DD137910B1 - ONE OR TWO-PIECE BRAKE DISC FOR DISC BRAKES - Google Patents
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Description
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Überarbeitete Beschreibungsuntorlagen WP 137 9Ю - Az.: WP В Ы H / 206 854Revised Description WP 137 9Ю - Az .: WP В Ы H / 206 854
Titeltitle
Ein- oder zweiteilige Bremsscheibe für ScheibenbremsenOne or two-piece brake disc for disc brakes
Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention
Die Erfindung wird für die Bremsung von Fahrzeugen mittels Scheibenbremsen, insbesondere für Schienenfahrzeuge, angewendet. Dabei ist der Einsatz als Motorscheibenbremse in elektrischen Triebfahrzeugen, als Achsbremsscheibe im Waggonbau, beispielsweise für Doppelstockwagen und als Eadbremsscheibe für elektrische Lokomotiven möglich.The invention is applied to the braking of vehicles by means of disc brakes, in particular for rail vehicles. The use as an engine disc brake in electric traction vehicles, as Achsbremsscheibe in wagon construction, for example, for double-deck cars and as Eadbremsscheibe for electric locomotives is possible.
Weiterhin kann die Erfindung im Kraftfahrzeugbau, zum Beispiel in Scheibeiibremsanlagen von Lastkraftwagen, für Baumaschinen, Kranaalagen, im Aufzugbau und für Industrieanlagen angewendet werden.Furthermore, the invention can be applied in the automotive industry, for example in Scheibeiibremsanlagen of trucks, for construction machinery, Kranaalagen, in elevator construction and industrial plants.
Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions
Es ist bekannt, Bremsscheiben so auszubilden, daß die Verbindung mit der Nabe durch gerade Blattfedern erfolgt. Gemäß DD-VZP 76 692 ist eine Bremsscheibe für Scheibenbremsen für Fahrzeuge, insbesondere für Schienenfahrzeuge bekannt. Der Br er? sr ing enthält die Kühlrippen schräg durchdringende Ansätze mit Nuten, an welchen Stege von geraden Blattfedern sowie an ähnlichen Ansätzen der Habe eingrei-It is known to form brake discs so that the connection with the hub is made by straight leaf springs. According to DD-VZP 76 692 a disc brake disc for vehicles, especially for rail vehicles is known. The Br? sr ing contains the cooling fins obliquely penetrating projections with grooves, on which webs of straight leaf springs as well as similar approaches of the property intervene.
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fen, v/obcl die Verbindimg durch Dehnschrauben erfolgt. Damit wird eine Verbindung zwischen Bremsring und Nabe hergestellt, welche sowohl die Bremsmomente überträgt als auch den Dehnungsausgleich ermöglicht, der bei hoher thermic с her Belastung der Bremsscheiben bis etwa 6000C gewährleistet sein muß. Diese Bremsscheibe ist auch als Radbremsscheibe ausführbar, indem zwei Naben auf einen Radkörper aufgeschrumpft werden und von jeder Nabe mittels der Blattfedern die Verbindung zu dem geteilten Bremsring hergestellt w:\rd. Die Blattfedern werden als Schmiedeteile vorgefertigt. Um eine Punktionssicherheit zu gewährleisten, ist bei dieser Bremsscheibe eine hohe Genauigkeit in der Bearbeitung der Einzelteile notwendig. Der technologische Aufwand hat sich als zu hoch erwiesen. Die den Bremsring schräg durchdringenden Ansätze bedingen eine starke Unregelmäßigkeit der Kühlfläche.The connection is made by expansion screws. Thus, a connection between the brake ring and hub is made, which transmits both the braking torques and allows the expansion compensation, which must be guaranteed at high thermic с ago loading of the brake discs to about 600 0 C. This brake disc can also be designed as a wheel brake disc by shrunk two hubs on a wheel body and made of each hub by means of the leaf springs the connection to the split brake ring w: \ rd. The leaf springs are prefabricated as forgings. To ensure puncture safety, a high accuracy in the processing of the individual parts is necessary in this disc. The technological effort has proved to be too high. The brake ring obliquely penetrating approaches cause a strong irregularity of the cooling surface.
Die zwischen den Ansätzen und den Kuhlrippen angeordneten Durchbrüche zur Durchleitung eines Luftstromes verringern die Unregelmäßigkeiten nur wenig. Damit treren in den Bremsscheiben Wärmespannungen auf, die bisher theoretisch nicht beherrschbar sind. Weiterhin besteht der Nachteil, daß die Gefahr des Lösens der thermisch und dynamisch hoch beanspruchten Befestigungsschrauben nicht sicher ausgeschlossen werden kann. Durch die fehlende axiale Jj'ormschlüssigkeit der Verbindung der Bla\,tfedern ist eine zusätzliche Störquelle vorhanden, wodurch eine Lösung der Verbindung durch die wirkenden Querkräfte nicht ausgeschlossen ist.The openings arranged between the lugs and the cooling fins for the passage of an air flow reduce the irregularities only slightly. This truss in the brake discs thermal stresses that are theoretically unmanageable. Furthermore, there is the disadvantage that the risk of loosening the thermally and dynamically highly stressed mounting screws can not be safely excluded. Due to the lack of axial Jj'ormschlüssigkeit the connection of Bla \ nf feathers an additional source of interference is present, whereby a solution of the compound by the acting shear forces is not excluded.
Weiterhin ist eine Bremsscheibe bekannt, bei welcher in einen verstärkten Reibring über die Nabe in axialer Richtung schräg zum .Reibring hin abgebogene i?'ederspeichen wechselseitig eingegossen sind (vgl* ETR März 1968, Heft 3j Seite 94, Bild 10). tfemäß DD-AP 60 069 wurde auch versucht, diese federspeichen zu verschweißen« Dabei bilden die Federspeichen im Innenrauif des Bremsrings über der Nabe eine Art axial verlaufenden Doppelkäfig. Auf diese Weise war es zwar möglich, eine Bremsscheibe herzustellen, die mit der auf-Furthermore, a brake disc is known, in which in a reinforced friction ring on the hub in the axial direction obliquely to .Reibring bent over Iεsers spears are cast alternately (see * ETR March 1968, Issue 3j page 94, Figure 10). In accordance with DD-AP 60 069, it was also attempted to weld these spring spokes. "The spring spokes in the inner ring of the brake ring form a kind of axially extending double cage above the hub. In this way it was possible to produce a brake disk
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preßbaren Habe eine gegossene oder geschweifte Einheit bilde oe, die damit verbundenen technischen und technologischen Probleme erwiesen sich aber offensichtlich als nicht beherrschbar, so daJ3 keine weiteren Lösungen in dieser Richtung bekannt wurden. Insbesondere ergeben sich komplizierte Verhältnisse beim G-uß einer solciien Scheibe; Die Kräfte, die durch die wechselseitig angeordneten Federspeichen erzeugt werden, sind nicht sicher zu bestimmen. Bei hohen thermischen Belastungen, wie sie für Hochleistungsbremsscheiben charakteristisch sind, führen sie zur Zerstörung der Reibringe und damit zur Unbrauchbarkeit der Scheibenbremse. Die hohen Anforderungen an die Funktionstüchtigkeit, die im Fahrzeugbau gestellt werden, konnten nicht erfüllt werden,,It was a cast or curly unit that could be molded, but the technical and technological problems involved were evidently uncontrollable, so that no other solutions in this direction became known. In particular, complicated conditions arise in the casting of a solubile disk; The forces generated by the mutually arranged spring spokes are not sure to determine. At high thermal loads, as they are characteristic of high-performance brake discs, they lead to the destruction of the friction rings and thus to the uselessness of the disc brake. The high functional requirements set in vehicle construction could not be met,
Die Wirkung der Luftkühlung hängt in hohem i.iaße von der Strömungsgeschwindigkeit der Luft ab. Die Strömungsgeschwindigkeit ist um so kleiner, je großer der Strömungswiderstand des Kadiallüfters ist. Lufttechnisch erzeugt jede Querschnittsänderung und jedes im Luftstrom liegende Element zusätzliche Strömungswiderstande durch. Wirbelbildung. Damit wird die Kühlleistung wesentlich gemindert» Dieser Nachteil besteht bei den bekannten Bremsschoiben sowohl durch die Ausbildung der Kühlrippen bzw«, Kühlkanäle als auch durch die Strömungstechnisch sehr ungünstige Art und Anordnung der Verbindungselemente zwischen Bremsring und Nabe.The effect of air cooling depends largely on the flow rate of the air. The flow velocity is the smaller, the larger the flow resistance of the Kadiallüfters is. From a technical point of view, every change in cross section and every element in the air flow generates additional flow resistance. Vortex formation. Thus, the cooling capacity is significantly reduced »This disadvantage is in the known brake pads both by the formation of the cooling fins or, cooling channels and by the flow technically very unfavorable type and arrangement of the connecting elements between the brake ring and hub.
Derartige nachteilige Lösungen sind aus dem DD-YiP 82 682 und dem DD-AP 123 171 bekannt, wobei die Kühlrippen ς und ebenfalls die Befestigungspunkte für die Verbindungselemente zwischen Bremsring und Nabe) gleichmäßig verteilt angeordnet sind, jedoch alle durch die Verbindungselemente zwischen Bremsring und Nabe bedingten Unregelmäßigkeiten in der Kühlrippenausführung zu auftretenden Vfärme spannung en innerhalb der Bremsscheibe als auch zu verminderter Kühlleistung führen. Um eine besser'e Kühlung der Bremsscheiben zu erreichen, ist die Ausnutzung des Fahrtwindes bei schnellenSuch disadvantageous solutions are known from the DD-YiP 82 682 and the DD-AP 123 171, the cooling fins ς and also the attachment points for the connecting elements between the brake ring and hub) are evenly distributed, but all through the connecting elements between the brake ring and hub Conditional irregularities in the design of the cooling fin lead to thermal stresses within the brake disc as well as to reduced cooling capacity. In order to achieve better cooling of the brake discs, the use of the wind is fast
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Schienenfahrzeugen anzustreben, indem Radbremsscheiben angeordnet v/erden. Versuche zeigten, daß bei einer ü-eschwindickeit von 50 km/h und einer Dauerbremsleistung von 33,5 PS Bremsringe mit 460 mm Durchmesser bei O % Fahrtwindausnutzung ca* 57O°C und bei 100 % Fahrtwind ausnutz uns ca. 3<3O°G Temperaturen erreichen. Radbremsscheiben stellen jedoch gewissermaßen symmetrisch auseinandergeschnittene Achsbremsscheiben dar. Bei ihnen sind geringe Eigenstabilitat, die geringe Querstabilität und die Befestigung am Rad die Probleme.Rail vehicles aim by Vremer Radbremsscheiben arranged. Experiments showed that at a ü-eschwindickeit of 50 km / h and a continuous braking power of 33.5 hp brake rings with 460 mm diameter at O% Fahrtwindausnutzung ca * 57O ° C and 100 % Fahrwindind ausnutz us about 3 <3O ° G Reach temperatures. Wheel brakes, however, to some extent represent symmetrically disassembled Achsbremsscheiben. In them, low intrinsic stability, low lateral stability and attachment to the wheel are the problems.
Jn dem bereits genannten DD-WP 76 692 ist eine Radbremsscheibe bekannt, welche diese Problematik weitgehend löst. Neben den bereits aufgeführten llachteilen der geteilten Bremsscheibe ist bei der axial geteilten Bremsscheibe das Aufschrumpfen von zwei Naben auf dem Rad nachteilig. Da gleichzeitig Verlängerungen von Kühlrippen so fixiert wer-'den müssen, daß sie in Durchbrüchen des Rades flächenförmig aneinanderliegen, um die beiden Bremshälften gegeneinander abzustützen und so die geringe Querstabilität auszugleichen, entstehen zusätzliche technologische Probleme. Der technologische Aufwand wird erhöht, der Materialverbrauch steigt konstruktionsbedingto Bei allen bekannten Bremsscheiben ist es bisher nicht gelungen, Nabe, Verbindungselemente und Bremsring so auszubilden, daß eine völlig gleichmäßige Umströmung des Bremsringes durch die Kühlluft erfolgt. Daraus resultieren sowohl eine Minderung der Kühlleistung als auch partielle Wärniespannungen, die theoretisch nicht erfaßbar sind, im praktischen Betrieb der .bremsscheiben jedoch immer wieder zu Störungen und zur FunktionsUnsicherheit führen. Dafür stehen viele Beispiele des praktischen Bahnbetriebes. Punktionsunsicherheiten bedeuten immer Fahrplanänderungen und Hinderung der Wirtschaftlichkeit.In the already mentioned DD-WP 76 692 a wheel brake disc is known, which largely solves this problem. In addition to the already listed llachteilen the split brake disc shrinking of two hubs on the wheel is disadvantageous in the axially split brake disc. Since at the same time extensions of cooling fins must be fixed in such a way that they lie flat against one another in apertures of the wheel in order to support the two brake halves against one another and thus compensate for the low transverse stability, additional technological problems arise. The technological complexity is increased, the material consumption increases konstruktionsbedingto With all known brake discs, it has not been successful, hub, fasteners and brake ring in such a way that a completely uniform flow around the brake ring is carried out by the cooling air. This results in both a reduction of the cooling capacity and partial heat stress, which are theoretically not detectable, but in the operation of the. Brake Discs again and again lead to disturbances and functional uncertainty. There are many examples of practical railway operation. Punctuation uncertainties always mean timetable changes and hindering economic efficiency.
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Ziel der ErfindungObject of the invention
Die erfindungsgemäße Lösung soll es ermöglichen, bei Verringerung des technologischen Aufwandes die Funktionssicherheit der Brensscheiben zu erhöhen und die Fertigung von ein- odor zweiteiligen Brensscheiben für alle Einsatzgebiete als Achs-, Motor- und Radscheibenbremsen sowie verschiedener Bremsleistungen standardisiert durchzuführen«The solution according to the invention should make it possible to increase the functional reliability of the brake discs when reducing the technological expenditure and to standardize the production of single-odor two-part brake discs for all applications as axle, engine and wheel disc brakes as well as various brake performances.
Darlegung des V/es ens der ErfindungPresentation of the invention
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine ein- oder zv/eiteilige Bremsscheibe für Scheibenbremsen zu schaffen, die die Wärmeabfuhr über eine in allen Punkten der Bremsscheibe regelmäßige Kühlfläche gewährleistet, wobei die Verbindungselemente zwischen Bremsring und Nabe als Teile des Eadiallüfters der Bremsscheibe zur Erhöhung der Durchströmgeschwindigkeit der Kühlluft genutzt werden, so daß die Kühlleistung insgesamt verbessert wird.The invention has for its object to provide a single or zv / eiteilige disc brake disc, which ensures the heat dissipation via a regular in all points of the disc cooling surface, wherein the connecting elements between the brake ring and hub as parts of the Eadiallüfters the brake disc to increase the Flow rate of the cooling air can be used, so that the cooling performance is improved overall.
Die Merkmale der Erfindung bestehen darin, daß die Kühlrippen gleichförmig ausgebildet gleichgroße Luftansaugquerschnitte bildend angeordnet und daß luftwirbelbildungsfreie Speichen zwischen den stumpfwinkligen Erhobungen der Nabe und den Kühlrippen des Bremsringes in an sich bekannter V/ei se unlösbar verbunden sind*The features of the invention are that the cooling fins uniformly formed equal sized Luftansaugquerschnitte arranged forming and that luftwirbelbildungsfreie spokes between the obtuse elevations of the hub and the cooling fins of the brake ring in per se known V / ei se are permanently connected *
Vorteilhafterweise kann die Reibfläche in Segmente aufgeteilt sein, wobei die Bremsringsegmente in am Bremsring des Bremsscheibenkörpers umlaufende Ausnehmungen formschlüssig angeordnet sind«Advantageously, the friction surface can be divided into segments, wherein the brake ring segments are arranged in a form-fitting manner in recesses circulating on the brake ring of the brake disk body.
Ausführungsbeispielembodiment
Die zugehörigen Zeichnungen zeigen in:The accompanying drawings show in:
Fig. 1 eine Draufsicht einer einteiligen Bremsscheibe mit einem Teilschnitt;Fig. 1 is a plan view of a one-piece brake disc with a partial section;
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Fig; 2 eine Seitenansicht einer einteiligen Bremsscheibe mit einem Teilschnitt;Fig; FIG. 2 shows a side view of a one-piece brake disk with a partial section; FIG.
Fig. 3 den Schnitt durch eine Radbremsscheibe;3 shows the section through a wheel brake disc.
Fig» 4- eine Seitenansicht mit Teilschnitt einer Radbremsscheibeβ Fig. 4- a side view with partial section of a wheel brake disc β
Wie in Figβ 2 dargestellt, weist eine Nabe 2 drei um 120° versetzte, axial verlaufende, stumpfwinklige Erhebungen 13 auf. Der Bremsring 5 i&t als Teil der Bremsscheibe 2; 3; 4; 5 gleichförmig ausgebildet, die Kühlrippen 4; 11 sind gleichartig und gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordnet, die Kühlrippen 4- sind nach innen verlängert. Der Bremsring 5 besteht ebenfalls aus Stahlguß о In einer Schweiß- und Zentriervorrichtung werden zwischen Nabe 2 und Bremsring 5 drei federnde Speichen 3 um 120 versetzt derart eingelegt, daß ihre mit Ansätzen und Radien versehenen Seiten zur Nabe 2 weisen. Die Ansätze federnde Speichen 3 sind so ausgebildet, daß sie sowohl mit den hervorragenden Kühlrippen Ц- des Bremsringes 5 als auch mit jeweils einer Seite der Erhebungen 13 die für das Schweißen notwendige Kehlung bilden.As shown in Fig β 2, a hub 2 has three offset by 120 °, axially extending, obtuse elevations 13. The brake ring 5 i & t as part of the brake disc 2; 3; 4; 5 uniformly formed, the cooling fins 4; 11 are uniformly and uniformly distributed over the circumference, the cooling fins 4- are extended inwards. The brake ring 5 is also made of cast steel In In a welding and centering device 5 three resilient spokes 3 are offset offset by 120 so that their provided with lugs and radii pages to the hub 2 point between hub 2 and brake ring. The approaches resilient spokes 3 are formed so that they form with both the excellent cooling fins Ц- of the brake ring 5 and with one side of the elevations 13 necessary for welding throat.
In der Schweißvorrichtung werden die Nabe 2 sowie der Bremsring 5 niit den federnden Speichen 3 verschweißt. Die unlösbare Verbindung zwischen Nabe 2 und Bremsring 5 gewährleiste с sowohl die Übertragung des Bremsmomentes als auch den Dehnungsausgleich. Eine Lösung der Verbindung ist ausgeschlossen. Die federnden Speichen 3 sind entsprechend der Ausführungsart und der crforderlichen Bremsleistung 3j5 ram. bis 5 £tn dick und I30 mm bis 140 mm lang. In diesen Abmessungen der Stege 3 sind alle Arten von Scheibenbremsen und mit minimiertem Abstand zwischen Nabe 2 und Bremsring 5 ausführbar. Die federnden Speichen 3 werden als Blattfedern wirksam, sind aber nicht aus dem dafür normalerweise üblichen Federstahl hergestellt. Es reicht beispielsweise eine Stahlqualität St 52 aus. Es ist dadurch auch möglich, die Stege 3 zugleich mit Bremsring 5 und Nabe 2 aus Stahlguß hersusteilen. Das erscheint jedoch nurIn the welding device, the hub 2 and the brake ring 5 are welded to the resilient spokes 3. The permanent connection between hub 2 and brake ring 5 ensures с both the transmission of the braking torque and the expansion compensation. A solution of the connection is excluded. The resilient spokes 3 are according to the embodiment and the required braking power 3j5 ram. up to 5 lbs thick and 130 mm to 140 mm long. In these dimensions of the webs 3 all types of disc brakes and with a minimized distance between the hub 2 and brake ring 5 executable. The resilient spokes 3 are effective as leaf springs, but are not made from the usual spring steel for this purpose. For example, a steel grade St 52 is sufficient. It is thus also possible, the webs 3 at the same time with brake ring 5 and hub 2 from cast steel. That only appears
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bei Großserien sinnvoll. Werden die Stege 3 aus nichtrostenden Stählen hergestellt, kennen sie in der Stärke weiter reduziert werden. Damit sind bei ausreichender mechanischer Sicherheit genügend große Ansaugquerschnitte zwiscl en Bremsring 5 und Stegen 3 realisiert, so daii für alle Kühlrippen 11; 4 gleiche Umströmungsverhältnisse ohne luftwirbelbildende Störelemente geschaffen sind. Diese Bremsscheiben ermöglichen auch bei geringen Drehzahlen eine gute Wärmeabfuhr.useful for large series. If the webs 3 are made of stainless steels, they are known to be further reduced in strength. This sufficiently large Ansaugquerschnitte zwiscl s brake ring 5 and webs 3 are realized with sufficient mechanical safety, so daii for all cooling fins 11; 4 equal Umströmungsverhältnisse are created without air turbulence interfering elements. These brake discs allow good heat dissipation even at low speeds.
Wie in Figo 3 und 4- dargestellt, wird eine zweiteilige Radbremsscheibe 2; 3; 4; 5r 111 wie vorgeschrieben ausgebildet.As shown in FIGS. 3 and 4, a two-piece wheel brake disk 2; 3; 4; 5r 11 1 formed as prescribed.
Die Kühlrippen 4'; 11f sind an den Bremsring 5 angegossen, sind jedoch entsprechend der Form des Radkörpers 1 schräg zum Bremsring 5; 6 verlaufend ausgebildet. Der Radkörper 1 .v/eist Durchbrüche 12 auf, die mit Bobrungen für die Aufnahme von Dehnschrauben 7 im Bremsring 5 шэ-d 6 übereinstimmen. Zur Schaffung von Anlageflächen für Hülsen 8 sind die Kühlrippen 11; 14f im erforderlichen Maß unterbrochen. Der Bremsring 6 wird mittels Hülsen 8 und Dehnschrauben 7 an Bremsscheibe 2; 3; 4; 5; 11' befestigt» Die Ausrüstung mit Bremsringsegmenten 9 ist möglich. Die so hergestellte Radbremsscheibe kann serienmäßig gefertigt werden« Die Montage am Radkörper 1 geschieht durch Aufschrumpfen der Nabe 2 auf dem Radkörper 1 und anschließende Montage des Brenisringes 6 mittels Hülsen 8 und Dehnschrauben 7· Der Einsatz von Bremsringsegmenten 9 bringt noch den weiteren Vorteil, daß die Bremsfläche nicht durch Bohrungen unterbrochen ist, die sich nachteilig auf die Funktion auswirken können.The cooling fins 4 '; 11 f are cast on the brake ring 5, but are according to the shape of the wheel body 1 obliquely to the brake ring 5; 6 running trained. The wheel body 1 .v / eist breakthroughs 12, which match with Bobrungen for receiving expansion screws 7 in the brake ring 5 шэ d6. To create contact surfaces for sleeves 8, the cooling fins 11; 14 f interrupted as necessary. The brake ring 6 is by means of sleeves 8 and expansion screws 7 to the brake disc 2; 3; 4; 5; 11 'fastened »The equipment with brake ring segments 9 is possible. The wheel brake disc produced in this way can be manufactured as standard. "The assembly on the wheel body 1 is done by shrinking the hub 2 on the wheel body 1 and then mounting the Brenisringes 6 by means of sleeves 8 and expansion screws 7 · The use of brake ring segments 9 brings the further advantage that the Brake surface is not interrupted by drilling, which may adversely affect the function.
Die Bremssegmonte 9 werden formschlüssig mit dem Bremsring >; b verbunden und mittels Sprengringen 10 gesichert. Damit sind die reibtechnischen Eigenschaften der Scheibenbremsen beliebig zu variieren»The Bremssegmonte 9 are positively with the brake ring>; b connected and secured by snap rings 10. Thus, the frictional properties of the disc brakes are arbitrary to vary »
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
RPI | Change in the person, name or address of the patentee (searches according to art. 11 and 12 extension act) | ||
ENJ | Ceased due to non-payment of renewal fee |