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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft das Fachgebiet der Kraftfahrzeuge und insbesondere eine flexible elektrische Schaltungsanordnung für ein Kraftfahrzeug.
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HINTERGRUND
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Kraftfahrzeuge umfassen zahlreiche Systeme, welche mit einer elektrischen Energiequelle gekoppelt sind. Zahlreiche Kabelstränge erstrecken sich zwischen Komponenten und der elektrischen Energiequelle und übertragen Leistungs- und/oder Steuersignale. Oftmals sind die Kabelstränge durch Paneele, Pfosten und eine andere Struktur im Fahrzeug geführt. Im Laufe der Zeit können die Stränge an den Paneelen, Pfosten oder der anderen Struktur scheuern, wodurch die Zuverlässigkeit herabgesetzt wird. Zusätzlich erhöht sich der Bedarf an einer größeren Anzahl von Kabelsträngen, da die Komplexität von Kraftfahrzeugen zunimmt. Das Verlegen mehrerer Stränge durch das Fahrzeug kann mühsam sein, die Produktionszeit erhöhen und die Wahrscheinlichkeit erhöhen, dass ein Kabel in dem Kabelstrang während des Einbaus oder im Laufe der Zeit während des Betriebs des Fahrzeugs beschädigt werden kann. Dementsprechend ist es wünschenswert, ein System zur Bereitstellung elektrischer Verbindungen in einem Kraftfahrzeug zur Verfügung zu stellen, welches weniger sperrig ist, die Montage erleichtert und die Zuverlässigkeit erhöht.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform umfasst die flexible elektrische Schaltungsanordnung für ein Kraftfahrzeug ein erstes flexibles Substrat, das aus einem ersten Material gebildet ist. Das erste flexible Substrat umfasst eine erste Oberfläche und eine gegenüberliegende zweite Oberfläche. Die flexible elektrische Schaltungsanordnung umfasst ferner ein zweites flexibles Substrat, das aus einem zweiten Material gebildet ist. Das zweite flexible Substrat umfasst eine erste Oberfläche und eine gegenüberliegende zweite Oberfläche. Die erste Oberfläche des zweiten flexiblen Substrats ist angrenzend mit der zweiten Oberfläche des ersten flexiblen Substrats verbunden. Ein flexibles Schaltungselement ist zwischen dem ersten und dem zweiten flexiblen Substrat angeordnet. Das flexible Schaltungselement umfasst ein Eingangsende und ein Ausgangsende. Ein erster Konnektor ist elektrisch mit dem Eingangsende des flexiblen Schaltungselements verbunden. Der erste Konnektor ist so ausgelegt und geartet, dass er eine elektrische Verbindung mit einer elektrischen Energiequelle in dem Kraftfahrzeug herstellt. Ein zweiter Konnektor ist elektrisch mit dem Ausgangsende des flexiblen Schaltungselements verbunden. Der zweite Konnektor ist so ausgelegt und geartet, dass er eine elektrische Verbindung mit einer elektrischen Komponente in dem Kraftfahrzeug herstellt.
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Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform umfasst eine Kraftfahrzeugkomponente einen Körper, der ein Substrat aufweist, eine an dem Substrat angebrachte elektrische Komponente und eine flexible elektrische Schaltungsanordnung, die elektrisch mit der elektrischen Komponente verbunden ist. Die flexible elektrische Schaltungsanordnung umfasst ein erstes flexibles Substrat, welches aus einem ersten Material gebildet ist. Das erste flexible Substrat umfasst eine erste Oberfläche, welche über das Substrat hinweg gelagert ist, und eine gegenüberliegende zweite Oberfläche. Die flexible elektrische Schaltungsanordnung umfasst ferner ein zweites flexibles Substrat, welches aus einem zweiten Material gebildet ist. Das zweite flexible Substrat umfasst eine erste Oberfläche und eine gegenüberliegende zweite Oberfläche. Die erste Oberfläche des zweiten flexiblen Substrats ist angrenzend mit der zweiten Oberfläche des ersten flexiblen Substrats verbunden. Ein flexibles Schaltungselement ist zwischen dem ersten und zweiten flexiblen Substrat angeordnet. Das flexible Schaltungselement umfasst ein Eingangsende und ein Ausgangsende. Ein erster Konnektor ist elektrisch mit dem Eingangsende des flexiblen Schaltungselements verbunden. Der erste Konnektor ist so ausgelegt und geartet, dass er eine elektrische Verbindung mit einer elektrischen Energiequelle in dem Kraftfahrzeug herstellt. Ein zweiter Konnektor ist elektrisch mit dem Ausgangsende des flexiblen Schaltungselements verbunden. Der zweite Konnektor ist elektrisch mit der elektrischen Komponente verbunden.
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Die obigen Merkmale und Vorteile und andere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind aus der folgenden detaillierten Erfindungsbeschreibung ohne Weiteres ersichtlich, wenn sie zusammen mit den beigefügten Zeichnungen betrachtet wird.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Andere Merkmale, Vorteile und Details sind in der folgenden detaillierten Beschreibung von Ausführungsformen lediglich beispielhaft gezeigt, wobei die detaillierte Beschreibung auf folgende Zeichnungen Bezug nimmt, in denen:
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1 eine Perspektivansicht einer ersten Seite einer Kraftfahrzeugkomponente ist, welche eine flexible elektrische Schaltungsanordnung entsprechend einer beispielhaften Ausführungsform umfasst;
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2 eine teilweise zerlegte Perspektivansicht der flexiblen elektrischen Schaltungsanordnung von 1 ist;
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3 eine teilweise zerlegte Perspektivansicht einer flexiblen elektrischen Schaltungsanordnung gemäß einem weiteren Aspekt der beispielhaften Ausführungsform ist;
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4 eine Querschnittsseitenansicht der flexiblen elektrischen Schaltungsanordnung von 3 ist, welche eine Konnektoranordnung gemäß einem Aspekt der beispielhaften Ausführungsform zeigt;
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5 gemäß einem Aspekt der beispielhaften Ausführungsform Leiter zeigt, welche in der flexiblen elektrischen Schaltungsanordnung von 3 angeordnet sind; und
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6 gemäß einem weiteren Aspekt der beispielhaften Ausführungsform einen Leiter zeigt, welcher in der flexiblen elektrischen Schaltungsanordnung von 3 angeordnet ist.
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BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Die folgende Beschreibung ist lediglich beispielhafter Natur und nicht dafür vorgesehen, die vorliegende Offenbarung, ihre Anwendung oder Verwendungen einzuschränken. Es sei darauf hingewiesen, dass in sämtlichen Zeichnungen die entsprechenden Bezugsziffern gleiche oder entsprechende Teile und Merkmale kennzeichnen. Eine Kraftfahrzeugkomponente gemäß einer beispielhaften Ausführungsform ist in 1 allgemein mit 2 gekennzeichnet. Die Kraftfahrzeugkomponente 2 nimmt die Form einer Türkomponente 4 an, welche einen Körper 6 umfasst, der ein Substrat 8 aufweist. Das Substrat 8 umfasst eine erste oder dem Passagierraum zugewandte Oberfläche 10 und eine zweite oder nach außen weisende Oberfläche (nicht separat gekennzeichnet). Die zweite Oberfläche trägt ein äußeres Körperpaneel (nicht gezeigt). Das Substrat 8 umfasst eine Vielzahl von Öffnungen, von denen drei mit 15, 16 und 17 gekennzeichnet sind. Die Öffnungen 15 und 16 stellen einen Durchgang für elektrische Verbindungen dar, was im Folgenden genauer ersichtlich wird. Das Substrat 8 trägt eine Vielzahl von elektrischen Komponenten 18. Die elektrischen Komponenten 18 können die Form eines Fensterhebers 20, eines Türschlossaktuators 22 und/oder eines in der Tür montierten Lautsprechers 23 annehmen. Ein in der Tür montierter Lautsprecher 23 kann in einer Öffnung 17 angeordnet sein.
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Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform ist die Kraftfahrzeugkomponente 2 mit einer flexiblen elektrischen Schaltungsanordnung 40 ausgestattet. Die flexible elektrische Schaltungsanordnung 40 ersetzt sperrige Kabelstränge, welche eine Verlegung durch und um das Substrat 8 herum erfordern. In 2 ist am besten dargestellt, dass die flexible elektrische Schaltungsanordnung 40 ein erstes flexibles Substrat 44 und ein zweites flexibles Substrat 46 umfasst. Das erste flexible Substrat 44 ist aus einem ersten Material 54 gebildet und umfasst eine erste Oberfläche 56 und eine gegenüberliegende zweite Oberfläche 57. Gemäß einem Aspekt der beispielhaften Ausführungsform ist das erste Material 54 ein wasserdichtes und/oder wasserabweisendes Material. Gemäß einem weiteren Aspekt der beispielhaften Ausführungsform umfasst das erste Material 54 ein biaxialausgerichtetes Polyethylenterephthalat (BoPet), wie beispielsweise Mylar®. Das zweite flexible Substrat 46 ist aus einem zweiten Material 64 gebildet und umfasst eine erste Oberfläche 66 und eine gegenüberliegende zweite Oberfläche 67. Die erste Oberfläche 66 des zweiten flexiblen Substrats 46 ist angrenzend mit der zweiten Oberfläche 57 des ersten flexiblen Substrats 44 verbunden. Gemäß einem weiteren Aspekt der beispielhaften Ausführungsform ist das zweite Material 64 dem ersten Material 54 ähnlich. Es versteht sich jedoch, dass sich die ersten und zweiten Materialien 54 und 64 unterscheiden können.
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In weiterer Übereinstimmung mit der beispielhaften Ausführungsform umfasst die flexible elektrische Schaltungsanordnung 40 eine Vielzahl von flexiblen Schaltungselementen 74, welche zwischen dem ersten und dem zweiten flexiblen Substrat 44 und 46 positioniert sind. In der gezeigten beispielhaften Ausführungsform umfasst die flexible elektrische Schaltungsanordnung 40 ein erstes flexibles Schaltungselement 80, welches eine erste flexible elektrische Spur 81 umfasst, ein zweites flexibles Schaltungselement 82, welches eine zweite flexible elektrische Spur 83 umfasst, ein drittes flexibles Schaltungselement 84, welches eine dritte flexible elektrische Spur 85 umfasst, und ein viertes flexibles Schaltungselement 86, welches eine vierte flexible elektrische Spur 87 umfasst. Jede der flexiblen elektrischen Spuren 81, 83, 85 und 87 ist aus einem flexiblen Mylar gebildet. Freilich können auch andere flexible Spurmaterialien, wie beispielsweise dünnes Kupfer oder andere elektrisch leitende Materialien, verwendet werden. Ferner versteht es sich, dass die Anzahl von Leitern in den jeweiligen flexiblen elektrischen Spuren 81, 83, 85 und 87 variieren kann, wobei hier der Fall mit zwei Leitern gezeigt ist.
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Die erste flexible elektrische Spur 81 umfasst ein erstes Eingangsende 88 und ein erstes Ausgangsende 89. Die zweite flexible elektrische Spur 83 umfasst ein zweites Eingangsende 91 und ein zweites Ausgangsende 92. Die dritte flexible elektrische Spur 85 umfasst ein drittes Eingangsende 95 und ein drittes Ausgangsende 96. Die vierte flexible elektrische Spur 87 umfasst ein viertes Eingangsende 98 und ein viertes Ausgangsende 99. Das erste, zweite, dritte und vierte Eingangsende 88, 91, 95 und 98 sind elektrisch mit einem ersten Konnektor 100 verbunden. Der erste Konnektor 100 kann auf dem zweiten Substrat 46 an einem äußeren peripheren Rand der flexiblen elektrischen Schaltungsanordnung 40 angebracht sein. Der erste Konnektor 100 ist so ausgelegt, dass er die flexible elektrische Schaltungsanordnung 40 elektrisch mit einem Kabelstrang (nicht gezeigt) verbindet, welcher durch eine Türsäule (auch nicht gezeigt) eines Kraftfahrzeugs verläuft.
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Das erste Ausgangsende 89 ist mit einem zweiten Konnektor 104 verbunden, welcher an dem zweiten Substrat 46 angebracht ist. Das zweite Ausgangsende 92 ist mit einem dritten Konnektor 106 verbunden, der auf dem ersten Substrat 44 vorgesehen ist. Das dritte Ausgangsende 96 ist mit einem vierten Konnektor 108 verbunden, der ebenfalls auf dem zweiten Substrat 46 vorgesehen ist. Das vierte Ausgangsende 99 ist mit einem fünften Konnektor 110 verbunden, welcher auf dem ersten Substrat 44 vorgesehen ist. Der dritte und vierte Anschluss 106 und 108 ist entsprechend den Öffnungen 15 und 16 positioniert, wobei der fünfte Konnektor 110 nahe der Öffnung 17 angeordnet ist. Somit ist der dritte Konnektor 106 so ausgelegt, dass er eine elektrische Verbindung mit dem Fensterheber 20 herstellt, der vierte Konnektor 108 ist mit dem Türschlossaktuator 22 verbunden, und der fünfte Konnektor 110 ist so ausgelegt, dass er mit dem Türlautsprecher 23 verbunden ist. Der erste Konnektor 104 ist so ausgelegt, dass er eine Verbindung mit einer in der Tür montierten Steuerung (nicht gezeigt) herstellt.
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In weiterer Übereinstimmung mit der beispielhaften Ausführungsform umfasst die flexible elektrische Schaltungsanordnung 40 einen Klebestreifen 120, welcher entlang eines äußeren Umfangs der ersten Oberfläche 56 des flexiblen Substrats 44 verläuft. Der Klebestreifen 120 sichert die flexible elektrische Schaltungsanordnung 40 an dem Substrat 8. Alternativ kann der Klebestreifen 120 ersetzt werden durch Hinzufügen eines Klebstoffs, welcher die ganze erste Oberfläche 56 des flexiblen Substrats 44 bedeckt. Auf diese Weise wirkt die flexible elektrische Schaltungsanordnung 40 als eine wasserdichte Sperre 125, welche an dem Substrat 8 montiert ist. Genauer gesagt dient die flexible elektrische Schaltungsanordnung 40 in der in 1 gezeigten Konfiguration als ein Wasserdeflektor 127, der verhindert, dass Wasser durch die Türkomponente 4 in einen Passagierraum eines Kraftfahrzeugs eindringen kann. Die flexible elektrische Schaltungsanordnung 40 stellt auch eine simple, einfach zu installierende und anzuschließende elektrische Schnittstelle zwischen einer in der Tür montierten elektrischen Komponente 18 und einer Quelle elektrischer Energie/Signale (nicht gezeigt) dar.
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Es versteht sich an dieser Stelle, dass die flexible elektrische Schaltungsanordnung gemäß der beispielhaften Ausführungsform die Notwendigkeit des Einbaus und des Verlegens mehrerer elektrischer Kabelstränge durch eine Kraftfahrzeugkomponente ersetzt. Zusätzlich zum Ersetzen von Kabelsträngen kann die flexible elektrische Schaltungsanordnung aus BoPet gebildet sein und auch als Wassersperre dienen, wodurch die Anzahl von für die Vervollständigung einer Kraftfahrzeugbaugruppe benötigter Komponenten noch weiter reduziert wird. Somit reduziert die flexible elektrische Schaltungsanordnung nicht nur die Fertigungskomplexität, sondern auch die für die Produktion benötigte Anzahl von Teilen. Dadurch, dass die Notwendigkeit zum Verlegen von Kabelsträngen durch Öffnungen, welche in der Kraftfahrzeugkomponente gebildet sind, beseitigt wird, reduziert die flexible elektrische Schaltungsanordnung außerdem potentielle Fehlerpunkte und die Notwendigkeit des Schutzes von Kabelkomponenten vor scharfen Kanten, wodurch die Kosten und die Komplexität der Herstellung eines Kraftfahrzeugs weiter reduziert werden.
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Ferner kann eine flexible elektrische Schaltungsanordnung 140, obschon sie hier zwei Lagen umfasst, ein erstes flexibles Substrat 144, ein zweites flexibles Substrat 146 und ein drittes flexibles Substrat 148 umfassen, wie in 3 gezeigt ist. Ein erstes flexibles Schaltungselement 160, welches eine erste flexible Spur 161 umfasst, kann zwischen dem ersten und zweiten flexiblen Substrat 144 und 146 positioniert sein. Darüber hinaus kann ein zweites flexibles Schaltungselement 164, das eine zweite flexible Spur 165 umfasst, sowie ein drittes flexibles Schaltungselement 170, das eine dritte flexible elektrische Spur 171 aufweist, zwischen dem zweiten und dritten flexiblen Substrat 146 und 148 angeordnet sein; und ein viertes flexibles elektrisches Schaltungselement 173, das eine vierte flexible elektrische Spur 174 umfasst, kann zwischen dem ersten und zweiten flexiblen Substrat 144 und 146 angeordnet sein. Wie im Folgenden ausführlicher diskutiert wird, kann jede elektrische Spur einen Leiter aufweisen, der zwischen zwei verschiedenen flexiblen Substraten angeordnet ist. Die erste flexible elektrische Spur 161 umfasst ein erstes Eingangsende 178 und ein erstes Ausgangsende 179. Die zweite flexible elektrische Spur 165 umfasst ein zweites Eingangsende 180 und ein zweites Ausgangsende 181, die dritte flexible elektrische Spur 170 umfasst ein drittes Eingangsende 185 und ein drittes Ausgangsende 186, und die vierte flexible elektrische Spur umfasst ein viertes Eingangsende 188 und ein viertes Ausgangsende 189.
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Die Eingangsenden 178, 180, 185 und 188 sind elektrisch mit einem ersten Konnektor 200 verbunden. Der erste Konnektor 200 kann an einem äußeren peripheren Rand (nicht separat gekennzeichnet) der flexiblen elektrischen Schaltungsanordnung 140 angebracht sein. Der erste Konnektor 200 ist so ausgelegt, dass er die flexible elektrische Schaltungsanordnung 40 elektrisch mit einem Kabelstrang (nicht gezeigt) verbindet, welcher durch eine Türsäule (auch nicht gezeigt) eines Kraftfahrzeugs führt. Das erste Ausgangsende 179 ist elektrisch mit einem zweiten Konnektor 204 verbunden, das zweite Ausgangsende 181 ist elektrisch mit einem dritten Konnektor 206 verbunden, das dritte Ausgangsende 186 ist elektrisch mit einem vierten Konnektor 208 verbunden und das vierte Ausgangsende 189 ist elektrisch mit einem fünften Konnektor 210 verbunden.
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Eine detaillierte Beschreibung des zweiten elektrischen Konnektors 204 folgt unter Bezugnahme auf 4. Es versteht sich, dass der dritte, vierte, fünfte elektrische Konnektor 206, 208 und 210 ähnliche oder alternative Konnektoranordnungen aufweisen können. Der Konnektor 204 umfasst einen Konnektorkörper 225, welcher an dem ersten flexiblen Substrat 144 angebracht ist. Der Konnektorkörper 225 umfasst einen ersten Anschluss 230 und einen zweiten Anschluss 234. Der erste Anschluss 230 erstreckt sich durch das erste flexible Substrat 144 zu einem ersten Leiter 240 des ersten flexiblen Schaltungselements 160 und der zweite Anschluss 234 erstreckt sich durch das erste und zweite flexible Substrat 144 und 146 und ist mit einem zweiten Leiter 244 des ersten flexiblen Schaltungselements 160 verbunden. Es versteht sich an dieser Stelle, dass die Anzahl, der Typ und die Lage der Anschlüsse variieren können. Es versteht sich auch, dass der Konnektorkörper 225 Anschlüsse (nicht gezeigt), welche sich vollständig durch die flexible elektrische Schaltungsanordnung 140 erstrecken, und/oder Anschlüsse (auch nicht gezeigt) aufweisen kann, die vollständig in der flexiblen elektrischen Schaltungsanordnung 140 eingebettet sind und Durchgangsverbindungen und/oder interne Verbindungen zwischen Leitern bereitstellen.
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5 zeigt einen ersten Leiter 240 und einen zweiten Leiter 244, welche als ein pseudo-verdrilltes Paar 260 angeordnet sind. Genauer gesagt ist, wie in 4 gezeigt, der erste Leiter 240 zwischen dem ersten und zweiten flexiblen Substrat 144 und 146 angeordnet und der zweite Leiter 244 ist zwischen dem zweiten und dritten flexiblen Substrat 146 und 148 angeordnet. Die besondere, in 5 gezeigte Anordnung erzeugt einen elektrischen Effekt, der ähnlich zu dem Effekt ist, welcher durch das Verdrillen zweier Leiter erreicht wird. Zusätzlich zur Bildung von pseudo-verdrillten Paaren, versteht es sich, dass ein elektrischer Leiter, wie bei 270 in 6 gezeigt, in einem Formverlauf 280 angeordnet sein kann, der einen kleinwertigen Widerstand 290 erzeugt.
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Es versteht sich, dass die Anzahl von flexiblen Substraten variieren kann. Es versteht sich auch, dass der Begriff ”Kraftfahrzeug” Personenkraftwagen, Personenlaster, Arbeitsfahrzeuge und andere Transportsysteme umfasst, einschließlich Über-Wasser- und Luft-Transportsysteme. Ferner versteht es sich, dass die flexiblen Substrate, obschon sie als aus BoPet gebildet beschrieben sind, aus anderen Materialien gebildet sein können. Es versteht sich auch, dass die flexiblen elektrischen Spuren aus dünnem Kupfer, isolierten Kupferdrähten oder anderen elektrisch leitenden Materialien gebildet sein können.
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Obgleich die Erfindung mit Bezug auf beispielhafte Ausführungsformen beschrieben worden ist, wird der Fachmann verstehen, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können und Elemente durch deren Äquivalente ausgetauscht werden können, ohne von dem Umfang der Erfindung abzuweichen. Zusätzlich können viele Modifikationen vorgenommen werden, um einen bestimmten Zustand oder ein bestimmtes Material an die Lehren der Erfindung anzupassen, ohne von ihrem wesentlichen Umfang abzuweichen. Es ist somit beabsichtigt, dass die Erfindung nicht auf die bestimmten offenbarten Ausführungsformen begrenzt wird, sondern dass die Erfindung alle Ausführungsformen umfasst, welche in den Umfang der Anmeldung fallen.
