DE102011087511A1 - Druckregelventil - Google Patents
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft ein Druckregelventil mit einem Versorgungsanschluss, an dem ein Versorgungsdruck anliegt, mit einem Tankanschluss, an dem ein Tankdruck anliegt, und mit einem Arbeitsanschluss, an dem ein Arbeitsdruck anliegt, der mit dem Druckregelventil geregelt wird, das in zwei Teilventile unterteilt ist. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Hydrauliksystem mit einem derartigen Druckregelventil.
- Aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 10 2005 056 029 A1 ist ein Hydrauliksystem mit wenigstens einem Hydraulikventil zum Ansteuern einer Komponente bekannt, wobei ein auf das Hydraulikventil wirkender Steuerdruck über einen Versorgungsdruck eines Vorsteuerkreises mit zumindest einem Stellglied ansteuerbar ist, dem zumindest eine Druckreduziereinrichtung vorgeschaltet ist. Das Stellglied ist als elektromagnetisch betätigtes Proportionalventil ausgeführt. Die Druckreduziereinrichtung ist als Druckbegrenzungsventil ausgeführt, das zwischen eine Vorsteuerblende des Vorsteuerkreises und das Proportionalventil geschaltet ist. Das Druckbegrenzungsventil umfasst einen federbelasteten Steuerkolben mit einer von dem Versorgungsdruck beaufschlagten ersten Fläche und einer von dem Steuerdruck beaufschlagten zweiten Fläche. - Aufgabe der Erfindung ist es, ein Druckregelventil gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 im Hinblick auf die im Betrieb auftretende Leckage, die Regelqualität und/oder die Herstellkosten weiter zu verbessern.
- Die Aufgabe ist bei einem Druckregelventil mit einem Versorgungsanschluss, an dem ein Versorgungsdruck anliegt, mit einem Tankanschluss, an dem ein Tankdruck anliegt, und mit einem Arbeitsanschluss, an dem ein Arbeitsdruck anliegt, der mit dem Druckregelventil geregelt wird, das in zwei Teilventile unterteilt ist, dadurch gelöst, dass ein mechanisch durch einen Betätigungskolben betätigbarer Schließkolben in einer Schließstellung eine Verbindung zwischen dem Versorgungsanschluss und dem Arbeitsanschluss leckagefrei unterbricht. Durch den Schließkolben wird eine Leckageströmung von dem Versorgungsanschluss zu dem Arbeitsanschluss und dem Tankanschluss sicher verhindert. Die beiden Teilventile sind vorzugsweise als Sitzventile so ausgeführt, dass weder der Tankdruck noch der Versorgungsdruck eine Wirkfläche in Betätigungsrichtung aufweisen. Durch die erfindungsgemäße Gestaltung wird im Betrieb des Druckregelventils erreicht, dass eine Leckage nur noch an nicht steuernden Spalten auftritt, deren Länge ohne Rücksicht auf Überdeckung und Magnethub hinreichend groß gewählt werden kann.
- Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Druckregelventils ist dadurch gekennzeichnet, dass der Schließkolben einen Arbeitsdruckventilsitz zwischen dem Versorgungsanschluss und dem Arbeitsanschluss darstellt. Der Schließkolben ist zu diesem Zweck mit einer vorzugsweise kegeligen Dichtfläche ausgestattet, die an einer Dichtkante eines Gehäuses zur Anlage kommt, um die Verbindung zwischen dem Versorgungsanschluss und dem Arbeitsanschluss zu unterbrechen.
- Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Druckregelventils ist dadurch gekennzeichnet, dass der Schließkolben drucklos oder druckausgeglichen ausgeführt ist. Der Schließkolben ist vorzugsweise in Bezug auf den Arbeitsdruck und den Versorgungsdruck druckausgeglichen. Druckausgeglichen bedeutet, dass der Schließkolben keine resultierende Druckwirkfläche aufweist. Dadurch wird sichergestellt, dass sich eine Ventilsteigung nicht beim Kontakt beider Kolben ändert.
- Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Druckregelventils ist dadurch gekennzeichnet, dass der Schließkolben durch eine Schließfeder in seine Schließstellung vorgespannt ist. Die Schließfeder kann relativ klein, das heißt mit einer relativ geringen Federkraft, ausgeführt sein. Die Schließfeder stellt eine Hysterese zwischen Systemsteuern und Tanksteuern dar und darf nur so stark wie nötig dimensioniert werden. Der Begriff System bezieht sich auf den Arbeitsanschluss. Der Arbeitsdruck wird auch als Systemdruck bezeichnet.
- Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Druckregelventils ist dadurch gekennzeichnet, dass der Betätigungskolben die folgenden Betätigungsstellungen einnehmen kann: In einer ersten Betätigungsstellung ist der Betätigungskolben von dem Schließkolben beabstandet; in einer zweiten Betätigungsstellung kommt der Betätigungskolben mit dem Schließkolben in Kontakt; in einer dritten Betätigungsstellung hat der Betätigungskolben mit dem Schließkolben Kontakt. Der Betätigungskolben ist, zum Beispiel mit Hilfe von Magnetkräften, zwischen seinen drei Betätigungsstellungen bewegbar. In der ersten Betätigungsstellung des Betätigungskolbens ist der Arbeitsanschluss über den Betätigungskolben mit dem Tankanschluss verbunden. In der zweiten Betätigungsstellung des Betätigungskolbens wird die Verbindung zwischen Arbeitsanschluss und Tankanschluss unterbrochen, wobei der Arbeitsdruckventilsitz zwischen Schließkolben und Gehäuse geschlossen bleibt. In der dritten Betätigungsstellung bewegt sich der Betätigungskolben zusammen mit dem Schließkolben um den Arbeitsdruck zu regeln.
- Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Druckregelventils ist dadurch gekennzeichnet, dass der Betätigungskolben und der Schließkolben mit ihren einander zugewandten Enden einen Tankdruckventilsitz darstellen. Zur Darstellung des Ventilsitzes ist vorzugsweise an dem Betätigungskolben eine zum Beispiel kegelförmige Dichtfläche ausgebildet, die an einer Dichtkante des Schließkolbens zur Anlage kommt, um den Tankdruckventilsitz zu schließen. Bei geöffnetem Tankdruckventilsitz ist der Arbeitsanschluss mit dem Tankanschluss verbunden. Bei geschlossenem Tankdruckventilsitz ist die Verbindung zwischen Arbeitsanschluss und Tankanschluss unterbrochen.
- Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Druckregelventils ist dadurch gekennzeichnet, dass der Betätigungskolben innerhalb eines Tankdruckventilsitzdurchmessers einen Verbindungskanal aufweist, der eine erste Arbeitsdruckfläche des Betätigungskolbens innerhalb des Tankdruckventilsitzdurchmessers mit einem Arbeitsdruckanschlussraum im Bereich einer zweiten Arbeitsdruckfläche des Betätigungskolbens verbindet. Dadurch wird an dem Betätigungskolben eine resultierende Wirkfläche für den Arbeitsdruck geschaffen. Die Größe der resultierenden Wirkfläche für den Arbeitsdruck kann an einen gewünschten Druckbereich sowie an eine Betätigungskraft, zum Beispiel eine Magnetkraft, angepasst werden. Bei dieser Anpassung können ein Verstärkungsfaktor und eine Druckübersetzung berücksichtigt werden.
- Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Druckregelventils ist dadurch gekennzeichnet, dass der Betätigungskolben einen Betätigungsstößel aufweist, der von einer dem Schließkolben abgewandten Stirnfläche des Betätigungskolbens ausgeht und die zweite Arbeitsdruckfläche des Betätigungskolbens begrenzt. Der Betätigungsstößel ragt mit seinem freien Ende in einen Druckentlastungsraum, der mit Tankdruck beaufschlagt ist.
- Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Druckregelventils ist dadurch gekennzeichnet, dass der Betätigungsstößel des Betätigungskolbens mit einem Betätigungsmagneten zusammenwirkt. Bei dem Betätigungsmagneten handelt es sich vorzugsweise um einen als Proportionalmagnet ausgeführten Elektromagneten, der elektrisch betätigt wird. Wenn der Elektromagnet stromlos geschaltet ist, dann wird der Betätigungskolben durch den auf die resultierende Wirkfläche wirkenden Arbeitsdruck in Anlage an dem Magneten beziehungsweise an einem Magnetkolben gehalten. Wenn der Elektromagnet bestromt wird, dann wird der Betätigungskolben von dem Magneten weg auf den Schließkolben zu bewegt.
- Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Hydrauliksystem mit einem vorab beschriebenen Druckregelventil. Das Hydrauliksystem ist vorzugsweise einer hydraulischen Getriebesteuerung zugeordnet. Über das Druckregelventil wird einer nachgeschalteten Hydraulikeinrichtung mit dem Arbeitsdruck beaufschlagtes Hydraulikmedium zugeführt oder abgeführt. Die Hydraulikeinrichtung kann ein Hydraulikventil umfassen, das über das Druckregelventil angesteuert wird. Das Hydrauliksystem wird vorzugsweise bei Doppelkupplungsgetrieben, CVT-Getriebesystemen oder dergleichen zur Steuerung bestimmter Getriebekomponenten beziehungsweise zum Steuern von Teilbereichen der Getriebesysteme verwendet.
- Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Es zeigen:
-
1 eine vereinfachte Darstellung eines Hydrauliksystems mit einem erfindungsgemäßen Druckregelventil in Form eines Hydraulikschaltplans und -
2 ein Ausführungsbeispiel des Druckregelventils aus1 im Längsschnitt. - In den
1 und2 ist ein Hydrauliksystem1 mit einem Druckregelventil2 schematisch und in einem Längsschnitt dargestellt. Über eine Versorgungsdruckleitung3 wird, zum Beispiel mit Hilfe einer Hydraulikpumpe, ein Versorgungsdruck an einem Versorgungsdruckanschluss bereitgestellt. Über eine Arbeitsdruckleitung4 wird ein mit Hilfe des Druckregelventils2 geregelter Arbeitsdruck, zum Beispiel in einer Getriebesteuerung, bereitgestellt. Über eine Tankdruckleitung5 ist das Druckregelventil2 an einen Tank6 für Hydraulikmedium angeschlossen. Bei dem Hydraulikmedium handelt es sich vorzugsweise um Hydrauliköl, das aus dem Tank6 , zum Beispiel über die Hydraulikpumpe, durch die Versorgungsdruckleitung3 zugeführt wird. - An einer Verzweigung
10 teilt sich die Arbeitsdruckleitung4 in einen Arbeitsdruckleitungsabschnitt11 und einen Arbeitsdruckleitungsabschnitt12 auf. Der Arbeitsdruckleitungsabschnitt11 ist an ein erstes Teilventil21 angeschlossen. Der Arbeitsdruckleitungsabschnitt12 ist an ein zweites Teilventil22 angeschlossen. Die beiden Teilventile21 und22 stellen gemeinsam das erfindungsgemäße Druckregelventil2 dar. Das Teilventil21 umfasst einen Betätigungskolben23 , der elektromagnetisch betätigbar ist. Das Teilventil22 umfasst einen Schließkolben24 , der mechanisch über den Betätigungskolben23 betätigbar ist. - In
1 sieht man, dass der Betätigungskolben23 an seinem dem Schließkolben24 zugewandten Ende ein mechanisches Kopplungselement25 aufweist. Der Schließkolben24 weist an seinem dem Betätigungskolben23 zugewandten Ende ein mechanisches Kopplungselement26 auf. Die beiden Kopplungselemente25 ,26 sind in1 voneinander beabstandet. - Das Teilventil
21 mit dem Betätigungskolben23 kann drei verschiedene Stellungen einnehmen. Das Teilventil22 mit dem Schließkolben24 kann zwei verschiedene Stellungen einnehmen. Das Teilventil21 hat einen ersten Anschluss für den Arbeitsdruckleitungsabschnitt11 und einen zweiten Anschluss für die Tankdruckleitung5 . Das Teilventil22 hat einen ersten Anschluss für den Arbeitsdruckleitungsabschnitt12 und einen zweiten Anschluss für die Versorgungsdruckleitung3 . - In
1 ist eine Verbindung zwischen der Versorgungsdruckleitung3 und dem Arbeitsdruckleitungsabschnitt12 durch den Schließkolben24 unterbrochen. Eine Verbindung zwischen dem Arbeitsdruckleitungsabschnitt11 und der Tankdruckleitung5 ist durch den Betätigungskolben23 freigegeben. Wenn der Betätigungskolben23 elektromagnetisch betätigt wird, dann wird die Verbindung zwischen dem Arbeitsdruckleitungsabschnitt11 und der Tankdruckleitung5 unterbrochen, und zwar in beiden weiteren Stellungen, die der Betätigungskolben23 einnehmen kann. - In seiner Mittelstellung kommt der Betätigungskolben
3 mit dem freien Ende des mechanischen Kopplungselements25 in Kontakt mit dem freien Ende des mechanischen Kopplungselements26 . Wenn der Betätigungskolben23 aus seiner Mittelstellung weiter auf das Betätigungsventil22 zu bewegt wird, dann bewegen sich der Betätigungskolben23 und der Schließkolben24 zusammen, um die Versorgungsdruckleitung3 im Druckregelbetrieb bedarfsabhängig mit dem Arbeitsdruckleitungsabschnitt12 zu verbinden. - Von dem Arbeitsdruckleitungsabschnitt
12 erstreckt sich eine Druckrückführung28 zu dem Ende des Betätigungskolbens23 mit dem mechanischen Kopplungselement25 . Die Druckrückführung28 dient dazu, ein Kräftegleichgewicht an dem Betätigungskolben23 aufrecht zu erhalten. Mit dem Teilventil21 kann das Ablassen von Hydraulikmedium aus dem Arbeitsdruckleitungsabschnitt11 in den Tank6 geregelt werden. Ein Druckaufbau in der Arbeitsdruckleitung4 kann über das Teilventil22 geregelt werden. - In
2 werden für gleiche oder ähnliche Teile wie in1 die gleichen Bezugszeichen verwendet. In2 sieht man, dass der Betätigungskolben23 und der Schließkolben24 in einem Gehäuse30 in Längsrichtung hin und her bewegbar geführt sind. Zu diesem Zweck weist das Gehäuse30 eine Gehäusebohrung auf, die durch einen Stopfen32 verschlossen ist. Zwischen dem Betätigungskolben23 und dem Gehäuse30 ist ein Arbeitsdruckventilsitz31 ausgebildet. - Zur Darstellung des Arbeitsdruckventilsitzes
31 weist der Schließkolben24 eine kegelige Dichtfläche auf, die bei geschlossenem Arbeitsdruckventilsitz31 dichtend an einer Dichtkante anliegt, die in dem Gehäuse30 ausgebildet ist. Eine Schließfeder34 ist so zwischen dem Schließkolben24 und dem Stopfen32 eingespannt, dass der Arbeitsdruckventilsitz31 , wie dargestellt, geschlossen wird. - Wenn der Schließkolben
24 auf den Stopfen32 zu bewegt wird, dann wird die Schließfeder24 zusammengedrückt und der Arbeitsdruckventilsitz31 geöffnet. Bei geöffnetem Arbeitsdruckventilsitz31 wird eine Verbindung zwischen der Versorgungsdruckleitung3 und dem Arbeitsdruckleitungsabschnitt12 freigegeben. Durch den geschlossenen Arbeitsdruckventilsitz31 wird die Verbindung zwischen dem Arbeitsdruckleitungsabschnitt12 und der Versorgungsdruckleitung3 unterbrochen. - Die beiden einander zugewandten Enden des Betätigungskolbens
23 und des Schließkolbens24 dienen zur Darstellung eines Tankdruckventilssitzes36 . Zur Darstellung des Tankdruckventilsitzes36 ist an dem Ende des Betätigungskolbens23 eine Dichtfläche ausgebildet, die an einer Dichtkante am Ende des Schließkolbens24 dichtend zur Anlage kommen kann, um den Tankdruckventilsitz36 zu schließen. - In
2 sind die beiden einander zugewandten Enden des Schließkolbens24 und des Betätigungskolbens23 voneinander beabstandet, so dass der Tankdruckventilsitz36 geöffnet ist. Diese Stellung entspricht der ersten Stellung des Teilventils21 in1 . Über einen Verbindungskanal38 , der sich in Längsrichtung und in Querrichtung durch den Betätigungskolben23 erstreckt, wird der Arbeitsdruck aus dem Arbeitsdruckleitungsabschnitt11 in den Tank6 abgebaut. - Der Betätigungskolben
23 weist an seinem dem Schließkolben24 zugewandten Ende innerhalb eines Tankdruckventilssitzdurchmessers eine erste Arbeitsdruckfläche41 auf, die über den Verbindungskanal38 mit dem Arbeitsdruck beaufschlagbar ist. Der Betätigungskolben23 weist an seinem anderen Ende eine zweite Arbeitsdruckfläche42 auf, die in einem Arbeitsdruckanschlussraum44 mit dem Arbeitsdruck aus dem Arbeitsdruckleitungsabschnitt11 beaufschlagt ist. Die zweite Arbeitsdruckfläche42 ist als Ringfläche ausgeführt, die radial innen von einem Betätigungsstößel48 begrenzt wird, der sich von dem Ende des Betätigungskolbens23 mit der zweiten Arbeitsdruckfläche42 zu einem Betätigungsmagneten50 erstreckt. - Der Betätigungsmagnet
50 weist ein Betätigungselement54 auf, an welchem das freie Ende des Betätigungsstößels48 des Betätigungskolbens23 anliegt. Wenn der Betätigungsmagnet50 bestromt wird, dann wird der Betätigungskolben23 über das Betätigungselement54 und den Betätigungsstößel48 auf den Schließkolben24 zu bewegt. Wenn der Betätigungskolben23 mit dem Schließkolben24 Kontakt bekommt, dann wird der Tankdruckventilsitz36 geschlossen und die Verbindung zwischen dem Arbeitsdruckleitungsabschnitt11 und der Tankdruckleitung5 unterbrochen. - Bei geschlossenem Arbeitsdruckventilsitz
31 wird die erste Arbeitsdruckfläche41 über den Verbindungskanal38 , welcher der Druckrückführung28 in1 entspricht, mit dem Arbeitsdruck beaufschlagt. Die zweite Arbeitsdruckfläche42 ist soviel kleiner als die erste Arbeitsdruckfläche41 , dass sich der Betätigungskolben23 bei bestromtem Elektromagneten50 im Gleichgewicht befindet. Mit zunehmender Bestromung des Betätigungsmagneten oder Elektromagneten50 werden die beiden in Kontakt befindlichen Kolben23 ,24 zusammen auf den Stopfen32 zu bewegt, um den Arbeitsdruckventilsitz31 bedarfsabhängig zu öffnen. - Bezugszeichenliste
-
- 1
- Hydrauliksystem
- 2
- Druckregelventil
- 3
- Versorgungsdruckleitung
- 4
- Arbeitsdruckleitung
- 5
- Tankdruckleitung
- 6
- Tank
- 10
- Verzweigung
- 11
- Arbeitsdruckleitungsabschnitt
- 12
- Arbeitsdruckleitungsabschnitt
- 21
- Teilventil
- 22
- Teilventil
- 23
- Betätigungskolben
- 24
- Schließkolben
- 25
- mechanisches Kopplungselement
- 26
- mechanisches Kopplungselement
- 28
- Druckrückführung
- 30
- Gehäuse
- 31
- Arbeitsdruckventilsitz
- 32
- Stopfen
- 34
- Schließfeder
- 36
- Tankdruckventilsitz
- 38
- Verbindungskanal
- 41
- erste Arbeitsdruckfläche
- 42
- zweite Arbeitsdruckfläche
- 44
- Arbeitsdruckanschlussraum
- 48
- Betätigungsstößel
- 50
- Betätigungsmagnet
- 54
- Betätigungselement
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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- Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102005056029 A1 [0002]
Claims (10)
- Druckregelventil mit einem Versorgungsanschluss, an dem ein Versorgungsdruck anliegt, mit einem Tankanschluss, an dem ein Tankdruck anliegt, und mit einem Arbeitsanschluss, an dem ein Arbeitsdruck anliegt, der mit dem Druckregelventil (
2 ) geregelt wird, das in zwei Teilventile (21 ,22 ) unterteilt ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein mechanisch durch einen Betätigungskolben (23 ) betätigbarer Schließkolben (24 ) in einer Schließstellung eine Verbindung zwischen dem Versorgungsanschluss und dem Arbeitsanschluss leckagefrei unterbricht. - Druckregelventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schließkolben (
24 ) einen Arbeitsdruckventilsitz (21 ) zwischen dem Versorgungsanschluss und dem Arbeitsanschluss darstellt. - Druckregelventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schließkolben (
24 ) drucklos oder druckausgeglichen ausgeführt ist. - Druckregelventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schließkolben (
24 ) durch eine Schließfeder (34 ) in seine Schließstellung vorgespannt ist. - Druckregelventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Betätigungskolben (
23 ) die folgenden Betätigungsstellungen einnehmen kann: – in einer ersten Betätigungsstellung ist der Betätigungskolben (23 ) von dem Schließkolben (24 ) beabstandet; – in einer zweiten Betätigungsstellung kommt der Betätigungskolben (23 ) mit dem Schließkolben (24 ) in Kontakt; – in einer dritten Betätigungsstellung hat der Betätigungskolben (23 ) mit dem Schließkolben (24 ) Kontakt. - Druckregelventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Betätigungskolben (
23 ) und der Schließkolben (24 ) mit ihren einander zugewandten Enden einen Tankdruckventilsitz (36 ) darstellen. - Druckregelventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Betätigungskolben (
23 ) innerhalb eines Tankdruckventilsitzdurchmessers einen Verbindungskanal (38 ) aufweist, der eine erste Arbeitdruckfläche (41 ) des Betätigungskolbens (23 ) innerhalb des Tankdruckventilsitzdurchmessers mit einem Arbeitsdruckanschlussraum (44 ) im Bereich einer zweiten Arbeitsdruckfläche (42 ) des Betätigungskolbens (23 ) verbindet. - Druckregelventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Betätigungskolben (
23 ) einen Betätigungsstößel (48 ) aufweist, der von einer dem Schließkolben (24 ) abgewandten Stirnfläche des Betätigungskolbens (23 ) ausgeht und die zweite Arbeitsdruckfläche (42 ) des Betätigungskolbens (23 ) begrenzt. - Druckregelventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Betätigungsstößel (
48 ) des Betätigungskolbens (23 ) mit einem Betätigungsmagneten (50 ) zusammenwirkt. - Hydrauliksystem mit einem Druckregelventil (
2 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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DE102011087511A DE102011087511A1 (de) | 2010-12-23 | 2011-12-01 | Druckregelventil |
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Publication Number | Publication Date |
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DE102011087511A1 true DE102011087511A1 (de) | 2012-06-28 |
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ID=46508889
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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- 2011-12-01 DE DE102011087511A patent/DE102011087511A1/de not_active Ceased
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