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Die Erfindung betrifft ein Federsystem für eine schwenkbare, in einer Schließlage verriegelbare Klappe, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit den im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmalen.
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Ein derartiges Federsystem ist in der
DE 196 46 939 C2 für eine schwenkbare, in einer Schließlage verriegelbare Heckklappe eines Kraftfahrzeugs vorgesehen, das ein Öffnen der entriegelten Heckklappe unterstützt. Hierzu weist das Federsystem eine Gasfeder und eine mechanische Druckfeder auf, die einen Gewichtsausgleich an der Heckklappe bewirken. Die Gasfeder und die Druckfeder können jeweils auf einer zugeordneten Fahrzeugseite getrennt oder in einer Baueinheit vereinigt angeordnet sein. Das Federsystem soll einen geringen Bauraum erfordern. Gegenüber einer einzelnen Gasfeder ist jedoch ein zumindest geringer zusätzlicher Bauraum erforderlich. Bei ausgestellter Heckklappe ist das Federsystem seitlich jeweils zwischen einem mittleren Höhenbereich der Heckklappe und der von der Heckklappe verschließbaren Hecköffnung angeordnet, wodurch das Federsystem bei geöffneter Heckklappe einen seitlichen Zugang in einen hinteren Gepäck- oder Aufnahmeraum einschränkt. Beim Schließen der Heckklappe kann eventuell zwischen dem Federsystem und der Heckklappe und/oder dem Randbereich der Hecköffnung ein Gegenstand oder Körperteil eingeklemmt werden. Ein motorisches Verschwenken der Heckklappe ist nicht vorgesehen und mit dem Federsystem auch nicht möglich.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Federsystem für eine schwenkbare, in einer Schließlage verriegelbare Klappe eines Kraftfahrzeugs, mit den Merkmalen im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 anzugeben, das ohne eine wesentliche Änderung der äußeren Form in unterschiedlichen Ausführungen ausgeführt werden kann und entweder ein manuelles Öffnen der Klappe wesentlich unterstützt oder ein selbständiges Öffnen der entriegelten Klappe zumindest bis in eine Zwischenlage ohne einen Motorantrieb oder bis in eine maximale Öffnungslage mit einem Motorantrieb bewirkt und dabei jeweils lediglich einen geringen Bauraum und Verstellbereich erfordert.
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Es soll ein gut funktionierendes Federsystem mit optimiertem und reduziertem Bauraum angegeben werden, das in dem reduzierten und geänderten Bauraumangebot im Heckbereich von modernen Kraftfahrzeugen angeordnet werden kann und gleichzeitig eine zuverlässige Öffnungsunterstützung oder Öffnung der Heckklappe bewirkt.
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Diese Aufgabe ist durch die Merkmale in den Patentansprüchen 1 und 17 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen entnehmbar.
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Das Federsystem für eine schwenkbare, in einer Schließlage verriegelbare Klappe, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, weist ein erstes Federkraftübertragungsteil auf, das an der Klappe oder an einem ortsfesten Wandbereich, an dem die Klappe schwenkbar abgestützt ist, gelenkig befestigt ist. Das Federsystem weist außerdem ein zweites Federkraftübertragungsteil auf, das an dem anderen Teil, an dem ortsfesten Wandbereich oder an der Klappe gelenkig befestigt ist. Zwischen den beiden Federkraftübertragungsteilen ist ein in der Schließlage der Klappe und beim Verschwenken der Klappe von der Schließlage bis zumindest in eine Zwischenlage zwischen der Schließlage und der maximalen Offenlage der Klappe vorgespanntes Druckfederelement angeordnet, dessen Vorspannung beim Schließen der Klappe zunimmt. Das an der Klappe angelenkte Federkraftübertragungsteil ist so an einem Hebelarm der Klappe angelenkt, dass der Abstand der Anlenkstellen der beiden Federkraftübertragungsteile einerseits an der Klappe und andererseits an dem Wandbereich beim Öffnen der Klappe abnimmt und beim Schließen der Klappe zunimmt. Auf diese Weise wird überraschend erreicht, dass beim Schließen der Klappe zwar der Abstand der Anlenkstellen der beiden Federkraftübertragungsteile einerseits an der Klappe und andererseits an dem Wandbereich zunimmt, gleichzeitig jedoch das zwischen den beiden Federkraftübertragungsteilen angeordnete Druckfederelement komprimiert wird. Hierzu ist lediglich das der Klappe zugeordnete Federkraftübertragungsteil an einem hierfür geeigneten Hebelarm der Klappe anzulenken. Bevorzugt ist dieses Federkraftübertragungselement so an dem Hebelarm der Klappe angelenkt, dass das Federsystem beim Verstellen der Klappe nur eine geringe Verstellbewegung ausführt und sich beispielsweise in der Schließlage und in der maximalen Offenlage der Klappe in einer etwa gleichen Winkellage befindet. Ist die Anlenkstelle des dem Wandbereich zugeordneten Federkraftübertragungsteils an dem Wandbereich ortsfest ausgebildet, so kann das Federsystem während einem Verstellen der Klappe vollständig oder weitgehend oder zumindest bereichsweise in einer Vertiefung im Randbereich der von der Klappe verschließbaren Öffnung nicht störend oder hinderlich weitgehend unauffällig angeordnet sein. Das Federsystem erfordert lediglich einen geringen Bau- und Verstellraum, wobei der Bauraum beim Öffnen der Klappe kaum verändert bzw. überraschend zumindest noch etwas vermindert wird. Das Federsystem ist für beliebige Anwendungsfälle geeignet. Bevorzugt ist das Federsystem für eine schwenkbare Heckklappe eines Kraftfahrzeugs vorgesehen, die beispielsweise eine Hecköffnung in einem Steil- oder Schrägheck oder eine Zugangsöffnung eines hinteren Gepäckraumes oder Aufnahmeraumes für ein Klapp- oder Faltverdeck verschließen kann. Das Federsystem verwendet ein Druckfederelement, das auf die Klappe wie ein Zugfederelement wirkt. Die Verwendung eines Druckfederelements an Stelle einer Zugfeder hat neben einer Verkleinerung des erforderlichen Bauraumes den wesentlichen Vorteil, dass die Druckfeder gegenüber einer Zugfeder wesentlich höher vorgespannt werden kann und dadurch beispielsweise einen Gewichtsausgleich an der Klappe und/oder ein Verstellen der Klappe ohne einen Motorantrieb in die maximale Offenlage der Klappe auch dann bewirken kann, wenn die Klappe ein größeres Gewicht aufweist.
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Ein erfindungsgemäßes Federsystem, insbesondere für eine schwenkbare Klappe eines Kraftfahrzeugs, kann auch wie folgt charakterisiert werden.
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Ein erfindungsgemäßes Federsystem, insbesondere für eine schwenkbare Klappe eines Kraftfahrzeugs, umfasst eine als Schraubenfeder ausgebildete Druckfeder; eine im Wesentlichen rohrförmige Außenhülle; ein insbesondere scharnierseitiges Bodenstück mit einem ersten, insbesondere scharnierseitigem Anlenkpunkt; eine dem Bodenstück gegenüberliegende, ringförmige Stützscheibe; einen Innenzylinder mit einem Zylinderboden und mit einem verbreiterten Druckfeder-Stützflansch; und eine Kolbenstange, die sich von dem Zylinderboden durch die ringförmige Stützscheibe erstreckt und an deren Ende ein zweiter, insbesondere karrosserieseitiger Anlenkpunkt vorgesehen ist. Die Druckfeder erstreckt sich zwischen dem Druckfeder-Stützflansch des Innenzylinders und der ringförmigen Stützscheibe.
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Das erfindungsgemäße Federsystem ist für beliebige Anwendungsfälle geeignet, bevorzugt ist die Anwendung für eine schwenkbare Klappe eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs mit Steil- oder Schrägheck, bei der die Klappe geöffnet oder die Klappenöffnung unterstützt werden kann.
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Bei der Anwendung für eine schwenkbare Klappe eines Kraftfahrzeugs ist der erste Anlenkpunkt zur Verbindung mit dem Scharnier der schwenkbaren Klappe bestimmt, und der zweite Anlenkpunkt ist zur Verbindung mit der Karosserie bestimmt. Das erfindungsgemäße Federsystem jedoch auch anders herum angebracht werden, sodass der erste Anlenkpunkt mit der Karosserie und der zweite Anlenkpunkt mit dem Scharnier der schwenkbaren Klappe verbunden wird.
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Das erfindungsgemäße Federsystem verwendet anstelle einer Zugfeder eine Druckfeder und wirkt insgesamt aufgrund der erfindungsgemäßen Ausbildung als Zugsystem. Bei einem Auseinanderziehen des ersten, insbesondere scharnierseitigen Anlenkpunkts und des zweitem, insbesondere karosserieseitigen Anlenkpunkts voneinander wird die Druckfeder zusammengedrückt und es wirkt eine Zugkraft zwischen den Anbindungspunkten. Dafür ist das dem zweiten, insbesondere karosserieseitigen Anlenkpunkt zugewandte Ende der Druckfeder über den Stützring, über die Außenhülle und über das Bodenstück mit dem ersten, insbesondere scharnierseitigen Anlenkpunkt verbunden, und das dem ersten, insbesondere scharnierseitigen Anlenkpunkt zugewandte Ende der Druckfeder ist über den Innenzylinder und die Kolbenstange, die sich durch die Druckfeder hindurch erstrecken, mit dem zweiten, insbesondere karosserieseitigen Anlenkpunkt verbunden.
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Ein erfindungsmäßes Federsystem stellt hohe Zugkräfte für beliebige Anwendungsfälle zur Verfügung, wobei insbesondere der Anwendungsfall einer schwenkbaren Klappe eines Kraftfahrzeugs und insbesondere eines Kraftfahrzeugs mit Steil- oder Schrägheck bevorzugt ist.
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Gleichzeitig benötigt das erfindungsgemäße Federsystem nur einen geringen Bauraum, und es stellt Vorspannungen zur Verfügung, die nun mit wesentlich größeren und längeren Federsystemen, bei denen Zugfedern zum Einsatz kommen, erreicht werden können.
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Durch den geringen Bauraumbedarf kann das erfindungsgemäße Federsystem auch an Stellen zum Einsatz kommen, bei denen konventionelle Federsysteme aufgrund ihrer Größe nicht eingesetzt werden konnten. Beispielsweise kann das erfindungsgemäße Federsystem in der D-Säule eines Kraftfahrzeugs zum Einsatz kommen und dort auch nur eine relativ geringe Höhe beanspruchen.
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Die Längsachse der Druckfeder liegt im Wesentlichen auf der Verbindungslinie zwischen dem ersten, insbesondere scharnierseitigen Anlenkpunkt und dem zweiten, insbesondere karosserieseitigen Anlenkpunkt.
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Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung kann das Federsystem aus dem Zustand geringer Länge, bei dem die Druckfeder in ihrem unbeanspruchten oder nur wenig beanspruchten Ruhezustand ist, mit großen Abstand zwischen ihren Windungen, und bei dem der Druckfeder-Stützflansch nahe dem Bodenstück angeordnet ist, durch eine Bewegung des ersten Anlenkpunkts weg von dem zweiten Anlenkpunkt in einen Zustand großer Länge gebracht werden, bei dem die Druckfeder in einem stark beanspruchten zusammengedrückten Zustand ist, mit geringem oder keinem Abstand zwischen ihren Windungen, und bei dem der Druckfeder-Stützflansch entfernt von dem Bodenstück angeordnet ist. Demgemäß kann das erfindungsgemäße Federsystem durch Erhöhung des Abstands zwischen den Anlenkpunkten vorgespannt werden und hat in seinen Zustand großer Länge eine große Vorspannung zwischen den Anlenkpunkten. Dadurch kann das erfindungsgemäße Federsystem insbesondere bei Anwendungen zum Einsatz kommen, bei denen zwei beabstandete Punkte zusammengezogen werden müssen.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung bildet die im Wesentlichen rohrförmige Außenhülle eine Außenführung für die Druckfeder, und/oder die Zylinderwand des Innenzylinders bildet eine Innenführung für die Druckfeder. Dadurch wird eine zuverlässige Führung der Druckfeder gewährleistet, und ein unerwünschtes Ausknicken wird vermieden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist in dem Raum zwischen dem Innenzylinder und dem Bodenstück eine Gasfeder oder ein elektrischer Antrieb angeordnet. Dadurch kann der dort zur Verfügung stehende Platz effektiv genutzt werden.
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Die Gasfeder kann dabei insbesondere in den Endbereichen des Schwenkweges eine hohe Dämpfung gewährleisten, während in einem mittleren Schwenkbereich beim Durchfahren der Totpunktlage der Gasfeder wenig Dämpfung gegeben ist.
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In einer konstruktiv einfachen und gleichzeitig zuverlässigen Ausführungsform umfasst die Gasfeder einen Gasfeder-Zylinder, der an dem Bodenstück angeordnet ist, und eine Gasfeder-Kolbenstange, die mit dem Innenzylinder, insbesondere mit dessen Zylinderboden verbunden ist.
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Der elektrische Antrieb kann beispielsweise dazu verwendet werden, die Druckfeder von ihrem unbeanspruchten oder nur wenig beanspruchten Ruhezustand in einen stärker beanspruchten, stärker zusammengedrückten Zustand zu bringen und somit das Federsystem vorzuspannen. Während einer Bewegung des Federsystems aus dem Zustand großer Länge, bei dem die Druckfeder in einem stark beanspruchten, zusammengedrückten Zustand ist, in den Zustand geringer Länge, bei dem die Druckfeder in ihrem unbeanspruchten oder nur wenig beanspruchten Ruhezustand ist, kann der Antrieb entweder im Leerlauf sein, so dass diese Verschiebung allein durch die Federkraft der Druckfeder bewirkt wird, oder er kann hier noch zusätzlich unterstützend zugeschaltet werden.
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In einer einfachen, gleichzeitig aber zuverlässigen Ausführungsform kann der elektrische Antrieb einen an dem Bodenstück angeordneten Elektromotor mit einer sich wenigstens teilweise in den Innenraum des Innenzylinders erstreckenden Spindel und ein mit dem Innenzylinder, insbesondere mit dessen Zylinderinnenwand verbundenes Verschiebestück umfassen, durch das sich die Spindel erstreckt.
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Dabei kann das Federsystem durch den elektrischen Antrieb aus dem Zustand geringer Länge in den Zustand großer Länge gebracht werden, indem das Verschiebestück und der Innenzylinder in Richtung weg von dem Bodenstück verschoben werden, so dass der Abstand zwischen den jeweils benachbarten Windungen der Druckfeder verringert wird und die Druckfeder in einen stark beanspruchten Zustand gebracht wird. Dementsprechend kann das Federsystem durch den elektrischen Antrieb schnell und effektiv vorgespannt werden.
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Die Erfindung betrifft auch ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug mit Steilheck oder Schrägheck, mit einer schwenkbaren Klappe, insbesondere einer schwenkbaren Heckklappe und mit einem Federsystem der oben beschriebenen Art. Sämtliche oben mit Bezug auf das Federsystem beschriebenen Vorteile und Ausführungsformen treffen auch bei dem Einbau in ein Kraftfahrzeug zu, und diese werden nicht noch einmal wiederholt.
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Bei einem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug ist der scharnierseitige Anlenkpunkt des Federsystems mit dem Scharnierbügel der schwenkbaren Klappe, insbesondere mit einem Scharnierbügelpunkt beabstandet von der horizontalen Schwenkachse der schwenkbaren Klappe, gelenkig verbunden, und der karosserieseitige Anlenkpunkt des Federsystems ist mit einem Punkt der Karosserie gelenkig verbunden.
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Diese Verbindungen können beispielsweise durch eine Stift- und Öse-Konstruktion oder durch eine Kugelpfanne-Kugelgelenk-Konstruktion ausgeführt sein.
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Bei einem derartigen Kraftfahrzeug nimmt das Federsystem nur einen geringen Bauraum ein, und es stellt dennoch eine hohe Vorspannung zur Klappenöffnung zur Verfügung, die bei Zugfedersystemen nur mit wesentlich größerer Länge und wesentlich größerem Bauraum erreicht werden können. Aufgrund der geringen benötigten Größe kann ein solches Federsystem auch in dem begrenzten Raumangebot und/oder in dem im Trockenraum zur Verfügung stehenden Bauraum untergebracht werden, und muss nicht mehr in der Regenrinne platziert werden.
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Gemäß einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs befindet sich bei dem geschlossenen Zustand der Klappe das Federsystem in dem Zustand großer Länge, bei dem die Druckfeder in einem stark beanspruchten zusammengedrückten Zustand ist, mit geringem oder keinem Abstand zwischen ihren Windungen, und bei dem der Druckfeder-Stützflansch entfernt von dem Bodenstück angeordnet ist. Entsprechend befindet sich bei dem geöffneten Zustand der Klappe das Federsystem in dem Zustand geringer Länge, bei dem die Druckfeder in ihrem unbeanspruchten oder wenig beanspruchten Ruhezustand ist, mit großem Abstand zwischen ihren Windungen, und bei dem der Druckfeder-Stützflansch nahe dem Bodenstück angeordnet ist. Somit bietet die vorliegende Erfindung eine Lösung, bei dem die Klappe des Kraftfahrzeugs durch das Federsystem, das ja eine Druckfeder beinhaltet, mit Zugkraft aufgezogen wird oder die Öffnung durch eine Zugkraft unterstützt wird, und gleichzeitig die Länge des Federsystems abnimmt.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung bewirkt beim Öffnen der Klappe das Federsystem, insbesondere die Druckfeder des Federsystems die Öffnung der Klappe oder sie unterstützt sie.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird beim Schließen der Klappe die Druckfeder des Federsystem manuell oder, bei Vorhandensein eines elektrischen Antriebs, motorisch in den stark beanspruchten, zusammengedrückten Zustand gebracht.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Punkt der Karosserie, mit dem der karosserieseitige Anlenkpunkt des Federsystems gelenkig verbunden ist, innerhalb der C- oder D-Säule des Kraftfahrzeugs angeordnet. Somit kann das Federsystem karosserieseitig an einer Stelle untergebracht werden, wo stets ein, wenn auch begrenzter, Bauraum zur Verfügung steht, und dieser Bauraum kann effektiv genutzt werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das Federsystem sowohl in seinem Zustand geringer Länge als auch in seinem Zustand großer Länge wenigstens teilweise innerhalb der C- oder D-Säule des Kraftfahrzeugs angeordnet. Dabei kann das Federsystem so bezüglich des Scharniers oder des Scharnierbügels der schwenkbaren Klappe des Kraftfahrzeugs angebracht werden, dass sich seine Ausrichtung bei Öffnung der Klappe nicht oder nur unwesentlich ändert, so dass es sowohl in seinem Zustand geringer Länge als auch in seinem Zustand großer Länge im Bereich der C- oder D-Säule verbleibt. Somit kann zum einen der vorhandene, wenn auch begrenzte, Bauraum innerhalb der C- oder D-Säule effektiv genutzt werden, und das Federsystem kann im Trockenraum des Kraftfahrzeugs platziert werden, zum anderen kann das Federsystem dort gut geschützt und quasi unsichtbar untergebracht werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das Federsystem so an dem Kraftfahrzeug angeordnet, dass sein karosserieseitiger Anlenkpunkt sowohl in dem Zustand geringer Länge als auch in dem Zustand großer Länge unterhalb des scharnierseitigen Anlenkpunkts oder unter und hinter dem scharnierseitigen Anlenkpunkt liegt. Eine solche Anordnung ist gegenüber anderen, beispielsweise waagerechten Anordnungen vorteilhaft.
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Erfindungsgemäß kann die benötigte Vorspannung zur Klappenöffnung mit einer Druckfeder und mit nur sehr geringem Bauraum realisiert werden, was ansonsten nur mit sehr großen und schweren Zugfedern möglich wäre. Der Einsatz von solchen großen und schweren Zugfedern ist aufgrund der Größenordnung solcher Federn und dem zur Verfügung stehenden Bauraum häufig nicht möglich. Des Weiteren verfügt das erfindungsgemäße Federsystem auch über ausreichend Vorspannung, um eine Klappe eines Kraftfahrzeugs im geöffneten Zustand zu halten.
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Drei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigen
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1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Federsystems zur Abstützung einer Heckklappe eines Kraftfahrzeugs in einer vereinfachten Seitenansicht auf das Kraftfahrzeug bei geschlossener Heckklappe,
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2 eine vergrößerte Ansicht von dem hinteren Heckbereich des in 1 dargestellten Kraftfahrzeugs,
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3 eine 2 entsprechende Ansicht bei maximal geöffneter Heckklappe,
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4 eine vergrößerte Ansicht des in 2 dargestellten Federsystems,
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5 eine vergrößerte Ansicht des in 3 dargestellten Federsystems,
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6 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Federsystems in einem vereinfachten Querschnitt bei geschlossener Heckklappe,
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7 das in 6 dargestellte Federsystem in einem vereinfachten Querschnitt bei maximal geöffneter Heckklappe,
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8 ein drittes Ausführungsbeispiel eines Federsystems in einer vereinfachten perspektivischen Ansicht und
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9 ein vereinfachter Querschnitt durch das in 8 dargestellte Federsystem entlang der Schnittlinie IX-IX in 8.
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In 1 ist ein Federsystem 1 für eine schwenkbare, in einer Schließlage verriegelbare Klappe 2 eines Kraftfahrzeugs 3 vereinfacht in einer Seitenansicht bei geschlossener Klappe 2 dargestellt. Die Klappe 2 ist bei dem Ausführungsbeispiel eine Heckklappe 2, die eine Hecköffnung 4 in dem als Steil- oder Schrägheck ausgebildeten Heck des Kraftfahrzeugs 3 in den 1 und 2 verschließt und in eine 3 entsprechende maximale Offenlage geschwenkt vollständig frei gibt. Befindet sich die Heckklappe 2 in der 3 entsprechenden maximalen Offenlage oder wenigstens in einer Zwischenlage zwischen der Schließlage und der maximalen Offenlage, können Gegenstände in einen hinteren Gepäckraum 5 des Kraftfahrzeugs eingebracht oder dem Gepäckraum 5 entnommen werden.
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Wie der in 1 vereinfachten Darstellung entnommen werden kann, ist das Federsystem 1 mit einem Endbereich in einem Gelenk 6 an einem Hebelarm 7 angelenkt, der in einem Seitenbereich in beliebiger Weise lösbar oder unlösbar mit der Heckklappe 2 verbunden ist. Bei dem Ausführungsbeispiel ist der Hebelarm 6 über eine virtuelle, ortsveränderliche Schwenkachse 8 im oberen, an die Hecköffnung 4 angrenzenden Randbereich der Karosserie des Kraftfahrzeugs schwenkbar abgestützt. Die virtuelle, ortsveränderliche Schwenkachse 8 ist durch ein nicht dargestelltes Viergelenk mit zwei am oberen Randbereich der Hecköffnung 4 schwenkbar abgestützten Lenkern gebildet, die jeweils gelenkig mit einem Koppelelement verbunden sind, das durch einen Bereich des Hebelarmes 7 gebildet ist.
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Der in 1 sehr vereinfacht dargestellte Heckbereich des Kraftfahrzeugs 3 ist in 2 als Schrägheck dargestellt, wobei der mit der Heckklappe 2 verbundene Hebelarm 7 minimal realistischer dargestellt ist. Das in 1 erkennbare Federsystem 1 ist in den 2 und 3 etwas größer und in den 4 und 5 nochmals vergrößert dargestellt. Den 1 bis 3 ist nicht ohne weiteres entnehmbar, dass bei dem Ausführungsbeispiel der von dem Hebelarm 7 abgewandte Endbereich des Federelements 1 in einem Gelenk 9 im seitlichen Randbereich der Hecköffnung 4 an der Karosserie 10 des Kraftfahrzeugs 3 angelenkt ist.
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In 4 ist das bei dem ersten Ausführungsbeispiel verwendete Federsystem 1 in einer größten Vergrößerung wie in den 1 und 2 bei geschlossener Heckklappe 2 dargestellt, wobei das Federsystem 1 zwischen seinen Gelenken 6 und 9 eine maximale Länge aufweist. 4 ist entnehmbar, dass das Federsystem 1 bei dem ersten Ausführungsbeispiel ein in einem Gelenk 6 an dem Hebelarm 7 in den 1 bis 3 angelenktes erstes Federkraftübertragungsteil 11 und ein zweites, in einem Gelenk 9 an der Karosserie 10 befestigtes zweites Federkraftübertragungsteil 12 aufweist, zwischen denen ein Druckfederelement 15 angeordnet ist, das in der nachfolgend beschriebenen Weise jeweils zumindest mittelbar, an dem ersten Federkraftübertragungsteil 11 und an dem zweiten Federkraftübertragungsteil 12 jeweils axial abgestützt ist. Das Druckfederelement 15 ist bei dem ersten Ausführungsbeispiel in der Schließlage bis in die den 3 und 5 entsprechende maximale Offenlage jeweils der Heckklappe 2 axial vorgespannt, wobei die Vorspannung beim Schließen der Heckklappe 2 zunimmt und in der den 1, 2 und 4 entsprechenden Schließlage der Heckklappe 2 eine maximale Vorspannung aufweist.
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Bei dem ersten Ausführungsbeispiel ist das erste Federkraftübertragungsteil ein Zylinder 11, in dem ein Kolben 13 axial verstellbar ist, der mit einer das zweite Federkraftübertragungsteil bildenden Kolbenstange 12 verbunden ist. Die Kolbenstange 12 ragt durch eine stirnseitige Durchgangsöffnung 14 im Zylinder 11 nach außen hervor und bildet in dem hervor stehenden Bereich einen Teil des Gelenks 9, dessen anderer Teil an der in den 1 bis 3 erkennbaren Karosserie 10 des Kraftfahrzeugs 3 gebildet ist.
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Das durch den Zylinder 11 gebildete erste Federkraftübertragungsteil ist in dem Gelenk 6 so an dem in den 1 bis 3 erkennbaren Hebelarm 7 der Heckklappe 2 angelenkt und das Druckfederelement 15 zwischen den beiden durch den Zylinder 11 und die Kolbenstange 12 gebildeten Federkraftübertragungsteilen angeordnet, dass der Abstand der Gelenke 6 und 9 der beiden Federkraftübertragungsteile einerseits an der Heckklappe 2 und andererseits an der Karosserie 10 beim Öffnen der Heckklappe 2 abnimmt und beim Schließen der Heckklappe zunimmt.
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Dies ergibt sich beispielsweise durch einen Vergleich der 4 und 5, in denen das Federsystem 1 in der 4 entsprechenden Schließlage der Heckklappe 2 eine maximale Länge und das Druckfederelement 15 eine minimale Länge und damit das Druckfederelement 15 eine maximale Vorspannung und in der 5 entsprechenden maximalen Offenlage der Heckklappe 2 das Federsystem 1 in der 5 entsprechenden Offenlage der Heckklappe 2 eine minimale Länge und das Druckfederelement 15 eine maximale Länge und damit eine minimale Vorspannung aufweisen. Die geringfügig unterschiedlichen Größen des Federsystems 1 in den 4 und 5 sind darstellungstechnisch bedingt, es handelt sich jeweils um das gleiche Federsystem 1.
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Bei dem ersten Ausführungsbeispiel ist mit dem mit der Kolbenstange 12 verbundenen Kolben 13 oder mit der Kolbenstange 12 zumindest mittelbar eine Stützbuchse 16 verbunden, die konzentrisch im Zylinder 11 angeordnet ist und einen zylindrischen Umfangsbereich aufweist, der sich etwa von dem Kolben 13 in Richtung zum Gelenk 6 des Zylinders 11 erstreckt und von dem Boden 17 des Zylinders 11, der dem Gelenk 6 zugewandt ist, wenigstens einen solchen axialen Abstand aufweist, dass die Stützbuchse 16 in der den 3 und 5 entsprechenden Offenlage der Heckklappe 2 nicht an dem Boden 17 des Zylinders 11 anstößt. Bei einer eventuellen Biegebelastung und/oder -verformung des Druckfederelements 15 wird das Druckfederelement 15 radial von innen zumindest bereichsweise von dem zylindrischen Umfangsbereich der Stützbuchse 16 gestützt.
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Der Umfangsbereich der Stützbuchse 16 weist an seiner von dem Kolben 13 axial entfernten und dem Gelenk 6 zugewandten Stirnseite wenigstens eine radiale Erweiterung 18 auf, an der sich das Druckfederelement 15 axial abstützt, die bei dem ersten Ausführungsbeispiel eine mechanische Schraubendruckfeder ist. Auf diese Weise stützt sich das Druckfederelement 15 über die mit dem Kolben 13 oder der Kolbenstange 12 verbundene Stützbuchse 16 mittelbar axial an dem Kolben 13 oder der Kolbenstange 12 ab. Damit das an seinem anderen axialen Endbereich an dem anderen Boden 19 axial abgestützte Druckfederelement 15 in der Nähe der Innenseite des Zylinders 11 angeordnet und dabei den Kolben 13 und den zylindrischen Umfangsbereich der Stützbüchse 16 bis auf die radiale Erweiterung 18 des zylindrischen Umfangsbereiches der Stützbuchse 16 jeweils übergreifen kann, weisen der Kolben 13 und der Außendurchmesser des Umfangsbereiches der Stützbuchse 16 bis auf die radiale Erweiterung 18 des zylindrischen Umfangsbereiches der Stützbuchse 16 einen entsprechenden radialen Abstand von der Innenseite des Zylinders 11 auf.
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Nachdem der Kolben 13 einen radialen Abstand von der Innenwand des Zylinders 11 aufweist, sind die beiden axial entgegengesetzt an den Kolben 13 angrenzenden Zylinderräume miteinander verbunden, so dass sich in diesen Räumen beim axialen Verstellen des Kolbens 13 im Zylinder 11 kein oder kein wesentlicher Druck aufbauen kann.
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Den auf das erste Ausführungsbeispiel bezogenen 1 bis 5 ist nicht entnehmbar, dass bei dem ersten Ausführungsbeispiel das Federsystem 1 in einer nach hinten und/oder oben offenen seitlichen Vertiefung im Randbereich der Hecköffnung 4 so angeordnet und an dem Hebelarm 7 der Heckklappe 2 angelenkt ist, dass das Federsystem 1 beim Verschwenken der Heckklappe 2 im Wesentlichen oder zumindest bereichsweise in der Vertiefung verbleibt.
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Bei dem ersten Ausführungsbeispiel ist zwischen den beiden durch den Zylinder 11 und die Kolbenstange 12 gebildeten Federkraftübertragungsteilen ein Dämpfungselement 20 angeordnet, das zumindest in dem Schwenkbereich der Heckklappe 2 vor der maximalen Offenlage bis in die maximale Offenlage jeweils, der Heckklappe die axiale Bewegung der durch den Zylinder 11 und die Kolbenstange 12 gebildeten Federkraftübertragungsteile zueinander dämpft und verlangsamt, wodurch zumindest ein hartes Anschlagen der Heckklappe an einem nicht dargestellten Anschlag in der maximalen Offenlage verhindert ist.
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Um dies zu erreichen, ist bei dem ersten Ausführungsbeispiel die Kolbenstange 12 axial bis in das Dämpfungselement 12 verlängert und in dem Dämpfungselement mit einem Dämpfungskolben verbunden, der zwischen zwei mit einem gasförmigen oder flüssigen Fluid gefüllten Arbeitskammern angeordnet ist. Entweder in einer die beiden Arbeitskammern verbindenden Verbindungsleitung oder in dem Dämpfungskolben ist wenigstens eine Drosselöffnung ausgebildet, die eine gedrosselte Strömung durch die Drosselöffnung ermöglicht und dadurch eine axiale Bewegung des nicht dargestellten Dämpfungskolbens im Dämpfungselement 20 und damit eine axiale Bewegung der Kolbenstange 12 gegenüber dem Zylinder 11 in dem zuvor angegebenen axialen Verstellbereich des Federelements 1 dämpft.
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Ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ähnlich wie das erste Ausführungsbeispiel gebildet, wobei bei dem zweiten Ausführungsbeispiel das in den 6 und 7 dargestellte Federsystem verwendet ist. Die geringfügig unterschiedlichen Größen des Federsystems 1' in den 6 und 7 sind darstellungstechnisch bedingt, es handelt sich jeweils um das gleiche Federsystem 1'. Zur Vermeidung einer wiederholten Beschreibung von zwischen dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel vergleichbaren Teilen sind diese mit einer gleichen Bezugszahl und bei dem zweiten Ausführungsbeispiel mit einem zugeordneten hochgestellten Zeichen versehen. Das Federsystem 1' des zweiten Ausführungsbeispiels befindet sich in 6 in einer 4 entsprechenden Lage, in der die Heckklappe 2' wie in den 1 und 2 dargestellt geschlossen ist. In der 7 entsprechenden Lage des Federsystems 1' ist die Heckklappe 2' in einer 5 entsprechenden Lage, in der die Heckklappe 2' wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel maximal geöffnet ist.
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Durch einen Vergleich der 6 und 7, in denen das Federsystem 1' in der 6 entsprechenden Schließlage der Heckklappe 2' eine maximale Länge und das Druckfederelement 15' eine minimale Länge und damit das Druckfederelement 15' eine maximale Vorspannung und in der 5 entsprechenden maximalen Offenlage der Heckklappe 2' das Federsystem 1' in der 5 entsprechenden Offenlage der Heckklappe 2' eine minimale Länge und das Druckfederelement 15' eine maximale Länge und damit eine minimale Vorspannung aufweisen.
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Der wesentliche Unterschied des zweiten Ausführungsbeispiels gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel ist dann zu sehen, dass bei dem zweiten Ausführungsbeispiel an Stelle eines Dämpfungselements in dem Zylinder 11' ein elektrischer Antriebsmotor 21' angeordnet und mit dem Boden 17' des Zylinders 11' zumindest mittelbar verbunden ist, der eine von dem Antriebsmotor 21' motorisch drehbare Antriebsspindel 22' aufweist, die mit ihrem Außengewinde 23' in ein angepasstes Innengewinde 24' in einem Kraftübertragungsteil 26' eingreift, das an der Innenseite mit der Stützbuchse 16' verbunden ist. Wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel ist die Stützbuchse 16' mit dem Kolben 13' oder der Kolbenstange 12' zumindest mittelbar verbunden. Der beispielsweise über einen Schalter oder eine Fernsteuerung ein- und ausschaltbare Antriebsmotor 21' verdreht eingeschaltet die Antriebsspindel 22' in einer gewählten Drehrichtung, wodurch sich das Kraftübertragungsteil 25' und mit ihm der Kolben 13' und die Kolbenstange 12' entsprechend in die eine oder andere jeweils axiale Richtung verstellen, wodurch die Heckklappe 2' motorisch zumindest bereichsweise oder über einen größeren oder den gesamten Verstellbereich geöffnet oder geschlossen wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist durch eine innere Reibung und/oder Trägheit des Antriebsmotors 21' und der Antriebsspindel 22' eine Dämpfkraft bewirkt, so dass keine zusätzliche Dämpfungseinrichtung erforderlich ist.
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Ein drittes Ausführungsbeispiel ist ähnlich wie die beiden vorhergehenden Ausführungsbeispiele gebildet, bei dem ein Federsystem 1'' zur Abstützung einer Heckklappe 2'' gemäß den 8 und 9 ein erstes und zweites Federkraftübertragungsteil 11'', 12'' aufweist, die jeweils durch einen umfangsseitig geschlossenen Rahmen gebildet sind. Zwischen dem dritten und den vorgehenden Ausführungsbeispielen vergleichbare Bauteile sind zur Vermeidung einer wiederholten Beschreibung mit gleichen Bezugszahlen und zur besseren Unterscheidung beim dritten Ausführungsbeispiel mit einem zugeordneten hochgestellten Zeichen versehen.
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Bei dem dritten Ausführungsbeispiel ist zwischen den Federkraftübertragungsteilen 11'', 12'' ein als mechanisches Druckfederelement ausgebildetes Federelement 15'' angeordnet, das wie die Federelemente der vorhergehenden Ausführungsbeispiele axial vorgespannt ist und jeweils auf einen Stützbereich 26'', 27'' der Federkraftübertragungsteile 11'', 12'' zumindest mittelbar axial einwirkt. Jedes rahmenförmige Federkraftübertragungsteil 11'', 12'' weist zwei gegenüber angeordnete Längswände 28'', 29'' bzw. 30'', 31'' auf, die das Druckfederelement 15'' bei einer eventuellen Biegebelastung und/oder -verformung radial von außen stützen.
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Die Längswände 28'', 29'' bzw. 30'', 31'' jeweils eines von einem Rahmen gebildeten Federkraftübertragungsteils 11'' bzw. 12'' sind bei dem Ausführungsbeispiel gegenüber den Längswänden 30'', 31'' bzw. 28'', 29'' des anderen Federkraftübertragungsteils 12'' bzw. 11'', etwa um einen rechten Winkel um die Längsmittelachse des Federelements 15'' verdreht angeordnet, so dass das Federelement 15'' von den Längswänden 28'', 29'', 30'', 31'' der beiden Federkraftübertragungsteile 11'', 12'' radial gefangen bzw. bei eventuellen Biegebelastungen und/oder -verformungen gestützt ist.
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In dem 9 entsprechenden vereinfachten Schnitt entlang der Schnittlinie IX-IX in 8 ist angedeutet, dass die Längswände 28'', 29'', 30'', 31'' der Federkraftübertragungsteile 11'', 12'' von einem Stützring 32'' radial beispielsweise von innen und in Umfangsrichtung gestützt sein können und beispielsweise axial neben dem Federelement 15'' oder radial im Inneren des Federelements 15'' ein Dämpfungselement 33'' oder ein Antriebsmotor 34'' angeordnet sein kann, das oder der beispielsweise wie das Dämpfungselement des ersten Ausführungsbeispiels bzw. wie der Antriebsmotor des zweiten Ausführungsbeispiels wirken kann. Die Rahmen 11'', 12'' können beispielsweise aus einem Stangenmaterial oder Blech gefertigt und im Bereich der Gelenke 6'', 9'' durch jeweils wenigstens eine Befestigungsöse 35'', 36'' oder dergleichen verstärkt sein.
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Die Erfindung kann selbstverständlich von den drei Ausführungsbeispielen abweichend ausgeführt werden. Das Federsystem ist für eine beliebig um eine reelle oder virtuelle ortsfeste oder ortsveränderliche Schwenkachse schwenkbare, in einer Schließlage verriegelbare Klappe, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, verwendbar. Das Federsystem weist ein erstes Federkraftübertragungsteil auf, das an der Klappe oder an einem ortsfesten Wandbereich gelenkig befestigt ist. Außerdem weist das Federsystem ein zweites Federkraftübertragungsteil auf, das an dem anderen Teil, an dem ortsfesten Wandbereich oder an der Klappe gelenkig befestigt ist. Zwischen den beiden Federkraftübertragungsteilen ist ein in der Schließlage bis zumindest eine Zwischenlage zwischen der Schließlage und der maximalen Offenlage jeweils der Klappe vorgespanntes Druckfederelement angeordnet, dessen Vorspannung beim Schließen der Klappe zunimmt. Ein Federkraftübertragungsteil ist so an einem Hebelarm der Klappe angelenkt und das Druckfederelement zwischen den beiden Federkraftübertragungsteilen angeordnet, dass der Abstand der Anlenkstellen der beiden Federkraftübertragungsteile einerseits an der Klappe und andererseits an dem Wandbereich beim Öffnen der Klappe abnimmt und beim Schließen der Klappe zunimmt. Das erste oder zweite Federkraftübertragungsteil kann beispielsweise einen Zylinder bilden. Beispielsweise in diesem Fall kann das andere zweite oder erste Federkraftübertragungsteil eine mit einem axial verstellbaren Kolben im Zylinder verbundene Kolbenstange bilden, die durch eine stirnseitige Durchgangsöffnung im Zylinder nach außen ragt, wobei sich das Druckfederelement jeweils axial zumindest mittelbar einerseits an dem Kolben und andererseits an einer Stützwand des Zylinders abstützt. Die Stützwand kann beispielsweise axial von dem Kolben entfernt zwischen dem Kolben und der die Durchgangsöffnung im Zylinder aufweisenden Stirnwand oder durch diese Stirnwand gebildet sein. Das Druckfederelement kann beispielsweise eine mechanische Schraubendruckfeder oder eine Gasfeder sein. Ist das Druckfederelement eine mechanische Schraubendruckfeder kann der Kolben zumindest bereichsweise einen radialen Abstand von der Innenwand des Zylinders oder eine axiale Durchgangsöffnung aufweisen, wodurch zwei axial entgegengesetzt an den Kolben angrenzende Zylinderräume miteinander verbunden sind. Weist bei Verwendung einer mechanischen Schraubendruckfeder der Kolben keinen radialen Abstand zur Innenwand des Zylinders und keine axiale Durchgangsöffnung auf, können die an den Kolben angrenzenden Zylinderräume über eine beliebige andere Verbindungsleitung verbunden sein.
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Die mechanische Schraubendruckfeder kann jeweils radial innerhalb oder außerhalb des Zylinders angeordnet sein. Bei radial außerhalb des Zylinders angeordneter Schraubendruckfeder kann die Schraubendruckfeder axial an Stützarmen abgestützt sein, die im Zylinder zumindest mittelbar mit dem Kolben oder der Kolbenstange verbunden sind und durch jeweils eine zugeordnete Längsausnehmung im Zylinder radial nach außen hervorstehen. Das erste und/oder zweite Federkraftübertragungsteil kann auch durch jeweils einen umfangsseitig geschlossenen oder offenen Rahmen gebildet sein, der mit einem Stützbereich zumindest mittelbar das Druckfederelement auf einer zugeordneten Stirnseite axial belastet und wenigstens zwei gegenüberangeordnete Längswände aufweist, die das Druckfederelement bei einer eventuellen Biegebelastung und/oder -verformung radial von innen und/oder außen stützen. Das erste Federkraftübertragungsteil kann durch einen ersten Rahmen und das zweite Federkraftübertragungsteil durch einen zweiten Rahmen gebildet sein, die jeweils mit einem Stützbereich das Druckfederelement an entgegen gesetzten Stirnseiten zumindest mittelbar axial belasten, wobei die Längswände eines Federkraftübertragungsteiles gegenüber den Längswänden des anderen Federkraftübertragungsteiles um einen rechten, stumpfen oder spitzen Winkel um die Längsmittelachse des Druckfederelements verdreht angeordnet sind. Ein derartiges Verdrehen der beiden Federkraftübertragungsteile erfolgt vorzugsweise lediglich mit einem solchen Winkel um die Längsachse des Federsystems, dass die mechanische Schraubendruckfeder bei einer eventuellen Biegebelastung und/oder -verformung nicht zwischen den Längswänden der rahmenförmigen Federkraftübertragungsteile hindurch seitlich weg verlagert werden kann. Andernfalls ist wenigstens eine Maßnahme zu treffen, um das zu verhindern. Dies kann beispielsweise über einen an den Längswänden abgestützten Stützring erfolgen. Mit dem Kolben und/oder der Kolbenstange kann zumindest mittelbar eine Stützbuchse verbunden sein, die einen Umfangsbereich aufweist, der sich beispielsweise in Richtung zur gelenkigen Befestigung des Zylinders erstreckt und bei einer eventuellen Biegebelastung und/oder -verformung des Druckfederelements das Druckfederelement zumindest bereichsweise radial von innen oder außen stützt. Der Umfangsbereich der Stützbuchse kann beispielsweise axial von dem Kolben und der Kolbenstange entfernt wenigstens eine, radiale Erweiterung aufweisen, an der sich die Schraubendruckfeder zumindest mittelbar axial abstützt.
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Ist das Druckfederelement durch eine Gasdruckfeder gebildet, so kann die Gasfeder beispielsweise einen im Zylinder eingeschlossenen und von dem Kolben begrenzten Gasdruckraum aufweisen, der mit einem gasförmigen Medium gefüllt und in der Schließlage bis zumindest eine Zwischenlage zwischen der Schließlage und der maximalen Offenlage jeweils der Klappe druckbelastet ist. In einem axialen Freiraum gegebenenfalls im Zylinder oder um den Zylinder herum oder gegebenenfalls in einem Rahmen oder um einen Rahmen herum oder in der hohl ausgebildeten Kolbenstange kann ein Antriebsmotor angeordnet und mit dem betreffenden Zylinder oder Kolben oder Rahmen oder der Kolbenstange zumindest mittelbar verbunden sein, der eingeschaltet durch ein zumindest mittelbares zusammen Wirken gegebenenfalls mit dem anderen zumindest relativ hierzu bewegbaren Teil, der Kolbenstange oder dem Rahmen oder Kolben oder Zylinder, ein motorisches Öffnen und/oder Schließen der Klappe insgesamt oder zumindest bereichsweise bewirkt. Der Antriebsmotor kann beispielsweise ein hydraulischer oder pneumatischer Antrieb sein. Ebenso kann der Antriebsmotor ein Elektromotor sein, der eingeschaltet eine Antriebsspindel motorisch axial verstellt, die gegebenenfalls mit dem betreffenden Zylinder oder Kolben oder Rahmen oder der Kolbenstange zumindest mittelbar zusammen wirkt. Ist die Klappe eine Heckklappe eines Kraftfahrzeugs, so kann das Federsystem beispielsweise in einem Seitenbereich einer von der Klappe verschließbaren Hecköffnung angeordnet sein. Das Federsystem kann in einer nach hinten und/oder oben offenen seitlichen Vertiefung im Randbereich der von der Klappe verschließbaren Öffnung so angeordnet und an einem Hebelarm der Klappe angelenkt sein, dass das Federsystem beim Verschwenken der Klappe im Wesentlichen oder zumindest bereichsweise in der Vertiefung verbleibt.
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In einem axialen Freiraum gegebenenfalls im Zylinder oder um den Zylinder herum oder gegebenenfalls in einem Rahmen oder um einen Rahmen herum oder in der hohl ausgebildeten Kolbenstange kann ein Dämpfungselement angeordnet und beispielsweise mit dem betreffenden Zylinder oder Kolben oder Rahmen (11'') oder der Kolbenstange zumindest mittelbar verbunden sein, das durch ein zumindest mittelbares zusammen Wirken gegebenenfalls mit dem anderen zumindest relativ hierzu bewegbaren Teil, der Kolbenstange oder dem Rahmen oder Kolben oder Zylinder zumindest in dem Schwenkbereich der Klappe vor der maximalen Offenlage bis in die maximale Offenlage jeweils der Klappe die Bewegung der Federkraftübertragungsteile zueinander dämpft und verlangsamt, wodurch ein hartes Anschlagen der Klappe an einem inneren oder äußeren Anschlag in der maximalen Offenlage verhindert ist. Das Dämpfungselement kann als Flüssigkeitsdämpfer oder Gasdämpfer ausgebildet sein, der eine gedrosselte Strömung eines strömungsfähigen Mediums durch wenigstens eine Drosselöffnung zwischen zwei volumenveränderlichen Arbeitsräumen des Flüssigkeitsdämpfers oder Gasdämpfers ermöglicht. Ebenso kann das Dämpfungselement auch lediglich aus einem elastischen und dämpfenden Material gebildet und an geeigneter Stelle zwischen den beiden Federkraftübertragungsteilen beispielsweise lose angeordnet sein. Der mit der Klappe verbundene Hebelarm kann einarmig oder wenigstens zweiarmig ausgebildet sein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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