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Die
Erfindung betrifft ein elektromagnetisch betätigtes Ventil
gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
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Ein
derartiges elektromagnetisch betätigtes Ventil ist beispielsweise
in einem von der Anmelderin herausgegebenen Datenblatt RD 29055/10.05
offenbart. Diese Druckschrift offenbart direkt gesteuerte Wegeventile,
bei denen die Betätigung des Ventilelementes durch Proportionalmagnete
erfolgt, die einen Ventilschieber des Wegeventils aus einer Grundposition
heraus in zwei Richtungen verstellen können. Bei dieser
bekannten Lösung ist die Ansteuerelektronik der beiden
Betätigungsmagnete in einem Gehäuse aufgenommen,
das an ein Ventilgehäuse des Wegeventils angesetzt ist. Über
diese integrierte Ansteuerelektronik können beide Betätigungsmagnete
angesteuert werden, wobei die Steuerelektronik über einen
einzigen gemeinsamen Anschluss mit der Versorgungsspannung verbunden
ist. Eine derartige Lösung hat den Nachteil, dass vergleichsweise
viel Bauraum für die Elektronik vorgesehen werden muss und
dass im Ventilgehäuse vergleichsweise aufwendige Kanäle
zur Leitungsdurchführung zu den Betätigungsmagneten
ausgebildet werden müssen.
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In
der
DE 195 30 934
C2 ist ein gattungsgemäßes elektromagnetisch
betätigtes Ventil dargestellt, bei dem wiederum zwei Betätigungsmagnete zur
Verstellung eines Ventilglieds vorgesehen sind. Bei dieser bekannten
Lösung ist eine gemeinsame Ansteuerelektronik vorgesehen,
die über elektrische Anschlussleitungen mit den jeweiligen
Betätigungsmagneten verbunden ist, wobei die Anschlussleitungen
außerhalb des Ventilgehäuses über eine
Kupplung verbunden sind. Bei der bekannten Lösung sind die
Anschlussleitungen eines Betätigungsmagnets durch einen
Spulenkörper des anderen Betätigungsmagnets hindurchgeführt,
so dass die Einheit vergleichsweise kompakt baut.
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Nachteilig
bei dieser Lösung ist jedoch, dass die beiden Betätigungsmagneten
Spezialanfertigungen sind, die im Hinblick auf die Leitungsführung
an den jeweiligen Anwendungsfall angepasst sind. Des Weiteren müssen – wie
bei der eingangs beschriebenen Lösung – im Ventilgehäuse
aufwendige Kanäle und Kontaktelemente vorgesehen werden,
um die elektrischen Anschlussleitungen vom Spulenkörper des
einen Betätigungsmagneten zum anderen Betätigungsmagneten
zu führen.
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Die
DE 42 22 637 C2 zeigt
eine Lösung eines elektrisch betätigten Wegeventils,
bei dem die elektrischen Anschlussleitungen zur Stromversorgung
der beiden Betätigungsmagnete in einer Art Kabelbrücke zusammengefasst
sind, die auf die Betätigungsmagnete aufgesetzt wird. Diese
sind wiederum an ein Ventilgehäuse angesetzt, in das die
Ansteuerelektronik integriert ist.
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Vor
diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein
elektromagnetisch betätigtes Ventil zu schaffen, das bei
einfachem Aufbau auf einfache Weise montierbar ist.
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Diese
Aufgabe wird durch ein elektromagnetisch betätigtes Wegeventil
mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
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Erfindungsgemäß hat
das direkt betätigte elektromagnetische Ventil ein Ventilgehäuse,
an das zumindest ein Betätigungsmagnet angesetzt ist, dem eine
Ansteuerelektronik zugeordnet ist. Die elektrische Versorgung erfolgt
zumindest abschnittsweise über das Gehäuse, wobei
erfindungsgemäß die Kontakte zur elektrischen
Versorgung der außerhalb des Ventilgehäuses angeordneten
Ansteuerelektronik und/oder des Betätigungsmagnets ventilgehäuseseitig
ausgebildet sind.
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Bei
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist
das Ventil mit zwei Betätigungsmagneten ausgeführt,
denen eine gemeinsame Ansteuerelektronik zugeordnet ist, wobei zumindest
ein Betätigungsmagnet über magnetseitige Kontakte
mit den ventilgehäuseseitigen Kontakten kontaktiert wird.
Dabei wird es besonders bevorzugt, wenn die elektrischen Kontakte
derart ausgebildet sind, dass das Magnetgehäuse in unterschiedlichen
Drehpositionen an das Ventilgehäuse ansetzbar ist.
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Durch
diese Maßnahme kann jeder Betätigungsmagnet in
unterschiedlichen Relativpositionen mit Bezug zum Ventilgehäuse
montiert werden, so dass die Montage wesentlich einfacher und flexibler erfolgt.
Es bestehen somit auch mehrere Möglichkeiten der Kabelführung
für die Spannungsversorgung, so dass sie relativ einfach
an die Gegebenheiten des Ventilgehäuses oder der damit
ausgeführten Maschine angepasst werden kann.
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Bei
einer Lösung ist die Ansteuerelektronik einem der Betätigungsmagnete
zugeordnet und der andere Betätigungsmagnet wird über
die Kontakte angesteuert.
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Bei
einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung
sind die elektrischen Kontakte am Magnetgehäuse als Schleifkontakte ausgebildet,
die jeweils mit einem ortsfesten Kontakt des Ventilgehäuses
zusammenwirken. Die Bahn der Schleifkontakte ist dabei so gewählt,
dass in jeder Drehposition des Wegeventils mit Bezug zum Magnetgehäuse
eine elektrische Kontaktierung erfolgen kann.
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Die
Spannungsversorgung kann über eine Kabelbrücke
erfolgen, die in das Ventilgehäuse eingesetzt ist und die
stirnseitig Kontaktnasen zur Kontaktierung mit dem Schleifring trägt.
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Bei
einem besonders kompakten Ausführungsbeispiel hat das Ventilgehäuse
einen Schlitz oder eine Nut zur Aufnahme der Kabelbrücke,
so dass diese den Bauraum für das Ventilgehäuse
nicht vergrößert.
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Die
Kabelbrücke überstreckt das Ventilgehäuse
dabei vorzugsweise in Axialrichtung, d. h. etwa parallel zur Ventilachse.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel ist die Kabelbrücke
als etwa U-förmige Klammer ausgeführt, deren Schenkel
jeweils an außen liegenden Stirnflächen einem
der Betätigungsmagneten zugeordnete Kontakte tragen.
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Die
Befestigung der Kabelbrücke am Ventilgehäuse ist
besonders einfach, wenn die Kabelbrücke Verriegelungseinrichtungen
zum Verrasten mit dem Ventilgehäuse hat.
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Bei
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind stirnseitig
an der Kabelbrücke jeweils zwei Kontakte vorgesehen. Diese
liegen in Radialrichtung vorzugsweise versetzt zueinander, so dass
die elektrische Kontaktierung innerhalb der Kabelbrücke
vereinfacht ist.
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Bei
einem sehr einfach ausgeführten Ausführungsbeispiel
sind zwei, jeweils einem der Betätigungsmagnete zugeordnete
Kontakte über Leitungsabschnitte der Kabelbrücke
miteinander verbunden.
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Diese
Leitungsabschnitte werden vorzugsweise durch Umspritzen in die Kabelbrücke
integriert.
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Die
Anmelderin behält sich vor, eigene unabhängige
Patentansprüche auf die Kabelbrücke zu richten,
die auch unabhängig von der drehwinkelvariablen Anordnung
des Betätigungsmagneten realisiert werden kann.
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Der
Aufbau des Magnetgehäuses der Betätigungsmagnete
ist besonders einfach, wenn dieses mit zwei konzentrischen Schleifringabschnitten
ausgeführt ist, die jeweils einem der Kontakte zugeordnet
sind.
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Bei
einer bevorzugten Lösung sind diese Schleifringabschnitte
auf einer am Magnetgehäuse befestigten Platine angeordnet.
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Diese
kann beispielsweise mit dem Magnetgehäuse verklebt, verschraubt
oder verrastet sein.
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Die
Platinen mit den Schleifringabschnitten werden vorzugsweise bündig
in eine Magnetventilstirnfläche eingesetzt, entlang der
der Betätigungsmagnet dann an das Ventilgehäuse
angesetzt ist.
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Bei
einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das
Ventilgehäuse mit einem elektrischen Anschluss versehen,
der beiden Betätigungsmagneten zugeordnet ist.
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Sonstige
vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand weiterer
Unteransprüche.
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Im
Folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der
Erfindung anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
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1 eine
dreidimensionale Ansicht eines Ventilgehäuses und eines
Magnetgehäuses eines erfindungsgemäßen
elektromagnetisch betätigten Wegeventils;
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2 einen
Schnitt durch einen Teil des Ventilgehäuses aus 1;
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3 verschiedene
Ansichten einer Kabelbrücke des Ventilgehäuses
aus 1;
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4 Ansichten
des Magnetgehäuses gemäß 1 und
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5 Ansichten
einer Platine des Magnetgehäuses aus 4.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand eines konkreten Ausführungsbeispiels
eines elektromagnetisch betätigten Wegeventils erläutert,
dessen nicht dargestellter Ventilschieber über zwei Betätigungsmagnete,
die beispielsweise als Schaltmagnete oder Proportionalmagnete ausgeführt
sein können, verstellbar ist. Das Wegeventil hat gemäß 1 ein
Ventilgehäuse 1, an dessen Stirnseiten 4, 6 (rechts
und links in 1) jeweils ein Betätigungsmagnet 2 angesetzt
ist.
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Das
in 1a dargestellte Ventilgehäuse 1 hat
eine in den Stirnseiten 4, 6 mündende
Ventilbohrung 8, in der der oben genannte Ventilschieber
axial verschiebbar geführt ist. An dem im dargestellten Ausführungsbeispiel
quaderförmigen Ventilgehäuse 1 sind nicht
sichtbare Anschlusskanäle ausgebildet, über die
beispielsweise ein Tankanschluss, ein Druckanschluss und Arbeitsanschlüsse
bzw. LS-Anschlüsse ausgebildet werden. Stirnseitig sind
des weiteren Gewindebohrungen 12 zur Befestigung des Betätigungsmagneten
ausgebildet. Für die vorliegende Erfindung spielt die Ausgestaltung
der Anschlüsse jedoch keine Rolle, so dass weitere Erläuterungen entbehrlich
sind.
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Wie
erwähnt, wird an jede der Stirnseiten 4, 6 jeweils
ein Betätigungsmagnet 2 gemäß 1b angesetzt.
Diese können beispielsweise als Rechteckmagnet, als Rundmagnet,
mit integrierter Spule oder mit abziehbarer Spule ausgeführt
sein. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist der an
die rechte Stirnseite 4 angesetzte Betätigungsmagnet 2 mit einer
Kabelanbindung 14 für eine Ansteuerelektronik ausgeführt, über
die beide Betätigungsmagneten 2 ansteuerbar sind – d.
h. die zentrale Ansteuerelektronik ist beiden Betätigungsmagneten
zugeordnet und wird über einen gemeinsamen Stecker an die
Versorgungsspannung angeschlossen.
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Beim
dargestellten Ausführungsbeispiel hat der Betätigungsmagnet 2 ein
quaderförmiges Magnetgehäuse 16, das
mit seiner Stirnfläche 18 an die Stirnseite 4 des
Ventilgehäuses 1 angesetzt ist. Der Betätigungsmagnet 2 hat
dabei einen üblichen Aufbau mit einem Polrohr, einem darin
axial verschiebbar geführten Magnetanker und einer das
Polrohr umgreifenden Spule. Bei Bestromung dieser Spule wird der
Anker gegen die Kraft einer Rückstellfeder verstellt. Diese
Verstellbewegung wird über einen aus der Stirnfläche 18 auskragenden
Stößel 20 auf den in der Ventilbohrung 8 geführten
Ventilschieber übertragen.
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In
der Stirnfläche 18 münden des Weiteren noch
Durchgangsbohrungen 22, die mit dem gleichen Bohrungsmuster
wie die Gewindebohrungen 12 ausgebildet sind, so dass der
Betätigungsmagnet 2 über Befestigungsschrauben
am Ventilgehäuse 1 befestigt werden kann.
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Beim
dargestellten Ausführungsbeispiel ist an der Stirnseite 18 eine
im Folgenden noch näher beschriebene Platine 24 befestigt,
die beim dargestellten Ausführungsbeispiel zwei konzentrische Schleifringabschnitte 26, 28 hat,
die konzentrisch zur Ventilachse im Abstand zueinander angeordnet
sind.
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In
dem in 1a oben liegenden Bereich des
Ventilgehäuses 1 ist eine Einfräsung 30 ausgebildet,
die sich etwa in Axialrichtung erstreckt und in der in 1a oben
liegenden Oberfläche 32 sowie den beiden Stirnseiten 4, 6 mündet.
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2 zeigt
einen Längsschnitt durch einen Teil des Ventilgehäuses 1,
aus dem sich der Aufbau dieser Einfräsung 30 erschließt.
In diese Einfräsung 30 wird eine im Folgenden
noch näher erläuterte Kabelbrücke 34 (siehe 3)
eingesetzt. In der Schnittdarstellung gemäß 2 hat
diese Einfräsung 30 eine etwa U-förmige
Kontur, mit einem sich in Längsrichtung erstreckenden Längskanal 36,
der im Bereich der Stirnseiten 4, 6 in zwei Radialkanäle 38 bzw. 40 übergeht.
In 2 ist des Weiteren noch eine Tankspange 42 des
Ventilgehäuses 1 sichtbar, die jedoch für
die Erfindung keine Rolle spielt. Im Übergangsbereich zwischen
dem Längskanal 36 und den beiden Radialkanälen 38, 40 ist
jeweils eine Übergangsschräge 41, 43 vorgesehen.
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In
die beiden kurzen Radialkanäle 38, 40 ist jeweils
eine sich nach innen, d. h. in Richtung zur Tankspange 42 erstreckende
Rastausnehmung 44, 46 eingebohrt, die beim dargestellten
Ausführungsbeispiel einen kurzen zylindrischen Abschnitt
hat, der dann in einen konischen Teil übergeht. Eine derartige Kontur
ergibt sich beispielsweise beim Bohren der Rastausnehmung 42, 44 mittels
eines herkömmlichen Bohrers. Selbstverständlich
kann auch eine zylindrische Rastausnehmung 44, 46 ausgebildet
sein.
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Wie
bereits vorstehend angedeutet, wird in diese Einfräsung 30 eine
Kabelbrücke 34 eingesetzt, wie sie in 3 dargestellt
ist. Dabei zeigt 3a die Kabelbrücke 34 in
einer geschnittenen Vorderansicht, 3b die
Kabelbrücke in einer Seitenansicht von links und 3c eine Draufsicht auf die Kabelbrücke 34. 3d zeigt eine Rückansicht der
Kabelbrücke und 3e das Detail
A in 3d.
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Gemäß den
Vorder- und Rückansichten in 3a und 3d ist die Kabelbrücke 34 entsprechend
der Kontur der Einfräsung 30 ausgebildet, so dass
diese bündig in die Einfräsung 30 eintauchen kann.
Dementsprechend ist die Kabelbrücke 34 ebenfalls
U-förmig ausgebildet mit zwei kurzen seitlichen Schenkeln 48, 50,
die über eine Basis 52 miteinander verbunden sind.
Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist diese Kabelbrücke 34 aus
einem Thermoplast im Spritzgießverfahren hergestellt.
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Wie
insbesondere der Seitenansicht gemäß 3b entnehmbar ist, sind an den außen
liegenden Flächen der Schenkel 48, 50 jeweils
zwei übereinander liegende Kontakte 54, 56 bzw. 58, 60 (3d) vorgesehen, wobei die Kontakte 54, 60 dem
in 1b außen liegenden Schleifring 26 und
die beiden Kontakte 56, 58 dem in 1b innen
liegenden Schleifring 28 zugeordnet sind. Diese Kontakte
sind gemäß der Schnittdarstellung in 3a in den jeweiligen Schenkel 48, 50 eingesetzt
und stehen seitlich leicht über die jeweilige Stirnfläche
der Schenkel 48, 50 hin zum zugeordneten Schleifring 26, 28 vor.
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Die
jeweils einem Schleifring 26, 28 zugeordneten
Kontaktpaare 56, 58; 54, 60 sind
jeweils über eine Leitung (gestrichelt in 3c) 62, 64 miteinander
verbunden. Diese Leitungen 62, 64 sowie die nicht
aus den Schenkeln 48, 50 auskragenden Abschnitte
der Kontakte 54, 56 sind gemäß der
Einzelheit A (3e) im Spritzgießverfahren
in die Kabelbrücke 34 eingespritzt. D. h. diese
Bauelemente werden in die Werkzeugkavität eingesetzt und
dann beim Spritzgießen umspritzt.
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Wie
insbesondere 3e entnehmbar ist, ist an
der von den Kontakten 54, 56, 60, 58 abgewandten
Innenfläche jedes Schenkels 48, 50 ein
Rastvorsprung 64, 66 ausgebildet, der bei eingesetzter
Kabelbrücke 34 in die zugeordnete Rastausnehmung 44, 46 einrastet.
Beim Aufsetzen der Kabelbrücke 34 auf das Ventilgehäuse 1 werden
aufgrund der Elastizität der Kabelbrücke zunächst
die beiden Schenkel 48, 50 leicht auseinander
gedrückt, so dass die Rastvorsprünge 64, 66 (oben
ergänzen) zunächst auf den benachbarten Flächenabschnitten
der Radialkanäle 38, 40 abgleiten und
schnappen dann beim vollständigen Einsetzen der Kabelbrücke 34 in
die Einfräsung 30 in die Rastausnehmungen 44, 46 ein
(aufgrund der Elastizität der Schenkel 48, 50).
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Auf
diese Weise ist dann die Kabelbrücke 34 zuverlässig
mit dem Ventilgehäuse 1 verrastet. Diese Lösung
hat den erheblichen Vorteil, dass das Ventilgehäuse 1 sehr
einfach ausgeführt sein kann und dass keinerlei Kabeldurchführungen
im Ventilgehäuse 1 vorgesehen werden müssen.
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Wie
bereits vorstehend ausgeführt, erfolgt über die
Kabelbrücke 34 die elektrische Verbindung zwischen
dem mit der Ansteuerelektronik versehenen Betätigungsmagneten 2 und
dem auf der anderen Seite des Ventilgehäuses 1 aufgesetzten,
ohne Ansteuerelektronik ausgeführten zweiten Betätigungsmagneten.
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In 4a ist die Stirnfläche 18 des
Magnetgehäuses 16 dargestellt. 4b zeigt
eine Schnittdarstellung entlang der Linie C-C in 4a.
In den 5a, 5b ist
die Platine 24 in Einzeldarstellung gezeigt.
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Demgemäß ist
diese als Kreisringabschnitt ausgeführt, der sich über
mehr als 180° erstreckt. Auf der zum Ventilgehäuse 1 weisenden
Großfläche der Platine 24 sind die beiden
Schleifringabschnitte 26, 28 vorgesehen. Diese
sind beispielsweise über zwei Lötstellen 68, 70 mit
zwei Zuleitungen 72,74 verbunden (siehe 4b). Diese beiden Zuleitungen führen zu
der Kabelanbindung 14 der Ansteuerelektronik, so dass über
diese ein entsprechendes Signal zum Bestromen des über
die Kabelbrücke 34 angebundenen Betätigungsmagneten
abgegeben werden kann. Gemäß der Darstellung in 4b) erstrecken sich dabei die beiden Zuleitungen 72, 74 durch
einen Spulenkörper 76 des Betätigungsmagnets 2 hindurch.
Dieser Spulenkörper 76 ist auf das eingangs genannte Polrohr 78 des
Betätigungsmagneten 2 aufgesetzt. Dabei durchsetzen
die beiden Zuleitungen 72, 74 einen Durchbruch 80 in
einem Flanschabschnitt des Spulenkörpers 76. Zur
Abdichtung ist im Anlagebereich zwischen dem Spulenkörper 76 und
der Platine 24 rückseitig (siehe 5b)
eine Flächendichtung 82 vorgesehen.
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Bei
an das Ventilgehäuse 1 angesetztem Betätigungsmagnet 2 wird
ein elektrischer Kontakt zwischen dem in Radialrichtung innen liegenden
Kontakt 56 und dem entsprechenden Schleifring 28 und
dem Radial außen liegenden Kontakt 54 und dem äußeren
Schleifring 26 hergestellt. Erfindungsgemäß muss
dabei keine bestimmte Drehrelativposition zwischen Ventilgehäuse 1 und
Betätigungsmagnet 2 eingehalten werden, solange
diese beiden Bauelemente entlang ihrer Achsen zueinander ausgerichtet sind.
D. h. die Montage des Betätigungsmagneten 2 ist
wesentlich vereinfacht.
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Anstelle
der vorbeschriebenen Schleifringkontakte können auch andere
Kontaktelemente vorgesehen werden, die eine Relativverdrehung zulassen.
So können beispielsweise an einem Element vorstehende Kontaktstifte
ausgeführt sein, die in entsprechende Kontaktaufnahmen
eintauchen. Auch die Platine 24 ist nicht auf die dargestellte
hufeisenförmige Form begrenzt, sondern es kann beispielsweise ein
vollständiger Ring oder eine segmentförmige Struktur
vorgesehen werden.
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Zur
Kontaktierung kann die Platine 24 mit Durchbrüchen 84 (siehe 4b) ausgeführt sein. Die Platine 24 kann
mit dem Magnetgehäuse 16 verschraubt, verrastet
oder verklebt sein.
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Offenbart
ist ein elektromagnetisch betätigtes Ventil mit einem Ventilgehäuse,
an das zwei Betätigungsmagnete angesetzt sind. Erfindungsgemäß ist
zumindest ein Magnet über magnetseitige elektrische Kontakte
mit ventilseitigen elektrischen Kontakten kontaktierbar. Erfindungsgemäß sind
diese Kontakte so ausgebildet, dass das Magnetgehäuse in
unterschiedlichen Drehpositionen an das Ventilgehäuse ansetzbar
ist.
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- 1
- Ventilgehäuse
- 2
- Betätigungsmagnet
- 4
- Stirnseite
- 6
- Stirnseite
- 8
- Ventilbohrung
- 12
- Gewindebohrung
- 14
- Kabelanbindung
für Ansteuerelektronik
- 16
- Magnetgehäuse
- 18
- Stirnfläche
- 20
- Stößel
- 22
- Durchgangsbohrung
- 24
- Platine
- 26
- Schleifringabschnitt
- 28
- Schleifringabschnitt
- 30
- Einfräsung
- 32
- Oberfläche
- 34
- Kabelbrücke
- 36
- Längskanal
- 38
- Radialkanal
- 40
- Radialkanal
- 41
- Schräge
- 42
- Tankspange
- 43
- Schräge
- 44
- Rastausnehmung
- 46
- Rastausnehmung
- 48
- Schenkel
- 50
- Schenkel
- 52
- Basis
- 54
- Kontakt
- 56
- Kontakt
- 58
- Kontakt
- 60
- Kontakt
- 62
- Leitung
- 64
- Rastvorsprung
- 66
- Rastvorsprung
- 68
- Lötstellen
- 70
- Lötstellen
- 72
- Zuleitung
- 74
- Zuleitung
- 76
- Spulenkörper
- 78
- Spulenkörper
- 80
- Durchbruch
- 82
- Flächendichtung
- 84
- Durchbruch
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 19530934
C2 [0003]
- - DE 4222637 C2 [0005]