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Die Erfindung betrifft ein Hydrauliksystem mit einer Hochdruckpumpe zum Fördern einer Hydraulikflüssigkeit in einem Hochdruckkreis des Hydrauliksystems zu mindestens einem Verbraucher, und mit einer Niederdruckpumpe zum Fördern der Hydraulikflüssigkeit in einem Niederdruckkreis des Hydrauliksystems zum Beispiel zu einem Kühler des Hydrauliksystems, ferner mit einem schaltbaren Ventil.
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Ein derartiges Hydrauliksystem ist aus der
DE 10 2011 100 845 A1 bekannt. Hierbei weist ein Kupplungsgetriebe, insbesondere zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug, ein solches Hydrauliksystem auf, mit einem Hydraulikkreis, der einen eine erste Pumpe und einen Druckspeicher aufweisenden Betätigungskreis und einen eine zweite Pumpe aufweisenden Kühlkreis besitzt. Der Kühlkreis weist ein eine Schalthysterese aufweisendes Hydraulikventil zum in einer ersten Ventilstellung erfolgenden Verbinden der ersten Pumpe mit dem Druckspeicher und zum in einer zweiten Ventilstellung erfolgenden Verbinden der ersten Pumpe mit dem Kühlkreis auf. Dieses Hydrauliksystem ist wegen des erforderlichen Druckspeichers steuerungstechnisch und baulich aufwendig.
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Auch in der
WO 2014/187555 A1 ist ein Hydrauliksystem mit einem Hochdruckkreis und einem Niederdruckkreis beschrieben. Über ein Schaltelement und eine Bypassleitung sind der Hochdruckkreis und der Niederdruckkreis miteinander koppelbar.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Hydrauliksystem der genannten Art so weiterzubilden, dass eine Betätigung des Verbrauchers oder der Verbraucher des Hydrauliksystems möglich ist, ohne einen Druckspeicher im Hydrauliksystem vorzusehen.
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Gelöst wird die Aufgabe durch ein Hydrauliksystem, das gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 ausgebildet ist.
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Bei dem Hydrauliksystem ist vorgesehen, dass das Ventil, entgegen Federkraft über den Druck im Hochdruckkreis schaltbar ist, wobei das Ventil in einer ersten Schaltstellung, bei relativ niedrigem Druck im Hochdruckkreis, einen Strömungsweg der Hydraulikflüssigkeit von der Niederdruckpumpe zum Niederdruckkreis freigibt, in einer zweiten Schaltstellung, bei relativ höherem Druck in dem Hochdruckkreis, den Strömungsweg der Hydraulikflüssigkeit zum Niederdruckkreis sperrt und einen Strömungsweg der Hydraulikflüssigkeit von der Niederdruckpumpe zum Hochdruckkreis freigibt, und in einer dritten Schaltstellung, bei relativ weiter erhöhtem Druck in dem Hochdruckkreis, den Strömungsweg der Hydraulikflüssigkeit zum Hochdruckkreis sperrt und den Strömungsweg der Hydraulikflüssigkeit von der Niederdruckpumpe zum Niederdruckkreis freigibt.
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Das Hochdrucksystem kann somit ohne einen Druckspeicher auskommen, weil in der zweiten Schaltstellung des Ventils die Niederdruckpumpe in den dann noch unter relativ geringem Druck stehenden Hochdruckkreis fördert und dann, wenn es ausschließlich auf das Vorliegen des hohen Drucks ankommt, durch Überführen des Ventils in die dritte Schaltstellung, die Verbindung der Niederdruckpumpe zum Hochdruckkreis getrennt wird und die Niederdruckpumpe wieder den Niederdruckkreis versorgt.
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Diese Ausbildung des Hydrauliksystems ist insbesondere von Vorteil, wenn der mindestens eine Verbraucher eine hydraulisch betätigbare Kupplung eines Kraftfahrzeugs ist. Bei dieser Kupplung handelt es sich insbesondere um eine Kupplung eines Doppelkupplungsgetriebes. Zum Schließen der Kupplung ist ein relativ großer Stellweg erforderlich, bei relativ geringem Druck, der sich im Druckbereich der Niederdruckpumpe bewegt. Erst dann, wenn die Kupplung geschlossen ist und es auf einen hohen Schließdruck der Kupplungshälften ankommt, insbesondere dann, wenn ein hohes Moment von der Kupplung zu übertragen ist, muss der hohe Druck an der Kupplung anliegen, der nur durch die Hochdruckpumpe aufgebracht werden kann. Der ansteigende Druck im Hochdruckkreis bewirkt das Schalten des Ventils in die zweite Schaltstellung und aus dieser in die dritte Schaltstellung. Ist beispielsweise die Kupplung wieder geöffnet, und liegt demzufolge kein hoher Druck an der Kupplung an, wird das Ventil unter Einwirkung der Federkraft wieder in die erste Schaltstellung zurückbewegt.
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Es ist somit insbesondere vorgesehen, dass, bei Reduzierung des Drucks im Hochdruckkreis von dem relativ weiter erhöhten Druck auf den relativ niedrigeren Druck, das Ventil unter der Federkraft von der dritten Schaltstellung in die erste Schaltstellung überführt wird.
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Vorzugsweise beträgt der Druck in dem Hochdruckkreis in der ersten Schaltstellung des Ventils ≤ 2 bar, der Druck in dem Hochdruckkreis in der zweiten Schaltstellung des Ventils ≥ 3 bar und ≤ 5 bar, der Druck in dem Hochdruckkreis in der dritten Schaltstellung des Ventils ≥ 6 bar.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des Hydrauliksystems ist vorgesehen, dass zwischen dem Ventil und dem Hochdruckkreis ein Rückschlagventil angeordnet ist, mit einer Sperrrichtung des Rückschlagventils zum in die drei Schaltstellungen überführbaren Ventil hin. Somit ist sichergestellt, dass eine Strömung von dem Hochdruckkreis in Richtung des Niederdruckkreises über das Ventil verhindert wird.
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Eine baulich vorteilhafte Gestaltung sieht vor, dass das in die drei Schaltstellungen überführbare Ventil als Schieberventil ausgebildet ist. Bei diesem werden die unterschiedlichen Schaltstellungen durch geradliniges Verschieben eines Schiebers in einem Schaltgehäuse bewerkstelligt. Ein solches Schieberventil wird auch als Brückenventil bezeichnet.
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Baulich besonders vorteilhaft ist das Hydrauliksystem ausgeführt, wenn der Hochdruckkreis eine erste Hochdruckleitung zu dem mindestens einen Verbraucher aufweist und eine zweite Hochdruckleitung aufweist, wobei die zweite Hochdruckleitung ein Systemdruckventil zum Einstellen des Drucks in dem Hochdruckkreis aufweist. Insbesondere begrenzt das Systemdruckventil einen definiert einstellbaren Höchstdruck im Hochdruckkreis.
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Vorzugsweise sperrt das Systemdruckventil in einer ersten Stellung einen Durchgang durch die zweite Hochdruckleitung und öffnet in einer zweiten Stellung den Durchgang durch die zweite Hochdruckleitung.
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Insbesondere dient die den Kühler durchströmende, von der Niederdruckpumpe geförderte und vom Kühler zu kühlende Hydraulikflüssigkeit dem Kühlen von Lagern und/oder Zahnrädern eines Getriebes. Bei diesem Getriebe handelt es sich insbesondere um ein Doppelkupplungsgetriebe.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der beigefügten Zeichnung und der Beschreibung des in der Zeichnung wiedergegebenen Ausführungsbeispiels, ohne auf dieses beschränkt zu sein.
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Es zeigt:
- 1 einen Schaltplan des Hydrauliksystems, veranschaulicht für einen für das Verständnis der Erfindung relevanten Teilbereich, für eine erste Schaltstellung eines Ventils eines Hydrauliksystems,
- 2 die Anordnung nach 1, veranschaulicht für eine zweite Schaltstellung des Ventils,
- 3 die Anordnung nach 1, veranschaulicht für eine dritte Schaltstellung des Ventils,
- 4 das bei dem Hydrauliksystem Verwendung findende Ventil, das als Schieberventil ausgebildet ist, veranschaulicht für die erste Schaltstellung,
- 5 das Schieberventil gemäß 4, veranschaulicht für die zweite Schaltstellung,
- 6 das Schieberventil gemäß 4, veranschaulicht für die dritte Schaltstellung,
- 7 ein Diagramm zur Veranschaulichung von Betriebszuständen des Hydrauliksystems bei den drei Schaltstellungen des Ventils.
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Das in den 1, 2 und 3 veranschaulichte Hydrauliksystem 1, das nur bezüglich des für das Verständnis der Erfindung relevanten Bereichs gezeigt ist, weist eine Hochdruckpumpe 2 zum Fördern einer Hydraulikflüssigkeit in einem Hochdruckkreis 3 des Hydrauliksystems 1 zu mindestens einem Verbraucher und eine Niederdruckpumpe 4 zum Fördern der Hydraulikflüssigkeit in einem Niederdruckkreis 5 zu einem Kühler 6 des Hydrauliksystems 1 auf. Ferner weist das Hydrauliksystem 1 ein in drei Schaltstellungen schaltbares Ventil 7 auf. Mit der Niederdruckpumpe 4 lässt sich ein relativ hoher Volumenstrom bei relativ geringem Druck fördern. Mit der Hochdruckpumpe 2 lässt sich ein relativ geringer Volumenstrom bei relativ hohem Druck fördern. Die Hochdruckpumpe 2 und die Niederdruckpumpe 4 sind vorzugsweise als separate elektrisch betriebene Pumpen ausgebildet oder aber als elektrische Tandempumpe.
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Das Ventil 7 gibt in der in 1 gezeigten ersten Schaltstellung, bei relativ niedrigem Druck im Hochdruckkreis 3, einen Strömungsweg der Hydraulikflüssigkeit von der Niederdruckpumpe 4 zum Niederdruckkreis 5 frei. In der in 2 veranschaulichten zweiten Schaltstellung des Ventils 7, die das Ventil 7 bei relativ höherem Druck in dem Hochdruckkreis 3 einnimmt, sperrt das Ventil 7 den Strömungsweg der Hydraulikflüssigkeit zum Niederdruckkreis 5 und gibt einen Strömungsweg der Hydraulikflüssigkeit von der Niederdruckpumpe 4 zum Hochdruckkreis 3 frei. In der in 3 gezeigten dritten Schaltstellung des Ventils 7, bei relativ weiter erhöhtem Druck im Hochdruckkreis 3, sperrt das Ventil 7 den Strömungsweg der Hydraulikflüssigkeit zum Hochdruckkreis 3 und gibt den Strömungsweg der Hydraulikflüssigkeit von der Niederdruckpumpe 4 zum Niederdruckkreis 5 wieder frei.
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Bei Reduzierung des Drucks im Hochdruckkreis 3 von dem relativ weiter erhöhten Druck auf den relativ niedrigeren Druck wird das Ventil 7 unter der Kraft einer Feder 8 von der dritten Schaltstellung in die erste Schaltstellung überführt.
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Der Druck in dem Hochdruckkreis beträgt in der ersten Schaltstellung des Ventils 7 ≤ 2 bar, der Druck in dem Hochdruckabschnitt 3 in der zweiten Schaltstellung des Ventils 7 ≥ 3 bar und ≤ 5 bar, der Druck in dem Hochdruckkreis 3 in der dritten Schaltstellung des Ventils 7 ≥ 6 bar.
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Zwischen dem Ventil 7 und dem Hochdruckkreis 3 ist ein Rückschlagventil 9 angeordnet, mit einer Sperrrichtung des Rückschlagventils 9 zum Ventil 7 hin.
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Der Hochdruckkreis 3 weist eine erste Hochdruckleitung 10 zu dem in der Darstellung des Hydrauliksystems 1 nicht veranschaulichten mindestens einen Verbraucher auf, ferner weist der Hochdruckkreis 3 eine zweite Hochdruckleitung 11 auf. Diese zweite Hochdruckleitung 11 weist ein Systemdruckventil 12 zum Einstellen des Drucks in dem Hochdruckkreis 3 auf. Das Systemdruckventil 12 sperrt in einer ersten Stellung einen Durchgang durch die zweite Hochdruckleitung 11 und öffnet in einer zweiten Stellung den Durchgang durch die zweite Hochdruckleitung.
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Die erste Hochdruckleitung 10 führt insbesondere zu einem Verbraucher, bei dem es sich um eine hydraulisch betätigbare Kupplung eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eine Kupplung eines Doppelkupplungsgetriebes handelt.
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Die den Kühler 6 durchströmende Hydraulikflüssigkeit dient dem Kühlen von Lagern und/oder Zahnrädern eines Getriebes, insbesondere Doppelkupplungsgetriebes. Ein Kühlfluid 13 durchströmt den Kühler 6 und kühlt die Hydraulikflüssigkeit.
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Das insoweit beschriebene Hydrauliksystem 1 weist folgende weitere, relevante Abschnitte auf: Aus einem Reservoir 16 wird Hydraulikflüssigkeit von den beiden Pumpen - Hochdruckpumpe 2 und Niederdruckpumpe 4 - über einen Saugfilter 17 angesaugt. Eine Leitung 18 dient dem Überführen der Hydraulikflüssigkeit von der Niederdruckpumpe 4 zum Ventil 7. Diese Leitung 18 weist ein Filtersieb 19 auf. Von der Hochdruckpumpe 2 führt eine Leitung 20 zum Zweigbereich der Hochdruckleitung 10 und der Hochdruckleitung 11. Eine Leitung 21 verbindet das Ventil 7 mit der Leitung 20. Die Leitung 21 weist das Rückschlagventil 9 auf. Von der Leitung 20 zweigt eine Leitung 22 mit Drossel 23 ab. Über den in der Leitung 22 anstehenden Druck des Hochdruckkreises 3 erfolgt das Schalten des Ventils 1 von der ersten Schaltstellung in die zweite Schaltstellung und von dieser in die dritte Schaltstellung, jeweils entgegen der Kraft der Feder 8. Über eine von der Leitung 20 im Bereich der Hochdruckleitungen 10 und 11 abgehende Leitung 24 ist das Systemdruckventil 12 gegen Federkraft schaltbar.
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Das in die drei Schaltstellungen überführbare Ventil 7 ist, wie es der Darstellung der 4, 5 und 6 zu entnehmen ist, als Schieberventil ausgebildet. Bei diesem erfolgen die unterschiedlichen Schaltstellungen durch geradliniges Verschieben eines Schiebers 14 in einem Schaltgehäuse 15. Veranschaulicht ist, dass der Schieber 14, je nach seiner axial verschobenen Stellung, unterschiedliche Ausgänge des Schaltgehäuses 5 freigibt bzw. verschließt und auf den Schieber 14, von der einen Seite die Feder 8, von der anderen Seite über die Leitung 23 der Druck im Hochdruckkreis 3 einwirkt, wobei dieser Druck im Hochdruckkreis 3 unterschiedlich ist, je nach den Schaltstellungen des Ventils 7. In der Schaltstellung gemäß 4, die derjenigen des Ventils 7 nach 1 entspricht, wird Hydraulikflüssigkeit von der Niederdruckpumpe 4 zum Kühler 6 gefördert. In der Schaltstellung gemäß 5 wird Kühlflüssigkeit von der Niederdruckpumpe 4 in den Hochdruckkreis 3 gefördert, entsprechend dem in 3 gezeigten Zustand des Hydrauliksystems. In der Stellung des Schiebers 14 gemäß 6, die derjenigen Stellung des Ventils 7 gemäß 3 entspricht, erfolgt das Fördern der Hydraulikflüssigkeit wieder von der Niederdruckpumpe 4 zum Kühler 6.
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Bei dem Doppelkupplungsgetriebe eines Kraftfahrzeugs dient die durch den Kühler 6 durchgeleitete Hydraulikflüssigkeit insbesondere dem Kühlen von Lagern und Zahnrädern des Getriebes. Hierbei wird die Hydraulikflüssigkeit, die durch die Niederdruckpumpe 4 zum Kühler 6 gefördert wird, durch das den Kühler 6 durchströmende Kühlfluid 13 gekühlt. Beim Schalten eines Ganges des Doppelkupplungsgetriebes muss die jeweilige zu schaltende Kupplung anfänglich bei relativ geringem Druck einen relativ großen Schaltweg zurücklegen. Liegen die Kupplungshälften an, ist es erforderlich, bei recht hohem Druck die Schließkräfte der Kupplung in Abhängigkeit von den mittels der Kupplung zu übertragenden Drehmomenten aufrechtzuerhalten. Vor diesem Hintergrund wird zum Schließen der Kupplung der Zufluss der Hydraulikflüssigkeit zum Kühler 6 abgetrennt, durch Schalten des Ventils 7 in die zweite Schaltstellung gemäß 5, womit die Hydraulikflüssigkeit, die durch die Niederdruckpumpe 4 gefördert wird, zusammen mit der Hydraulikflüssigkeit, die mittels der Hochdruckpumpe 2 gefördert wird, im Hochdruckkreis 3 gefördert wird. Dies führt zu einem schnellen Anlegen der Kupplungshälften. Bei weiter erhöhtem Druck und damit in dritter Schaltstellung befindlichen Ventil 7 kann die Niederdruckpumpe 4 keine Hydraulikflüssigkeit mehr in den Hochdruckkreis 3 fördern, sodass jetzt ausschließlich die Hochdruckpumpe 2 den Hochdruckkreis 3 mit Hydraulikflüssigkeit bei relativ weiter erhöhtem Druck beaufschlagt. Die Überführung des Ventils 7 von der ersten Schaltstellung in die zweite Schaltstellung und von dieser in die dritte Schaltstellung erfolgt in Abhängigkeit von dem Druck im Hochdruckkreis 3, konkret dem Druck in der Leitung 22. Wird die Kupplung wieder geöffnet und befindet sich damit der Druck der Hydraulikflüssigkeit im Hochdruckkreis 3 auf dem relativ niedrigen Druckniveau, überführt die Feder 8 das Ventil 1 wieder in die erste Schaltstellung.
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7 veranschaulicht in einem oberen Diagramm für die drei Schaltstellungen - Schaltstellung 1, Schaltstellung 2, Schaltstellung 3 - des Ventils 7 die jeweilige Stellung des Schiebers 14 und in dem darunter befindlichen Diagramm für diese Schaltstellungen die Durchflüsse der von der Niederdruckpumpe 4 geförderten Hydraulikflüssigkeit zum Kühler 6 bzw. zur Hochdruckpumpe 2/dem Hochdruckkreis 3. Die in der unteren Darstellung veranschaulichte strichlierte Linie zeigt den Durchfluss der von der Niederdruckpumpe 4 geförderten Hydraulikflüssigkeit zum Kühler 6 und die durchgezogene Linie die von der Niederdruckpumpe 4 zur Hochdruckpumpe 2/dem Hochdruckkreis 3 geförderte Hydraulikflüssigkeit.
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Der 7 ist zu entnehmen, dass in der Schaltstellung 1, bei einem am Systemdruckventil 12 anstehenden Druck ≤ 2 bar der Kühler 6 zugeschaltet ist, somit die Kühlung erfolgt. Die Niederdruckpumpe 4 wirkt ausschließlich mit dem Niederdruckkreis 5 zusammen. Die Hochdruckpumpe 2 wirkt ausschließlich mit dem Hochdruckkreis 3 zusammen.
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In der Schaltstellung 2, bei der der am Systemdruckventil 12 anstehende Druck
≥ 3 bar und ≤ 5 bar ist, ist der Kühler 6 abgeschaltet bzw. abgetrennt, sodass sowohl die Niederdruckpumpe 4 als auch die Hochdruckpumpe 2 auf den Hochdruckkreis 3 pumpen. In der kurzzeitigen Schaltstellung 2 erfolgt die Kühlung der Lager und/oder Zahnräder des Getriebes lediglich über den Überschussvolumenstrom am Systemdruckventil 12.
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In der Schaltstellung 3, bei der der am Systemdruckventil 12 anstehende Druck ≥ 6 bar ist, ist der Kühler 6 wieder zugeschaltet und es arbeitet die Niederdruckpumpe 4 wieder auf den Niederdruckkreis 5, während die Hochdruckpumpe 2 weiter auf den Hochdruckkreis 3 arbeitet.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Hydrauliksystem
- 2
- Hochdruckpumpe
- 3
- Hochdruckkreis
- 4
- Niederdruckpumpe
- 5
- Niederdruckkreis
- 6
- Kühler
- 7
- Ventil
- 8
- Feder
- 9
- Rückschlagventil
- 10
- Hochdruckleitung
- 11
- Hochdruckleitung
- 12
- Systemdruckventil
- 13
- Kühlfluid
- 14
- Schieber
- 15
- Schaltgehäuse
- 16
- Reservoir
- 17
- Saugfilter
- 18
- Leitung
- 19
- Filtersieb
- 20
- Leitung
- 21
- Leitung
- 22
- Leitung
- 23
- Drossel
- 24
- Leitung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011100845 A1 [0002]
- WO 2014/187555 A1 [0003]
