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Die Erfindung betrifft einen Nehmerzylinder für eine Kupplungsbetätigungseinrichtung (oder eine Bremsenbetätigungseinrichtung) eines Kraftfahrzeuges, wie eines Pkws, Lkws, Busses oder anderen Nutzfahrzeuges, mit einem Gehäuse, einem in dem Gehäuse verschiebbar aufgenommenen Kolben sowie einer zur Erfassung einer Position des Kolbens entlang seines Verschiebeweges ausgebildeten Sensoreinrichtung, wobei ein Sensierteil der Sensoreinrichtung in einer mit dem Kolben verschiebefest gekoppelten und entlang des Verschiebewegs geführten Halterung aufgenommen ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Betätigungseinrichtung für eine Kupplung oder eine Bremse des Kraftfahrzeuges mit diesem Nehmerzylinder sowie ein Kupplungssystem für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges mit dieser Betätigungseinrichtung.
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Gattungsgemäßer Stand der Technik ist exemplarisch aus der
DE 10 2012 223 736 A1 bekannt. Hierin ist eine Kolben-Zylinder-Anordnung, insbesondere zur Verwendung in einem Kupplungsbetätigungssystem in einem Kraftfahrzeug, offenbart.
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Weiterer Stand der Technik ist aus der
EP 1 898 111 B1 bekannt, die einen Zentralausrücker für eine hydraulische Kupplungsbetätigung zeigt. Ein Sensierteil einer Sensoreinrichtung dieses Zentralausrückers ist durch einen lineargeführten Magneten ausgebildet.
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Aus dem Stand der Technik sind somit bereits Sensoren bekannt, die zur Wegmessung an einem Nehmerzylinder vorgesehen sind. Auch ist es bereits bekannt, dass ein als Sensierteil dienender Magnet in einer Halterung, die über ein entsprechendes Trägerelement kolbenverschiebefest befestigt ist, aufgenommen ist. Der Magnet ist zumeist in axialer Richtung (des Kolbens) spielfrei sowie in radialer Richtung (des Kolbens) beweglich mit dem Nehmerzylinder verbunden.
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Es hat sich bei diesen bekannten Ausführungen jedoch als Nachteil herausgestellt, dass die Messgenauigkeit der eingesetzten Sensoreinrichtungen in bestimmten Betriebszuständen beschränkt ist.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zu beheben und insbesondere eine Wegmessung für einen Kolben eines Nehmerzylinders zur Verfügung zu stellen, dessen Sensoreinrichtung hinsichtlich der Messgenauigkeit weiter optimiert ist, wobei ein Sensierteil über die gesamte Lebensdauer hinweg ein möglichst genaues Signal liefern soll.
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Dies wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die das Sensierteil aufnehmende Halterung verkippbar / verschwenkbar an einem mit dem Kolben oder einem kolbenfesten Bauteil (bevorzugt einem Betätigungslager) weiter verbundenen Trägerelement angebracht ist.
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Durch die Verkippbarkeit der Halterung relativ zu dem Trägerelement ist es einerseits möglich, Relativbewegungen zwischen dem Trägerelement und der Halterung zuzulassen. Andererseits ist die Halterung sicher geführt, sodass das Sensierteil im Betrieb des Nehmerzylinders nicht unbeabsichtigt quer zum Verschiebeweg verschoben wird. Das Sensierteil ist daher von den Kippbewegungen des Trägerelementes bzw. des Kolbens oder des kolbenfesten Bauteils entkoppelt. Dadurch wird die Messgenauigkeit weiter erhöht.
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Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind mit den Unteransprüchen beansprucht und nachfolgend näher erläutert.
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Insbesondere ist es von Vorteil, wenn die Halterung um zumindest eine (Kipp-)Achse (vorzugsweise mehrere Achsen) verkippbar an dem Trägerelement angebracht ist.
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In diesem Zusammenhang ist es weiterhin zweckmäßig, wenn die Halterung mittels eines Drehgelenkes / Gelenkes an dem Trägerelement angebracht ist. Dadurch ist eine robuste Verbindung zwischen Trägerelement und Halterung realisiert.
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Das Drehgelenk ist insbesondere bevorzugt als ein Kugelgelenk (wobei die Halterung bevorzugt um eine Drehmitte / einen Drehpunkt (mehrachsig) relativ zu dem Trägerelement verkippbar ist) ausgebildet. Alternativ ist jedoch auch eine andere Ausbildung des Drehgelenkes möglich, dann bevorzugt als ein Scharniergelenk (wobei die Halterung bevorzugt um eine einzige Achse verkippbar ist). Die Halterung ist dabei stets in axialer Richtung des Kolbens verschiebefest mit dem Trägerelement verbunden.
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Ist die Halterung relativ zu dem Trägerelement mittels einer Federeinheit unter Anlage an einer Führungsbahn vorgespannt, ist eine möglichst spielfreie Führung des Sensierteils gewährleistet, wodurch die Messgenauigkeit weiter erhöht wird.
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In diesem Zusammenhang ist es weiterhin vorteilhaft, wenn die Führungsbahn an einem einen Sensor der Sensoreinrichtung aufnehmenden Sensorgehäuse ausgebildet ist.
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Auch ist es hinsichtlich der Federeinheit von Vorteil, wenn diese eine Feder (vorzugsweise eine Schraubenfeder / Schraubendruckfeder) aufweist, die in einem Zwischenraum zwischen der Halterung und dem Trägerelement angeordnet ist. Dadurch ist die Federeinheit besonders platzsparend untergebracht.
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Des Weiteren ist es zweckdienlich, wenn eine Drehmitte, um die die Halterung relativ zu dem Trägerelement verkippbar ist, in radialer Richtung des Kolbens gesehen, im Bereich einer Halterführung, über die die Halterung relativ zu dem Trägerelement bewegbar geführt ist, angeordnet ist.
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Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Betätigungseinrichtung für eine Kupplung oder eine Bremse eines Kraftfahrzeuges, mit einem erfindungsgemäßen Nehmerzylinder nach zumindest einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen.
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Auch betrifft die Erfindung ein Kupplungssystem für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, mit einer Kupplung sowie dieser Betätigungseinrichtung.
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In anderen Worten ausgedrückt, wird somit erfindungsgemäß die Verbindung von Gabel (Trägerelement) und Magnetträger (Halterung) über ein Drehgelenk realisiert. Die Drehmitte liegt dabei innerhalb der Gabelführung. Durch die innerhalb der Gabel sitzende Feder, wird die Gabel selbst in Richtung Zentrum gedrückt. Ein Verkippen der Gabel in ihrer Führung wird vermieden. Gleichzeitig garantiert die Federkraft auf den Magnetträger den spielfreien Kontakt zwischen dem Magnetträger und der Kreisbahn (Führungsbahn) um das Sensorelement (Sensor).
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Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert, in welchem Zusammenhang auch unterschiedliche Ausführungsbeispiele dargestellt sind.
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Es zeigen:
- 1 eine Längsschnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Nehmerzylinders nach einem ersten Ausführungsbeispiel, wobei auch der Bereich einer Sensoreinrichtung geschnitten dargestellt ist, sodass die drehgelenkige Verbindung zwischen einer Halterung eines Sensierteils und einem Trägerelement gut zu erkennen sind,
- 2 eine detaillierte Längsschnittdarstellung der Drehgelenkverbindung zwischen Halterung und Trägerelement des Nehmerzylinders nach 1,
- 3 eine Seitendarstellung des ungeschnittenen Nehmerzylinders nach den 1 und 2, und
- 4 eine perspektivische Darstellung eines Teils eines erfindungsgemäßen Nehmerzylinders nach einem zweiten Ausführungsbeispiel, wobei die erkennbare drehgelenkige Verbindung zwischen der Halterung und dem Trägerelement als Kugelgelenk ausgeführt ist.
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Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Auch sind die Merkmale der unterschiedlichen Ausführungsbeispiele frei miteinander kombinierbar.
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In Verbindung mit 1 ist ein bevorzugtes erstes Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Nehmerzylinders 1 zu erkennen. Der Nehmerzylinder 1 ist als ein Nehmerzylinder einer Betätigungseinrichtung / eines Betätigungssystems einer Kupplung ausgebildet. Alternativ ist es jedoch auch prinzipiell möglich, den Nehmerzylinder 1 zur Bremsenbetätigung, d.h. in einer Betätigungseinrichtung / einem Betätigungssystem einer Bremse / Bremsanlage, einzusetzen. Der Nehmerzylinder 1 ist zudem als ein hydraulischer Nehmerzylinder 1 ausgeführt. Insbesondere ist der Nehmerzylinder 1 als konzentrischer Nehmerzylinder 1 (CSC / Concentric Slave Cylinder) ausgeführt. Der Nehmerzylinder 1 ist somit gesamtheitlich insbesondere im Wesentlichen ringförmig ausgeformt und ist im Betrieb konzentrisch zu einer Welle, wie einer Getriebeeingangswelle, angeordnet.
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Der Nehmerzylinder 1 weist aufgrund seiner Ausbildung als konzentrischer Nehmerzylinder 1 ein ringförmiges Gehäuse 2 auf, das wiederum einen ringförmigen Kolben 3 / Ringkolben verschiebbar aufnimmt. Zwischen dem Kolben 3 und dem Gehäuse 2 ist eine hydraulische Druckkammer 18 ausgebildet, die im Betrieb an eine Hydraulikversorgung angeschlossen ist und dementsprechend mit Druck beaufschlagbar ist. Der Kolben 3 ist über seinen gesamten axialen Verschiebeweg, d.h. seinem Verschiebeweg entlang der Längsachse 19, hinweg mit seinem Dichtungsbereich 20 in dem Gehäuse 2 aufgenommen sowie verschiebbar geführt.
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Mit seinem aus dem Gehäuse 2 hinausragenden, dem Dichtungsbereich 20 gegenüberliegenden Betätigungsbereich 21 ist der Kolben 3 wiederum auf typische Weise mit einem Betätigungslager 22 in Form eines Wälzlagers verschiebbar gekoppelt. Insbesondere ist ein Lagerinnenring 26 des Betätigungslagers 22 verschiebefest mit dem Kolben 3 verbunden. Ein gegenüber diesem Lagerinnenring 26 wälzgelagerter Lageraußenring 27 des Betätigungslagers 22 dient im Betrieb wiederum auf typische Weise zum Verschieben eines Hebelelementes einer Reibungskupplung, wie einer Tellerfeder, oder eines Drucktopfes einer Reibungskupplung.
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Zur Erfassung der Position des Kolbens 3 entlang seines Verschiebeweges ist eine Sensoreinrichtung 4 vorgesehen. Diese Sensoreinrichtung 4 weist ein Trägerelement 8 auf, das über einen Haltering 7 verschiebefest mit dem Betätigungslager 22 verbunden ist. Insbesondere gilt der Haltering 7 als verschiebefester Bestandteil des Betätigungslagers 22. Der Haltering 7 ist in dieser Ausführung verschiebefest an dem Lagerinnenring 26 angebracht. Der Haltering 7 erstreckt sich von dem Lagerinnenring 26 aus in radialer Richtung (in Bezug auf die Längsachse 19) nach außen. Insbesondere erstreckt sich der Haltering 7 derart weit in radialer Richtung nach außen, dass er mit einer radialen Außenseite 23 verschiebefest mit dem Trägerelement 8, das bereits der Sensoreinrichtung 4 zuzuordnen ist, verbunden ist.
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Das Trägerelement 8 ist im Wesentlichen gabelartig ausgebildet und somit auch als Gabel bezeichnet. Das Trägerelement 8 erstreckt sich im Wesentlichen so in axialer Richtung (der Längsachse 19), dass es das Gehäuse 2 in radialer Richtung von außen überragt. Auch erstreckt sich das Trägerelement 8 in radialer Richtung nach außen zu einer Halterung 6 hin. Das Trägerelement 8 nimmt diese Halterung 6 verschiebefest auf. In der Halterung 6 ist ein Sensierteil 5 gehaltert. Das Sensierteil 5 (vorzugsweise ein magnetisches Element / Magnet (Permanentmagnet)) ist derart ausgeführt, dass es von einem Sensor 12 (vorzugsweise ein Hall-Sensor) der Sensoreinrichtung 4 detektierbar ist. Das Sensierteil 5 ist derart mit der Halterung 6 verbunden und die Halterung 6 wiederum derart verschiebbar mit dem Trägerelement 8 gekoppelt, dass jegliche Position des Kolbens 3 entlang seines Verschiebeweges von dem Sensor 12 durch die Lage des Sensierteils 5 detektierbar ist.
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Der Sensor 12 ist in einem Sensorgehäuse 13 fest, d.h. ortsfest aufgenommen / angebracht. Das Sensorgehäuse 13 ist im Betrieb gehäusefest, vorzugsweise fest mit dem Gehäuse 2 des Nehmerzylinders 1 unmittelbar verbunden. Gegenüber diesem Sensorgehäuse 13 ist das Trägerelement 8 derart in der axialen Richtung verschiebbar angeordnet, dass die Halterung 6 über eine an dem Sensorgehäuse 13 ausgebildete Führungsbahn 11 geführt ist. Die Führungsbahn 11 an sich ist wiederum gewölbt ausgebildet. Insbesondere erstreckt sich diese Führungsbahn 11 in axialer Richtung der Längsachse 19 gewölbt / gebogen / bogenförmig.
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Erfindungsgemäß ist die Halterung 6 gelenkig mit dem Trägerelement 8 verbunden. Wie hierzu detailliert in 2 zu erkennen, ist an der Halterung 6 eine Halterführung 17 vorgesehen. Diese Halterführung 17 weist zwei in radialer Richtung verlaufende sowie in axialer Richtung beabstandete Seitenwandbereiche 24a und 24b auf. Zwischen diesen beiden Seitenwandbereichen 24a und 24b ist das Trägerelement 8 mit einem sich in radialer Richtung nach außen erstreckenden Zapfenbereich 25 gelenkig aufgenommen. Insbesondere ist der Zapfenbereich 25 in der axialen Richtung in der Halterung 6 spielfrei aufgenommen, jedoch in radialer Richtung verschiebbar sowie um die eingezeichnete Drehmitte 16 verkippbar gelagert. Dadurch ist die Halterung 6 relativ zu dem Trägerelement 8 um die Drehmitte 16 verkippbar angeordnet. Zapfenbereich 25 und Halterung 6 sind derart ausgebildet sowie aufeinander abgestimmt, dass die Drehmitte 16 in radialer Richtung gesehen zwischen den beiden Seitenwandbereichen 24a und 24b bzw. in einem zwischen dem Zapfenbereich 25 und der Halterung 6 in radialer Richtung ausgebildeten Zwischenraum 15 angeordnet ist.
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Des Weiteren, zum Andrücken der Halterung 6 samt des Sensierteils 5 an der Führungsbahn 11, ist eine Federeinheit 10 vorhanden. Die Federeinheit 10 weist eine Feder 14 in Form einer Schraubendruckfeder auf. Die Feder 14 ist in radialer Richtung zwischen dem Trägerelement 8 sowie der Halterung 6 eingespannt. Die Feder 14 ist über den gesamten Verschiebeweg des Kolbens 3 hinweg vorgespannt, sodass die Halterung 6 mit ihrer in der radialen Richtung der Führungsbahn 11 zugewandten Seite stets an der Führungsbahn 11 entlanggeführt sowie angelegt ist. Wie weiterhin in 2 gut zu erkennen ist, ist diese Feder 14 der Federeinheit 10 wiederum in dem gebildeten Zwischenraum 15 positioniert.
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In Verbindung mit 3 ist die Sensoreinrichtung 4 auch besonders gut in einem ungeschnittenen Zustand erkennbar.
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In Verbindung mit 4 ist ein weiteres zweites bevorzugtes Ausführungsbeispiel abgebildet, bei dem das Drehgelenk 9 nun in Form eines Kugelgelenkes ausgeführt ist. In 4 ist die Halterung 6 noch nicht ganz auf den Zapfenbereich 25 des Trägerelementes 8 aufgeschoben und somit noch nicht verschiebefest mit dem Trägerelement 8 verbunden. Hierbei wird deutlich, dass der Zapfenbereich 25 einerseits ein erstes männliches Kugelsegment ausbildet und die beiden Seitenwandbereiche 24a und 24b an der Halterung 6 gemeinsam ein weibliches Kugelsegment ausbilden, welche Kugelsegmente im fertig montierten Zustand des Nehmerzylinders 1 unter Ausbildung des Kugelgelenkes miteinander verbunden sind. Die weitere Ausführung des Nehmerzylinders 1 des zweiten Ausführungsbeispiels entspricht wiederum dem Nehmerzylinder 1 des ersten Ausführungsbeispiels.
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In Verbindung mit 4 sei der Vollständigkeit ebenfalls darauf hingewiesen, dass die Ausführung eines Kugelgelenkes in Form des Drehgelenkes 9 nicht zwingend ist. Das Drehgelenk kann genauso gut auch als Scharniergelenk ausgebildet sein, wobei die Halterung 6 dann im Wesentlichen um eine Achse relativ zu dem Trägerelement 8 verkippbar ist. Alternativ hierzu kann die Halterung 6 auch um zwei oder mehrere Achsen relativ zu dem Trägerelement 8 verkippbar sein.
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In anderen Worten ausgedrückt, ist die Verbindung von Gabel 8 und Magnetträger 6 erfindungsgemäß über ein Drehgelenk 9 realisiert. Die Drehmitte 16 dieser Verbindung wird in den Bereich / innerhalb der Gabelführung 17 gelegt. Bei einem Verkippen der Gabel 8 in der Führung 17 werden die Lage des Magnetträgers 6 und damit auch das Messsignal nicht beeinflusst. Über eine Feder 14 ist die Gabel 8 auf der Innenseite der Führung angepresst, der Magnetträger 6 ist gleichzeitig auf der Kreisbahn (Führungsbahn 11) mit definiertem Abstand zum Sensor 12 gehalten. Durch die Feder 14. die innerhalb der Gabel 8 sitzt, wird die Gabel 8 selbst in Richtung Zentrum gedrückt. Ein Verkippen der Gabel 8 in ihrer Führung wird dadurch vermieden. Gleichzeitig garantiert die Federkraft auf den Magnetträger 6 den spielfreien Kontakt zwischen dem Magnetträger 6 und der Kreisbahn 11 um das Sensorelement 12.
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In einer weiteren Ausführung ist die Verbindung von Gabel 8 und Magnetträger 6 über ein Kugelgelenk 9 realisiert (4). Der Magnetträger 6 ist selbst seitlich geführt und wird durch das Kugelgelenk 9 als Verbindung zur Gabel 8 von einem seitlichen Verkippen der Gabel 8 (Rotation um eine z-Achse) nicht beeinflusst. Durch die Ausbildung des Drehgelenkes 9 als Kugelgelenk 9 wird der Magnetträger 6 von Verkippbewegungen der Sensorgabel 8 um die Achsen x, y und z (4) mechanisch entkoppelt. Trotzdem bleibt der Magnetträger 8 in Bezug auf die Achse z verschiebbar und wird über eine Feder 14 auf eine definierte Kurvenbahn 11 gedrückt. Dadurch wird vermieden, dass Taumelbewegungen des Ausrücklagers (Betätigungslager 22) bis in die Verbindung zwischen der Gabel 8 und dem Magnetträger 6 übertragen und die Komponenten dadurch zusätzlich mechanisch beansprucht werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Nehmerzylinder
- 2
- Gehäuse
- 3
- Kolben
- 4
- Sensoreinrichtung
- 5
- Sensierteil
- 6
- Halterung
- 7
- Haltering
- 8
- Trägerelement
- 9
- Drehgelenk
- 10
- Federeinheit
- 11
- Führungsbahn
- 12
- Sensor
- 13
- Sensorgehäuse
- 14
- Feder
- 15
- Zwischenraum
- 16
- Drehmitte
- 17
- Halterführung
- 18
- Druckkammer
- 19
- Längsachse
- 20
- Dichtungsbereich
- 21
- Betätigungsbereich
- 22
- Betätigungslager
- 23
- Außenseite
- 24a
- erster Seitenwandbereich
- 24b
- zweiter Seitenwandbereich
- 25
- Zapfenbereich
- 26
- Lagerinnenring
- 27
- Lageraußenring
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102012223736 A1 [0002]
- EP 1898111 B1 [0003]
