EP0725693B1 - Verfahren zur spanlosen herstellung einer nabe eines die nabe aufweisenden getriebeteiles - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a method for the non-cutting production of a hub of a gear part comprising the hub from a sheet metal plate.
- Gear parts designed as sprockets or as pulleys, in particular poly-V pulleys, are widely used in motor vehicle construction and are today often produced from a round blank by pressing processes.
- the formation of the teeth and / or the grooves is also possible in the spinning process, while the installation of the required hub is difficult.
- the actual hub in the area of the axis of rotation is a sleeve-shaped part of the rotating disk, which establishes the connection to the shaft, axis or a pin pushed through.
- the manufacture of the hub of a gear part takes place in the prior art in that a prefabricated cylindrical sleeve part is connected to the gear part, usually four methods being used as the connection, namely once soldering the two components, welding the two components, the connection of the two components by friction welding and finally it is possible to manufacture the gear part by a forging process.
- the first three methods mentioned have the disadvantage that the absolutely necessary heat treatment adversely affects the actual gear part, whereby - if welding takes place - a subsequent machining of the weld seam is necessary.
- the cost of manufacturing the hub as a turned part is relatively high.
- outer plate carriers As a sheet metal part, these outer plate carriers being manufactured in two press passes. A total of 27 processing stages are required to produce such an outer disk carrier. They include 10 pulling, 7 calibration, 2 ironing and pulling operations, 7 cutting operations and 1 upsetting operation. The structure is torn apart by the drawing work, i. H. the material structure is tired. In addition, drawing operations are usually associated with inaccuracies that can have a negative impact on a transmission part.
- the object of the invention is to simplify the generic method and to carry it out in one operation, without the material structure of the transmission part being adversely affected.
- the hub of the gear part is produced in one operation, but it is also possible that the wall thickness of the hub is greater or greater than the wall thickness of the sheet metal plate of the gear part, so that here the required strength for transmitting the torque is achieved.
- the hub is molded onto the intermediate pulley product in one setting on a spinning machine.
- the method there is the possibility of producing intermediate pulley products for all known manufacturing methods of pulley systems, since the thicknesses in the contour area and in the profile area of the intermediate pulley products are determined by the applied pressing method.
- a hood 2 is shown, which is fixed to a tool 3 of a main spindle 4 by a chuck 15 belonging to the tool 3.
- the tool 3 has a center in the axial direction projecting tool pin 5, which rests on the inside of the clamped hood 2 or comes to rest, with a front 8 resting on the outside of the hood 2.
- FIG. 1 double arrow F 1 illustrates the direction of movement of the main spindle 4 and 8 Vorsetzer laying down the hood 2.
- Fig. 2 shows that the attack of spinning rollers 9 and 10, the hood 2 is deformed in the direction of the cylindrical tool pin 5, with the use of a form roller 11 shown in Fig. 3, the deformation is continued until the hood has wrapped around the tool pin 5.
- the hood 2 has partially applied as a round 6 to the top of the tool 3, while the remaining part of the hood 2 has waved around the tool pin 5 according to FIG. 3.
- this undulating region around the tool pin 5 is pressed together by thickening rollers 12 and 14, the part of the hood 2 then serving as a hub is cylindrical, the wall thickness of this cylindrical projection 7 being greater than the wall thickness of the round blank.
- the direction of advance of the thickening rollers 12 and 14 is illustrated by the arrows F 2 in FIG. 4.
- the proposal according to the invention creates an inexpensive manufacturing process for gear parts equipped with a hub, with no structural changes within the gear part being caused during its manufacture, while at the same time giving the possibility of designing the wall thickness of the hub as desired.
- the cylindrical projection 7 it is now necessary to open the cylindrical projection 7 so that it can receive a shaft or a pin.
- the opening of the cylindrical projection 7 can either be done by cutting off the bead of the cylindrical projection 7 shown in FIG. 4, but it is also possible to open the end wall of the cylindrical projection 7 through holes or the like, so that then the final hub has the bead that adds strength.
- the flanges 16 and 17 can then be machined for the design of the gear part.
- 21 denotes a sheet metal plate which is connected to a main spindle 22 arranged tool is arranged in that in the illustrated embodiment, the tool 23 carries a tool pin 24 onto which the sheet metal plate 21 can be placed by means of a hole provided centrally in the sheet metal plate. 25 with a push-button is designated, which is movable back and forth and comes into contact with the tool pin 24 in its working position.
- the presetter 25 has in the area of the sheet metal plate 21 an outer diameter that is larger than the outer diameter of the tool pin 24, so that thereby a stop designated in the drawing with 34 is created, to which the inner part of the sheet metal plate deforms Can create sheet metal.
- a chuck cooperating with the tool 23 is designated, which, after a pressure roller 26 has bent the outer edge area of the sheet metal plate, defines this edge area of the sheet metal plate 21, so that migration of the sheet metal plate is prevented.
- the pressure roller 21 can be moved towards the tool pin 24 in the direction of the arrow shown in FIG. 6 and, as this is particularly clearly shown in FIG. 7, reduces the mean wall thickness of the sheet metal plate 21, the material pressed by the pressure roller 26 in the space that exists around the tool pin 24 and - as FIG. 8 clearly shows - bears against the stop 34, so that a cylindrical projection 28 is thereby created, which in the pulley intermediate product forms the actual hub 27 according to FIG. 9 forms.
- the edge area of the sheet metal plate 21 defined by the chuck 29 is thicker than the central edge area of the sheet metal plate 21 and that the cylindrical projection 28 again has a substantially greater material thickness than the middle edge area of the sheet metal plate 21.
- this wall thickness of the cylindrical projection 28 can be determined.
- the trailing roller 35 shown in FIGS. 7 and 8 prevents the material of the sheet metal plate 21 from bending up during the pressing process.
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Abstract
Description
- Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur spanlosen Herstellung einer Nabe eines die Nabe aufweisenden Getriebeteiles aus einer Blechplatine.
- Als Zahnkränze ausgebildete oder als Riemenscheiben, insbesondere Poly-V-Riemenscheiben, ausgebildete Getriebeteile sind in großem Umfang im Kraftfahrzeugbau im Einsatz und werden heute ausgehend von einer Ronde vielfach durch Drückverfahren hergestellt. Das Ausbilden der Verzahnungen und/oder der Rillen ist dabei ebenfalls im Drückverfahren möglich, während der Einbau der erforderlichen Nabe Schwierigkeiten bereitet. Die eigentliche Nabe ist dabei im Bereich der Drehachse ein hülsenförmiges Teil der rotierenden Scheibe, der die Verbindung zu der durchgeschobenen Welle, Achse oder einem Zapfen herstellt.
- Ein solches Bauteil wird beispielsweise in der US-PS 26 96 740 dargestellt und beschrieben.
- Das Herstellen der Nabe eines Getriebeteiles erfolgt dabei im Stand der Technik dadurch, daß ein vorgefertigtes zylindrisches Hülsenteil mit dem Getriebeteil verbunden wird, wobei als Verbindung üblicherweise vier Verfahren eingesetzt werden, nämlich einmal ein Verlöten der beiden Bauteile, ein Verschweißen der beiden Bauteile, die Verbindung der beiden Bauteile durch Reibschweißen und schließlich ist es möglich, das Getriebeteil auch durch ein Schmiedeverfahren herzustellen.
- Die drei erstgenannten Verfahrensweisen haben den Nachteil, daß durch die zwingend erforderliche Wärmebehandlung eine nachteilige Beeinflussung des eigentlichen Getriebeteiles auftritt, wobei - wenn ein Verschweißen erfolgt - ein nachträgliches Bearbeiten der Schweißnaht erforderlich ist. Der Kostenaufwand zur Herstellung der Nabe als Drehteil ist relativ hoch.
- Der durch die Wärmebehandlung bedingte Verzug des Getriebeteiles muß anschließend wieder durch bestimmte Bearbeitungsverfahren entfernt werden.
- Der Ausschußanteil nicht planlaufender Getriebeteile einer solchen Fertigungsstraße ist sehr hoch.
- Der Einsatz geschmiedeter Getriebeteile ist kostenaufwendig und außerdem tritt eine unerwünschte Metallverhärtung auf, d. h. das Gefüge wird verändert, so daß das nachträgliche Aufbringen der Profilierungen des Getriebeteiles, sei es als Zahnkranz, sei es als Rillen für Riemenscheiben, außerordentlich schwierig wird. Schließlich verzundert die Oberfläche dieses Getriebeteiles, was zusätzliche Bearbeitungsschritte notwendig macht.
- Zusammenfassend ist also festzustellen, daß der bisherige Aufwand, um eine Nabe an einem relativ kleinen Getriebeteil festzulegen, sehr aufwendig ist, daß der Ausschußanteil bei der Fertigung hoch ist und unerwünschte Materialbeeinflussungen auftreten, die die Lebensdauer des Getriebeteiles beeinträchtigen können.
- Aus der Literaturstelle "Blech, Rohre, Profile 1980", Seite 660 ist es bekannt, Außenlamellenträger als Blechformteil herzustellen, wobei diese Außenlamellenträger in zwei Preßdurchgängen gefertigt werden. Insgesamt sind zur Herstellung eines solchen Außenlamellenträgers 27 Bearbeitungsstufen erforderlich. Sie umfassen 10 Zieh-, 7 Kalibrier-, 2 Abstreckgleitzieh- und 7 Schneidvorgänge sowie 1 Stauchvorgang. Durch die Zieharbeiten wird das Gefüge auseinandergerissen, d. h. das Materialgefüge ermüdet. Außerdem sind Ziehvorgänge üblicherweise mit Ungenauigkeiten verbunden, die sich bei einem Getriebeteil nachteilig auswirken können.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das gattungsgemäße Verfahren zu vereinfachen und in einem Arbeitsgang durchzuführen, ohne daß eine unerwünschte Beeinflussung des Materialgefüges des Getriebeteiles eintritt.
- Diese der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch die Lehre des Hauptanspruches gelöst.
- Eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens ist in dem Unteranspruch erläutert.
- Diese der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird auch durch die Lehre des Patentanspruches 3 gelöst. Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist in den Unteransprüchen 5 und 6 erläutert.
- Mit anderen Worten ausgedrückt wird im Gegensatz zum Stand der Technik - außer den bereits erwähnten Schmiedeverfahren und Ziehverfahren zur Herstellung des Getriebeteiles - ein einteiliges Getriebeteil erzielt, bei welchem durch entsprechende Drückmaßnahmen aus der um eine axiale Welle umlaufenden Ronde das Getriebeteil bei gleichzeitiger Herstellung der Nabe erzielt wird.
- Hierbei ist nicht nur erreichbar, daß in einem Arbeitsgang die Nabe des Getriebeteiles hergestellt wird, sondern es ist gleichzeitig möglich, daß gegenüber der Wanddicke der Blechplatine des Getriebeteiles die Wanddicke der Nabe höher oder größer ist, so daß hier die erforderliche Festigkeit zur Übertragung des Drehmomentes erreicht wird.
- Ausgehend von einer Ronde wird auf einer Drückmaschine die Nabe an das Riemenscheibenzwischenprodukt in einer Aufspannung angeformt. Es besteht bei Anwendung des Verfahrens die Möglichkeit, Riemenscheibenzwischenprodukte für alle bekannten Herstellungsmethoden von Riemenscheiben herzustellen, da die Dicken im Konturbereich und im Profilbereich der Riemenscheibenzwischenprodukte durch das angewandte Drückverfahren festgelegt werden.
- Ausführungsbeispiele für die erfindungsgemäßen Verfahren werden nachfolgend anhand der Zeichnungen erläutert. Die Zeichnungen zeigen dabei in
- Fig. 1
- eine aufgespannte Haube in einer Drückvorrichtung, in
- Fig. 2
- die Verformung der Haube durch Drückrollen, in
- Fig. 3
- die Formung des extra zylindrischen Nabenteils durch Formrollen, in
- Fig. 4
- das Endverformungsstadium durch Einsatz von Verdickungsrollen zur Erzielung des zylindrischen Nabenteils, in
- Fig. 5
- eine in eine Drückvorrichtung eingesetzte Blechplatine, in
- Fig. 6
- die Verformung der Blechplatine zur Festlegung derselben an dem Werkzeug, in
- Fig. 7
- eine Stufe des Drückverfahrens, bei welchem die Wandstärke des Getriebeteiles verringert und dadurch gleichzeitig die Anformung der Nabe erreicht wird, in
- Fig. 8
- das Endstadium des Drückverfahrens bei angeformter Nabe und in
- Fig. 9
- in einer Prinzipskizze mögliche Varianten von Riemenscheibenzwischenprodukten mit unterschiedlichen Dicken und Nabenlagen.
- In den Fig. 1 bis 4 ist eine Haube 2 gezeigt, die an einem Werkzeug 3 einer Hauptspindel 4 durch ein zum Werkzeug 3 gehörendes Spannfutter 15 festgelegt ist. Das Werkzeug 3 weist einen in axialer Richtung zentrisch vorspringenden Werkzeugstift 5 auf, der an der Innenseite der eingespannten Haube 2 anliegt oder zur Anlage kommt, wobei an der Außenseite der Haube 2 ein Vorsetzer 8 anliegt.
- Die Ausrichtung der an die Haube 2 anschließenden Flansche 16 und 17, die bei der Darstellung in Fig. 1 parallel zum Werkzeugstift 5 und zur Achse der Hauptspindel 4 verlaufen, ist gleichgültig.
- Der in Fig. 1 eingezeichnete Doppelpfeil F1 verdeutlicht die Bewegungsrichtung von Hauptspindel 4 und Vorsetzer 8 zur Festlegung der Haube 2.
- Fig. 2 zeigt, daß durch den Angriff von Drückrollen 9 und 10 die Haube 2 in Richtung auf den zylindrischen Werkzeugstift 5 hin verformt wird, wobei dann durch Einsatz einer in Fig. 3 dargestellten Formrolle 11 die Verformung so weit fortgeführt wird, bis die Haube sich um den Werkzeugstift 5 herumgelegt hat. Hierbei hat sich die Haube 2 teilweise als Ronde 6 an die Oberseite des Werkzeuges 3 angelegt, während der verbleibende Teil der Haube 2 sich gemäß Fig. 3 wellenförmig um den Werkzeugstift 5 gelegt hat.
- Wird nunmehr - wie dies die Fig. 4 zeigt - dieser wellenförmige Bereich um den Werkzeugstift 5 herum durch Verdickungsrollen 12 und 14 zusammengedrückt, erfolgt eine zylindrische Ausbildung des dann als Nabe dienenden Teiles der Haube 2, wobei die Wanddicke dieses zylindrischen Vorsprunges 7 größer sein kann als die Wanddicke der Ronde.
- Natürlich ist es in diesem Verfahrensbereich möglich, durch Zurückziehen des Vorsetzers 8 ein Ausfließen des Materials zum freien Ende des Werkzeugstiftes 5 hin zu erreichen, so daß es auch möglich ist, die Wanddicke des zylindrischen Vorsprunges 7 geringer zu gestalten als die Wanddicke der Ronde 6.
- Die Zustellrichtung der Verdickungsrollen 12 und 14 wird durch die Pfeile F2 in Fig. 4 verdeutlicht.
- Zusammenfassend ist festzustellen, daß durch den erfindungsgemäßen Vorschlag ein kostengünstiges Herstellungsverfahren für mit einer Nabe ausgerüstete Getriebeteile geschaffen wird, wobei keine Gefügeveränderungen innerhalb des Getriebeteiles bei seiner Herstellung bedingt werden, gleichzeitig die Möglichkeit gegeben wird, die Wanddicke der Nabe beliebig zu gestalten.
- Ausgehend von Fig. 4 der vorstehenden Erläuterungen ist es nunmehr notwendig, den zylindrischen Vorsprung 7 zu öffnen, damit dieser eine Welle oder einen Zapfen aufnehmen kann. Die Öffnung des zylindrischen Vorsprunges 7 kann entweder dadurch erfolgen, daß der in Fig. 4 ersichtliche Wulst des zylindrischen Vorsprunges 7 abgeschnitten wird, aber es ist auch möglich, die Stirnwand des zylindrischen Vorsprunges 7 durch Bohrungen od. dgl. zu öffnen, so daß dann die endgültig erzielte Nabe den Wulst aufweist, der zur Festigkeit beiträgt. Anschließend an dieses Herstellungsverfahren kann dann die Bearbeitung der Flansche 16 und 17 für die Gestaltung des Getriebeteiles erfolgen.
- In den Fig. 5 bis 8 ist mit 21 eine Blechplatine bezeichnet, die an einem an eine Hauptspindel 22 angeordneten Werkzeug dadurch angeordnet ist, daß bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel von dem Werkzeug 23 ein Werkzeugstift 24 getragen wird, auf den die Blechplatine 21 mittels einer in der Blechplatine zentrisch vorgesehenen Loches aufgesetzt werden kann. Mit 25 ist ein Vorsetzer bezeichnet, der hin und her beweglich ist und in seiner Arbeitslage mit dem Werkzeugstift 24 in Kontakt kommt. Der Vorsetzer 25 weist dabei im Bereich zur Blechplatine 21 hin einen Außendurchmesser auf, der größer ist als der Außendurchmesser des Werkzeugstiftes 24, so daß dadurch ein in der Zeichnung mit 34 bezeichneter Anschlag geschaffen wird, an den sich bei Verformung der Blechplatine der innere Teil der Blechplatine anlegen kann.
- Mit 29 ist ein mit dem Werkzeug 23 zusammenarbeitendes Spannfutter bezeichnet, das, nachdem eine Drückrolle 26 den äußeren Randbereich der Blechplatine umgebogen hat, diesen Randbereich der Blechplatine 21 festlegt, so daß dadurch ein Auswandern der Blechplatine verhindert wird.
- Die Drückrolle 21 kann im Sinne des in Fig. 6 eingezeichneten Pfeiles auf den Werkzeugstift 24 zu bewegt werden und verringert dabei - wie dies besonders deutlich die Fig. 7 zeigt - die mittlere Wandstärke der Blechplatine 21, wobei das durch die Drückrolle 26 gedrückte Material in den Raum fließt, der um den Werkzeugstift 24 vorhanden ist und sich - wie dies Fig. 8 deutlicht zeigt - gegen den Anschlag 34 anlegt, so daß dadurch ein zylindrischer Vorsprung 28 geschaffen wird, der in dem Riemenscheibenzwischenprodukt die eigentliche Nabe 27 gemäß Fig. 9 bildet.
- Aus der Zeichnung, insbesondere im Vergleich zu Fig. 6 und 8, ist erkennbar, daß der durch das Spannfutter 29 festgelegte Randbereich der Blechplatine 21 dicker als der mittlere Randbereich der Blechplatine 21 ist und daß wiederum der zylindrische Vorsprung 28 eine wesentlich größere Materialdicke aufweist als der mittlere Randbereich der Blechplatine 21. In Abhängigkeit der Größe des Raumes zwischen dem Anschlag 34 des Vorsetzers 25 und der Außenseite des Werkzeuges 23 kann diese Wandstärke des zylindrischen Vorsprunges 28 bestimmt werden.
- Die in Fig. 7 und 8 eingezeichnete Nachlaufrolle 35 verhindert ein Hochbiegen des Materials der Blechplatine 21 während des Drückverfahrens.
- In Fig. 9 sind unter den Positionen A bis F mögliche Varianten von Riemenscheibenzwischenprodukten mit unterschiedlichen Dicken und Nabenlagen dargestellt. Falls die Riemenscheibe - wie unter E und F dargestellt - einen Konturbereich K und ggf. eine Lochung 11 aufweisen soll, so kann dieser Konturbereich ggf. mit der Lochung auf einer Presse aus dem von der Drückmaschine hergestellten Riemenscheibenzwischenprodukt leicht hergestellt werden. Es besteht ferner die Möglichkeit, einfache Konturbereiche direkt auf der Drückmaschine durch zusätzliche Werkzeugträger zu erzeugen.
- Zusammenfassend kann also festgestellt werden, daß gegenüber dem bisher bekannten Herstellungsverfahren die erfindungsgemäßen Drückverfahren folgende Vorteile aufweisen:
- 1. Geringerer Maschineneinsatz,
- 2. das Materialgefüge des Riemenscheibenzwischenproduktes unterliegt keinen negativen Einflüssen, wie z. B. beim Schweißen und Schmieden,
- 3. der Nabeninnendurchmesser kann durch das Drückverfahren ohne nachträgliches Rollieren hergestellt werden,
- 4. es bestehen keine Nachteile beim Profilieren der Riemenscheibe durch vorherige Arbeitsgänge,
- 5. es besteht die Möglichkeit, Nuten oder Verzahnungen am Nabeninnendurchmesser durch das Drückverfahren ohne Nachbearbeitung herzustellen, wie dies beispielsweise aus der Darstellung F in Fig. 9 ersichtlich ist, in der beim Drückverfahren die Abziehnut 32 hergestellt werden kann.
Claims (8)
- Verfahren zur spanlosen Herstellung einer Nabe eines die Nabe aufweisenden Getriebeteiles aus einer Blechplatine, wobei die Blechplatine zu einer Haube geformt wird dadurch gekennzeichnet, daß die im Randbereich gehaltene Haube (2) durch Drücken um einen zentralen Werkzeugstift (5) zu einem von einer Ronde (6) vorstehenden zylindrischen Vorsprung (7) verformt wird und der zylindrische Vorsprung (7) anschließend zur Aufnahme einer koaxialen Welle geöffnet wird.
- Vorrichtung zur spanlosen Herstellung einer Nabe eines die Nabe aufweisenden Getriebeteiles aus einer Blechplatine, wobei die Blechplatine zu einer Haube geformt wird, umfassend ein von einer Hauptspindel (4) getragenes Werkzeug (3) mit Werkzeugstift (5) und Spannfutter (15), einem gegenüber dem Werkzeugstift (5) angeordneten Vorsetzer (8), der zusammen mit dem Werkzeugstift (5) und dem Spannfutter (15) eine Haube (2) festlegt sowie diese aufeinanderfolgend beaufschlagende Drückrollen (9, 10), Formrollen (11) und Verdickungsrollen (12, 14).
- Verfahren zur spanlosen Herstellung einer Nabe eines die Nabe aufweisenden Getriebeteiles aus einer Blechplatine, dadurch gekennzeichnet, daß die von einem Werkzeug (23) einer Hauptspindel (22) getragene und relativ zu einer oder mehreren Drückrollen (26) rotierende im Randbereich gehaltene Blechplatine (21) durch Drücken mittels der Drückrolle (26) in ihrer Dicke verringert und das so gewonnene Material zu einem von der Blechplatine (21) vorstehenden zylindrischen Vorsprung (28) um einen die Blechplatine (21) zentrisch durchdringenden Werkzeugstift (24) verformt wird.
- Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkzeugstift (24) am Vorsetzer (25) angeordnet ist.
- Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkzeugstift (24) am Werkzeug (23) angeordnet ist.
- Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Randbereich der Blechplatine (21) vor Durchführen des die Dicke verringernden Drückverfahrens festgelegt wird.
- Vorrichtung zur spanlosen Herstellung einer Nabe eines die Nabe aufweisenden Getriebeteiles aus einer Blechplatine, umfassend ein von einer Hauptspindel (22) getragenes Werkzeug (23) mit zentrischem Werkzeugstift (24) und einem den Randbereich der Blechplatine (21) beaufschlagenden Spannfutter (29), einem gegenüber dem Werkzeugstift (24) angeordneten Vorsetzer (25), dessen Außenumfang größer als der Außenumfang des Werkzeugstiftes (24) ist, dessen zur Blechplatine (21) hin gerichtete Seite im Abstand von der Blechplatine (21) endet und derart einen Raum mit einem Anschlag (34) bildet und wenigstens eine parallel zur Ebene der Blechplatine (21) auf das Zentrum der Blechplatine (21) zu bewegbare Drückrolle (26).
- Vorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine gleichzeitig mit der Drückrolle (26) wirksam werdende Nachlaufrolle (35).
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EP0725693A1 EP0725693A1 (de) | 1996-08-14 |
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