DE2448657C3 - Joint, in particular a swivel joint for a suspension arm of a vehicle wheel - Google Patents
Joint, in particular a swivel joint for a suspension arm of a vehicle wheelInfo
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Description
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß einerseits die Wälzgiieder längs des Umfangs auf Gruppen aufgeteilt sind, welche durch freie Zwischen·1 According to the invention, this object is achieved in that, on the one hand, the rolling elements are divided into groups along the circumference, which are separated by free spaces between 1
räume getrennt sind, wobei jeder freie Zwischenraum zwischen zwei Gruppen sich Ober einen Bogen erstreckt, welcher größer als der Bogen zwischen zwei benachbarten Wälzgliedern ein und derselben Gruppe ist, daß andererseits die Wälzglieder unter Pressung zwischen die Bohrung und die Welle eingebaut sind, wobei wenigstens eines der durch die Bohrung oder die Welle gebildeten Elemente durch ein dünnes rohrförmiges Element gebildet wird, und daß schließlich die Pressung der Wälzglieder, die Erstreckung der freien ι ο Zwischenräume und die Dicke des dünnen rohrförmigen Elements so bestimm! sind, daß die beim Zusammenbau des Gelenks entwickelten Beanspruchungen elastische Verformungen des oder der dünnen rohrförmigen Elemente erzeugen, welche auf den freien Zwischenräumen entsprechende Zonen beschränkt sind, an deren Stelle das Fehlen von Wälzgliedern Punkte geringeren Widerstands schafftspaces are separated, with each free space between two groups extending over an arch extends, which is larger than the arc between two adjacent rolling members of one and the same group is that on the other hand, the rolling members under pressure are installed between the bore and the shaft, at least one of the through the bore or the Shaft formed elements is formed by a thin tubular element, and that finally the Pressing the rolling members, the extent of the free ι ο spaces and the thickness of the thin tubular Elements so definite! are that the stresses developed during the assembly of the joint are elastic Produce deformations of the thin tubular element or elements, which on the free spaces corresponding zones are limited, in the place of which the absence of rolling elements results in lower points Creates resistance
Aus der FR-PS 11 07 174 ist es bekannt, in einem Nadellager jeweils zwei Wälzkörper in einem Fenster m des N'adeüagcrkäfigs anzuordnen, so daß Zweiergruppen von WäMzkörpern entstehen, die jeweiL durch einen schmalen Steg des Nadellagerkäfigs voneinander getrennt sind. Durch diese Lösung soll gegenüber einem herkömmlichen Nadellagerkäfig, bei dem jeweils ein Wälzkörper in einer Öffnung angeordnet ist, die Belastbarkeit des Lagers erhöht werden, wobei dennoch die Wälzkörper nicht aus dem Nadellagerkäfig herausfallen können. Bei dem aus der FR-P? 1107174 bekannten Lager wird somit also eine möglichst lückenlose Abstützung der Welle und/oder der Muffe auf den Wälzkörnern angestrebt. Eine Deformation der Muffe oder der Welle, wie dies beim Anmeldungsgegenstand angestrebt wird, wäre selbst bei einer dünnwandigen Ausführung der Muffe oder der Welle mit einem » derartigen Wälzlager nicht möglich.From FR-PS 11 07 174 it is known to arrange two roller bodies in a needle bearing in a window m of the N'adeüagcrkäfigs so that two groups of heating bodies are created, which are separated from each other by a narrow web of the needle bearing cage. This solution is intended to increase the load-bearing capacity of the bearing compared to a conventional needle bearing cage in which a rolling element is arranged in an opening in each case, although the rolling elements cannot fall out of the needle bearing cage. The one from the FR-P? 1107174 known bearings, the aim is therefore to support the shaft and / or the sleeve on the rolling grains as completely as possible. A deformation of the sleeve or the shaft, as is sought in the subject of the application, would not be possible even with a thin-walled design of the sleeve or the shaft with such a roller bearing.
Die gesamte Winkelerstreckung der freien Zwischenräume beträgt vorzugsweise wenigstens eine Vierteldrehung, d. h. 90°, und ist zweckmäßig etwa gleich der Hälfte einer Umdrehung, d. h. 180°. 4t>The total angular extent of the free spaces is preferably at least a quarter turn, d. H. 90 °, and is expediently approximately equal to half a revolution, i.e. H. 180 °. 4t>
Die Wälzglieder sind vorzugsweise auf drei um 120° gegeneinander versetzte Gruppen aufgeteilt, wobei sich jede Gruppe über einen Bogen von etwa 60° erstreckt, es können jedoch auch zwei einander gegenüberliegende, um 180° gegeneinander versetzte Gruppen vorhanden sein, wobei sich jede Gruppe über einen Bogen erstreckt, welcher von όθ° bis zu 90° gehen kann.The rolling members are preferably divided into three groups offset from one another by 120 °, with each group extends over an arc of about 60 °, but two opposite, Groups offset from one another by 180 ° may be present, each group extending over an arc extends, which can go from όθ ° up to 90 °.
Das dünne rohrförmige Element kann durch die mit der Bohrung versehene Muffe oder durch die Welle gebildet werden. Gemäß einer Ausführungsabwandlung können die Welle und die Muffe alle beide durch dünne rohrförmige Elemente gebildet werden.The thin tubular element can pass through the bore provided with the sleeve or through the shaft are formed. According to a variant embodiment, the shaft and the sleeve can both be thin tubular elements are formed.
Die freien Zwischenräume zwischen den Wälzgliedergruppen werden konstruktionsgemäß durch Käfige oder Abstandszwischenglieder hergestellt.The free spaces between the rolling link groups are designed by Cages or spacer links are made.
Die Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beiinielshalber erläutert.The invention is explained below with reference to the drawing for the sake of simplicity.
Fig. I zeigt in einer geschnittenen Teilansicht einen Abfederungsarm eines Fahrzeugrades und sein erfindungsgemäßes Gelenk. 6QFig. I shows a sectional partial view Suspension arm of a vehicle wheel and its joint according to the invention. 6Q
Fig,2 zeigt in einem schematischen Querschnitt das effindungsgemäße Gelenk vor dem Zusammenbau.Fig, 2 shows in a schematic cross section that design joint prior to assembly.
Fig.3 iceigt schematisch in gleicher Darstellung wie Fig.2 das Gelenk Während des Betriebes, wobei die Verformungen ινϊ Erleichterung des Verständnissüs übertrieben sind.Fig.3 iceigt schematically in the same representation as Fig.2 the joint during operation, the deformations ινϊ facilitating understanding are exaggerated.
F i g. 1 zeigt ein Schwenkgelenk 1 mit einer mit einer Bohrung 3 versehenen Muffe 2, einer zu der Muffe gleichachsigen Weile 4, welche in die Bohrung 3 eintreten kann, und zwischen der Welle 4 und der Bohrung 3 angeordneten Wälzgliedern 5.F i g. 1 shows a swivel joint 1 with one with one Bore 3 provided sleeve 2, a coaxial with the sleeve shaft 4, which in the bore 3 can occur, and between the shaft 4 and the bore 3 arranged rolling members 5.
In dem Beispiel der F i g. 1 dient das Schwenkgelenk 1 zur Anbringung eines Abfederungsarms 6 eines Fahrzeugrades, wobei der Arm 6 fest mit der Muffe 2 verbunden ist. Die Muffe 2 ist an ihrem äußeren Ende an einem gerieften Ende 7 a eines querliegenden Torsionsstabes 7 verankert, welcher seinerseits an seinem anderen Ende Tb in einer Bohrung Sa einer Scheibe 8 verankert ist, welche fest mit einer Verlängerung 4a größeren Durchmessers der Welle 4 verbunden istIn the example of FIG. 1, the swivel joint 1 is used to attach a cushioning arm 6 of a vehicle wheel, the arm 6 being firmly connected to the sleeve 2. The sleeve 2 is anchored at its outer end to a grooved end 7 a of a transverse torsion bar 7, which in turn is anchored at its other end Tb in a bore Sa of a disk 8 which is firmly connected to an extension 4a of larger diameter of the shaft 4
Die Verbindung zwischen der Verlängerung 4a und der Welle 4 wird durch einen kegelstumpfförmigen Abschnitt 46 hergestelltThe connection between the extension 4a and the shaft 4 is made by a frustoconical Section 46 made
Die Wälzglieder 5 sind zweckmäßig durch Nadeln gebildet, welche zwei einen gegenseitigen axialen Abstand besitzende Anordnungen a, b bilden.The rolling members 5 are expediently formed by needles which form two arrangements a, b which are axially spaced from one another.
Wie aus F i g. 2 und 3 hervorgeht, sind die Wälzglieder oder Nadeln 5 erfindungsgemäß '"'ngs des Umfangs auf Gruppen g-„ g2, g3 aufgeteilt, welche durch freie Zwischenräume ei, ei, es getrennt sind, wobei sich jeder freie Zwischenraum zwischen zwei Gruppen über einen Bogen d erstreckt, welcher größer als der Bogen j zwischen zwei Denachbarten Wälzgliedern 5 ein und derselben Gruppe ist. Die Wälzglieder 5 sind unter Pressung zwischen die Bohrung 3 und die Welle 4 eingesetzt, d. h. d:r Durchmesser h der Nadeln 5 ist größer als die Differenz e zwiscneT den Halbmessern der Bohrung 3 und der Welle 4 vor dem Einbau der Wälzglieder 5 in die ringförmige Zone 9 zwischen der Welle und der Bohrung.As shown in FIG. 2 and 3, the rolling members or needles 5 according to the invention are divided into groups g- "g 2 , g 3 , which are separated by free spaces ei, ei, es , each free space between two groups extends over an arc d , which is larger than the arc j between two adjacent rolling members 5 of one and the same group. The rolling members 5 are inserted under pressure between the bore 3 and the shaft 4, ie d: r diameter h of the needles 5 is larger as the difference e between the radii of the bore 3 and the shaft 4 before the rolling elements 5 are installed in the annular zone 9 between the shaft and the bore.
In Fig. 2, in welcher die verschiedenen Elemente schematisch vor dem Einbau der Nadeln 5 in die Zone 9 dargestellt sind, ist der äußere Umriß der Welle 4 durch einen strichpunktierten Kreisumfang dargestellt, welcher außerhalb eines anderen ebenfalls strichpunktierten Kreisurnfangs c liegt. Dieser Kreis'imfarg c bildet eine äußere Tangente an die Nadein 5, welche in F i g. 2 tangential innerhalb der Bohrung 3 dargestellt sind.In Fig. 2, in which the various elements are shown schematically prior to the installation of the needles 5 in the zone 9, the outer contour of the shaft 4 is shown by a dash-dotted circle circumference, which is outside another circle c also dash-dotted circle. This Kreis'imfarg c forms an outer tangent to the needle 5, which in FIG. 2 are shown tangentially within the bore 3.
Wenigstens eines der durch die Muffe 2 und die Welle 4 gebildeten Elemente wird durch ein dünnes rohrförmiges Element gebildet. In dem Fall der Fig. 1 ist es die Muffe 2, welche das dünne rohrförmige Element bildet. Wie man nämlich sieht, ist das Verhältnis zwischen der Dicke des Elements 2 und dem Durchmesser desselben kleiner als das Verhältnis zwischen der Dicke der Welle 4 und ihrem Durchmesser.At least one of those through the sleeve 2 and the shaft 4 formed elements is formed by a thin tubular element. In the case of Fig. 1 it is the Sleeve 2 which forms the thin tubular element. As you can see, the relationship between the Thickness of the element 2 and the diameter of the same smaller than the ratio between the thickness of the shaft 4 and their diameter.
Wie aus F i g. I hervorgeht, ist die Welle 4 hohl, so daß sie einen Aufnahmeraum für den Torsionsstab 7 bildet, es ist jedoch klar, daß die Welle 4 in einer anderen Anwendung massiv s^in kann.As shown in FIG. I shows, the shaft 4 is hollow, so that it forms a receiving space for the torsion bar 7, but it is clear that the shaft 4 in another Application massively s ^ in can.
Die Pressung der Wälzglieder, d. h. die Differenz s= h — /, die Ausdehnung c/der freien Zwischenräume und die Dicke c {es dünnen rohrförmigen Elements (d. h. die Dicke der Muffe 2 in dem Fall der Fig. 1) sind so bestimmt, daß die beim Zusammenbau des Gelenks und somit beim E;nbau der Wälzglieder zwischen die Muffe 2 und die Welle 4 entstehenden Beanspruchungen elastische Verformungen des oder der dünnen rohrförmigen Elemente erzeugen, welche auf den freien Zwischenräumen ei, &, e$ entsprechende Zonen beschränkt sind, in weichen das Fehlen von Wälzgliedern Punkte geringeren Widerstands schafft.The compression of the rolling members, ie the difference s = h - /, the extent c / of the free spaces and the thickness c {of the thin tubular element (ie the thickness of the sleeve 2 in the case of FIG. 1) are determined so that those when assembling the joint and thus with the E ; In the construction of the rolling members between the sleeve 2 and the shaft 4, the stresses that arise produce elastic deformations of the thin tubular element or elements, which are limited to the free spaces ei, &, e $ corresponding zones, in which the absence of rolling members creates points of lower resistance.
Wie aus Fig.3 hervorgeht, erzeugt das Einpressen der Welle 4 innerhalb der in der Muffe 2 angeordneten Nadeln die Aufweitung der Muffe. An der Stelle der Gruppen gugt, gj von Nadeln 5, welche die Aufgabe vonAs can be seen from FIG. 3, the pressing in of the shaft 4 within the needles arranged in the sleeve 2 produces the expansion of the sleeve. In the place of the groups , gj of needles 5, which the task of
Schubzwischenstücken erfüllen, tritt eine radiale örtliche Verformung der dünnen Wand der Muffe 2 auf. Da die Länge des Umfangs des Querschnitts der Muffe 2 praktisch konstant bleibt, sucht sich die Muffe den ihr erteilten Verschiebungen zu widersetzen, so daß in ihr innere Spannungen entstehen, welche eine Abplattung des Querschnitts an der Stelle der freien Zwischenräume ei, e2, ei zur Folge haben. In Fig.3 ist diese Abplattung schematisch dargestellt, und zwar zur Erleichterung des Verständnisses übertrieben. Der Umriß der Muffe 2 ist vollausgezogen dargestellt, während der Umriß des zu den Nadeln 5 außen tangentialen Kreisumfangs bei 10 strichpunktiert dargestellt ist. Die größte Amplitude der Abplattung der Muffe 2 entspricht dem Maß m. Fulfill shear spacers, a radial local deformation of the thin wall of the sleeve 2 occurs. Since the length of the circumference of the cross-section of the sleeve 2 remains practically constant, the sleeve tries to oppose the displacements given to it, so that internal stresses arise in it, which flatten the cross-section at the location of the free spaces ei, e2, ei Have consequence. This flattening is shown schematically in FIG. 3, exaggerated to facilitate understanding. The outline of the sleeve 2 is shown fully extended, while the outline of the circumference tangential to the needles 5 on the outside is shown at 10 in dash-dotted lines. The greatest amplitude of the flattening of the sleeve 2 corresponds to the dimension m.
Die auf die Wand der Muffe 2 ausgeübte Kraft hat die Spannung derselben gemäß einer kürzeren Linie in den Zonen ei, ei. ei zur Folge, d. h. etwa gemäß einer Bogensehne.The force exerted on the wall of the sleeve 2 has the tension of the same according to a shorter line in the zones ei, ei. ei result, that is, roughly according to a bowstring.
Der so ausgeführte Zusammenbau ermöglicht die Erzielung annehmbarer Kontaktdrücke zwischen den Wälzgliedern 5 und den Oberflächen der Bohrung 3 und der Welle 4. Ebenso bleiben die Einpreßkräfte in annehmbaren Grenzen, und zwar dank den Biegungsverformungen infolge des »Quellens« der Muffe 2. oder gegebenenfalls der Zusammenziehung der Welle 4. wenn diese durch ein dünnes rohrförmiges Element gebildet wird, welches eine Verformung erfahren kann.The assembly thus carried out enables acceptable contact pressures to be obtained between the Rolling members 5 and the surfaces of the bore 3 and the shaft 4. Likewise, the press-in forces remain in acceptable limits, thanks to the bending deformations due to the "swelling" of the sleeve 2. or possibly the contraction of the shaft 4. when it is supported by a thin tubular element is formed, which can experience deformation.
Es ist zu bemerken, daß die von den Elementen beim Einpressen der Welle in die Muffe erlittenen Verformungen in dem elastischen Gebiet bleiben, so daß auf die Wälzglieder 5 ständig Kräfte wirken, welche sie gegen die Oberflächen der Bohrung 3 und der Welle 4 zu drücken suchen. Es besteht daher stets eine Berührung zwischen den Gliedern 5 und diesen Oberflächen, und die Abnutzung der Wälzglieder wird automatisch und ständig ausgeglichen.It should be noted that the deformations suffered by the elements when the shaft is pressed into the sleeve remain in the elastic area, so that forces constantly act on the rolling elements 5, which they seek to press against the surfaces of the bore 3 and the shaft 4. There is therefore always one Contact between the members 5 and these surfaces, and the wear of the rolling members will automatically and constantly balanced.
Dies wäre bei einer regelmäßigen Verteilung der Nadeln auf den ganzen Umfang der Welle 4 keineswegs der Fall. Bei einer Pressung der Wälzglieder wie in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung wäre dann das Einpressen der Welle 4 nur durch die Schaffung von sehr erheblichen Druck- und Zugbeanspruchungen möglich, und die Kontaktdrücke der Wälzglieder 5 können beträchtlich und sogar unzulässig werden, was eine sehr geringe Lebensdauer des Gelenks zur Folge hätte.With a regular distribution of the needles over the entire circumference of the shaft 4, this would by no means the case. When the rolling members were pressed as in a device according to the invention, the pressing would then take place of shaft 4 only possible by creating very considerable compressive and tensile loads, and the contact pressures of the rolling members 5 can become considerable and even inadmissible, which is a very would result in a short service life of the joint.
Es ist offenbar praktisch nicht möglich, zahlenmäßige Grenzwerte für die Pressung der Wälzglieder anzugeben, da diese von den Dicken und den Durchmessern der Muffe 2 und der Welle 4, der Erstreckung der freien Zwischenräume, der Art der benutzten Materialien usw. abhängen. Diese Pressung kann durch Festigkeitsberechnungen der Materialien bestimmt werden, nachdem die verschiedenen obigen Parameter gewählt wurden. Die Berechnung erfolgt dann so, daß die beim Einpressen entstehenden Beanspruchungen in dem Gebiet der elastischen Verformungen bleiben.It is apparently practically impossible to specify numerical limit values for the compression of the rolling members, as this depends on the thicknesses and diameters of the sleeve 2 and the shaft 4, the extent of the free The gaps, the type of materials used, etc. This pressure can be determined by strength calculations of materials can be determined after choosing the various parameters above. The calculation is then carried out in such a way that the stresses arising during the pressing-in process in the Area of elastic deformations remain.
Als nicht begrenzendes Beispiel sei jedoch angegeben, daß für Wellendurchmesser von etwa 50 Millimeter und eine Dicke der Muffe 2 von größenordriungsmäßig 4 Millimeter und eine Dicke Von 4 Millimeter für die Welle 4 Pressungen der Wälzglieder 5 von größen-As a non-limiting example, it should be stated that for shaft diameters of about 50 millimeters and a thickness of the sleeve 2 of the order of 4 millimeters and a thickness of 4 millimeters for the Shaft 4 pressures of the rolling members 5 of size
j ordnungsmäßig 6/ioo Millimeter möglich sind, d. h. /j _ e =s 0,06 mm.j order of 6 / ioo millimeters are possible, that is, / j _ e = s 0.06 mm.
Man kann also annehmen, daß die Größenordnung der Pressung einige hundertste! Millimeter beträgt.
Die gesamte Winkelerstreckung der freien Zwischenräume ei, ft, ez ist vorzugsweise wenigstens gleich einer
Vierteldrehung, rl. h. 90°. Zweckmäßig beträgt, wie in dem Fall der F i g. 2 und 3, diese gesamte Winkelerstrekkung
etwa die Hälfte einer Umdrehung,d. h. 180°.One can therefore assume that the magnitude of the pressure is a few hundredths! Millimeters.
The total angular extent of the free spaces ei, ft, ez is preferably at least equal to a quarter turn, rl. H. 90 °. As in the case of FIG. 2 and 3, this total angular extent about half of a turn, ie 180 °.
Die Wälzglieder 5 können auf drei Gruppen gu gi. gi aufgeteilt sein, wie in Fig. 2 und 3 dargestellt, welche um 120° gegeneinander versetzt sind, wobei sich jede Gruppe über einen Bogen von etwa 60° erstreckt. Der Bogen 7 zwischen zwei benachbarten Wälzgliedern 5 ein und derselben Gruppe ist sehr klein.The rolling members 5 can g u gi in three groups. gi , as shown in FIGS. 2 and 3, which are offset from one another by 120 °, with each group extending over an arc of approximately 60 °. The arc 7 between two adjacent rolling members 5 of one and the same group is very small.
Gemäß einer nicht dargestellten Ausführungsabwandlung können die Wälzglieder in zwei einander gegenüberliegenden, um 180° gegeneinander versetzten Gruppen angeordnet sein, wobei sich jede Gruppe über einen Bogen erstreckt, welcher von 60° bis zu 90° gehen kann. Allgemeiner können die Wälzglieder in einer beliebigen Zahl von örtlichen Konzentrationen angeordnet werden, zwischen welchen freie Zwischenräume gelassen sind. Diese freien Zwischenräume ei, ei, ei können konstruktionsgemäß mit Hilfe von Nadelkäfigen (stellungsbestimmenden Käfigen) oder von nicht dargestellten Abstandszwischenj^ücken erzielt werden. Die stellungsbestimmenden Käfige gewährleisten auch die Aufrechterhaltung der Abstände zwischen den Nadeln ein und derselben Gruppe.According to a variant embodiment, not shown, the rolling members can be arranged in two opposing groups offset from one another by 180 °, each group extending over an arc which can range from 60 ° to 90 °. More generally, the rolling members can be arranged in any number of local concentrations between which free spaces are left. These free spaces ei, ei, ei can be achieved according to the design with the help of needle cages (position-determining cages) or by spacing between joints (not shown). The position-determining cages also ensure that the distances between the needles of one and the same group are maintained.
Es ist klar, daß die Ausbildung der Welle 4 und der Muffe 5. welche für die besondere, in F i g. 1 dargestellte Anwendung hohl sind, im Rahmen der Erfindung abgewandelt werden kann. So kann z. B. eine dünne rohrförmige Welle mit einer dicken Muffe oder Lagerschale, eine massive Welle mit einer dünnen Lagerschale oder auch eine dünne Welle mit einer dünnen Lagerschale zusammenwirken. Die Verformungserscheinung tritt dann entweder an der Welle, oder an dem Lager, oder an den beiden Elementen auf.It is clear that the design of the shaft 4 and the sleeve 5. which for the particular, in F i g. 1 shown Application are hollow, can be modified within the scope of the invention. So z. B. a thin one tubular shaft with a thick sleeve or bearing shell, a solid shaft with a thin one Bearing shell or a thin shaft interact with a thin bearing shell. The deformation phenomenon then occurs either on the shaft, or on the bearing, or on the two elements.
Ein erfindungsgemäßes Gelenk ist besonders gut für eine Schwenkverbindung geeignet, z. B. den Radarm 6, weiche Schwingungen mit einer unter 90° liegenden Amplitude um eine mittlere Stellung ausführen können soll. Die Erfindung ermöglicht die Unterdrückung des betrieblichen Spiels und infolgedessen die Aufb bung oder wenigstens die starke Herabsetzung der von diesem Spiel bei Kraftfahrzeugen verursachten Nachteile, ohne deshalb die Lebensdauer des Gelenks zu verringern.A joint according to the invention is particularly well suited for a pivot connection, e.g. B. the wheel arm 6, can perform soft vibrations with an amplitude below 90 ° around a middle position target. The invention enables the suppression of the operational game and, as a result, the abolition or at least the strong reduction of the this game in motor vehicles caused disadvantages, without therefore reducing the life of the joint to decrease.
Die Wälzglieder können natürlich durch von Nadeln verschiedene andere Glieder gebildet werden, z.B. durch zylindrische Walzen.The rolling members can of course be formed by other members other than needles, e.g. by cylindrical rollers.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
Claims (8)
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1974
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Legal Events
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OD | Request for examination | ||
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
8320 | Willingness to grant licences declared (paragraph 23) | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |