DE102020109961A1 - CONTROL FOR VEHICLE DOOR - Google Patents
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Abstract
Bereitgestellt wird eine Steuervorrichtung für eine Antriebsvorrichtung einer automatisierten Fahrzeugtür. Die Steuervorrichtung weist einen Speicher und einen Regler auf. Auf dem Speicher ist ein Geschwindigkeitsprofil gespeichert, bei dem eine Soll-Geschwindigkeit, mit der die Fahrzeugtür zu verfahren ist, in Abhängigkeit eines Öffnungswinkels der Fahrzeugtür hinterlegt ist. Der Regler ist ausgestaltet, die Antriebsvorrichtung in Abhängigkeit des Öffnungswinkels der Fahrzeugtür so anzusteuern, dass eine Ist-Geschwindigkeit, mit der die Fahrzeugtür verfahren wird, der im Geschwindigkeitsprofil hinterlegten Soll-Geschwindigkeit im Wesentlichen entspricht. Das Geschwindigkeitsprofil ist ein kontinuierliches Geschwindigkeitsprofil.A control device for a drive device of an automated vehicle door is provided. The control device has a memory and a regulator. A speed profile is stored in the memory, in which a setpoint speed at which the vehicle door is to be moved is stored as a function of an opening angle of the vehicle door. The controller is designed to control the drive device as a function of the opening angle of the vehicle door in such a way that an actual speed at which the vehicle door is moved essentially corresponds to the setpoint speed stored in the speed profile. The speed profile is a continuous speed profile.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung für eine Antriebsvorrichtung einer automatisierten Fahrzeugtür.The present invention relates to a control device for a drive device of an automated vehicle door.
Bei Fahrzeugen, insbesondere Personenkraftwagen, kann zwischen manuellen Fahrzeugtüren, die von Hand zu öffnen bzw. zu schließen sind, und automatischen bzw. automatisierten Fahrzeugtüren, die durch einen Motor angetrieben öffnen bzw. schließen, unterschieden werden.In the case of vehicles, in particular passenger cars, a distinction can be made between manual vehicle doors that can be opened or closed by hand, and automatic or automated vehicle doors that are driven by a motor to open or close.
Herkömmlich werden automatisierte Fahrzeugtüren mittels eines elektrischen Antriebs geöffnet und geschlossen. Solche Fahrzeugtüren mit elektrischem Antrieb werden mit linearen Rampen parametrisiert. Werden mehrere Rampen verwendet, sind die Übergänge bzw. Sprünge zwischen den Rampen beim Öffnen und Schließen der Fahrzeugtür für den Nutzer zu sehen. Wird, um diesen Effekt abzumildern, die Anzahl der Rampen erhöht, so steigt der für das Steuerprogramm benötigte Speicherplatz mit steigender Rampenanzahl an.Automated vehicle doors are conventionally opened and closed by means of an electric drive. Such vehicle doors with electric drive are parameterized with linear ramps. If several ramps are used, the transitions or jumps between the ramps when opening and closing the vehicle door can be seen by the user. If the number of ramps is increased in order to mitigate this effect, the memory space required for the control program increases as the number of ramps increases.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, diese Nachteile aus dem Stand der Technik zu überwinden.The object of the invention is therefore to overcome these disadvantages from the prior art.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.According to the invention, this object is achieved by the features of the independent claim. Advantageous refinements are given in the subclaims.
Danach wird die Aufgabe gelöst durch eine Steuervorrichtung für eine Antriebsvorrichtung einer automatisierten Fahrzeugtür. Die Steuervorrichtung weist einen Speicher und einen Regler auf. Auf dem Speicher ist ein Geschwindigkeitsprofil gespeichert, bei dem eine in Abhängigkeit eines Öffnungswinkels der Fahrzeugtür veränderbare Soll-Geschwindigkeit, mit der die Fahrzeugtür zu verfahren ist, hinterlegt ist. Der Regler ist ausgestaltet, die Antriebsvorrichtung in Abhängigkeit des Öffnungswinkels der Fahrzeugtür so anzusteuern, dass eine Ist-Geschwindigkeit, mit der die Fahrzeugtür verfahren wird, der im Geschwindigkeitsprofil hinterlegten Soll-Geschwindigkeit im Wesentlichen entspricht. Das Geschwindigkeitsprofil ist ein kontinuierliches Geschwindigkeitsprofil.According to this, the object is achieved by a control device for a drive device of an automated vehicle door. The control device has a memory and a regulator. A speed profile is stored in the memory, in which a target speed, which can be changed as a function of an opening angle of the vehicle door and at which the vehicle door is to be moved, is stored. The controller is designed to control the drive device as a function of the opening angle of the vehicle door in such a way that an actual speed at which the vehicle door is moved essentially corresponds to the setpoint speed stored in the speed profile. The speed profile is a continuous speed profile.
Ein kontinuierliches Geschwindigkeitsprofil kann eine, insbesondere reelle stetige, Funktion sein, deren Graph in einem kartesischen Koordinatensystem, insbesondere innerhalb ihres Definitionsbereiches eine zusammenhängende Kurve bildet. Der Graph kann also so verlaufen, dass er, insbesondere innerhalb des Definitionsbereichs der Funktion, keine Sprünge aufweist. Insbesondere kann für jeden Öffnungswinkel der Fahrzeugtür eine, insbesondere eine einzige, Soll-Geschwindigkeit im Geschwindigkeitsprofil hinterlegt sein. Das Geschwindigkeitsprofil kann auch als Geschwindigkeitskennlinie bezeichnet werden.A continuous speed profile can be a, in particular real, continuous function, the graph of which forms a coherent curve in a Cartesian coordinate system, in particular within its definition range. The graph can therefore run in such a way that it has no jumps, in particular within the definition range of the function. In particular, one, in particular a single, setpoint speed can be stored in the speed profile for each opening angle of the vehicle door. The speed profile can also be referred to as a speed characteristic.
Das Fahrzeug kann ein Personenkraftwagen, insbesondere ein Automobil, sein. Die Antriebsvorrichtung kann einen Elektromotor aufweisen, der ausgestaltet ist, die Fahrzeugtür zu öffnen und/ oder zu schließen. Das Steuergerät bzw. die Steuervorrichtung kann ausgestaltet sein, den Türantrieb bzw. die Antriebsvorrichtung mittels eines PWM-Signals (pulsweitenmoduliertes Signal) anzusteuern. Über die Pulsweite kann eine Kraft der Antriebsvorrichtung, mit der die Fahrzeugtür angetrieben wird, bzw. im Falle des Elektromotors dessen Drehmoment, gesteuert werden.The vehicle can be a passenger car, in particular an automobile. The drive device can have an electric motor which is designed to open and / or close the vehicle door. The control device or the control device can be designed to control the door drive or the drive device by means of a PWM signal (pulse-width modulated signal). A force of the drive device with which the vehicle door is driven, or, in the case of the electric motor, its torque, can be controlled via the pulse width.
Der Regler kann ausgestaltet sein, insbesondere kontinuierlich ein Signal einer Führungsgröße, hier der Soll-Geschwindigkeit der Fahrzeugtür, mit einer gemessenen und zurückgeführten Regelgröße, hier der Ist-Geschwindigkeit der Fahrzeugtür, zu vergleichen und aus dem Unterschied der beiden Größen, d.h. der Regelabweichung bzw. Regeldifferenz, eine Stellgröße, beispielsweise die Pulsweite, zu ermitteln. Die Stellgröße kann eine Regelstrecke, hier z. B. die Antriebsvorrichtung der automatisierten Fahrzeugtür, so beeinflussen, dass die Regelabweichung, insbesondere in einem eingeschwungenen Zustand, zu einem Minimum wird.The controller can be designed to continuously compare a signal of a reference variable, here the setpoint speed of the vehicle door, with a measured and fed back control variable, here the actual speed of the vehicle door, and use the difference between the two variables, ie the control deviation or Control difference to determine a manipulated variable, for example the pulse width. The manipulated variable can be a controlled system, here z. B. influence the drive device of the automated vehicle door so that the control deviation, in particular in a steady state, becomes a minimum.
Der Regler kann ein PID-Regler (proportional-integral-derivative controller) sein, der Anteile eines P-Gliedes (proportional Glied), eines I-Gliedes (integral Glied) und/oder eines D-Gliedes (differential Glied) aufweist. Der Regler kann sowohl eine Parallelstruktur als auch eine Reihenstruktur aufweisen.The controller can be a PID controller (proportional-integral-derivative controller) which has components of a P element (proportional element), an I element (integral element) and / or a D element (differential element). The controller can have both a parallel structure and a series structure.
Vorliegend kann zunächst der Öffnungswinkel der Fahrzeugtür und die Ist-Geschwindigkeit der Fahrzeugtür durch einen oder mehrere geeignete Sensor(en) bestimmt werden. Die Steuervorrichtung kann ausgestaltet sein, Eingangssignale der Sensoren/des Sensors zur Bewegungsüberwachung des Fahrzeugtürantriebs auszuwerten. Durch Auswerten der Sensordaten kann die momentane Position, d.h. der Öffnungswinkel, und die momentane Geschwindigkeit, d.h. die Ist-Geschwindigkeit, der Fahrzeugtür erhalten werden. Es kann basierend auf dem Öffnungswinkel der Fahrzeugtür durch das gespeicherte Geschwindigkeitsprofil die Soll-Geschwindigkeit der Fahrzeugtür bestimmt werden. Mittels des Reglers kann die Ist-Geschwindigkeit der Fahrzeugtür auf die Soll-Geschwindigkeit der Fahrzeugtür geregelt werden, d.h. die Antriebsvorrichtung der Fahrzeugtür so angesteuert werden, dass die Fahrzeugtür mit der Soll-Geschwindigkeit als Ist-Geschwindigkeit verfahren bzw. bewegt wird.In the present case, the opening angle of the vehicle door and the actual speed of the vehicle door can first be determined by one or more suitable sensor (s). The control device can be designed to evaluate input signals from the sensors / the sensor for monitoring the movement of the vehicle door drive. By evaluating the sensor data, the current position, i.e. the opening angle, and the current speed, i.e. the actual speed, of the vehicle door can be obtained. Based on the opening angle of the vehicle door, the stored speed profile can be used to determine the setpoint speed of the vehicle door. By means of the controller, the actual speed of the vehicle door can be regulated to the target speed of the vehicle door, i.e. the drive device of the vehicle door can be controlled in such a way that the vehicle door is moved or moved at the target speed as the actual speed.
Das Geschwindigkeitsprofil kann einen Beschleunigungsbereich, einen Verfahrbereich und/oder einen Abbremsbereich aufweisen. Das beschriebene automatische Verfahren der elektrisch angetriebenen Fahrzeugtür, lässt sich also beispielsweise in folgende Bereiche unterteilen: Beschleunigen, Verfahren und Abbremsen.The speed profile can have an acceleration range, a travel range and / or a braking range. The described automatic movement of the electrically driven vehicle door can thus be divided into the following areas, for example: acceleration, movement and braking.
Im Beschleunigungsbereich steigt die im Geschwindigkeitsprofil hinterlegte Soll-Geschwindigkeit bzw. nimmt zu. Im Abbremsbereich sinkt die im Geschwindigkeitsprofil hinterlegte Soll-Geschwindigkeit bzw. nimmt ab.In the acceleration range, the set speed stored in the speed profile increases or increases. In the braking area, the target speed stored in the speed profile drops or decreases.
Die im Geschwindigkeitsprofil hinterlegte Soll-Geschwindigkeit im Beschleunigungsbereich kann nicht linear, bevorzugt exponentiell und/oder quadratisch, zunehmen.The target speed stored in the speed profile in the acceleration range cannot increase linearly, preferably exponentially and / or quadratically.
Die im Geschwindigkeitsprofil hinterlegte Soll-Geschwindigkeit im Verfahrbereich kann im Wesentlichen konstant sein.The target speed in the travel range stored in the speed profile can be essentially constant.
Die im Geschwindigkeitsprofil hinterlegte Soll-Geschwindigkeit im Abbremsbereich kann nicht linear, bevorzugt exponentiell und/oder quadratisch, abnehmen.The target speed stored in the speed profile in the braking range cannot decrease linearly, preferably exponentially and / or quadratically.
Die Steuervorrichtung kann eine Schnittstelle aufweisen, die ausgestaltet ist, ein Signal eines Sensors zu empfangen, der ausgestaltet ist, ein Hindernis im Öffnungsbereich der Fahrzeugtür zu erkennen. Der Regler kann ausgestaltet sein, basierend auf dem vom Sensor empfangenen Signal, die Ist-Geschwindigkeit basierend auf der im Geschwindigkeitsprofil hinterlegten Soll-Geschwindigkeit im Abbremsbereich so zu steuern, dass die Fahrzeugtür vor dem Hindernis zum Stehen kommt. Der Sensor kann als Ultraschall- und/oder Radarsensor ausgeführt sein.The control device can have an interface which is designed to receive a signal from a sensor which is designed to detect an obstacle in the opening area of the vehicle door. The controller can be designed, based on the signal received from the sensor, to control the actual speed based on the setpoint speed stored in the speed profile in the braking area in such a way that the vehicle door comes to a stop in front of the obstacle. The sensor can be designed as an ultrasonic and / or radar sensor.
Das Verfahren der Fahrzeugtür kann ein Öffnen und/oder ein Schließen der Fahrzeugtür sein. Beim Öffnen der Fahrzeugtür nimmt der Öffnungswinkel zu und beim Schließen der Fahrzeugtür nimmt der Öffnungswinkel ab.The movement of the vehicle door can be an opening and / or a closing of the vehicle door. When the vehicle door is opened, the opening angle increases and when the vehicle door is closed, the opening angle decreases.
Für das Öffnen der Fahrzeugtür kann ein erstes Geschwindigkeitsprofil und für das Schließen der Fahrzeugtür ein zweites Geschwindigkeitsprofil gespeichert sein. Das erste und das zweite Geschwindigkeitsprofil können voneinander verschieden sein.A first speed profile can be stored for opening the vehicle door and a second speed profile for closing the vehicle door. The first and the second speed profile can be different from one another.
Die im ersten Geschwindigkeitsprofil hinterlegte Soll-Geschwindigkeit im Verfahrbereich kann größer als die im zweiten Geschwindigkeitsprofil hinterlegte Soll-Geschwindigkeit im Verfahrbereich sein.The set speed in the travel range stored in the first speed profile can be greater than the set speed in the travel range stored in the second speed profile.
Die im zweiten Geschwindigkeitsprofil hinterlegte Soll-Geschwindigkeit im Abbremsbereich kann soweit abnehmen, dass die Fahrzeugtür im Bereich einer Vorraste eines mit einer Soft-Close-Automatik ausgestatteten Fahrzeugtürschlosses vor dem Schließen der Fahrzeugtür zum Stehen kommt.The target speed stored in the second speed profile in the braking area can decrease to such an extent that the vehicle door comes to a stop in the area of a pre-latching of a vehicle door lock equipped with an automatic soft-close mechanism before the vehicle door is closed.
Bei einem mit einer Soft-Close-Automatik ausgestatteten Fahrzeugtürschloss wird, sobald die Fahrzeugtür eine bestimmte Vorrastposition erreicht hat, d.h. sich im Bereich einer Vorraste befindet, eine der Schließbewegung der Fahrzeugtür entgegenwirkende Kraft auf die Fahrzeugtür aufgebracht. Dadurch wird die Fahrzeugtür zum Stehen gebracht, wenn die Geschwindigkeit der Fahrzeugtüre im Bereich der Vorraste nicht zu groß ist, d.h. unterhalb eines bestimmten Grenzwertes liegt. Vorliegend kann die im zweiten Geschwindigkeitsprofil hinterlegte Soll-Geschwindigkeit im Abbremsbereich soweit abnehmen, dass die Ist-Geschwindigkeit der Fahrzeugtür im Bereich der Vorraste unterhalb dieses Grenzwertes liegt. Damit wird die Fahrzeugtür durch das mit der Soft-Close-Automatik ausgestattete Fahrzeugtürschloss zum Stehen gebracht. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn sich Gegenstände zwischen der Fahrzeugtür und dem Fahrzeug bzw. dem Fahrzeugtürrahmen befinden. Anschließend wird die Fahrzeugtür von der Soft-Close-Automatik geschlossen. Die Soft-Close-Automatik kann hierfür einen Sensor aufweisen, der ausgestaltet ist, um zu erkennen, ob sich die Fahrzeugtür im Bereich der Vorraste befindet (oder nicht). Basierend auf einem von diesem Sensor empfangenen Signal kann ein Elektromotor aktiviert werden, der die Fahrzeugtür in das Fahrzeugtürschloss zieht.In the case of a vehicle door lock equipped with an automatic soft-close mechanism, a force that counteracts the closing movement of the vehicle door is applied to the vehicle door as soon as the vehicle door has reached a certain pre-latching position, i.e. is in the area of a pre-latching. As a result, the vehicle door is brought to a standstill if the speed of the vehicle door is not too high in the area of the first stop, i.e. is below a certain limit value. In the present case, the setpoint speed stored in the second speed profile can decrease in the braking area to such an extent that the actual speed of the vehicle door in the area of the pre-detent is below this limit value. The vehicle door is then brought to a standstill by the vehicle door lock equipped with the automatic soft-close mechanism. This is particularly advantageous when there are objects between the vehicle door and the vehicle or the vehicle door frame. The vehicle door is then closed by the automatic soft-close mechanism. For this purpose, the automatic soft-close mechanism can have a sensor which is designed to detect whether the vehicle door is in the area of the latch (or not). Based on a signal received from this sensor, an electric motor can be activated that pulls the vehicle door into the vehicle door lock.
Durch die oben beschriebene Steuervorrichtung kann ein harmonisches Beschleunigen der Fahrzeugtür im Anfahrbereich, eine gleichbleibende Geschwindigkeit der Fahrzeugtür im Verfahrbereich und ein harmonisches Abbremsen der Fahrzeugtür im Abbremsbereich erreicht werden. Insbesondere kann beim Öffnen der Fahrzeugtür im Abbremsbereich ein Nachschwingen der Fahrzeugtür beim Anhalten minimiert bzw. vermieden werden. Insbesondere kann beim Schließen der Fahrzeugtür im Abbremsbereich erreicht werden, dass die Fahrzeugtür so in die Vorraste des Fahrzeugtürschlosses kommt, dass die Soft-Close-Automatik greifen kann. Ferner kann erreicht werden, dass die Fahrzeugtür in jeder Situation eine vorgegebene Geschwindigkeit einhält, sodass die Fahrzeugtür bei jedem Öffnungs- bzw. Schließvorgang in gleicher Weise bewegt wird.The control device described above can achieve a harmonious acceleration of the vehicle door in the approach area, a constant speed of the vehicle door in the travel area and a harmonious braking of the vehicle door in the braking area. In particular, when the vehicle door is opened in the braking area, oscillation of the vehicle door when stopping can be minimized or avoided. In particular, when closing the vehicle door in the braking area, it can be achieved that the vehicle door engages the vehicle door lock in such a way that the automatic soft-close mechanism can engage. Furthermore, it can be achieved that the vehicle door maintains a predetermined speed in every situation, so that the vehicle door is moved in the same way with every opening or closing process.
Nachfolgend wird eine Ausführungsform mit Bezug zu
-
1 ist eine schematische Darstellung eines Antriebssystems für eine Fahrzeugtür gemäß der Ausführungsform. -
2 zeigt ein kontinuierliches Geschwindigkeitsprofil beim automatisierten Öffnen der Fahrzeugtür. -
3 zeigt ein kontinuierliches Geschwindigkeitsprofil beim automatisierten Öffnen der Fahrzeugtür, wenn sich ein Hindernis im Öffnungsbereich der Fahrzeugtür befindet. -
4 zeigt ein kontinuierliches Geschwindigkeitsprofil beim automatisierten Schließen der Fahrzeugtür. -
5 zeigt ein kontinuierliches Geschwindigkeitsprofil beim automatisierten Schließen der Fahrzeugtür, ausgehend von einem kleineren Öffnungswinkel als einem maximalen Öffnungswinkel der Fahrzeugtür.
-
1 Fig. 13 is a schematic diagram of a drive system for a vehicle door according to the embodiment. -
2 shows a continuous speed profile during the automated opening of the vehicle door. -
3 shows a continuous speed profile during the automated opening of the vehicle door if there is an obstacle in the opening area of the vehicle door. -
4th shows a continuous speed profile when the vehicle door closes automatically. -
5 shows a continuous speed profile during the automated closing of the vehicle door, based on a smaller opening angle than a maximum opening angle of the vehicle door.
In
Die Fahrzeugtür
Das Antriebssystem
Die Steuervorrichtung
Die Steuervorrichtung
Die Steuervorrichtung
Die über die erste Eingabeschnittstelle
Der Regler
Der Regler
Die Antriebsvorrichtung
Der Regler
Die Steuervorrichtung weist ferner die zweite Schnittstelle
Nachfolgend werden mit Bezug zu den
In
In
In
In
Bei den in
Die in den
Im Beschleunigungsbereich
Die jeweils im Geschwindigkeitsprofil
Im Abbremsbereich
Der Beschleunigungsbereich
Der Beschleunigungsbereich
Der Abbremsbereich
Der Abbremsbereich
Bei beiden in
Bei dem in
Gleiches kann für das in
Damit die Fahrzeugtür
Damit die Fahrzeugtür
Ferner sei angemerkt, dass die oben beschriebenen Zahlangaben zu bestimmten Soll-Geschwindigkeitsbereichen und Öffnungswinkeln beispielhaft sind und, wie dem Fachmann klar ist, systembedingt anzupassen sind bzw. variiert werden können.It should also be noted that the numerical information described above for specific target speed ranges and opening angles are examples and, as is clear to a person skilled in the art, can be adapted or varied depending on the system.
Weiterhin ist denkbar, einen (zusätzlichen) Beschleunigungssensor vorzusehen, der die Beschleunigung der Fahrzeugtür
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- AntriebssystemDrive system
- 22
- FahrzeugtürVehicle door
- 2121
- inneres Endeinner end
- 2222nd
- äußeres Endeouter end
- 33
- SteuervorrichtungControl device
- 3131
- erste Eingangs- bzw. Eingabeschnittstellefirst input or input interface
- 3232
- Ausgangs- bzw. AusgabeschnittstelleOutput or output interface
- 3333
- SpeicherStorage
- 3434
- ReglerRegulator
- 3535
- zweite Eingangs- bzw. Eingabeschnittstellesecond input or input interface
- 44th
- AntriebsvorrichtungDrive device
- 5151
- erster Sensorfirst sensor
- 5252
- zweiter Sensorsecond sensor
- 66th
- Geschwindigkeitsprofil beim ÖffnenOpening speed profile
- 6161
- BeschleunigungsbereichAcceleration range
- 6262
- VerfahrbereichTravel range
- 6363
- AbbremsbereichDeceleration range
- 77th
- Geschwindigkeitsprofil beim Öffnen mit HindernisSpeed profile when opening with an obstacle
- 7171
- BeschleunigungsbereichAcceleration range
- 7272
- AbbremsbereichDeceleration range
- 88th
- Geschwindigkeitsprofil beim SchließenClosing speed profile
- 8181
- AbbremsbereichDeceleration range
- 8282
- VerfahrbereichTravel range
- 8383
- BeschleunigungsbereichAcceleration range
- 99
- Geschwindigkeitsprofil beim Schließen mit HindernisSpeed profile when closing with an obstacle
- 9191
- BeschleunigungsbereichAcceleration range
- 9292
- AbbremsbereichDeceleration range
- αα
- ÖffnungswinkelOpening angle
- α_Hindernisα_obstruction
- Öffnungswinkel bei HindernisOpening angle when there is an obstacle
- α_maxα_max
- maximaler Öffnungswinkelmaximum opening angle
- α_minα_min
- minimaler Öffnungswinkelminimal opening angle
- α_Start1α_Start1
- Öffnungswinkel beim Schließen mit HindernisOpening angle when closing with an obstacle
- α_Start2α_Start2
- Öffnungswinkel beim Schließen mit HindernisOpening angle when closing with an obstacle
- α_Vorrasteα_Forraste
- Öffnungswinkel bei VorrasteOpening angle with pre-lock
- vv
- Soll-GeschwindigkeitTarget speed
- v_maxv_max
- maximale Soll-Geschwindigkeitmaximum target speed
- v_schließv_closing
- Schließgeschwindigkeit bzw. zu erreichende Soll-Geschwindigkeit beim SchließenClosing speed or target speed to be achieved when closing
Claims (10)
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