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Technisches Umfeld
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Pendelrollenlager, das zumindest ein Schildelement aufweist, das dazu ausgelegt ist, fremde Materie am Eintritt in einen Innenraum zwischen einem Innenring und einem Außenring des Lagers zu hindern.
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Hintergrund
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Pendelrollenlager sind bekannt für ihre Fähigkeit, anfordernde Anwendungen zu handhaben, in denen die Lasten hoch sind und in denen ebenfalls Wellenauslenkungen zu erwarten sind. Tatsächlich können durch die Verwendung von Rollen, statt Kugeln, größere Lasten aufgenommen werden. Darüber hinaus schützt die Pendelfähigkeit, das heißt die Fähigkeit, dass der Lagerinnenring und der Lageraußenring relativ zueinander schief gestellt sind, das Lager vor inneren Belastungen, die durch Wellenauslenkung verursacht sind, und deshalb kann die Lebensdauer des Lagers nicht negativ durch derartige Auslenkungen beeinflusst sein.
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Es gibt verschiedene Arten von Pendelrollenlagern, wobei die am meisten bekannten Arten sphärische Pendelrollenlager sind, die zwei Reihen von symmetrischen Rollen, eine gemeinsame kugelflächenförmige Außenringlaufbahn und zwei Innenlaufbahnen, die in einem Winkel zu der Lagerachse angestellt sind. Der Mittelpunkt der Kugelfläche in der äußeren Laufbahn liegt auf der Lagerachse. Es gibt auch andere Arten von Pendelrollenlagern. Derartige andere Beispiele können sein:
- 1. Das sphärische Pendelrollenlager, das zwei Reihen von asymmetrischen Rollen hat und
- 2. das Toroidalrollenlager, das eine Reihe von Rollen aufweist und bei dem das Lager sowohl Wellenauslenkungen als auch axiale Wellenversätze aufnehmen kann.
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Es ist auch bekannt, Pendelrollenlager mit Dichtungen zum Abdichten der Öffnungen zwischen dem Innen- und dem Außenring auszustatten. Derartige Dichtungen können an der Außenseite der axialen Seitenfläche des Lagers bereitgestellt sein, oder sie können derart integriert sein, dass die Dichtung zwischen den Lagerringen angeordnet ist, ohne axial nach außen über den Lagerumriss herauszustehen. Ein Vorteil der abgedichteten Lager ist, dass fremde Materie an einem Eintritt in das Lagerinnere gehindert wird, und sie können auch verwendet werden, um Schmiermittel, wie beispielsweise Fett, aufzunehmen. Die Dichtfunktion ist im Allgemeinen durch die Verwendung einer sich umfänglich erstreckenden Dichtlippe aus Gummi bereitgestellt, die entweder mit dem Innen- oder dem Außenring in Kontakt ist.
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Ein Beispiel eines abgedichteten Pendelrollenlagers kann in der
US9739313 gefunden werden, die eine mehrteilig ausgebildete Dichteinheit offenbart, wobei die Dichteinheit ein zumindest teilringförmiges Hauptelement aufweist, das hinsichtlich des Lagerinnen- und - außenrings frei rotierbar ist und zumindest eine Dichtlippe aufweist. Die Dichtlippe stellt eine Dichtung zwischen irgendeinem der Lagerringe und dem Hauptelement bereit. Somit gibt es keine reibfreie Rotation zwischen der Dichteinheit und den Lagerringen.
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Auch wenn das obige Beispiel ein verbessertes Lager mit einer integrierten Dichtung bereitstellt, gibt es dennoch die Bestrebung, Pendelrollenlagerringe für noch anspruchsvollere Anwendungen weiterzuentwickeln.
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Zusammenfassung
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Im Sinne des Obigen ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes, Pendelrollenlager oder zumindest eine gute Alternative, bereitzustellen. Genauer gesagt ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein kompaktes, Pendelrollenlager bereitzustellen, das eine verbesserter Leistung hat und das speziell für noch anspruchsvollere Anwendungen geeignet ist. Es ist immer noch weiter eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes, Pendelrollenlager bereitzustellen, das einfach ein Open-Standard-Abmessungslager ersetzen kann.
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Die Aufgaben werden durch den Gegenstand, wie er in Anspruch 1 spezifiziert ist, gelöst. Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung können in den abhängigen Ansprüchen und in der angehängten Beschreibung und Zeichnungen gefunden werden.
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Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch ein Pendelrollenlager mit einem Innenring, einem Außenring und zumindest einer Reihe von Wälzkörpern, die zwischen dem Innen- und Außenring angeordnet sind. Darüber hinaus weist das Pendelrollenlager einen Käfig auf, um die Wälzkörper zu halten und/oder zu führen und ein Schildelement mit einem ringförmigen Schild, das an einer ersten axialen Seite des Pendelrollenlagers bereitgestellt ist. Das ringförmige Schild ist dazu ausgelegt, fremde Materie an einem Eintritt in einen Innenraum zwischen dem Innenring und dem Außenring zu hindern. Das Schildelement weist weiterhin mehrere männliche Verbindungselemente auf, die aus dem ringförmigen Schild herausragen, und der Käfig umfasst einen Käfigseitenabschnitt, der an der ersten axialen Seite bereitgestellt ist, wobei der Käfigseitenabschnitt mehrere seitliche Verbindungselemente aufweist. Jedes männliche Verbindungselement wird in ein entsprechendes weibliches Verbindungselement der mehreren weiblichen Verbindungselemente eingeführt und sie bilden passende Paare von Verbindungselementen, wodurch das Schildelement an dem Käfigseitenabschnitt angebunden ist.
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Durch die Bereitstellung der vorliegenden Erfindung ist ein verbessertes Pendelrollenlager bereitgestellt, das eine hohe Dichtperformance hat, eine reibarme Rotation bereitstellt, und auch eine kompakte und robuste Konfiguration bereitstellt, ohne über den Umriss des Lagers herauszustehen. Durch das Bereitstellen der Verbindung des Schildelements mit dem Käfigseitenabschnitt des Käfigs, wie hier definiert, wird eine robuste und feste Verbindung realisiert, wodurch das Schildelement daran gehindert wird, sich von dem Lager zu lösen. Zusätzlich führt das Bereitstellen der Verbindung an dem Käfigseitenabschnitt auch dazu, dass das Schildelement eng an das Lager und den Käfig angepasst werden kann und dadurch der Lagerumriss nicht vergrößert wird. Deshalb kann ein Pendelrollenlager, wie es hierin offenbart ist, leicht ein Standardlager mit ähnlichen Lagerringdimensionen ersetzen.
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Somit kann eine Anwendung, die mit einem Open-Standard-Lager ausgebildet ist, das heißt, einem Standardlager ohne Schildelement oder Dichtung, stattdessen das erfindungsgemäße Pendelrollenlager verwenden, ohne dass es nötig ist, die Anwendung umzuformen.
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Es sollte bemerkt werden, dass das Schildelement der vorliegenden Erfindung ein zu dem Käfig separates Element ist.
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Die Begriffe axial, radial und umfänglich, wie sie hierin verwendet werden, beziehen sich auf Richtungen des Lagers in seinen axialen, radialen und umfänglichen Richtungen. Die axiale Richtung entspricht der Richtung, die der Lagerrotationsachse folgt. Die radiale Richtung ist die radiale Richtung des Lagers, die senkrecht ist zu der axialen Richtung, und die umfängliche Richtung entspricht der Richtung, die dem Laufweg der Lagerwälzkörper folgt.
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Optional kann jedes zusammenpassende Paar von Verbindungselementen umfänglich zwischen einem entsprechenden Paar von benachbarten Wälzkörpern der zumindest einen Reihe von Wälzkörpern bereitgestellt sein. Es wurde nämlich herausgefunden, dass durch ein derartiges Bereitstellen aller zusammenpassender Paare von Verbindungselementen, mehr Raum für die Verbindungselemente des Schildelements und des Käfigseitenabschnitts zur Verfügung steht. Dies wiederum kann es der Verbindung ermöglichen, noch robuster zu sein. Noch weiter kann jedes zusammenpassende Paar von Verbindungselementen radial oberhalb und/oder radial unterhalb des Lagerteilkreises des Pendelrollenlagers sein. Der Lagerteilkreis ist einem Fachmann wohlbekannt und kann definiert sein als der Kreis, der die Mittelpunkte der Lagerwälzkörper schneidet. Durch das Bereitstellen der Verbindungselemente oberhalb und/oder unterhalb des Lagerteilkreises kann mehr Raum für die Verbindungselemente zwischen ihren entsprechenden Paaren von benachbarten Wälzkörpern zur Verfügung stehen. Somit kann es der vergrößerte zur Verfügung stehende Raum ermöglichen, dass die Verbindungselemente mit einer speziellen Größe/Form derart ausgebildet werden, dass sie robuster werden.
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Optional kann sich jedes männliche Verbindungselement axial zwischen einem Paar von benachbarten Wälzkörpern der zumindest einen Reihe von Rollen erstrecken. Dadurch kann eine axial längere, männliche Verbindung bereitgestellt werden, was wiederum in einer robusteren Verbindung resultiert.
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Optional kann jedes männliche Verbindungselement in ein entsprechendes weibliches Verbindungselement eingepresst sein und ein zusammenpassendes Paar von Verbindungselementen ausbilden. Es wurde herausgefunden, dass eine Presssitzverbindung eine besonders robuste Verbindung bereitstellt, die außerdem die Befestigungsprozedur des Schildelements erleichtern kann. Die Presssitzkonfiguration kann dazu führen, dass das Schildelement an dem Lager angebracht wird, indem das Schildelement auf die Seite des Lagers gedrückt wird und/oder durch Schlagen auf das Schildelement.
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Optional kann das Pendelrollenlager mit einem äußeren, radialen Spalt zwischen einer radialen äußeren Fläche des ringförmigen Schilds und dem Außenring bereitgestellt sein, sodass während der Verwendung des Pendelrollenlagers eine reibfreie Rotation an dem äußeren, radialen Spalt zwischen dem ringförmigen Schild und dem Außenring bereitgestellt ist. Es wurde herausgefunden, dass eine verbesserte Dichtfunktion bereitgestellt werden kann, ohne die Reibung während der Rotation des Lagers zu erhöhen, wie es beispielsweise der Fall wäre, wenn eine Dichtlippe verwendet würde. Somit kann eine reibarme Rotation in Kombination mit einer hohen Dichtperformance bereitgestellt werden. Lediglich beispielhaft kann der äußere, radiale Spalt im Bereich von 0,5 bis 5 mm liegen, wie beispielsweise 1 bis 4, 1 bis 3 oder 1 bis 2 mm. Der äußere, radiale Spalt hat somit eine bestimmte radiale Ausdehnung und erstreckt sich weiterhin um den Umfang des Lagers. Die radiale Ausdehnung des äußeren, radialen Spalts ist vorzugsweise im Wesentlichen die Gleiche über den Umfang des Lagers. Immer noch optional kann das Pendelrollenlager mit einem inneren, radialen Spalt zwischen einer radialen Innenfläche des ringförmigen Schilds und dem Innenring ausgestattet sein, sodass während der Verwendung des Pendelrollenlagers eine reibfreie Rotation an dem inneren, radialen Spalt zwischen dem ringförmigen Schild und dem Innenring bereitgestellt ist. Lediglich beispielhaft kann der innere, radiale Spalt im Bereich von 0,5 bis 5 mm liegen, wie beispielsweise 1 bis 4, 1 bis 3 oder 1 bis 2 mm. Der radiale, innere Spalt hat somit eine bestimmte radiale Breite und erstreckt sich weiterhin um den Umfang des Lagers. Die radiale Breite des inneren Spalts ist vorzugsweise im Wesentlichen die Gleiche über den Umfang des Lagers.
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Optional kann der ringförmige Schild axial außerhalb des Käfigseitenabschnitts bereitgestellt sein.
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Optional kann der ringförmige Schild vollständig axial innerhalb des Innen- und des Außenrings bereitgestellt sein.
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Optional kann der Käfigseitenabschnitt ringförmig sein und sich radial derart erstrecken, dass er den Innenring oder den Außenring kontaktiert. Dadurch kann ein Innenring- oder Außenringgeführter Käfig bereitgestellt werden, was auch die Dichtfunktion des Lagers vergrößert. Eine derartige Konfiguration kann auch eine verbesserte Anordnung für das weibliche Verbindungselement bereitstellen, es kann nämlich deshalb oberhalb und/oder unterhalb des Lagerteilkreises bereitgestellt sein.
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Optional kann der Käfig Innenringgeführt, Außenringgeführt oder Wälzkörpergeführt sein. Noch weiter kann das doppelreihige Pendelrollenlager weiterhin einen Führungsring zwischen den Reihen der Wälzkörper aufweisen.
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Optional kann das Lager ein doppelreihiges Pendelrollenlager mit zwei Reihen von Wälzkörpern sein, wie beispielsweise ein doppelreihiges sphärisches Pendelrollenlager. Alternativ kann das Pendelrollenlager auch ein toroidales Rollenlager sein.
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Optional kann das Schildelement aus Polymer oder einer Zinklegierung hergestellt sein.
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Optional kann das Pendelrollenlager auch zwei Schildelemente aufweisen, wobei eines an der ersten axialen Seite und das andere an der gegenüberliegenden axialen Seite des Lagers bereitgestellt ist, und wobei das zweite Schildelement wie das erste Schildelement ausgebildet ist.
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Optional kann jedes männliche Verbindungselement in Umfangsrichtung und/oder in radialer Richtung elastisch biegbar und/oder elastisch komprimierbar sein.
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Die hier beschriebenen mehreren zusammenpassenden Paare von Verbindungselementen können zwei oder mehr Paare von Verbindungselementen sein, wie beispielsweise 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 oder mehr Paare von Verbindungselementen. Optional können die Paare von Verbindungselementen gleichwinkelig um den Umfang des Schildelements bereitgestellt sein. Weiterhin optional kann es beispielsweise aufgrund von Herstellungs- und Zusammenbauzwecken außer den mehreren Verbindungselementen auch andere Verbindungselemente geben, auch wenn es bevorzugt ist, das Schildelement nur mit einer Art von Verbindungselement auszustatten.
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Figurenliste
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Beispielhafte und bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nun mit Referenz auf die angehängten Zeichnungen genauer beschrieben, in denen:
- 1 eine dreidimensionale Ansicht eines Pendelrollenlagers gemäß einem beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
- 2 eine andere dreidimensionale Ansicht des beispielhaften Ausführungsbeispiels, wie es in 1 dargestellt ist, darstellt;
- 3 eine dreidimensionale Ansicht eines Pendelrollenlagers gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt, wenn das Schildelement an dem Lager angebracht ist, und
- 4 eine andere dreidimensionale Ansicht des Pendelrollenlagers, das in 3 gezeigt ist, darstellt.
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Die Zeichnungen zeigen schematische beispielhafte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung und sind deswegen nicht notwendigerweise maßstabsgetreu. Es sollte verstanden werden, dass die Ausführungsbeispiele, die gezeigt und beschrieben sind, beispielhaft sind, und dass die Erfindung nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt ist. Es sollte auch bemerkt werden, dass einige Details in den Zeichnungen übertrieben dargestellt sein können, um die Erfindung besser zu beschreiben und zu illustrieren. In der gesamten detaillierten Beschreibung bezeichnen ähnliche Bezugszeichen ähnliche Elemente, außer es ist explizit anderweitig angegeben.
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Detaillierte Beschreibung
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Mit Bezug auf die 1 bis 4 sind dreidimensionale Querschnittsansichten eines Pendelrollenlagers 1 gemäß einem beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gezeigt. Das Lager 1 ist in diesem Ausführungsbeispiel als doppelreihiges sphärisches Pendelrollenlager konfiguriert mit einer ersten Reihe 30 und einer zweiten Reihe 70 von Wälzkörpern. Das Lager 1 weist weiterhin einen Lagerinnenring 10 und einen Lageraußenring 20 auf, wobei die zwei Reihen von Wälzkörpern 30 und 70 zwischen dem Innen- und dem Außenring, 10 bzw. 20, angeordnet sind. Die Ringe 10 und 20 sind dazu ausgelegt, relativ hinsichtlich der Lagerrotationsachse X zu rotieren. Darüber hinaus umfasst das Pendelrollenlager 1 einen Käfig 40, um die Wälzkörper zu halten und/oder zu führen, und ein Schildelement 50 mit einem ringförmigen Schild 51, das an einer ersten axialen Seite des Pendelrollenlagers 1 angeordnet ist. Darüber hinaus ist das Lager 1 mit einem Führungsring 80 ausgestattet, um die Wälzkörper zwischen der ersten und der zweiten Wälzkörperreihe, 30 und 70, zu führen.
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Wie in 1 zu sehen ist, ist das hier gezeigte Schildelement 50 noch nicht mit dem Lager 1 verbunden. Das ringförmige Schild 51 ist als Barriere ausgebildet, um fremde Materie am Eintritt in einen Innenraum 60 zwischen dem Innenring 10 und dem Außenring 20 zu hindern. Das Schildelement 50 weist weiterhin mehrere männliche Verbindungselemente 52 auf, die aus dem ringförmigen Schild 51 auskragen, und der Käfig 40 weist einen Käfigseitenabschnitt 43 auf, der an der ersten axialen Seite bereitgestellt ist, wobei der Käfigseitenabschnitt 43 mehrere weibliche Verbindungselemente 44 aufweist. Jedes männliche Verbindungselement 52 wird in ein entsprechendes weibliches Verbindungselement 44 der mehreren weiblichen Verbindungselemente eingeführt und sie bilden zusammenpassende Paare von Verbindungselementen, wodurch das Schildelement 50 an dem Käfigseitenabschnitt 53 angebunden ist. In diesem speziellen Ausführungsbeispiel sind alle zusammenpassenden Paare von Verbindungselementen 52 und 44 umfänglich zwischen einem entsprechenden Paar von benachbarten Wälzkörpern 31 und 32 der ersten Reihe von Wälzkörpern 30 angeordnet. Dies stellt mehr Raum für die Verbindungselemente 52 des Schildelements 50 zur Verfügung. Noch weiter sind alle zusammenpassenden Paare von Verbindungselementen 52 und 44 radial unterhalb des Lagerteilkreises des Pendelrollenlagers 1 angeordnet, oder alternativ ist zumindest die Mittelachse des weiblichen Verbindungselements 44 radial unterhalb des Lagerteilkreises angeordnet. Durch das Bereitstellen der Verbindungselemente unterhalb des Lagerteilkreises steht noch mehr Raum für die Verbindungselemente 52 und 44 zwischen ihren entsprechenden Paaren von benachbarten Wälzkörpern 31 und 32 zur Verfügung. Noch weiter und wie es beispielsweise in 3 zu sehen ist, erstreckt sich jedes männliche Verbindungselement 52 axial zwischen dem Paar von benachbarten Wälzkörpern 31 und 32 der ersten Reihe von Rollen 30. Dadurch kann ein axial längeres, männliches Verbindungselement 52 bereitgestellt sein. Die männlichen Verbindungselemente 52 werden in die entsprechenden weiblichen Verbindungselemente 44 eingepresst. Der Presssitz ist hier ausgebildet durch das Bereitstellen eines äußeren ausbeulenden Abschnitts an dem Verbindungselement 52, dessen Außenabmessung zusammengedrückt werden kann, wenn der ausbeulende Abschnitt durch das weibliche Verbindungselement 44 gedrückt wird, das in diesem Ausführungsbeispiel in der Form einer Bohrung ist. Wenn der äußere ausbeulende Abschnitt durch die Bohrung 44 gedrückt ist, kehrt er in seine ursprüngliche Form und Größe zurück und verbindet dadurch das Schildelement 50 fest mit dem Käfig 40. Somit sind die männlichen Verbindungselemente 52 in umfänglicher und radialer Richtung des Lagers elastisch komprimierbar. Ein Fachmann wird realisieren, dass die männlichen Verbindungselemente 52 unterschiedlich ausgestaltet sein können und trotzdem die gleiche Funktion, wie sie oben beschrieben ist, bereitstellen.
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Das Pendelrollenlager 1 ist auch derart mit einem radialen, äußeren Spalt dI zwischen einer radial äußeren Fläche des ringförmigen Schilds 511 und des Außenrings 20 ausgestattet, sodass während des Gebrauchs des Pendelrollenlagers 1 eine reibfreie Rotation an dem äußeren, radialen Spalt dI zwischen dem ringförmigen Schild 51 und dem Außenring 20 bereitgestellt ist. Darüber hinaus, und wie insbesondere in 4 dargestellt, ist das Schildelement 50 mit axialen Abmessungen des Außen- und Innenrings 10 und 20 ausgestattet, wodurch ein kompaktes Lagerdesign bereitgestellt ist.
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Es ist zu verstehen, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die oben beschriebenen und in den Zeichnungen illustrierten Ausführungsbeispiele beschränkt ist; ein Fachmann wird eher erkennen, dass viele Änderungen und Modifikationen innerhalb des Schutzbereichs der angehängten Ansprüche gemacht werden können.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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