DE19831196C2 - Ignition coil unit for internal combustion engines - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Zündspuleneinheit für Brennkraftmaschinen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to an ignition coil unit for internal combustion engines according to the preamble of claim 1.
Neuere Zündsysteme in Kraftfahrzeugen weisen Zündspuleneinheiten auf, in denen die Leistungsendstufe bereits integriert ist und die direkt auf die entsprechenden Zündkerzen aufgesetzt werden.Newer ignition systems in motor vehicles have ignition coil units in which the power stage is already integrated and which directly on the appropriate spark plugs are placed.
Eine derartige Zündspuleneinheit besteht im wesentlichen aus einem Steckerbereich und einem Kopfbereich, wobei im Kopfbereich das Zündspulensystem, mit Primär- und Sekundärwicklung einschließlich ferromagnetischem Kern, angeordnet ist.Such an ignition coil unit essentially consists of a Plug area and a head area, the Ignition coil system, including primary and secondary winding ferromagnetic core is arranged.
Aufgrund dieser metallischen Bestandteile ist eine solche Zündspuleneinheit relativ schwer. Der Schwerpunkt liegt durch die Anordnung des Zündspulensystems im Kopfbereich relativ weit entfernt vom Verbindungspunkt Zündspuleneinheit-Zündkerze. Durch Vibrationen der Zündspuleneinheit im Betrieb der Brennkraftmaschine können so größere Kräfte insbesondere Momente auf die Zündkerze übertragen werden.Because of these metallic components, such an ignition coil unit is relatively difficult. The focus is on the arrangement of the Ignition coil system in the head area relatively far from Connection point ignition coil unit-spark plug. By vibrations of the Ignition coil unit in operation of the internal combustion engine can be larger Forces, in particular moments, are transmitted to the spark plug.
Da Zündkerzen nicht für derartige mechanische Belastungen im Zündkerzenhalsbereich ausgelegt sind, ist eine Verschraubung der Zündspuleneinheit am Zylinderkopf notwendig. Hierfür sind entweder direkt am Gehäuse der Zündspuleneinheit oder am überstehenden ferromagnetischen Kern entsprechende Bohrungen als Verbindungselemente vorgesehen. Since spark plugs are not designed for such mechanical loads Spark plug neck area is a screw connection of the Ignition coil unit on the cylinder head necessary. For this are either direct on the housing of the ignition coil unit or on the protruding one corresponding bores as ferromagnetic core Fasteners provided.
Neuere Zündspuleneinheiten, sogenannte Stabzündspulen, weisen ein Spulensystem mit Stabkern auf, das so dimensioniert ist, daß es im langgestreckten Körper der Zündspuleneinheit (Steckerbereich) integriert werden kann. Im Kopfbereich sind nur elektronische Bauteile (Endstufe) sowie ein Steckeranschluß untergebracht. Auch diese Zündspuleneinheiten werden noch am Zylinderkopf verschraubt.Newer ignition coil units, so-called pencil ignition coils, have one Coil system with rod core, which is dimensioned so that it is in the elongated body of the ignition coil unit (plug area) integrated can be. Only electronic components (power amplifier) are in the head area and housed a connector. These ignition coil units too are still screwed to the cylinder head.
Bei einem 4-Zylindermotor sind insgesamt vier Zündspuleneinheiten bei der Montage zu montieren. Jede Zündspuleneinheit weist 2 oder mehr Verschraubungspunkte auf. Aufgrund dieser mindestens 8 Verschraubungen ist die Motormontage relativ aufwendig.In a 4-cylinder engine, a total of four ignition coil units are included in the Assembly to assemble. Each ignition coil unit has 2 or more Screw points. Because of this at least 8 screw connections the engine assembly is relatively complex.
Aus der JP 9-222067-A ist eine Zündspuleneinheit mit Stabkern bekannt, die direkt am Zylinderkopf verschraubt ist. Vorspringende Gebilde dienen als Zentrierhilfen, die unter anderem dafür sorgen, daß die Zündspuleneinheit in der Steckerbohrung keinen Neigungswinkel aufweist, und damit Probleme bei der Kontaktierung der Zündkerze vermeiden helfen.From JP 9-222067-A an ignition coil unit with a rod core is known is screwed directly to the cylinder head. Protruding structures serve as Centering aids that ensure, among other things, that the ignition coil unit in the plug hole has no angle of inclination, and thus problems help avoid contacting the spark plug.
Aus der DE 44 42 634 A1 ist eine Vorrichtung zum Befestigen eines Einzelspulenzündsystems am Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine bekannt, wobei die Zündspuleneinheit außerhalb des Zylinderkopfs angeordnet ist. Zur elastischen Lagerung des Zündkerzensteckers sind an dessen Außenseite vier Rippen angebracht, die in axialer Richtung verlaufen und aus elastischem, elektrisch isolierendem Material bestehen.DE 44 42 634 A1 describes a device for fastening a Single coil ignition system on the cylinder head of an internal combustion engine known, the ignition coil unit outside the cylinder head is arranged. For elastic mounting of the spark plug connector are on the outside of which four ribs are attached, which run in the axial direction and consist of elastic, electrically insulating material.
Demnach werden die vorspringenden Gebilde gemäß der JP 9-222067-A als Zentrierhilfe, die Rippen der DE 44 42 634 A1 zur elastischen Lagerung im Bereich von Zündsystemen verwendet. Eine Verwendung von elastischen Rippen zur Fixierung einer Zündspuleneinheit mit Stabkern im Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine wird von diesen Druckschriften nicht nahe gelegt.Accordingly, the protruding structures according to JP 9-222067-A as Centering aid, the ribs of DE 44 42 634 A1 for elastic storage in Range of ignition systems used. A use of elastic Ribs for fixing an ignition coil unit with a rod core in the cylinder head an internal combustion engine is not suggested by these publications.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Zündspuleneinheit für Brennkraftmaschinen zu schaffen, die eine einfachere Montage ohne Verschraubungen ermöglicht. The object of the present invention is to provide an ignition coil unit for To create internal combustion engines that are easier to assemble without Screws enabled.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die im Anspruch 1 angegebenen Mittel.This object is achieved by the means specified in claim 1.
Die wesentliche Idee der Erfindung besteht darin, am Gehäuse einer Zündspuleneinheit, das ein Zündspulensystem mit Stabkern umfaßt, anstatt Bohrungen als Verbindungselemente, elastische Rippen vorzusehen, die beim Aufsetzen der Zündspuleneinheit auf die Zündkerze an der Wandung der Zündkerzenbohrung anliegen. Aufgrund der Klemmwirkung der Rippen ist die Zündspuleneinheit fest am Zylinderkopf der Brennkraftmaschine fixiert. Schädliche Momente, die zu einer Beschädigung der Zündkerze führen könnten, können so nicht entstehen.The essential idea of the invention is on the housing one Ignition coil unit, which comprises an ignition coil system with rod core instead Bores as connecting elements to provide elastic ribs that when placing the ignition coil unit on the spark plug on the wall the spark plug bore. Due to the clamping effect of the ribs the ignition coil unit is firmly attached to the cylinder head of the internal combustion engine. Harmful moments that damage the spark plug could not arise in this way.
Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Zündspuleneinheit vereinfacht sich die Montage erheblich, da nach dem Aufstecken der Zündspuleneinheit auf die Zündkerze keine weiteren Verschraubungen mehr notwendig sind.With the help of the ignition coil unit according to the invention, the Assembly considerably, because after plugging the ignition coil unit onto the Spark plug no further screw connections are necessary.
Vorteilhafte Weiterentwicklungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Advantageous further developments of the invention are in the subclaims specified.
Nachfolgend ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.The invention is based on one shown in the drawing Embodiment explained in more detail.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Zündspuleneinheit mit Zylinderkopf Fig. 1 is a schematic view of an ignition coil unit according to the invention with a cylinder head
Fig. 2 schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Zündspuleneinheit gemäß Fig. 1 in vergrößerter Darstellung Fig. 2 is a schematic view of an ignition coil unit according to the invention shown in FIG. 1 in an enlarged view
In Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Zündspuleneinheit 1, die in eine Zündkerzenbohrung 32 eines Zylinderkopfes 30 einer nicht näher dargestellten Brennkraftmaschine eingesetzt ist, abgebildet. Die Zündspuleneinheit 1 sitzt auf einer Zündkerze 50, die in der Zündkerzenbohrung 32 angeordnet ist. Am Gehäuse 5 der Zündspuleneinheit 1 sind mehrere Rippen 20 vorgesehen, die an der Wandung 34 der Zündkerzenbohrung 32 anliegen. Am offenen Ende der Zündkerzenbohrung 32 ist eine Erweiterung 34a vorgesehen, die zur Aufnahme der Rippen 20a dient.In Fig. 1 is an ignition coil 1 according to the invention, which is a cylinder head 30 used an internal combustion engine not shown in detail in a spark plug well 32, ready. The ignition coil unit 1 sits on a spark plug 50 which is arranged in the spark plug bore 32 . A plurality of ribs 20 are provided on the housing 5 of the ignition coil unit 1 , which abut the wall 34 of the spark plug bore 32 . At the open end of the spark plug bore 32 , an extension 34 a is provided, which serves to receive the ribs 20 a.
In Fig. 2 ist die Zündspuleneinheit 1 vergrößert dargestellt. Die als Stabzündspule ausgebildete Zündspuleneinheit 1 besteht im wesentlichen aus dem stabförmigen Gehäuse 5, das an einem Ende einen Steckeranschluß 7 aufweist. Das Gehäuse 5 umfaßt ein Spulensystem 10 mit Stabkern 12. Das Spulensystem 10 besteht aus Primär- und Sekundärwicklung, die nicht näher dargestellt sind.The ignition coil unit 1 is shown enlarged in FIG. 2. The ignition coil unit 1 designed as a pencil ignition coil essentially consists of the rod-shaped housing 5 , which has a plug connection 7 at one end. The housing 5 comprises a coil system 10 with a rod core 12 . The coil system 10 consists of primary and secondary windings, which are not shown in detail.
Am Gehäuse 5 der Zündspuleneinheit 1 sind mehrere elastische Rippen 20 vorgesehen, die an der Wandung 34 der Zylinderkopfbohrung 32 anliegen und so als Verbindungselemente zur Fixierung am Zylinderkopf 30 dienen. Dadurch wird ein Verkippen der Zündspuleneinheit 1 in der Zündkerzenboh rung 32 vermieden und somit eine Übertragung von Momenten auf den Zündkerzenhals 52 bzw. auf die Mittelelektrode 54 der Zündkerze 50 ausgeschlossen. Verschraubungen mit dem Zylinderkopf 30 sind nicht mehr notwendig. Die Wandung 34 der Zündkerzenbohrung 32 ist in Fig. 2 nur gestrichelt dargestellt.A plurality of elastic ribs 20 are provided on the housing 5 of the ignition coil unit 1 , which abut the wall 34 of the cylinder head bore 32 and thus serve as connecting elements for fixing to the cylinder head 30 . This prevents tilting of the ignition coil unit 1 in the spark plug bore 32 and thus prevents the transmission of moments to the spark plug neck 52 or to the center electrode 54 of the spark plug 50 . Screw connections to the cylinder head 30 are no longer necessary. The wall 34 of the spark plug bore 32 is only shown in broken lines in FIG. 2.
In vorteilhafter Weise sind die Rippen 20a und 20b jeweils im Bereich der Enden des Stabkerns 12 angeordnet. So ist der Schwerpunkt der Zündspuleneinheit 1, der etwa mit dem Schwerpunkt des Stabkerns 12 zusammenfällt, optimal abgestützt und auftretende Querkräfte werden auf die Rippen 20a bzw. 20b gleichmäßig verteilt.The ribs 20 a and 20 b are each advantageously arranged in the region of the ends of the rod core 12 . The center of gravity of the ignition coil unit 1 , which coincides approximately with the center of gravity of the rod core 12 , is optimally supported and transverse forces that occur are evenly distributed over the ribs 20 a and 20 b.
Denkbar ist die Rippen 20 parallel zur Längserstreckungsrichtung der Zündspuleneinheit 1 anzuordnen.It is conceivable to arrange the ribs 20 parallel to the longitudinal direction of the ignition coil unit 1 .
Es hat sich aber als vorteilhaft herausgestellt, die Rippen 20 als um das Gehäuse 20 umlaufende Rippen auszugestalten. Dadurch wird eine bessere Nachgiebigkeit der Rippen 20 insbesondere in Einschubrichtung gewährleistet. Die elastischen Rippen 20 können zur Erleichterung des Einsetzvorganges geringfügig umbiegen.However, it has proven to be advantageous to design the ribs 20 as ribs running around the housing 20 . This ensures better flexibility of the ribs 20, in particular in the direction of insertion. The elastic ribs 20 can bend slightly to facilitate the insertion process.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel bestehen die Rippen 20a aus 4 Einzelrippen und die Rippen 20b aus 2 Einzelrippen.In the present exemplary embodiment, the ribs 20 a consist of 4 individual ribs and the ribs 20 b consist of 2 individual ribs.
Die Anzahl der Einzelrippen kann variieren. Sie sollte jedoch jeweils dem Gewicht der Zündspuleneinheit 1 angepaßt werden.The number of individual ribs can vary. However, it should be adapted to the weight of the ignition coil unit 1 .
Da ohne Schraubverbindung eine Verdrehen der Zündspuleneinheit 1 möglich ist, ist ein Vorsprung 9 am Gehäuse 5 vorgesehen, der passend zu einer entsprechenden nicht dargestellten Nut in der Zündkerzenbohrung 30 ausgebildet ist. Der Vorsprung 9 kann elastisch oder starr ausgebildet sein. Nut und Vorsprung 9 bilden eine Verdrehsicherung, durch die eine mechanische Belastung des Anschlußkabels einschließlich des Verbindungssteckers sowie des zugehörigen Steckeranschluß 7 (4pol RD- Stecker) der Zündspuleneinheit 1 vermieden wird. Since the ignition coil unit 1 can be rotated without a screw connection, a projection 9 is provided on the housing 5 , which is designed to match a corresponding groove (not shown) in the spark plug bore 30 . The projection 9 can be elastic or rigid. Groove and projection 9 form an anti-rotation device, by means of which mechanical stress on the connecting cable including the connecting plug and the associated plug connection 7 (4-pin RD plug) of the ignition coil unit 1 is avoided.
Da die Rippen 20 beim Einsetzen der Zündspuleneinheit 1 in die Zündkerzenbohrung 32 einen luftdichten Abschluß bilden würden, was einen erhöhten Kraftaufwand bei der Montage zur Folge hätte, sind an den Rippen 20 jeweils kleine Ausnehmungen in Form von Bohrungen oder Einschnitten vorgesehen, die einen Luftdurchlaß bilden, durch die die komprimierte Luft entweichen kann.Since the ribs 20 would form an airtight seal when the ignition coil unit 1 was inserted into the spark plug bore 32 , which would result in an increased expenditure of force during assembly, small recesses in the form of bores or incisions are provided on the ribs 20 , which form an air passage through which the compressed air can escape.
Teilweise ist ein wasserdichter Abschluß der Zündkerzenbohrung 32 jedoch gewünscht. In diesem Fall weist die die Zündkerzenbohrung 32 abschließende Einzelrippe 21 keine derartige Ausnehmung auf. Sie dichtet somit die Zündkerzenbohrung 32 wasserdicht ab.In some cases, however, a watertight closure of the spark plug bore 32 is desired. In this case, the individual rib 21 closing off the spark plug bore 32 has no such recess. It thus seals the spark plug bore 32 watertight.
Entsteht beim Betrieb der Brennkraftmaschine durch Erwärmung ein Überdruck im Luftraum der Zündkerzenbohrung 32, so wird die oberste Einzelrippe 21 etwas elastisch verformt und gibt dadurch einen Durchgang zwischen ihr und der Wandung 34 frei, dadurch kann der Überdruck einfach entweichen. Die Gefahr eines Abhebens der Zündspuleneinheit 1 von der Zündkerze 50 und eines damit verbundenen Kontaktverlustes aufgrund des Überdrucks besteht nicht.If an overpressure arises in the air space of the spark plug bore 32 during operation of the internal combustion engine due to heating, the uppermost individual rib 21 is deformed somewhat elastically and thereby releases a passage between it and the wall 34 , as a result of which the excess pressure can simply escape. There is no risk of the ignition coil unit 1 lifting off the spark plug 50 and of a loss of contact associated therewith due to the excess pressure.
Die Erweiterung 34a bildet eine Auflage 35, die jedoch einen gewissen Abstand zur untersten der Rippen 20a einhält. Dadurch wird das Gewicht der Zündspuleneinheit 1 nicht abgestützt und so die senkrechte Krafteinwirkung auf die Zündkerze 50 aufrechterhalten.The extension 34 a forms a support 35 , which, however, maintains a certain distance from the bottom of the ribs 20 a. As a result, the weight of the ignition coil unit 1 is not supported and the vertical force on the spark plug 50 is maintained.
Das untere Ende des stabförmigen Gehäuses 5 ist als Tülle 5a ausgebildet, die den Zündkerzenhals 52 der schematisch angedeuteten Zündkerze 50, übergreift. Die elektrische Verbindung zwischen Zündspuleneinheit 1 und Mittelelektrode 54 der Zündkerze 50 ist nicht näher dargestellt. Auch an der Tülle 5a sind mehrer Rippen 20c insgesamt drei Einzelrippen vorgesehen. Diese Einzelrippen weisen ebenfalls einen Luftdurchlaß auf, um einen Überdruck im eingeschlossenen Luftraum zu vermeiden. The lower end of the rod-shaped housing 5 is designed as a grommet 5 a, which overlaps the spark plug neck 52 of the schematically indicated spark plug 50 . The electrical connection between the ignition coil unit 1 and the center electrode 54 of the spark plug 50 is not shown in detail. Also at the spout 5 a, a plurality of ribs 20 c, a total of three individual ribs are provided. These individual ribs also have an air outlet in order to avoid excess pressure in the enclosed air space.
Diese Einzelrippen könne auch in Längserstreckungsrichtung der Zündspuleneinheit angeordnet sein. Sie dienen hauptsächlich zur Führung innerhalb der Zündkerzenbohrung und erleichtern dadurch den Aufsetzvorgang der Zündspuleneinheit 1 auf die Mittelelektrode 54.These individual ribs can also be arranged in the longitudinal direction of the ignition coil unit. They are mainly used for guidance within the spark plug bore and thereby facilitate the placement process of the ignition coil unit 1 on the center electrode 54 .
Zur Vereinfachung der Herstellung einer solchen erfindungsgemäßen Zündspuleneinheit 1 sind Tülle 5a, Gehäuse 5 sowie alle Rippen 20 einstückig als Überzug aus Silikongummi hergestellt. Der Überzug hat eine Grundwandstärke von ca. 1 mm. Die Rippen 20a stehen ca 3 mm, die Rippen 20b ca 2 mm über.To simplify the manufacture of such an ignition coil unit 1 according to the invention, grommet 5 a, housing 5 and all the ribs 20 are made in one piece as a cover made of silicone rubber. The cover has a base wall thickness of approx. 1 mm. The ribs 20 a protrude about 3 mm, the ribs 20 b about 2 mm.
Zu erwähnen ist noch, daß bei manchen Brennkraftmaschinen der Zylinderkopf mit einer Zylinderkopfhaube abgedeckt ist. Der Schacht in den die Zündkerze eingesetzt wird, erstreckt sich dabei teilweise auf den Zylinderkopf selbst und teilweise auf die Zylinderkopfabdeckung. In Fig. 2 ist durch eine gestrichelte Linie L angedeutet, wo die Trennlinie zwischen Zylinderkopf und Zylinderkopfabdeckung etwa verlaufen würde. Da aber auch die Zylinderkopfabdeckung fest mit dem Zylinderkopf verbunden ist es für die Funktion der Rippen 20a nicht erheblich, ob sie sich an der Wandung 32 der Zylinderkopfbohrung 30 oder an der Wandung einer entsprechenden Öffnung in einer Zylinderkopfabdeckung abstützen. In diesem Fall ist eine Zündspuleneinheit ebenfalls fest im entsprechenden Zündkerzenschacht fixiert. Auch hier kann keine Übertragung von Kräften insbesondere von Momenten auf die Zündkerze erfolgen.It should also be mentioned that in some internal combustion engines the cylinder head is covered with a cylinder head cover. The shaft in which the spark plug is inserted extends partly to the cylinder head itself and partly to the cylinder head cover. In Fig. 2 is indicated by a dashed line L, where the dividing line between the cylinder head and the cylinder head cover would run approximately. But since the cylinder head cover is also firmly connected to the cylinder head, it is not important for the function of the ribs 20 a whether they are supported on the wall 32 of the cylinder head bore 30 or on the wall of a corresponding opening in a cylinder head cover. In this case, an ignition coil unit is also firmly fixed in the corresponding spark plug shaft. Here, too, forces, in particular moments, cannot be transmitted to the spark plug.
Nachfolgend ist die Montage und die Funktion der Zündspuleneinheit 1 näher erläutert.The assembly and function of the ignition coil unit 1 is explained in more detail below.
Bei der Montage der Zündspuleneinheit 1 wird diese einfach in die Zündkerzenbohrung 30 eingesetzt bis eine Verrastung mit der Mittelelektrode der Zündkerze 50 erfolgt. Beim Einsetzvorgang biegen sich die Einzelrippen entgegen der Einschubrichtung und gleiten so leicht an der Wandung 34 entlang. Aufgrund der Klemmwirkung der einzelnen Rippen 20 sitzt die Zündspuleneinheit 1 relativ fest in der Zündkerzenbohrung. Nach Herstellung der Verbindung mit dem Motorsteuergerät durch Einsetzen eines Steckers in den Steckeranschluß 7 ist die Zündspuleneinheit 1 einsatzbereit. Aufwendige Verschraubungen sind nicht mehr notwendig. Dadurch verkürzt sich die Montagezeit erheblich.When the ignition coil unit 1 is installed, it is simply inserted into the spark plug bore 30 until it locks into place with the center electrode of the spark plug 50 . During the insertion process, the individual ribs bend against the direction of insertion and thus slide easily along the wall 34 . Due to the clamping effect of the individual ribs 20 , the ignition coil unit 1 is seated relatively firmly in the spark plug bore. After the connection to the engine control unit has been established by inserting a plug into the plug connection 7 , the ignition coil unit 1 is ready for use. Elaborate screw connections are no longer necessary. This shortens the assembly time considerably.
Aufgrund des relativ festen Sitzes der Zündspuleneinheit 1 innerhalb der Zündkerzenbohrung 30 ist im Betrieb der Brennkraftmaschine eine Relativbewegung von Zündspuleneinheit 1 und Zündspule 50 zueinander ausgeschlossen. Dadurch können aber auch keine Kräfte insbesondere Momente von der Zündspuleneinheit 1 auf den Zündkerzenhals übertragen werden.Due to the relatively tight fit of the ignition coil unit 1 within the spark plug bore 30 , a relative movement of the ignition coil unit 1 and the ignition coil 50 with respect to one another is excluded during operation of the internal combustion engine. However, this also means that no forces, in particular moments, can be transmitted from the ignition coil unit 1 to the spark plug neck.
Die vorliegende Erfindung läßt sich wie folgt zusammenfassen.The present invention can be summarized as follows.
Bei der Zündspuleneinheit 1 für Brennkraftmaschinen sind mehrere Rippen 20 als Verbindungselemente zum Zylinderkopf 30 der Brennkraftmaschine vorgesehen. Durch die Rippen 20 wird die Zündspuleneinheit 1 fest in einer Zündkerzenbohrung 32 gehalten. Dadurch können die üblichen Verschraubungen entfallen und die Montage wird erheblich vereinfacht.In the ignition coil unit 1 for internal combustion engines, a plurality of ribs 20 are provided as connecting elements to the cylinder head 30 of the internal combustion engine. The ignition coil unit 1 is held firmly in a spark plug bore 32 by the ribs 20 . As a result, the usual screw connections can be omitted and assembly is considerably simplified.
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- 1999-07-08 WO PCT/EP1999/004793 patent/WO2000003139A1/en active Application Filing
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