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Querverweis auf bezogene Anmeldung
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Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der
koreanischen Patentanmeldung Nummer 10-2012-0147778 , eingereicht am 17. Dezember 2012, deren gesamter Inhalt hierin durch Bezugnahme für alle Zwecke aufgenommen ist.
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Hintergrund der Erfindung
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Verbrennungsmotor, der den Kraftstoffverbrauch verringern kann mittels der Benutzung einer Variables-Ventiltiming-Vorrichtung zum Vorstellen oder Verzögern einer Drehung einer Nockenwelle und eine Variable-Turbulenz-Vorrichtung zum variablen Bilden einer Turbulenz bzw. eines Wirbels in einem angesaugten (zum Beispiel absorbierten) Gas (zum Beispiel Gasgemisch, Brennstoffluftgemisch).
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Beschreibung der bezogenen Technik
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Ein Verbrennungsmotor wird für verschiedene Anwendungen bzw. Gebiete eingesetzt, und solche verschiedenen Anwendungen erfordern verschiedene Lasten und Drehzahl-Bedingungen. Es ist wegen der verschiedenen Lasten und Drehzahlbedingungen schwierig, einen Verbrennungsmotor zu gestalten.
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Ein Verbrennungsmotor, der gestaltet ist, um bei speziellen Drehzahlen und Lasten betrieben zu werden, kann unzureichend sein und kann nicht bei den benötigten zahlreichen bzw. verschiedenen Drehzahlen und Lasten betrieben werden. Daher wurden zahlreiche Technologien zum Verbessern der Antriebs- bzw. Betriebseffizienz eines Verbrennungsmotors bei den benötigten Drehzahlen und Lasten eingeführt.
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Eine dieser Technologien ist eine Variables-Ventiltiming-Vorrichtung. Das bedeutet, eine dieser Technologien ist das variable Steuern des Ventil-Betätigungstimings (z. B. des Betätigung-Zeitablaufs) eines Auslassventils oder eines Einlassventils gemäß einer Antriebsbedingung bzw. Betriebsbedingung eines Verbrennungsmotors. Durch diese Steuerung wird ein optimales Ventil-Betätigungstiming ausgewählt.
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Im Bezug auf das Obige wird das Konzept der Bildung eines Wirbels (z. B. taumelnden Gasstroms) in einer Brennkammer eingeführt, so dass eine sehr hohe Effizienz bei geringen Drehzahlen und Lasten erreicht werden kann.
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Die Informationen, die in diesem Abschnitt Hintergrund der Erfindung offenbart werden, dienen nur zum Verbessern des Verständnisses des allgemeinen Hintergrund der Erfindung, und sie sollten nicht als eine Bestätigung oder irgendeine Form von Andeutung verstanden werden, dass diese Informationen den Stand der Technik, wie er dem Fachmann schon bekannt ist, bilden.
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Kurzbeschreibung
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Zahlreiche Aspekte der vorliegenden Erfindung zielen darauf ab, einen Verbrennungsmotor (z. B. einen Dieselmotor für ein Personenkraftfahrzeug, zum Beispiel einen Ottomotor für ein Personenkraftfahrzeug) bereitzustellen, der eine Variables-Ventiltiming-Vorrichtung (z. B. Variable-Ventilzeit-Steuerung) und eine Variable-Turbulenz-Vorrichtung (z. B. Variable-Taumel-Vorrichtung) aufweist, wobei die Variables-Ventiltiming-Vorrichtung variabel ein Betriebstiming bzw. Betätigungstiming eines Ventils anwendet bzw. ändert, und eine Verbrennungseffizienz durch das Bilden einer Turbulenz bzw. Wirbels (z. B. eines taumelnden Gasstroms) verbessert ist.
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Gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann ein Verbrennungsmotor, der eine Variables-Ventiltiming-Vorrichtung und eine Variable-Turbulenz-Vorrichtung (z. B. Variabler-Wirbel-Erzeugen-Vorrichtung) aufweist, aufweisen die Variables-Ventiltiming-Vorrichtung, die eine Drehung einer Einlass-Nockenwelle oder einer Auslass-Nockenwelle vorstellt oder verzögert (z. B. bezogen auf die Zeit und/oder einen Drehwinkel der Nockenwelle), ein Einlassventil und/oder ein Auslassventil, das eingerichtet ist, um von der Einlass-Nockenwelle bzw. der Auslass-Nockenwelle so betätigt zu werden, dass es einen Einlassanschluss (z. B. Einlassleitung, z. B. Einlassöffnung) oder einen Auslassanschluss (z. B. Auslassleitung, z. B. Auslassöffnung) öffnet und schließt, und die Variable-Turbulenz-Vorrichtung (z. B. z. B. Variabler-Wirbel-Erzeugen-Vorrichtung), die auf einer stromaufwärtigen Seite von dem Einlassventil in dem Einlassanschluss angeordnet ist und die einen angesaugten Gasstrom so ändert (z. B. ablenkt, z. B. beeinflusst), dass er in einer Brennkammer eine Turbulenz (z. B. einen Wirbel des Gases bzw. Gasstroms) bildet.
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Die Variable-Turbulenzvorrichtung (z. B. Variabler-Wirbel-Erzeugen-Vorrichtung) kann aufweisen einen ersten Schwingarm (z. B. ersten Wirbel-Erzeugungs-Arm), der ein erstes Ende aufweist, das drehbar mit einem Scharnier (z. B. Lager, z. B. Drehlager) verbunden ist, und der sich in einer Strömungsrichtung des Gases, das von dem Einlassanschluss angesaugt wird, in den Einlassanschluss (z. B. hinein) erstreckt, einen zweiten Schwingarm (z. B. zweiten Wirbel-Erzeugungs-Arm), der mit einem zweiten Ende des ersten Schwingarms integral (z. B. monolithisch integral) ausgebildet ist und der sich von dem ersten Schwingarm aus in der Strömungsrichtung des Gases, das durch den Einlassanschluss strömt, erstreckt, und einen Treiber (z. B. Antriebseinrichtung, z. B. Aktuator), der mit dem ersten Schwingarm gekuppelt ist und der den ersten Schwingarm selektiv (z. B. steuerbar; z. B. einstellbar) um das Scharnier dreht.
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Die Variables-Ventiltiming-Vorrichtung kann optional so angeordnet sein, dass sie zu der Einlass-Nockenwelle korrespondiert, um eine Drehung der Einlass-Nockenwelle zu verzögern und um ein gültiges (z. B. herrschendes) Kompressionsverhältnis zu verringern.
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Ein Einlassventil-Schließen(IVC)-Zeitpunkt (z. B. -Zeit) des Einlassventils kann optional einen Winkelunterschied zu einer Kurbelwelle bei einem unteren Totpunkt (BDC) von nicht weniger als 90 Grad aufweisen. Zum Beispiel kann der Einlassventil-Schließen(IVC)-Zeitpunkt einen Winkelunterschied bzw. Gangunterschied zum unteren Totpunkt (BDC) der Kurbelwelle (d. h. z. B. zum Totpunkt eines damit verbundenen, zu dem Ventil korrespondierenden Kolbens (z. B. im Verdichtungstakt), so dass das Einlassventil mehr als den halben Weg bis zum oberen Totpunkt geöffnet sein kann) aufweisen, der nicht weniger als 90° in Drehrichtung der Kurbelwelle nach dem BDC beträgt.
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Die Variables-Ventiltiming-Vorrichtung verzögert optional einen Betriebswinkel (z. B. Betätigungswinkel) der Einlass-Nockenwelle um nicht weniger als 75 Grad.
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Wie oben beschrieben, kann in dem Verbrennungsmotor, der eine Variables-Ventiltiming-Vorrichtung und eine Variable-Turbulenz-Vorrichtung gemäß der exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hat, die Variables-Ventiltiming-Vorrichtung das Betätigungstiming bzw. Betriebstiming des Einlassventils variabel betreiben bzw. steuern bzw. einstellen, und die Verbrennungseffizienz kann durch das Bilden einer Turbulenz (z. B. eines Wirbels (z. B. des Gasstroms)) verbessert werden.
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Die Vorrichtungen und Verfahren der vorliegenden Erfindung haben andere Merkmale und Vorteile, die aus den begleitenden Zeichnungen, die hierin aufgenommen sind, und der folgenden ausführlichen Beschreibung, die zusammen dazu dienen, bestimmte Prinzipien der vorliegenden Erfindung zu erklären, deutlich werden oder in diesen detaillierter ausgeführt sind.
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Kurze Beschreibung der Figuren
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Die 1 zeigt einen Graph, der ein variables Timing eines Einlassventils in einem Verbrennungsmotor, der eine Variables-Ventiltiming-Vorrichtung und eine Variable-Turbulenz-Vorrichtung gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufweist, veranschaulicht.
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Die 2 zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines Verbrennungsmotors, der eine Variables-Ventiltiming-Vorrichtung („CVVT”) und eine Variable-Turbulenz-Vorrichtung gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufweist.
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Die 3 zeigt einen Graph, der einen Hauptantriebsbereich eines Verbrennungsmotors, der eine Variables-Ventiltiming-Vorrichtung und eine Variable-Turbulenz-Vorrichtung gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufweist, veranschaulicht.
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Es muss verstanden werden, dass die angehängten Zeichnungen/Figuren nicht notwendigerweise maßstabsgetreu sind und eine etwas vereinfachte Darstellung von zahlreichen Merkmalen, die veranschaulichend sind für die Grundprinzipien der Erfindung, zeigen. Die spezifischen Gestaltungsmerkmale der vorliegenden Erfindung, wie sie hierin offenbart ist, inklusive, zum-Beispiel-spezifischer Abmessungen, Orientierungen, Positionen und Formen wird teilweise bestimmt durch die im Besonderen angedachte Anwendung und Nutzungsumgebung.
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In den Figuren beziehen sich die gleichen Bezugszeichen auf gleiche oder wesensgleiche Teile der vorliegenden Erfindung.
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Ausführliche Beschreibung
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Es wird nun im Detail Bezug genommen auf die zahlreichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, von denen Beispiele in den begleitenden Zeichnungen veranschaulicht sind und im Folgenden beschrieben werden. Obwohl die Erfindung in Verbindung mit exemplarischen Ausführungsformen beschrieben wird, wird verstanden werden, dass die vorliegende Beschreibung nicht dazu gedacht ist, die Erfindung auf diese exemplarischen Ausführungsformen einzuschränken. Im Gegenteil, die Erfindung ist dazu gedacht, nicht nur die exemplarischen Ausführungsformen abzudecken, sondern auch zahlreiche Alternativen, Modifikationen, Abwandlungen und andere Ausführungsformen, die im Sinn und Umfang der Erfindung, wie er durch die angehängten Ansprüche definiert ist, enthalten sind.
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Im Folgenden wird eine exemplarische Ausführungsform der Erfindung im Detail mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
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Die 1 zeigt einen Graph, der das variable Timing eines Einlassventils in einem Verbrennungsmotor, der eine Variables-Ventiltiming-Vorrichtung und eine Variable-Turbulenz-Vorrichtung (z. B. Variabler-Wirbel-Erzeugen-Vorrichtung) gemäß der vorliegenden Erfindung aufweist, veranschaulicht,
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Mit Bezug auf die 1 repräsentiert eine horizontale Achse einen Winkel einer Kurbelwelle, repräsentiert TDC (oberer Totpunkt bzw. Umkehrpunkt} einen Winkel einer Kurbelwelle, wenn ein Kolben an einem oberen Totpunkt (z. B. „Umkehrpunkt”) ist, und repräsentiert BDC (unterer Totpunkt bzw. Umkehrpunkt) einen Winkel einer Kurbelwelle, wenn ein Kolben (bzw. der Kolben) an einem unteren Totpunkt ist.
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Eine vertikale Achse repräsentiert den. Hub eines Auslassventils und den eines Einlassventils. Gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Betätigungsbereich bzw. Betriebsbereich eines Einlassventils variabel verzögert oder vorgestellt.
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Ein Betätigungswinkel (ein Betätigungsbereich, z. B. Wirkbereich) des Einlassventils ist der Winkel der Kurbelwelle (z. B. Kurbelwinkel), der in etwa (z. B. genau) nicht weniger als 75° beträgt. Ferner ist der Einlassventil-Schließen-Zeitpunkt (IVC) nun nach 90CAD ABDC.
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Hier bedeutet „90CAD” 90° als Kurbel(welle)winkel und „ABDC” bedeutet nach („after” bzw. A) dem unteren Totpunkt „BDC”. Das bedeutet der (oben genannte) Einlassventil-Schließen-Zeitpunkt IVC bedeutet nach dem unteren Totpunkt BDC und nach einem Kurbelwinkel bzw. Kurbelwellewinkel von 90° (z. B. nach dem unteren Totpunkt).
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Gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Drehwinkel der Kurbelwelle, das bedeutet der Kurbelwinkel, erfasst (zum Beispiel gemessen) mittels eines zusätzlichen Kurbelwinkelsensors und das Betätigungstiming (zum Beispiel Betriebstiming) des Einlassventils oder des Auslassventils wird gemäß dem Kurbelwinkel, einer Drehzahl und einer Last gesteuert.
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Die 2 zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines Verbrennungsmotors aufweisend eine Variables-Ventiltiming-Vorrichtung und eine Variable-Turbulenz-Vorrichtung gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Mit Bezug auf 2 weist ein Verbrennungsmotor, der eine Variables-Ventiltiming-Vorrichtung und eine Variable Turbulenz-Vorrichtung (z. B. Variabler-Wirbel-Erzeugen-Vorrichtung) aufweist, auf eine Steuereinrichtung (zum Beispiel Steuergerät, zum Beispiel Steuereinheit) 200, eine Variables-Einlassventiltiming-Vorrichtung 210, eine Variables-Auslassventiltiming-Vorrichtung 215, ein Einlassventil 212, ein Auslassventil 214, das sich in einen Auslassanschluss (z. B. Auslasskrümmer) 204 erstreckt, eine Variable-Turbulenz-Vorrichtung (z. B. Variabler-Wirbel-Erzeugen-Vorrichtung) 240, einen Kolben 216 und eine Kurbelwelle 218.
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Gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das Auslassventil 214 die Variables-Auslassventiltiming-Vorrichtung 215 nicht aufweisen. Das kann zum Beispiel bedeuten, dass die Variables-Auslassventiltiming-Vorrichtung 215 ein optionales Merkmal von Ausführungsformen der Erfindung ist.
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Eine Einlass-Nockenwelle 110 hebt das Einlassventil 212 an einem (vor)bestimmten Zeitpunkt bzw. zu einer (vor)bestimmten Zeit auf eine (vor)bestimmte Höhe (zum Beispiel bezogen auf den Ventilsitz). Die Variables-Einlassventiltiming-Vorrichtung 210 verzögert die Hubzeit (zum Beispiel den Zeitpunkt eines maximalen Ventilhubes; z. B. die Hubdauer) des Einlassventils 212 mittels bzw. gemäß der Steuereinrichtung („ECU”) 200 oder stellt diese (zeitlich) vor (z. B. verkürzt die Hubdauer).
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Eine Auslass-Nockenwelle 120 hebt das Auslassventil 214 an einem (vor)bestimmten Zeitpunkt bzw. zu einer (vor)bestimmten Zeit auf eine (vor)bestimmte Höhe (zum Beispiel bezogen auf den Ventilsitz). Die Variables-Auslassventiltiming-Vorrichtung 215 verzögert die Hubzeit (zum Beispiel den Zeitpunkt eines maximalen Ventilhubes; z. B. die Hubdauer) des Auslassventil 214 mittels bzw. gemäß der Steuereinrichtung (zum Beispiel Steuerabschnitt) 200 oder stellt diese (zeitlich) vor (z. B. verkürzt die Hubdauer).
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Die Variable-Turbulenz-Vorrichtung 240 weist auf einen Treiber (zum Beispiel Antriebseinrichtung, zum Beispiel Aktuator) 260, ein Scharnier (zum Beispiel (mechanisches) (Dreh)Lager)), einen ersten Schwingarm (z. B. Schwenkarm) 220 und einen zweiten Schwingarm (z. B. Schwenkarm) 230. Ein Ende (zum Beispiel Endabschnitt) des ersten Schwingarms 220 ist drehbar um das Scharnier bzw. Lager 250 angeordnet (d. h. z. B. so angeordnet, dass der erste Schwingarm um das Scharnier bzw. Lager herum (z. B. teilweise herum) drehbar ist) und das andere Ende (zum Beispiel der längs-gegenüberliegende Endabschnitt) des ersten Schwingarms 220 erstreckt sich zu einem Mittelbereich (zum Beispiel der Mitte) eines Einlassanschlusses (z. B. Ansaugkrümmers) 202 hin (zum Beispiel ist dieses andere Ende zu dem Mittelbereich hin verlängert).
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Der zweite Schwingarm 230 ist mit dem ersten Schwingarm 220 integral (z. B. monolithisch integral) ausgebildet und erstreckt sich entlang des Einlassanschlusses (zum Beispiel entlang der Einlassleitung in Richtung Brennkammer) 202, um einen vorbestimmten Winkel mit dem ersten Schwingarm 220 zu bilden bzw. zu definieren.
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Der Treiber 260 dreht den ersten Schwingarm 220 um das Scharnier 250 (zum Beispiel herum), um eine Flussrichtung bzw. Strömungsrichtung eines Einlassgases, das durch den Einlassanschluss 202 strömt, zu ändern und um eine Turbulenz bzw. einen Wirbel in einer Verbrennungskammer 215 zu bilden. Die Turbulenz bzw. der oder die Wirbel verbessern die Verbrennungseffizienz eines Verbrennungsprozesses in der Brennkammer.
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Ferner steuern die Variables-Einlassventiltiming-Vorrichtung 210 und die Variables-Auslassventiltiming-Vorrichtung 215 das jeweilige Hubtiming des Einlassventils 212 und des Auslassventils 214 (zum Beispiel sofern die Variables-Auslassventiltiming-Vorrichtung bereitgestellt ist) gemäß einer Antriebsbedingung bzw. eines Antriebszustandes (zum Beispiel eines Fahrzustandes eines Personenkraftfahrzeugs) variabel, um eine Ausgabe (zum Beispiel Ausgabeleistung) und/oder ein Drehmoment zu verbessern bzw. zu erhöhen.
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Die 3 zeigt einen Graph, der einen Hauptantriebsbereich eines Verbrennungsmotors, der eine Variables-Ventiltiming-Vorrichtung und eine Variable-Turbulenz-Vorrichtung gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufweist.
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Mit Bezug auf die 3 repräsentiert die horizontale Achse die Drehzahl in Umdrehungen pro Minute (RPM) eines Verbrennungsmotors und die vertikale Achse repräsentiert ein Ausgabedrehmoment.
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Wie es in der 3 gezeigt ist, kann in einem in der Praxis häufig benutzten Hauptbereich, in dem die Drehzahl eines Verbrennungsmotors 1200–2200 Umdrehungen pro Minute (RPM) beträgt und ein Ausgangsdrehmoment 50–100 Newtonmeter (Nm) beträgt, der Kraftstoffverbrauch um 1 bis 2% verringert werden. Dieser oben genannte Effekt wird durch das gleichzeitige Benutzen der Variables-Ventiltiming-Vorrichtung und der Variable-Turbulenz-Vorrichtung (z. B. Wirbel-Erzeugen-Vorrichtung) erzielt.
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Zur Vereinfachung der Erklärung und zur genauen Definition in den folgenden Ansprüchen werden die Begriffe „oben/oberer”, „unten/unterer”, „innen/innerer”, „außen/äußerer” und ähnliche Positions-, Richtungs- und Lageangaben benutzt, um die Merkmale der exemplarischen Ausführungsformen mit Bezug auf die Position/Richtung/Lage etc. dieser Merkmale, wie sie in den Figuren gezeigt sind, zu beschreiben.
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Die oben stehende Beschreibung von spezifischen exemplarischen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wurde zum Zwecke der Veranschaulichung und Beschreibung gemacht. Sie ist nicht dazu gedacht, erschöpfend zu sein, oder um die Erfindung auf exakt die offenbarten Formen einzuschränken, und es sind offensichtlich zahlreiche Modifikationen und Variationen im Lichte der obigen Lehren möglich. Die exemplarischen Ausführungsformen wurden ausgewählt und beschrieben, um bestimmte Grundprinzipien der Erfindung und deren praktische Anwendung zu erklären, um es dadurch dem Fachmann zu ermöglichen, die zahlreichen exemplarischen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sowie zahlreiche Alternativen und Modifikationen dieser auszuführen und zu benutzen. Es ist beabsichtigt, dass der Umfang der Erfindung durch die Ansprüche, die hier angehängt sind, und deren Äquivalente definiert ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- KR 10-2012-0147778 [0001]
