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Die Erfindung betrifft eine Sperreinrichtung für ein Getriebe nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Die
DE 10 2006 022 963 A1 offenbart eine gattungsgemäße Sperrenanordnung für ein automatisiertes Getriebe, wobei die Sperrenanordnung mittels eines Aktuators von einer Sperrposition in eine Freigabeposition versetzbar ist.
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Diese bekannte Sperrenanordnung weist dabei den Nachteil auf, dass eine Erfassung einer Fehlfunktion der Sperrenanordnung nur äußerst aufwändig und mit zusätzlichen Sensoren realisierbar ist.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Sperreinrichtung der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass eine Erfassung einer Fehlfunktion der Sperreinrichtung auf unaufwändige Weise ermöglicht ist.
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Diese Aufgabe wird durch eine Sperreinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Eine solche Sperreinrichtung, insbesondere eine Parksperre für ein Getriebe, insbesondere für ein automatisiertes Getriebe, eines Kraftwagens, umfasst ein Sperrelement und ein zumindest zwischen einer Betätigungsstellung und einer Unbetätigungsstellung bewegbare Betätigungseinrichtung. Die Betätigungseinrichtung umfasst ein Betätigungselement, mittels welchem das Sperrelement von einer Freigabestellung in eine Sperrstellung verbringbar ist. Die Betätigungseinrichtung wiederum umfasst zumindest zwei Federelemente, mittels welchen die Betätigungseinrichtung und/oder das Betätigungselement bewegbar sind bzw. ist.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass zumindest in der Unbetätigungsstellung das erste der Federelemente einerseits an einem ersten, relativ zur Betätigungseinrichtung festen Anschlag und andererseits an einem zweiten, mit der Betätigungseinrichtung verbundenen Anschlag abgestützt ist, wobei zumindest in der Unbetätigungsstellung das zweite der Federelemente einerseits an dem zweiten Anschlag und andererseits an dem Betätigungselement abgestützt ist. Die beschriebenen Abstützungen der Federelemente können dabei auch in der Betätigungsstellung vorteilhafterweise vorliegen, wobei sich diese Abstützung aus Steifigkeiten der Federelemente, aus Geometrien der Komponenten und/oder Toleranzen ergibt. Die beschriebenen Abstützungen liegen dabei also zumindest in der Unbetätigungsstellung vor, in welcher die entsprechenden Federelemente mit Federenergie aufgeladen, d. h. gespannt, sind.
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Das Betätigungselement ist dabei beispielsweise an der Betätigungseinrichtung gelagert und bei einer Bewegung der Betätigungseinrichtung in die Unbetätigungsstellung mit der Betätigungseinrichtung mit bewegbar.
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Die Abstützungen der Federelemente der erfindungsgemäßen Sperreinrichtung bergen dabei den Vorteil, dass dadurch eine einfache Erfassung ermöglicht ist, ob eine Fehlfunktion der Sperreinrichtung, beispielsweise in Form einer Verklemmung des Sperrelements, vorliegt. Liegt eine solche Verklemmung des Sperrelements vor, so ist ein Durchdrehen des Getriebes trotz deaktivierter Sperreinrichtung nicht verhindert was in einem unbeabsichtigten Losrollen des Kraftwagens resultieren könnte. Durch die erfindungsgemäße Sperreinrichtung ist eine deutliche Erkennung realisiert, ob eine solche Fehlfunktion vorliegt, woraufhin beispielsweise entsprechende Gegenmaßnahmen einleitbar sind. Bei derartigen Gegenmaßnahmen kann es sich beispielsweise um Warnsignale, beispielsweise in akustischer und/oder optischer Form, an einen Fahrer des Kraftwagens handeln.
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Die Erfassung einer solchen, etwaigen Fehlfunktion ist dadurch weiterhin positiv beeinflusst, dass, wie bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, die Federelemente paarweise verschiedene Federsteifigkeiten aufweisen.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst die Betätigungseinrichtung zumindest einen Aktuator, mittels welchem die Betätigungseinrichtung von der Betätigungsstellung in die Unbetätigungsstellung bewegbar ist. Der Aktuator weist dabei beispielsweise einen in einem mit einem Druckfluid beaufschlagbaren Zylinder aufgenommenen und einseitig wirkenden Kolben auf, mittels welchem die Betätigungseinrichtung von der Betätigungsstellung in die Unbetätigungsstellung bewegbar ist. Ist das erste Federelement einerseits an einer dem Betätigungselement zugewandten Wandung des Zylinders abgestützt, und liegt der Kolben in der Sperrstellung des Sperrelements und bei unbeaufschlagtem Zylinder an einer gegenüber dem Kolben angeordneten Wandung des Zylinders an, so ist es äußerst vorteilbehaftet, wenn der Kolben in der Freigabestellung des Sperrelements und bei unbeaufschlagtem Zylinder von dieser Wandung des Zylinders beabstandet ist. Diese Beabstandung kann dabei beispielsweise circa 4 mm betragen, wodurch eine deutliche Erfassung einer Fehlfunktion der Sperreinrichtung möglich ist. Bei der dem Kolben gegenüber liegenden Wandung handelt es sich um die Wandung, an welcher sich das Druckfluid einerseits abstützt, wenn der Zylinder mit dem Druckfluid beaufschlagt ist.
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Die Erfassung ist dabei in jeglicher Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sperreinrichtung deutlich und ohne zusätzliche Sensoren durchführbar, was einerseits das Gewicht als auch die Kosten der erfindungsgemäßen Sperreinrichtung in einem geringen Rahmen hält.
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Zur Realisierung der beschriebenen Beabstandung des Kolbens sind dabei die Federsteifigkeiten der entsprechenden Federelemente aufeinander abzustimmen. Durch die Abstimmung der Federsteifigkeiten, die beispielsweise paarweise voneinander verschieden sind, ist es nicht mehr möglich, dass der Kolben in der Freigabestellung des Sperrelements an der dem Betätigungselement zugewandten Wandung des Zylinders anliegt. Dies liegt daran, dass das Betätigungselement durch das nicht in seiner Sperrstellung befindliche Sperrelement, trotz Deaktivierung der Sperreinrichtung, blockiert ist, und ein Kraftfluss dieser Blockierung über die Federelemente fließt und schließlich den Kolben am Anliegen an der beschriebenen Wandung hindert.
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Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Die Zeichnungen zeigen in:
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1 eine perspektivische Ansicht einer Parksperre für ein automatisiertes Getriebe;
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2 zwei schematische Längsschnittansichten der Parksperre gemäß 1, wobei sich einerseits ein Sperrelement der Parksperre in seiner Freigabestellung und andererseits in seiner Sperrstellung befindet;
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3 eine weitere schematische Längsschnittansicht der Parksperre gemäß 2 und
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4 eine weitere schematische Längsschnittansicht der Parksperre gemäß den vorhergehenden Figuren.
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In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente.
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Die 1 zeigt eine Parksperre 10 für ein automatisiertes Getriebe eines Kraftwagens, bei welcher eine Betätigungseinrichtung 14 mittels eines Aktuators von einer Betätigungsstellung in eine Unbetätigungsstellung verbringbar ist.
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In 1 gezeigt ist die Betätigungsstellung der Betätigungseinrichtung 14, in welcher ein Betätigungselement in Form eines Sperrkonuses 18 der Betätigungseinrichtung 14 ein Sperrelement 12 der Sperreinrichtung 10 in dessen Sperrstellung hält, in welcher das automatisierte Getriebe blockiert ist, um ein Wegrollen eines Kraftwagens, beispielsweise an einem Hang, zu vermeiden.
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Zur Verbringung des Sperrkonuses 18 von seiner das Sperrelement 12 betätigende in seine das Sperrelement 12 unbetätigende Stellung wird der Aktuator, welcher als mit einem Druckfluid beaufschlagbarer Zylinder 16 ausgebildet und einen einseitig wirkenden Kolben aufweist, mit dem Druckfluid beaufschlagt. Durch diese Druckfluidbeaufschlagung bewegt sich eine Stange 20 der Betätigungseinrichtung 14 gemäß einem Richtungspfeil 22. In Folge dieser Bewegung wird ein erstes Federelement 24 aufgeladen, d. h. zusammen gedrückt. Das Federelement 24 ist einerseits an einem ersten, relativ zur Betätigungseinrichtung 14 festen Anschlag 26 und andererseits an einem zweiten, mit der Betätigungseinrichtung 14 verbundenen Anschlag 28 abgestützt.
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Der Anschlag 26 kann dabei beispielsweise in einem Gehäuse der Sperreinrichtung 10 festgelegt oder einstückig mit diesem ausgebildet sein.
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Bei der Bewegung des zweiten Anschlags 28 mit der Betätigungseinrichtung 14 bzw. mit der Stange 20 gemäß dem Richtungspfeil 22 wird der Sperrkonus 18 über ein zweites Federelement 30 ebenfalls gemäß dem Richtungspfeil 22 in seine das Sperrelemente 12 unbetätigende Stellung verbracht. Das Federelement 30 ist also einerseits an dem zweiten Anschlag 28 und andererseits an dem Sperrkonus 18 abgestützt.
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Ist die Unbetätigungsstellung der Betätigungseinrichtung 14 erreicht, so ist das Sperrelement 12 freigegeben, und es wird mittels eines Federelements 33 von seiner Sperrstellung in seine Freigabestellung verbracht.
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Zur Verbringung des Sperrelements 12 von seiner Freigabestellung in seine Sperrstellung wird die Beaufschlagung des Zylinders 16 mit dem Druckfluid beendet bzw. das Druckfluid abgelassen, woraufhin der zweite Anschlag 28 sowie die Stange 20 bzw. die Betätigungseinrichtung 14 von dem Federelement 24 in die Unbetätigungsstellung verbracht wird. Ebenso drückt der zweite Anschlag 28 über das Federelement 30 den Sperrkonus 18 entgegen dem Richtungspfeil 22 in dessen das Sperrelement 12 betätigende Stellung. Der Sperrkonus 18 drückt somit das Sperrelement 12 entgegen der Federkraft des Federelements 32 in dessen Sperrstellung.
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Liegt eine Fehlfunktion der Sperreinrichtung in Form einer Verklemmung des Sperrelements 12 vor, wodurch das Sperrelement 12 nicht von dessen Freigabestellung in dessen Sperrstellung bewegbar ist, so bedeutet dies, dass der Sperrkonus 18 durch das unbewegliche Sperrelement 12 blockiert wird. Da der Sperrkonus 18 verschiebbar auf der Stange 20 gelagert ist, und die Stange 20 sowie der zweite Anschlag 28 sich dadurch nichtsdestotrotz in die Unbetätigungsstellung bewegen können, wird das Federelement 30 von dem zweiten Anschlag 28 aufgeladen, d. h. zusammen gedrückt.
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Die Steifigkeiten der Federelemente 24 und 30 sind nun so aufeinander abgestimmt, dass in einem derartigen Falle, also bei unbeaufschlagtem Zylinder 16 und bei sich in dessen Freigabeposition befindlichen Sperrelement 12 der Kolben des Zylinders 16 nicht an einer Wandung 32 des Zylinders 16 anliegt. Der Kolben ist also von der Wandung 32 in einem solchen Falle eines Verklemmens beabstandet, wodurch diese Fehlfunktion, also diese Verklemmung, der Sperreinrichtung 10 bzw. des Sperrelements 12 ohne zusätzliche Sensoren erfassbar ist. Die Beabstandung kann dabei ca. 4 mm betragen, um eine deutliche Erfassung zu ermöglichen.
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An dieser Stelle sei angemerkt, dass die Wandung 32 die dem Kolben gegenüber liegende Wandung ist, an welcher sich das Druckfluid einerseits abstützt. Andererseits stützt sich das Druckfluid an dem Kolben des Zylinders 16 ab, wodurch dieser also in Folge des Drucks des Druckfluids auf die beschriebene Art und Weise bewegt wird.
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In der Sperrstellung des Sperrelements 12 bei unbeaufschlagtem Zylinder 16 und damit auch in der Betätigungsstellung der Betätigungseinrichtung 14 liegt vorteilhafterweise der Kolben an der Wandung 32 an. Dadurch ist eine deutliche Unterscheidung möglich, ob sich bei der Betätigungsstellung der Betätigungseinrichtung 14 das Sperrelement 12 ebenfalls in seiner betätigten Sperrstellung oder in seiner unbetätigten Freigabestellung befindet. Liegt keine Fehlfunktion vor, so befindet sich in der Betätigungsstellung der Betätigungseinrichtung 14 das Sperrelement 12 in dessen Sperrstellung, in welcher auch der Zylinder 16 unbeaufschlagt ist und der Kolben an der Wandung 32 anliegt.
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Ist der Kolben 16 unbeaufschlagt und befindet sich die Betätigungseinrichtung 14 in ihrer Unbetätigungsstellung, befindet sich allerdings das Sperrelement 12 aufgrund einer Verklemmung nicht in dessen Sperrstellung sondern in dessen Freigabestellung, so ist der Kolben des Zylinders 16 deutlich von der Wandung 32 beabstandet. In diesem Falle könnte man sagen, dass zwei Unbetätigungsstellungen der Betätigungseinrichtung 14 vorliegen, und zwar eine, in der keine Fehlfunktion der Sperreinrichtung vorliegt und der Kolben an der Wandung 32 anliegt, und eine, in welcher eine Fehlfunktion der Sperreinrichtung 10 in Form einer Verklemmung des Sperrelements 12 vorliegt, und der Kolben deutlich, beispielsweise 4 mm, von der Wandung 32 beabstandet.
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Die 2 zeigt eine alternative Ausführung einer Sperreinrichtung 10' gemäß der Sperreinrichtung 10, wobei die Funktion der Einrichtung 10' analog zu der der Sperreinrichtung 10 ist. Mittels eines Sensors 34 ist eine Position des Kolbens 17 des Zylinders 16 ermittelbar.
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Auf der rechten Seite der 2 ist die Sperreinrichtung 10' dargestellt, bei welcher sich die Betätigungseinrichtung 14 in ihrer Betätigungsstellung befindet, in welcher sich auch der Sperrkonus 18 in seiner das Sperrelement 12 betätigenden Stellung befindet. Wie zu sehen ist, ist das Sperrelement 12 in einer Verzahnung eines Sperrrades 36 eingerastet zur Verhinderung eines Durchdrehens des automatisierten Getriebes. Die beiden Federelemente 24 und 30 sind dabei komplett ausgefahren, d. h. nicht aufgeladen.
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Zur Verbringung der Betätigungseinrichtung 14 von deren Betätigungsstellung in deren Unbetätigungsstellung wird gemäß eines Richtungspfeils 38 der Zylinder 16 mit einem Druckfluid und infolgedessen mit einem Druck p beaufschlagt, wobei sich das Druckfluid einerseits an dem Kolben 17 und andererseits an der dem Kolben 17 gegenüber liegenden Wandung 32 abstützt. Auf der linken Seite der 2 ist die Betätigungseinrichtung 14 in deren Unbetätigungsstellung gezeigt, wobei der Zylinder 16 nach wie vor mit einem gewissen Druck beaufschlagt ist. Wird diese Beaufschlagung beendet und das Druckfluid abgelassen, so drückt das Federelement 24 die Stange 20 und damit die Betätigungseinrichtung 14 über den Anschlag 28 in dessen Unbetätigungsstellung gemäß einem Richtungspfeil 40. Wie bereits erwähnt, werden nun die Steifigkeiten der Federelemente 24 und 30 so aufeinander abgestimmt, dass bei einem Verklemmen des Sperrelements 12 und bei unbeaufschlagtem Zylinder 16 der Kolben 17 von der Wandung 32 beabstandet ist.
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Zur Sicherheit wird in einem Fahrbetrieb der Druck p gehalten.
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Des Weiteren ist eine Blockiereinrichtung 50 vorgesehen, welche das Sperrelement 12 in dessen Freigabestellung hält. Bei einer Deaktivierung der Sperreinrichtung 10' und damit zum Verbringen des Sperrelements 12 in dessen Sperrstellung genügt es, die Blockiereinrichtung 50 mittels eines Sperrmagneten freizugeben, wodurch der Sperrkonus 18 das Sperrelement 12 entgegen der Federkraft des Federelements 32 in die Sperrstellung verbringen kann. Eine weitere Bedingung ist natürlich, dass eine Geschwindigkeit des Kraftwagens und damit des automatisierten Getriebes gering genug ist.
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Bei den Sperreinrichtungen 10 und 10' hängt also die Position des Kolbens 17 des Zylinders 16 von den Federsteifigkeiten der beiden Federelemente 24 und 30 ab. Dies wird insbesondere in Zusammenschau mit den 3 und 4 deutlich.
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Die Auslegung der Federsteifigkeiten der Federelemente 24 und 30, insbesondere die Federsteifigkeit des Federelements 30, ist nun so darzustellen, dass ein Abstand u1 des Kolbens 17 von der Wandung 32 bei Sperrstellung des Sperrelements 12 und bei unbeaufschlagtem Zylinder 16 Null ist bzw. der Kolben 17 an der Wandung 32 anliegt bzw. dieser Abstand u1 sehr klein ist.
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In der Freigabestellung des Sperrelements 12 und bei unbeaufschlagtem Zylinder 16 soll der Abstand u1 groß genug sein und sich deutlich von Null unterscheiden. Dabei kann vorgesehen sein, dass der Abstand u1 beispielsweise 4 mm beträgt. Ein Abstand u2 (4) ist bei Sperrstellung des Sperrelements 12 Null und ergibt sich aufgrund eines Anschlags auf der entsprechenden Seite. Bei Freigabestellung des Sperrelements 12 ergibt sich der Abstand u2 aus den Geometrien der einzelnen Bauteile.
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Durch entsprechende Gestaltung der Federsteifigkeiten der Federelemente 24 und 30, und insbesondere der des Federelements 30, wird der Abstand u1 beeinflussbar.
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Die Berechnung der entsprechenden Abstände u1 und u2 bzw. der entsprechenden Längen L1 und L2 der Federelemente 24 und 30 ergibt sich aus der in 4 schematischen Darstellung der Sperreinrichtung 10' gemäß den 2 und 3.
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Stehen die Federelemente
34 und
30 bei Sperrstellung des Sperrelements
12 im Gleichgewicht bzw. allgemein im Gleichgewicht, so gilt:
C1·u1 = C2·u2 L = L1 + L2 – u1 – u2 wobei c
1 die Federsteifigkeit des Federelements
24 und c
2 die Federsteifigkeit des Federelements
30 bezeichnen. Die Längen L, L
1 und L
2 sind in der
4 entsprechend dargestellt. Daraus ergeben sich die Abstände u
1 und u
2 zu:
L
1 und L
2 bezeichnen dabei die Längen der Federelemente
34 in ihren unbelasteten Zuständen.
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Damit sind die entsprechenden Federsteifigkeiten c1 und c2 der Federelemente 24 bzw. 30 berechenbar unter Vorgabe der entsprechenden Abstände u1 und u2 und der Geometrien der Bauteile. Damit ist eine deutliche Unterscheidung der Position des Kolbens 17 im Zylinder 16 ermöglicht aufgrund der deutlichen Unterscheidung seiner Position bei der Sperrstellung und bei Freigabestellung des Sperrelements 12, und zwar ohne zusätzliche und Kosten verursachende Sensoren.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006022963 A1 [0002]
