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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Airbag-Aufblasvorrichtung, insbesondere eine verbesserte Aufblasvorrichtung mit einem röhrenförmigen, zylindrisch geformten Gehäuse, welches mit einem Gaserzeugungsmittel gefüllt ist, das beim Zünden ein Aufblasgas zum Aufblasen eines Airbagkissens erzeugt.
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Hintergrund der Erfindung
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Airbagkissen werden üblicherweise unter Verwendung einer mit einem festen, pyrotechnischen Material gefüllten Aufblasvorrichtung aufgeblasen, wobei das Material beim Verbrennen große Volumina an Aufblasgas erzeugt.
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Diese Vorrichtungen sind am häufigsten mit einer elektrischen Zündvorrichtung eingerichtet, die nach Erhalt eines Zündsignals eine Zündung aktiviert, welche einen Funken erzeugt, um eine kleine Menge eines als Verstärker bezeichneten Treibmittels in einer versiegelten, in sich geschlossenen Kammer zu zünden, wobei die Kammer typischerweise eine Öffnung aufweist, die mit einer Berstscheibe oder mit einer axial im Gehäuse befindlichen, zerreißbaren Folie verschlossen ist. Während der schnellen Verbrennung des Verstärkers zerreißt die Foliendichtung und die brennende Ladung des Verstärkers entzündet ein größeres Volumen von Gaserzeugungsmaterial, welches typischerweise in Form fester Tabletten in einer größeren Verbrennungskammer gespeichert ist und die notwendigen zum Aufblasen des Airbags Gase erzeugt.
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Die Aufblasvorrichtungen für Seitenairbags sind typischerweise längliche zylindrische oder röhrenförmige Vorrichtungen. Im Stand der Technik findet sich häufig eine langgestreckte Aufblasvorrichtung mit einem röhrenförmigen Gehäuse, welches einen Initiator/Verstärker an einem Ende, eine Brennkammer in der Mitte, einen Durchgang zwischen der Brennkammer und der Innen-/inneren Fläche der Außenwand des Gehäuses sowie einen Diffusormechanismus an einem dem Initiator/Verstärker gegenüberliegenden Ende aufweist. Viele Patente aus dem Stand der Technik beziehen sich auf den Strömungsweg von Gas und dessen Einrichtung mittels Teilen der Aufblasvorrichtung, welche eine Richtungsänderung des Gasstroms erzeugen, wenn das Gas radial entweicht, in einen schmalen Hohlgang um die Brennkammer herum eintritt, dann axial in Richtung des Diffusors/ Drosselendes strömt und schließlich in die Aufblasvorrichtung. Dieser schmale Hohlgang ist zwischen dem engen Abschnitt der Brennkammer und der Innenwand des äußeren Gehäuserohrs ausgebildet, so dass das in den schmalen Hohlgang einströmende Gas abkühlen kann, bevor es die versiegelte Öffnung durchbricht und dann aus einem Diffusor austritt.
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Diese Konfiguration wird im Stand der Technik in den Patenten
US 9,114,778 , Daicel;
US 7,669,893 , Takata;
US 8,376,400 , Takata;
US 8,496,266 , Takata;
US 8,302,992 , Daicel und
US 9,051,224 gezeigt. Die Verwendung einer doppelwandigen Aufblasvorrichtung ist zwar einigermaßen effizient, bringt jedoch einen Größennachteil mit sich, insbesondere hinsichtlich des Außendurchmessers und sogar der Länge.
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Andere Aufblasvorrichtungen gemäß dem Stand der Technik verwenden außerhalb der versiegelten Kammer einen soliden Filter, um die aus der Drosselöffnung kommende Gase zu kühlen. In früheren Erfindungen wurde der Gasfluss durch eine in einer axialen Richtung angeordnete Öffnung gesteuert, abgedichtet mit einer Scheibe oder einer brüchigen Folie. Diese Anordnung erfordert Treibmittel mit hoher Verbrennungsrate und mit hohen Gastemperaturen, so dass ein Entflammen unvermeidlich ist.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine effizientere Raumnutzung zu erreichen, wodurch es möglich wird, mehr Verbrennungsmaterial in einer Aufblasvorrichtung mit kleinerem Durchmesser unterzubringen, unter gleichzeitiger Bereitstellung der notwendigen Kühlung und Schmutzfilterung des brenngaserzeugenden Materials.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Eine zylindrische Aufblasvorrichtung weist ein längliches, röhrenförmiges Gehäuse, einen hohlen, röhrenförmigen Filter und eine Vielzahl von Gaserzeugungstabletten auf. Das längliche, röhrenförmige Gehäuse weist ein durch eine Anzündanordnung versiegeltes, erstes Ende, und ein gegenüberliegendes, durch eine Diffusoranordnung versiegeltes, zweites Ende auf. Die Diffusoranordnung weist eine durch eine zerreißbare Folie versiegelte, erste Gruppe von Entladungsöffnungen auf sowie eine Brennkammer, welche sich zwischen der Anzündanordnung und der folienversiegelten Diffusoranordnung befindet und erstreckt. Der hohle, röhrenförmige Filter ist innerhalb der Brennkammer angeordnet und weist ein vergrößertes, gegen eine Innenwand des länglichen röhrenförmigen Gehäuses gedrücktes, erstes Ende auf, sowie einen länglichen, schmalen Abschnitt, der sich vom vergrößerten ersten Ende des hohlen, röhrenförmigen Filters zum zweiten Ende des röhrenförmigen Gehäuses hin erstreckt. Der schmale Abschnitt weist ein Ende auf, welches an einem inneren Ende der Diffusoranordnung angebracht ist oder daran angrenzt. Der längliche schmale Abschnitt ist vom länglichen röhrenförmigen Gehäuse zur Ausbildung einer Gasentladungskammer beabstandet. Die Vielzahl an Gaserzeugungstabletten füllt die Brennkammer zumindest teilweise aus. Beim Zünden erzeugen die Gaserzeugungstabletten unter Druck stehende Aufblasgase, um in den engen Abschnitt des hohlen, röhrenförmigen Filters einzutreten und diesen zu durchströmen, wobei die Aufblasgase den Gasentladungsraum füllen, die Folie zerrreißen, die Entladungsöffnungen öffnen und über den Diffusor ausströmen.
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Die Gasentladungskammer umgibt außen den schmalen Abschnitt des Filters. Die Gasentladungskammer erstreckt sich in Längsrichtung zwischen dem vergrößerten Abschnitt des Filters und dem zweiten Ende des röhrenförmigen Gehäuses. Das Aufblasgas erzeugt einen Druck des entzündeten Gaserzeugungsmittels, welcher eine Versiegelungs-Berstkraft in Richtung radial nach innen bezüglich einer Mittelachse der Aufblasvorrichtung ausübt. Vorzugsweise weist die Diffusoranordnung eine zweite Gruppe von mehreren Gasentladungsöffnungen auf, welche radial angeordnet sind, um den Gasstrom radial nach außen zu lenken.
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Figurenliste
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Die Erfindung wird beispielhaft und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:
- 1 eine Querschnittsansicht einer zylindrischen Aufblasvorrichtung in einer ersten Ausführungsform darstellt, welche gemäß der vorliegenden Erfindung ausgeführt ist.
- 2 eine Querschnittsansicht einer zylindrischen Aufblasvorrichtung in einer gemäß der vorliegenden Erfindung ausgeführten, zweiten Ausführungsform in einem Zustand nach der Zündung zeigt.
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Detaillierte Beschreibung der Erfindung
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Unter Bezugnahme auf die 1 ist eine zylindrische Aufblasvorrichtung 10 dargestellt, die gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgeführt ist. Die Aufblasvorrichtung 10 weist ein längliches, röhrenförmiges Gehäuse 12 mit einem durch eine Anzündanordnung 20 versiegelten, ersten Ende 14, und einem gegenüberliegenden, durch eine Diffusoranordnung 40 versiegelten, zweiten Ende 16 auf. Die Diffusoranordnung 40 weist eine erste Gruppe von Entladungsöffnungen 44 auf, welche durch eine zerreißbare Folie 32 versiegelt sind. Das Gehäuse 12 weist eine Brennkammer 15 auf, die sich zwischen der Anzündanordnung 20 und der mit Folie versiegelten Diffusoranordnung 40 befindet und erstreckt. Ein hohler, röhrenförmiger Filter 50 ist innerhalb der Brennkammer 15 angeordnet. Der hohle, röhrenförmige Filter 50 weist ein vergrößertes erstes Ende 54 auf, welches gegen eine Innenwand 12a des länglichen, röhrenförmigen Gehäuses 12 gedrückt ist. Der Filter 50 weist einen länglichen, schmalen Abschnitt 52 auf, welcher sich vom vergrößerten Ende 54 zum zweiten Ende 16 des röhrenförmigen Gehäuses 12 erstreckt und an einem inneren Ende 41 der Diffusoranordnung 40 befestigt ist, wie dargestellt.
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Wie gezeigt, ist der längliche, schmale Abschnitt 52 des Filters 50 von der Innenwand 12a des röhrenförmigen Gehäuses 12 so beabstandet, dass er zur Ausbildung einer Gasentladungskammer 60 eingerichtet ist. Wie dargestellt, ist der hohle, röhrenförmige Filter 50 aus perforiertem Metall hergestellt, welches in eine zylindrische Form mit einem vergrößerten Ende 54 gerollt ist. Die Perforationen oder Öffnungen 55 sind über 360 Grad entlang des schmalen Abschnitts 52 verteilt gezeigt, so dass austretende Gase durch den schmalen Abschnitt 52 und in die Gasentladungskammer 60 strömen können. Die Brennkammer 15 ist mit Gaserzeugungstabletten 11 angefüllt. Diese Gaserzeugungstabletten 11 können die gesamte Kammer 15 einschließlich des Inneren des engen Abschnitts 52 des hohlen, röhrenförmigen Filters 50 derart füllen, dass eine große Menge von Gaserzeugungstabletten 11 in der Aufblasvorrichtung 10 positioniert werden kann. Dies trifft zu, weil die Brennkammer 15 nicht nur das Volumen des röhrenförmigen Gehäuses 12 einschließt, sondern auch den vom Filter 50 eingenommenen Teil des Volumens. Wie gezeigt, weist das Gehäuse 12 eine Gesamtlänge LH auf und ist am Diffusor 40 derart angebracht, dass der vergrößerte Abschnitt 45 des Diffusors 40 in der Nähe des Endes 16 des Gehäuses 12 endet. Wie gezeigt, erstreckt sich der Filter vom Ende des Gehäuses 12 um eine Strecke LF nach innen, wobei die Strecke LF weniger als die Hälfte der Strecke der Gehäuselänge LH beträgt. Dies ist insofern wichtig, als der Filter 50, der am Diffusorende 41 gelagert ist, auch dadurch gestützt wird, dass er gegen die Oberflächen der Innenwand 12a des Gehäuses 12 am vergrößerten Ende 54 des Filters gedrückt wird, in einer Art und Weise, die eine gegenüber den Filtern des Standes der Technik wesentliche Verkürzung des Filters 50 ermöglicht. Dies lässt vorteilhafterweise zu, dass die gesamte Aufblasvorrichtung 10 hinter dem Filter 50 mit Gaserzeugungstabletten 11 gefüllt wird und das Innere des Filters 50 in ähnlicher Weise mit Gaserzeugungstabletten gefüllt werden kann, so dass, ohne Vergrößerung des Gesamtdurchmessers der Aufblasvorrichtung 10, der Anordnung ein großes Volumen Gaserzeugungstabletten 11 hinzugefügt werden kann. Wie gezeigt, weist die beispielhafte Aufblasvorrichtung 10 einen Außendurchmesser Do von 35 mm und eine Gesamtlänge von 25,4 cm (10 Zoll oder weniger) auf. Dies kann nach oben oder unten angepasst werden, es wird jedoch angenommen, dass am vorteilhaftesten die Gesamtgröße der Aufblasvorrichtung 10, insbesondere der Durchmesser, auf ein Minimum beschränkt wird, so dass ein größeres Volumen für die Faltung des nicht aufgeblasenen Airbagkissen vorhanden ist, welches ersteres ausfüllen wird.
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Hinsichtlich der Anzündanordnung 20 weist die Anzündanordnung 20 wie gezeigt Kontaktstifte 21 auf, die zur Verbindung mit einem elektrischen Kabelbaum eingerichtet sind, um die Aufblasvorrichtung 10 im Falle einer erfassten Kollision oder eines erfassten Aufpralls zu aktivieren. Die Anzündanordnung 20 schließt ferner eine Zündkapsel oder eine pyrotechnische Vorrichtung 22 ein, die nach Empfang eines elektrischen Signals die Erzeugung eines Funkens aktiviert, der danach das Zünden eines Verstärkermaterials 24 bewirkt. Nachdem Zünden des Verstärkermaterials 24 tritt ein Druckanstieg auf und eine zerreißbare Versiegelung 30 wird aufgebrochen, so dass die Verstärkergase durch eine Entladeöffnung in die Brennkammer 15 eintreten können. Wenn diese verbrennungsverstärkenden Gase in die Brennkammer 15 gelangen, entzünden sie die Gaserzeugungstabletten 11. In diesem Fall verbrennen die Gaserzeugungstabletten 11 schnell und die Gase sind bestrebt, durch den perforierten, hohlen, röhrenförmigen Filter 50 zu entweichen. Wenn die Gase durch die Öffnungen 55 des Filters 50 entweichen, treten sie in den Gasentladungsraum 60 ein, an welchem Punkt heiße Gase und jegliche nicht vom Filter 50 abgefangenen Verunreinigungen generell im Filtergehäuse eingeschlossen werden, wenn sich der Druck aufbaut und eine außen die erste Gruppe von Entladungsöffnungen 44 des Diffusors 40 gewickelt Folie 32 radial nach innen aufgerissen wird. Wenn dieser Riss auftritt, ermöglichen es die Öffnungen 44, dass das erzeugte Gas radial nach innen in den Diffusor 40 strömt und danach über die Entladungsöffnungen 48 am Ende 46 des Diffusors 40 radial nach außen entweicht, wie durch die die Flussrichtung anzeigenden Pfeile dargestellt wird. Die Anordnung der Entladungsöffnungen 48 erzeugt ein ausgeglichenes, strömungsneutrales Strömungsmuster, indem die Entladungsöffnungen 48 derart um den Umfang herum angeordnet sind, dass der radiale Schub durch die Vielzahl an Öffnungen 48 aufgehoben wird. Infolge des strömungsneutralen Musters ist bei einer zeitlich verkehrten Zündung der Aufblasvorrichtung der resultierende Schub der Gaskräfte nahezu Null und die Aufblasvorrichtung 10 bewegt sich nicht. Dadurch wird verhindert, dass sich die Aufblasvorrichtung wie eine Rakete verhält, was bei einem linearen Austrittsstrom möglich ist, wenn die Aufblasvorrichtung nicht physisch an etwas befestigt ist oder anderweitig zurückgehalten wird, wie beispielsweise während des Transports.
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Bezüglich der Anzündanordnung 20 ist das röhrenförmige Gehäuse 12 mit einem Falz 13 gezeigt, der als Anschlag für die Anzündanordnung 20 dient. Wenn die Anzündanordnung 20 in das röhrenförmige Gehäuse 12 eingeschoben wird, stößt sie an den Falz oder Anschlag 13 und wird in das Gehäuse 12 eingepresst oder anderweitig eingeschweißt, wodurch ein versiegeltes Ende 14 entsteht.
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Bezüglich des gegenüberliegenden Endes 16 ist der mit zwei Metallkomponenten ausgebildete Diffusor 40 gezeigt. Die innere Komponente 41 ist in das Gehäuse 12 eingepresst und umfasst den ersten Satz von Entladungsöffnungen 44. Dieser Abschnitt 41 des Diffusors 40 weist eine Aufweitung 45 auf, die gegen die Innenwand 12a des Gehäuses 12 gedrückt ist und so verschweißt oder am Ort versiegelt werden kann, dass sie permanent mit dem Gehäuse 12 verbunden ist. Die verbleibende äußere Komponente des Diffusors 42 ist umhüllt und im Inneren des ersten Abschnitts 41 an dessen Aufweitung 45 derart eingequetscht, dass sie die Entladungsöffnungen 48 umfasst, über welche die Aufblasgase aus der Aufblasvorrichtung 10 zum Aufblasen des Airbags während des Aufblasvorgangs entweichen.
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Hinsichtlich der Aufblasvorrichtung 10 ist es wichtig zu beachten, dass in dieser Vorrichtung ein großes Volumen des Gaserzeugungsmittels sicher gesammelt und gelagert werden kann, und dass beim Verbrennen Flammen und andere heiße Materialien sofort in den Filter 50 geleitet werden, wo die Gasentladung mit den höchsten, erzeugten Temperaturen abgekühlt und aus dem die Diffusor 40 abgegeben wird, und zwar unter Verwendung der kleinen Löcher 55 des röhrenförmigen Filters 50 und der Löcher 44 des Diffusors. Infolge des Gas-Abkühlung Effekts des röhrenförmigen Filters und der Diffusorlöcher ist die Gasentladungskammer 60 im Vergleich zu Vorrichtungen gemäß dem Stand der Technik verkürzt, und ermöglicht gleichzeitig einen ausreichenden Raum zwischen Filter 50 und der Innenwand des röhrenförmigen Gehäuses 12 derart, dass eine ausreichende Kühlung erreicht werden kann ohne das Risiko des Verbrennens des Airbagkissens. Herkömmlicherweise war infolge der Verwendung von langen, engen Filtern als einzige Quelle für das Gaserzeugungsmaterial die Menge an Gaserzeugungspellets, die in ein kleines Volumen eingebracht werden konnten, stark verringert. Bei der vorliegenden Erfindung kann problemlos eine größere Menge an Verbrennungsmaterial im Filter 50 und im Gehäuse 12 enthalten sein, obwohl der Außendurchmesser Do bei 35 mm oder weniger beibehalten wird. Idealerweise ist die Kammer 60 von der Innenwand 12a der Aufblasvorrichtung zum Abkühlen der Gase beabstandet. Die Größe der Kammer 60 kann verlängert oder verkürzt, weiter oder enger gemacht werden, um die Aufblasgase nach einzustellen oder zu kontrollieren.
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Unter Bezugnahme auf 2 ist eine zweite oder alternative Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt, bei welcher der hohle, röhrenförmige Filter 50 in der Aufblasvorrichtung 10A an den Diffusor 40 angrenzend gezeigt ist. Das vergrößerte Ende 54 ist als Flansch 54 ausgebildet, der fest in den Körper der Aufblasvorrichtung eingepasst ist. Die Gesamtlänge dieses hohlen röhrenförmigen Filters 50 der ersten Ausführungsform. Diese kürzere Länge ermöglicht, dass eine zusammendrückbare Feder 53 mit einem ersten Ende am vergrößerten Ende 54 positioniert wird, angrenzend an Flansch 54.
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Benachbart zur Feder 53 am zweiten Ende befindet sich ein poröser Filter 80. Der poröse Filter 80 kann aus einem gewebten oder ungewebten Stahlgittermaterial mit vorzugsweise ausreichender Steifheit, um die Feder 53 zusammenzudrücken, wenn die Aufblasvorrichtung mit dem Gaserzeugungstabletten gefüllt ist. Wie gezeigt, erstrecken sich die Feder 53 und der poröse Filter 80, wenn sie zusammengedrückt sind, auf einer Länge LF1 , wodurch ein zusätzliches Volumen Tabletten 11 die Aufblasvorrichtung entlang der Strecke LF2-LF1 füllen kann.
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Am vorteilhaftesten weist die Aufblasvorrichtung der zweiten Ausführungsform, wie die Aufblasvorrichtung 10 der ersten Ausführungsform, den porösen Filter 80, die zusammendrückbare Feder 53 sowie den kurzen, röhrenförmigen Filter 50 auf, wodurch beim Herstellen der Anordnung mehr Gaserzeugungstabletten 11 in die Aufblasvorrichtung 10A gefüllt werden können und sich Feder 53 und Filter 80 zur Füllposition LF1 bewegen. Infolge der Verwendung einer zusammendrückbaren Feder 53 und des Filters 80 wird auf die gelagerten Pellets 11 derart ein Druck ausgeübt, dass ein Klappern der Tabletten 11 verhindert wird, wodurch die Aufblasvorrichtung der zweiten Ausführungsform zu einer geräuschgedämpften Aufblasvorrichtung 10A wird.
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Ein weiteres Merkmal der zweiten Ausführungsform besteht darin, dass die Anzündanordnung zum Durchlassen des brennverstärkenden Materials 24 anstelle einer einzelnen Auslassöffnung 25 mehrere Auslassöffnungen 25 aufweist, wodurch das Aufreißen der zerreißbaren Versiegelung 30 und das Zünden der Gaserzeugungstabletten 11 bewirkt wird. Wenn eine ausreichende Menge von Gaserzeugungstabletten 11 verbrennt, können sich Feder 53 und Filter 80 in die gezeigte Position LH bewegen, wie dargestellt.
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Infolge der Abweichungen des Filters des zweiten Ausführungsbeispiels im Vergleich zum Filter des ersten Ausführungsbeispiels kann eine größere Menge von zu verwendenden Gaserzeugungstabletten 11 bereitgestellt werden, indem ein mittels des Zusammendrückens der Feder 53 und des Filters 80 einstellbares Füllvolumen erreicht wird; ansonsten werden alle Merkmale des ersten Ausführungsbeispiels der Aufblasvorrichtung 10 auch in der alternativen, zweiten Ausführungsform der Aufblasvorrichtung 10A gefunden.
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Abwandlungen der vorliegenden Erfindung sind im Lichte der hier gegebenen Beschreibung möglich. Während bestimmte repräsentative Ausführungsformen und Details gezeigt wurden, um den Erfindungsgegenstand zu veranschaulichen, ist es für den Fachmann offensichtlich, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen daran vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Es versteht sich daher, dass Änderungen an den speziellen beschriebenen Ausführungsformen vorgenommen werden können, die innerhalb des vollen beabsichtigten Schutzumfangs der Erfindung liegen, wie er durch die folgenden beigefügten Ansprüche definiert ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 9114778 [0005]
- US 7669893 [0005]
- US 8376400 [0005]
- US 8496266 [0005]
- US 8302992 [0005]
- US 9051224 [0005]
