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QUERVERWEIS ZU VERWANDTEN ANMELDUNGEN
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Diese Patentanmeldung beansprucht Priorität unter 35 U.S.C. § 119 gegenüber der
Britischen Patentanmeldung Nr. 12081790 , eingereicht am 10. Mai 2012, auf deren Beschreibung hier Bezug genommen wird.
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HINTERGRUND ZU DER ERFINDUNG
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In herkömmlichen Luftfahrzeugen wird das Einfahren und Ausfahren des Fahrwerks gewöhnlich mittels eines linearen Stellglieds durchgeführt. Herkömmliche lineare Stellglieder können anhand einer drehenden Quelle automatisch oder manuell angetrieben sein. Das Stellglied enthält einen Mechanismus, um die von der drehenden Quelle ausgehende Drehbewegung in eine lineare Ausgangsbewegung zu überführen, um eine externe Last translatorisch zu bewegen, was erreicht werden kann, indem eine Ramme ausgefahren wird. Das Stellglied kann einen Verriegelungsmechanismus aufweisen, der dazu dient, die Ramme an einer feststehenden Position, gewöhnlich ist dies eine eingezogene Position, zurückzuhalten, bis eine Kraft ausgeübt wird, um die Ramme auszufahren. Die Verriegelung wird sequentiell in einen entriegelten Zustand versetzt, bevor das für das Ausfahren erforderliche Drehmoment auf die Ramme ausgeübt wird. Dies wird gewöhnlich mittels einer Magnetspule oder eines Elektromotors durchgeführt, der mit dem Verriegelungsmechanismus mechanisch verbunden ist und der von dem Antriebsmotor getrennt ist, der die Last betätigt. Der Einsatz eines gesonderten Riegelantriebsstellglied steigert die Kosten und die Komplexität des Stellglieds. Gesonderte spezifizierte Betätigungssteuerbefehle und Logikbauelemente sind erforderlich, um die Verriegelung zu steuern/regeln, und es werden möglicherweise elektrische Verdrahtungen oder Hydraulikschläuche benötigt, um die Befehle für die Betätigung der Verriegelung zu übertragen.
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KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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In einem Ausführungsbeispiel gehören zu einer Fahrwerkanordnung für ein Luftfahrzeug: ein Bein, das ein erstes Ende aufweist, das mit dem Luftfahrzeug drehbar verbunden ist, um zwischen eingezogenen und ausgefahrenen Stellungen gedreht zu werden; eine Gelenkanordnung; und eine Antriebsspindelanordnung, die enthält: ein mit dem Luftfahrzeug verbundenes Gehäuse, das mit dem Luftfahrzeug verbunden ist und das einen Innenraum mit einem offenen Ende aufweist und das wenigstens eine Arretierung aufweist; einen Kolben, der mit dem Gehäuse gleitend verbunden ist, um sich in Relation zu dem Gehäuse hin- und herzubewegen, und der einen weiteren Abschnitt aufweist, der an der Gelenkanordnung befestigt ist; eine Antriebsspindel, die in dem Gehäuse vorgesehen ist und die sich in den Kolben erstreckt; eine Schraubenmutteranordnung, die mittels Gewinde an der Antriebsspindel angebracht ist und die wenigstens ein verschiebbares Segment aufweist, das in der Arretierung aufgenommen werden kann; und eine Nocke, die mit dem wenigstens einen verschiebbaren Segment betriebsmäßig verbunden ist, um das Segment in die Arretierung zu bewegen, und wobei die Nocke einen Keil aufweist; und einen Schraubensockel, der drehend an einem Ende der Antriebsspindel in der Nähe des offenen Endes gehalten ist und der eine Keilnut aufweist, um den Keil aufzunehmen.
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In noch einem Ausführungsbeispiel gehören zu einer Antriebsspindelanordnung: ein Gehäuse, das ein Ende aufweist, um an einer Struktur angebracht zu werden, und das einen Innenraum mit einem offenen Ende aufweist und das wenigstens eine Arretierung aufweist; ein Kolben, der mit dem Gehäuse gleitend verbunden ist, um sich in Relation zu dem Gehäuse hin- und herzubewegen; eine Antriebsspindel, die in dem Gehäuse vorgesehen ist und die sich in den Kolben erstreckt; eine Schraubenmutteranordnung, die mittels Gewinde an der Antriebsspindel angebracht ist und die wenigstens ein verschiebbares Segment aufweist, das in der Arretierung aufgenommen werden kann; und eine Nocke, die mit dem wenigstens einen verschiebbaren Segment betriebsmäßig verbunden ist, um das Segment in die Arretierung zu bewegen, wobei die Nocke einen Keil aufweist; und einen Schraubensockel, der drehend an einem Ende der Antriebsspindel in der Nähe des offenen Endes sitzt und der eine Keilnut aufweist, um den Keil aufzunehmen.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Zeichnungen:
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1 veranschaulicht in einer perspektivischen Ansicht eine Fahrwerkanordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer ausgefahrenen Stellung.
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2 zeigt in einer perspektivischen Ansicht die Fahrwerkanordnung nach 1 in einer eingezogenen Stellung.
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3 zeigt in einer Querschnittsansicht eine Antriebsspindelanordnung, die in dem Fahrwerk nach 1 verwendet werden kann, in einer eingezogenen Stellung, gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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4 veranschaulicht eine Schnittansicht der Antriebsspindelanordnung nach 3 in einem entriegelten Zustand.
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5A–5D veranschaulichen Schnittansichten eines Abschnitts der in 3 gezeigten Antriebsspindelanordnung, die sich in den ausgefahrenen Zustand bewegt.
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6 zeigt in einer Querschnittsansicht die Antriebsspindelanordnung nach 3 in einem ausgefahrenen und verriegelten Zustand.
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7 zeigt eine Schnittansicht der Antriebsspindelanordnung nach 3 in einem verriegelten Zustand.
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8 veranschaulicht in einer Querschnittsansicht die Antriebsspindelanordnung nach 3 in einem teilweise ausgefahrenen und entriegelten Zustand.
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BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN DER ERFINDUNG
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1 veranschaulicht gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung eine Fahrwerkanordnung 10 für ein (nicht gezeigtes) Luftfahrzeug, mit einem Bein 12, einer Gelenkanordnung 14 und einem Stellglied in Gestalt einer Antriebsspindelanordnung 16. Das Bein 12 kann ein erstes Ende 20 aufweisen, das mit dem Luftfahrzeug drehbar verbunden ist, um eine Drehung zwischen eingezogenen und ausgefahrenen Stellungen durchzuführen. Das Bein 12 kann an dem Rumpf oder an den Flügeln des Luftfahrzeugs befestigt sein, und das Bein 12 kann in der eingezogenen Stellung in einem in dem Rumpf oder in den Flügeln des Luftfahrzeugs vorhandenen Fahrwerkraum untergebracht werden. Beispielsweise kann das Luftfahrzeug ein Hubschrauber sein, und das Bein 12 würde in diesem Fall an dem Rumpf des Luftfahrzeugs befestigt sein.
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An dem Bein 12 kann in der Nähe eines zweiten Endes 24 des Beins 12 eine Radbefestigung 22 verwendet werden, und es kann ein Rad 26 daran befestigt sein. Die Antriebsspindelanordnung 16 kann betriebsmäßig an einem ersten Ende 28 mit dem Luftfahrzeug und an einem zweiten Ende 30 mit der Gelenkanordnung 14 verbunden sein. Die Gelenkanordnung 14 kann mehrere drehbar angebrachte Gelenke beinhalten, wobei eines der Gelenke mit dem Luftfahrzeug drehbar verbunden ist, wobei eine Verbindung über die Antriebsspindelanordnung 16 eingeschlossen ist, und wobei ein weiteres der Gelenkelemente drehbar mit dem Bein 12 verbunden ist. Ein Betrieb der Antriebsspindelanordnung 16 bewegt die Gelenkanordnung 14 und das Bein 12 zwischen der in 1 gezeigten ausgefahrenen Stellung und der in 2 dargestellten eingezogenen Stellung und ist in der Lage, die Fahrwerkanordnung 10 zu verriegeln.
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3 veranschaulicht deutlicher, dass die Antriebsspindelanordnung 16 ein Gehäuse 40, einen Kolben 42, eine Antriebsspindel 44, eine Schraubenmutteranordnung 46 und einen Schraubensockel 48 enthalten kann. Darüber hinaus kann an dem ersten Ende 28 eine Antriebsvorrichtung 50 angeordnet sein, die dazu eingerichtet sein kann, die Antriebsspindel 44 zu drehen. Die Antriebsvorrichtung 50 kann eine beliebige geeignete Art von Antriebsvorrichtung 50 sein, beispielsweise, ohne darauf beschränken zu wollen, eine elektrische, hydraulische oder pneumatische Antriebsanordnung, die eine drehende Antriebsquelle für die Antriebsspindel 44 bereitstellen kann.
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In den veranschaulichten Ausführungsbeispielen kann das Gehäuse 40 einen Endverbinder, beispielsweise ein Augenende 52, aufweisen oder damit betriebsmäßig verbunden sein, der den Abschnitt der Antriebsspindelanordnung 16 bildet, der mit dem Luftfahrzeug verbunden ist. Das Gehäuse 40 kann einen Innenraum 54 mit einem offenen Ende 56 aufweisen und kann wenigstens eine Arretierung 58 aufweisen. Spezieller kann die wenigstens eine Arretierung 58 an einer Innenfläche des Gehäuses 40 angeordnet sein. Vielfältige Arretierungen 58 sind dargestellt, wie sie in dem Gehäuse 40 integriert sind. Das Gehäuse 40 kann auf eine beliebige geeignete Weise geformt sein und ist für Zwecke der Veranschaulichung in Gestalt eines Zylinders gezeigt.
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Der Kolben 42 kann wenigstens einen Abschnitt 60 aufweisen, der in dem Innenraum 54 aufgenommen ist und der mit dem Gehäuse 40 gleitend verbunden sein kann, um sich in Relation zu dem Gehäuse 40 hin- und herzubewegen. Ein anderer Abschnitt 62 kann unmittelbar an der schematisch als Kreis veranschaulichten Gelenkanordnung 14 angebracht sein oder er kann mittels einer (nicht gezeigten) Befestigungsvorrichtung betriebsmäßig mit der Gelenkanordnung 14 verbunden sein. Die Antriebsspindel 44 kann in dem Gehäuse 40 vorgesehen sein und kann sich in den Kolben 42 erstrecken. Die Schraubenmutteranordnung 46 kann mittels Gewinde an der Antriebsspindel 44 befestigt sein. Für die Antriebsspindel 44 und die Schraubenmutteranordnung 46 kommen beliebige geeignete Konfigurationen in Betracht, die in der Lage sind eine Drehbewegung der Antriebsspindel 44 in eine lineare axiale Verschiebung der Schraubenmutteranordnung 46 umzuwandeln. Als nicht als beschränkend zu bewertendes Beispiel kann die Antriebsspindel 44 eine Kugelgewindespindel beinhalten, die mit einem Außengewinde ausgebildet ist, das mit einer fortschreitenden Spindelmutter zusammenwirkt, die die Schraubenmutteranordnung 46 bildet.
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Die Schraubenmutteranordnung 46 ist mit wenigstens einem verschiebbaren Segment 70, das sich in der Arretierung 58 aufnehmen lässt, und einer Nocke 72 veranschaulicht, die betriebsmäßig mit dem wenigstens einen verschiebbaren Segment 70 verbunden ist und die einen Keil 74 aufweist. Vielfältige verschiebbare Segmente 70 wurden veranschaulicht, die den unterschiedlichen Arretierungen 58 entsprechen. Die Arretierungen 58 und die verschiebbaren Segmente 70 können komplementäre Flächen aufweisen, die gegenüber einer Rotationsachse der Antriebsspindel einen Winkel bilden können.
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Ein Schraubenmuttergehäuse 76 und eine Schraubenmutterkappe 78 können in der Schraubenmutteranordnung 46 enthalten sein, um Abschnitte der Schraubenmutteranordnung 46 zurückzuhalten, die ein Vorspannelement 80 aufweist, das die Nocke 72 axial längs der Antriebsspindel 44 gegen den Schraubensockel 48 vorspannen kann. Die Nocke 72 kann durch Zusammendrücken des Vorspannelements 80 gegen die Schraubenmutterkappe 78 vorgespannt sein. Das Vorspannelement 80 kann ein beliebiges geeignetes Vorspannelement 80 beinhalten, beispielsweise eine Druckfeder.
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Der Schraubensockel 48 kann in der Nähe des offenen Endes 56 des Gehäuses 40 an einem Ende der Antriebsspindel 44 drehfest gehalten sein. Der Schraubensockel 48 kann eine Keilnut 82 enthalten, um den Keil 74 aufzunehmen. Der Keil 74 und die Keilnut 82 können komplementäre Treibflächen aufweisen, die aneinander angrenzen, wenn der Keil 74 in der Keilnut 82 aufgenommen ist.
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Die Komponenten der Schraubenmutteranordnung 46 werden nun mit Bezug auf 4 näher erläutert. Die Nocke 72 kann eine Nockenfläche 86 aufweisen, die ein Ende 88 des verschiebbaren Segments 70 berührt. Die Nockenfläche 86 kann einen zunehmenden Radius aufweisen, so dass eine Drehung der Nocke 72 das verschiebbare Segment 70 radial erweitert. Die Nockenfläche 86 kann in einem Anschlag 90 enden, der das verschiebbare Segment 70 nach einem vorbestimmten Drehwinkel berührt.
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Zunächst wird der Betrieb mit Bezug auf die Antriebsspindelanordnung 16 beschrieben, wobei die Fahrwerkanordnung 10 sich in der eingezogenen Stellung befindet (3). Wenn die Fahrwerkanordnung 10 durch den Betrieb der Antriebsspindelanordnung 16 ausgefahren werden soll, kann die Antriebsvorrichtung 50 eingeschaltet werden und es kann ein Antriebsmoment auf die drehbare Antriebsspindel 44 ausgeübt werden. Die Drehung der Antriebsspindel 44 bewirkt, dass die Schraubenmutteranordnung 46 den Kolben 42 translatorisch bewegt. Spezieller wird das Eingangsdrehmoment auf die drehbare Antriebsspindel 44 ausgeübt, die die Schraubenmutteranordnung 46 und den Kolben 42 vorwärts treibt, um den Kolben 42 auszufahren, der an der Gelenkanordnung 14 des Beins 12 befestigt sein kann. In dieser Weise wird die Drehung der Antriebsspindel 44 in eine lineare Axialverschiebung der Schraubenmutteranordnung 46 und des Kolbens 42 überführt.
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Während sich die Bewegung des Kolbens 42 ihrem Ende nähert, bewegt sich die Schraubenmutteranordnung 46, wie deutlicher in 5A zu sehen, in Richtung des Schraubensockels 48. 5B veranschaulicht, wie der Keil 74 anfänglich mit dem Schraubensockel 48 in Berührung kommen kann. Sowohl der Keil 74 als auch die Keilnut 82 sind mit entsprechenden oder komplementären Schrägflächen ausgebildet, um es dem Keil 74 zu ermöglichen, die Keilnut 82 zu überqueren. Dies stellt sicher, dass ein unvollständiges Eingreifen des Keils 74 vermieden wird und erlaubt Unabhängigkeit von der zeitlichen Taktung der Schraubenstellung mit dem Ort der Nocke 72. Die Berührung zwischen der Nocke 72 und der Keilnut 82 wird durch ein Zusammendrücken des Vorspannelements 80 aufgenommen.
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5C veranschaulicht, wie ein weiteres Drehen der Antriebsspindel 44 und eine entsprechende axiale Bewegung der Schraubenmutteranordnung 46 zu einer weiteren Kompression des Vorspannelements 80 führt. Es kommt in Betracht, den Keil 74 mit einer ebenen Unterseite auszubilden, um dem Keil 74 zu ermöglichen, über die Oberfläche des Schraubensockels 48 zu gleiten. Keine Reibungskraft und kein sich daraus ergebendes Drehmoment, das zwischen der ebenen Fläche des Keils 74 und dem Schraubensockel 48 erzeugt wird, würde ausreichen, um die Nocke anzutreiben und die Verriegelung in Eingriff zu bringen. Das Vorspannelement 80 erlaubt es der Nocke 72 über die Keilnut 82 des Schraubensockels 48 zu gleiten und stellt sicher, dass der Keil 74 in die Keilnut 82 eingreift.
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Das Vorspannelement 80 stellt außerdem eine Druckkraft bereit, um es der Nocke 72 zu ermöglichen, die verschiebbaren Segmente 70 zu bewegen. Spezieller veranschaulicht 5D, wie der zunehmend mittels Federkraft vorgespannte Keil 74 mit der Keilnut 82 an dem Schraubensockel 48 in Eingriff gekommen ist. An diesem Punkt ist die Bewegung des Kolbens 42 vollendet, und die verschiebbaren Segmente 70 sind mit den Arretierungen 58 in dem Gehäuse 40 fluchtend ausgerichtet. Wenn die Nocke 72 in den Schraubensockel 48 eingreift, wird ein auf die Nocke 72 wirkender angemessener Antrieb auf die Treibfläche des Keils 74 übertragen. Dieser Antrieb dreht die Nocke 72 und bewegt die verschiebbaren Segmente 70 in eine Verriegelungsstellung innerhalb der Arretierungen 58 des Gehäuses 40. Spezieller werden die verschiebbaren Segmente 70, wenn sich die Nocke 72 dreht, durch den zunehmenden Radius der Nockenfläche 86 nach außen gedrückt, und die verschiebbaren Segmente 70 erstrecken sich in das Gehäuse 40. Hierdurch wird der Kolben 42 in Bezug auf das Gehäuse 40 verriegelt, um das Bein 12 in der ausgefahrenen Stellung zu sichern. Sobald die Nocke 72 ihre endgültige Stellung erreicht, wird die Antriebsvorrichtung 50 abgeschaltet. In 6 ist die Antriebsspindelanordnung 16 in einem ausgefahrenen und verriegelten Zustand veranschaulicht. Die Fahrwerkanordnung 10 ist in der Lage, die Kraft großer Lasten aufzunehmen, und derartige Lasten werden nicht von der Antriebsspindel 44 sondern von dem Gehäuse 40 und dem Kolben 42 aufgenommen.
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Um die Antriebsspindelanordnung 16 zu entriegeln, hebt das Luftfahrzeug vom Boden ab, und eine Spannkraft wird durch das Gewicht der Fahrwerkanordnung 10 ausgeübt und entlastet den Riegel der Antriebsspindelanordnung 16. Die Nocke 72 wird mittels einer Berührung zwischen der Rampenfläche des Keils 74 und der Keilnut 82 entriegelt. Spezieller wird eine Kombination der Druckkraft und der Reaktionskraft, die durch das Vorspannelement 80 bzw. die komplementären Antriebsflächen bereitgestellt sind, für die Übertragung des Drehmoments genutzt. In dieser Weise dreht sich die Antriebsspindel 44 in der entgegengesetzten Richtung, mit der Folge, dass die Nocke 72 in Drehung versetzt wird und die verschiebbaren Segmente 70 entriegelt. Während der Winkel zunimmt, bilden die komplementären Antriebsflächen Winkel im Bereich von 45 und 70 Grad, und die Abhängigkeit von der statischen Reibung für die Übertragung des Drehmoments verhält sich ebenso. Aufgrund der Kolbenlast, die auf den Rampenwinkel des verschiebbaren Segments 70 wirkt, ziehen sich die verschiebbaren Segmente 70, wie in 8 veranschaulicht, zurück.
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Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele stellen vielfältige Vorteile bereit, einschließlich derjenigen einer selbst verriegelnden und entriegelnden Anordnung, die es erlauben, während des normalen Betriebs auf einen gesonderten mechanischen oder elektrischen Befehl bzw. auf eine Vorrichtung zum Entriegeln oder erneuten Verriegeln des Stellglieds zu verzichten. Im Vergleich zu herkömmlichen Verriegelungsstellgliedern, die einen gesonderten Befehl zum Entriegeln des Riegelelement erfordern, verringert dies das Gewicht der Stellgliedanordnung und reduziert den Platzbedarf sowohl der Länge als auch des Durchmessers. Sowohl die Gewichtsreduzierung als auch die Verringerung der Abmessungen können im Betrieb von Vorteil sein. Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele weisen wenige bewegliche Teile auf, und die drehende Anordnung stellt eine große Riegelberührungsfläche und geringe Kontaktandruckkräfte sicher. Die selbstverriegelnde Anordnung kann diese Vorteile in jeder beliebigen geeigneten Umgebung bereitstellen, beispielsweise, wie im Vorausgehenden beschrieben, in einem Fahrwerk.
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Die vorliegende Beschreibung verwendet Beispiele, um die Erfindung, einschließlich des besten Modus zu beschreiben und um außerdem jedem Fachmann zu ermöglichen, die Erfindung in der Praxis einzusetzen, beispielsweise beliebige Einrichtungen und Systeme herzustellen und zu nutzen, und beliebige damit verbundene Verfahren durchzuführen. Der patentfähige Schutzumfang der Erfindung ist durch die Ansprüche definiert und kann andere dem Fachmann in den Sinn kommende Beispiele umfassen. Solche anderen Beispiele sollen in den Schutzumfang der Ansprüche fallen, falls sie strukturelle Elemente aufweisen, die sich von dem wörtlichen Inhalt der Ansprüche nicht unterscheiden, oder falls sie äquivalente strukturelle Elemente mit unwesentlichen Unterschieden gegenüber dem wörtlichen Inhalt der Ansprüche enthalten.
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Eine Fahrwerkanordnung 10 enthält ein Bein 12, das zwischen eingezogenen und ausgefahrenen Stellungen gedreht werden kann, eine Gelenkanordnung 14 und eine Antriebsspindelanordnung 16. Die Antriebsspindelanordnung 16 enthält ein Gehäuse 40, einen Kolben 42, der mit dem Gehäuse 40 gleitend verbunden ist, um sich in Relation zu dem Gehäuse 40 hin- und herzubewegen, und einen Abschnitt, der an der Gelenkanordnung 14 befestigt ist, wobei sich die Antriebsspindelanordnung 16 verriegeln und entriegeln lässt.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Fahrwerkanordnung
- 12
- Bein
- 14
- Gelenkanordnung
- 16
- Antriebsspindelanordnung
- 20
- Erstes Ende
- 22
- Radbefestigung
- 24
- Zweites Ende
- 26
- Rad
- 28
- Erstes Ende
- 30
- Zweites Ende
- 40
- Gehäuse
- 42
- Kolben
- 44
- Antriebsspindel
- 46
- Schraubenmutteranordnung
- 48
- Schraubsockel
- 50
- Antriebsvorrichtung
- 52
- Augenende
- 54
- Innenraum
- 56
- Offenes Ende
- 58
- Arretierung
- 60
- Abschnitt
- 62
- Ein anderer Abschnitt
- 70
- Verschiebbares Segment
- 72
- Nocke
- 74
- Keil
- 76
- Schraubenmuttergehäuse
- 78
- Schraubenmutterkappe
- 80
- Vorspannelement
- 82
- Keilnut
- 86
- Nockenfläche
- 88
- Ende
- 90
- Anschlag
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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