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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Vergaser für einen Verbrennungsmotor eines Arbeitsgerätes, welcher einen Lufttrichter, in welchem eine Drosselklappe angeordnet ist, und eine mit einem Kraftstofftank verbundene Regelkammer aufweist, wobei die Regelkammer über eine in einen Innenraum des Lufttrichters mündende Kraftstoffleitung mit dem Lufttrichter verbunden ist, wobei zwischen der Regelkammer und der Mündung der Kraftstoffleitung in den Innenraum des Lufttrichters eine Pumpkammer mit einem Membranelement in der Kraftstoffleitung angeordnet ist.
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Stand der Technik
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Im Bereich der Mündung der Kraftstoffleitung in den Lufttrichter und damit unmittelbar am Übergang von der Kraftstoffleitung in den Lufttrichter ist üblicherweise eine sogenannte Checkvalve in Form eines Rückschlagventils angeordnet. Das Rückschlagventil soll im Leerlaufbetrieb des Verbrennungsmotors verhindern, dass Luft aus dem Lufttrichter in die Kraftstoffleitung eintritt. Damit das Rückschlagventil möglichst schnell bei einer Veränderung des Betriebszustands des Verbrennungsmotors reagieren kann, wird üblicherweise als Verschlussteil ein dünnes Plättchen verwendet, welches eine geringe Masse aufweist. Im Volllastbetrieb des Verbrennungsmotors ist das Rückschlagventil in einer geöffneten Stellung, so dass Kraftstoff ungehindert aus der Kraftstoffleitung in den Lufttrichter einströmen kann. Der Druck im die Form einer Venturi-Düse aufweisenden Lufttrichter ist dabei geringer als der Kraftstoffdruck in der Regelkammer, so dass der Kraftstoff aus der Kraftstoffleitung über die Mündung der Kraftstoffleitung in den Innenraum des Lufttrichters einströmen kann. Steigt im Volllastbetrieb der Saughub des in der Pumpkammer angeordneten Membranelements stark an, ist es möglich, dass das Rückschlagventil kurzzeitig in eine geschlossene Stellung übergeht, wodurch der Kraftstofffluss unterbrochen wird und damit das Drosselvermögen in der Kraftstoffleitung im Vollastbetrieb nicht weiter erhöht werden kann.
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Darstellung der Erfindung: Aufgabe, Lösung, Vorteile
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Vergaser für einen Verbrennungsmotor eines Arbeitsgerätes sowie ein Arbeitsgerät selbst zur Verfügung zu stellen, bei welchen das Drosselvermögen in der Kraftstoffleitung im Volllastbetrieb des Verbrennungsmotors erhöht werden .
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Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Der Vergaser gemäß der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass zwischen der Pumpkammer und dem Lufttrichter beabstandet zu der Mündung der Kraftstoffleitung in den Innenraum des Lufttrichters ein in eine geöffnete Stellung und in eine geschlossene Stellung überführbares Ventil in der Kraftstoffleitung angeordnet ist, welches derart geregelt ist, dass dieses in einem Leerlaufbetrieb des Verbrennungsmotors in der geschlossenen Stellung angeordnet ist, so dass ein Einströmen von Luft aus dem Lufttrichter in Richtung der Pumpkammer verhindert ist.
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Erfindungsgemäß ist es nunmehr vorgesehen, dass unmittelbar in der Mündung der Kraftstoffleitung in den Innenraum des Lufttrichters keine Checkvalve in Form eines Rückschlagventils mehr angeordnet ist. Stattdessen ist nunmehr beabstandet zu der Mündung der Kraftstoffleitung in den Innenraum des Lufttrichters ein Ventil in der Kraftstoffleitung angeordnet, welches im Leerlaufbetrieb in einer geschlossenen Stellung positioniert ist, so dass das Ventil in der geschlossenen Stellung die Kraftstoffleitung verschließt, so dass keine Luft in die Kraftstoffleitung einströmen kann. Dadurch, dass das Ventil beabstandet zu der Mündung der Kraftstoffleitung angeordnet ist und in der Mündung selber keine Checkvalve bzw. kein Rückschlagventil mehr angeordnet ist, kann bei einer Erhöhung des Saughubs durch das Membranelement im Volllastbetrieb ungehindert Kraftstoff im Bereich der Mündung ein kurzes Stück zurück und damit entgegengesetzt zu der Flussrichtung des Kraftstoffs in der Kraftstoffleitung strömen, wodurch das Drosselvermögen wesentlich erhöht werden kann und zudem die Drosselung auch störungsfreier erfolgen kann. Dadurch kann der Einstellbereich des Vergasers und damit des Verbrennungsmotors im Volllastbetrieb erhöht werden. Dadurch, dass nunmehr in der Mündung selber keine Checkvalve mehr angeordnet ist, weist die Mündung der Kraftstoffleitung in den Innenraum des Lufttrichters auch nicht mehr die Funktion einer Düse auf, sondern bildet nunmehr nur noch einen einfach geformten Kanal in den Lufttrichter aus.
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Die Position des Ventils in der Kraftstoffleitung ist vorzugsweise derart gewählt, dass der Abstand zwischen dem Ventil und der Mündung der Kraftstoffleitung in den Innenraum des Lufttrichters nicht zu groß ist. Bevorzugt ist das Ventil ortsnah zu der Mündung der Kraftstoffleitung in den Innenraum des Lufttrichters angeordnet. Ortsnah bedeutet dabei, dass das Ventil nicht in der Mündung selber positioniert ist, sondern ein Abstand zwischen der Mündung und dem Ventil ausgebildet ist, wobei dieser Abstand jedoch gering ist. Das Ventil ist damit in der Kraftstoffleitung in Flussrichtung des Kraftstoffs kurz vor der Mündung der Kraftstoffleitung in den Innenraum des Lufttrichters angeordnet. Im Leerlaufbetrieb kann sich der Bereich der Kraftstoffleitung zwischen der Mündung und dem Ventil leeren, so dass der sich noch in diesem Bereich der Kraftstoffleitung und damit in Flussrichtung hinter dem Ventil befindliche Kraftstoff in den Lufttrichter abfließen kann. Beim Übergang vom Leerlaufbetrieb in den Volllastbetrieb öffnet sich das Ventil, wodurch Kraftstoff in den sich geleerten Bereich der Kraftstoffleitung wieder einströmen kann. Ist dieser Bereich der Kraftstoffleitung zu lang, kann es zu einer vorübergehenden Abmagerung kommen. Durch die ortsnahe Anordnung des Ventils zu der Mündung kann der Bereich der Kraftstoffleitung zwischen dem Ventil und der Mündung relativ kurz ausgebildet sein, so dass das Auftreten einer Abmagerung beim Übergang vom Leerlaufbetrieb in den Volllastbetrieb verhindert werden kann.
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Um die Funktion des Ventils zu verbessern, ist die Stellung des Ventils vorzugsweise an die Stellung der Drosselklappe in dem Lufttrichter angepasst. Sobald die Drosselklappe ihre Stellung beim Umschalten vom Volllastbetrieb in den Leerlaufbetrieb und umgekehrt verändert, kann dadurch zeitgleich auch die Stellung des Ventils entsprechend verändert werden. Befindet sich die Drosselklappe in der geöffneten Stellung ist damit auch das Ventil in der geöffneten Stellung bzw. wenn die Drosselklappe in der geschlossenen Stellung ist, ist auch das Ventil in der geschlossenen Stellung positioniert.
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Das Ventil ist vorzugsweise nicht in Form eines Rückschlagventils ausgebildet, welches lediglich ein dünnes Plättchen zum Verschließen der Kraftstoffleitung aufweist, sondern das Ventil ist vorzugsweise wesentlich stabiler ausgebildet als ein Rückschlagventil. Bevorzugt ist es dabei vorgesehen, dass das Ventil einen Absperrkörper in Form eines Drehschiebers oder einer eine Bohrung aufweisenden Kugel aufweist. Weist das Ventil als Absperrkörper einen Drehschieber oder eine eine Bohrung aufweisende Kugel auf, so kann erreicht werden, dass selbst bei auftretenden Vibrationen im Leerlaufbetrieb, das Ventil sich nicht bewegt und dadurch dicht bleibt, so dass ein Durchfluss von Kraftstoff durch das Ventil sicher verhindert werden kann. Würde das Ventil als Absperrkörper lediglich ein dünnes Plättchen aufweisen, so wie dies bei einem üblicherweise vorgesehenen Rückschlagventil der Fall ist, so kann das Plättchen in Schwingung versetzt werden, wodurch dieses undicht wird und Kraftstoff durch das Rückschlagventil hindurch in den Lufttrichter im Leerlaufbetrieb fließen kann, wodurch der Leerlaufbetrieb erheblich gestört wird, da der Kraftstoff in den nahezu strömungsfreien Querschnitt des Lufttrichters eintritt und dadurch unregelmäßig durch die fast geschlossene Drosselklappe in den Brennraum des Verbrennungsmotors gelangt. Dies kann durch das Vorsehen eines Absperrkörpers in Form eines Drehschiebers oder einer eine Bohrung aufweisenden Kugel verhindert werden. Ist der Absperrkörper in Form eines Drehschiebers ausgebildet, kann das Ventil ein Drehschieberhahn sein. Ist der Absperrkörper in Form einer eine Bohrung aufweisenden Kugel ausgebildet, kann das Ventil ein Kugelhahn sein.
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Zur Überführung des Ventils in die geschlossene Stellung und in die geöffnete Stellung kann dieses mechanisch, elektrisch oder pneumatisch steuerbar sein.
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Bei einer mechanischen Steuerung kann das Ventil beispielsweise mittels eines Hebels betätigbar sein. Der Hebel ist vorzugsweise außerhalb der Kraftstoffleitung angeordnet und mit dem innerhalb der Kraftstoffleitung angeordneten Absperrkörper des Ventils beispielsweise über einen Achskörper verbunden. Am Durchtritt des Achskörpers durch eine Wandung des Vergasers ist vorzugsweise ein Dichtelement, beispielsweise ein O-Ring, angeordnet.
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Bei einer mechanischen Steuerung des Ventils, kann der Hebel über ein Gestänge mit der Drosselklappe verbunden sein, wodurch auf eine einfache, mechanische Art und Weise eine Anpassung der Stellung des Ventils an die Stellung der Drosselklappe ermöglicht werden kann. Das Gestänge kann beispielsweise eine oder mehrere Stangen, insbesondere Koppelstangen, vorzugsweise aus Metall aufweisen. Die Bewegung und damit die Stellung des Ventils ist dadurch zwangsweise an die Bewegung und damit die Stellung der Drosselklappe gekoppelt. Eine Anpassung der Stellung des Ventils an die Stellung der Drosselklappe kann dadurch mit einer besonders hohen Sicherheit, nahezu fehlerfrei erfolgen, da über das Gestänge eine Zwangsführung ausgebildet ist.
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Ist das Ventil hingegen nicht mechanisch, sondern elektrisch gesteuert, kann das Ventil beispielsweise ein elektrisch betätigtes Membranventil sein. Ein Membranventil weist als Absperrkörper eine Membran und einen auf die Membran wirkenden Druckkörper auf, wobei die Membran mit einem Dichtsteg zusammenwirkt. Da bei einem derartigen Ventil lediglich die Membran und keine anderen mechanischen Bauteile mit dem Kraftstoff in Kontakt kommen, können Ablagerungen und Verschmutzungen an mechanischen Bauteilen bei dieser Art Ventil vermieden werden, so dass auftretende Verschleißerscheinungen an dem Ventil wesentlich reduziert werden können.
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Die Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe erfolgt ferner mittels eines Arbeitsgerätes, welches einen Verbrennungsmotor aufweist, der einen Vergaser aufweist, der wie vorstehend beschrieben aus- und weitergebildet ist. Ein Arbeitsgerät kann beispielsweise eine Kettensäge, eine Kreissäge oder ein Trennschleifer sein.
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Figurenliste
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Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung eines Vergasers gemäß der Erfindung,
- 2 eine schematische Explosionsdarstellung eines Ausschnitts des in 1 gezeigten Vergasers, und
- 3 eine schematische Darstellung des in 2 gezeigten Ausschnitts in einem zusammengebauten Zustand.
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Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
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1 zeigt schematisch einen Vergaser 100 für einen Verbrennungsmotor eines Arbeitsgerätes.
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Der Vergaser 100 weist einen Lufttrichter 10 auf, in dessen Innenraum 11 eine Drosselklappe 12 angeordnet ist. Entsprechend des Pfeils 13 strömt Luft durch den Lufttrichter 10, wobei die Drosselklappe 12 in Strömungsrichtung der Luft hinter einer Querschnittsverengung 14 des Innenraumes 11 des Lufttrichters 10 angeordnet ist. Durch die Querschnittsverengung 14 wird ein Venturi-Effekt bzw. eine Venturi-Düse ausgebildet.
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Im Bereich der Querschnittsverengung 14 mündet eine Kraftstoffleitung 15 in den Innenraum 11 des Lufttrichters 10. Die Kraftstoffleitung 15 verbindet eine mit einem hier nicht dargestellten Kraftstofftank verbundene Regelkammer 16 mit dem Lufttrichter 10. Zwischen der Regelkammer 16 und der Mündung 17 der Kraftstoffleitung 15 in den Innenraum 11 des Lufttrichters 10 ist eine Pumpkammer 18 mit einem hier nicht gezeigten Membranelement in der Kraftstoffleitung 15 angeordnet. Das Membranelement bildet eine Pumpeinheit aus. Das Membranelement kann über ein hier nicht gezeigtes Stellelement bewegt werden, welches beispielsweise ein Piezoelement sein kann.
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In mit den Pfeilen
19 dargestellten Flussrichtung des Kraftstoffs durch die Kraftstoffleitung
15 ist vor und hinter der Pumpkammer
18 jeweils eine Strömungsdiode
20 angeordnet. Die Strömungsdioden
20 weisen vorzugsweise jeweils eine Ausgestaltung auf, wie sie in der
DE 299 17 547 U1 beschrieben ist. Die Strömungsdioden
20, die Pumpkammer
18 und das darin angeordnete Membranelement bilden zusammen eine Reguliereinheit aus, welche die Strömung des Kraftstoffs in der Kraftstoffleitung
15 von der Regelkammer
16 bis zur Mündung 17 im Lufttrichter
10 effizient und flexibel anpassen kann. Durch eine periodische Ansteuerung des Membranelements wird in der Pumpkammer
18 durch eine Auf- und Abbewegung des Membranelements periodisch ein Über- und Unterdruck erzeugt. Die periodische Volumenänderung führt in Verbindung mit der Diodizität der Strömungsdioden
20 zu einer Pumpwirkung der Reguliereinheit. Diese Pumpwirkung ist der Flussrichtung
19 des Kraftstoffs in der Kraftstoffleitung
15 entgegengesetzt, wodurch die Reguliereinheit als Drosseleinheit wirken kann.
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Um das Drosselvermögen bzw. die Drosselwirkung zu erhöhen, indem auch bei einem hohen Saughub des in der Pumpkammer 18 angeordneten Membranelements im Volllastbetrieb eine hohes Drosselvermögen erreichbar ist, ist im Bereich der Mündung 17 der Kraftstoffleitung 15 kein Rückschlagventil mehr angeordnet. Durch das Fehlen des Rückschlagventils kann erreicht werden, dass bei einem hohen Saughub Kraftstoff in der Kraftstoffleitung 15 und insbesondere im Bereich der Mündung 17 ungehindert zurückfließen kann, ohne dass durch ein Ventil im Bereich der Mündung 17 der Weg für den Rückfluss des Kraftstoffs entgegen der Flussrichtung 19 versperrt ist. Um jedoch trotzdem eine Sperrwirkung im Leerlaufbetrieb erreichen zu können, so dass ein Eintritt von Luft in die Kraftstoffleitung 15 und auch ein Eintritt von Kraftstoff in den Lufttrichter 10 sicher verhindert werden kann, ist zwischen der Pumpkammer 18 und dem Lufttrichter 10 beabstandet zu der Mündung 17 der Kraftstoffleitung 15 in den Innenraum 11 des Lufttrichters 10 ein in eine geöffnete Stellung und in eine geschlossene Stellung überführbares Ventil 21 in der Kraftstoffleitung 15 angeordnet. Das Ventil 21 ist derart geregelt, dass in dem Leerlaufbetrieb des Verbrennungsmotors dieses in der geschlossenen Stellung angeordnet ist, so dass ein Einströmen von Luft aus dem Lufttrichter 10 in Richtung der Pumpkammer 18 verhindert ist. Im Volllastbetrieb hingegen ist das Ventil 21 in der geöffneten Stellung positioniert, dass Kraftstoff ungehindert durch die Kraftstoffleitung 15 in Richtung der Mündung 17 strömen kann.
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Das Ventil 21 ist nicht in der Mündung 17 der Kraftstoffleitung 15 angeordnet, sondern beabstandet zu der Mündung 17, so dass bei einem erhöhten Saughub Kraftstoff innerhalb der Kraftstoffleitung 15 von der Mündung 17 aus zurück und damit entgegen der Flussrichtung 19 in Richtung des Ventils 21 strömen kann. Der Abstand zwischen der Mündung 17 und dem Ventil 21 ist dabei aber nicht zu groß, sondern das Ventil 21 ist ortsnah zu der Mündung 17 der Kraftstoffleitung 15 in den Innenraum 11 des Lufttrichters 10 angeordnet. Das Ventil 21 ist dabei zwischen der in Flussrichtung 19 hinter der Pumpkammer 18 angeordneten Strömungsdiode 20 und der Mündung 17 der Kraftstoffleitung 15 in den Lufttrichter 10 angeordnet.
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Bei der in 1 gezeigten Ausgestaltung weist das Ventil 21 einen Absperrkörper 22 in Form einer eine Bohrung 23 aufweisenden Kugel 24 auf. Die Kugel 24 ist drehbar gelagert, so dass in der geöffneten Stellung des Ventils 21 die Bohrung 23 fluchtend mit der Kraftstoffleitung 15 positioniert ist, so dass Kraftstoff ungehindert durch die Bohrung 23 und damit durch das Ventil 21 strömen kann. In 1 ist das Ventil 21 in der geschlossenen Stellung positioniert, in welcher die Bohrung 23 quer zu der Kraftstoffleitung 15 positioniert ist, so dass kein Kraftstoff durch die Bohrung 23 und damit auch nicht durch das Ventil 21 hindurchfließen kann.
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Das in 1 gezeigte Ventil 21 ist mechanisch steuerbar, um in die geöffnete Stellung und in die geschlossene Stellung überführt zu werden. Hierfür weist das Ventil 21 einen Hebel 25, welcher drehbar gelagert ist. Der Hebel 25 ist außerhalb der Kraftstoffleitung 15 angeordnet und mit dem innerhalb der Kraftstoffleitung 15 angeordneten Absperrkörper 22 des Ventils 21 über einen Achskörper 26, wie in 3 zu erkennen ist, verbunden. Am Durchtritt des Achskörpers 26 durch eine Wandung 27 des Vergasers 100 ist ein Dichtelement 28, beispielsweise ein O-Ring, angeordnet.
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Die Stellung des Ventils 21 ist an die Stellung der Drosselklappe 12 in dem Lufttrichter 10 angepasst, so dass bei einer Veränderung der Stellung der Drosselklappe 12 zeitgleich eine entsprechende Veränderung der Stellung des Ventils 21 erreicht wird. Damit kann das Ventil 21 besonders schnell bei einer Umschaltung vom Leerlaufbetrieb in den Volllastbetrieb und umgekehrt eingestellt werden.
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Bei der hier gezeigten Ausgestaltung ist dafür das Ventil 21 unmittelbar mit der Drosselklappe 12 gekoppelt, indem der Hebel 21 über ein Gestänge 29, beispielsweise eine starr ausgebildete Koppelstange, mit der Drosselklappe 12 bzw. einem Hebel 30 der Drosselklappe 12 verbunden ist, wie in 2 und 3 gezeigt ist.
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Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf die vorstehend angegebene bevorzugte Ausgestaltung. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von den dargestellten Lösungen auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder den Zeichnungen hervorgehenden Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktiven Einzelheiten, räumliche Anordnungen und Verfahrensschritte, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Vergaser
- 10
- Lufttrichter
- 11
- Innenraum
- 12
- Drosselklappe
- 13
- Strömungsrichtung der Luft
- 14
- Querschnittsverengung
- 15
- Kraftstoffleitung
- 16
- Regelkammer
- 17
- Mündung
- 18
- Pumpkammer
- 19
- Flussrichtung
- 20
- Strömungsdiode
- 21
- Ventil
- 22
- Absperrkörper
- 23
- Bohrung
- 24
- Kugel
- 25
- Hebel
- 26
- Achskörper
- 27
- Wandung
- 28
- Dichtelement
- 29
- Gestänge
- 30
- Hebel
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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