DE102006029373A1 - Anordnung zum Dämpfen von Schwingungen an einem Triebrad - Google Patents
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Abstract
Es wird eine Anordnung zum Dämpfen von Schwingungen an einem Triebrad zum Antreiben eines Nebenaggregats eines Fahrzeuges mit einer Dämpfungseinrichtung an dem auf einer Nabe gelagerten Triebrad vorgeschlagen, wobei die Nabe mit der Antriebswelle des Nebenaggregats verbunden ist, und wobei als Dämpfungseinrichtung ein mit einer Rutschkupplung kombinierter Torsionsschwingungsdämpfer vorgesehen ist. Erfindungsgemäß bildet das Triebrad und der Dämpferkäfig des Torsionsschwingungsdämpfers zumindest einen Aufnahmebereich für die Federelemente des Torsionsschwingungsdämpfers, wobei der Dämpferkäfig mit der Nabe kraftschlüssig und/oder formschlüssig gekoppelt ist, so dass eine vorbestimmte Drehmomentübertragung vom Triebrad über den Dämpferkäfig auf die Nabe vorgesehen ist.
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung zum Dämpfen von Schwingungen an einem Triebrad zum Antreiben eines Nebenaggregats eines Fahrzeuges mit einer Dämpfungseinrichtung an dem auf einer Nabe gelagerten Triebrad, wobei die Nabe mit der Antriebswelle des Nebenaggregats verbunden ist, und wobei als Dämpfungseinrichtung ein mit einer Rutschkupplung kombinierter Torsionsschwingungsdämpfer vorgesehen ist.
- Aus der Druckschrift
DE 195 35 889 A1 ist eine Vorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen in einem Zugmitteltrieb bekannt. Der Zugmitteltrieb ist für einen Aggregatriementrieb einer Brennkraftmaschine vorgesehen, wobei eine Freilaufkupplung vorgesehen ist, die zwischen einer Riemenscheibe und einer Welle angeordnet ist. Die bekannte Freilaufeinheit eignet sich besonders zum Antrieb eines Generators. Die Freilaufeinheit ist Bestandteil einer Riemenscheibe, welche zum Antrieb des Generators dient. Durch den Einsatz der Freilaufeinheit wird eine Eigendämpfung ermöglicht, so dass die Drehmomentübertragung des Zugmitteltriebes verbessert wird. - Aus der Druckschrift
EP 0 980 479 B1 ist ein weiteres Riemenantriebssystem mit einer Generatorverbindungsfreilaufkupplung bekannt. Das Antriebssystem schafft eine Torsionswickelfeder und einen Einweg-Kupplungsmechanismus, so dass der geschaffene Mechanismus in Form einer schraubenförmigen Wicklung eine Doppelfunktion hat. Zum einen können die Antriebsdrehmomente der Generator-Riemenscheibe auf die Nabe nachgiebig übertragen werden und zum anderen kann die Riemenscheibe des Generators von der Nabe in eine Richtung abgekoppelt werden. - In der Fahrzeugtechnik werden Riementriebe z. B. zum Antrieb der Nebenaggregate, wie z. B. eines Generators, einer Wasserpumpe, eines Klimakompressors, einer Lenkhilfpumpe oder dergleichen, bei einem Verbrennungsmotor eines Fahrzeuges verwendet. Aufgrund der Drehungleichförmigkeiten des Kurbeltriebes des Verbrennungsmotors können hohe Belastungen von dem Riementrieb auf das Nebenaggregat übertragen werden. Diese Belastungen sind abhängig von der Höhe der Anregungsamplitude, der Steifigkeiten von Riemen und Riemenspanner und den Massenträgheitsmomenten der Nebenaggregate, wobei das Massenträgheitsmoment von der Lichtmaschine bzw. dem Generator einen relativ hohen Anteil am Gesamtmassenträgheitsmoment besitzt. Deshalb ist es erforderlich, das Nebenaggregat von dem Riementrieb zu entkoppeln.
- Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zum Dämpfen von Schwingungen der eingangs genannten Gattung vorzuschlagen, bei der die Dämpfungseigenschaften weiter verbessert werden, und welche besonders einfach aufgebaut und kostengünstig herstellbar ist.
- Diese Aufgabe wird durch eine Anordnung zum Dämpfen von Schwingungen an einem Triebrad zum Antreiben eines Nebenaggregats eines Fahrzeuges mit einer Dämpfungseinrichtung an dem auf einer Nabe gelagerten Triebrad gelöst, wobei die Nabe mit der Antriebswelle des Nebenaggregats verbunden ist, und wobei als Dämpfungseinrichtung ein mit einer Rutschkupplung kombinierter Torsionsschwingungsdämpfer vorgesehen ist. Erfindungsgemäß bildet das Triebrad und der Dämpferkäfig des Torsionsschwingungsdämpfers einen Aufnahmebereich für die Federelemente des Torsionsschwingungsdämpfers, wobei der Dämpferkäfig mit der Nabe kraftschlüssig und/oder formschlüssig gekoppelt ist, so dass eine vorbestimmte schwingungsfreie Drehmomentübertragung vom Triebrad über den Dämpferkäfig auf die Nabe vorgesehen ist.
- Demnach wird bei der erfindungsgemäßen Anordnung durch Einbringen einer zusätzlichen Federsteifigkeit die Haupteigenfrequenz des Systems derart beeinflusst, dass ein Verschieben der Resonanzstellen zu niedrigen Drehzahlen, möglichst unterhalb der Leerlaufdrehzahl, realisiert wird. Auf diese Weise wird sowohl der überkritische Bereich, bei dem eine möglichst gute Isolation und eine möglichst geringe Dämpfung gefordert wird, als auch der Resonanzbereich mit der erfindungsgemäßen Anordnung optimal abgedeckt, wobei der Resonanzbereich zur Vermeidung hoher Schwingungsamplituden eine möglichst hohe Dämpfung erfordert.
- Die erfindungsgemäße Anordnung realisiert eine vorteilhafte Kombination eines Torsionsschwingungsdämpfers mit niedriger Dämpfung und einer z. B. in beide Drehrichtungen des Triebrades wirkenden Rutschkupplung, welche bei hohen Schwingungsamplituden wirkt, so dass sowohl der überkritische Bereich als auch der Resonanzbereich durch die erfindungsgemäße Anordnung optimal abgedeckt wird.
- Im Rahmen einer vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass als Torsionsschwingungsdämpfer ein ohne Schmiermittel arbeitender Bogenfederdämpfer vorgesehen ist, wobei der Verdrehwinkel der Bogenfedern des Bogenfederdämpfers durch Anschläge begrenzt ist. Es ist auch denkbar, dass andere Torsionsschwingungsdämpfer verwendet werden. Der Einsatz eines Bogenfederdämpfers hat sich als besonders vorteil haft erwiesen, wobei der Bogenfederdämpfer mehrere in Umfangsrichtung komprimierbare Bogenfedern aufweist.
- Gemäß einer Weiterbildung ist der Dämpferkäfig des Bogenfederdämpfers als ein in zumindest eine Drehrichtung des Triebrades wirkendes Rutschkupplungselement zum Aufnehmen von Schwingungsamplituden bei der Drehmomentübertragung ausgebildet. Somit dient der Dämpferkäfig als Überlast-Rutschkupplungselement und kann vorzugsweise in beide Drehrichtungen des Triebrades wirken, so dass jeweils wirkende Schwingungsamplituden bei der Drehmomentübertragung nicht an die Nabe bzw. an das Nebenaggregat weitergegeben bzw. übertragen werden.
- Um eine kraftschlüssige Drehmomentübertragung zu erreichen, kann eine nächste Weiterbildung der vorliegenden Erfindung vorsehen, dass der Dämpferkäfig axial über eine Tellerfeder oder dergleichen mit einer ersten Reibfläche gegen eine zweite Reibfläche der Nabe zur kraftschlüssigen Drehmomentübertragung angepresst wird, wobei die Tellerfeder drehfest mit der Nabe verbunden ist. Durch die z. B. formschlüssig mit der Nabe drehfest verbundene Tellerfeder kann eine in axialer Richtung vorbestimmte Anpresskraft auf den Dämpferkäfig aufgebracht werden, so dass der Dämpferkäfig kraftschlüssig über die beiden Reibflächen mit der Nabe verbunden ist. Somit kann eine Drehmomentübertragung bei Normallast von dem Triebrad über den Dämpferkäfig auf die Nabe erfolgen. Bei Überschreitung der Normallast wird die kraftschlüssige Verbindung gelöst und somit das Triebrad von der Nabe entkoppelt, so dass z. B. Schwingungsamplituden nicht auf das Nebenaggregat bzw. auf die Nabe übertragen werden.
- Vorzugsweise kann zwischen der Tellerfeder und dem Dämpferkäfig in axialer Richtung ein Reibring als erste Reibfläche vorgesehen sein. Dadurch können die Eigenschaften des Rutschkupplungselements weiter verbessert werden. Es ist möglich, dass der Reibring lose oder auch formschlüssig an dem Dämpferkäfig angeordnet ist. Des Weiteren kann der Reibring auch fest mit dem Dämpferkäfig verbunden sein, beispielsweise dadurch, dass der Reibring auf den Dämpferkäfig aufgespritzt ist.
- Die zweite Reibfläche zur kraftschlüssigen Drehmomentübertragung kann gemäß einer nächsten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung als Kegelfläche oder dergleichen ausgebildet sein. Es sind auch andere Formen, wie z. B. senkrechte Flächen oder dergleichen, möglich.
- Eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann vorsehen, dass die zweite Reibfläche zur formschlüssigen Drehmomentübertragung z. B. als axial verzahnte Fläche ausgebildet ist. Durch die Verzahnung kann eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Dämpferkäfig und der Nabe erreicht werden. Beispielsweise kann diese formschlüssige Verbindung nach dem Ratschenprinzip ausgelegt werden, so dass beispielsweise eine Drehrichtung als Freilauf ausgebildet ist.
- Zum Aufbringen einer vorbestimmten Vorspannkraft auf die Tellerfeder kann gemäß einer nächsten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung vorgesehen sein, dass die Tellerfeder in axialer Richtung durch eine Stützscheibe und einen Sicherungsring gestützt ist. Somit kann die auf die Tellerfeder wirkende Axialkraft durch die Stützscheibe und den Sicherungsring aufgenommen werden. Auf diese Weise wird der Reibring mit dem Dämpferkäfig kraftschlüssig gekoppelt, wobei der Reibring selbst bevorzugt formschlüssig mit der Nabe verbunden ist. Es ist denkbar, dass die Stützscheibe und/oder auch der Sicherungsring durch eine alternative Axialsicherung, wie z. B. durch eine Verstemmung oder dergleichen, ersetzt werden kann.
- Bei der Verwendung eines Riementriebs kann das Triebrad als Riemenscheibe ausgebildet sein. Vorzugsweise kann die Riemenscheibe über ein Gleitlager oder ein Wälzlager auf der Nabe zentriert gelagert sein. Es sind auch andere Zentrierungsmöglichkeiten einsetzbar.
- Vorzugsweise kann die Riemenscheibe und der Dämpferkäfig als Federführungselemente, welche über die Federelemente, wie z. B. Bogenfedern oder Druckfedern, miteinander gekoppelt sind, aus einem faserverstärktem Kunststoff oder dergleichen gefertigt sein. Durch entsprechende Anschläge an der Riemenscheibe kann der Verdrehwinkel des Bogenfederdämpfers mit den in den Aufnahmen in dem Dämpferkäfig vorgesehenen Bogenfedern begrenzt werden. Um einen besonders kostengünstigen Bogenfederdämpfer herzustellen, können die Federführungselemente auch einen Trockenschmierstoff enthalten, so dass eine z. B. bei einer Fettschmierung erforderliche Abdichtung entfallen kann. Als Trockenschmierstoff kann vorzugsweise PTFE oder dergleichen verwendet werden.
- Um die Anordnung gegen Umwelteinflüsse zu schützen, kann gemäß einer nächsten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung vorgesehen sein, dass zumindest ein Dichtelement verwendet wird. Beispielsweise kann zur Abdichtung des Bogenfederdämpfers eine Abdeckkappe oder dergleichen als Dichtelement verwendet werden. Es ist auch denkbar, dass als Dichtelement eine Spaltdichtung oder eine Labyrinthdichtung im Bereich der Anschläge an dem Triebrad bzw. der Riemenscheibe vorgesehen ist. Ebenso ist die Verwendung von Radialwellendichtringen, O-Ringen oder dergleichen möglich.
- Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
-
1 eine geschnittene Teilansicht einer möglichen Ausführungsform einer Anordnung zum Dämpfen von Schwingungen an einem Triebrad; -
2 eine geschnittene Ansicht entlang der Schnittlinie B-B gemäß1 der erfindungsgemäßen Anordnung; -
3 eine Explosionsdarstellung der erfindungsgemäßen Anordnung; -
4 eine geschnittene vergrößerte Teilansicht gemäß1 ; -
5 ein Diagramm mit einem Verlauf des übertragenen Drehmomentes über den Verdrehwinkel α als Kennlinie; -
6 ein Funktionsschema der erfindungsgemäßen Anordnung; -
7 eine erste mögliche Variante einer Riemenscheibenlagerung bei der erfindungsgemäßen Anordnung; und -
8 eine zweite mögliche Variante der Riemenscheibenlagerung der erfindungsgemäßen Anordnung. - In
1 ist eine mögliche Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anordnung zum Dämpfen von Schwingungen an einem Triebrad zum Antreiben eines nicht weiter dargestellten Nebenaggregats eines Fahrzeuges mit einer Dämpfungseinrichtung gezeigt. - Das bei dieser Ausführungsform als Riemenscheibe
2 ausgebildete Treibrad ist auf einer Nabe1 gelagert. Die Nabe1 ist mit der Antriebswelle10 eines als z. B. Lichtmaschine bzw. Generator ausgebildeten Nebenaggregats eines Verbrennungsmotors verbunden. Die Nabe1 ist über ein Innengewinde an der Antriebswelle10 verschraubt, wobei das Anzugsmoment mittels eines Innensechskantes, eines Innensechsrundes oder anderweitig gestalteten Vielzahlverzahnung (z. B. Kerbverzahnung) eingeleitet wird. - Als Dämpfungseinrichtung ist ein mit einer Rutschkupplung kombinierter Torsionsschwingungsdämpfer vorgesehen, der bei der gezeigten Ausführungsform als Bogenfederdämpfer ausgebildet ist. Der Bogenfederdämpfer weist einen Dämpferkäfig
4 auf, wobei die Riemenscheibe2 und der Dämpferkäfig4 derart miteinander korrespondieren, dass sie gemeinsam einen Aufnahmeraum für die Bogenfedern3 bilden. Der Dämpferkäfig4 weist über den Umfang verteilt Aufnahmebereiche für die Bogenfedern3 auf, wobei durch korrespondierende Anschläge C sowohl an dem Dämpferkäfig4 als auch an der Riemenscheibe2 ein vorbestimmter Verdrehwinkel α vorgegeben wird, wie dies in2 dargestellt ist. - Insbesondere aus der Explosionsdarstellung der erfindungsgemäßen Anordnung in
3 wird der Aufbau der Anordnung verdeutlicht. Die mit der Antriebswelle10 des Nebenaggregats verschraubte Nabe1 nimmt die zentrierte Riemenscheibe2 verdrehbar auf, wobei die Riemenscheibe2 zur Aufnahme eines Riemens oder dergleichen Zugmittel zum Koppeln mit dem Kurbelwellenantrieb des Verbrennungsmotors vorgesehen ist. Die Riemenscheibe2 bildet mit dem Dämpferkäfig4 einen Aufnahmebereich für die Bogenfedern3 des Bogenfederdämpfers. Die Nabe1 ist formschlüssig und somit drehfest mit der Tellerfeder6 verbunden, wobei zwischen der Tellerfeder6 und dem Dämpferkäfig4 ein Reibring5 vorgesehen ist. Die Tellerfeder6 wird über eine Stützscheibe7 , welche ebenfalls drehfest über eine formschlüssige Verbindung mit der Nabe1 verbunden ist, und einem Sicherungsring8 axial verspannt. Die formschlüssige Verbindung der Tellerfeder6 und der Stützscheibe7 wird durch eine Außenverzahnung an der Nabe1 realisiert. Zum Schutz vor Umwelteinflüssen wird als axialer Abschluss eine Schutzkappe9 bzw. Abdeckkappe9 verwendet. - In
4 ist eine vergrößerte geschnittene Teilansicht gemäß1 gezeigt, aus der die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Anordnung ersichtlich ist. Der Dämpferkäfig4 steht über eine erste Reibfläche A1, welche als Kegelfläche bei der gezeigten Ausführungsform ausgebildet ist, mit der Nabe1 in kraftschlüssiger Verbindung, wobei auch eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Dämpferkäfig4 und der Nabe1 beispielsweise in Form eines Ratschenprinzip möglich ist. Damit der Dämpferkäfig4 als Rutschkupplungselement dienen kann, wird der Dämpferkäfig4 über eine zweite Reibfläche A2 gegen die Nabe1 über die erste Reibfläche A1 verspannt. Dazu wird die Tellerfeder6 kraftschlüssig mit dem Reibring5 als Reibfläche A2 gegen den Dämpferkäfig4 axial gepresst. Auf diese Weise kann bei einer vorbestimmten Schwingungsamplitude die Drehmomentübertragung durch die Überlast-Rutschkupplung zeitweise reduziert bzw. unterbrochen werden, so dass die Schwingungen nicht an das Nebenaggregat übertragen werden. Der Verdrehwinkel α der Bogenfedern3 wird durch die Anschläge C begrenzt, die nur die Differenz von Federanschlagmoment und Rutschmoment der Rutschkupplung übertragen müssen. Dabei sind sowohl symmetrische als auch asymmetrische Verdrehwinkel α möglich. - Die daraus resultierende Kennlinie bei der Drehmomentübertragung der erfindungsgemäßen Anordnung wird in dem Diagramm gemäß
5 verdeutlicht. Des Weiteren wird das Funktionsprinzip durch das Funktionsschema gemäß6 dargestellt. Daraus ist ersichtlich, dass die Riemenscheibe2 über die Bogenfedern3 in Abhängigkeit des gewählten Verdrehwinkels α mit dem Dämpferkäfig4 gekoppelt sind, wobei der Dämpferkäfig4 als Rutschkupplungselement wiederum über die Reibflächen A1 und A2 mit der Nabe1 zur Drehmomentübertragung gekoppelt ist. - In den
7 und8 sind zwei unterschiedliche alternative Ausgestaltungsmöglichkeiten der Lagerung der Riemenscheibe2 auf der Nabe1 gezeigt. Gemäß7 wird die Riemenscheibe über eine spezielle Gleitlagerung B1 zentriert und auf der Nabe1 drehbar gelagert. In8 ist eine zweite Variante dargestellt, bei der die Riemenscheibe2 über ein Wälzlager B2 auf der Nabe1 zentriert und gelagert ist. -
- 1
- Nabe
- 2
- Riemenscheibe
- 3
- Bogenfedern
- 4
- Dämpferkäfig
- 5
- Reibring
- 6
- Tellerfeder
- 7
- Stützscheibe
- 8
- Sicherungsring
- 9
- Abdeckkappe
- Antriebswelle
Claims (18)
- Anordnung zum Dämpfen von Schwingungen an einem Triebrad zum Antreiben eines Nebenaggregats eines Fahrzeuges mit einer Dämpfungseinrichtung an dem auf einer Nabe gelagerten Triebrad, wobei die Nabe (
1 ) mit einer Antriebswelle (10 ) des Nebenaggregats verbunden ist, und wobei als Dämpfungseinrichtung ein mit einer Rutschkupplung kombinierter Torsionsschwingungsdämpfer vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Triebrad und der Dämpferkäfig (4 ) des Torsionsschwingungsdämpfers wenigstens einen Aufnahmebereich für die Federelemente des Torsionsschwingungsdämpfers bilden, wobei der Dämpferkäfig (4 ) mit der Nabe (1 ) kraftschlüssig und/oder formschlüssig gekoppelt ist, so dass eine vorbestimmte Drehmomentübertragung vom Triebrad über den Dämpferkäfig (4 ) auf die Nabe (1 ) vorgesehen ist. - Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Torsionsschwingungsdämpfer ein ohne Schmiermittel arbeitender Bogenfederdämpfer vorgesehen ist, wobei der Verdrehwinkel (α) der Bogenfedern (
3 ) durch Anschläge (C) begrenzt ist. - Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Dämpferkäfig (
4 ) als ein in zumindest eine Drehrichtung des Triebrades wirkendes Rutschkupplungselement zum Aufnehmen von Schwingungsamplituden bei der Drehmomentübertragung ausgebildet ist. - Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Dämpferkäfig (
4 ) axial über eine erste Reibfläche (A1) gegen die Nabe (1 ) zur kraftschlüssigen Drehmomentübertragung pressbar ist. - Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Dämpferkäfig (
4 ) über eine Tellerfeder (6 ) als zweite Reibfläche (A2) gegen die Nabe (1 ) spannbar ist. - Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Tellerfeder (
6 ) drehfest mit der Nabe (1 ) verbunden ist. - Anordnung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass in axialer Richtung zwischen der Tellerfeder (
6 ) und dem Dämpferkäfig (4 ) als zweite Reibfläche (A2) ein Reibring (5 ) vorgesehen ist. - Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Reibring (
5 ) auf den Dämpferkäfig (4 ) aufgespritzt ist. - Anordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Reibfläche (A1) zur kraftschlüssigen Drehmomentübertragung als Kegelfläche ausgebildet ist.
- Anordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Reibfläche (A1) zur formschlüssigen Drehmomentübertragung als axial verzahnte Fläche ausgebildet ist.
- Anordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Tellerfeder (
6 ) in axialer Richtung durch eine Stützscheibe (7 ) und einen Sicherungsring (8 ) gestützt ist. - Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Triebrad als Riemenscheibe (
2 ) ausgebildet ist. - Anordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Riemenscheibe (
2 ) über ein Gleitlager (B1) oder ein Wälzlager (B2) auf der Nabe (1 ) zentrierbar ist. - Anordnung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Riemenscheibe (
2 ) und der Dämpferkäfig (4 ) als Federführungselemente des Torsionsschwingungsdämpfers aus einem faserverstärkten Kunststoff gefertigt sind. - Anordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der faserverstärkte Kunststoff einen Trockenschmierstoff enthält.
- Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Dichtelement vorgesehen ist.
- Anordnung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass als Dichtelement eine Abdeckkappe (
9 ) vorgesehen ist. - Anordnung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass als Dichtelement eine Spaltdichtung oder eine Labyrinthdichtung im Bereich der Anschläge (C) vorgesehen ist.
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2006
- 2006-06-27 DE DE102006029373A patent/DE102006029373A1/de not_active Withdrawn
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