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QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
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Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der am 1. August 2016 eingereichten vorläufigen US-Patentanmeldung mit der laufenden Nr. 62/369,396.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Viele Fahrzeuge weisen Lenksäulen auf, die zur Bereitstellung einer komfortablen Position für den Benutzer des Fahrzeugs eingestellt werden können. Diese einstellbaren Lenksäulen sollten sich auch zusammenschieben, wenn eine ausreichende Last auf das Lenkrad des Fahrzeugs aufgebracht wird, wie z. B. bei einem Crash. Die meisten modernen Fahrzeuge weisen einen Zusammenschiebmechanismus in der Lenksäule auf, der ausgelöst wird, wenn das Lenkrad einer Last über einem vorbestimmten Wert ausgesetzt wird. Solch ein Einzelmodus zum Zusammenschieben der Säule kann zu Kräften führen, die höher als notwendig sind, und bietet möglicherweise nicht den gewünschten Schutz für den Benutzer des Fahrzeugs. Entsprechend besteht Bedarf an einem zweistufigen Zusammenschiebsystem, das die Wucht des Aufpralls reduzieren kann.
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KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Es wird eine einstellbare Lenksäule, die dazu konstruiert ist, Energie durch Zusammenschieben zu absorbieren, beschrieben. Die Lenksäule weist einen Mantelkörper, der an dem Fahrzeug gesichert ist, und eine Lenkwellenanordnung, die einstellbar und verschiebbar in dem Mantelkörper positioniert ist, auf. Ein Energieabsorptionsband weist ein erstes Ende, das an dem Mantelkörper gesichert ist, und ein zweites Ende, das lösbar an der Lenkwellenanordnung gesichert ist, auf. Das Energieabsorptionsband ist zur dahingehenden Verformung, Energie zu absorbieren, wenn die Lenkwellenanordnung bezüglich des Mantelkörpers verschoben wird, angeordnet. Das Energieabsorptionsband wird mit einer zweiten vorbestimmten Energieabsorptionsrate verformt. Eine Federplatte weist ein erstes Ende, das an dem Mantelkörper gesichert ist, und ein zweites Ende, das lösbar mit dem Energieabsorptionsband in Eingriff steht, auf. Mindestens ein länglicher Schlitz ist neben dem ersten Ende der Federplatte positioniert. Eine Sicherungsvorrichtung ist dahingehend in dem mindestens einen Schlitz positioniert, die Federplatte an dem Mantelkörper zu sichern. Die Sicherungsvorrichtung sichert die Federplatte an dem Mantelkörper mit einer ersten Energieabsorptionsrate. Die erste Energieabsorptionsrate ist niedriger als die zweite Energieabsorptionsrate.
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Figurenliste
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- 1 ist eine perspektivische Ansicht der Lenksäule der vorliegenden Erfindung.
- 2 ist eine perspektivische Teilansicht.
- 3 ist ein Teilaufriss von oben.
- 4 ist eine Querschnittsteilansicht.
- 5 ist eine Querschnittsteilansicht.
- 6 ist ein Teilaufriss von oben.
- 7 ist eine Querschnittsteilansicht.
- 8 ist ein Teilaufriss einer anderen Konfiguration für den länglichen Schlitz von oben.
- 9 ist ein Teilaufriss einer anderen Konfiguration für den länglichen Schlitz von oben.
- 10 ist ein Teilaufriss einer anderen Konfiguration für den länglichen Schlitz von oben.
- 11 ist ein Teilaufriss einer anderen Konfiguration für den länglichen Schlitz von oben.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Die Erfindung richtet sich auf eine einstellbare Lenksäule zur Verwendung in einem Fahrzeug. Die Lenksäule ist dazu konstruiert, im Falle eines Unfalls, wie z. B. eines Crashs, wo beträchtliche Lasten auf die Lenksäule aufgebracht werden, Energie zu absorbieren. Insbesondere ist die Lenksäule dazu in der Lage, einen niedrigen Anfangswiderstand gegenüber Crashkräften bereitzustellen, während sie weiterhin dazu in der Lage ist, bei weiterer Einwirkung der Crashkräfte auf die Lenksäule einen höheren Widerstand bereitzustellen. Die Merkmale der Erfindung werden unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen in Verbindung mit der folgenden Beschreibung verständlicher.
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Die Lenksäule 5 weist einen Mantelkörper 10 auf, der an einer Halterung 15 gesichert ist. Die Halterung 15 ist auf eine in der Industrie allseits bekannte Art und Weise an der Karosserie des Fahrzeugs gesichert. Eine Wellenanordnung 17 ist in dem Mantelkörper 10 verschiebbar positioniert und ist dahingehend angeordnet, ein Lenkrad aufzunehmen. Das Lenkrad wird zum Steuern der Lenkeingabe für das Fahrzeug auf eine in der Technik allseits bekannte Art und Weise verwendet. Die Lenksäule 5 ist dazu konstruiert, sich dahingehend in einer Teleskop- oder Herein- und Herausrichtung bewegen zu können, eine komfortable Lenkposition für den Benutzer des Fahrzeugs bereitzustellen.
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Zur Steuerung der Teleskopbewegung der Wellenanordnung ist ein Hebel 33 dahingehend an einem Ende der Wellenanordnung gesichert, diese Bewegung auf eine in der Industrie allseits bekannte Art und Weise zu steuern. Ein Ende des Hebels erstreckt sich in einer Richtung zu dem Ende der Wellenanordnung 17 hin, wo das Lenkrad befestigt ist. Das Ende des Hebels ist so positioniert, dass es für den Benutzer des Fahrzeugs praktisch ist.
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Zur Steuerung des Zusammenschiebens der Lenksäule ist ein Energieabsorptionsband 23 an der Wellenanordnung 17 gesichert. Das zweite Ende 26 eines Energieabsorptionsbands 23 ist lösbar an der Wellenanordnung 17 gesichert. Das erste Ende 25 des Energieabsorptionsbands geht um einen an der Wellenanordnung positionierten Block 27 herum. Das Energieabsorptionsband erstreckt sich an dem Block 27 vorbei und erstreckt sich über den Mantelkörper 10. Der Abschnitt des Energieabsorptionsbands 23, der sich über den Mantelkörper erstreckt, weist mehrere Öffnungen 35 auf.
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Eine Federplatte 41 weist ein erstes Ende 43, das an dem Mantelkörper 10 gesichert ist, auf. Das erste Ende der Federplatte weist mindestens einen länglichen Schlitz 47 auf und eine Schraube 49 erstreckt sich zum Eingriff mit einem an dem Mantelkörper positionierten Ansatz 51 durch den länglichen Schlitz. Die Schraube 49 sichert das erste Ende der Federplatte 41 an dem Mantelkörper 10. Der längliche Schlitz 47 weist eine Länge auf, die zur Erfüllung der Energieabsorptionsanforderungen des Fahrzeugherstellers ausreichend ist. In der Praxis hat sich herausgestellt, dass ein auf jeder Seite des ersten Endes der Federplatte positionierter länglicher Schlitz 47 mit einer entsprechenden Schraube und einem entsprechenden Ansatz, die zur Sicherung des ersten Endes der Federplatte an dem Mantelkörper verwendet werden können, von Vorteil ist. Das zweite Ende 45 der Federplatte 41 ist über der Oberfläche des Energieabsorptionsbands, das sich über den Mantelkörper erstreckt, positioniert. Die Federplatte weist mindestens einen Flansch 53 auf, der sich von der Federplatte in einer Richtung zu dem Energieabsorptionsband 23 hin erstreckt. In der Praxis hat sich herausgestellt, dass es von Vorteil ist, zwei Flansche zu haben, die sich von der Federplatte 41 erstrecken. Der mindestens eine Flansch 53 weist mehrere Zähne 55 auf, die zum Eingriff mit den Öffnungen 35 in dem Energieabsorptionsband angeordnet sind. Der Eingriff der Zähne mit den Öffnungen verhindert eine axiale Bewegung der Wellenanordnung 17 zu der Front des Fahrzeugs bezüglich des Mantelkörpers 10. Wenn eine Einstellung der Position des Lenkrads, das teleskopartig an der Lenkwelle 19 befestigt ist, gewünscht wird, wird der Hebel 33 derart gedreht, dass bewirkt wird, dass sich das zweite Ende 45 der Federplatte 41 in einer von dem Energieabsorptionsband 23 weg verlaufenden Richtung bewegt. Diese Bewegung des zweiten Endes der Federplatte bringt die Zähne 55 an dem mindestens einen Flansch 53 mit den Öffnungen 35 in dem Energieabsorptionsband 23 außer Eingriff und gestattet eine einstellende Bewegung der Wellenanordnung bezüglich des Mantelkörpers.
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Wenn Lasten auf die einstellbare Lenksäule aufgebracht werden, wie z. B. bei einem Crash, ist es wichtig, dass sich die Lenksäule unter gesteuerten Bedingungen zusammenschieben kann, um zusätzlichen Schutz für den Benutzer des Fahrzeugs bereitzustellen. Wenn ausreichend hohe Lasten auf das Lenkrad aufgebracht werden, muss die Lenksäule dazu der Lage sein, sich in einer Richtung zu der Front des Fahrzeugs zusammenschieben zu können, um den Benutzer des Fahrzeugs zu schützen. Es hat sich herausgestellt, dass ein progressives Zusammenschieben der Lenksäule wünschenswert ist, um so viel Schutz wie möglich für den Benutzer des Fahrzeugs bereitzustellen.
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Das Energieabsorptionsband 23 stellt den primären Widerstand zur Steuerung der Bewegung der Wellenanordnung 17 in einer axialen Richtung bezüglich des Mantelkörpers 10 bereit. Das Energieabsorptionsband ist mit der Wellenanordnung 17 verbunden und erstreckt sich um den Block 27. Bei einem Crash wird die Wellenanordnung 17 in dem Mantelkörper 10 in einer Richtung zur Front des Fahrzeugs hin vorgeschoben. Diese Bewegung der Wellenanordnung bewirkt, dass auch der Block 27 an der Wellenanordnung 17 in einer Richtung zu der Front des Fahrzeugs hin vorgeschoben wird. Da das Energieabsorptionsband 23 um den Block 27 herum geht, wird das Energieabsorptionsband verformt und dafür gesorgt, dass es sich abwickelt, während der Block 27 zu der Front des Fahrzeugs hin vorgeschoben wird. Da das zweite Ende 26 des Energieabsorptionsbands 23 durch die Zähne 55 an dem mindestens einen Flansch 53, der sich von der Federplatte 41 erstreckt, an dem Mantelkörper 10 gesichert wird, befindet sich das zweite Ende des Energieabsorptionsbands in einer fixierten Position. Die Verformung des Energieabsorptionsbands sorgt für einen gesteuerten Widerstand gegenüber der Bewegung der Wellenanordnung 17 bezüglich des Mantelkörpers 10. Das Energieabsorptionsband 23 ist in der Regel aus einem blechartigen Material oder einem ähnlich steifen Material gebildet, und es bedarf einer Verformungskraft über einer zweiten vorbestimmten Höhe, um das Energieabsorptionsband zu verformen. Die zweite vorbestimmte Krafthöhe kann für den Benutzer des Fahrzeugs unnötig hoch sein, bevor die Lenksäule 5 beginnt, sich zusammenzuschieben.
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Die in den länglichen Schlitzen 47 in der Federplatte 41 positionierten Schrauben 49 werden zu einem vorbestimmten Drehmoment festgezogen, wodurch die Federplatte an den Ansätzen 51 an dem Mantelkörper 10 für eine erste vorbestimmte Gleitkrafthöhe gesichert wird. Wenn eine Last auf die einstellbare Lenksäule aufgebracht wird, wie z. B. bei einem Crash, gleiten die länglichen Schlitze 47 unter den Schrauben 49, wenn eine Kraft über der ersten vorbestimmten Gleitkrafthöhe auf die Wellenanordnung 17 aufgebracht wird, in einer Richtung zu der Front des Fahrzeugs hin. Dadurch wird gestattet, dass sich die Federplatte 41 in einer Richtung zu der Front des Fahrzeugs hin bewegt, und der Flansch 53, der mit dem Energieabsorptionsband 23 in Eingriff steht, bewegt sich auch in einer Richtung zu der Front des Fahrzeugs hin. Diese Bewegung des Flanschs 53 gestattet, dass sich auch das Energieabsorptionsband 23 in einer Richtung zu der Front des Fahrzeugs hin bewegt, wenn das Energieabsorptionsband von den Zähnen 55 des Flanschs 53 in Eingriff genommen wird. Diese Bewegung des Energieabsorptionsbands 23 gestattet, dass sich das Band mit dem Block 27, der an der Wellenanordnung 17 positioniert ist, bewegt. Entsprechend kann sich die Lenksäule 5 bei geringeren Lastbedingungen zusammenschieben und somit wird weniger Stoßkraft auf den Benutzer des Fahrzeugs ausgeübt. Dieses anfängliche Zusammenschieben der Lenksäule erfolgt, bis sich die Schrauben 49 entlang der gesamten Länge der länglichen Schlitze 47 bewegt haben. Sobald sich die Schrauben an dem gegenüberliegenden Ende der Schlitze 47 befinden, erfordert das weitere Zusammenschieben der Lenksäule die Verformung des Energieabsorptionsbands 23 und das Anlegen einer Last an die Lenksäule, die über der zweiten vorbestimmten Höhe liegt. Beim Zusammenschieben der Lenksäule erfolgt die Bewegung des Lenkrads in Phasen, wobei eine niedrigere Kraft für den ersten Teil des Zusammenschiebens erforderlich ist. Diese Art von progressivem Zusammenschieben reduziert die Wucht des Zusammenschiebens für den Benutzer des Fahrzeugs.
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8-11 zeigen zusätzliche Merkmale der Erfindung, die eine zusätzliche Steuerung des anfänglichen Zusammenschiebens der Lenksäule gestatten. Die zusätzlichen Merkmale gestatten eine Feineinstellung des Zusammenschiebens der Lenksäule als Reaktion auf auf die Lenksäule aufgebrachte Lasten, wie z. B. bei einem Crash. Die in diesen Figuren gezeigten Merkmale betreffen alle unterschiedliche Konfigurationen für den mindestens einen Schlitz, der in der Federplatte 41 positioniert ist.
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8 zeigt einen länglichen Schlitz 61, der allgemein tränenförmig ist. Der längliche Schlitz 61 weist ein Ende 63 mit einer größeren Breite und ein Ende 65 mit einer kleineren Breite auf. Das Ende 63 mit der größeren Breite befindet sich näher an dem zweiten Ende 45 der Federplatte 41. Die Seitenwände 67 des Schlitzes 61 sind in ihrer Erstreckung von dem Ende 63 mit der größeren Breite zu dem Ende 65 mit der kleineren Breite des länglichen Schlitze 61 in einem Winkel angeordnet. Das Ende 63 mit der größeren Breite des länglichen Schlitzes 61 bietet eine kleinere Fläche für den Eingriff der Sicherungsvorrichtung, wie z. B. der Schraube 49. Entsprechend gibt es mehr Widerstand gegenüber dem Gleiten des länglichen Schlitzes 61, wenn sich die Schraube 49 an dem Ende mit der kleineren Breite des länglichen Schlitzes befindet. Dies führt dazu, dass mehr Kraft zum Bewirken einer Gleitbewegung zwischen der Schraube 49 und dem Schlitz 61 nötig wird, so dass mehr anfängliche Kraft zum Auslösen des Zusammenschiebens der Lenksäule im Falle eines Unfalls erforderlich ist. Da die Seitenwände 67 des länglichen Schlitzes 61 von dem Ende 63 mit der größeren Breite zu dem Ende 65 mit der kleineren Breite in einem Winkel angeordnet sind, gibt es für den Eingriff der Schraube 49 progressiv mehr Fläche und dies erfordert progressiv geringere Krafthöhen zum Bewirken des Gleitens des länglichen Schlitzes 61 bezüglich der Schraube 49. Diese Konfiguration für den länglichen Schlitz 61 gestattet einem Konstrukteur, die Höhe der Kraft, die zum Zusammenschieben der Lenksäule erforderlich ist, feineinzustellen, und führt zu einem progressiven Zusammenschieben, während die Kraft auf die Lenksäule abnimmt. Die Größe des Endes 63 mit der größeren Breite und des Endes 65 mit der kleineren Breite kann dahingehend konstruiert werden, die von dem Konstrukteur der Lenksäule gewünschten progressiven Kraftanforderungen zur Erzielung der gewünschten Zusammenschiebungsparameter für die Lenksäule zu erzielen.
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9 zeigt einen länglichen Schlitz 71 mit einer abgestuften Breite. Das erste Ende des länglichen Schlitzes 71 weist eine erste Breite auf, die größer als die zweite Breite an dem zweiten oder gegenüberliegenden Ende des länglichen Schlitzes 71 ist. Es gibt einen Übergangspunkt 77, an dem das erste Ende 73 mit der größeren Breite endet und das zweite Ende 75 mit der kleineren Breite beginnt. Bei dieser Konfiguration gleitet der Schlitz 71 bezüglich der Schraube 49 mit einer ersten Krafthöhe in dem ersten Ende 73 mit der größeren Breite des Schlitzes 71. An dem Übergangspunkt 77 steigt die Gleitkraft, da das zweite Ende 75 eine kleinere Breite als das erste Ende 73 aufweist. Die kleinere Breite des zweiten Endes bietet mehr Fläche für den Eingriff der Schraube 49 und somit ist eine höhere Krafthöhe zur Aufrechterhaltung der Gleitbewegung zwischen dem Schlitz 71 und der Schraube 49 erforderlich. Da das zweite Ende 75 des Schlitzes 71 eine kürzere Länge als das erste Ende 73 mit der größeren Breite aufweist, befindet sich der Übergangspunkt 77 näher an dem zweiten Ende 75 des Schlitzes 71. Dies führt dazu, dass die zum Bewirken des Gleitens des Schlitzes 71 bezüglich der Schraube 49 erforderliche Kraft mit dem Vorschieben der Schraube 49 zu dem ersten Ende 73 des Schlitzes hin abnimmt. Diese Konfiguration führt zu einer stufenartigen Abnahme der zum Zusammenschieben der Lenksäule erforderlichen Kraft beim weiteren Zusammenschieben der Lenksäule. Diese Abnahme der zum Fortführen des Zusammenschiebens der Lenksäule erforderlichen Gleitkraft sorgt für eine stufenartige Abnahme der Kraft kurz vor der zusätzlichen Zunahme der Kraft, die erforderlich ist, um für eine dahingehende Verformung des Energieabsorptionsbands 23, das Zusammenschieben der Lenksäule fortzuführen, zu sorgen.
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10 zeigt einen länglichen Schlitz 81 mit einem Bereich mit einer größeren Breite 83, der sich allgemein in der Mitte des länglichen Schlitzes befindet. Das erste Ende 84 und das zweite Ende 85 weisen dieselbe Breite auf, und die Seitenwände 86 des länglichen Schlitzes erstrecken sich in einem Winkel zu dem Bereich mit der größeren Breite 83, der sich in der Mitte des länglichen Schlitzes 81 befindet. Bei dieser Anordnung des länglichen Schlitzes 81 gibt es weniger Fläche für den Eingriff der Schraube 49 in der Mitte des länglichen Schlitzes 81. Entsprechend erfordert das Gleiten des Schlitzes bezüglich der Schraube 49 an dem ersten und dem zweiten Ende des Schlitzes ein höheres Maß an Kraft als in dem Bereich mit der größeren Breite 83, der sich in der Mitte des länglichen Schlitzes befindet. Diese Konfiguration erfordert zum Bewirken des Auslösens des Zusammenschiebens der Lenksäule eine anfängliche Kraft, wobei eine geringfügige Abnahme der Kraft zur Fortführung des Zusammenschiebens der Lenksäule für einen festgelegten Abstand und dann eine Zunahme der Kraft zur Fortführung des Zusammenschiebens der Lenksäule, während sich die Schraube 49 zu dem ersten Ende 84 des länglichen Schlitzes bewegt, erforderlich ist.
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11 zeigt einen länglichen Schlitz 89, der allgemein schlüssellochförmig ist. Das erste Ende 90 des Schlitzes weist eine erste Breite auf, und das zweite Ende 91 des Schlitzes 89 weist eine zweite Breite auf. Die erste Breite ist größer als die zweite Breite. Die Seitenwände 93 des Schlitzes 89 erstrecken sich in einem Winkel von der größeren ersten Breite an dem ersten Ende zu der kleineren zweiten Breite an dem zweiten Ende. Es gibt einen Übergangspunkt 95 in der Nähe des zweiten Endes 91, der eine Breite aufweist, die geringfügig kleiner als die Breite des zweiten Endes 91 ist. Bei dieser Konfiguration des Schlitzes 89 nimmt die zum Gleiten des Schlitzes bezüglich der Schraube 49 erforderliche Kraft progressiv ab, während sich die Schraube von dem zweiten Ende 91 zu dem ersten Ende 90 des Schlitzes 89 bewegt. Sobald der Übergangspunkt 95 erreicht ist, gibt es eine geringfügige Abnahme der zum Bewirken der Bewegung des Schlitzes 89 bezüglich der Schraube 49 erforderlichen Kraft.
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Die verschiedenen Anordnungen für die länglichen Schlitze, die in 8-11 gezeigt werden, gestatten dem Konstrukteur einer zusammenschiebbaren Lenksäule die Feineinstellung der anfänglichen Zusammenschiebkräfte für die Lenksäule als Reaktion auf einen Unfall oder das anderweitige Anlegen hoher Kräfte an das Fahrzeug, in dem sich die Lenksäule befindet. Die Ausrichtung für die Schlitze, die in 8-11 gezeigt werden, könnte um 180° gedreht werden, um die zum entgegengesetzten Gleiten der Schlitze bezüglich der Schraube 49 erforderliche Kraft einzustellen. Dies bietet noch mehr Flexibilität bei der Einstellung der Kraft, die für das anfängliche Zusammenschieben der Lenksäule erforderlich ist.
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Die obige detaillierte Beschreibung der vorliegenden Erfindung dient der Erläuterung. Für den Fachmann liegt auf der Hand, dass zahlreiche Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden können, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Entsprechend ist die gesamte vorstehende Beschreibung veranschaulichend und nicht einschränkend aufzufassen, wobei der Schutzumfang der Erfindung lediglich durch die anhängigen Ansprüche definiert wird.
