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Die Erfindung betrifft ein Antriebsaggregat für eine Schließanlage, insbesondere für einen Tür-, Balkontür- oder Fensterverschluß oder dergleichen. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Schließanlage mit einem solchen Antriebsaggregat sowie ein Verfahren zum Betrieb eines solchen Antriebsaggregats.
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Insbesondere betrifft die Erfindung ein Antriebsaggregat für Schließanlagen mit einer Hauptschloß-Verriegelung und wenigstens einer Zusatzverriegelung. Diese Zusatzverriegelungen sind beabstandet von dem Hauptschloß angeordnet, beispielsweise oberhalb und/oder unterhalb des Hauptschlosses. Mit solchen Mehrfachverriegelungen kann ein höheres Maß an Sicherheit erzielt werden.
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Insbesondere betrifft die Erfindung ein Antriebsaggregat für eine sogenannte halbmotorische Verriegelung, bei der einerseits die Fallenriegel (Verriegelungsbolzen) automatisch ins Schloß fallen und andererseits eine motorisch angetriebene Entriegelung möglich ist.
EP 0798436 A2 zeigt ein solches Antriebsaggregat.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine derartige Schließanlage besonders leistungsfähig und preiswert zu gestalten.
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Diese Aufgabe wird durch ein Antriebsaggregat nach Anspruch 1 bzw. eine Schließanlage nach Anspruch 9 bzw. durch ein Verfahren nach Anspruch 10 gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Die im Folgenden im Zusammenhang mit dem Antriebsaggregat bzw. der Schließanlage erläuterten Vorteile und Ausgestaltungen gelten sinngemäß auch für das erfindungsgemäße Verfahren und umgekehrt.
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Die erfindungsgemäße Lösung zeichnet sich dadurch aus, daß das Antriebsaggregat eine Anzahl von Konstruktionselementen aufweist, die zum motorisch angetriebenen Entriegeln und/oder zum automatischen Verriegeln der Verriegelung, insbesondere der Zusatzverriegelung, ausgebildet sind, wobei ein Antriebsmotor ausgebildet ist, wenigstens eines dieser Konstruktionselemente im Zusammenhang mit einem Entriegelungsvorgang und wenigstens eines dieser Konstruktionselemente im Zusammenhang mit einem Verriegelungsvorgang anzutreiben, und wobei das Antriebsaggregat wenigstens einen Energiespeicher aufweist, in dem Energie gespeichert wird, die von dem Antriebsmotor während des Verriegelungsvorgangs, genauer gesagt während des Antreibens wenigstens eines der Konstruktionselemente im Zusammenhang mit dem Verriegelungsvorgang, aufbringbar ist, und wobei von dem wenigstens einen Energiespeicher während des Entriegelungsvorgangs, genauer gesagt während des Antreibens wenigstens eines der Konstruktionselemente im Zusammenhang mit dem Entriegelungsvorgangs, gespeicherte Energie zur Unterstützung des Antriebsmotors zum Zweck des Entriegelns abgegeben wird.
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Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß bei halbmotorischen Verriegelungen während des Verriegelungsvorgangs der Zusatzverriegelung bauartbedingt ein deutlich geringerer Kraftaufwand notwendig ist als für das Entriegeln, insbesondere dann, wenn ein zweistufiger Verriegelungsprozeß vorgesehen ist, der als Zwischenstufe ein mechanisches Freigeben des Verriegelungsmechanismus vorsieht.
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Erfindungsgemäß wird daher vorgeschlagen, einen Teil der Gesamtenergie, die der Antriebsmotor während des Verriegelungsvorgangs, insbesondere während der Freigabe des Verriegelungsmechanismus, aufbringen kann, in einem Energiespeicher zu speichern und während des Entriegelungsvorgangs Energie aus dem Energiespeicher zu entnehmen, um, den Antriebsmotor unterstützend, den Entriegelungsvorgang durchzuführen.
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Anders ausgedrückt, wird in Phasen, in denen der Antriebsmotor relativ wenig Energie zum Antrieb der Konstruktionselemente benötigt, insbesondere während des Verriegelungsvorgangs, die überschüssige Leistung des Antriebsmotors zum Speichern von Energie bzw. zum Aufladen des Energiespeichers verwendet. In anderen Phasen, in denen der Antriebsmotor mehr Leistung benötigt, wird der Antriebsmotor durch das Entladen des Energiespeichers unterstützt.
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Während bisher das Antriebsaggregat, insbesondere der Antriebsmotor des Antriebsaggregats, aber auch Getriebe und andere Übertragungsmittel, auf die maximal zulässige Last des Entriegelungsvorgangs ausgelegt sind, was besonders leistungsstarke und damit kostenintensive Motoren und Getriebe voraussetzt, erlaubt es die Erfindung, das Antriebsaggregat so auszuführen, daß die für das Entriegeln einerseits und für das Verriegeln, insbesondere das Freigeben der Verriegelungsmöglichkeit, andererseits benötigten unterschiedliche Energiemengen so gegeneinander ausgleichbar sind, daß das Antriebsaggregat gleichmäßiger belastet wird und eine geringere Spitzenkraft liefern muß. Somit können auf einfache Art und Weise, nur durch den Einsatz eines zusätzlichen Energiespeichers, wie beispielsweise einer einfachen Druck- oder Zugfeder, weniger leistungsstarke Motoren und, bei vorteilhafter Anordnung des Energiespeichers, geringer dimensionierte Getriebe eingesetzt werden, was die Herstellungskosten des Antriebsaggregats senkt.
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Neben der Erhöhung der für den Entriegelungsvorgang zur Verfügung stehenden Kraft können mit diesem Wirkprinzip auch weitere Vorteile erzielt werden. So ist eine Verlängerung der Lebensdauer des Antriebsaggregats aufgrund geringerer Spitzenkräfte an Motor und Getriebe möglich. Außerdem kann die relevante Entriegelungszeit mit diesem Verfahren bei gleicher Last verkürzt werden, was zu einem verbesserten Nutzererlebnis führt, ohne daß hierfür der Einsatz eines stärkeren Motors oder die Verwendung von mehreren Motoren erforderlich wären.
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Mit der Erfindung wird ein starker, schneller, verschleißarmer und besonders kostengünstiger Antrieb in kompakter Bauweise für Schließanlagen bereitgestellt.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigen:
- 1 eine Schließanlage,
- 2 ein Antriebsaggregat,
- 3 eine vergrößerte Darstellung des Antriebsaggregats mit auf die Treibstange wirkendem Mitnehmer in Entriegelungsposition,
- 4 Mitnehmer und Treibstange aus 3 (Schnitt entlang der Linie B-B),
- 5 eine vergrößerte Darstellung des Antriebsaggregats mit auf die Treibstange wirkendem Mitnehmer in Freigabeposition für die Verriegelung,
- 6 Mitnehmer und Treibstange aus 5 (Schnitt entlang der Linie A-A),
- 7 eine Zusatzverriegelung, bei der die Zusatzfalle vollständig eingefahren, die Tür also entriegelt ist,
- 8 die Zusatzverriegelung aus 7, bei der die Zusatzfalle für die Verriegelung vorbereitet, also teilweise ausgefahren, ist,
- 9 die Zusatzverriegelung aus 7, bei der die Zusatzfalle ausgefahren, die Tür also verriegelt, ist,
- 10 ein Antriebsaggregat mit einer Zugfeder als Energiespeicher,
- 11 ein Antriebsaggregat mit einer Druckfeder als Energiespeicher,
- 12 ein Antriebsaggregat mit einer Spiralfeder als Energiespeicher.
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Sämtliche Figuren zeigen die Erfindung nicht maßstabsgerecht, dabei lediglich schematisch und nur mit ihren wesentlichen Bestandteilen. Gleiche Bezugszeichen entsprechen dabei Elementen gleicher oder vergleichbarer Funktion.
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Abgebildet und nachfolgend beschrieben wird beispielhaft eine für eine Tür geeignete Schließanlage 1 mit Treibstangenschloß und Mehrfachverriegelung. Die Schließanlage 1 umfaßt das erfindungsgemäße Antriebsaggregat 2 als motorischen Zusatzantrieb. Die Schließanlage 1 umfaßt neben einem Stulpblech 3 auch einen Hauptschließkasten 4 und mindestens einen Zusatzschließkasten 5, der über ein Verbindungselement, hier eine Treibstange 6, mit dem Hauptschließkasten 4 und dem Antriebsaggregat 2 verbunden ist. Nachfolgend wird, insbesondere bezüglich der 7 bis 9, die Wirkungsweise des Antriebs auf eine oberhalb des Hauptschlosses 4 angeordnete Zusatzverriegelung beschrieben.
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Das Schloß kann entweder manuell über einen Drücker oder Schlüssel oder über das Antriebaggregat 2 betätigt werden. Das Antriebsaggregat 2 umfaßt ein Gehäuse 7, eine Leiterplatte 8 für die Steuerung und Regelung der Bewegung, einen Antriebsmotor (Elektromotor) 9, ein Getriebe 11 sowie ein Betätigungselement, hier einen Mitnehmer 12.
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Die Funktionsweise einer solchen Schließanlage ist in
EP 0798436 A2 beschrieben; es wird insoweit auf dieses Dokument verwiesen.
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Die Verriegelung erfolgt bei solchen halbmotorisch ausgeführten Verriegelungssystemen typischerweise derart, daß die in den Zusatzschließkästen 5 angeordnete zusätzliche Fallenriegel 13 der Mehrfachverriegelung aufgrund einer Beaufschlagung durch einen Federmechanismus 14 automatisch verriegeln. Die Fallenriegel 13, nachfolgend auch kurz als Zusatzfallen oder Fallen bezeichnet, werden in ihre Schließ- bzw. Verriegelungsposition überführt (9), wenn durch ein Schließen (Zufallen) der Tür der Federmechanismus 14 ausgelöst wird. Derartige Fallenriegel 13 werden auch als „Automatik-Fallenriegel“ bezeichnet.
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Die Entriegelung bei geschlossener Tür, also das Einziehen der Fallenriegel 13 oder anders ausgedrückt das Überführen der Fallenriegel 13 in ihre Öffnungs- bzw. Entriegelungsposition, funktioniert dabei motorisch, d.h. unter Verwendung des Antriebsmotors 9 als Teil des Antriebsaggregats 2. Dadurch können solche Mehrfachverriegelungen sehr einfach und komfortabel entriegelt werden, je nach Bedarf auch unter Verwendung von Transponder-, Fingerabdruck-, Bluetooth- und ähnlichen Techniken bzw. über eine Türsprechanlage oder dergleichen.
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Der für die Entriegelung vorgesehene Antriebsmotor 9 treibt über das Getriebe 11 den Mitnehmer 12 an, der aus seiner Ausgangsposition herausfährt und dadurch die Treibstange 6 betätigt, durch welche das Hauptschloß 4 mit der Zusatzverriegelung 5 antriebsmäßig verbunden wird.
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Dieses Verbindungselement kann beispielsweise als Zug-, Druck- oder Treibstange 6, aber auch als Zugmittel (Seil oder Kette) oder dergleichen ausgebildet sein; es kommt vorrangig darauf an, daß damit eine antriebsmäßige Verbindung zwischen dem Hauptschloß 4 und der Zusatzverriegelung 5 herstellbar ist.
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Aus der Betätigung der Treibstange 6 durch den Mitnehmer 12 resultiert eine Bewegung der Treibstange 6 aus ihrer Ausgangsposition heraus in eine erste Bewegungsrichtung 19, in deren Folge die Zusatzverriegelung 5 betätigt wird, so daß die Fallen 13 eingefahren werden. Im Ausführungsbeispiel greift der Antrieb, der den Antriebsmotor 9 und das Getriebe 11 umfaßt, über den Mitnehmer 12 an der Treibstange 6 an. Genauer gesagt schlägt das obere Ende des Mitnehmers 12 an einem auskragenden Bolzen 10 der Treibstange 6 an und drückt diese nach oben. Wenn also der Antrieb, sobald er einen Öffnungsbefehl erhält, den Mitnehmer 12 nach oben verfährt, nimmt der Mitnehmer 12 die Treibstange 6 mit und bewegt diese ebenfalls nach oben (7). Die Treibstange 6 überträgt ihre Bewegung an die Fallen 13 der Zusatzverriegelung 5. Diese Fallen 13 werden durch die Fallenkinematik zurückgezogen, oder anders ausgedrückt aus der Zarge (nicht abgebildet) heraus- und in das Türblatt eingezogen. Die Verriegelungselemente (Fallenriegel 13) der Zusatzverriegelung 5 verändern also ihre Position von der in 9 dargestellten Lage in die in 7 dargestellte Lage. Dadurch wird die Tür entriegelt. Am Ende dieser Öffnungs- bzw. Entriegelungsbewegung befindet sich die Treibstange 6 an ihrem oberen Anschlag. Da die Fallen 13 zurückgefahren (eingefahren) sind, ist die Tür entriegelt und kann geöffnet werden. Eine manuelle Entriegelung, wie bei einem normalen Schloß, ist in der Regel dennoch jederzeit möglich, indem die Fallen 13 über einen Drücker (Türklinke) oder mit Hilfe eines Schlüssels zurückgezogen werden.
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Bei der Treibstange 6 handelt es sich in diesem Fall um ein Blech, das sich am Beschlag der Schloßseite befindet und die Bewegung des Antriebs und/oder der Türklinke und/oder des Schlüssels an die zusätzlichen Fallen 13 überträgt.
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Der erwähnte Antriebsmotor 9 dient während der Entriegelung gleichzeitig zum Spannen (Vorspannen) entsprechender Federelemente des Federmechanismus 14, damit diese die Federkraft bereitstellen können, welche die Fallenriegel 13 bei der Verriegelung in deren Verriegelungsposition überführt. Im gezeigten Beispiel wird eine auf die Zusatzfallen 13 wirkende Druckfeder 15 gespannt.
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Der Verriegelungsvorgang erfolgt zweistufig. Nach dem Entriegeln folgt zunächst die Freigabe der Schließanlage 1 für eine automatische Verriegelung. Mit anderen Worten ist für eine erneute automatische Verriegelung bei geöffneter Tür zunächst eine Freigabe erforderlich. Im hier skizzierten Beispiel kann der zur Verriegelung dienende Federmechanismus 14, beispielsweise über ein Sperrelement, nur dann ausgelöst werden (2. Stufe), wenn dies zuvor freigegeben wurde (1. Stufe) . Das Freigeben erfolgt, indem (nach dem Entriegeln und Öffnen der Tür durch den Nutzer) nach einer bestimmten Zeit, beispielsweise wenigen Sekunden, der Mitnehmer 12 mit Hilfe des Antriebsmotors 9 automatisch wieder nach unten zurück in seine Ausgangsposition (Freigabeposition) verfahren wird. Durch dieses Bewegen des Mitnehmers 12 in die zweite Bewegungsrichtung 21, welche der ersten Bewegungsrichtung 19 entgegengesetzt ist, wird ein Zurückbewegen der Treibstange 6 in deren Ausgangsposition zugelassen, wodurch der Federmechanismus 14 entsperrt und für das endgültige Verriegeln vorbereitet ist (8) . Die Treibstange 6 wird dabei von einer schwachen Feder (nicht dargestellt) der Schließanlage 1 nach unten gezogen und kehrt selbständig in ihre Ausgangsposition zurück. Die Treibstange 6 ist antriebstechnisch in dieser Richtung 21 nicht mit dem Mitnehmer 12 verbunden und somit von dem Antrieb entkoppelt. Auch der Federmechanismus 14 ist zu diesem Zeitpunkt von dem Antrieb entkoppelt.
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Trotz des Zurückbewegens der Treibstange 6 nach unten werden die Zusatzfallen 13 nicht mitbewegt. Dies wird durch die spezielle Geometrie der Treibstange 6 ermöglicht, wonach ein Eingriff nur in eine Richtung, die Entriegelungsrichtung 19 (nach oben), erfolgt. Die Treibstange 6 und die Zusatzfallen 13 sind bei der Bewegung in Freigaberichtung 21, also nach unten in Richtung Ausgangsposition, nicht gekoppelt. Für das Zurückfahren des Mitnehmers 12 sind somit keine großen Kräfte erforderlich, da die Zusatzfallen 13 nicht mitbewegt werden. Das Antriebsaggregat 2 muß daher bei der Freigabe nur wenig Energie für das Zurückfahren des Mitnehmers 12 bzw. die Überwindung der inneren Reibung im Antriebsaggregat 2 liefern.
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Das die Zusatzfallen 13 über die Treibstange 6 nur bei einer Aufwärtsbewegung, also beim Entriegeln, mitbewegt werden, ist gut aus dem Vergleich der Treibstangenposition in 7 und 8 zu sehen. Die Zusatzfallen 13 fahren über ihren Federmechanismus 14 zunächst nur teilweise aus. Teilweise bedeutet, daß sie nur bis zum Niveau der Fallenschräge ausfahren, so daß sie durch das Auftreffen auf die Zarge wieder eingeschoben werden und die Tür somit geschlossen werden kann (8). Sie sind daher für eine nachfolgende Verriegelung der Tür vorbereitet. Die Tür steht in dieser Position in der Regel offen. Die Treibstange 6 und das Antriebsaggregat 2 befinden sich in Freigabeposition.
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Ist die Verriegelung derart vorbereitet, die 1. Stufe des Verriegelungsvorgangs also abgeschlossen, kann die eigentliche Verriegelung erfolgen. Sobald die Tür zufällt (geschlossen wird), wird das Sperrelement betätigt, das eine vollständige, federbetätigte Freigabe der Fallen 13 ermöglicht. Das vollständige Ausfahren der Fallen 13 geschieht dann bei geschlossener Tür so, daß die Falle 13 federbetätigt, d.h. aufgrund des auf sie wirkenden vorgespannten Federmechanismus 14, ausfährt, also in die entsprechenden Ausbuchtungen der Zarge gelangen (2. Stufe; automatische Verriegelung).
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Beim Entriegeln können Reibungswiderstände an den Fallen 13 auftreten. Beispielsweise kann die Tür verzogen sein, etwa wegen Wärmeeinwirkung aufgrund Sonneneinstrahlung oder wegen unterschiedlicher Temperaturen an der Innen- und Außenseite der Tür. Ebenso kann eine Windlast (Winddruck von außen) auf die Tür einwirken. Die Reibungswiderstände können auch durch gegen die Tür drückende Menschen verstärkt sein. Das Antriebsaggregat 2 muß folglich viel Energie für das Überwinden der Reibung zwischen den Fallen 13 und der Türzarge, für das Überwinden den Reibungskräften in der Schließanlage 1 selbst und für das Spannen der Feder 15 des Federmechanismus 14 für die der Zusatzfallen 13 aufbringen.
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In diesen Fällen wird viel Kraft, beispielweise bis zu 20 N am Mitnehmer 12, benötigt, um die Fallen 13, die gegen die Zarge drücken, gegen diese Reibungskraft herauszuziehen. Der eingesetzte Antrieb (Antriebsmotor 9 und Getriebe 11) muß aus diesen Gründen bestimmte Spitzenkräfte aufbringen bzw. übertragen können. Beim Zurückfahren des Mitnehmers 12 (1. Stufe des Verriegelungsvorgangs) treten, wie oben beschrieben, hingegen kaum nennenswerte Kräfte auf. Folglich verfährt das Antriebsaggregat 2 zum Entriegeln unter hoher Last und beim Zurückfahren des Mitnehmers 12 zur Freigabe des Schlosses für eine federgetriebene, automatische Verriegelung beim Zufallen der Tür unter geringer Last.
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Erfindungsgemäß ist das Antriebsaggregat 2 daher mit einem Energiespeicher 16 ausgestattet, der während des wenig kraftaufwendigen Verfahrens (Zurückfahrens) des Mitnehmers 12 in dessen Freigabeposition mit Energie beaufschlagt wird, und der den Antrieb während des kraftaufwendigen Entriegelungsvorgangs unterstützt. Mit anderen Worten wird die für das Einziehen der Fallen 13 benötigte Energie im Antriebsaggregat 2 erfindungsgemäß nicht allein aus dem Antriebsmotor 9 entnommen. Das Einziehen der Fallen 13 wird zusätzlich mit der von einem Energiespeicher 16 bereitgestellten Energie durchgeführt, wodurch der elektrische Antrieb hinsichtlich Kraft und Öffnungsdauer unterstützt wird.
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Dieser Energiespeicher 16 ist mit dem Mitnehmer 12 derart antriebsverbunden, daß dem Energiespeicher 16 während einer ersten Bewegung des Mitnehmers 12 im Zuge des Verriegelungsvorgangs durch den Antriebsmotor 9 Energie zugeführt wird, wohingegen der Energiespeicher 16 während einer zweiten Bewegung des Mitnehmers 12, also zeitversetzt, Energie abgibt, nämlich im Zuge des Entriegelungsvorgangs. Die überschüssige Leistung des Antriebsmotors 9 während der Freigabe der Verriegelung (2. Stufe) wird also zum Speichern von Energie bzw. zum Aufladen des Energiespeichers 16 verwendet. Aus Sicherheitsgründen wird der Antriebsmotor 9 bei der Freigabe zwar nicht mit Vollast betrieben, die Differenz zwischen der tatsächlich benötigten Energie und einem festgelegten oberen Grenzwert wird jedoch zum Aufladen des Energiespeichers 16 genutzt.
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Das bedeutet zum einen, daß kinetische Energie des Mitnehmers 12 umgewandelt und/oder gespeichert wird, und zum anderen, daß diese gespeicherte Energie dem Mitnehmer 12 zeitversetzt als kinetische Energie wieder zugeführt wird. Handelt es sich bei dem Energiespeicher 16 beispielsweise um ein Federmittel, dann wird dieses Federmittel während des Verriegelungsvorgangs gespannt und während des Entriegelungsvorgangs, dabei den Antrieb, insbesondere den Antriebsmotor 9, unterstützend, entspannt. Die Bewegungsenergie des Mitnehmers 12 wird in potentielle Energie des gespannten Federmittels umgewandelt und umgekehrt.
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Bei dem erfindungsgemäßen Antriebsaggregat 2 wird also ein Teil der Gesamtenergie, die der Antriebsmotor 9 bei der Freigabe aufbringen kann, in dem Energiespeicher 16 gespeichert. Der geringe Energiebedarf des eigentlichen Freigabeprozesses wird also genutzt, um dem Energiespeicher 16 im Antriebsaggregat 2 Energie für den nächsten Entriegelungsvorgang zukommen zu lassen, also beispielsweise das Federmittel zu spannen, wodurch beim nächsten Entriegelungsvorgang (Öffnungsvorgang) wieder das energieintensive Einfahren der Zusatzfallen 13 unterstützt wird.
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Somit werden die unterschiedlichen Kräfte, die für das Entriegeln und Freigeben benötigt werden, zumindest teilweise kompensiert. Der Motor 9 und, eine geeignete Anordnung des Energiespeichers 16 vorausgesetzt, auch das Getriebe 11 werden gleichmäßiger belastet und beim Entriegelungsvorgang steht im Vergleich zu einer Lösung ohne Energiespeicher mehr Energie zur Verfügung.
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Da für den Entriegelungsvorgang, oft gerade an dessen Beginn, etwa zur Überwindung der anfänglichen Haftreibung, eine erhöhte Kraft erforderlich ist, die dann während der nachfolgenden Phase der Gleitreibung abnimmt, ist der Energiespeicher in einer bevorzugten Ausführung so ausgestaltet, daß die Kraft über den Weg abnimmt oder auch nur kurzzeitig zur Verfügung gestellt wird.
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In jedem Fall wird die Lebensdauer des Antriebsaggregats 2 dadurch verlängert, daß geringere Spitzenkräfte am Motor 9 auftreten. Wenn der Energiespeicher erst an den hinteren Getriebestufen, in der Nähe des Mitnehmers 12, oder aber auf den Mitnehmer 12 direkt wirkt, wirken auch auf das Getriebe 11 geringere Spitzenkräfte. Auch das führt zu einer verlängerten Lebensdauer des Antriebsaggregats 2.
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Die überschüssige Energie wird, je nach Ausgestaltung des Energiespeichers, in dem Energiespeicher unmittelbar gespeichert oder vor dem Speichern in eine andere, von dem gewählten Energiespeicher speicherbare Energieform umgewandelt und anschließend gespeichert. Ebenso erfolgt das Abgeben der gespeicherten Energie entweder unmittelbar, d.h. in der gespeicherten Form, oder die Energie wird während oder nach ihrer Abgabe aus dem Energiespeicher in eine andere, von dem Antriebsmotor 9, dem Getriebe 11, dem Mitnehmer 12 und/oder von der Treibstange 6 nutzbare Energieform umgewandelt.
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Der Energiespeicher 16 gibt die gespeicherte Energie vorzugsweise direkt an den zum Zweck der Entriegelung zu bewegenden Mitnehmer 12 ab. In einer anderen Ausgestaltung überträgt der Energiespeicher 16 die Kraft auf den Antrieb, insbesondere auf eine der Getriebestufen bzw. Zahnräder des Getriebes 11. In einer weiteren Ausgestaltung kann der Energiespeicher 16 seine Energie aber auch auf einem alternativen Übertragungsweg direkt an die Treibstange 6 abgeben, so daß die Treibstange 6 einerseits von dem Antriebsmotor 9 über den Mitnehmer 12 und andererseits gleichzeitig über einen weiteren Antriebsweg, gespeist von dem Energiespeicher 16, angetrieben wird.
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Der Energiespeicher 16 ist vorzugsweise ein Federmittel, in das die Energie eingespeist wird. Der Mitnehmer 12 wird dann während des Entriegelungsvorgangs zusätzlich von der potentiellen Energie dieses Federmittels gespeist. Wenn das Federmittel 16 direkt auf den Mitnehmer 12 wirkt, muß nicht die gesamte Kraft über das Getriebe 11 übertragen werden. Dieses wird somit weniger belastet.
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Bei dem Federmittel 16, das als Energiespeicher verwendet wird, handelt es sich vorzugsweise und im einfachsten Fall um eine Schraubenfeder, die den Mitnehmer 12 linear in Zug- oder Druckrichtung unterstützt. Anders ausgedrückt ist die Schraubenfeder entweder als Zugfeder oder als Druckfeder ausgeführt. In dem in 2, 3, 5 und 10 illustrierten Ausführungsbeispiel ist die Feder 16 eine mit ihrem einen Federende ortsfest an dem Gehäuse 7 des Antriebsaggregat 2 und mit ihrem anderen, beweglichen Federende an dem Mitnehmer 12 angebrachten Schraubenzugfeder. Der Mitnehmer 12 weist zu diesem Zweck einen aus seinem Grundkörper auskragenden Kontaktarm 22 auf, an dem das bewegliche Federende befestigt ist.
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Ist etwa für die Entriegelung eine maximale Kraft von 20 N und für das Freigeben des Schlosses für eine federgetriebene, automatische Verriegelung beim Zufallen der Tür durch Verfahrens des Mitnehmers 12 eine maximale Kraft von lediglich 2 N nötig, kann bei Verwendung eines Energiespeichers, etwa in Form eines „aufladbaren“ Federelements 16, das in der Lage ist, mit einer maximalen Kraft von 9 N auf den Mitnehmer 12 zu wirken, anstelle eines Antriebsmotors, der auf eine Spitzenkraft von 20 N ausgelegt ist, ein deutlich kleinerer und preiswerterer Antriebsmotor 9 mit einer Spitzenkraft von nur noch 12 N gewählt werden.
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Das Antriebsaggregat 2 ist mit anderen Worten derart ausgeführt, daß es die unterschiedlichen Energiemengen, einerseits für das Entriegeln und andererseits für das Verfahren des Mitnehmers 12 in die Freigabeposition für eine federgetriebene, automatische Verriegelung beim Zufallen der Tür, über einen oder mehrere Energiespeicher 16 so gegeneinander kompensiert, daß der Motor 9 und das Getriebe 11 gleichmäßiger belastet werden und der Motor 9 eine geringere Spitzenkraft liefern muß.
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Bei Verwendung eines solcherart geringer dimensionierten Antriebs 9, 11 ist zwar der Einsatz des Energiespeichers 16 zwingend notwendig, um das Entriegeln der Zusatzverriegelung 5 zu gewährleisten. Durch eine sorgfältige Auswahl und Ausführung des Energiespeichers 16 sowie dessen Anbindung an den Antrieb kann die geforderte Betriebssicherheit dennoch sichergestellt werden.
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Vorzugsweise ist das Federelement 16 derart ausgeführt, daß es hinter dem Getriebe 11, direkt am Mitnehmer 12 für die Treibstange 6 angreift. Dies führt zu einer deutlichen Verringerung der Kräfte am Getriebe 11 und damit zu einer Verlängerung der Lebensdauer. Für das Erreichen einer möglichst hohen Kraft für das Überwinden der Haftreibung beim Entriegeln ist insbesondere der Einsatz einer progressiv wirkenden Feder 16 vorteilhaft. Ebenso besteht die vorteilhafte Möglichkeit, eine Feder 16 mit einer Kennlinie für eine möglichst lineare Kraftentfaltung zu wählen, insbesondere eine Feder 16 mit einer möglichst weichen, vorgespannten Kennlinie. Je nach Einsatzzweck können aber auch andere Federkennlinien vorteilhaft sein.
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Neben klassischen Schraubenfedern können auch andere Federformen wie beispielsweise Spiralfedern, Schenkelfedern, Torsionsfedern und Tellerfedern als Zugfedern 16 (10) oder Druckfedern 17 (11) verwendet werden. Bei der in 11 gezeigten Variante wirkt der Mitnehmer unmittelbar mit seinem als Federteller ausgebildeten unteren Ende auf die Feder ein. Eine besonders vorteilhafte Ausführung ist die Verwendung einer Spiralfeder 18 (12), da diese direkt das Zahnrad einer Getriebestufe antreiben kann. Außerdem kann eine Spiralfeder 18 so sehr platzsparend in die Antriebseinheit 2 integriert werden, beispielsweise am letzten Zahnrad des Getriebes 11.
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Anstelle von Federmitteln 16, 17, 18 können ebenso andere Energiespeicher verwendet werden. Dazu zählen hydraulische oder pneumatische Speicher, die während des Zurückfahrens des Mitnehmers 12 in die Freigabeposition mit Druck beaufschlagt werden, und diesen während des Entriegelns über geeignete Mittel, wie einen Zylinder oder ein Schaufelrad, abgeben.
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Der Energiespeicher kann auch als Speicher potentieller Energie ausgebildet sein, etwa in Form eines oder mehrerer Gewichte oder Flüssigkeiten, die durch das Zurückfahren des Mitnehmers 12 in die Freigabeposition angehoben werden, und die ihre potentielle Energie während des Entriegelns auf den Mitnehmer 12 abgeben.
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Derartige Gewichte können in einer anderen Ausführungsform auch an einer als Energiespeicher verwendeten Schraubenfeder angebracht sein, beispielsweise in Form eines Bolzens. Beim Speichern der überschüssigen Energie durch ein Spannen der Feder wird das Gewicht bzw. der Bolzen mitbewegt. Bei der Ausgabe der gespeicherten Energie, beispielsweise durch ein Auslösen der gespannten Feder, wird das Gewicht bzw. der Bolzen schlagartig gelöst, was zu einer kurzzeitigen Freisetzung einer vergleichsweise großen Menge kinetischer Energie führt. Diese kann ein Losreißen eines festsitzenden Riegels 13, etwa in einer verzogenen Tür oder einer Tür mit hoher Windlast, ermöglichen.
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In einer weiteren Ausführungsform erfolgt die Verwendung eines oder mehreren Permanentmagneten als Energiespeicher. Die Magneten werden dabei so angeordnet, daß sie - entweder ähnlich des oben beschriebenen Bolzens gekoppelt an das Federmittel oder aber unabhängig von einem Federmittel - während des Verriegelungsvorgangs zueinander bewegt werden. Vorzugsweise werden die Magneten einander während des Verriegelungsvorgangs gegen ihre Abstoßwirkung angenähert. Die resultierende abstoßende magnetische Kraft kann dann beim Entriegeln für die Unterstützung des Entriegelungsvorgangs genutzt werden.
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Das Aufladen des Energiespeichers muß jedoch nicht zwangsweise über die Bewegung des durch den Antriebsmotor 9 angetriebenen Mitnehmers 12 bzw. aufgrund dessen Bewegung erfolgen. Es ist ebenfalls möglich, daß die überschüssige Leistung des Antriebsmotors 9 von diesem unmittelbar zum Aufladen des Energiespeichers genutzt wird, ohne daß zuvor eine Umwandlung in kinetische Energie des Mitnehmers 12 erfolgt. So kann überschüssige elektrische Energie (während des Zeitraums des Zurückfahrens des Mitnehmers 12 und auch während der Stillstandzeit des Antriebs zwischen dem Entriegelungsvorgang und dem Verriegelungsvorgang) in einem Speicher für elektrische Energie, wie einem Akkumulator oder einem Leistungskondensator, gespeichert werden und zu einem geeigneten Zeitpunkt zur Bewegungsunterstützung abgerufen werden. Diese gespeicherte Energie kann dann genutzt werden, um den eigentlichen Antriebsmotor 9 kurzzeitig zu überlasten und damit ein höheres Drehmoment und im Ergebnis eine höhere Kraft zu erzeugen. Vorzugsweise kann die gespeicherte Energie auch genutzt werden, um damit während der Entriegelung mehrere Spulen mit Strom zu versorgen und damit abstoßende oder anziehende Kräfte in den Spulen hervorzurufen. Dies unterstützt dann wiederum den Öffnungsvorgang.
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Zusammenfassend betrifft die vorliegende Erfindung unter anderem ein Antriebsaggregat 2 für eine Schließanlage 1 mit wenigstens einer Verriegelung 5, insbesondere mit wenigstens einer von einem Hauptschloß 4 der Schließanlage beabstandeten Zusatzverriegelung 5, mit einer Anzahl von Konstruktionselementen 6, 12, die zum Entriegeln und/oder zum Verriegeln der Verriegelung 5 ausgebildet sind, mit einem Antriebsmotor 9, der ausgebildet ist, entweder wenigstens eines dieser Konstruktionselemente 6, 12 im Zusammenhang mit einem Entriegelungsvorgang anzutreiben oder wenigstens eines dieser Konstruktionselemente 6, 12 im Zusammenhang mit einem Verriegelungsvorgang anzutreiben, und mit wenigstens einem Energiespeicher 16, der zum Speichern von Energie ausgebildet ist, die von dem Antriebsmotor 9 während des Antreibens wenigstens eines dieser Konstruktionselemente 6, 12 im Zusammenhang mit dem Verriegelungsvorgang aufbringbar ist, und der - zur Unterstützung des Antriebsmotors 9 zum Zweck des Entriegelns - zum Abgeben von gespeicherter Energie während des Antreibens wenigstens eines dieser Konstruktionselemente 6, 12 im Zusammenhang mit dem Entriegelungsvorgang ausgebildet ist.
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Die Erfindung betrifft weiterhin ein solches Antriebsaggregat 2, wobei der Antriebsmotor 9 so ausgelegt ist, daß ein Abgeben von gespeicherter Energie zum Antreiben des wenigstens einen Konstruktionselementes 6, 12 während des Entriegelungsvorgangs zwingend notwendig ist, um das Entriegeln der Verriegelung 5 zu gewährleisten.
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Die Erfindung betrifft weiterhin ein solches Antriebsaggregat 2, wobei die Schließanlage 1 ein Hauptschloß 4 umfaßt und die Verriegelung 5 eine von dem Hauptschloß 4 beabstandete Zusatzverriegelung ist.
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Die Erfindung betrifft weiterhin ein solches Antriebsaggregat 2, wobei die Anzahl der Konstruktionselemente 6, 12 ein von dem Antriebsmotor 9 direkt oder indirekt bzw. unmittelbar oder mittelbar, insbesondere über ein Getriebe 11, antreibbares Betätigungselement (Mitnehmer) 12 umfaßt, welches Betätigungselement 12 durch das Antreiben wahlweise eine erste Bewegung oder eine, insbesondere davon verschiedene, zweite Bewegung vollführt, wobei ein Verbindungselement (Treibstange) 6, das zum antriebsmäßigen Verbinden des Hauptschlosses 4 mit der Zusatzverriegelung 5 dient, zum Zweck des Entriegelns der Zusatzverriegelung 5 von dem Betätigungselement (Mitnehmer) 12 betätigbar ist, wenn das angetriebene Betätigungselement (Mitnehmer) 12 die erste Bewegung vollführt, wobei in dem wenigstens einen Energiespeicher 16 Energie speicherbar ist, wenn das angetriebene Betätigungselement (Mitnehmer) 12 die zweite Bewegung vollführt, wobei es sich bei der speicherbaren Energie um wenigstens einen Teil der für die Bewegung des Betätigungselements (Mitnehmer) 12 nicht benötigten Energie handelt, die von dem Antriebsmotor 9 während dieser Bewegung des Betätigungselements (Mitnehmer) 12 aufbringbar ist, und wobei dem wenigstens einen Energiespeicher 16 Energie entnehmbar und dem Betätigungselement (Mitnehmer) 12 direkt oder indirekt bzw. unmittelbar oder mittelbar, insbesondere über ein Getriebe 11, zum Zweck seines Antriebs zuführbar ist, wenn das angetriebene Betätigungselement (Mitnehmer) 12 die erste Bewegung vollführt.
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Die Erfindung betrifft weiterhin ein solches Antriebsaggregat 2, wobei das Vollführen der zweiten Bewegung des Betätigungselements (Mitnehmer) 12 ein Freigeben der Verriegelungsfunktion der Zusatzverriegelung 5 bewirkt, insbesondere als Teil eines zweistufigen Verriegelungsvorgangs.
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Die Erfindung betrifft weiterhin ein solches Antriebsaggregat 2, wobei das Betätigungselement (Mitnehmer) 12 beim Vollführen der ersten Bewegung in eine erste Bewegungsrichtung 19 und beim Vollführen der zweiten Bewegung in eine davon verschiedene, insbesondere entgegengesetzt gerichtete, zweite Bewegungsrichtung 21 bewegbar ist.
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Die Erfindung betrifft weiterhin ein solches Antriebsaggregat 2, wobei der Antriebsmotor 9 so ausgelegt ist, daß dem Betätigungselement (Mitnehmer) 12 zum Zweck seines Antriebs zumindest ein Teil der während eines Verriegelungsvorgangs in dem Energiespeicher 16 gespeicherten Energie zugeführt werden muß, damit das Betätigungselement (Mitnehmer) 12 die erste Bewegung vollführt.
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Die Erfindung betrifft weiterhin ein solches Antriebsaggregat 2, wobei der Energiespeicher 16 wenigstens ein Federelement umfaßt.
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Die Erfindung betrifft weiterhin eine Schließanlage 1 mit wenigstens einer Verriegelung 5, insbesondere mit einer von einem Hauptschloß 4 der Schließanlage 1 beabstandeten Zusatzverriegelung 5, sowie mit einem solchen Antriebsaggregat 2.
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Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betrieb eines Antriebsaggregat 2 für eine Schließanlage 1 mit wenigstens einer Verriegelung 5, insbesondere mit wenigstens einer von einem Hauptschloß 4 der Schließanlage 1 beabstandeten Zusatzverriegelung 5, bei welcher Schließanlage 1 eine Anzahl von Konstruktionselementen 6, 12 vorgesehen ist, die zum Entriegeln und/oder zum Verriegeln der Verriegelung 5 ausgebildet sind, wobei ein Antriebsmotor 9 entweder wenigstens eines dieser Konstruktionselemente 6, 12 im Zusammenhang mit einem Entriegelungsvorgang antreibt oder wenigstens eines dieser Konstruktionselemente 6, 12 im Zusammenhang mit einem Verriegelungsvorgang antreibt, und wobei in wenigstens einem Energiespeicher 16 Energie gespeichert wird, die von dem Antriebsmotor 9 während des Antreibens wenigstens eines dieser Konstruktionselemente 6, 12 im Zusammenhang mit dem Verriegelungsvorgang aufbringbar ist, und wobei während des Antreibens wenigstens eines dieser Konstruktionselemente 6, 12 im Zusammenhang mit dem Entriegelungsvorgang - zur Unterstützung des Antriebsmotors 9 zum Zweck des Entriegelns - von dem wenigstens einen Energiespeicher 16 gespeicherte Energie abgegeben wird.
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Die Erfindung betrifft weiterhin ein solches Verfahren, wobei die in dem Energiespeicher 16 zu speichernde Energie vor dem Speichern in dem Energiespeicher 16 oder während des Speicherns umgewandelt wird und/oder wobei die aus dem Energiespeicher 16 abzugebende Energie während des Abgebens aus dem Energiespeicher 16 oder nach dem Abgeben umgewandelt wird.
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Der Energiespeicher 16 kann nicht nur zur Unterstützung des Verriegelungs- und/oder Entriegelungsvorgangs einer oder mehrerer Zusatzverriegelungen 5 angewendet werden. Ein Einsatz des Energiespeichers 16 ist auch zur Unterstützung des Verriegelungs- und/oder Entriegelungsvorgangs des Hauptschlosses 4 möglich.
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Bei dem Energiespeicher handelt es sich vorzugsweise um eine von dem Antriebsmotor konstruktiv getrennte, unabhängig von dem Antriebsmotor funktionierende, separate Vorrichtung. Damit läßt sich der Erfindungsgedanke besonders einfach und preiswert verwirklichen. Andere Varianten sind jedoch grundsätzlich denkbar, wie beispielsweise ein mit dem Antriebsmotor unmittelbar verbundener Energiespeicher oder ein Energiespeicher, der als integrierter Bestandteil des Antriebsmotors ausgeführt ist.
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Alle in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schließanlage
- 2
- Antriebsaggregat
- 3
- Stulpe
- 4
- Hauptschließkasten
- 5
- Zusatzschließkasten
- 6
- Treibstange
- 7
- Gehäuse
- 8
- Leiterplatte
- 9
- Elektromotor
- 10
- Bolzen
- 11
- Getriebe
- 12
- Mitnehmer
- 13
- Fallenriegel
- 14
- Federmechanismus
- 15
- Druckfeder
- 16
- Energiespeicher, Zugfeder
- 17
- Energiespeicher, Druckfeder
- 18
- Energiespeicher, Spiralfeder
- 19
- erste Bewegungsrichtung
- 20
- (frei)
- 21
- zweite Bewegungsrichtung
- 22
- Kontaktarm
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 0798436 A2 [0003, 0017]
