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Befestigungssatz mit Spreizdübel und Befestigungsschraube
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Die Erfindung betrifft einen Befestigungssatz mit einem Spreizdübel
aus Kunststoff oder Metall und einer darin einzubringen -den Befestigungsschraube,
die den Dübel von einer Ausgangsstellung an mit zunehmender axialer Eindringtiefe
radial spreizt.
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Bekannte Dübel werden sehr häufig ohne die zugehörige Befestigungsschraube
in den Handel gebracht. Sowohl Handwerker als auch Bastler besorgen sich häufig
die den Dübel ergänzende Befestigungsschraube getrennt von diesem entsprechend den
jeweiligen Bedürfnissen. Auch wenn einzelne Dübelgrößen bestimmten Schraubengrößen
zugeordnet werden (man spricht z.B. von "M8-Dübeln), werden in der Praxis oft Schrauben
von etwas kleinerem oder größerem Durchmesser verwendet. Außerdem wird die Länge
der Befestigungsschraube weitgehend nach den gerade gegebenen Bedürfnissen, nicht
selten sogar nur nach den gerade vorrätigen Schraubengrössen ausgewählt. Zuweilen
hat man in der Praxis auch bei bezüglich des verwendeten Dübels etwas zu lange Schrauben
dies durch die Wahl eines geringeren Schraubendurchmessers auszugleichen ver -sucht
beziehungsweise in geeigneten Fällen einen umgekehrten Ausgleich gefunden: Bei etwas
zu kurzen Schrauben eine vergleichsweise dicke Schraube verwendet. Da insbesondere
aus Kunststoff bestehende Dübel die vorbeschriebenen Abweichungen bis zu einem gewissen
Grade auszugleichen inder Lage sind, hat sich eine derartige Handhabung weitgehend
eingebürgert.
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Die bisher bekannten Spreizdübel haben dabei den Nachteil, daß die
über sie übertragbaren Befestigungswerte in weiten Bereichen schwanken. Dies ist
bereits durch die vorerwähnte praktische Handhabung bedingt. Aber auch, wenn man
bei einem Spreizdübel eine seinen Durchmesser entsprechend große Schraube verwendet,
liegen die erreichbaren Befestigungswerte noch sehr weit auseinander, weil für die
praktizierte Eindringtiefe der Schraube die Dicke des mit ihr zu befestigenden Gegenstandes
in der Regel maßgeblich ist. Aus den vorerwähnten Gründen kann man Dübeln, selbst
wenn sie mit einer passenden Befestigungsschraube versehen werden, keine sichere
Mindestbelastbarkeit zuordnen. Dies ist aus mehreren Gründen nachteilig. Zum Beispiel
verwendet man sicherheitshalber größere Dübel oder eine größere Anzahl von Dübeln,
um die Unsicherheit bezüglich der Mindestbelastbarkeit auszugleichen. In anderen
Fällen verzichtet man ganz auf die Verwendung von Spreizdübel und verwendet zum
Bei -spiel in Herstellung und Montage teurere Wandanker oder Befestigungsmittel
anderer Art.
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Es sind auch bereits Dübel bekannt, die mit Hilfe eines Auftreibebolzens
radial aufgespreizt werden können (DT-PS 884 090).
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Auch bei diesen ergeben sich nach Eindringtiefe des Auftreibbolzens
unterschiedliche Aufspreizungen und somit unterschiedliche, einer Kontrolle nicht
recht zugängliche Auszugswerte.
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Es besteht daher die Aufgabe, einen im wesentlichen aus einem Spreizdübel
und einer Befestigungsschraube bestehenden Befestigungssatz zu schaffen, bei dem
sich nach der Montage Befestigungsverhältnisse ergeben, die vorher-bestimmbar sind
derart, daR man einem solchen Befestigungssatz definierte Mindestauszugswerte zuordnen
kann. Ferner soll der Befestigungssatz einfach bezüglich Herstellung und Montage
sein.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Befestigungssatz mit einem Spreizdübel
aus Kunststoff oder Metall und eine darin einzubringenden Befestigungsschraube vorgeschlagen,
welche von einer Ausgangsstellung an den Dübel mit zunehmender axialer Eindringtiefe
radial spreizt, wobei sich dieser Befestigungssatz dadurch kennzeichnet, daß die
Ausgangsstellung und die Eindringtiefe der Befestigungsschraube vorgegeben beziehungsweise
festgelegt und die Umrißform der Schraube sowie die Innenhöhlung des Dübels derart
aufeinander abgestimmt sind, daß bei der vorgesehennn Eindringtiefe der Schraube
die Volumenvergrößerung des Dübels in radialer Richtung einen bestimmten Wert hat.
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Durch diese Maßnahme erhält man vergleichsweise genau vorher bestimmbare
Werte für die radiale Aufweitung beziehungsweise die radialen Anpreßkräfte des Dübels
an das Dübelloch, aufgrund dessen wiederum dem Dübel Mindestauszugswerte zugeordnet
beziehungsweise garantiert werden können. Da diese Mindestauszugswerte in einem
vergleichsweise engen Toleranzbereich liegen, ist auch eine optimalere Dimensionierung
des Befestigungselementes möglich.
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Zwar ist es bereits bekannt, Dübel bestimmte Größe mit dazu im Durchmesser
und gegebenenfalls auch größenordnungsmäßig in der Länge passenden Schrauben gemeinsam
zu verpacken oder diese in sonstiger Weise zuzuordnen. Dies stellt aber lediglich
eine Komplettierung im Sinne des Verpackens und Verkaufens einer vollständigen Dübel-Befestigungsschraubeneinheit
dar. Eine Abstimmung von Dübel und zugehöriger Befestigungsschraube im Sinne von
vorgegebenen radialen Volumenerweiterungen, Wandpressungen beziehungsweise Mindestauszugswerte
ist dadurch nicht gegeben. Selbst wenn die Bedenungsperson die vorgesehene Befestigungsschraube
in den zugehörigen Dübel ordnungsgemäß einschraubt, sind die erreichbaren Auszugswerte
noch weitgehend von der individuellen Handhabung abhängig. Dies wird durch die vorerwähnten
Maßnahmen weitgehend verhindert.
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Vorzugsweise weist der Dübel zumindest abschnittsweise einen vorgeformten
Gewindebereich auf. Dadurch kann unter anderem das Eindrehen der Schraube erleichtert
sein.
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Ein Dübel mit vorgeformtem Gewinde ist zwar durch die DT-PS 908 531
bereits bekannt, bei diesem sind jedoch keine Maßnahmen zur Festlegung der radialen
Eindringtiefe der Befestigungsschraube getroffen.
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Die axiale Eindringung der Schraube, mit der eine radiale Aufspreizung
des Dübels erreicht wird, ist zweckmäßigerweise durch einen Abstandhalter festgelegt.
Man erhält dadurch eine vorbestimmte Einschraubtiefe, dir für eine entsprechend
vorgegebene radiale Erweiterung des Dübels notwendig ist.
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Eine bevorzugte Ausführungsform eines Abstandhalters sieht vor,
daß
er im wesentlichen durch eine oder mehrere, vorzugsweise zwei axial orientierte,
radial an dem Schaft der Schraube vorstehende dünne Rippen gebildet ist und daß
diese vorzugsweise mit der Schraube einstückig verbunden sind. Eine solche Schraube
mit Abstandhalter läßt sich besonders einfach in einem üblichen Preßverfahren herstellen,
wobei die dünnen Rippen gleich mit angeformt werden.
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Vorteilhafterweise sind die dünnen Rippen des Abstandhalters über
Sollbruchstellen mit der Schraube verbunden. Der Abstandhalter kann dadurch beim
Eindrehen der Schraube ohne wesentliche Behinderung ausweichen.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß der Dübel
und die Schraube in Ausgangsstellung in axialer Richtung lösbar gegeneinander festgelegt
sind, vorzugsweise durch eine formschlüssige Einrastverbindung. Der Dübel und die
Schraube sind dadurch in ihrer Ausgangslage axial etwas festgelegt. Beim Eindrehen
der Schraube löst sich dann diese Verrastung. Die Einrastverbindung erfüllt damit
anf andere Art die Funktion eines Abstandhalters.
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Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung kann die Schraube an ihrem
einsteckseitigen Endbereich einen Spreizkörper aufweisen, an dem sich das Einschraubgewinde
anschließt, wobei der Spreizkörper vorzugsweise etwa kegelförmig ausgebildet ist
und wobei der Dübel eine daran angepaßte Höhlung aufweist. Wegen des Einflusses
der Umrißform der Schraube und der Höhlung des Dübels auf die Spreizverhältnisse
ist diese Ausgestaltung von Bedeutung. Bei herkömmlichen Schrauben können sich nämlich
deren Gewindegänge in den Dübelmantel eingraben, wobei die radiale Spreizwirkung
verringert ist. Durch die gewindelose, kegelförmige Ausbildung des Spreizkörpers
gemäß der Erfindung kann dies vermieden werden. Außerdem ergibt sich dadurch ein
verkürzter Gewindebereich, durch den die Montagezeit der Schraube verkürzt sein
kann.
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Zusätzliche Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Unteransprüchen
aufgeführt. Nachstehend ist die Erfindung mit ihren wesentlichen Einzelheiten anhand
der Zeichnung noch näher erläutert.
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Es zeigt: Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Befestigungssatz im Längsschnitt,
der in ein Bohrloch eingesetzt ist, Fig. 2 eine Seitenansicht einer Befestigungsschraube
mit einer zu befestigenden Platte, Fig. 3 eine gemäß der Schnittlinie III-III in
Fig. 2 entsprechende Darstellung, Fig. 4 eine Teilseitenansicht einer abgewandelten
Ausführungsform einer Befestigungsschraube, Fig. 5 eine abgewandelte Form eines
Abstandhalters in Funktionsstellung, Fig. 6 eine Teilseitenansicht einer mit Markierungen
versehenen Befestigungsschraube, die in einen Dübel eingesetzt ist, Fig. 7 einen
kopfseitigen Endbereich einer Befestigungsschraube mit Abstandhalter, Fig. 8 eine
der Schnittlinie VIII-VIII in Fig. 7 entsprechende Ansicht, Fig. 9 eine Seitenansicht
eines unterschiedlich ausgebildeten Befestigungssatzes in Ausgangsstellung, Fig.
10 eine Seitenansicht unterschiedlich ausgebildeter
äußerer Enden
von Dübeln mit entsprechenden Schrauben, Fig. 11 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen
Befestigungssatzes, bei dem ein Metalldübel vorgesehen ist und Fig. 12 eine Ansicht
dieses Metalldübels gemäß der Blickrichtung A in Fig. 11.
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Ein erfindungsgemäßer Befestigungssatz 1 weist einen Spreizdübel 2
und eine darin einzubringende Befestigungsschraube 3 auf. Ein solcher Befestigungssatz
1 ist in Fig. 1 in Ausgangsstellung dargestellt. Der Dübel 2 ist dabei in ein Wandbohrloch
4 eingesteckt und die Befestigungsschraube 3 ist zum Teil in diesen eingedreht.
Die Ausgangsstellung, bei der die Befestigungsschraube 3 sich zum Teil in dem Spreizdübel
2 befindet, wird durch einen Abstandhalter 5 bestimmt. Dieser Abstandhalter 5 legt
die axiale Eindringtiefe der Schraube in den Dübel fest, bei der eine Volumenvergrößerung
des Dübels in radialer Richtung stattfindet. Der Abstandhalter 5 ist hier im Bereich
des Kopfes 6 der Schraube 3 vorgesehen und stützt sich in der Ausgangsstellung auf
dem zu befestigenden Gegenstand 7 bzw. auf dem äußeren stirnseitigen Rand des Dübels
2 ab. Der in Fig. 1 gezeigte Befestigungssatz 1 kann in Durchsteckmontage eingebracht
werden, wobei die Eindringtiefe der Schraube 3 in den Dübel 2 von der Dicke des
zu befestigenden Gegenstandes 7 unbeeinflußt bleibt. Dadurch können in vergleichsweise
weiten Grenzen in ihrer Dicke unterschiedliche Gegenstände befestigt werden, ohne
daß sich dabei wesentliche Unterschiede bei der Verankerung in der Wand 8 ergeben,
solange zumindest der Spreizbereich 9 vollständig in der Wand 8 zu liegen kommt.
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Der Abstandhalter 5 gemäß Fig. 1 bis 4 sowie Fig. 11 ist im wesentlichen
durch zwei axial orientierte, radial an dem Schaft 10 der Befestigungsschraube 3
vorstehende dünne Rippen 11
gebildet. Diese Rippen 11 können mit
der Schraube 3 einstückig verbunden sein. Besonders einfach läßt sich dies bei nach
einem Preßverfahren hergestellten Schrauben realisieren. Es könnte dabei nämlich
die sonst unernschte Gradbildung durch den Spalt zwischen den Preßwerkzeugen "vergrößertt
werden,indem im Bereich der Rippen 11 die Preßwerkzeuge entsprechende Ausnehmungen
aufweisen. Da die Rippen 11 wegen der mehr markierenden Aufgabe keine besondere
Festigkeit aufweisen müssen, sind sie vergleichsweise dünn ausgebildet. Sie behindern
dadurch beim endgültigen Anziehen der Schraube 3 den Eindrehvorgang nicht. Vorteilhaft
ist es, wenn die Rippen 11 des Abstandhalters 5 über Sollbruchstellen 12 mit der
Schraube 3 verbunden sind. Man erhält dadurch an vorbestimmter Stelle ein kontrolliertes
Abbrechen der Rippen.
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Um definierte Aufspreizverhältnisse zu bekommen, ist die Umrißform
der Schraube sowie die Innenhöhlung 13 des Dübels 2 derart aufeinander abgestimmt,
daß bei der vorgesehenen, durch den Abstandhalter 5 bestimmten Eindringtiefe der
Schraube, die Volumenvergrößerung des Dübels 2 in radialer Richtung einen vorbestimmten
Wert hat. Die besondere Umrißform der Befestigungsschraube 3 ist gut in Fig. 1 und
2 erkennbar. Die Schraube 3 hat dabei an ihrem einsteckseitigen Endbereich 14 einen
Spreizkörper 15, an den sich das Einschraubgewinde 16 anschließt. Der Spreizkörper
15 ist in diesem Ausführungsbeispiel kegelstumpfförmig mit glatter Oberfläche ausgebildet.
Der Dübel 2 weist eine daran angepaßte Höhlung auf (vgl. Fig. 1). Der glatte Spreizkörper
15 trägt wesentlich zur Schaffung definierter Spreizverhältnisse beim Eindrehen
der Schraube 3 in den Dübel 2 bei. Bei herkömmlichen Befestigungsschrauben können
sich nämlich die Gewindegänge auch im Spreizbereich in die Dübelwandung eingraben,
so daß eine der Eindrehtiefe etwa proportionale Spreizung nicht mehr sicher erreichbar
ist. Vielmehr kann ein Teil der radialen Verdrängungsbewegung beim Eingraben der
Gewindegänge in unkontrollierbarer Weise verlorengehen. Dies wird durch die erfindungsgemäße
Ausbildung der Befestigungsschraube 3 beziehungsweise ihres
Spreizkörpers
15 vermieden. Auch ergibt sich dadurch am Ende des vorgegebenen Eindrehbereiches
ein vergleichsweise steiler, gut spürbarer Anstieg des Eindrehwiderstandes. Durch
den um den Spreizkörper 15 verkürzten Gewindebereich der Schraube 3 ergibt sich
neben einem geringeren Eindrehwiderstand auch eine kürzere Eindrehzeit.
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Eine weitere Montagezeitverkürzung läßt sich durch eine Erhöhung der
Steigung des Einschraubgewindes 16, wie es in Fig. 6 und insbesondere in Fig. 9
zu erkennen ist, erreichen. Von einer bestimmten Steilheit des Gewindes an ist darüber
hinaus dann sogar eine Einschlagmontage möglich. Die Ausführungsbei spiele gemäß
Fig. 6 und 9 zeigen mehrgängige Gewinde. Bei einer Einschlagmontage muß dafür Sorge
getragen werden, daß der Dübel axial festgelegt ist, z. B. durch einen Anschlagbund.
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Auch bei Verwendung eines vergleichsweise steilen Gewindes, das sich
beispielsweise auch für die vorerwähnte Einschlagmontage eignet, wird ein Herausdrehen
der Befestigungsschraube bei axialer Belastung vermieden, weil die im Bereich des
Spreizkörpers 15 auftretende Reibkraft einer solchen Ausdrehbewegung entgegensteht.
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Fig. 4 zeigt einen Abstandhalter 5, der an einer Senkkopfschraube
angebracht ist. Man erkennt dabei, daß die äußeren, dem Kopf der Schraube zugewandten
Stirnseiten des Abstandhalters 5 der Form des Kopfes der Schraube angepaßt ist.
Die Rippen 11 sind dabei auch in diesem Bereich über Sollbruchstellen 12 mit dem
Schraubenkopf verbunden. Diese Sollbruchstellen 12 sind in der Schnittdarstellung
gemäß Fig. 3 gut zu erkennen.
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Der Abstandhalter 5 kann, wie in Fig. 5 gezeigt, auch durch ein Einsatzstück
17 gebildet sein, das wie die Rippen 11 ausweicht, wenn die Schraube in den Dübel
eindringt. Dieser als Einsatzstück 17 ausgebildete Abstandhalter 5 a ist napfartig
und mit einem lichten Durchmesser d ausgebildet, der größer
ist
als der Durchmesser des Schraubenkopfes. In der in Fig.
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5 gezeigten Ausgangsstellung ist der Boden 18 des Einsatzstückes
17 dem Schraubenkopf zugewandt. Er ist über Sollbruchstellen 12 mit der Seitenwandung
19 verbunden. Beim Eindrehen der Schraube 3 schert der Boden 18 an den Sollbruchstellen
ab, so daß das Eindrehen nicht behindert ist. Gegebenenfalls kann der Boden 18 bei
entsprechender Ausbildung dabei auch gleich als Unterlagscheibe od. dgl. dienen.
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Der Abstandhalter kann aber auch als leicht entfernbares Zwischenelement
20 ausgebildet sein (vgl. Fig. 7 und 8). Er kann dabei vorzugsweise eine axial geschlitzte
Federhülse 21 mit Angriffsstellen 22 zur axialen Aufspreizung aufweisen.
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Dieser Abstandhalter 5 b kann nach dem Eindrehen der Schraube in
die Ausgangsstellung, in der der Kopf an dem Abstandhalter 5 b anliegt, leicht entfernt
und für einen anderen Befestigungssatz 1 dann wieder verwendet werden.
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Um die axiale Eindringtiefe der Befestigungsschraube vorzugeben,
können an dem Schaft 10 der Befestigungsschraube 3 auch Markierungen 23 zur Kennzeichnung
der vorgegebenen Eindringtiefe vorgesehen sein (Fig. 6 und 9). Bei der Befestigungsschraube
gemäß Fig. 6 sind dabei zwei Kerbnuten 23 eingebracht, die den Bereich der Einstecktiefe
des Befestigungssatzes 1 kennzeichnen. Die dem Einsteckende zugewandte Kerbnute
kennzeichnet dabei zusätzlich auch noch die Ausgangslage, - in der die Schraube
3 in einem bestimmten Maß in den Dübel 2 eingesetzt ist. Man erkennt dabei, daß
die untere Kerbnute 23 mit der äußeren Stirnseite des Dübels 2 etwa fluchtet. Der
Befestigungssatz 1 muß nun entsprechend der Dicke des zu befestigenden Gegenstandes
7 so weit in das Wandbohrloch 4 eingesetzt werden, daß die Oberseite 24 des zu befestigenden
Gegenstandes zwischen den beiden Markierungen an der Befestigungsschraube 3 zu liegen
kommt (Vgl. Fig. 9).
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Anstatt der Kerbnuten 23 kann auch eine Farbmarkierung 25 vorgesehen
sein,
wie dies in Fig. 9 durch Schraffuren an dem Schaft 10 der Befestigungsschraube 3
kenntlich gemacht ist.
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Die linke Hälfte des in Fig. 9 gezeigten Befestigungssatzes 1 ist
dabei mit dieser Farbmarkierung versehen, während die rechte Hälfte eine anhand
der Fig. 6 beschriebene Kerbnutenmarkierung trägt. Bei Verwendung eines Dübels 2
mit Anschlagbund 26 kann die Dicke des zu befestigenden Gegenstandes innerhalb der
Toleranzmarkierungen schwanken. Dagegen läßt sich bei einer Durchsteckmontage (Fig.
6 und Fig. 9 links) noch ein weiteres Anpassen durch axiales Verschieben des Befestigungssatzes
1 ermöglichen.
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In dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 9 sind der Dübel 2 und die Befestigungsschraube
3 in Ausgangsstellung in axialer Richtung lösbar gegeneinander festgelegt. Dies
erfolgt hier durch eine formschlüssige Einrastverbindung 27, die am Einsteckende
28 der Schraube sowie am Einsteckende 29 des Dübels 2 vorgesehen ist. Die Befestigungsschraube
3 weist dabei eine radiale Einkehlung 23 auf und der Dübel 2 einen wulstartigen
darin eingreifenden Vorsprung 31. Die Einrastverbindung 27 ist derart gestaltet,
daß sie zwar eine spürbare axiale Festlegung, jedoch keine Behinderung beim Eindrehen
der Schraube bewirkt.
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Die Einrastverbindung 27 erfüllt damit den gleichen Zweck wie die
Abstandhalter 5, 5 a, 5 b.
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Fig. 10 zeigt unterschiedliche Randausbildungen von Spreizdübeln 2,
wobei der linke Dübelrand 32 auf die Kopfform einer Senkkopfschraube und der rechte
Dübelrand auf die Kopfform einer Rundkopf- oder Zylinderkopfschraube abgestimmt
sind.
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Die vorerwähnten Ausführungsbeispiele bezogen sich auf Kunststoff-Spreizdübel.
Der Spreizdübel kann jedoch auch aus Metall bestehen, was für bestimmte Anwendungsfälle,
z. 3. in brandgefährdeter Umgebung, vorteilhaft ist. Bei einem solchen Metalldübel
2 a ist der Einsteck-Endbereich 34 radial nachgiebig ausgebildet. Fig. 12 läßt dabei
erkennen, daß er zweiteilig
mit jeweils etwa V-förmigem Querschnitt
ausgebildet ist. Die radial außen liegenden Kanten 35 können dabei, wie in Fig.
11 erkennbar, mit einer Verankerungshilfe, z. B. mit Zacken 36 oder einer Nutung
37 versehen sein. Neben einem metrischen Einschraubgewinde kann der Spreizdübel
2 a auch mehrere auf das Gewinde der Schraube abgestimmte Vorsprünge 38 aufweisen
(Fig. 11)-. Diese Vorsprünge 38 weisen schräg zum Einsteckende 29 und sind etwa
zum äußeren Ende hin federnd auslenkbar. Die Befestigungsschraube 3 kann dadurch
beim Anziehen besonders gut festgelegt werden, wobei durch die federnde Ausbildung
der Vorsprünge 38 eine zusätzliche Sicherung, vergleichbar mit einem Federring,
gegeben ist.
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Die Vorsprünge 38 sind zweckmäßigerweise schraubenlinienförmig angeordnet
und durch laschenförmige Anstanzungen gebildet.
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Mit dem vorbeschriebenen Befestigungssatz 1 kann durch die vorgegebene
Eindringtiefe der Schraube 3 in den Dübel und durch die Umrißform der Schraube sowie
die darauf abgestimmte Innenhöhlung des Dübels eine definierte Verdrängungssituation
geschaffen werden. Dadurch ist die Möglichkeit gegeben, von vornherein eine Aussage
bezüglich der Mindesthaltekräfte zu machen. Zu berücksichtigende Fertigungstoleranzen
können dabei gut beherrscht werden, da der Wertbereich der llaltekräfte Qberhalb
der Mindestbelastbarkeit gelegt werden kann.
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Vorteilhaft ist auch, daß durch die vergleichsweise genau vorher bekannten
Befestigungsverhältnisse eine optimalere Dimensionierung des Befestigungssatzes
möglich ist. Eine Uberdimensionierung wegen des sonst möglicherweise großen Unsicherheitsfaktors
und die damit verbundenen Nachteile können dadurch vermindertwerden.
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Alle in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und der Zeichnung
dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination
miteinander wesentliche Bedeutung haben.
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-Patentansprüche-