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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Automatikgetriebe und insbesondere
ein Automatikgetriebe mit mehreren Zahnradsätzen zwischen Eingangs- und
Ausgangswellen.
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Im
Allgemeinen weist ein Handschaltgetriebe, in welchem die Gänge von
Hand geschaltet werden, eine Eingangswelle auf, die direkt mit einem
Motor verbunden ist und mehrere Antriebszahnräder enthält, und eine Ausgangswelle,
die mehrere angetriebene Zahnräder
enthält,
die zu den entsprechenden Antriebszahnrädern paarig angeordnet und
mit Antriebsrädern
verbunden sind. D.h., es sind mehrere Getriebezahnradsätze zwischen
der Eingangswelle und der Ausgangswelle vorgesehen. In diesem Handschaltgetriebe
wird, wenn der Gang gewechselt wird, nachdem eine Kupplung ausgerückt wurde,
ein Wechselmechanismus wie z.B. ein Synchronisierungsmechanismus
manuell betätigt,
um gepaarte Getriebezahnradsätze
(hierin nachstehend lediglich als Zahnradsätze bezeichnet) umzuschalten
und darin die Kupplung eingerückt.
Diese Ablauffolge manueller Betätigungen
vollzieht einen Gangwechsel eines Fahrzeugs.
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Das
Handschaltgetriebe kann in ein automatisches Getriebe umgewandelt
werden, indem die Schaltvorgänge
und die Kupplungsbetätigungen
mittels hydraulisch betätigter
Schaltsteller durchgeführt werden.
Dieser mehrere Zahnradsätze
aufweisende Getriebetyp wird als ein automatisiertes Handschaltgetriebe
(hierin nachstehend als "AMT" – Automated Manual Transmission
bezeichnet). Das Getriebe hat Vorteile dahingehend, dass es eine
kleine Anzahl von Komponenten und einen hervorragenden Kraftübertragungswirkungsgrad
im Vergleich zu einem herkömmlichen
automatischen Getriebe des Drehmomentwandlertyps aufweist, das hauptsächlich aus Planetenzahnrädern und
dergleichen aufgebaut ist.
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Beispielsweise
offenbart JP-A-2000-65199 dieses Automatikgetriebe des AMT-Typs
mit mehreren zwischen einer Eingangswelle und einer Ausgangswelle
vorgesehenen Zahnradsätzen,
einem Umschaltmechanismus zum Umschalten der Zahnradsätze, d.h.,
zum Wählen
eines Zahnradsatzes, der die Kraftübertragung aus mehreren Zahnradsätzen übernimmt,
und einer Umgehungskupplung zum Herbeiführen einer Kraftübertragung
aus der Eingangswelle zu der Ausgangswelle in einer synchronisierenden
Weise mit dem Umschaltvorgang der Zahnradsätze.
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Ferner
schlägt
JP-A-6-316230 ein automatisches Getriebe vor, in welchem eine Eingangswelle mit
einer Ausgangswelle über
Zahnradsätze
verbunden wird, indem selektiv mehrere in entsprechenden Zahnradsätzen vorgesehene
hydraulische Mehrfachscheibenkupplungen eingerückt werden.
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Diese
automatischen Getriebe benötigen
jedoch ein auf der Eingangswelle vorgesehenes Rückwärtsfahrt-Antriebszahnrad und
ein angetriebenes Rückwärtsfahrtzahnrad,
das mit dem Rückwärtsfahrt-Antriebszahnrad über ein
Zwischenzahnrad in Eingriff steht und auf der Ausgangswelle vorgesehen ist.
D.h., es ist ein spezieller Rückwärtsfahrt-Zahnradsatz
erforderlich. Dieses führt
zu einer Erhöhung der
Anzahl der Komponenten und einem vergrößerten Raum für die Aufnahme
des Rückwärtsfahrt-Zahnradsatzes.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein AMT-Automatikgetriebe
bereitzustellen, das die Anzahl von Zahnrädern von Zahnradsätzen und
die Längsabmessung
des Automatikgetriebes reduzieren kann.
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Diese
Aufgabe wird durch die Merkmale der Patentansprüche gelöst.
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Die
Erfindung wird weitergehend unter Bezugnahme auf die in den Zeichnungen
dargestellten Ausführungsformen
beschrieben:
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1 ist
eine Prinzipdarstellung, welche ein Automatikgetriebe gemäß einer
Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung darstellt;
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2 ist
eine schematische Darstellung, die einen Eingriffszustand von Zahnrädern von
einer Linie A-A von 1 aus betrachtet darstellt;
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3 ist
eine vergrößerte Ansicht
von Rückwärtsgangzahnrädern; und
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4 ist
eine Blockdarstellung, die eine hydraulische Steuerung eines automatischen
Getriebes gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darstellt.
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1 zeigt
ein automatisches Getriebe 10 mit einer mit einem Motor 11 über einen
Drehmomentwandler 12 verbundenen Eingangswelle 13 und einer
parallel zu der Eingangswelle 13 angeordneten und mit Antriebsrädern verbundenen
Ausgangswelle 14. Die Eingangswelle 13 und Ausgangswelle 14 sind in
einer Längsrichtung
eines Fahrzeugs angeordnet und in einem Getriebegehäuse 15 untergebracht. Das
Automatikgetriebe ist in Längsrichtung
in einem Vierradfahrzeug montiert. Der Motor 11 ist mit
dem eine Überbrückungskupplung 16 enthaltenden
Drehmomentwandler 12 verbunden. Der Drehmomentwandler 12 enthält eine Ölpumpe 17,
welche durch den Drehmomentwandler 12 angetrieben wird.
Ferner ist eine Eingangskupplung 20 zwischen einer Turbinenwelle 18 zum Übertragen
der Ausgangskraft des Drehmomentwandlers 12 und der Eingangswelle 13 angeordnet.
Die Eingangskupplung 20 dient zum Umschalten der Verbindung der
Turbinenwelle 18 und der Eingangswelle 13 zwischen
einem Eingriffszustand und einem Ausrückzustand.
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Ein
erstes Antriebszahnrad 21a und ein zweites Antriebszahnrad 22a sind
jeweils auf der Eingangswelle 13 befestigt. Ein drittes
Antriebszahnrad 23a, ein viertes Antriebszahnrad 24a,
ein fünftes
Antriebszahnrad 25a und ein sechstes Antriebszahnrad 26a sind
drehbar darauf montiert. Ferner sind ein erstes angetriebenes Zahnrad 21b und
ein zweites angetriebenes Zahnrad 22b drehbar auf der Ausgangswelle 14 montiert,
und ein drittes angetriebenes Zahnrad 23b, ein viertes
angetriebenes Zahnrad 24b, ein fünftes angetriebenes Zahnrad 25b und
ein sechstes angetriebenes Zahnrad 26b sind jeweils darauf
befestigt. Diese Antriebszahnräder 21a, 22a, 23a, 24a, 25a und 26a stehen
mit den angetriebenen Zahnrädern 21b, 22b, 23b, 24b, 25b und 26b in
einem Eingriffszustand und bilden somit Vorwärtsfahrt-Zahnradsätze.
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Ein
Rückwärtsfahrt-Antriebszahnrad 27 ist drehbar
auf der Eingangswelle 13 in der Nähe des Motors 11 montiert.
Gemäß Darstellung
in 2 sind ein erstes Zwischenzahnrad 28a und
ein zweites Zwischenzahnrad 28b integriert und drehbar
auf einer Zwischenwelle 28 montiert. Das erste Zwischenzahnrad 28a steht
mit dem Rückwärtsfahrt-Antriebszahnrad 27 in
Eingriff, und das zweite Zwischenzahnrad 28b steht mit
dem dritten angetriebenen Zahnrad 23 in Eingriff. Die Anzahl
der Zähne
des zweiten Zwischenzahnrades 28b ist kleiner als die des
ersten Zwischenzahnrades 28a. D.h., das zweite Zwischenzahnrad 28b besitzt
einen kleineren Kopfkreis als das erste Zwischenzahnrad 28a.
Gemäß der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung dient das dritte angetriebene Zahnrad 23b auch
als ein angetriebenes Rückwärtsfahrt-Zahnrad.
Somit bilden das Rückwärtsfahrt-Antriebszahnrad 27,
das erste Zwischenzahnrad 28a, das zweite Zwischenzahnrad 28b und das
dritte angetriebene Zahnrad 23b einen Rückwärtsfahrt-Zahnradsatz.
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Ein
erster Umschaltmechanismus 31 zum Umschalten von dem ersten
Zahnrad auf das zweite Zahnrad und umgekehrt ist auf der Ausgangswelle 14 montiert
und ein zweiter Umschaltmechanismus 32 zum Umschalten von
dem vierten Zahnrad auf das fünfte
Zahnrad und umgekehrt ist auf der Ausgangswelle 13 montiert.
Ferner ist ein dritter Umschaltmechanismus 33 zum Umschalten
von dem dritten Zahnrad auf das Rückwärtsfahrt-Zahnrad und umgekehrt auf einer Hohlwelle 43 montiert.
Die entsprechenden Umschaltmechanismen 31, 32 und 33 werden
von einem Synchronisationsmechanismus gebildet, welcher Synchronkörper 31a, 32a und 33a,
Synchronmuffen 31b, 32b und 33b, die
jeweils verschiebbar auf den Synchronkörpern 31a, 32a und 33a vorgesehen
sind, und Keile 21c, 22c, 23c, 24c, 25c, 26c und 27c,
die integriert auf den entsprechenden Zahnrädern 21b, 22b, 23b, 24b, 25b, 26b und 27b vorgesehen
sind, gebildet. Die Synchronmuffen 31b, 32b und 33b werden
zu den Keilen 21c, 22c, 23c, 24c, 25c, 26c und 27c synchronisiert
und damit zum Eingriff gebracht.
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Zwei
Umgehungskupplungen, eine erste Umgehungskupplung 41 und
eine zweite Umgehungskupplung 42 sind auf der Eingangswelle 13 montiert.
Die erste Umgehungskupplung 41 weist eine Kupplungsnabe 41a auf,
die an der Hohlwelle 43 drehbar befestigt ist, und koaxial
auf der Eingangswelle 13 montiert ist, eine Kupplungstrommel 41b, die
auf der Eingangswelle 13 befestigt ist, und mehrere Kupplungsscheiben 44,
welche austauschbar zwischen der Kupplungsnabe 41a und
der Kupplungstrommel 41b vorgesehen sind. Die erste Umgehungskupplung 41 wird
eingerückt,
indem die Kupplungsscheiben 44 angedrückt und die Hohlwelle 43 mit
der Eingangswelle 13 verbunden wird. In ähnlicher
Weise ist, wenn die zweite Umgehungskupplung 42 eingerückt ist,
eine Hohlwelle 45, auf welcher das sechste Antriebszahnrad 26a befestigt
ist, mit der Eingangswelle 13 verbunden.
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Eine
Frontantriebswelle 46 ist koaxial in die hohle Ausgangswelle 14 eingesetzt.
Die Frontantriebswelle 46 ist mit der Ausgangswelle 14 über ein Mittendifferential 48 verbunden
und ist gleichzeitig mit einer (nicht dargestellten) Vorderachse über ein vorderes
Differential 48 verbunden. Das Mittendifferential 47 ist
mit einer Rückantriebswelle 49 verbunden.
Die Rückantriebswelle 49 ist
mit einer (nicht dargestellten) hinteren Achse über ein (nicht dargestelltes)
hinteres Differential verbunden. Das vordere Differential 48 ist
unterhalb des Rückwärtsfahrt-Antriebszahnrades 27 gemäß Darstellung
in 1 angeordnet.
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Somit
ist das dritte Antriebszahnrad 23 drehbar auf der Eingangswelle 13 montiert
und das dritte angetriebene Zahnrad 23b ist integriert
auf der Ausgangswelle 14 in einem Eingriffszustand mit
dem dritten Antriebszahnrad 23a montiert. Ferner ist neben dem
Zahnradsatz des dritten Antriebszahnrades 23a und des dritten
angetriebenen Zahnrades 23b das Rückwärtsfahrt-Antriebszahnrad 27 drehbar
auf der Eingangswelle 13 montiert und steht mit dem dritten angetriebenen
Zahnrad 23b über
die ersten und zweiten Zwischenzahnräder 28a, 28b in
Eingriff. Der Synchronisierkörper 33a ist
zwischen dem dritten Antriebszahnrad 23a und dem Rückwärtsfahrt-Antriebszahnrad 27 vorgesehen,
um Kraft aus der Eingangswelle 13 entweder auf das dritte
angetriebene Zahnrad 23a oder das angetriebene Rückwärtsfahrt-Antriebszahnrad 27 über die
erste Umgehungskupplung 41 zu übertragen. Die Synchronisiermuffe 33b ist
verschiebbar um den Synchronisierkörper 33a herum vorgesehen,
um selektiv Kraft auf benachbarte Antriebszahnräder 23a, 27 zu übertragen.
Demzufolge wird Kraft auf das dritte Antriebszahnrad 23a übertragen,
wobei das dritte angetriebene Zahnrad 23b, das mit dem
dritten angetriebenen Zahnrad 23a in Eingriff steht, die
Ausgangswelle 14 in einer Richtung dreht, um ein Fahrzeug
vorwärts
zu bewegen. Andererseits wird Kraft auf das Rückwärtsfahrt-Antriebszahnrad 27 übertragen,
wobei das dritte angetriebene Zahnrad 23b Kraft von den
Zwischenzahnrädern 28a, 28b erhält, und
die Ausgangswelle 14 in einer Richtung dreht, um das Fahrzeug
rückwärts zu fahren.
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In 4 bezeichnet
ein Bezugszeichen 50 eine Steuerventileinheit, in welcher
mehrere elektromagnetische Ventile VA1 bis VA9 einen hydraulischen
Druck einer Ölpumpe 17 umschalten
oder steuern, um verschiedene Steller betätigen. Die Steuerventileinheit 50 ist
unter der Ausgangswelle 14 zwischen dem dritten angetriebenen
Zahnrad 23b und dem sechsten angetriebenen Zahnrad 26b angeordnet.
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Die
erste Umgehungskupplung 41 wird durch einen ersten Umgehungskupplungssteller 51 eingerückt und
die zweite Umgehungskupplung 42 wird durch einen zweiten
Umgehungskupplungssteller 52 eingerückt. Der hydraulische Druck
des Arbeitsfluids wird dem ersten Umgehungskupplungssteller 51 über ein
elektromagnetisches Drucksteuerventil VA1 zugeführt, und wird andererseits
dem zweiten Umgehungskupplungssteller 52 über ein elektromagnetisches
Drucksteuerventil VA2 zugeführt.
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In
dem Umschaltmechanismus 31, 32 und 33 bewegt
sich ein Auswahlsteller 54 in einer mit B bezeichneten
Richtung durch einen hydraulischen Druck durch zwei elektromagnetische
Umschaltventile VA3, VA4 und demzufolge wird eine Objektsynchronisiermuffe
von den Synchronisiermuffen 31b, 32b und 33b ausgewählt. Andererseits
schaltet ein Schaltsteller in einer als C bezeichneten Richtung durch
den hydraulischen Druck durch zwei elektromagnetische Drucksteuerventile
VR5, VA6 und demzufolge wird eine spezifizierte Gangposition erreicht.
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Die
Eingangskupplung 20 wird durch die Unterstützung eines
Eingangskupplungsstellers 55 eingerückt, dessen hydraulischer Druck
durch ein elektromagnetisches Drucksteuerventil VA7 gesteuert wird.
In einem eingerückten
Zustand wird die Kraft der Turbinenwelle 18 auf die Eingangswelle 13 übertragen,
und in einem ausgerückten
Zustand wird die Übertragungskraft
abgeschaltet.
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Der
Drehmomentwandler 12 besitzt eine Ausrückkammer 56 und eine
Betätigungskamme 57, welche
durch eine Überbrückungskupplung 16 voneinander
getrennt sind. Wenn ein elektromagnetisches Drucksteuerventil VA8
Arbeitsfluid an die Ausrückkammer 56 liefert
und ein elektromagnetisches Drucksteuerventil VA9 Arbeitsfluid aus
der Betätigungskammer 57 entläßt, wird
die Überbrückungskupplung 16 ausgerückt. Andererseits
wird, wenn Arbeitsfluid der Betätigungskammer 57 zugeführt und aus
der Ausrückkammer 56 entlassen
wird, die Überbrückungskupplung 16 eingerückt.
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Gangschaltoperationen
des so aufgebauten automatischen Getriebes werden nun beschrieben.
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Der
erste Gang wird erzalten, indem die Synchronmuffe 31b des
ersten Umschaltmechanismus 31 mit dem Keil 21c durch
Betätigen
des Auswahlstellers 54 und des Schaltstellers 53 in
Eingriff gebracht wird. Die Antriebskraft der Eingangswelle 13 wird
auf die Ausgangswelle 14 über das Antriebszahnrad 21a,
das angetriebene Zahnrad 21b und den ersten Umschaltmechanismus 31 übertragen.
Ferner wird, wenn die Synchronisiermuffe 31b mit dem Keil 22c in
Eingriff gebracht wird, der Gang auf den zweiten Gang umgeschaltet.
In gleicher Weise werden der vierte Gang und der fünfte Gang
erhalten, indem der zweite Umschaltmechanismus 32 betätigt wird.
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Der
sechste Gang wird erhalten, indem die zweite Umgehungskupplung 42 durch
Betätigung des
zweiten Umgehungskupp lungsstellers 52 eingerückt wird.
Die Antriebskraft wird aus der Eingangswelle 13 auf die
Ausgangswelle 14 über
die zweite Umgehungskupplung 42, das Antriebszahnrad 26a und
das angetriebene Zahnrad 26b übertragen.
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Andererseits
wird die Umschaltung zwischen dem dritten Gang und dem Rückwärtsgang
durchgeführt,
indem der dritte Umschaltmechanismus 33 betätigt wird,
während
die erste Umgehungskupplung 41 eingerückt ist und Kraft an den Synchronkörper 33a über die
Hohlwelle 43 übertragen
wird. Wenn der dritte Gang erhalten wird, wird die Antriebskraft
aus der Eingangswelle 13 auf die Ausgangswelle 14 über die
erste Umgehungskupplung 41, den dritten Umschaltmechanismus 33,
das Antriebszahnrad 23a und das angetriebene Zahnrad 23b übertragen.
Andererseits wird, wenn der Rückwärtsgang
erhalten wird, die Antriebskraft aus der Eingangswelle 13 an die
Ausgangswelle 14 über
die erste Umgehungskupplung 41, den dritten Umschaltmechanismus 33, das
angetriebene Rückwärtsfahrt-Zahnrad 27,
das erste Zwischenzahnrad 28a, das zweite Zwischenzahnrad 28b und
das angetriebene Zahnrad 23b übertragen. Die Ausgangswelle 14 dreht
sich in einer umgekehrten Richtung zu dem Vorwärtsfahrt-Zahnradsatz aufgrund
der Rotationsumkehrung durch die Zwischenzahnräder 28a, 28b.
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Der
entsprechende Umschaltmechanismus 31, 32 und 33 kann
die Synchronmuffen 31b, 32b und 33b in
einem neutralen Zustand halten, d.h., in einem Zustand, in welchem
die Synchronmuffen 31b, 32b und 33b nicht
mit dem Keil 21c und dergleichen in Eingriff stehen. Daher
besteht keine Möglichkeit
eines Synchroneingriffes. Wenn der sechste Gang erhalten wird, befinden
sich alle Umschaltmechanismen 31, 32 und 33 in
einem neutralen Zustand.
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In
dem automatischen Getriebe gemäß der vorliegenden
Erfindung wird, um einen sogenannten "Drehmomentabfall" während des
Umschaltens zu vermeiden, eine von diesen zwei Umgehungskupplungen 41, 42 eingerückt, wenn
sich der Umschaltmechanismus 31, 32 und 33 in
einem neutralen Zustand befindet.
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Ferner
wird, wenn der Gang von Neutral nach Vorwärts, von Neutral nach Rückwärts, von
Vorwärts
nach Rückwärts und
von Rückwärts nach
Vorwärts
betätigt
wird, zuerst die zwischen der Turbinenwelle 18 und der
Eingangswelle 13 angeordnete Eingangskupplung 20 betätigt, um
eine Drehmomentübertragung
abzuschalten, und dann der Umschaltvorgang durchgeführt.
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Das
automatische Getriebe ist dadurch gekennzeichnet, dass, da das dritte
angetriebene Zahnrad 23b als ein angetriebenes Rückwärtsfahrt-Zahnrad
dient, ein angetriebenes Rückwärtsfahrt-Zahnrad von
der Ausgangswelle 14 weggelassen werden kann. Demzufolge
kann die axiale Länge
der Ausgangswelle 14 verkürzt werden. Die verkürzte Ausgangswelle 14 bringt
verschiedene Vorteile, wie z.B. eine kurze Längsrichtungsabmessung des automatischen
Getriebes, verkürzte
hydraulische Kanäle
und dergleichen mit sich.
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Obwohl
die vorliegende Erfindung im Hinblick auf die bevorzugte Ausführungsform
beschrieben wurde, um ein besseres Verständnis der Erfindung zu erleichtern,
dürfte
erkennbar sein, dass die Erfindung auf verschiedene andere Arten
ohne Abweichung von dem Prinzip der Erfindung ausgeführt werden
kann. Daher ist die Erfindung so zu verstehen, dass sie alle möglichen
Ausführungsformen
umfaßt,
welche ohne Abweichung von dem Prinzip der in den beigefügten Ansprüchen beschriebenen
Erfindung ausgeführt
werden können.