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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Luftausströmer bzw. ein Gebläse für den Fahrgastraum eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Personenkraftwagens, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Richt- und Diffusoranordnung für einen Luftausströmer gemäß Anspruch 9.
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Ein wichtiger Aspekt im Bau von Kraftfahrzeugen, insbesondere bei Personenkraftwagen, ist der Fahrer- bzw. Fahrgastkomfort im Fahrgastraum. Ein probates Mittel zur Erhöhung dieses Komforts ist die Automatisierung verschiedenster Funktionen. So sind bereits seit langem automatische Fensterheber, automatische Geschwindigkeitsregelanlagen, aber auch automatische Einparksysteme bekannt. Für das Wohlbefinden des Fahrers oder eines Fahrgastes ist die Klimatisierung des Fahrgastraums ein entscheidender Faktor. Diese wird für gewöhnlich über Luftausströmer oder Gebläse vorgenommen. Hierzu weist ein dem Fahrgastraum zugewandtes Ende eines Luftstromkanals Steuerungslamellen oder ein Luftleitgitter zum Steuern der Luftaustrittsrichtung bzw. Drossel- oder Schließvorrichtungen zum Einstellen der austretenden Luftstrommenge auf. Der Luftstrom wird vor dem Eintritt in den Luftausströmer klimatisiert, d.h. gekühlt oder erwärmt. Durch Verschwenken der Lamellen kann der klimatisierte Luftstrom auf den zu kühlenden oder zu erwärmenden Körperabschnitt ausgerichtet werden.
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Beispielsweise ist aus der
DE 10 2007 059 190 A1 ein Luftausströmer zur Belüftung oder Klimatisierung des Innenraums eines Fahrzeugs bekannt, der horizontal angeordnete Lamellen umfasst, mit denen die Richtung des aus dem Luftausströmer austretenden Luftstroms variiert werden kann. Zur Einstellung der Austrittsrichtung und des Volumenstroms der aus dem Luftausströmer ausströmenden Luft weist der Luftausströmer ein Betätigungselement auf. Durch eine erste Betätigungsbewegung wird der Volumenstrom und durch eine zweite Betätigungsbewegung die Austrittsrichtung der aus dem Luftausströmer ausströmenden Luft eingestellt. Über das Betätigungselement kann somit die Stärke und die Richtung des austretenden Luftstroms manuell eingestellt werden.
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Eine Einrichtung zur manuellen Steuerung eines Luftstroms aus einem Luftausströmer mittels Lamellen ist auch aus der
DE 10 2013 100 534 B4 bekannt. Sowohl das Bedienelement als auch die Verstellmittel sind innerhalb des Luftausströmer angeordnet. Zur Steuerung des Luftstroms wird eine Änderung der Ausrichtung der in einer ersten Richtung horizontal und in einer zweiten Richtung vertikal verlaufenden Lamellen vorgenommen. Die Ausrichtung der Lamellen erfolgt jeweils über das kreisförmige Bedienelement. Aus der
DE 20 2012 100 980 U1 ist eine ähnliche Einrichtung zum Steuern eines Luftstroms aus einem Luftausströmer bekannt. Zusätzlich kann hier die Menge der ausströmenden Luft mittels einer Schließeinrichtung gesteuert werden. Die Steuerung der Schließeinrichtung erfolgt über ein das Bedienelement umgebendes Bedienrad.
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Die
DE 10 2014 200 544 A1 offenbart eine weitere Ausführungsform einer lamellenartigen, manuell bedienbaren Einrichtung zum Steuern eines Luftstroms aus einem Luftausströmer. Hiernach verlaufen verschwenkbare Lamellen in einer ersten und in einer zweiten Richtung. Zum Steuern des Luftstroms wird die Ausrichtung der Lamellen geändert, indem die in der ersten Richtung verlaufenden Lamellen um eine in der zweiten Richtung verlaufende Achse und die in der zweiten Richtung verlaufenden Lamellen um eine in der ersten Richtung verlaufende Achse verschwenkt werden. Eine Änderung der Lamellenausrichtung wird über ein Bedienelement der Einrichtung gesteuert, das mit einer ersten Kugelpfanne drehfest verbunden ist. Die erste Kugelpfanne ist wiederum verdrehbar in einer Aufnehmerpfanne gelagert. Die Einrichtung weist weiterhin eine verschwenkbare Schließeinrichtung auf, die über eine Drehbewegung des Bedienelements aus einem geöffneten in einen geschlossenen Zustand überführbar ist.
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Automatisch verstellbare Luftleitvorrichtungen sind zum Beispiel aus der
US 5,860,593 A bekannt. Hierin weist ein Luftkanal einer Fahrzeugklimatisierungseinrichtung eine oder mehrere Ausströmdüsen mit jeweils einer automatisch verstellbaren Luftleitvorrichtung, insbesondere Luftleitgittern, auf. Die jeweilige Luftleitvorrichtung ist von der Klimatisierungssteuereinheit ansteuerbar. In Abhängigkeit von der Sonneneinstrahlung erzeugt die Klimatisierungssteuereinheit Steuerbefehle zur automatischen Einstellung der einem Sitz zugeordneten Luftleitvorrichtung, sodass die klimatisierende Kühlluft gezielt auf diejenigen Sitzregionen/Körperbereiche, die der intensivsten Sonneneinstrahlung ausgesetzt sind, gerichtet werden kann.
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Schließlich offenbart die
US 6,719,623 B1 eine Vorrichtung zur Steuerung eines Luftstroms für eine Fahrgastkabine eines Luftfahrzeugs. Die Vorrichtung weist eine Luftdüse auf, die kugelgelenkig mit einem Gehäuse verbunden ist. Die Luftdüse weist einen Luftstromkanal mit einem Einlassende und einem Auslassende auf, wobei klimatisierte Luft in das Einlassende eintritt und aus dem Auslassende austritt. Mittels eines Elektromotors kann die Ausrichtung des Auslassendes und somit die Luftaustrittsrichtung verändert werden, indem die Düse bezüglich des Gehäuses über das Kugelgelenk ausgelenkt wird. Zur Einstellung des Volumenstroms der ausgeblasenen Luft weist die Vorrichtung einen weiteren Elektromotor auf. Der Elektromotor steuert eine Stellung einer schwenkbaren Drosselklappe um die Austrittsquerschnittsfläche der Düse zu vergrößern bzw. zu verkleinern.
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Angesichts des aufgezeigten Standes der Technik bietet die Ausgestaltung eines Luftausströmers zur Steuerung eines Luftstroms noch Raum für Verbesserungen. Nachteilig am Stand der Technik ist beispielsweise die oftmals manuelle Bedienung, die ein häufiges Nachregeln der Einstellungen, zum Beispiel beim Verstellen des Sitzes, nach sich zieht. Weiterhin ist durch die lamellengesteuerte Austrittsrichtung des Luftstroms nur eine sehr punktuelle Klimatisierung, die zu einer unkomfortabel starken Erwärmung oder Abkühlung einzelner Körperteile, zum Beispiel der das Lenkrad greifenden Hände und/oder Körperregionen führen kann. Auch dies ist nur durch häufiges Verstellen der Austrittsrichtung des Luftstroms umgehbar. Weiterhin ist die Verteilung der kühlenden oder wärmenden Luft innerhalb des Fahrgastraums aufgrund des stark gerichteten Luftstroms lokal begrenzt, was zu Bereichen mit stark unterschiedlicher Temperatur innerhalb des Fahrgastraums führt. Ein weiterer Nachteil ist die oftmals hohe Lautstärke des Gebläses bei einem gerichtet austretenden, nicht diffusen Luftstrom.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Luftausströmer zur Steuerung eines Luftstroms bereitzustellen, der eine verbesserte Klimatisierung und/oder eine verminderte Geräuscherzeugung und so einen erhöhten Komfort innerhalb eines Fahrgastraums ermöglicht.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch einen Luftausströmer zur Steuerung eines Luftstroms mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und eine Richt- und Diffusoranordnung für einen Luftausströmer mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.
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Es ist darauf hinzuweisen, dass die in der nachfolgenden Beschreibung einzeln aufgeführten Merkmale sowie Maßnahmen in beliebiger, technisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung charakterisiert und spezifiziert die Erfindung insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren zusätzlich.
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Vorgeschlagen wird ein Luftausströmer zur Steuerung eines Luftstroms, insbesondere zum Klimatisieren und/oder Belüften eines Fahrgastraums eines Kraftfahrzeugs mit einem an eine Luftstromzufuhr anschließbaren Strömungseintritt, einem Lüftergehäuse zur Aufnahme einer darin bewegbaren Richt- und Diffusoranordnung und mindestens einem in eine Umgebung weisenden Strömungsaustritt, wobei ein den mindestens einen Strömungseintritt und den mindestens einen Strömungsaustritt fluidleitend verbindender Luftkanal durch das Lüftergehäuse und die Richt- und Diffusoranordnung begrenzt wird. Das Gehäuse des Luftausströmers und die Richt- und Diffusoranordnung sind, anders ausgedrückt, derart zueinander angeordnet, dass ein Strömungskanal zwischen einer Außenfläche der Richt- und Diffusoranordnung und einer Innenfläche des Lüftergehäuses entsteht.
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Erfindungsgemäß ist die Richt- und Diffusoranordnung zur Einstellung von Strömungseigenschaften des Luftstroms rotatorisch um eine Mittelachse des Lüftergehäuses bewegbar und/oder translatorisch entlang der Mittelachse des Lüftergehäuses bewegbar und zu der Mittelachse des Lüftergehäuses verschwenkbar, d. h. um einen Winkel zu der Mittelachse des Lüftergehäuses auslenkbar, ausgebildet. Indem die Richt- und Diffusoranordnung relativ zu dem Gehäuse bewegbar ausgebildet ist, kann die Geometrie des Luftkanals und/oder der Strömungsaustrittsöffnung zur Einstellung der Strömungseigenschaften, insbesondere zur Einstellung der Strömungsgeschwindigkeit und/oder des Volumenstroms und/oder der Strömungsaustrittsrichtung und/oder der Diffusivität der Strömung verändert werden.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsform weist die Richt- und Diffusoranordnung zumindest in einem in die Umgebung, insbesondere in den Fahrgastraum, weisenden, vorderen Abschnitt eine konusartige Form auf, die in einer Grund- oder Ausgangsstellung der Richt- und Diffusoranordnung im Wesentlichen rotationssymmetrisch um die Mittelachse des Lüftergehäuses ausgebildet ist. In der Grund- und Ausgangsstellung ist die Mittelachse der Richt- und Diffusoranordnung im Wesentlichen deckungsgleich zur Mittelachse des Lüftergehäuses ausgerichtet und ein hinterer Abschnitt der Richt- und Diffusoranordnung liegt an einer Innenseite des Lüftergehäuses an. Zweckmäßigerweise ragt der vordere Abschnitt aus einer Öffnung des Lüftergehäuses heraus und begrenzt gemeinsam mit dieser den Strömungsaustritt des Luftkanals. Durch eine translatorische Bewegung des vorderen Abschnitts, entlang der Mittelachse des Lüftergehäuses kann auf diese Weise die Querschnittsfläche des Strömungsaustritts vergrößert oder verkleinert werden.
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Vorzugsweise ist die Richt- und Diffusoranordnung zur Steuerung der Austrittsrichtung des Luftstroms zu der Mittelachse des Lüftergehäuses verschwenkbar, d.h. um einen Winkel zu der Mittelachse auslenkbar und/oder zur Steuerung der Strömungsgeschwindigkeit und/oder des Volumenstroms und/oder der Diffusivität entlang der Mittelachse des Lüftergehäuses translatorisch bewegbar. Durch ein Verschwenken der Richt- und Diffusoranordnung zur Mittelachse des Lüftergehäuses, entsteht ein asymmetrischer Ringspalt als Querschnittsfläche des Strömungskanals, wodurch sich die Austrittsrichtung des Luftstroms einstellen lässt. Mittels der translatorischen Bewegung kann die Querschnittsfläche des Strömungsaustritts verkleinert werden: Je kleiner die Querschnittsfläche, desto höher ist die Strömungsgeschwindigkeit und desto gerichteter der Luftstrom, wohingegen aus einer größeren Querschnittsfläche eine niedrigere Strömungsgeschwindigkeit und somit eine erhöhte Diffusivität resultiert. Durch eine regelmäßig wiederkehrende translatorische Bewegung, ein sogenanntes „Pumpen“ der Richt- und Diffusoranordnung kann die Diffusivität des Luftstroms weiter erhöht werden.
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Eine besonders hohe Diffusivität des Luftstroms lässt sich erzeugen, indem die Richt- und Diffusoranordnung zur Steuerung der Diffusivität bezüglich der Mittelachse des Lüftergehäuses verschwenkt ist, d.h., dass die Richt- und Diffusoranordnung aus ihrer Grund- oder Ausgangsstellung ausgelenkt ist, und gleichzeitig um die Mittelachse des Lüftergehäuses rotatorisch angetrieben ist und/oder entlang der Mittelachse des Lüftergehäuses translatorisch angetrieben ist. Bei gleichzeitiger Rotation der Richt- und Diffusoranordnung und Auslenkung aus ihrer Grund- oder Ausgangsstellung führt der vordere, vorzugsweise konisch ausgeführte Abschnitt eine Art Taumelbewegung aus, wodurch eine erhöhte Diffusivität innerhalb des austretenden Luftstroms erzeugt wird. Durch zusätzliches „Pumpen“, d.h. durch eine zusätzliche, regelmäßig und/oder rhythmisch wiederkehrende translatorische Bewegung, kann die Diffusivität noch weiter gesteigert werden.
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Zur aktiven bzw. automatischen Steuerung zumindest der translatorischen und/oder der rotatorischen Bewegung der Richt- und Diffusoranordnung kann ein Stellmotor vorgesehen sein. Der Stellmotor ist zur Ausführung verschiedener Steuerungsabläufe, zum Beispiel über eine speicherprogrammierbare Steuerung, programmierbar. Insbesondere ist der Stellmotor zur Ausführung von Steuerungsabläufen programmiert, die in einer periodisch wiederkehrenden Bewegung der Richt- und Diffusoranordnung resultieren. Ein Fahrzeuginsasse kann somit beispielsweise die Diffusorfunktion aktivieren, wodurch die Richt- und Diffusoranordnung in eine ausgelenkte Position schwenkt, rotiert und/oder „pumpt“. Je nach gewünschter Diffusivität kann die Geschwindigkeit der Rotation und/oder des „Pumpens“ erhöht bzw. verringert werden.
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Zumindest das Verschwenken der Richt- und Diffusoranordnung zu der Mittelachse des Lüftergehäuses und/oder zumindest eine Auslenkung der Richt- und Diffusoranordnung aus der Grund- oder Ausgangsstellung um einen Winkel zu der Mittelachse des Lüftergehäuses kann alternativ auch manuell durchführbar bzw. einstellbar sein. Optional oder alternativ kann die translatorische Bewegung der Richt- und Diffusoranordnung entlang der Mittelachse des Lüftergehäuses und/oder zumindest eine Auslenkung der Richt- und Diffusoranordnung aus der Grund- oder Ausgangsstellung um eine Strecke entlang der Mittelachse des Lüftergehäuses manuell durchführbar bzw. einstellbar sein.
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Zur Lösung der Aufgabe wird ebenfalls eine Richt- und Diffusoranordnung für einen Luftausströmer, die zur Steuerung eines Luftstroms in ein Lüftergehäuse des Luftausströmers einsetzbar ist und mit diesem einen mindestens einen Strömungseintritt und mindestens einen Strömungsauftritt aufweisenden Luftkanal ausbildet.
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Erfindungsgemäß ist die Richt- und Diffusoranordnung derart gelenkig, bevorzugt kugelgelenkig in dem Lüftergehäuse lagerbar ist, dass die Richt- und Diffusoranordnung zur Veränderung der Geometrie des Luftkanals rotatorisch um eine Mittelachse des Lüftergehäuses bewegbar und/oder translatorisch entlang der Mittelachse des Lüftergehäuses bewegbar und zu der Mittelachse des Lüftergehäuses verschwenkbar ist. Vorzugsweise weist die Richt- und Diffusoranordnung einen Kugelkopf und eine entsprechende Kugelpfanne auf, die gemeinsam ein Kugelgelenk bilden, welchen in das Innere des Lüftergehäuses hineinragend mit diesem translatorisch bewegbar verbindbar ist. Außerdem ist es zweckmäßig, dass die Richt- und Diffusoranordnung zumindest in einem in die Umgebung weisenden Abschnitt eine konusartige Form aufweist, die in einer Grund- oder Ausgangsstellung der Richt- und Diffusoranordnung im Wesentlichen rotationssymmetrisch um die Mittelachse des Lüftergehäuses ausgebildet ist. Ein dem vorderen Abschnitt gegenüberliegend angeordneter hinterer Abschnitt der Richt- und Diffusoranordnung ist zweckmäßigerweise mit einer kugelähnlichen Geometrie ausgebildet und der Innenraumgeometrie des Lüftergehäuses angepasst.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in der folgenden Figurenbeschreibung offenbart. Es zeigt die einzige
- 1 eine schematische Schnittdarstellung einer beispielhaften Ausführung eines erfindungsgemäßen Luftausströmers in einer Grund- oder Ausgangstellung, aus einer seitlichen Ansicht.
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In der 1 ist ein Schnitt einer beispielhaften Ausführung eines erfindungsgemäßen Luftausströmers 100, aus einer seitlichen Ansicht in einer Grund- oder Ausgangsstellung schematisch dargestellt. Der Luftausströmer 100 weist ein im Wesentlichen kugelförmig ausgebildetes Lüftergehäuse 110 und eine, koaxial zu dessen Mittelachse 111 angeordnete Richt- und Diffusoranordnung 120 auf. Das Lüftergehäuse 110 bildet gemeinsam mit der Richt- und Diffusoranordnung 120 einen Luftkanal 200 aus, dessen einer Umgebung 300 zugewandter Strömungsaustritt 201 durch einen konusförmigen, vorderen Abschnitt 121 der Richt- und Diffusoranordnung 120 und eine Öffnung des Lüftergehäuses 110 ringspaltförmig begrenzt wird. Ein hinterer Abschnitt 122 der Richt- und Diffusoranordnung 120 liegt an einer Innenfläche des Lüftergehäuses 110 an und ist von einem Strömungseintritt 202 des Luftkanals 200 umgeben. Der Strömungseintritt 202 ist mit einem Luftzufuhrkanal 203 fluidleitend verbunden. Der hintere Abschnitt 122 der Richt- und Diffusoranordnung 120 ist im Wesentlichen kugelförmig ausgebildet.
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Die Richt- und Diffusoranordnung 120 weist außerdem ein über einen als Welle ausgebildeten Kugelstab 123 translatorisch entlang der Mittelachse 111 in Richtung des Pfeils Z beweglich zu dem Lüftergehäuse 110 gelagertes Kugelgelenk 124 auf. Der Kugelstab 123 ist über einen Stellmotor 400 translatorisch und rotatorisch angetrieben. Die rotatorische Bewegung des Kugelstabs 123 erfolgt um die Mittelachse 111 entlang des Pfeils X. Zur Übertragung der Drehbewegung des Kugelstabs 123 auf die Richt- und Diffusoranordnung 120 kann zwischen Kugelkopf und Kugelpfanne des Kugelgelenks 124 bspw. ein Reibschluss vorgesehen sein. Ein Verschwenken der Richt- und Diffusoranordnung um einen Winkel zu der Mittelachse 111, entlang des Pfeils Y ist bspw. durch manuelle Betätigung eines Fahrgastes oder eines Fahrers möglich.
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Zusammengefasst ist die Richt- und Diffusoranordnung 120, relativ zu dem Lüftergehäuse 110, translatorisch entlang der Mittelachse 111, in Richtung des Pfeils Z, rotatorisch um die Mittelachse 111 in Richtung des Pfeils X bewegbar und um einen Winkel zu der Mittelachse 111, in Richtung des Pfeils Y schwenkbar gelagert. Durch Auslenken der Richt- und Diffusoranordnung 120 aus ihrer Grund- oder Ausgangstellung, entweder manuell oder mittels des Stellmotors 400, entlang der jeweiligen Richtungen der Pfeile X, Y und Z lässt sich einerseits die Geometrie des Luftkanals 200 und andererseits die Geometrie des Strömungsaustritts 201 zur Steuerung der Luftstromeigenschaften, wie Volumenstrom, Strömungsgeschwindigkeit, Diffusivität und/oder Austrittsrichtung verändern. Durch periodisches und/oder rhythmisches Auslenken können zusätzlich Verwirbelungen des Luftstroms, die zu einer erhöhten Diffusivität beitragen, erzeugt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Luftausströmer
- 110
- Lüftergehäuse
- 111
- Mittelachse
- 120
- Richt- und Diffusoranordnung
- 121
- vorderer Abschnitt
- 122
- hinterer Abschnitt
- 123
- Kugelstab
- 124
- Kugelgelenk
- 200
- Luftkanal
- 201
- Strömungsaustritt
- 202
- Strömungseintritt
- 203
- Luftzufuhrkanal
- 300
- Umgebung
- 400
- Stellmotor
- X, Y, Z
- Richtungspfeil
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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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- DE 102007059190 A1 [0003]
- DE 102013100534 B4 [0004]
- DE 202012100980 U1 [0004]
- DE 102014200544 A1 [0005]
- US 5860593 A [0006]
- US 6719623 B1 [0007]
