeugs 19 angeordnet ist. Der Antriebsstrang 2 ist zum Vortrieb des Kraftfahrzeugs 19 mittels Antreiben eines linken Vortriebsrads 17 und eines rechten Vortriebsrads 18 (hier optional der Vorderachse des Kraftfahrzeugs 19) mittels einer Drehmomentabgabe von der Antriebsmaschine 16 über ein Getriebe 13 eingerichtet, und so der gestrichelt dargestellte Drehmomentfluss 5 (hier mit der Richtung entsprechend einem Zugmoment dargestellt) gebildet. Beispielsweise ist das Drehmomentübertragungsgetriebe (hier nicht dargestellt) des Getriebes 13 ein Übersetzungsgetriebe, welches mittels des Getriebeschalthebels 54 in der Fahrerkabine 53 von einem Fahrzeugfahrer schaltbar ist.
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In dem Drehmomentfluss 5 ist nun eine Parksperrenvorrichtung 12 angeordnet, womit das linke Vortriebsrad 17 und das rechte Vortriebsrad 18 blockierbar sind. Die Parksperrenvorrichtung 12 umfasst ein Sperrenrad 4, beispielsweise ein Getrieberad des Drehmomentübertragungsgetriebes des Getriebes 13 oder ein zusätzliches Rad des Drehmomentübertragungsgetriebes, und die Parksperre 1, wobei die Parksperre 1 einen Sperrmechanismus 3 und einen Betätigungsaktuator 6 umfasst.
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Der Sperrmechanismus 3 ist beispielsweise wie in 4 dargestellt ausgeführt und/oder der Betätigungsaktuator 6 wie in einer Ausführungsform gemäß 1 bis 3. Hier ist eine Ausführungsform der Parksperrenvorrichtung 12 gezeigt, bei welcher (optional) der Sperrmechanismus 3 innerhalb des Getrieberaums 15 in dem Getriebegehäuse 14 des Getriebes 13 und der Betätigungsaktuator 6 außerhalb des Getriebegehäuses 14 angeordnet ist.
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Das Sperrenrad 4 ist in dem Drehmomentfluss 5 derart angeordnet, dass dadurch ein Wegrollen des Kraftfahrzeugs 19 verhinderbar ist. Die Parksperrenvorrichtung 12 ist hier mit zumindest einem der folgenden Bedienelemente betätigbar:
- - von einem Getriebeschalthebel 54, beispielsweise mittels einer Parkschaltstellung „P“,
- - einem Parkhebel 55; und
- - einem Zündknopf 56 (alternativ einem Zündschlüssel).
Weiterhin ist bevorzugt die Parksperrenvorrichtung 12 automatisiert betätigbar: beispielsweise wird beim Verlassen des Kraftfahrzeugs 19 (beispielsweise nach Abschließen) die Parksperre 1 selbsttätiges eingelegt.
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Mit der hier vorgeschlagenen Parksperre ist für einen händischen Transport ein freies Verschieben sichergestellt, und zugleich ohne Weiteres im Normalbetrieb die Funktion der normal-gesperrten Konfiguration sichergestellt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Parksperre
- 2
- Antriebsstrang
- 3
- Sperrmechanismus
- 4
- Sperrenrad
- 5
- Drehmomentfluss
- 6
- Betätigungsaktuator
- 7
- Hemmelement
- 8
- erste Volumenquelle
- 9
- zweite Volumenquelle
- 10
- Versorgungsleitung
- 11
- Druckdifferenz
- 12
- Parksperrenvorrichtung
- 13
- Getriebe
- 14
- Getriebegehäuse
- 15
- Getrieberaum
- 16
- Verbrennungskraftmaschine
- 17
- linkes Vortriebsrad
- 18
- rechtes Vortriebsrad
- 19
- Kraftfahrzeug
- 20
- freigebende Betätigungsrichtung
- 21
- Schaftachse
- 22
- Betätigungsschaft
- 23
- sperrende Betätigungsrichtung
- 24
- erster Druckkolben
- 25
- erste Kolbendichtung
- 26
- Druckraum des Betätigungsaktuators
- 27
- Druckzylinder
- 28
- Versorgungsanschluss
- 29
- Rückstellfeder
- 30
- festes Gestell
- 31
- Haltemagnet
- 32
- Spule
- 33
- Magnetkern
- 34
- Ankerplatte
- 35
- Hemmstift
- 36
- zweiter Druckkolben
- 37
- zweite Kolbendichtung
- 38
- Rückhalte-Zylinder
- 39
- Versorgungsdruck
- 40
- zweiter Druckraum
- 41
- Gegendruck
- 42
- dritter Druckraum
- 43
- Abzweigungsleitung
- 44
- Hemmnut
- 45
- Manipulationsöffnung
- 46
- Verbindungselement
- 47
- Parksperrenklinke
- 48
- Klinkenachse
- 49
- Radachse
- 50
- Traverse
- 51
- Vorspannfeder
- 52
- Längsachse
- 53
- Fahrerkabine
- 54
- Getriebeschalthebel
- 55
- Parkhebel
- 56
- Zündknopf
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102018115548 A1 [0002]
