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Dokumentenidentifikation DE3544073C2 10.11.1988
Titel Einrichtung für eine Signalgabe
Anmelder Drücker, Jörg, 7303 Neuhausen, DE
Erfinder Drücker, Jörg, 7303 Neuhausen, DE
DE-Anmeldedatum 13.12.1985
DE-Aktenzeichen 3544073
Offenlegungstag 19.06.1987
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 10.11.1988
Veröffentlichungstag im Patentblatt 10.11.1988
IPC-Hauptklasse G08B 13/16
IPC-Nebenklasse B60R 25/10   B62H 5/20   
Zusammenfassung Es wird eine Diebstahl-Alarmeinrichtung vorgeschlagen, die bevorzugt für ein motorgetriebenes Fahrzeug, insbesondere für ein Motorrad, bestimmt ist. Dabei ist ein als elektromagnetisches Relais ausgeführter Schwingungssensor mit einem federbelasteten Anker für eine Frequenzselektion vorgesehen.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung für eine Signalgabe mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Bei einer aus der DE-OS 26 15 000 bekannten Detektor- Schutzvorrichtung gegen Diebstahl, welche dem Oberbriff des Anspruchs 1 zugrundeliegt, ist eine Auswerteelektronik an einen Vibrationsempfänger gekoppelt, der sich aus einer Spule, die einen Tauchkern hat und am Ende einer weichen bzw. biegsamen Metallzunge befestigt ist, zusammensetzt, derart, daß ein Vibrieren dieser Zunge ein Signal erzeugt, das von der Elektronik aufgenommen wird. Die Auswerteelektronik umfaßt einen einzigen Operationsverstärker, dessen Plus- und Minuspole mit den Polen der Spule des Tauchankers über ein Bandpaßfilter verbunden sind. Dieses Filter soll unter den Vibrationen der weichen Zunge diejenige auswählen, deren Frequenz denjenigen Frequenzen entspricht, die bei einem Einbruch in das zu sichernde Fahrzeug entstehen. Zudem sind eine Reihe von magnetisch gesteuerten Schaltröhren vorgesehen, die unterschiedliche Funktionen haben und so im Fahrzeug angebracht sind, daß sie von außen durch einen Magnetkern betätigt werden können. Am Ausgang des Verstärkers kann ein Potentiometer vorgesehen sein, das zusammen mit einem Kondensator ein Tiefpaßfilter bildet, das es ermöglichen soll, die hohen Frequenzen auszuschalten, die durch elektrische Störungen oder kurze Stöße induziert werden können.

In einem aus der DE-PS 9 38 292 bekannten Alarmstromkreis zum Schutze eines Kraftwagens gegen Diebstahl ist ein Schwingankerrelais vorgesehen, das eine Bimetallfeder mit einer Heizwicklung für den Relaisstromkreis aufweist. Bei einer Bewegung des Schwingankers werden Kontakte miteinander in Verbindung gebracht, wodurch der Relaisstromkreis über die Bimetallfeder und deren Heizwicklung geschlossen wird. Dadurch werden die Polschuhe des Relais magnetisch und ziehen den Schwinganker an, wodurch ein Signalhorn in Tätigkeit gesetzt wird, dessen Alarmdauer je nach Einstellung des durch den Relaisstrom beheizten Bimetallstreifens anhält. Die Alarmdauer wird durch Ausbiegen des Bimetallstreifens abgeschaltet. Nach dem Abschalten geht der Bimetallstreifen in kurzer Zeit in seine Ausgangslage zurück und schaltet die Relaisspule wieder in den Stromkreis. Durch zwischenzeitliches Abfallen des Schwingankers von den Polschuhen ist die Alarmbereitschaft wieder hergestellt, so daß bei einer Bewegung des Schwingankers die Kontakte wieder in Verbindung kommen und den Relaisstromkreis über die Bimetallfeder und deren Heizwicklung schließen können.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Einrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 dahingehend weiterzubilden, daß sie mit einfachen Mitteln hochempfindlich und fehlalarmsicher ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Dabei wird der Vorteil einer baueinheitlichen Ausführung und einer Funktionserweiterung erzielt, indem verschiedene Schaltvorgänge zusätzlich ausgeführt werden können. Die Alarmauslösung erfolgt nicht schleichend, sondern das Relais wird schlagartig ein bzw. durchgeschaltet, wenn die Ladespannung des Kondensators die Schwellspannung des zweiten Operationsverstärkers erreicht hart, wodurch eine hohe Schaltsicherheit gewährleistet ist. Die Alarmeinrichtung kann lagenunabhängig betrieben werden und ist unempfindlich gegen Fahrzeugschwankungen und die verschiedenen Umweltgeräusche, so daß auch eine hohe Sicherheit gegen unbeabsichtigten Fehlalarm gegeben ist.

Bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung wird in der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung, die in schematischer Darstellung bevorzugte Ausführungsformen als Beispiel zeigt, näher erläutert. Es stellen dar

Fig. 1 ein Prinzipschaltbild einer Auswerteelektronik der erfindungsgemäßen Alarmeinrichtung,

Fig. 2 eine näherungsweise Diagrammdarstellung des Frequenzganges der Sensorspule und der frequenzselektiven elektronischen Verstärkung der erfindungsgemäßen Einrichtung,

Fig. 3 der mit der Einrichtung erzielte Frequzenzgang,

Fig. 4 eine Diagrammdarstellung der durch die Auswerteelektronik verstärkten Signalspannung,

Fig. 5 eine Diagrammdarstellung des tatsächlichen Verlaufs der Spitzenwertspannung eines gedämpften Signalimpulses am Speicherkondensator der Auswerteelektronik,

Fig. 6 eine Prinzipdarstellung des Relais-Schwingungssensors der erfindungsgemäßen Einrichtung,

Fig. 7 eine Prinzipdarstellung des Ruhe-Magnetfeldes des Relais-Schwingungssensors der Fig. 6 und

Fig. 8 eine Seitenansicht des konkret in starker Vergrößerung dargestellten Relais-Schwingungssensors der erfindungsgemäßen Einrichtung.

Die in der Zeichnung dargestellte Diebstahl-Alarmeinrichtung ist insbesondere für ein Motorrad vorgesehen und dient der rechtzeitigen akustischen und/oder optischen Signalgabe, indem bei einer ungewöhnlichen bzw. unbefugten Manipulation am Motorrad ein entsprechender Alarm ausgelöst wird, so daß der Fahrer oder andere Personen auf den beabsichtigten Diebstahl oder dergleichen aufmerksam gemacht werden.

Dazu weist die Alarmeinrichtung gemäß der Darstellung in der Fig. 1 eine Auswerteelektronik 1 auf, die einen ersten Operationsverstärker 2 und einen zweiten Operationsverstärker 3 umfaßt. Den beiden Operationsverstärkern 2, 3 ist die Versorgungsspannung Uv zugeführt.

Der Operationsverstärker 2 pegelt sich über den von den beiden Widerständen 4 und 5 und den Kondensator 6 gebildeten Kreis auf die Arbeitsspannung Uz ein, die etwa der halben Versorgungsspannung Uv entspricht.

Die Spule 7 des in den Fig. 6 bis 8 dargestellten Relais-Schwingungssensors 8 und der Kondensator 9 bilden einen Schwingkreis. Die bei einer unbefugten Manipulation am Motorras in der Spule 7 entstehende Induktionsspannung wird über den Kondensator 10 dem Operationsverstärker 2 zugeführt.

Wie den Fig. 2 und 3 zu entnehmen ist, arbeitet die Schaltung frequenzselektiv. Der Spulenfrequenzgang (Hs(f) der Spule 7 ist näherungsweise in der Fig. 2 dargestellt. Dieser Spulenfrequenzgang Hs(f) ist abhängig von der mechanischen Ausführung des Relaisschwingungssensors 8 und wird insbesondere von der Federkraft bzw. Federkonstanten k der bevorzugt schraubenförmigen Feder 11, der Masse m des Ankers 12 und der Lagerreibung r des Schwenklagers 13 bestimmt. Außerdem wird der Spulenfrequenzgang Hs(f) bestimmt vom Widerstand Rs und von der Induktivität L der Spule 7.

Die elektronische Verstärkung ist ebenfalls frequenzselektiv. Der elektronische Frequenzgang He(f) ist näherungsweise im Diagramm der Fig. 2 dargestellt. Der elektronische Verstärkungsfrequenzgang He(f) erfolgt über die beiden Kondensatoren 9 und 10 sowie über den Widerstand 4 und speziell durch das eine vom Widerstand 5 und Kondensator 6 gebildete Filterpaar und das andere Filterpaar, das vom Widerstand 5 und Kondensator 14 gebildet ist. Der Spulenfrequenzgang Hs(f) und der elektronische Verstärkungsfrequenzgang He(f) ergeben zusammen den gewünschten Frequenzgang H(f) der Diebstahlalarmeinrichtung. Der gewünschte bzw. erzielte Frequenzgang H(f) ist dem Diagramm der Fig. 3 zu entnehmen. Dabei ist zu erkennen, daß die erfindungsgemäße Diebstahl-Alarmeinrichtung bevorzugt in einem ganz bestimmten speziellen Frequenzband im Bereich zwischen der unteren Frequenzgrenze f2 und der oberen Grenzfrequenz f3 arbeitet.

Die im Operationsverstärker 2 verstärkte und frequenzselektierte Signalspannung wird über einen Kondensator 15 sowie über die beiden Dioden 16 und 17 im Kondensator 18 gespeichert. Hierbei findet eine sogenannte Spitzenwertgleichrichtung statt.

Dem in der Fig. 4 dargestellten Diagramm ist die Funktion dieser Schaltstufe zu entnehmen. Dabei ist die verstärkte Signalspannung Uv2 mit dem Mittelpegel der Arbeitsspannung Uz dargestellt. Außerdem ist die vergleichsweise auf diesen Pegel angehobene Spitzenwertspannung Uc18 dargestellt. Dem in der Fig. 5 dargestellten Diagramm ist der tatsächliche Verlauf der Spitzenwertspannung Uc18 zu entnehmen, wie er durch einen gedämpften Signalimpuls entsteht. Die hier zudem erkennbare Ruhespannung Ud entsteht durch das Vorspannen der Diode 16 über den Widerstand 43. Us ist die Schwellenspannung. Überschreitet die Spitzenwertspannung Uc18 diese Vergleichsspannung, so ändert sich die Ausgangsspannung Ua des zweiten Operationsverstärkers 3.

Die Fig. 6 zeigt die prinzipielle Wirkungsweise des erfindungsgemäß verwendeten Relais-Schwingungssensors 8. Die Spule 7 auf dem Kern 19 bildet zusammen mit dem Schwenklager 13 und dem Anker 12 einen gestrichelt dargestellten magnetischen Kreis 20. Der Anker 12 wird dabei mittels der Kraft der Feder 11 gegen das Widerlager 21 gedrückt bzw. gezogen. Dabei besteht ein Luftspalt 22 zwischen dem Kern 19 der Spule 7 und dem Anker 12.

Wenn nun dieser Relais-Schwingungssensor 8 durch eine unbefugte Manipulation am Motorrad in Schwingungen versetzt wird, so ändert sich die Breite des Luftspaltes 22 minimal, da das Widerlager 21, das bevorzugt fest mit einem Körperteil 23 des Fahrzeugs körperschallübertragend verbunden ist, die verursachten Schwingungen sofort mitmacht, während der Anker 12 aufgrund seiner Masse m den Schwingungen erst zeitverzögert folgt. Das Maß der zeitlichen Verzögerung der Ankerschwingung und damit das Frequenzverhalten wird von der Lagerreibung r, der Federkonstanten k und der Masse m des Ankers 12 beeinflußt bzw. mitbestimmt.

Durch die Änderung der Breite des Luftspaltes 22 ändert sich der magnetische Widerstand Wm des magnetischen Kreises 20. Die Anordnung wird von einem Magnetfluß Fm durchsetzt. Der Zusammenhang zwischen dem Magnetfluß Fm und dem magnetischen Widerstand Wm ergibt sich dadurch, daß Fm = Ho × 1/Wm ist, wobei das Ruhemagnetfeld Ho ist.

Dieses Ruhemagnetfeld Ho kann gemäß der Fig. 7 auf zwei Arten entstehen. Und zwar zum einen durch den Restmagnetismus im Kern 19 und Joch 24 des Relais- Schwingungssensors 8 oder durch Dauermagnetismus mittels eines in den magnetischen Kreis 20 eingefügten, als Ho dargestellten Dauermagneten; zum anderen durch einen Stromfluß in der Spule 7. Der Stromfluß ist dabei konstant. Es ergibt sich dadurch ein zusätzliches Magnetfeld Hi, das sich Ho überlagert.

Eine Änderung des magnetischen Widerstandes Wm hat demnach jetzt eine Änderung des magnetischen Ruheflusses zur Folge. Jede magnetische Flußänderung in der Anordnung resultiert aber nach dem Induktionsgesetz in einer induzierten Spannung Uind an den Anschlüssen 25, 26 der Spule 7.

Die Fig. 8 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäß angewendeten Relais-Schwingungssensors 8, der besonders vorteilhaft in der Kraftfahrzeit-Elektrik angewendet werden kann. Für den praktischen Einsatz bei der Diebstahl-Alarmeinrichtung wird zunächst der Schwingungs-Frequenzgang dieses Relais-Schwingungssensors 8 bestimmt. Die Verstärkungs- und Auswerteelektronik 1 wird diesem Relais-Schwingungssensor 8 genau angepaßt, um die gewünschte Sensibilität der gesamten Alarmeinrichtung zu erhalten. Ein wesentlicher Vorteil besteht darin, daß der eingesetzte Relais-Schwingungssensor 8 dabei ohne weiteres auch für andere zusätzliche Aufgaben, wie Einfach- oder Mehrfachschaltfunktionen, eingesetzt werden kann, so daß mit einfachen und kostensparenden Mitteln eine den Erfordernissen genau entsprechende und dauerhaft zuverlässige multifunktionale Einrichtung erzielt wird.

Über den in der Fig. 1 dargestellten Transistor 27 wird die Versorgungsspannung Uvt zum Relais- Schwingungssensor 8 durchgeschaltet, wenn eine Steuerspannung Ust kleiner Uvt an der Basis des Transistors 27 angelegt wird.

Die Fig. 8 macht deutlich, daß das Joch 24 des Relais- Schwingungssensors 8 als zweischenkeliger Winkel ausgeführt ist. Am vertikalen Schenkel 28 des Jochs 24 ist der die Spule 7 tragende Kern 19 befestigt. Das Schwenklager 13 für den Anker 12 befindet sich am freien Ende des anderen horizontalen Schenkels 29 des Jochs 24. Die Zugfeder 11 erstreckt sich parallel über den horizontalen Schenkel 29 und ist mit ihrem einen Ende an einem Zapfenteil 30 des Jochs 24 und mit ihrem anderen Ende an einem den horizontalen Schenkel 29 überragenden Vorsprung 31 des Ankers 12 befestigt. Am Anker 12 ist außerdem das Ende einer flexiblen Metallitze 32 angeordnet, die mit ihrem anderen Ende auf der Oberseite des Schenkels 29 festgelegt ist.

Die Spule 7 ist auf einem aus Kunststoff gebildeten Spulenkörper 33 gelagert, der von dem sich horizontal zum Schenkel 29 erstreckenden Kern 19 durchsetzt ist. Der Spulenkörper 33 besitzt eine am vertikalen Schenkel 28 des Jochs 24 anliegende Stirnplatte 34 und eine vordere Stirnplatte 35, zwischen denen die Spule 7 gewickelt ist. Am vorderen unteren Bereich der Stirnplatte 35 weist der Spulenkörper 33 einen einstückig angeformten U-Teil 36 auf, der bevorzugt mehrere Ruhekontakte 37 und gegenüberliegend bevorzugt mehrere Arbeitskontakte 38 besitzt. Der Anker 12, der bevorzugt mehrere Schaltkontakte 39 besitzt, liegt aufgrund der Kraft der Feder 11 mit seinen Schaltkontakten 39 an den Ruhekontakten 37 an. Bei eingeschaltetem Magnetfeld wird der Anker 12 gegen den Kern 19 gezogen, so daß die Schaltkontakte 39 an den Arbeitskontakten 38 anliegen. Wenn bei nicht eingeschaltetem Magnetfeld am Relais-Schwingungssensor 8 durch eine unbefugte Manipulation am Fahrzeug Schwingungen in einem vorbestimmten Frequenzbereich auftreten, bewegt sich der Anker 12 etwas in Richtung zum Kern 19. Dadurch wird in der Spule 7 eine Spannung induziert, die über die vorbeschriebene Auswerteelektronik 1 verstärkt zur Alarmgabe gelangt.

Unten am Spulenkörper 33 sind die zapfenförmig ausgeführten Anschlüsse 25, 26 der Spule 7 angeordnet. Darüber hinaus sind weitere Anschlußzapfen 40, 41 vorgesehen, die den Ruhekontakten 37 und Arbeitskontakten 38 zugehörig sind. Am vertikalen Schenkel 28 des Jochs 24 sind außerdem Befestigungszapfen 42 ausgebildet, die mit den Anschlüssen 25, 26 und den Anschlußzapfen 40, 41 bevorzugt in zwei parallelen Reihen entsprechend einer Rasterteilung so angeordnet sind, daß sie in ein entsprechendes Lochraster einer hier nicht näher dargestellten Leiterplatte einsetzbar sind. Die Befestigungszapfen 42 können für eine einwandfreie Körperschallübertragung am Körperteil 23 des Fahrzeugs festgelegt sein. Es ist jedoch auch möglich, den Relais-Schwindungssensor 8 auf eine andere Weise mit dem Körperteil 23 fest zu verbinden.

Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Einrichtung besteht darin, daß mit einfachen Mitteln ein genau definiertes, Fehlalarm weitgehend unterbindendes Alarmsystem gegeben ist, dessen Schwingungssensor zudem integrierte Schaltmittel umfaßt, die vorteilhaft für verschiedene zusätzliche Schaltvorgänge mit verwendet werden können.

Die vorgeschlagene Alarmeinrichtung kann nicht nur bei Motorrädern angewendet werden, sondern auch vorteilhaft bei Fahrzeugen aller Art, wie Personenkraftwagen, Lastkraftwagen, Omnibussen, Booten, Flugzeugen etc., zum Einsatz gelangen. Die Alarmeinrichtung kann darüber hinaus auch vorteilhaft bei nicht motorisierten Fahrzeugen, wie Behinderten-Rollstühlen, Fahrrädern oder dergleichen, vorgesehen werden, wenn die Versorgungsspannung (Batterie) zur Verfügung steht.

Die Diebstahl-Alarmeinrichtung gemäß der Erfindung reagiert nicht auf Neigungsänderungen des Fahrzeugs, so daß zum einen die Montage der Einrichtung völlig Lage unabhängig ist und zum anderen auch ein lageunabhängiger Betrieb gewährleistet ist. Die Alarmeinrichtung ist dadurch unempfindlich gegenüber Fahrzeugschwankungen, wie sie insbesondere bei Motorrädern z. B. durch Windböen oder dergleichen auftreten können. Außerdem ist die Alarmeinrichtung gegen Fehlalarm sicherer als z. B. bekannte Ultraschallanlagen, die bereits bei verschiedenen Umweltgeräuschen, die in keinem Zusammenhang mit einem etwaigen Diebstahlsversuch stehen, einen Fehlalarm auslösen können.

Die Empfindlichkeit der erfindungsgemäßen Diebstahl- Alarmeinrichtung ist in bevorzugter Ausführung über das in der Fig. 1 dargestellte Potentiometer 44 (vor Kondensator 10) einstellbar, wodurch eine individuelle Anpassung der Alarmeinrichtung an die örtlichen Gegebenheiten und entsprechend den persönlichen Wünschen des Fahrers möglich ist.

Die Diebstahl-Alarmeinrichtung kann in bevorzugter Ausführung zudem aus bordspannungsüberwachend ausgeführt sein, indem gemäß Fig. 1 zwischen dem Minus- Anschluß 46 des Operationsverstärkers 2 und dem Anschluß der Versorgungsspannung Uv ein entsprechend ausgelegter Kondensator 45 zusätzlich vorgesehen ist. Dadurch kann ein Signal ausgelöst werden, wenn z. B. ein kurzzeitiger Spannungseinbruch etwa beim Anlassen des Motors oder beim Einschalten eines sonstigen Verbrauchers (Licht) oder bei einem kurzzeitigen Kurzschluß (Kurzschließen der Zündung bei Diebstahlsversuch) im Bordnetz auftritt.


Anspruch[de]
  1. 1. Einrichtung für eine Signalgabe, insbesondere Diebstahl-Alarmeinrichtung für ein Kraftfahrzeug, wie Motorrad oder dergleichen, mit einem Körperschallschwingungsfrequenzen selektierenden und eine Induktionsspannung erzeugenden elektromagnetischen Schwingungssensor (8) und einer diesem zugeordneten Auswerteelektronik (1), die einen die Signalspannung frequenzselektierenden Operationsverstärker (2) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingungssensor (8) ein Relais mit einem klappbaren Anker (12) ist, der mit mindestens einem Schaltkontakt (39) zwischen mindestens einem Ruhekontakt (37) und mindestens einem Arbeitskontakt (38) angeordnet ist und in der Ruhestellung durch die Kraft einer Feder (11) am Ruhekontakt (37) anliegt, daß die bei Schwingungsbeanspruchung durch Veränderung eines Luftspaltes (22) zwischen dem Anker (12) und einem Kern (19) einer Spule (7) induzierte Spannung für die Signalgabe an als Zapfen ausgeführten Spulenanschlüssen (25, 26) abgegriffen wird, die mit Befestigungszapfen (42) eines Jochs (24) und weiteren den Ruhe- und Arbeitskontakten (37, 38) zugehörigen Anschlußzapfen (40, 41) an einer Seite des Relais in regelmäßigen Abständen zueinander angeordnet sind, und daß in der Auswerteelektronik (1) zur Spitzenwertgleichrichtung des Ausgangssignals des frequenzselektierenden Operationsverstärkers (2) diesem zwei Dioden (16, 17) und ein Kondensator (18) nachgeschaltet sind und das gleichgerichtete Signal einem zweiten Operationsverstärker (3) zugeführt wird.
  2. 2. Einrichtung nach vorstehendem Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß der Relais-Schwingungssensor (8) an einem Körperteil (23) des Fahrzeugs zur Aufnahme von an diesem auftretenden Körperschall ortsfest angeordnet und bevorzugt über mindestens einen Befestigungszapfen (42) festgelegt ist, der an dem den Kern (19) mit der elektrischen Spule (7) tragenden Joch (24) ausgebildet ist.
  3. 3. Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem frequenzselektierenden Operationsverstärker (2) und den Dioden (16, 17) ein Kondensator (15) angeordnet ist.
  4. 4. Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteelektronik (1) des Relais-Schwingungssensors (8) zur Einstellung der Empfindlichkeit gegenüber den zu selektierenden Körperschall ein Potentiometer (44) vor dem ersten Operationsverstärker (2) aufweist.
  5. 5. Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Minusanschluß (46) und der Versorgungsspannung Uv des frequenzselektierenden Operationsverstärkers (2) der Auswerteelektronik (1) zur Überwachung der Bordspannung (Spannungseinbruch) ein Kondensator (45) vorgesehen ist.






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