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Hintergrund
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Hier wird eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Betätigung einer Feststellbremse, insbesondere von einem Landmaschinenfahrzeug, Nutzfahrzeug oder einer Arbeitsmaschine, mit einem Pedalhebel mit Pedal und mit einem Spannwerk beschrieben. Es wird auch ein Herstellungsverfahren der vorgenannten Vorrichtung beschrieben.
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Ein Spannwerk ist ein mechanisches Getriebe, das zwei stabile Lagen unter Einwirkung einer Druckkraft einnehmen kann. Das Spannwerk kann rotatorisch oder translatorisch realisiert sein. Ein translatorisches Spannwerk wird auch in Kombination eines Schaltherzes als mechanisches Bauteil realisiert. Das Schaltherz hat in der Regel eine kreisförmig geschlossene Nut, deren Insel die Form eines Herzens ausbildet. Ein Stift wird als Kulisse beim Betätigen des Schalters in vier Etappen im Kreis herum in der Nut geleitet. Das Schaltherz ist abhängig von der Zugkraftrichtung und somit der Aufhängung beispielsweise um 180° gewendet im Spannwerk angeordnet.
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Stand der Technik
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Die
JP 2009 234352 A beschreibt eine Feststellbremsbetätigungsvorrichtung mit einem Spannwerk und mit einem Gestänge aus vier Stangen, die an drei Schwenkpunkten verbunden sind und jeweils an den Enden aufgehängt sind. Die oberste Stange hat zwei Rückstellfedern und ein Betätigungskabel. Die beiden Rückstellfedern wirken auf den gleichen Schwenkpunkt gleichsinnig mit zwei verschiedenen Hebelarmen. Die zweite, folgende obere Stange ist mit einem Kurvenfolgekörper in einem Kurvenkörper geführt. Der Kurvenkörper hat einen ovalförmigen-Kurvenausschnitt mit einem unteren Wellenhaken, wobei der Kurvenfolgekörper auf der äußeren Kurvenfläche geführt wird. Der Kurvenfolgekörper hat zwei statische Positionen. Eine Position entspricht der geöffneten Bremse und eine zweite verriegelte Position entspricht der festgesetzten Bremsposition. An der untersten Stange ist ein Pedal angeordnet.
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Zu lösendes Problem
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Ziel ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Betätigung einer Feststellbremse, insbesondere eines Landmaschinenfahrzeugs, Nutzfahrzeugs oder einer Arbeitsmaschine der eingangs bezeichneten Art mit einer Vorrichtung bereitzustellen, die einfach mit wenigen Bauteilen aufgebaut ist und effektiv bedienbar ist sowie in der Herstellung vereinfacht ist.
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Lösung, Vorteile und Ausgestaltung
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Eine hier beschriebene Vorrichtung zur Betätigung einer Feststellbremse, insbesondere eines Landmaschinenfahrzeugs, Nutzfahrzeugs oder einer Arbeitsmaschine, ist ausgebildet mit einem Pedalhebel mit einem Pedal, mit einem, insbesondere translatorisch ausgebildeten, Spannwerk umfassend mindestens ein Kurvenelement, mit einem Schwenkbolzen, auf dem der Pedalhebel schwenkbar angeordnet ist und mit einer Rückstellvorrichtung, die den Pedalhebel vorspannt, mit einem Kurvenfolgeelement, das in einer als Schaltherz ausgebildeten, umlaufenden Nut mit einer charakteristischen Kurve des Kurvenelements läuft, wobei die charakteristische Kurve einen ersten Abschnitt für die geöffnete Feststellbremse, einen zweiten Abschnitt zur Zuführung zu einer geschlossenen Feststellbremse, einen dritten Abschnitt, in dem die Feststellbremse verriegelt ist und einen vierten Abschnitt zur Rückführung in eine geöffnete Feststellbremse aufweist. Das Kurvenelement ist mit mindestens einer Zwangsführungsmechanik und die charakteristische Kurve derart ausgebildet, so dass bei einer ersten Betätigung des Pedals in einer erhöhten Position mit offener Feststellbremse das Kurvenfolgeelement aus dem ersten Abschnitt in den zweiten Abschnitt lenkbar ist und in dem dritten Abschnitt mit geschlossener Feststellbremse vertiefend einrastbar ist, bei einer zweiten Betätigung des vertieften Pedals das Kurvenfolgeelement aus dem dritten Abschnitt in den vierten Abschnitt überführbar ist, bis es wieder in den ersten Abschnitt mit offener Feststellbremse sicherbar ist.
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Weiterbevorzugt weist die Vorrichtung einen Vorrichtungskasten auf, wobei insbesondere der Schwenkbolzen, auf dem der Pedalhebel schwenkbar angeordnet ist, quer über die Breite des Vorrichtungskastens angeordnet ist. Weiter bevorzugt ist die als Rückstellvorrichtung ausgebildete Rückstellfeder, die den Pedalhebel vorspannt, an einer Querstange über die Breite des Vorrichtungskastens gesichert. Somit ist die Vorrichtung als einfaches Modul in einer Arbeitsmaschine verbaubar.
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Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist im Wesentlichen auf zwei schwenkbare Bauteile, den Pedalhebel und das Kurvenelement als Spannwerk, reduziert und vereinfacht. Diese beiden Bauteile sind Spezialbauteile. Alle weiteren Bauteile sind im Wesentlichen Standardbauteile. Der Pedalhebel ist also als im Wesentlichen das einzige schwenkbare Hebelbauteil im Vorrichtungskasten mit Koppelung an das Kurvenelement ausgebildet. Der Pedalhebel ist als eckige U-Form mit der Seitenansicht gesehen mit langer Basislänge bevorzugt ausgebildet. Der Pedalhebel weist eine Bohrung in einem ausgebildeten abstehenden Hebelarm bezüglich des Schwenklagers mit Schwenkbolzen zur Ansteuerung eines Feststellbremsgestänges mit Schwenkscharnier an einem Schenkel-Ende der U-Form auf.
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Um die Wirksamkeit der Vorrichtung und eines Verfahrens zum Betrieb zu verbessern sind der erste und insbesondere dritte Abschnitt mit einer vertieften Ausprägung im Kurvenelement in Wesentlichen in Richtung einer Aufhängungsachse des Kurvenelements mit mindestens einer, bevorzugt zwei Durchmesserstärken des Kurvenfolgeelements ausgebildet. Damit wird eine verbesserte Haptik in beiden stabilen Pedalpositionen geschaffen und dem Anwender die Position des Pedals besser vermittelt.
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Figurenliste
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Mögliche Ausführungen werden nun anhand der beigefügten schematischen Darstellungen näher erläutert, von denen zeigen:
- 1 eine perspektivische Ansicht der Vorrichtung im gelösten Betriebszustand mit offener Feststellbremse und
- 2 eine perspektivische Ansicht der Vorrichtung im eingerasteten Betriebszustand mit geschlossener Feststellbremse.
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Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
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Die 1 zeigt eine Vorrichtung 1 zur Betätigung einer, nicht dargestellten, Feststellbremse, insbesondere von einem Landmaschinenfahrzeug, Nutzfahrzeug oder einer Arbeitsmaschine. Die Vorrichtung 1 ist mit einem Pedalhebel 2 mit einem daran angeordneten Pedal 3 ausgebildet. Der Pedalhebel 2 ist, wie in der 1 und 2 gezeigt, im Wesentlichen U-förmig ausgebildet. Am Ende des in den 1 und 2 gezeigten linken, U-Schenkels ist das Pedal 3 angeordnet und verschraubt. Der Pedalhebel 2 ist auf einem Schwenkbolzen 6, der ein Schwenklager 7 schafft, schwenkbar angeschweißt und angeordnet.
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Im Wesentlichen in der Mitte des in der Seitenansicht ausgebildeten U-förmigen Pedalhebels 2 ist eine kleine Bohrung 8 ausgebildet, in der eine Rückstellvorrichtung, die als Rückstellfeder 9 in Form einer Zugfeder ausgebildet ist, eingehängt ist. Die Rückstellfeder 9 ist an einer Querstange 10 über die Breite des Vorrichtungskastens 19 eingehängt und gesichert. Die Querstange 10 hat eine Ringnut, so dass ein Haken am Ende der Rückstellfeder 9 in die Ringnut formschlüssig eingreift.
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Die Vorrichtung 1 umfasst ein Spannwerk mit einer Zwangsführungsmechanik mit mindestens einem Kurvenelement 4, 5. Das Kurvenelement 4, 5 ist mit einer als Schaltherz 18 ausgebildeten umlaufenden Nut mit einer charakteristischen Kurve 12 ausgebildet. In der Nut der Kurve 12 läuft ein Kurvenfolgeelement 11. Das, in den 1 und 2 gezeigte, Schaltherz 18 ist gegenüber der herkömmlichen Herzform um ca. 180° gedreht ausgebildet. Somit ist die aufgewendete Schaltkraft nach oben und nicht nach unten bezüglich der Vorrichtung 1 gerichtet.
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An dem Pedalhebel 2 ist das Kurvenfolgeelement 11 ausgebildet, das in der Nut als Kulisse sich bewegt. Die charakteristische Kurve 12 umfasst einen ersten Abschnitt 13 für die geöffnete Feststellbremse, einen zweiten Abschnitt 14 zur Zuführung zu einer geschlossenen Feststellbremse, einen dritten Abschnitt 15, in dem die Feststellbremse verriegelt ist und einen vierten Abschnitt 16 zur Rückführung in eine geöffnete Feststellbremse mit dem Abschnitt 13.
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Damit das Kurvenfolgenelement 11 diese vier Abschnitte mit gleicher Orientierung immer durchläuft, ist zudem eine Zwangsführungsmechanik 17 am Kurvenelement 4 vorgesehen. Somit läuft das Kurvenfolgeelement 11 die vier Abschnitte 13 - 16 ab, bei einer ersten Betätigung des Pedals 3 in einer erhöhten Position mit einer offenen Feststellbremse, wie in der 2 dargestellt ist, so dass das Kurvenfolgeelement 11 aus dem ersten Abschnitt 13 in den zweiten Abschnitt 14 lenkbar ist.
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Das Kurvenelement 4 ist aufgrund des umgedrehten Schaltherzes 18 in dem dritten Abschnitt 15 mit geschlossener Feststellbremse vertiefend einrastbar. Bei einer zweiten Betätigung des nun vertieft angeordneten Pedals 3, wie es in der 1 und 2 dargestellt ist, ist das Kurvenfolgeelement 11 aus dem dritten Abschnitt 15 aufgrund der Zwangsführungsmechanik in den vierten Abschnitt 16 überführbar, so dass es wieder in den ersten Abschnitt 13 mit offener Feststellbremse sicherbar ist.
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Damit die Vorrichtung 1 als kompaktes Modul ausgebildet ist, weist die Vorrichtung 1, wie in den 1 und 2 dargestellt, einen Vorrichtungskasten 19 auf. Der Vorrichtungskasten 19 kann auch als ein Teil der Arbeitsmaschine oder des Landmaschinenfahrzeugs integriert ausgebildet sein. Der Schwenkbolzen 6 ist also quer über die Breite des Vorrichtungskastens 19 angeordnet ist. Die als Rückstellvorrichtung ausgebildete Rückstellfeder 9, die den Pedalhebel 2 vorspannt, ist an einer Querstange 10 über die Breite des Vorrichtungskastens aufgehängt.
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Der erste und insbesondere auch der dritte Abschnitt 13, 15 weist eine vertiefte Ausprägung der charakteristischen Kurve 12 im Kurvenelement 4 im Wesentlichen in Richtung einer Aufhängungsachse 20 des Kurvenelements 4 mit mindestens einer Durchmesserstärke des Kurvenfolgeelements beim dritten Abschnitt 15 und bevorzugt mit mindestens zwei Durchmesserstärken des Kurvenfolgeelements beim ersten Abschnitt 13 auf.
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Somit wird für beide stabile Rastpositionen und beide Betriebszustände ein haptisches Gefühl an dem Pedal 3 bei der Betätigung klarer und eindeutiger übertragen. Wie in den 1 und 2 gezeigt ist, ist der Pedalhebel 2 als einziges Hebelbauteil im Vorrichtungskasten 19 mit einer direkten Kopplung über das Kurvenfolgeelement 11 an das Kurvenelement 4 ausgebildet. An der Schwenkachse 7, die an einer unteren Ecke der U-Form des Pedalhebels 2 ausgebildet ist, ist am Ende des zweiten, in den 1 und 2 dargestellten rechten, Schenkels gegenüberliegend zum Pedalabschnitt ein Hebelarm 21 mit einer Bohrung 22 ausgebildet, um ein Feststellbremsgestänge mit einem Schwenkscharnier 23 anzusteuern. Das Feststellbremsgestänge kann ein vorgespanntes Seil umfassen, das einen Hydraulikzylinder für die Feststellbremse betätigt.
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Die Zwangsführungsmechanik 17 kann verschieden ausgebildet sein. Eine in der 1 und 2 ausgebildete besondere Ausführungsform umfasst mindestens eine erste Zugfeder 24, bevorzugt zwei Federn, als Torsionsmechanik mit Wirkung auf das Kurvenelement 4, um das Kurvenfolgeelement 11 aus dem zweiten Abschnitt 14 in den dritten Abschnitt 15 sicher überzuführen und ebenfalls aus dem dritten Abschnitt 15 in den vierten Abschnitt 16 überzuführen. Die erste Zugfeder 24 ist zwischen einer Angriffsachse 26 und einer Querstange 30, die über die Breite des Vorrichtungskastens 19 aufgehängt ist, befestigt.
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Bevorzugt ist also diese erste Zugfeder 24 doppelt parallel ausgeführt. Weiter umfasst die Zwangsführungsmechanik mindestens eine weitere zweite Zugfeder 25, die gegensinnig zur ersten Zugfeder 24 an der gleichen Angriffsachse 26 am Kurvenelement 4 angreifend auf einem Stab 31 angeordnet ist, der quer über die Breite des Vorrichtungskastens befestigt ist. Alle Enden der Federn sind formschlüssig in einer Ringnut auf den Stangen bzw. Stäben 30, 31 als Verzugssicherung gesichert.
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Gemäß einer alternativen nicht dargestellten Ausführungsform umfasst die Zwangsführungsmechanik 17 wenigstens eine Sperrzwangsführung, so dass das Kurvenfolgeelement 11 einen Ablaufkreis vom ersten bis zum vierten Abschnitt 13-16 endlos wiederholend folgt und mindestens eine mechanische Sperre vorgesehen ist, so dass eine Rückbewegung des Kurvenfolgeelements 11 in den vorherigen Abschnitt gesperrt ist.
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Diese Sperrung des Kurvenfolgeelements 11 kann beispielsweise durch eine mechanische Sperrklinke mit einem Sperrzahnrad und einer Sperrfeder ausgebildet sein. Derartige Sperrklinken können zwischen dem zweiten und dritten Abschnitt 14, 15 und dritten und vierten Abschnitt 15, 16 angeordnet sein. Auch zwischen dem vierten und ersten Abschnitt 16, 13 könnte eine entsprechende Sperrklinke mit einem Sperrzahnrad ausgebildet sein. Somit werden die Federn 24 und 25 nicht benötigt und die entsprechende Zwangsführungsmechanik über ein Sperrzahnrad ausgeführt.
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In der 2 ist die Vorrichtung 1 perspektivisch dargestellt, so dass das Kurvenelement 4, 5 doppelt links- und rechtsseitig von dem Pedalhebel 2 versetzt angeordnet zu sehen ist.
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Es versteht sich, dass die Rückstellvorrichtung entweder als Zug- oder Druckfeder ausgebildet sein kann.
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Die 1 und 2 zeigen somit auch ein Verfahren einer Vorrichtung 1 zur Betätigung einer Feststellbremse, insbesondere eines Landmaschinenfahrzeugs, Nutzfahrzeugs oder einer Arbeitsmaschine, einem Pedalhebel 2 mit einem Pedal 3, mit einem Spannwerk umfassend mindestens ein Kurvenelement 4, mit einem Schwenkbolzen 6, auf dem der Pedalhebel 2 schwenkbar angeordnet ist und einer Rückstellfeder, die den Pedalhebel 2 vorspannt, mit einem Kurvenfolgeelement 11, das in einer als Schaltherz 18 ausgebildeten umlaufenden charakteristischen Kurve des Kurvenelements 4 läuft, wobei die charakteristische Kurve einen ersten Abschnitt 13 für die geöffnete Feststellbremse, einen zweiten Abschnitt 14 zur Zuführung zu einer geschlossenen Feststellbremse, einen dritten Abschnitt 15, in dem die Feststellbremse verriegelt ist und einen vierten Abschnitt 16 zur Rückführung in eine geöffnete Feststellbremse aufweist.
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Das Kurvenelement 4 ist mit mindestens einer Zwangsführungsmechanik 17 und die charakteristische Kurve 12 derart ausgebildet, so dass bei einer ersten Betätigung des Pedals 3 in einer erhöhten Position mit offener Feststellbremse das Kurvenfolgeelement 11 aus dem ersten Abschnitt 13 in den zweiten Abschnitt 14 gelenkt wird und in dem dritten Abschnitt 15 mit geschlossener Feststellbremse vertiefend eingerastet wird. Bei einer zweiten Betätigung des vertieften Pedals 3 das Kurvenfolgeelement 11 aus dem dritten Abschnitt 15 in den vierten Abschnitt 16 übergeführt wird, bis es wieder in den ersten Abschnitt 13 mit offener Feststellbremse gesichert wird.
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Die Sicherung erfolgt durch die ausgeprägte Verrastung im Abschnitt 13. Der Pedalhebel 2 umfasst einen Hebelbogen 27, so dass ein Tastschalter 28 bei entlasteter Bremse gedrückt und bei geschlossener Feststellbremse gelöst ist. Somit kann eine elektrische und elektronische Feststellbremsüberwachung realisiert sein. Der Vorrichtungskasten umfasst ferner am Boden eine Öffnung mit einem Deckel 29, um gesammeltes Schmutzwasser zu entlassen. Das Kurvenelement umfasst wie in der 2 gezeigt zwei Bauteile, also jeweils links und rechts ein Kurvenelement 4, 5 parallel zu den Seiten des Vorrichtungskastens 19 mit jeweils einer zur Innenseite ausgebildeten charakteristischen Kurve 12 in Form einer Nut.
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Ein Verfahren zum Herstellen der oben beschriebenen Vorrichtung umfasst die Schritte, dass der Pedalhebel 2 durch Brennschneiden als Brennteil erzeugt wird und an den Schwenkbolzen angeschweißt wird, die Rückstellvorrichtung in Form der Rückstellfeder 9 in die Bohrung 8 vom Pedalhebel 2 eingehängt wird und beidseitig von dem Pedalhebel 2 ein Kurvenelement 4, 5 an einer Aufhängungsachse 20 mit einem Kurvenfolgenelement 11 eingehängt wird, so dass das Kurvenfolgeelement 11 in der Nut der Kurve 12 läuft und als Querstab im Wesentlichen unter der Bohrung 8 und senkrecht zur Richtung der Rückstellfeder 9 im Pedalhebel 2 angeordnet wird, am Kurvenelement werden an der Angriffsachse 26 als Zwangsführungsmechanik die erste Feder 24 und gegensinnig die zweite Feder 25 jeweils mit Querstangen 30, 31 gesichert eingesetzt.
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Das Herstellungsverfahren der Vorrichtung hat die Vorteile, dass eine einfache mechanische Vorrichtung auf im Wesentlichen zwei Spezialbauteilen und vielen Standardbauteilen in einem Vorrichtungskasten zusammengebaut werden kann.
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Die vorangehend beschriebenen Varianten des Verfahrens und der Vorrichtung dienen lediglich dem besseren Verständnis der Struktur, der Funktionsweise und der Eigenschaften der vorgestellten Lösung; sie schränken die Offenbarung nicht etwa auf die Ausführungsbeispiele ein. Die Fig. sind schematisch, wobei wesentliche Eigenschaften und Effekte zum Teil deutlich vergrößert dargestellt sind, um die Funktionen, Wirkprinzipien, technischen Ausgestaltungen und Merkmale zu verdeutlichen. Dabei kann jede Funktionsweise, jedes Prinzip, jede technische Ausgestaltung und jedes Merkmal, welches / welche in den Fig. oder im Text offenbart ist/sind, mit allen Ansprüchen, jedem Merkmal im Text und in den anderen Fig., anderen Funktionsweisen, Prinzipien, technischen Ausgestaltungen und Merkmalen, die in dieser Offenbarung enthalten sind oder sich daraus ergeben, frei und beliebig kombiniert werden, so dass alle denkbaren Kombinationen der beschriebenen Lösung zuzuschreiben sind. Dabei sind auch Kombinationen zwischen allen einzelnen Ausführungen im Text, das heißt in jedem Abschnitt der Beschreibung, in den Ansprüchen und auch Kombinationen zwischen verschiedenen Varianten im Text, in den Ansprüchen und in den Fig. umfasst.
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Die vorstehend erläuterten Vorrichtungs- und Verfahrensdetails sind zwar im Zusammenhang dargestellt; es sei jedoch darauf hingewiesen, dass sie auch unabhängig voneinander sind und auch frei miteinander kombinierbar sind. Die in den Fig. gezeigten Verhältnisse der einzelnen Teile und Abschnitte hiervon zueinander und deren Abmessungen und Proportionen sind nicht einschränkend zu verstehen. Vielmehr können einzelne Abmessungen und Proportionen auch von den gezeigten abweichen.
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Auch die Ansprüche limitieren nicht die Offenbarung und damit die Kombinationsmöglichkeiten aller aufgezeigten Merkmale untereinander. Alle aufgezeigten Merkmale sind explizit auch einzeln und in Kombination mit allen anderen Merkmalen hier offenbart.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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