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Dokumentenidentifikation DE19514185C1 24.10.1996
Titel Bremsanlage mit lastabhängiger Regelung des Vorderachs-Bremsdruckes von Fahrzeugen, insbesondere von Nutzfahrzeugen
Anmelder Knorr-Bremse Systeme für Nutzfahrzeuge GmbH, 80809 München, DE
Erfinder Vollmer, Otto, 80689 München, DE
DE-Anmeldedatum 21.04.1995
DE-Aktenzeichen 19514185
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 24.10.1996
Veröffentlichungstag im Patentblatt 24.10.1996
IPC-Hauptklasse B60T 8/30
Zusammenfassung Bei einer Bremsanlage mit lastabhängiger Regelung des Vorderachs-Bremsdruckes von Fahrzeugen, insbesondere von Nutzfahrzeugen, wie Sattelzugmaschinen, ist einem für die Bremszylinder von Vorder- und Hinterachse vorgesehenen, direkt wirkenden, zweikreisigen Fußbremsventil ein Druckwandler zur Regelung des Vorderachs-Bremsdruckes in Abhängigkeit des von einem lastabhängigen Bremskraftregler ausgesteuerten Hinterachs-Bremsdruckes zugeordnet. Es ist eine Einrichtung vorgesehen, welche im besonderen bei leerem Nutzfahrzeug, so beim Solobetrieb einer Sattelzugmaschine, beim Unterschreiten einer bestimmten Hinterachslast automatisch den Vorderachs-Bremsdruck unter den normalen Leerlastbremsdruck absenkt. Zu diesem Zweck ist zwischen Bremskraftregler und dem dem Fußbremsventil des Nutzfahrzeuges zugeordneten Druckwandler ein als Magnetventil (13) oder als pneumatisch ansteuerbares Umschaltventil (33) ausgebildetes Schaltventil vorgesehen, welches bei Unterschreiten der vorgegebenen Achslast die Verbindung zum Bremskraftregler sperrt und die Verbindung zum Druckwandler entlüftet.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Bremsanlage nach dem Gattungsbegriff des Patentanspruches 1.

Beim Betrieb von ohne Nutzlast fahrenden Nutzfahrzeugen, insbesondere bei Sattelzugmaschinen ohne Auflieger bzw. bei Fahrzeugen mit kurzem Radstand und hochgesetztem Fahrerhaus, besteht ein Problem darin, daß die Hinterachse stark entlastet und die Vorderachse überbremst wird. Bei stärkerer Abbremsung kann dies sogar dazu führen, daß die Hinterachse von der Fahrbahn abhebt.

Bei einer Bremsanlage der gattungsgemäßen Bauart (DE 25 48 973 B1) sind Mittel wirksam, welche bei einem Ausfall des Hinterachsbremskreises oder bei einem Ausfall der lastabhängigen Ansteuerung des Bremskraftreglers vorsehen, daß über eine mechanische Betätigung des Bremsventils in Form eines Fußbremsventils die Aussteuerung des vollen Bremsdruckes im Vorderachsbremskreis erhalten bleibt. Eine Reduzierung der Ansteuerung des Druckwandlers des Fußbremsventils unterhalb eines gegebenen Leerlastwertes ist hierbei nicht vorgesehen. Dies gilt auch für gleichermaßen gattungsgemäße Fahrzeugbremsanlagen (DE 26 35 607 A1) bei welchen ein dem Druckwandler vergleichbares Druckverhältnisventil über einen Bypass außer Funktion gesetzt werden kann, derart, daß bei Ausfall des Hinterachskreises, also bei Fehlen eines lastabhängigen Steuerdruckes, die Vorderachse weiterhin gebremst werden kann. Auch hier geht die Betrachtungsweise in Richtung Sicherstellung des Vorderachsbremsdruckes.

Bei einer desweiteren bekannten Anlage (DE 32 23 935 A1) wird bereits vorgeschlagen, über ein Magnetventil wahlweise die Steuerkammer eines Druckwandlers zu beaufschlagen; auch hier erfolgt die Ansteuerung vorzugsweise zum Zwecke angepaßter Druckerhöhung bis zum Verhältnis von 1 : 1.

Davon ausgehend besteht die Aufgabe der Erfindung darin, bei einer Bremsanlage der in Rede stehenden Art einen Vorderachs-Bremsdruck zu erstellen, welcher der Last des Fahrzeuges unter Berücksichtigung starker Entlastung der Hinterachse angepaßt wird. Es soll insbesondere vermieden werden, daß im Fahrbetrieb eine Überbremsung an der Vorderachse zutage tritt.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die Merkmale nach dem Kennzeichnungsteil des Patentanspruches 1.

Die Bremsanlage nach der Erfindung ist in baulich einfacher Weise an bekannten Bremssystemen realisierbar, welche ein zweikreisig aussteuerndes Fußbremsventil und einen automatisch lastabhängigen Bremskraftregler von pneumatischer oder mechanischer Wirkungsweise aufweisen. Der bei derartigen, lastabhängig wirkenden Bremsanlagen dem Fußbremsventil zugeordnete Druckwandler (Last- Leer-Ventil) wird unter Zwischenschaltung eines Schaltventiles vom Bremskraftregler angesteuert, derart, daß bei Unterschreiten eines vorherbestimmbaren Schaltdruckes von z. B. 0,3 bar die Ansteuerung des Druckwandlers über den Bremskraftregler unterbunden und der Druckwandler entlüftet wird. Das Schaltventil ist in einfacher Weise als Magnetventil oder als pneumatisch ansteuerbares Umschaltventil ausgebildet, wobei die Aktivierung des Schaltventiles lastabhängig erfolgt und der Abgriff der Lastgröße entweder unmittelbar oder mittelbar unter Zwischenschaltung eines Druckschalters, je nach Verwendung eines Umschalt- oder Magnetventiles, erfolgt.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in weiteren Patentansprüchen aufgeführt.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung erläutert.

Fig. 1 ist eine Darstellung eines Schaltplanes einer Bremsanlage nach der Erfindung;

Fig. 2 ist ein Diagramm unter Darstellung der Leerlast-, Halblast- und Vollastkennlinien, welche als ausgesteuerter Druck p2 am lastabhängigen Bremskraftregler gegenüber dem eingesteuerten Druck p4 am Bremskraftregler erzeugt werden;

Fig. 3 ist ein Diagramm unter Darstellung der Kennlinien a, b, c und d des am Fußbremsventil ausgesteuerten Druckes p22 für die Bremszylinder der Vorderachse gegenüber dem ausgesteuerten Druck p21 des Fußbremsventiles entsprechend Druck p4 (eingesteuerter Druck am Bremskraftregler);

Fig. 4 ist ein Ausschnitt der Bremsanlage nach Fig. 1 unter Darstellung eines dem Druckschalter nach Fig. 1 vorgeschalteten Select-High-Ventiles;

Fig. 5 ist eine der Fig. 1 vergleichbare Ansicht einer Bremsanlage nach einer weiteren Ausführungsform gemäß der Erfindung, unter Verwendung eines pneumatisch ansteuerbaren Umschaltventiles;

Fig. 6 ist eine vergrößerte Schnittdarstellung des in der Anlage nach Fig. 5 verwendeten Umschaltventiles; und

Fig. 7 ist ein der Fig. 4 vergleichbarer Ausschnitt unter Darstellung eines dem pneumatisch ansteuerbaren Umschaltventil nach Fig. 5 vorgeschalteten, von den Luftfederbälgen der beiden Fahrzeugseiten der Hinterachse ansteuerbaren Select-High- Ventiles.

Die in Fig. 1 der Zeichnung dargestellte Bremsanlage gemäß der Erfindung weist neben einer Vielzahl von im einzelnen nicht näher erläuterten, aus dem Stand der Technik bekannten Elementen folgende Bestandteile auf: Bremszylinder 1 der Vorderachse des Nutzfahrzeuges, Bremszylinder 3 der Hinterachse, Druckluftbehälter 5, ein Fußbremsventil 7, einen Bremskraftregler 9, Luftfederbälge 11 der Hinterachse, ein Magnetventil 13 und einen Druckschalter 15. Das von den Druckluftbehältern 5 gespeiste Fußbremsventil 7 ist zweikreisig ausgelegt und über an sich bekannte pneumatische Leitungsverbindungen zum Zwecke der Bremsbetätigung an die Bremszylinder der Vorder- und Hinterachse angeschlossen.

Das Fußbremsventil ist mit integriertem Last-Leer-Ventil versehen, d. h. ein vom lastabhängigen Bremskraftregler 9 ausgesteuerter lastabhängiger Druck der Hinterachse wird zur lastabhängigen Regelung des Vorderachsbremsdruckes verwendet und wirkt innerhalb des Fußbremsventils auf eine (nicht dargestellte) Kolbenfläche eines Stufungskolbens des Last-Leer-Ventils, derart, daß, der Vorderachsbremsdruck nach Maßgabe der Zu- oder Abnahme der über den Bremskraftregler umgesetzten Hinterachslast verändert wird. Der vorgenannte lastabhängige Druck des Bremskraftreglers 9 geht über die pneumatische Leitung 17 in das Last-Leer-Ventil (Druckwandler) des zweiten Kreises des Fußbremsventiles 7 ein.

Gemäß der Erfindung ist in der durch die pneumatische Leitung 17 gegebenen Verbindung zwischen dem lastabhängigen Bremskraftregler 9 und dem Fußbremsventil 7 das Magnetventil 13 eingeschaltet. Das Magnetventil 13 ist so ausgelegt, daß es im stromlosen Zustand die pneumatische Leitungsverbindung zwischen Bremskraftregler 9 und Fußbremsventil 7 freigibt (wie in Fig. 1 dargestellt), während bei Erregung die Verbindung zum Bremskraftregler bei gleichzeitiger Entlüftung des Druckwandlers unterbrochen wird, wie nachfolgend erläutert ist.

Der Bremskraftregler 9 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel von pneumatischer Wirkungsweise und weist zwei Anschlüsse 19 und 21 für die Federbälge 11 der Hinterachse auf; wie an sich bekannt wird der Druck der Luftfederbälge 11 zur lastabhängigen Steuerung des Bremskraftreglers 9 verwendet, derart, daß der ausgesteuerte lastabhängige Druck in Leitung 17 vom Druck der Luftfederbälge 11 beeinflußt ist. Der Anschluß 19 des Bremskraftreglers 9 ist an den Druckschalter 15 angeschlossen; die Funktion des hinsichtlich seines Aufbaues im einzelnen nicht näher erläuterten Druckschalters 15 wird demgemäß vom Druck des mit dem Anschluß 19 verbundenen Luftfederbalges 11 beeinflußt. In Fig. 1 der Zeichnung ist dies der untere Luftfederbalg 11. Die Wirkungsweise des Druckschalters 15 ist so ausgelegt, daß er unterhalb eines vorbestimmten Druckes des Luftfederbalges, also z. B. unterhalb von 0,3 bar schließt, derart, daß das an den Druckschalter 15 vermittels der elektrischen Leitung 23 angeschlossene Magnetventil 13 bei Unterschreiten des Druckes von 0,3 bar erregt wird und die pneumatische Verbindung zum Bremskraftregler 9 sperrt, während die Verbindung zum Leer-Last-Ventil (Druckwandler) mittels des Magnetventils entlüftet wird.

Unter Bezugnahme auf Fig. 2 und 3 ist nachfolgend die Wirkungsweise der in Fig. 1 dargestellten Bremsanlage erläutert, wie folgt:

Die Fig. 2 zeigt den ausgesteuerten Druck p2 (Hinterachse) des Bremskraftreglers bei verschiedenen Beladungszuständen (Leerlast, Halblast, Vollast) in Abhängigkeit vom eingesteuerten Druck p4, welcher dem ausgesteuerten Druck am ersten Kreis des Fußbremsventiles 7 entspricht. Der letztgenannte ausgesteuerte Druck steht über die pneumatische Leitung 25 am Bremskraftregler 9 an. Der Druckverlauf Leerlast, Halblast oder Vollast, wie in Fig. 2 dargestellt, ist durch die lastabhängige Größe, d. h. durch die am Anschluß 19 und 21 von den Luftfederbälgen 11 eingesteuerten Drücke bestimmt, wie an sich bekannt. Der niedrigste Bremsdruck p2 entspricht folglich der Leerlastkennlinie C, d. h. auch ein Balgdruck in den Luftfederbälgen 11 unter dem Leerlastwert (im angenommenen Beispiel p41/42 der Anschlüsse 19 und 21 = 0,5 bar) führt zu keiner weiteren Absenkung des ausgesteuerten Bremsdruckes.

In Fig. 3 der Zeichnung ist am Fußbremsventil 7 der ausgesteuerte Druck p22 entsprechend Bremszylinderdruck an der Vorderachse gegenüber dem am 1. Kreis des Fußbremsventils ausgesteuerten Druck p21 entsprechend p4 am Bremskraftregler 9 wiedergegeben. Die Kennlinien für Vollast, Halblast und Leerlast sind mit a, b und c bezeichnet, während die Kennlinie d dem Verlauf bei entlüftetem Druckwandler (Sperrlage des Magnetventils) entspricht, wie nachfolgend erläutert ist.

Unterschreitet der Balgdruck durch die eingangs genannte Entlastung der Hinterachse den Leerlastwert um einen definierten Betrag, z. B. um 0,2 bar von 0,5 bar auf 0,3 bar, schließt der Druckschalter 15, d. h. er wird aktiv und erregt das Magnetventil 13, welches umschaltet, die Verbindung zum Bremskraftregler 9 folglich sperrt und dem Leitungsabschnitt zum Anschluß 27 des Fußbremsventiles 7 entlüftet (p = 0). Dies hat zur Folge, daß der ausgesteuerte Bremsdruck am Anschluß 29 (Vorderachse) des Fußbremsventiles 7 bis auf die Kennlinie d (Fig. 3) abgesenkt wird.

Durch diese Druckreduzierung kann eine nachteilige Überbremsung der Vorderachse des Nutzfahrzeuges verhindert werden. Sobald sich der Balgdruck der Luftfederbälge 11 wieder erhöht, und zwar durch steigende Achslast, und den Schaltpunkt des Druckschalters 15 erreicht (im genannten Beispiel 0,3 bar ± Toleranz), erfolgt die Rückstellung des Magnetventiles 13 in die auf Durchgang geschaltete Ausgangsstellung, wie in Fig. 1 gezeigt. In dieser Ausgangsstellung erfolgt die normale Ausregelung im Bereich der Kennlinien A, B und C nach Fig. 2 bzw. a, b und c nach Fig. 3. Die Höhe der Druckabsenkung von Kennlinie c auf Kennlinie d hängt hierbei von der Auslegung der Bremsanlage ab, insbesondere vom gewählten Druckverhältnis des integrierten Druckwandlers bzw. Last-Leer-Ventiles im Fußbremsventil 7.

Es ist selbstverständlich auch möglich, die vorstehend beschriebene Einrichtung in modifizierter Art bei einer Bremsanlage mit einem mechanisch angesteuerten Bremskraftregler vorzusehen; dabei ist statt des Druckschalters beispielsweise ein Mikroschalter oder ein Induktiv-Sensor einzusetzen, der über die Drehbewegung des bei einem mechanischen Bremskraftreglers vorgesehenen Nockens oder der den Nocken tragenden Welle geschaltet wird.

In Fig. 4 der Zeichnung ist ausschnittweise eine alternative Ansteuerung des Druckschalters 15 aufgezeugt. Der Druckschalter ist hierbei über ein Select-High-Ventil 31 vom jeweils höheren Balgdruck der Luftfederbälge 11 der Hinterachse beaufschlagt. Die Zwischenschaltung des Select-High-Ventiles 31 stellt ein Sicherheitsmerkmal dar, durch welches z. B. im Vollastbetrieb vermieden wird, daß bei Ausfall eines Luftfederbalges eine Reduzierung des Vorderachsbremsdruckes über das Last- Leer-Ventil des Fußbremsventiles erfolgt.

In Fig. 5 der Zeichnung ist eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anlage zur Bremskraftregelung dargestellt, bei welcher gegenüber der Anordnung nach Fig. 1 auf den Druckschalter 15 verzichtet wurde. Gemäß Darstellung ist einer der Luftfederbälge, im dargestellten Ausführungsbeispiel der untere Luftfederbalg 11der Hinterachse sowohl an den Bremskraftregler als auch direkt an ein Umschaltventil 33 angeschlossen. Das direkt vom Balgdruck beaufschlagte Umschaltventil 33 ist von rein pneumatischer Wirkungsweise und schaltet in einer dem Magnetventil 13 nach Fig. 1 vergleichbaren Weise auf Durchgang zum Fußbremsventil, wenn der Balgdruck beispielsweise einen Druckwert von höher als 0,3 bar aufweist. Gemäß Fig. 6, welche das Umschaltventil 33 in Schnittansicht wiedergibt, ist ein Schaltkolben 35 gegen Federkraft von dem am Anschluß 37 anstehenden Balgdruck des in der Darstellung nach Fig. 5 unteren Luftfederbalges 11 beaufschlagbar und öffnet über das Einlaß-Auslaß-Ventil 39 die pneumatische Leitungsverbindung zwischen den Anschlüssen 41 und 43, derart, daß in der Darstellung nach Fig. 5 und 6 eine Durchsteuerung von dem den ausgesteuerten Bremskraftreglerdruck führenden Anschluß 41 zum Anschluß 27 des Fußbremsventiles erfolgt. Bei Unterschreiten eines Druckes von z. B. 0,3 bar führt die in Fig. 6 dargestellte Feder 45 den Schaltkolben 35 in eine Position zurück, in welcher das Einlaß-Auslaß-Ventil 39 die vorgenannte Verbindung (Anschlüsse 41 und 43) sperrt und den Anschluß 43 als auch den Anschluß 27 des Fußbremsventiles vermittels des Auslasses 47 entlüftet. Die Wirkungsweise der unter Bezugnahme der Fig. 5 und 6 erläuterten Umschalteinrichtung entspricht derjenigen, wie sie unter Bezugnahme auf Fig. 2 und 3 und die Kennlinien derselben erläutert ist.

Fig. 7 gibt in einer der Fig. 4 vergleichbaren Weise die alternative Verwendung eines Select-High-Ventiles 49 wieder, welches bei Anschluß an die Luftfederbälge 11 unmittelbar dem Umschaltventil 33 vorgeschaltet ist und das zuvor genannte Sicherheitsmerkmal für den Fall des Ausfalles eines Luftfederbalges vermittelt.

Bezugszeichenliste

1 Bremszylinder

3 Bremszylinder

5 Druckluftbehälter

7 Fußbremsventil

9 Bremskraftregler

11 Luftfederbalg

13 Magnetventil

15 Druckschalter

17 Leitung

19 Anschluß

21 Anschluß

23 Leitung

25 Leitung

27 Anschluß

29 Anschluß

31 Select-High-Ventil

33 Umschaltventil

35 Schaltkolben

37 Anschluß

39 Einlaß-Auslaßventil

41 Anschluß

43 Anschluß

45 Feder

47 Anschluß

49 Select-High-Ventil


Anspruch[de]
  1. 1. Bremsanlage mit lastabhängiger Regelung des Vorderachs-Bremsdruckes von Fahrzeugen insbesondere von Nutzfahrzeugen, mit einem für die Bremszylinder von Vorder- und Hinterachse vorgesehenen, direkt wirkenden, zweikreisigen Fußbremsventil, welchem ein Druckwandler zur Regelung des Vorderachs-Bremsdruckes in Abhängigkeit des von einem lastabhängigen Bremskraftregler ausgesteuerten H interachs-Bremsdruckes zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorderachs-Bremsdruck der Bremsanlage bei Unterschreiten einer bestimmten Hinterachslast automatisch unter den normalen Leerlast-Bremsdruck absenkbar ist.
  2. 2. Bremsanlage nach Anspruch 1, mit einem über Luftfederbälge der Hinterachse pneumatisch angesteuerten Bremskraftregler, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
    1. a) der Bremskraftregler (9) ist mit seinem lastabhängig beeinflußten, ausgesteuerten Druck unter Zwischenschaltung eines Schaltventils (Magnetventil 13; Umschaltventil 33) an einen Steueranschluß (27) des Druckwandlers angeschlossen; und
    2. b) das Schaltventil ist in Abhängigkeit der Hinterachslast zwischen einer Durchgangsstellung für den ausgesteuerten Druck des Bremskraftreglers (9) und einer Sperrstellung schaltbar, in der der Steueranschluß (27) des Druckwandlers drucklos gemacht wird.
  3. 3. Bremsanlage nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
    1. a) das Schaltventil ist als ein Magnetventil (13) ausgebildet, welches in erregtem Zustand die Sperrstellung und in entregtem Zustand die Durchgangsstellung einnimmt;
    2. b) die Bestromung des Magnetventils (13) erfolgt mittels eines Druckschalters (15); und
    3. c) der Druckschalter (15) ist in Abhängigkeit der Hinterachslast wirksam.
  4. 4. Bremsanlage nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
    1. a) der Druckschalter (15) ist vom Druck wenigstens eines der Luftfederbälge (11) ansteuerbar; und
    2. b) der Druckschalter (15) ist unterhalb eines vorbestimmten Druckes des Luftfederbalges aktivierbar, derart, daß er die Bestromung des Magnetventils (13) auslöst.
  5. 5. Bremsanlage nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckschalter (15) über ein Select-High-Ventil (31) an die Luftfederbälge (11) der beiden Fahrzeugseiten der Hinterachse angeschlossen ist.
  6. 6. Bremsanlage nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
    1. a) das Schaltventil ist als ein pneumatisch angesteuertes Umschaltventil (33) ausgebildet, welches bei pneumatischer Betätigung die Sperrstellung einnimmt und welches in nicht betätigtem Zustand die Durchgangsstellung einnimmt; und
    2. b) die Betätigung des Umschaltventils (33) erfolgt einerseits mittels des Balgdruckes wenigstens eines der Luftfederbälge (11) der Hinterachse und andererseits mittels rückstellender Federkraft.
  7. 7. Bremsanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Umschaltventil (33) mittels eines Select-High-Ventils (31) an die Luftfederbälge (11) der beiden Fahrzeugseiten der Hinterachse angeschlossen ist.
  8. 8. Bremsanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckwandler als Last-Leer-Ventil im Fußbremsventil integriert ist.
  9. 9. Bremsanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckwandler als separate Einheit zwischen Fußbremsventil und Vorderachs-Bremszylinder angeordnet ist.
  10. 10. Bremsanlage nach Anspruch 1, mit einem mechanisch angesteuerten Bremskraftregler, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
    1. a) der Bremskraftregler ist mit seinem lastabhängig beeinflußten, ausgesteuerten Druck unter Zwischenschaltung eines Magnetventils (13) an einen Steueranschluß (27) des Druckwandlers angeschlossen;
    2. b) das Magnetventil (13) ist durch einen Mikroschalter bzw. Induktiv- Sensor ansteuerbar, welcher über die lastabhängig beeinflußte Drehbewegung des Nockens bzw. der Welle des mechanischen Bremskraftreglers schaltbar ist, und
    3. c) das Magnetventil (13) ist in Abhängigkeit der Hinterachslast zwischen einer Durchgangsstellung für den ausgesteuerten Druck des Bremskraftreglers und einer Sperrstellung schaltbar, in der der Steueranschluß (27) des Druckwandlers drucklos gemacht wird.






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