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Stand der Technik
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Die
Erfindung betrifft eine Kontaktanordnung für eine Sensorbaugruppe
nach der Gattung des unabhängigen Patentanspruchs 1.
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Eine
derartige Kontaktanordnung für eine Sensorbaugruppe eines
Bremsgeräts ist in der
DE 19917941 A1 bereits offenbart. Bei dem
beschriebenen Bremsgerät wird die Steuerelektronik zur
Vereinfachung der Montage in einem über den mindestens einen
Drucksensor gestülpten Gehäuse untergebracht und
die elektrische Verbindung zwischen dem Drucksensor und der Steuerelektronik
wird bei der Montage über vier Federkontaktstifte selbsttätig
hergestellt. Das Gehäuse wird dabei auf einem Hydraulikblock
des Bremsgerätes befestigt, in das der mindestens eine
Drucksensor eingesetzt ist, so dass sich die Federkontaktstifte
endseitig mit einem definierten Anlagedruck zwischen den einander
gegenüberliegenden Kontaktflächen des Drucksensors
und der Steuerelektronik abstützen. Hierbei sind die Federkontaktstifte
in Führungen eingesteckt, die sich in einem Isolierstück
befinden, wobei die Federkontaktstifte jeweils eine Kontakthülse
mit einliegender Kontaktfeder und mindestens einen in der Kontakthülse axial
verschiebbaren Kontaktstößel aufweisen, der von
der als Druckfeder ausgebildeten Kontaktfeder in Ausschiebrichtung
aus der Führungshülse beaufschlagt ist. Zwischen
Kontakthülse und Kontaktstößel ist eine
axiale Abstützung vorgesehen, durch welche der Kontaktstößel
in seiner Kontakthülse gehalten ist. Diese Abstützung
besteht aus einer umgebördelten Randzone am Ende der Kontakthülse,
an der eine kolbenartige Verdickung des stufig abgesetzten Kontaktstößels
aufläuft. Bei einigen Ausführungsformen der bekannten
Federkontaktstifte werden beide Endbereiche von einem Kontaktstößel
gebildet, wobei die Kontaktstößel aus entgegengesetzten
Richtungen in ihre den Mittelbereich des Federkontaktstiftes bildende
Kontakthülse eingreifen. Zwischen den verdickten Enden
der beiden Kontaktstößel ist die in der Kontakthülse
geführte Schraubendruckfeder abgestützt und drückt
die Kontaktstößel bei nicht eingebautem Federkontaktstift
in ihre maximal aus der Kontakthülse ausgeschobene Endlage.
Somit bildet der Federkontaktstift aus Kontakthülse, Kontaktstößeln
und Kontaktfeder bereits im nicht eingebauten Zustand eine stabil
vormontierte und somit leicht handhabbare Baugruppe. Die Komponenten
des Federkontaktstiftes müssen jedoch sehr maßhaltig
gefertigt sein, um eine dauerhaft problemlose Kontaktierung sicherstellen
zu können. Dies gilt in besonderem Maße, wenn
die Baugruppe insgesamt filigran gestaltet ist. Dadurch ist die
Herstellung der Vormontagebaugruppe aus Kontakthülse, Kontaktfeder
und Kontaktstößeln insgesamt technisch aufwändig
und bereits der einzelne Federkontaktstift aus Präzisionsbauteilen
ist relativ teuer.
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Aus
der
DE 10244760 A1 ist
ferner eine gattungsähnliche Kontaktanordnung bei einer
Drucksensorbaugruppe zur Drucküberwachung in einer Fahrzeugbremsanlage
bekannt. Bei dieser Anordnung sind Federkontakte vorgesehen, die
ausschließlich aus der Federwicklung einer gewickelten Schraubendruckfeder
bestehen und sich daher durch eine technisch einfache Bauweise auszeichnen.
Diese als Federkontaktstifte genutzten Schraubendruckfedern weisen
jeweils zwei Wicklungsabschnitte mit unterschiedlichern Durchmesser
auf, wobei der Führungen in Tragbauteilen durchdringende
längere Wicklungsabschnitt einen deutlich geringeren Wicklungsdurchmesser
aufweist als ein aus den Führungen herausstehender Wicklungsabschnitt.
Zur Verbesserung der Führungseigenschaften ist die Federwicklung
im längeren Wicklungsabschnitt zudem auf Block gewickelt,
wodurch die axiale Federbelastung vom aus der Führung herausstehenden
Wicklungsabschnitt allein aufgebracht werden muss, der hierzu bei
der Montage entsprechend zusammengedrückt werden muss.
Der Zusammenbau setzt somit voraus, dass außerhalb der
Führung ausreichend Platz für die Zuführung
des mit der zweiten Kontaktfläche versehenen Bauteils vorhanden
ist, damit der aus der Führung herausstehende Wicklungsabschnitt
unter Kontaktierung entsprechend weit zusammengedrückt
werden kann. Der für die Kompression des Wicklungsabschnitts
notwendige Bauraum wird konstruktiv nicht bei allen Kontaktanordnungen
für Sensorbaugruppen zur Verfügung stehen. Auch
muss die Kontaktfläche für das Wicklungsende des
kürzeren Wicklungsabschnittes relativ groß sein,
was ebenfalls nicht bei jedem Anwendungsfall erwünscht
sein wird, weil es sich nachteilig auf die Bauraumverhältnisse
auswirken kann.
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Offenbarung der Erfindung
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Die
erfindungsgemäße Kontaktanordnung für
eine Sensorbaugruppe mit den Merkmalen des unabhängigen
Patentanspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass beim
zumindest überwiegend als Wickelkörper ausgebildetem
Federkontaktstift keine Gleitführung oder dgl. erforderlich
ist, die des maßhaltigen Zusammenwirkens mehrerer Kontaktelemente
bedarf. Vielmehr dient der mittlere Wicklungsabschnitt als kompressible
Schraubendruckfeder, während die Wicklungsabschnitte in
den druckversteiften Endbereichen zwar Federwindungen umfassen,
die jedoch durch die axiale Einfederung hemmende Mittel inkompressibel
und somit drucksteif gemacht sind. Solche axial hemmenden Mittel
könnten z. B. hülsenförmige Umspritzungen
aus Kunststoff sein, mit denen die Federwindungen in den Endbereichen
jeweils bis nahe ihrem mit der Kontaktfläche zusammenwirkenden
Ende ummantelt bzw. miteinander verbunden werden. Durch die bauliche
Vereinfachung lässt sich bereits der einzelne Federkontaktstift
sehr kostengünstig fertigen.
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Durch
die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten
Maßnahmen und Weiterbildungen sind vorteilhafte Verbesserungen
der im unabhängigen Patentanspruch 1 angegebenen Kontaktbaugruppe möglich.
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Eine
besonders einfache Bauweise lässt sich realisieren, wenn
die Federwindungen in den Endbereichen des erfindungsgemäßen
Federkontaktstiftes zur axiale Versteifung dieser Endbereiche auf
Block gewickelt sind. Hierdurch kann der Federkontaktstift ein einteilig
aus Federdraht gewickelter Wickelkörper sein und somit
in einem ggf. automatisierten Arbeitszyklus kostengünstig
als Massenteil hergestellt werden.
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Der
Kostenvorteil wirkt sich bei einer Kontaktierung für eine
Sensorbaugruppe oder dergleichen besonders vorteilhaft aus, wenn
diese mehrere Federkontaktstifte umfasst, die alle baugleich und
erfindungsgemäß gestaltet sind.
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Besonders
vorteilhaft kann die Federwicklung des Federkontaktstiftes in mindestens
einem vorzugsweise beiden die Endbereiche bildenden Wicklungsabschnitten
verjüngt sein. Das entsprechend verjüngte Ende
des Federkontaktstiftes kann hierbei mit einer entsprechend kleineren
Kontaktgegenfläche zusammenwirken. Zudem kann das Drahtende
der verjüngten Federwicklung selbst eine Art zentrale Kontaktspitze
bilden, die mit entsprechend hoher Flächenpressung an der
Kontaktgegenfläche aufliegen kann. Hinzu kommt noch, dass
die auf die Federwicklung wirkenden Reaktionskräfte der
Kontaktspitze nahezu zentrisch eingeleitet werden, da sie nahe der
Mittellängsachse der Federwick lung liegen. Hierdurch wird
der als Schraubendruckfeder genutzte mittlere Wicklungsabschnitt
in geringerem Maße auf Biegung beansprucht und bedarf daher
in diesem Mittelbereich nicht zwingend einer radialen Abstützung
bzw. Führung, wenn die Endbereiche der Federwicklung bildenden
Wicklungsabschnitte ihrerseits in passende Führungen eingreifen.
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Um
auf einfache Weise eine axiale Abstützung und gleichzeitig
eine Zentrierung der die Endbereiche bildenden Wicklungsabschnitte
in der von ihnen durchdrungenen Führung herbeizuführen,
kann der Übergangsbereich des Federkontaktstiftes von seinem
mittleren Wicklungsabschnitt zum den verjüngten Endbereich
bildenden Wicklungsabschnitt an wenigstens einem der Endbereiche
unter Anpassung an einen konischen Sitz in der zugeordneten Führung des
Tragbauteils kegelförmig gewickelt sein. Durch eine spiegelsymmetrische
Gestaltung des Federkontaktstiftes bezogen auf seine Mittelquerachse
lässt sich dabei sicherstellen, dass der Federkontaktstift
in beiden Endbereichen mit dem konischen Sitz zusammenwirken kann,
wodurch die Montage des Federkontaktstiftes einfacher und dabei
verwechslungssicher vorgenommen werden kann.
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Die
radiale Abstützung der Federwicklung in der konischen Führung
mittels der kegelförmigen Übergangsbereiche kann
dabei verbessert werden, indem die Federwindungen im Übergangsbereich überwiegend
oder vollständig auf Block gewickelt werden.
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In
weiterer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Kontaktierung
können die aus einer Wickelfeder bestehenden Federkontaktstifte
jeweils in fluchtenden Führungen von zwei einander gegenüber
liegenden Tragbauteilen gehalten sein. Hierdurch können
die fluchtenden Führungen über Positioniermittel der
korrespondierenden Tragbauteile problemlos in ihre Konstruktionslage
gebracht werden. Um günstige Einbauverhältnisse
für mehrere Federkontaktstifte zu erzielen, können
diese mit etwa gleichem Abstand voneinander entlang einer Kreisbahn
angeordnet werden. Hierbei kann eines der die Federkontaktstifte
aufnehmenden Tragbauteile bei geringem Material und Bauraumbedarf
als Klemmring ausgebildet sein, in den die Führungen für
den zugeordneten Endbereich des Federkontaktstiftes integriert sind
und der im Einbauzustand über mehrere von dessen Ringstirnseite
abstehende Einpresszapfen mit dem korrespondierenden Tragbauteil
verbunden ist.
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Eine
vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist nachfolgend
anhand von Zeichnungen nähern erläutert. In den
Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen zugeordnete Komponenten
bzw. Elemente, die gleiche bzw. analoge Funktionen ausführen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt
eine Kontaktanordnung an einer aufgeschnittenen Baugruppe eines
Drucksensors für ein Fluidaggregat in perspektivischer
Schrägansicht.
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2 zeigt
einen Längenvergleich eines Federkontaktstiftes der Baugruppe
vor und nach seiner Vormontage.
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3 eine
perspektivische Schrägansicht auf eine Gehäusekapsel
der Baugruppe bei der Vormontage der Federkontaktstifte unter Verwendung eines
Klemmrings.
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4 die
Schrägansicht nach 3 nach Abschluss
der Vormontage der Federkontaktstifte.
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5 den
separaten Klemmring von seiner Unterseite in perspektivischer Schrägansicht.
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6 den
Klemmring gemäß 5 in einer perspektivischen
Draufsicht.
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7 den
separaten Klemmring von seiner Oberseite in perspektivischer Schrägansicht.
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Ausführungsform der
Erfindung
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Eine
aus
1 ersichtliche Kontaktanordnung
10 umfasst
insgesamt vier Federkontaktstifte
11, die in einer kegelstumpfförmigen
Gehäusekapsel
20 aus isolierendem Kunststoff angeordnet
sind und zur elektrischen Kontaktierung eines nicht gezeigten Anbausteuergerätes
für ein Bremsgerät eines Fahrzeugbremssystems
mit einem Drucksensor einer Sensoreinheit
30 zur Bremsdruckmessung
dienen. Da die Gehäusekapsel
20 und die Sensoreinheit
30 auf
einer Umfangsseite aufgebrochen dargestellt sind, kann man von den
insgesamt vier Federkontaktstiften
11 nur drei sehen. Von
der Unterseite der Sensoreinheit
30 steht zentral ein Rohrstutzen
31 ab, der
im Einbauzustand unter Abdichtung in eine zugeordnete Bohrung eines
nicht gezeigten Hydraulikblockes eingreift und dadurch eine fluidische
Verbindung des Drucksensors zum Hydrauliksystem der zugehörigen
Bremsanlage herstellt. Bei zusammengebautem Bremsgerät
liegt die Kontaktanordnung
10 somit derart zwischen Sensoreinheit
30 und
einem topfartig darüber gestülpten Steuergehäuse,
dass die Federkontaktstifte
11 unter axialer Federbelastung mit
ihrem unteren Ende auf der zugeordneten Kontaktfläche des
Drucksensors und mit ihrem oberen Ende auf der zugeordneten Kontaktfläche
an der Unterseite des Steuergehäuses aufliegen und unter
allen Betriebsbedingungen eine zuverlässige Signalübertragung
sicherstellen können, da sich die Federkontaktstifte
11 endseitig
mit einem definierten Anlagedruck zwischen den einander gegenüberliegenden Kontaktflächen
der Sensoreinheit
30 einerseits und der Steuerelektronik
andererseits abstützen. Diese Kontaktierung entspricht
abgesehen von der dargestellten Kontaktanordnung
10 der
in der
DE 19917941
A1 beschriebenen Bauweise, so dass an dieser Stelle auf
weitergehende Erläuterungen zur Gesamtanordnung verzichtet
wird.
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Die
einzelnen Federkontaktstifte 11 sind jeweils einteilig
als Wickelfeder aus gut leitendem Federdraht gebogen, wobei der
Federdraht über die gesamte Länge der Federwicklung
einen konstanten Rundquerschnitt aufweist. Die Federwicklung jedes der
baugleichen Federkontaktstifte 11 ist ferner prinzipiell
als Schraubendruckfeder ausgelegt und in drei Längenabschnitte
gegliedert, wobei lediglich ein mittlerer Wicklungsabschnitt 11a als
axial zusammendrückbare Schraubendruckfeder ausgebildet
ist, weil die Windungen in diesem Längenabschnitt in entsprechendem
Abstand zueinander verlaufend gewickelt sind. Dieser mittlere Wicklungsabschnitt
weist auch den größten und dabei konstanten Wicklungsdurchmesser
auf. An den mittleren Wicklungsabschnitt 11a anschließend
ist die Federwicklung jeweils auf Block gewickelt, wodurch sich
zwischen den einzelnen Federwindungen kein axialer Abstand mehr
befindet. Außerdem verjüngt sich die Federwicklung
vom mittleren Wicklungsabschnitt 11a ausgehend unter Zwischenschaltung
eines kegelförmigen Übergangsbereichs zu Endbereiche
des Federkontaktstiftes 11 bildenden Wicklungsabschnitten 11b.
Die Endbereiche bildenden Wicklungsabschnitte 11b bestehen
dabei jeweils aus einem zylindrischen Wickelkörper, der
aufgrund seiner aufeinanderliegenden Windungen axial drucksteif
und somit unnachgiebig ausgebildet ist.
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Aufgrund
dieser unnachgiebigen Gestaltung der Wicklungsabschnitte 11b sowie
der kegelförmig auf Block gewickelten Übergangsbereiche
lassen sich die Federkontaktstifte 11 lediglich im den
Mittelbereich bildenden Wicklungsabschnitt 11a axial zusammendrü cken.
Um das Kompressionsverhalten des Federkontaktstiftes 11 anschaulich
zu machen, ist in 2 ein direkter Vergleich zwischen
der maximal expandierten und entsprechend langen unteren Federwicklung
des Federkontaktstiftes 11 und darüber die verkürzte
Federwicklung des Federkontaktstiftes 11 gezeigt, wie sie
im Vormontagezustand der Kontaktanordnung 10 gemäß 1 vorliegt.
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Im
Vormontagezustand mit entsprechend verkürzter Federwicklung
sind die Federkontaktstifte 11 axial jeweils zwischen einer
konischen Ringstirnfläche der sie überwiegend
aufnehmenden Führung 21 und einem zugeordneten
Kontakt 32 abgestützt, der sich auf der Oberseite
einer den oberen Abschluss der Sensoreinheit 30 bildenden
Kontaktplatte 33 befindet. Diese aus der Umfangswand der
Gehäusekapsel 20 ausgesparte Führung 21 weist
in einem unteren Längenabschnitt einen lichten Innendurchmesser
auf, der geringfügig größer ist als der
Wicklungsdurchmesser des Wicklungsabschnittes 11a und geht
im oberen Längenabschnitt unter Ausbildung der konischen
Ringstirnfläche in eine Durchgangsbohrung mit geringerem
Durchmesser über, wobei der Bohrungsdurchmesser geringfügig
größer ist als der Durchmesser des Wicklungsabschnittes 11b.
Die Durchgangsbohrung endet an der Oberseite der Gehäusekapsel 20,
wobei der Wicklungsabschnitt 11b mit einer Teillänge
aus der Oberseite der Gehäusekapsel 20 heraussteht.
Zwischen der Kontaktplatte 33 und der Führung 21 durchsetzt
der Wicklungsabschnitt 11b der Federkontaktstifte 11 jeweils
eine zugeordnete Zentrieröffnung 22, die aus einem
Klemmring 23 ausgespart ist. Dieser ebenfalls aus isolierendem
Kunststoff hergestellte Klemmring 23 ist über
mehrere von seiner oberen Ringstirnseite abstehende Einpresszapfen 24 zylindrischer
Grundform mit der Gehäusekapsel 20 verbunden.
Vorzugsweise sind die Einpresszapfen 24 an den Klemmring 23 angespritzt
und somit einteilig mit diesem ausgebildet.
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Wie
in Verbindung mit den 3 und 4 deutlich
zu erkennen ist, lassen sich die Federkontaktstifte 11 auf
einfache Weise mit Gehäusekapsel 20 und Klemmring 23 zu
einer Vormontagebaugruppe zusammenfügen. Die aufgebrochene
Gehäusekapsel 20 ist hierbei zur besseren Erkennbarkeit
in einer Vormontagestellung gegenüber 1 um
180 Grad gedreht gezeichnet. In dieser gedrehten Stellung liegt
das den großen Durchmesser aufweisende Ende der Führungen 21 oben.
Somit können die Federkontaktstifte 11 problemlos
von oben in die zugeordneten Führungen 21 eingeschoben
werden, wonach ihr unterer Wicklungsabschnitt 11b mit einer Teillänge
aus der unten liegenden Oberseite der Gehäusekapsel 20 heraussteht.
Dabei liegt der kegelförmig auf Block gewickelte Über gangsbereich
der Federkontaktstifte 11 an der konischen Ringstirnfläche
der Führung 21 an und ist somit axial nach unten zuverlässig
abgestützt. Dabei weist die Federwicklung gemäß 3 zunächst
noch ihre expandierte Ursprungslänge auf, wodurch der Federkontaktstift 11 mit
etwa einem Drittel der Länge des Wicklungsabschnitts 11a sowie
dem daran anschließenden Wicklungsabschnitt 11b aus
der zugehörigen Führung 21 heraussteht.
Unter entsprechend fluchtender Zuordnung seiner Zentrieröffnungen 22 zu
den Federkontaktstiften 11 wird nunmehr der Klemmring 23 auf
deren oberen Wicklungsabschnitt 11b aufgesetzt. Da sich
die Zentrieröffnungen 22 nach oben trichterförmig
auf einen Bohrungsdurchmesser verjüngen, der geringfügig
größer als der Durchmesser des Wicklungsabschnitts 11b ist,
durchdringen die Wicklungsabschnitte 11b ihre Zentrieröffnung 22 bis
ihr kegelförmig gewickelter Übergangsbereich unter
axialer Abstützung am Zentrierkonus der Zentrieröffnung 22 anliegt.
Durch anschließendes Niederdrücken des Klemmrings 23 im
Sinne einer Parallelverschiebung nach unten werden die Federkontaktstifte 11 gemeinsam
zunehmend zusammengedrückt. Die Kompression findet dabei
ausschließlich im Wicklungsabschnitt 11a statt,
da die Wicklungsabschnitte 11a ein starres Verhalten aufweisen
und sich folglich nicht zusammendrücken lassen. Nach entsprechendem
Verlagerungsweg tauchen die Enden der von der unteren Stirnseite
des Klemmrings 23 nach unten abstehenden Einpresszapfen 24 in
ihre zugeordnete, aus der Gehäusekapsel 20 ausgesparte
Einpressbohrung 25 ein. Das Einführen der Einpresszapfen 24 in
ihre Einpressbohrung 25 wird dabei erleichtert, da das
freie Ende ihres zylindrischen Grundkörpers ähnlich
einer umlaufenden Fase kegelig verjüngt ist.
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Nachdem
der Klemmring seine in 4 gezeigte Endlage durch Auflaufen
an der Stirnseite der Gehäusekapsel 20 erreicht
hat, sind die Federkontaktstifte 11 automatisch auf die
gewünschte Länge zusammengedrückt und
in dieser Position gehalten, da der Klemmring 23 über
die in ihre Einpressbohrung 25 eingepressten Einpresszapfen 24 zuverlässig
an der Gehäusekapsel 20 verankert ist. Somit ist aus
Gehäusekapsel 20, Federkontaktstiften 11 und Klemmring 23 eine
problemlos zu handhabende Vormontagebaugruppe entstanden. Diese
Vormontagebaugruppe in der Gehäusekapsel lässt
sich haubenartig auf die Sensoreinheit 30 aufsetzen, wobei
eine Positionierung in der exakten Drehstellung über die Umfangskontur
von Sensoreinheit 30 und Gehäusekapsel 20 erfolgt.
Somit treffen die Enden der Wicklungsabschnitte 1 1b exakt
am zugeordneten Kontakt 32 auf und stellen in der letzten
Steckbewegungsphase der Gehäusekapsel 20 unter
geringfügig weiterer Längenkompression der Federkontaktstifte 11 selbsttätig
die elektrische Verbindung zur Sensoreinheit 30 her, wonach
die in 1 gezeigte Kontaktanordnung 10 vorliegt.
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In
den 5, 6 und 7 ist der Klemmring 23 in
separater Darstellung mit seinen Detailgestaltungen zu erkennen.
Der Grundkörper des Klemmrings 23 ist dabei eine
parallelflache, annähernd kreisförmige Ringplatte.
Von einer seiner Ringstirnseiten stehen dabei rechtwinklig zur Plattenebene
die Einpresszapfen 24 ab, während von der gegenüberliegenden
Stirnseite trichterförmige Hülsenkörper
abstehen, welche gemeinsam mit einer zugeordneten Bohrung in der
Ringplatte die Zentrieröffnung 22 begrenzen. Einpresszapfen 24 und
Zentrieröffnungen 22 sind dabei über
die Ringstirnseite des Klemmrings 23 gleichmäßig
verteilt angeordnet, wobei zwischen zwei benachbarten Zentrieröffnungen 22 jeweils
ein Einpresszapfen 24 angeordnet ist. Hierdurch kann eine
besonders günstige Dimensionierung des Klemmrings 23 erfolgen.
Insgesamt verfügt der Klemmring 23 über
sechs Zentrieröffnungen 22 und sechs Einpresszapfen 24,
obwohl im vorliegenden Anwendungsfall nur vier Federkontaktstifte 11 vorgesehen
sind. Hierdurch wird ermöglicht, dass die Gehäusekapsel 20 auch
ohne bauliche Änderungen für andere Kontaktanordnungen
mit bis zu sechs Federkontaktstiften 11 genutzt werden
kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 19917941
A1 [0002, 0020]
- - DE 10244760 A1 [0003]