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Technischer Bereich
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Ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Befestigungsvorrichtung für Fahrzeugbatterien, und zwar in erster Linie zur Befestigung von Batterien bei schweren Nutzfahrzeugen, wie beispielsweise bei Lastkraftwagen oder Bussen. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf Befestigungsvorrichtungen zur Befestigung von mindestens zwei Batterien. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Fahrzeug, das mit einer solchen Befestigungsvorrichtung ausgestattet ist.
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Bisheriger Stand der Technik
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Personenkraftwagen und schwere Nutzfahrzeuge, wie beispielsweise Lastkraftwagen und/oder Busse, sind normalerweise mit einer oder mehreren Batterien ausgestattet, die dazu dient/dienen, das Elektrosystem des Fahrzeugs mit elektrischer Energie zu versorgen. Batterien für Lastkraftwagen und Busse sind relativ groß und schwer. Da insbesondere Lastkraftwagen oft auf unebenen/unwegsamen Straßen/Geländestrecken gefahren werden, kommt es im Fahrzeug zu starken Vibrationen. Starke Vibrationen stellen eine hohe Belastung sowohl für die Befestigungsvorrichtungen als auch die Batterien dar, so dass die Batterien verschoben und/oder beschädigt werden können. Die Batterien können sich lösen und ihre Position verändern, so dass das Batteriegehäuse schwere Schäden erleiden kann. Deshalb ist es sehr wichtig, dass die Batterien unverrückbar in ihren vorgesehenen Positionen, beispielsweise im Batteriekasten, befestigt werden.
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Normalerweise werden die Batterien in ihre vorgesehenen Positionen im Batteriekasten gehoben. Danach wird mindestens ein oberes Befestigungselement, vorzugsweise ein Bügel, durch eine Verschraubung an den Batterien befestigt, so dass dieses Befestigungselement eine vertikale Druckkraft auf mindestens einen Teil der Oberflächen oder Kanten der Batterien oder eine Kombination daraus ausübt.
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Ein Problem bei einer solchen Montage ist, dass der vertikale Druck, der vom oberen Befestigungselement ausgeübt wird, mit hoher Kraft auf die Oberfläche der Batterien wirken muss, damit die Batterien sich trotz starker Vibrationen, die auftreten können, wenn das Fahrzeug auf unwegsamen Geländestrecken/schlechten Straßen gefahren wird, nicht verschieben.
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Nach einiger Zeit kann es dennoch zu einer Verformung oder Lockerung der Außengehäuse der Batterien kommen, die oft aus Kunststoff bestehen. Diese Verformung oder Lockerung kann dazu führen, dass sich der Druck des Befestigungselement gegen das Batteriegehäuse im Laufe der Zeit verringert, so dass sich die Batterie in unterschiedliche Richtungen bewegen kann und sich schließlich aus ihrer vorgesehenen Position verschiebt. Wenn die vom Befestigungselement auf die Batterie ausgeübte Druckkraft und damit die Reibung zwischen der Unterseite des Batteriegehäuses und der Grundplatte des Batteriekastens, in dem sich die Batterie befindet, zu stark verringert wird, kann die Batterie sich lösen, sich verschieben und beschädigt werden.
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Diese Probleme sind bekannt und es wurden bereits unterschiedliche Lösungen dafür vorgeschlagen.
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Das Patentdokument
US 5,040,627 (Swayze) beschreibt eine Montagevorrichtung für ein Batteriepaar mit einem oberen, mittig platzierten Befestigungselement. Die vertikale Klemmkraft, die vom Befestigungselement ausgeübt wird, fixiert zwar die Batterie, aber sie übt gleichzeitig eine hohe Kraft auf das Batteriegehäuse aus. Die Gestaltung des Befestigungselements in der Form eines Kreuzes mit vier Armen, die in alle vier Kanten der Batterie greifen, dient deshalb dazu, die Kraft auf der Oberseite der Batterien zu verteilen, damit das Batteriegehäuse nicht beschädigt wird. Es ist keine Befestigung im unteren Bereich der Batterien vorhanden und die Klemmkraft verringert sich im Laufe der Zeit aufgrund einer Lockerung des Kunststoffgehäuses.
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Das Patentdokument
US 4,128,194 (Hammond und andere) beschreibt eine Montagevorrichtung in der Form eines Rahmenelements, das aus vier parallelen Winkelelementen besteht, welche die Oberseiten/Kanten der Batterien halten, die nebeneinander in einem Batteriekasten platziert sind. Die Enden der Winkelelemente sind mit flachen Endplatten verbunden und zwischen den Batterien befinden sich Schrauben, von der Bodenhalterung des Batteriekastens bis zum oberen Rahmenelement, und sind daran montiert. Es ist keine Befestigung im unteren Bereich der Batterien vorhanden. Die Schrauben müssen deshalb fest angezogen werden. Wenn die Schrauben zu fest angezogen werden, kann das Gehäuse der Batterien beschädigt werden. Es ist keine Befestigung/Halterung im unteren Bereich der Batteriegehäuse vorhanden und die Klemmkraft verringert sich im Laufe der Zeit aufgrund der Lockerung der Kunststoffgehäuse.
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Das japanische Patentdokument
JP H08-329917 (Kazunori/Toyota) beschreibt eine Montagevorrichtung, die in erster Linie für Personenkraftwagen vorgesehen ist. Die Gestaltung der Befestigungsvorrichtung gestattet das Entfernen jeweils einer Batterie, während die andere Batterie fixiert bleibt. Die Batterien sind ein wenig zueinander versetzt und der auf jede Batterie ausgeübte vertikale Druck ist auf eine kleine Fläche der Oberseite jeder Batterie konzentriert. Diese Befestigungsvorrichtung kann vielleicht die Batterien hauptsächlich in eine Richtung quer zu den Batterien fixieren, aber in den anderen Richtungen kann die Befestigungsvorrichtung diese Fixierfunktion nicht erfolgreich ausüben, wenn die Batterien starken Vibrationen ausgesetzt sind, aufgrund der Lockerung der Kunststoffgehäuse.
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Auf dem Markt gibt es zwar weitere Lösungen dieses Problems, aber keine Vorrichtung gemäß dem bekannten Stand der Technik liefert eine Befestigungsvorrichtung, die große Batterien zuverlässig fixiert, wenn diese starken Vibrationen ausgesetzt sind.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die oben genannten Probleme zu lösen und eine einfache Befestigungsvorrichtung bereitzustellen, welche die Batterien in ihren vorgesehenen Positionen fixiert, ohne eine zu hohe vertikale Kraft auf die Oberseite des Batteriegehäuses auszuüben.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Befestigungsvorrichtung bereitzustellen, die keine umfangreiche Neugestaltung des Batteriekastens erfordert.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Befestigungsvorrichtung bereitzustellen, die den Einsatz von Batterien mit unterschiedlichen Größen im Batteriekasten ermöglicht, indem lediglich das untere Befestigungselement gegen ein Befestigungselement ausgetauscht werden muss, das an die neue Größe der Batterien angepasst ist.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Befestigungsvorrichtung bereitzustellen, die nicht mehrere platzraubende oder schwere Komponenten umfasst und keinen zusätzlichen Platz im Fahrzeug benötigt.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Befestigungsvorrichtung bereitzustellen, die eine genaue Kontrolle hauptsächlich der Position von zwei oder mehr Batterien in einem Fahrzeug ermöglicht.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine sehr leichte Montage der Befestigungsvorrichtung und eine leichte Wartung und einen leichten Austausch der Batterien zu ermöglichen.
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Diese und weitere Aufgaben und Vorteile werden durch die Erfindung gelöst, indem eine Befestigungsvorrichtung geschaffen wird, die mit den in Patentanspruch 1 genannten Merkmalen konzipiert ist.
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Die Erfindung betrifft ein System zur Befestigung von Batterien bei einem Fahrzeug und die Befestigungsvorrichtung umfasst im Wesentlichen ein oberes Befestigungselement, ein unteres Befestigungselement und ein vertikales Verbindungselement, das zwischen dem oberen und dem unteren Befestigungselement platziert ist. Das vertikale Verbindungselement, beispielsweise eine oder mehrere Maden- oder Stiftschrauben/Bolzen, ist im Wesentlichen in dem engen Raum zwischen zwei nebeneinander positionierten Batterien platziert und verbindet das/die obere/n Befestigungselement/e mit dem unteren Befestigungselement sowie mit der Grundplatte des Batteriekastens.
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Das obere Befestigungselement umfasst mindestens einen, vorzugsweise zwei, aufliegenden Metallbügel, die jeweils beide Batterien überspannen und sich von der Außenkante der ersten Batterie bis zur gegenüberliegenden Außenkante der zweiten Batterie erstrecken. Die Außenkanten jedes Befestigungselements sind nach unten abgekantet und bilden eine Halterung, durch welche die Befestigungselemente über die Außenkanten der Batterien greifen können, um eine seitliche Verschiebung der Batterien zu verhindern. Falls eine der Batterien beginnt, von der anderen Batterie weg zu rutschen, neigt dadurch die erste, wegrutschende Batterie dazu, die zweite Batterie durch den/die aufliegenden Bügel mitzuziehen. Diese Bewegung wird durch das untere Befestigungselement gestoppt, das lösbar an der Grundplatte befestigt ist. Dadurch behalten beide Batterien ihre vorgesehenen Positionen bei. Das untere Befestigungselement besitzt T-förmige Enden, die sich um die unteren Ecken der Batterien erstrecken, so dass die Batterien nicht in ihrer Längsrichtung im rechten Winkel zur Position der aufliegenden Bügel verrutschen können.
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Mindestens zwei Verbindungselemente sind für jedes untere Befestigungselement vorhanden, falls mehrere dieser Befestigungselemente eingesetzt werden. Das/Die vertikale/n Verbindungselement/e kann/können aus Stiftschrauben/Bolzen bestehen, die an ihrem unteren Ende einen konischen Bereich aufweisen, durch den das/die vertikale/n Verbindungselement/e in den Montagelöchern des unteren Befestigungselements zentriert wird/werden und an der Grundplatte des Batteriekastens angeschraubt wird/werden. Dadurch wird das untere Befestigungselement in sicherer Weise in allen Richtungen fixiert. Dadurch verbinden die Bolzen die oberen Befestigungselemente durch eine weitere obere Verschraubung mit dem unteren Befestigungselement. Die Batterien werden dann in allen Richtungen fixiert, und zwar sowohl in allen horizontalen Richtungen als auch in der Vertikalrichtung.
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Dank der Befestigungsvorrichtung gemäß der Erfindung ist somit keine hohe Klemmkraft im oberen Gehäusebereich der Batterien erforderlich, so dass die Belastung des Batteriegehäuses sich verringert und die Befestigungsvorrichtung trotzdem die Batterien sicher in ihren vorgesehenen Positionen fixiert.
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Im Batteriekasten kann unter den Batterien eine Gummimatte platziert werden. Diese Gummimatte ist mit den Stiftschrauben befestigt und erhöht die Reibung zwischen der Grundplatte und den Batterien. Die Gummimatte besitzt Aufkantungen, die ein horizontales Verrutschen der Batterien verhindern.
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Die Hauptvorteile der Lösung gemäß der Erfindung bestehen darin, dass die Befestigungsvorrichtung nur wenige, leicht montierbare und demontierbare Komponenten umfasst und aufgrund ihrer Gestaltung dennoch die Batterien sicher in ihren vorgesehenen Positionen fixiert, trotz starker Erschütterungen oder Vibrationen des Fahrzeugs. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass Batterien unterschiedlicher Größen im Fahrzeug eingesetzt und im Batteriekasten platziert werden können, wobei lediglich das untere Befestigungselement gegen ein Befestigungselement ausgetauscht werden muss, das in seiner Länge an die Größe der neuen Batterien angepasst ist.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der Erfindung, den beigefügten Zeichnungen und den Patentansprüchen zu ersehen.
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Zeichnungskurzbeschreibung
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Die Erfindung wird im Folgenden in einigen bevorzugten Ausführungsformen beschrieben, die auf den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind.
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1a ist eine perspektivische Ansicht zweier Batterien, die unter Verwendung einer Befestigungsvorrichtung gemäß der Erfindung nebeneinander in einem Fahrzeug montiert sind.
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1b zeigt die gleiche Ansicht wie 1a, wobei jedoch eine Batterie entfernt wurde, um die unteren Befestigungselemente/Teile detailliert darzustellen.
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2a ist eine Seitenansicht eines aufliegenden Befestigungselements, das mit einem vertikalen Befestigungselement verbunden ist.
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2c zeigt die gleiche Seitenansicht wie 2a eines aufliegenden Befestigungselements, wobei hier jedoch das Befestigungselement montiert und an den Batterien festgeklemmt ist (nicht dargestellt).
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2c ist eine Seitenansicht der beiden Batterien, die mit einem oder mehreren vertikalen Befestigungselement/en und dem unteren Befestigungselement montiert sind, wobei sich die Befestigungselemente zwischen den beiden nebeneinander platzierten Batterien befinden.
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3 ist eine Draufsicht, in der die verschiedenen Teile der Befestigungsvorrichtung dargestellt sind, die über und zwischen den beiden Batterien montiert sind.
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4 zeigt eines der Teile der Befestigungsvorrichtung, und zwar die Schiene als unteres Befestigungselement mit T-förmigen Enden.
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5 ist eine Schnittdarstellung des unteren Befestigungselements gemäß 4 und eines vertikalen Befestigungselements mit einem unteren konischen Segment.
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6 ist eine perspektivische Ansicht einer Gummimatte, die im Batteriekasten unter den Batterien platziert ist.
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Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Befestigungsvorrichtung für Fahrzeugbatterien, und zwar in erster Linie zur Befestigung von Batterien von schweren Nutzfahrzeugen, wie beispielsweise von Lastkraftwagen oder Bussen.
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1a ist eine perspektivische Ansicht zweier Batterien 1a, b, die unter Verwendung einer Befestigungsvorrichtung 2 gemäß der Erfindung nebeneinander in einem Fahrzeug montiert sind. Die Befestigungsvorrichtung 2 umfasst im Wesentlichen ein oberes Befestigungselement 3, ein unteres Befestigungselement 4 und ein vertikales Verbindungselement 5, das zwischen dem oberen und dem unteren Befestigungselement 3, 4 platziert ist und durch diese Elemente ragt. Das vertikale Verbindungselement 5, beispielsweise eine oder mehrere Maden- oder Stiftschrauben/Bolzen, ist im Wesentlichen in dem engen Raum zwischen den beiden nebeneinander positionierten Batterien 1a, b platziert und verbindet das obere Befestigungselement 3 und das untere Befestigungselement 4 mit einer Grundplatte 6 des Batteriekastens.
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Das obere Befestigungselement 3 umfasst mindestens einen, vorzugsweise zwei, aufliegende/n Metallbügel, die jeweils beide Batterien 1a, b überspannen und sich von der Außenkante der ersten Batterie 1a bis zur gegenüberliegenden Außenkante der zweiten Batterie 1b erstrecken. Die Außenkanten jedes Befestigungselements 3 sind nach unten abgekantet und bilden eine Halterung 7, durch welche die Befestigungselemente 3 über die Kanten der Batterien 1a, b greifen können. Dadurch wird verhindert, dass die Batterien 1a, b seitlich verrutschen. Die aufliegenden Bügel 3 besitzen abgekantete Seitenflächen 8, d. h. sie weisen eine Abkantung in ihrer Längsrichtung auf.
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1b zeigt die gleiche Ansicht wie 1a, jedoch ist hier eine Batterie 1a entfernt worden, um das untere Befestigungselement 4 detailliert darzustellen. Die vertikalen Verbindungselemente 5, die Stiftschrauben/Bolzen, sind im Wesentlichen zwischen dem/den oberen Befestigungselement/en und dem unteren Befestigungselement 4 platziert und sind mittels geschweißten Muttern 12 an der Grundplatte 6 angeschraubt (siehe beispielsweise 5).
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2a ist eine Seitenansicht eines der aufliegenden Bügel 3, der mit einem vertikalen Befestigungselement 5, einer Stiftschraube, verbunden ist. Auf der Bodenplatte 10 der Bügel 3 ist eine Feder 9 platziert, die von einer Mutter 11 am Verbindungselement 5, d. h. an der Stiftschraube, gespannt wird und dazu dient, den Bügel 3 an die Oberseite der Batterie zu drücken, wodurch die mechanische Belastung auf eine größere Fläche der Batterieoberseite (nicht dargestellt) verteilt wird.
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2b ist die gleiche Seitenansicht wie in 2a des aufliegenden Bügels 3, jedoch ist hier die Mutter 11 an der Stiftschraube 5 angezogen und der Bügel 3 wird an die Oberseite der Batterien (nicht dargestellt) gedrückt.
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2c ist eine Seitenansicht der beiden Batterien 1a, b, die mithilfe einer Befestigungsvorrichtung 2 gemäß der Erfindung montiert wurden. Mindestens ein vertikales Befestigungselement 5 verbindet das obere Befestigungselement 3 mit dem unteren Befestigungselement 4. Das untere Befestigungselement 4 ist mittels einer geschweißten Mutter 12 lösbar an der Grundplatte 6 angebracht.
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3 ist eine Draufsicht, welche die verschiedenen Teile der Befestigungsvorrichtung 2 zeigt. Das untere Befestigungselement 4 befindet sich zwischen den beiden Batterien 1a, b und seine T-förmigen Enden 4a, b fixieren die Batterien 1a, b in zwei horizontalen Richtungen. Die aufliegenden Bügel 3 sind im Wesentlichen in einem rechten Winkel zu dem unteren Befestigungselement 4 und auf den Batterien 1a, b platziert.
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4 zeigt eines der Teile der Befestigungsvorrichtung 2, und zwar das schienenförmige untere Befestigungselement 4 mit seinen T-förmigen Enden 4a, b. Dieses Teil besteht vorzugsweise aus Kunststoff oder Metall und besitzt leicht abgeschrägte Montagelöcher 13.
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5 ist eine Schnittansicht des unteren Befestigungselements 4 gemäß 4 und eines Teils des vertikalen Befestigungselements 5. Das vertikale Befestigungselement 5 besitzt ein unteres kegelförmiges Segment 14 zur Zentrierung des unteren Befestigungselements 4 und zur Befestigung des unteren Befestigungselements 4 an der Grundplatte 6 des Batteriekastens mittels einer geschweißten Mutter 12 oder dergleichen.
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6 ist eine perspektivische Ansicht einer Gummimatte 15, die auf der Grundplatte 6 des Batteriekastens unter den durch gestrichelte Linien angedeuteten Batterien platziert ist. Diese Gummimatte 15 ist durch Stiftschrauben (nicht dargestellt), die durch die Löcher 16 gesteckt sind, befestigt und erhöht die Reibung zwischen der Grundplatte 6 und den Batterien 1a, b. Die Gummimatte 15 ist mit Aufkantungen 17a–d ausgestattet, die ein horizontales Verrutschen der Batterien 1a, b verhindern.
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Die obige Beschreibung soll in erster Linie das Verstehen der Erfindung erleichtern. Die Erfindung ist natürlich nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen begrenzt. Für einen Experten auf dem Gebiet der Erfindung sind erwartungsgemäß viele Abwandlungsmöglichkeiten im Rahmen der Erfindung ersichtlich, ohne dass von der Grundidee der Erfindung, die durch die beigefügten Patentansprüche festgelegt wird, abgewichen werden muss.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 5040627 [0007]
- US 4128194 [0008]
- JP 08-329917 [0009]
