DE102020132715B3 - Procedure for determining an internal leak - Google Patents
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Abstract
Ein erfindungsgemäßer Kraftfahrzeugantriebsstrang weist einen hydrodynamischen Retarder auf. Der hydrodynamische Retarder umfasst ein umlaufendes beschaufeltes Primärrad (Rotor) und ein stationäres Sekundärrad (Stator) oder in Gegenrichtung zum Primärrad umlaufendes beschaufeltes Sekundärrad (Gegenlaufretarder), die gemeinsam einen mit Arbeitsmedium befüllbaren Arbeitsraum ausbilden. Zum Einschalten des Retarders wird der Arbeitsraum mit Arbeitsmedium befüllt, wobei die im Arbeitsraum befindliche Arbeitsmediummenge, die eine hydrodynamische Kreislaufströmung im Arbeitsraum ausbildet, das vom Primärrad auf das Sekundärrad übertragene Moment und damit das Bremsmoment bestimmt.Um die Einsatzbereitschaft des Retarders zu verbessern wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass eine Füllstandsüberwachungseinrichtung vorgesehen ist, welche den aktuellen Füllstand des Arbeitsmediums im Arbeitsraum erfasst, und eine Betätigungseinrichtung, die mit der Füllstandsüberwachungseinrichtung in kommunikativer oder mechanischer Wirkverbindung steht und ein Schließen der Trennkupplung in Abhängigkeit des erfassten Füllstands auslöst.A motor vehicle drive train according to the invention has a hydrodynamic retarder. The hydrodynamic retarder comprises a rotating bladed primary wheel (rotor) and a stationary secondary wheel (stator) or bladed secondary wheel rotating in the opposite direction to the primary wheel (counter-rotating retarder), which together form a working chamber that can be filled with working medium. To switch on the retarder, the working space is filled with working medium, with the amount of working medium in the working space, which forms a hydrodynamic circulatory flow in the working space, determining the torque transmitted from the primary wheel to the secondary wheel and thus the braking torque. In order to improve the operational readiness of the retarder, the invention proposes that a level monitoring device is provided, which detects the current level of the working medium in the working space, and an actuating device which is in communicative or mechanical operative connection with the level monitoring device and triggers a closing of the separating clutch depending on the detected level.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung einer internen Leckage eines hydrodynamischen Retarders, der mittels einer Trennkupplung mechanisch vom Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs abkoppelbar ist sowie ein Steuerungsverfahren hierfür.The present invention relates to a method for determining an internal leakage of a hydrodynamic retarder, which can be mechanically decoupled from the drive train of a motor vehicle by means of a separating clutch, and a control method for this.
Hydrodynamische Retarder werden seit vielen Jahren als verschleißfreie Dauerbremsen in Kraftfahrzeugen sowohl auf der Schiene als auch auf der Straße, letzteres insbesondere in Lastkraftwagen und Bussen, eingesetzt. Obwohl solche verschleißfreien Dauerbremsen bezüglich der Sicherheit beim Bremsen des Fahrzeugs und bezüglich eines geringeren Verschleißes der reibend arbeitenden Betriebsbremsen unbestritten erhebliche Vorteile mit sich bringen, sind die Leerlaufverluste im Nichtbremsbetrieb des hydrodynamischen Retarders ein Kritikpunkt. So konnten diese Leerlaufverluste zwar durch Vorsehen von sogenannten Ventilationsblenden oder durch Vorsehen eines im Nichtbremsbetrieb vom Stator (Sekundärrad) abfahrenden Rotors (Primärrad) reduziert werden, besonders die letztere Maßnahme reicht dabei jedoch in der Regel nicht aus, um die Leerlaufverluste auf nahezu Null abzusenken.Hydrodynamic retarders have been used for many years as wear-free retarders in motor vehicles both on rails and on the road, the latter in particular in trucks and buses. Although such wear-free retarders undeniably bring considerable advantages in terms of safety when braking the vehicle and in terms of reduced wear of the frictionally operating service brakes, the idling losses in non-braking operation of the hydrodynamic retarder are a point of criticism. It was possible to reduce these no-load losses by providing so-called ventilation screens or by providing a rotor (primary wheel) that moves away from the stator (secondary wheel) in non-braking mode, but the latter measure in particular is usually not sufficient to reduce the no-load losses to almost zero.
Eine Möglichkeit, die Leerlaufverluste eines solchen hydrodynamischen Retarders auf Null abzusenken, besteht darin, den hydrodynamischen Retarder mittels einer Trennkupplung vom Antriebsstrang abkoppelbar zu gestalten. Eine derartige Trennkupplung, die insbesondere als Reibkupplung ausgebildet ist, macht es allerdings erforderlich, dass der Befüllgrad des Retarders einen bestimmten Wert nicht übersteigt bzw. idealerweise so gut wie leer ist. Beim Betrieb eines abschaltbaren Retarder ist es deshalb sehr wichtig, dass die Kupplung nur dann geöffnet wird, wenn sichergestellt ist, dass sich nicht zu viel Arbeitsmedium im Retarderarbeitsraum befindet. Befindet sich zu viel Arbeitsmedium im Arbeitsraum kommt es insbesondere beim Einschalten des hydrodynamischen Retarders zu hohen Belastungen. Diese führen zu einem frühzeitigen Servicebedarf.One way of reducing the idling losses of such a hydrodynamic retarder to zero is to design the hydrodynamic retarder so that it can be uncoupled from the drive train by means of a separating clutch. However, such a separating clutch, which is designed in particular as a friction clutch, makes it necessary for the filling level of the retarder not to exceed a specific value, or ideally for it to be as good as empty. When operating a retarder that can be switched off, it is therefore very important that the clutch is only opened when it is certain that there is not too much working medium in the retarder working space. If there is too much working medium in the working space, high loads occur, especially when the hydrodynamic retarder is switched on. These lead to an early need for service.
Die Patentschrift
Die Offenlegungsschrift
Die Offenlegungsschrift
Die Offenlegungsschrift
Die Offenlegungsschrift
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kraftfahrzeugantriebsstrang mit einem mittels einer Trennkupplung mechanisch vom Antriebsstrang abkoppelbaren hydrodynamischen Retarder sowie ein Steuerungsverfahren hierfür anzugeben, mit welchen die Einsatzbereitschaft des Retarders weiter verbessert werden kann.The present invention is based on the object of specifying a motor vehicle drive train with a hydrodynamic retarder that can be mechanically decoupled from the drive train by means of a separating clutch, and a control method for this, with which the operational readiness of the retarder can be further improved.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch einen Kraftfahrzeugantriebsstrang mit den Merkmalen von Anspruch 1 sowie einem Verfahren zum Steuern eines Kraftfahrzeugantriebsstranges mit den Merkmalen von Anspruch 6 gelöst. Die abhängigen Ansprüche beschreiben vorteilhafte und besonders zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung.The object according to the invention is achieved by a motor vehicle drive train having the features of claim 1 and a method for controlling a motor vehicle drive train having the features of
Ein erfindungsgemäßer Kraftfahrzeugantriebsstrang weist einen hydrodynamischen Retarder auf. Der hydrodynamische Retarder umfasst ein umlaufendes beschaufeltes Primärrad (Rotor) und ein stationäres Sekundärrad (Stator) oder in Gegenrichtung zum Primärrad umlaufendes beschaufeltes Sekundärrad (Gegenlaufretarder), die gemeinsam einen mit Arbeitsmedium befüllbaren Arbeitsraum ausbilden. Zum Einschalten des Retarders wird der Arbeitsraum mit Arbeitsmedium befüllt, wobei die im Arbeitsraum befindliche Arbeitsmediummenge, die eine hydrodynamische Kreislaufströmung im Arbeitsraum ausbildet, das vom Primärrad auf das Sekundärrad übertragene Moment und damit das Bremsmoment bestimmt. In der Regel ist der Retarder in verschiedenen Bremsstufen einschaltbar.A motor vehicle drive train according to the invention has a hydrodynamic retarder. The hydrodynamic retarder comprises a rotating bladed primary wheel (rotor) and a stationary secondary wheel (stator) or bladed secondary wheel rotating in the opposite direction to the primary wheel (counter-rotating retarder), which together form a working chamber that can be filled with working medium. To turn on the retarder, the working space is filled with working fluid, the amount of working fluid in the working space that a hydrodynamic circuit flow forms in the working chamber, which determines the torque transmitted from the primary wheel to the secondary wheel and thus the braking torque. As a rule, the retarder can be switched on in different braking stages.
Der hydrodynamische Retarder ist mittels einer Trennkupplung mechanisch vom Antriebsstrang abkoppelbar. Die Trennkupplung ist insbesondere als nass- oder trockenlaufende Reibkupplung, beispielsweise als Lamellenkupplung, ausgeführt. Die Trennkupplung kann eine Überbrückungsschaltung aufweisen, welche die Primärseite und die Sekundärseite der Kupplung nach der Synchronisierung miteinander verriegelt, insbesondere formschlüssig beziehungsweise einander hintergreifend, um das übertragbare Moment zu erhöhen. Gemäß einer Ausführungsform ist die Trennkupplung derart dimensioniert, dass sie im reibenden Zustand eine maximale Momentenübertragungsfähigkeit aufweist, die unterhalb derjenigen des zu einem gewissen Ausmaß befüllten oder vollbefüllten hydrodynamischen Retarders liegt. The hydrodynamic retarder can be mechanically decoupled from the drive train by means of a separating clutch. The separating clutch is designed in particular as a wet or dry-running friction clutch, for example as a multi-plate clutch. The separating clutch can have a bridging circuit, which locks the primary side and the secondary side of the clutch together after synchronization, in particular in a form-fitting manner or by engaging behind one another, in order to increase the torque that can be transmitted. According to one embodiment, the separating clutch is dimensioned in such a way that in the frictional state it has a maximum torque transmission capacity that is below that of the hydrodynamic retarder that is filled or fully filled to a certain extent.
Unter Trennkupplung ist vorliegend jedes Bauteil zu verstehen, das in einem ersten Betriebszustand eine Leistungsübertragung, insbesondere mechanische Leistungsübertragung, herstellt und in einem zweiten Betriebszustand die Leistungsübertragung unterbricht, somit beispielsweise Synchronelemente, Reibkupplungen und anderes.In the present case, a separating clutch is to be understood as meaning any component which produces power transmission, in particular mechanical power transmission, in a first operating state and interrupts power transmission in a second operating state, thus for example synchronizing elements, friction clutches and others.
Um die Einsatzbereitschaft des Retarders zu verbessern wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass eine Füllstandsüberwachungseinrichtung vorgesehen ist, welche den aktuellen Füllstand des Arbeitsmediums im Arbeitsraum erfasst, und eine Betätigungseinrichtung, die mit der Füllstandsüberwachungseinrichtung in kommunikativer oder mechanischer Wirkverbindung steht und ein Schließen der Trennkupplung in Abhängigkeit des erfassten Füllstands auslöst.In order to improve the operational readiness of the retarder, it is proposed according to the invention that a filling level monitoring device is provided, which detects the current filling level of the working medium in the working chamber, and an actuating device which is in communicative or mechanical operative connection with the filling level monitoring device and closes the separating clutch as a function of the detected level triggers.
Ein zu hoher Füllstand im Arbeitsraum, der ein Einkuppeln oder Schließen der Trennkupplung unmöglich macht, muss rechtzeitig erkannt werden. Ist die Trennkupplung geschlossen, wird der Arbeitsraum entleert bzw. der Füllstand wieder reduziert. Rechtzeitig zu erkennen bedeutet, dass die Synchronisierungseinrichtung bei diesem erkannten Füllstand noch in der Lage ist, den Retarder zu synchronisieren, ohne selber Beschädigungen zu erleiden..If the fill level in the working area is too high and makes it impossible to engage or close the separating clutch, this must be detected in good time. If the separating clutch is closed, the working space is emptied or the filling level is reduced again. Recognizing this in good time means that the synchronizing device is still able to synchronize the retarder without suffering any damage at this level.
Füllstände oberhalb eines Grenzwertes führen beim Schließen bzw. beim Synchronisieren und Schließen zu einem hohem hydrodynamischen Retardermoment, welches die Synchronisierungseinrichtung nicht mehr, zumindest nicht ohne Schaden zu nehmen, synchronisieren kann.Levels above a limit value lead to a high hydrodynamic retarder torque when closing or when synchronizing and closing, which the synchronizing device can no longer synchronize, at least not without being damaged.
Die vorgesehene Füllstandsüberwachungseinrichtung erfasst den aktuellen Füllstand des Arbeitsmediums im Arbeitsraum. Die Erfassung kann dabei unmittelbar im Arbeitsraum erfolgen oder indirekt auch außerhalb desselben. Beispielsweise kann die Füllstandserfassung in einem Nebenraum des hydrodynamischen Retarders erfolgen, der mit Arbeitsmedium in Abhängigkeit des Füllstands im Arbeitsraum mehr oder minder befüllt ist und der vorliegend in Anlehnung an das Prinzip der kommunizierenden Gefäße als kommunizierender Nebenraum des Retarders bezeichnet wird.The filling level monitoring device provided detects the current filling level of the working medium in the working space. The detection can take place directly in the working space or indirectly outside of the same. For example, the filling level can be detected in an adjoining room of the hydrodynamic retarder, which is more or less filled with working medium depending on the filling level in the working room and which is referred to here as the communicating adjoining room of the retarder, based on the principle of communicating vessels.
Die Füllstandserfassung kann quantitativ oder qualitativ erfolgen. Bei einer quantitativen Füllstandserfassung wird lediglich festgestellt, ob sich überhaupt Arbeitsmedium in dem Arbeitsraum des Retarders befindet oder ob dieser entleert ist. Bei einer qualitativen Erfassung wird der konkrete Füllstand stufenlos oder in verschiedenen Stufen erfasst. Die Erfassung kann ferner kontinuierlich oder in Intervallen erfolgen.The filling level can be detected quantitatively or qualitatively. In the case of a quantitative filling level detection, it is only determined whether there is any working medium in the working space of the retarder or whether it is empty. In the case of qualitative recording, the specific fill level is recorded steplessly or in different stages. Furthermore, the detection can take place continuously or at intervals.
Die Füllstandsüberwachungseinrichtung kann einen elektrischen, optischen oder akustischen Sensor und eine zugeordnete Auswerteeinheit umfasst, mittels welchen der Füllstand des Arbeitsraumes oder eines bezüglich des Füllstands mit Arbeitsmedium kommunizierenden Nebenraumes des Retarders durch elektrische Widerstandsmessung, optische Signalmessung oder akustische Signalmessung erfasst wird.The filling level monitoring device can comprise an electrical, optical or acoustic sensor and an associated evaluation unit, by means of which the filling level of the working chamber or of a side chamber of the retarder communicating with the working medium with regard to the filling level is detected by electrical resistance measurement, optical signal measurement or acoustic signal measurement.
Der Füllstandsüberwachungseinrichtung und/oder der Trennkupplung kann weiterhin einer Steuervorrichtung zugeordnet oder in diese integriert sein, welche als Eingangsgröße die aktuelle Drehzahl der Getriebeabtriebswelle erfasst, empfängt oder berechnet und ein Schließen der Trennkupplung zusätzlich in Abhängigkeit der Drehzahl steuert.The fill level monitoring device and/or the separating clutch can also be assigned to or integrated into a control device which detects, receives or calculates the current speed of the transmission output shaft as an input variable and additionally controls closing of the separating clutch as a function of the speed.
Des Weiteren kann mittels der Steuervorrichtung eine füllstandsabhängige Grenzdrehzahl berechnet werden oder eine füllstandsabhängige Grenzdrehzahlkennlinie kann in der Steuervorrichtung hinterlegt sein. Es kann vorgesehen sein, dass die Steuervorrichtung die Trennkupplung schließt, wenn die zugehörige aktuelle Drehzahl eine zugehörige Grenzdrehzahl oder Grenzdrehzahlkennlinie überschritten wird.Furthermore, the control device can be used to calculate a level-dependent limit speed or a level-dependent limit speed characteristic curve can be stored in the control device. Provision can be made for the control device to close the separating clutch when the associated current speed exceeds an associated limit speed or limit speed characteristic.
Vorgeschlagen wird weiterhin ein Verfahren zum Steuern eines Kraftfahrzeugantriebsstranges, wobei ein Füllstand des Arbeitsmediums mittels einer Füllstandsüberwachungseinrichtung in einem durch ein beschaufeltes Primärrad und ein beschaufeltes Sekundärrad gebildeten Arbeitsraumes des Retarders erfasst wird und das Schließen der Trennkupplung bei Überschreiten eines in einer Steuervorrichtung festlegbaren erfassten Füllstands erfolgt. Der Füllstand wird also bei jeder Überschreitung einer Füllhöhe im Arbeitsraum wieder gesenkt, so dass auch bei einer internen Leckage, bei der sich der Arbeitsraum unbeabsichtigt befüllt, dieser wieder geleert wird. Der Retarder bleibt somit für den Bremsbetrieb jederzeit zuschaltbar, sodass eine verbesserte Einsatzbereitschaft erreicht wird.A method for controlling a motor vehicle drive train is also proposed, in which a fill level of the working medium is detected by means of a fill level monitoring device in a working chamber of the retarder formed by a bladed primary wheel and a bladed secondary wheel, and the separating clutch is closed when a detected fill level that can be defined in a control device is exceeded. The filling level is therefore lowered again each time a filling height in the working space is exceeded, so that even in the event of an internal leak, in which the working space is unintentionally filled, it is emptied again. The retarder can therefore be switched on at any time for braking operation, so that improved operational readiness is achieved.
Des Weiteren kann das Schließen der Trennkupplung in Abhängigkeit des Füllstands im Arbeitsraum und der aktuellen Drehzahl des Abtriebstrangs erfolgen, wobei das Schließen bei hohem Füllstand und/oder hohen Drehzahlen früher erfolgt als bei niedrigem Füllstand und /oder niedrigen Drehzahlen. Diese Anpassung an Füllstand und/oder Drehzahl ist sinnvoll, um den Bereich zu vergrößern, bei der die Kupplung noch geschlossen werden kann, um den Retarder in den Antriebsstrang zu koppeln.Furthermore, the separating clutch can be closed as a function of the fill level in the working chamber and the current speed of the drive train, with the closing taking place earlier when the fill level is high and/or high speeds than when the fill level is low and/or low speeds. This adjustment to fill level and/or speed makes sense in order to increase the range in which the clutch can still be closed in order to couple the retarder to the drive train.
Bei jedem erforderlichen Entleeren des Arbeitsraums wird ein Zyklus gestartet, um den Retarder für den Bremsbetrieb einsatzbereit zu halten. Der Zyklus wird wie oben beschrieben gestartet, wenn zu viel Arbeitsmedium im Arbeitsraum ist, z. B. 600ml Arbeitsmedium. Mit dem Schalten der Trennkupplung wird erreicht, dass die Pumpwirkung im Retarder einsetzt und das überschüssige Arbeitsmedium, bis auf z.B. ca. 200ml, aus dem Arbeitsraum gepumpt wird. So kann weiterhin ein Eintrag in der Steuervorrichtung erfolgen, wenn ein Schließvorgang ohne eine Aktivierungsanforderung für den Retarder ausgelöst wird, wobei bei der Überschreitung einer festlegbaren Schaltanzahl innerhalb eines Zeitintervalls eine Fehlermeldung von der Steuervorrichtung ausgegeben wird. Werden viele Zyklen innerhalb eines Zeitzyklus erkannt, kann eine Wartung des Retarders sinnvoll sein, um größere Schäden zu verhindern.A cycle is started each time the working chamber needs to be emptied in order to keep the retarder ready for braking. The cycle is started as described above when there is too much working medium in the working space, e.g. B. 600ml working medium. When the separating clutch is switched on, the pumping effect in the retarder begins and the excess working medium is pumped out of the working chamber, except for around 200ml, for example. An entry can also be made in the control device if a closing process is triggered without an activation request for the retarder, with an error message being output by the control device if a definable number of switching operations is exceeded within a time interval. If many cycles are detected within a time cycle, maintenance of the retarder can make sense in order to prevent major damage.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels exemplarisch beschrieben werden. Es zeigen:
-
1 eine schematische Ansicht eines Sekundärretarders, der über eine Trennkupplung am Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs angeschlossen ist; -
2 eine schematische Detailansicht des Retarders aus der1 .
-
1 a schematic view of a secondary retarder which is connected via a separating clutch to the drive train of a motor vehicle; -
2 a schematic detailed view of the retarder from FIG1 .
In den Figuren erkennt man den hydrodynamischen Retarder 1, der über eine Trennkupplung 2 am Kraftfahrzeugantriebsstrang 3, hier einem Nebenabtrieb 3 in Form eines Hochtriebs des Getriebes 4 angeschlossen ist. Bei dem Getriebe 4 handelt es sich um ein Stufenschaltgetriebe, insbesondere ein Automatikgetriebe oder automatisiertes Schaltgetriebe eines Kraftfahrzeugs, das eingangsseitig vom Motor, insbesondere Verbrennungsmotor 5, angetrieben wird und ausgangsseitig über eine Getriebeabtriebswelle 6 Antriebsräder 7 des Kraftfahrzeugs antreibt. Dem Retarder 1 ist einer Steuervorrichtung 8 zugeordnet, die zumindest das Öffnen und Schließen der Trennkupplung 2 steuert oder, falls dies durch eine andere Einrichtung gesteuert wird, ein Schließen der Trennkupplung 2 sperrt. Die Steuervorrichtung 8 kann entweder die Trennkupplungssperreinrichtung selbst darstellen oder auf eine solche zugreifen, in der
In der detaillierteren Ansicht der
Die Steuervorrichtung 8 weist einen Eingang 16 für die Drehzahl der Primärseite 17 der Trennkupplung 2 auf. Ferner weist die Steuervorrichtung 8 einen Retarderaktivierungssignaleingang 17 auf, an welchem ein Signal anliegt, das eine Aktivierungsanforderung für den Retarder signalisiert. Eine solche Aktivierungsanforderung kann beispielsweise durch den Fahrzeugführer durch Betätigen eines Aktuators oder Schalthebels oder durch eine Regeleinrichtung des Fahrzeugs, beispielsweise Abstandsregler oder Geschwindigkeitsregler, ausgegeben werden.The
In der Steuervorrichtung 8 ist eine Kennlinie oder es sind mehrere Kennlinien einer füllstandsabhängigen Grenzdrehzahl in einem Speicher 19 hinterlegt. Alternativ oder zusätzlich kann die Steuervorrichtung 8 eine entsprechende Grenzdrehzahl stets aus aktuellen Eingangsgrößen berechnen. Eingangsgrößen können beispielsweise durch einen CAN-Bus zur Verfügung gestellt werden.A characteristic curve or several characteristic curves of a level-dependent limiting speed are stored in a memory 19 in the
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- Retarderretarders
- 22
- Trennkupplungdisconnect clutch
- 33
- Kraftfahrzeugantriebsstrangautomotive powertrain
- 44
- Getriebetransmission
- 55
- Motorengine
- 66
- Getriebeabtriebswelletransmission output shaft
- 77
- Antriebsräderdrive wheels
- 88th
- Steuervorrichtungcontrol device
- 99
- SpeicherStorage
- 1010
- Primärradprimary wheel
- 1111
- Sekundärradsecondary wheel
- 1212
- Arbeitsraumworking space
- 1313
- Nebenraumadjoining room
- 1414
- Füllstandsüberwachungseinichtunglevel monitoring device
- 1515
- Schwimmerswimmer
- 1616
- Eingangentry
- 1717
- Schaltsignalswitching signal
- 1818
- Betätigungseinrichtungactuating device
Claims (9)
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DE102020132715.3A DE102020132715B3 (en) | 2020-12-09 | 2020-12-09 | Procedure for determining an internal leak |
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DE102020132715B3 true DE102020132715B3 (en) | 2022-03-31 |
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ID=80624796
Family Applications (1)
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DE102020132715.3A Active DE102020132715B3 (en) | 2020-12-09 | 2020-12-09 | Procedure for determining an internal leak |
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2020
- 2020-12-09 DE DE102020132715.3A patent/DE102020132715B3/en active Active
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final |