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GEBIET DER ERFINDUNG
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Vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung in Form eines Aktuators und insbesondere einen Aktuator mit einem Motor und einem Getriebe.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Bisherige Aktuatoren haben normalerweise einen Motor als Energiequelle, ein Getriebe für die Geschwindigkeitsreduzierung und ein Steuermodul zum Steuern des Motors. Die Ausgangsleistung des Motors wird über eine Schnecke bereitgestellt. In dem Getriebe ist ein Schneckenrad für den kämmenden Eingriff mit einer Schnecke angeordnet. Während des Betriebs des Motors entstehen Vibrationen, die Geräusche erzeugen. Außerdem führt auch die Interaktionskraft zwischen der mit dem Schneckenrad kämmenden Schnecke während des Betriebs des Aktuators zu Vibrationen, deren Ergebnis ein Geräusch des gesamten Aktuators ist.
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Es wird daher ein Aktuator benötigt, der weniger Geräusche produziert.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Aktuator angegeben, umfassend: einen Motor für den Antrieb einer Schnecke; ein Getriebe mit einem Getriebegehäuse, einem durch den Motor angetriebenen Getriebezug und einem durch den Getriebezug angetriebenen Abtriebsmechanismus; und ein Motorsteuermodul mit einem Steuermodulgehäuse, einer in dem Steuermodulgehäuse aufgenommenen gedruckten Leiterplatte und einem Verbinder, der mit der gedruckten Leiterplatte verbunden und an einem offenen Ende des Steuermodulgehäuses montiert ist, wobei das Steuermodulgehäuse mit dem Getriebegehäuse verbunden ist; wobei das Steuermodulgehäuse mindestens eine Planfläche mit einem darauf montierten elastischen Vibrationsdämpfer umfasst und der elastische Vibrationsdämpfer über der Planfläche vorspringt.
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Vorzugsweise umfasst das Steuermodulgehäuse ein unteres Gehäuse und ein oberes Gehäuse, das obere Gehäuse hat eine Bodenplatte und zwei Seitenplatten, die jeweils mit den beiden gegenüberliegenden Kanten der Bodenplatte verbunden sind, die Bodenplatte liegt im Wesentlichen parallel zu der gedruckten Leiterplatte, die wenigstens eine Planfläche umfasst eine Fläche der Bodenplatte, die der gedruckten Leiterplatte zugewandt ist, und der elastische Vibrationsdämpfer, der an der Fläche der Bodenplatte montiert ist, die der gedruckten Leiterplatte zugewandt ist, ist ein erster elastischer Vibrationsdämpfer.
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Vorzugsweise wird der erste elastische Vibrationsdämpfer zwischen dem Verbinder und der Bodenplatte zusammengedrückt.
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Vorzugsweise umfasst der Verbinder ein rechteckiges Außengehäuse, und der erste elastische Vibrationsdämpfer ist plattenförmig und wird zwischen der Bodenplatte und dem rechteckigen Außengehäuse zusammengedrückt.
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Vorzugsweise umfasst das Steuermodulgehäuse ein unteres Gehäuse und ein oberes Gehäuse, das obere Gehäuse hat eine Abdeckplatte, die mindestens eine Planfläche umfasst eine Fläche der Abdeckplatte, die der gedruckten Leiterplatte zugewandt ist, und der elastische Vibrationsdämpfer, der an der Fläche der Abdeckplatte montiert ist, die der gedruckten Leiterplatte zugewandt ist, ist ein zweiter elastischer Vibrationsdämpfer.
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Vorzugsweise liegt der zweite elastische Vibrationsdämpfer zwischen dem Verbinder und der Abdeckplatte.
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Vorzugsweise ist die Fläche der Abdeckplatte, die der gedruckten Leiterplatte zugewandt ist, ferner mit einem dritten elastischen Vibrationsdämpfer versehen, und der dritte elastische Vibrationsdämpfer ist zwischen der Abdeckplatte und der gedruckten Leiterplatte angeordnet.
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Vorzugsweise umfasst der Getriebezug: eine durch den Motor angetriebene Schnecke, ein in dem Getriebegehäuse angeordnetes und mit der Schnecke kämmendes Schneckenrad, und der Abtriebsmechanismus ist koaxial an dem Schneckenrad befestigt und kann sich mit dem Schneckenrad drehen.
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Vorzugsweise ist zumindest ein Teil des Steuermodulgehäuses mit zumindest einem Teil des Getriebegehäuse einstückig ausgebildet.
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Vorzugsweise definiert das Getriebegehäuse eine die Schnecke aufnehmende Schneckenkammer und eine das Schneckenrad aufnehmende Schneckenradkammer, das Steuermodulgehäuse definiert eine die gedruckte Leiterplatte aufnehmende Steuermodulkammer, und die Steuermodulkammer und die Schneckenkammer liegen auf einander gegenüberliegenden Seiten der Schnecke.
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Vorzugsweise ist der elastische Vibrationsdämpfer ein Gummielement.
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In Anbetracht der vorstehenden Ausführungen ist die Planfläche des Steuermodulgehäuses mit einem elastischen Vibrationsdämpfer versehen. Der elastische Vibrationsdämpfer springt über der Planfläche vor. Deshalb kann der elastische Vibrationsdämpfer durch ein weiteres Bauteil, zum Beispiel eine gedruckte Leiterplatte oder einen Verbinder, derart zusammengedrückt werden, dass sie Vibrationen dämpft und daher das Geräusch verringert.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nunmehr anhand eines Beispiels beschrieben, wobei auf die anliegenden Zeichnungen Bezug genommen wird. Identische Strukturen, Elemente oder Teile, die in mehr als einer Zeichnungsfigur erscheinen, sind in sämtlichen Figuren, in denen sie erscheinen, grundsätzlich identisch gekennzeichnet. Die Dimensionen von Komponenten und Merkmalen sind im Hinblick auf eine übersichtliche Darstellung gewählt und sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu dargestellt. Die Figuren sind nachstehend aufgelistet.
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1 zeigt einen Aktuator gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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2 ist eine auseinandergezogene Darstellung des Aktuators von 1;
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3 ist eine auseinandergezogene Darstellung des Aktuators von 1 aus einem anderen Blickwinkel;
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4 zeigt den Aktuator in Draufsicht;
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5 ist eine Schnittansicht des Aktuators von 4 entlang der Schnittebene P1;
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6 ist eine Schnittansicht des Aktuators von 4 entlang der Schnittebene P2;
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7 ist eine Schnittansicht des Aktuators von 4 entlang der Schnittebene P3, wobei ein oberes Gehäuse eines Steuermodulgehäuses entfernt wurde;
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8 zeigt den Aktuator von 7, wobei der Motor und das Steuermodul entfernt wurden;
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9 ist eine Schnittansicht der Teile von 8.
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DETAILBESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Es wird auf die 1 bis 3 Bezug genommen. Eine Antriebsvorrichtung oder ein Aktuator 40 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst einen Motor 50, ein Getriebe 60 und ein Motorsteuermodul 70.
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Der Motor 50, der in dieser Ausführungsform verwendet wird, ist ein Permanentmagnet-Gleichstrommotor mit einer Motorwelle 51 für eine Drehmomentausgabe. Insbesondere hat der Motor 50 einen Ständer und einen Läufer. Der Ständer hat ein Außengehäuse, Permanentmagnete, die an einer Innenfläche des Außengehäuses montiert sind, und eine Endkappe und eine Bürstenanordnung, die an einem Ende des Außengehäuses montiert sind. Der Läufer hat einen Läuferkern und einen an der Welle 51 montierten Kommutator und Läuferwicklungen, die um den Läuferkern herumgeführt und mit Segmenten des Kommutators elektrisch verbunden sind. Die Stromzufuhr zu den Läuferwicklungen erfolgt über die Bürstenanordnung und den Kommutator.
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Die Welle 51 des Motors ist mit einer Schnecke 52 (siehe 9) verbunden. Wenn sich der Motor 50 dreht, dreht sich die Schnecke 52. In der dargestellten Ausführungsform werden die Schnecke 52 und die Welle 51 des Motors 50 separat hergestellt und dann über eine Kupplung verbunden. In einer alternativen Ausführungsform kann die Schnecke in Form einer Schneckenhülse vorgesehen sein, die an der Welle fest angebracht ist. In einer weiteren Ausführungsform können die Zähne der Schnecke direkt an der Welle gebildet sein, zum Beispiel durch Walzformen, Drehen oder Schneiden.
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Das Getriebe 60 hat ein Getriebegehäuse 62, ein Schneckenrad 63 (9), das für einen kämmenden Eingriff mit der Schnecke 52 in dem Getriebegehäuse 62 montiert ist, und ein Abtriebsritzel 64, das koaxial zu dem Schneckenrad 63 befestigt ist und sich mit dem Schneckenrad 63 drehen kann. Insbesondere bildet das Getriebegehäuse 62 eine Schneckenkammer zur Aufnahme der Schnecke 52 und eine Schneckenradkammer zur Aufnahme des Schneckenrads 63. Die Schneckenkammer hat eine dem Motor 50 zugewandte Öffnung, die ermöglicht, dass sich die Motorwelle 51 in das Getriebe 60 hinein erstreckt.
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Das Steuermodul 70 hat ein Steuermodulgehäuse, eine gedruckte Leiterplatte 91, die in dem Gehäuse angeordnet ist, und einen Verbinder 93, der mit der gedruckten Leiterplatte 91 verbunden ist. In der dargestellten Ausführungsform enthält das Steuermodul ein unteres Gehäuse 72 und ein oberes Gehäuse 81. Das untere Gehäuse 72 und das obere Gehäuse 81 definieren zusammenwirkend eine Steuermodulkammer für die Aufnahme der gedruckten Leiterplatte 91. Der Verbinder 93 ist an einem offenen Ende der Steuermodulkammer installiert. Das offene Ende der Steuermodulkammer ist in eine von der Öffnung der Schneckenkammer wegführende Richtung orientiert. In der dargestellten Ausführungsform ist das Gehäuse 72 des Steuermoduls 70 einstückig mit dem Getriebegehäuse 62 (oder einem Hauptteil des Getriebegehäuses 62) ausgebildet, und die Kammer des Steuermoduls 70 und die Schneckenradkammer des Getriebegehäuses 62 liegen auf einander gegenüberliegenden Seiten der Schneckenkammer.
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Insbesondere hat das untere Gehäuse 72 eine Bodenplatte 73 und zwei Seitenplatten 74, die jeweils mit den gegenüberliegenden Kanten der Bodenplatte 73 verbunden sind. Die Bodenplatte 73 liegt im Wesentlichen parallel zu der gedruckten Leiterplatte 91. Mehrere Rastvorsprünge 76 sind an Außenflächen der beiden Seitenplatten 74 gebildet. Das obere Gehäuse 81 hat eine Abdeckplatte 88 und mehrere elastische Rastzungen 84, wobei jede elastische Rastzunge 84 eine Rastöffnung 86 aufweist. Beim Zusammensetzen des oberen Gehäuses 81 mit dem unterem Gehäuse 72 gleiten die elastischen Rastzungen 84 entlang von Führungsflächen der Rastvorsprünge 74 über die Rastvorsprünge 74, bis dieselben in den Rastöffnungen 86 der elastischen Rastzungen 84 einrasten, um das obere Gehäuse 81 an dem unteren Gehäuse 72 zu sichern.
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Der Verbinder 93 ist an einer Fläche der gedruckten Leiterplatte 91 angeordnet, die der Bodenplatte 73 zugewandt ist. Die Bodenplatte 73 hat eine Planfläche 79, die dem Verbinder 93 entspricht, um den Verbinder 93 dauerhaft so zu stützen, dass derselbe sicher zwischen der Bodenplatte 73 und der gedruckten Leiterplatte 91 positioniert ist. In der dargestellten Ausführungsform ist ein erster elastischer Vibrationsdämpfer 75 auf der Planfläche der Bodenplatte 73 angeordnet, der über der Planfläche 79 vorspringt. Vorzugsweise wird der erste elastische Dämpfer 75 zwischen dem Verbinder 93 und der Bodenplatte 73 zusammengedrückt. Da Vibrationen des Motors 50 auf das Getriebegehäuse 62 und dann auf das untere Gehäuse 72 des mit dem Getriebegehäuse 62 verbundenen Steuermoduls übertragen werden, können die Bodenplatte 73 und das untere Gehäuse wegen der Planfläche 79 leicht Vibrationen und Geräusche erzeugen. Der erste elastische Vibrationsdämpfer 75 ist auf der Planfläche 79 der Bodenplatte 73 angeordnet, wird durch den Verbinder 93 zusammengedrückt und kann von der Bodenplatte übertragene Vibrationen dämpfen, um das Geräusch zu verringern.
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In der dargestellten Ausführungsform umfasst der Verbinder 93 einen isolierenden Verbinderkörper, mehrere Anschlüsse, die in dem Verbinderkörper angeordnet und mit der gedruckten Leiterplatte 91 versehen sind, ein Verbindergehäuse 94, das den Verbinderkörper umschließt. Das Verbindergehäuse 94 ist rechteckförmig.
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Die Abdeckplatte des oberen Gehäuses 81 liegt ebenfalls im Wesentlichen parallel zu der gedruckten Leiterplatte 91. Eine Innenfläche 89 der Abdeckplatte 88, d. h. die der gedruckten Leiterplatte 92 zugewandte Fläche, ist im Wesentlichen eben. Die Innenfläche 89 der Abdeckplatte 88 ist ebenfalls mit elastischen Vibrationsdämpfern, d. h. einem zweiten elastischen Vibrationsdämpfer 82 und einem dritten elastischen Vibrationsdämpfer 83 versehen, die die gedruckte Leiterplatte 91 kontaktieren. Da die Innenfläche 89 der Abdeckplatte 88 im Wesentlichen eben ist, kann die Innenfläche 89 während des Betriebs des Aktuators 40 leicht Vibrationen und Geräusche erzeugen. Der zweite elastische Vibrationsdämpfer 82 und der dritte elastische Vibrationsdämpfer 83, die die gedruckte Leiterplatte 91 kontaktieren, können die Vibrationen der Abdeckplatte 88 dämpfen und daher Geräusche verringern.
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Es wird auf die 4 bis 6 Bezug genommen. Der zweite elastische Vibrationsdämpfer 82 wird zwischen der Abdeckplatte 88 und der gedruckten Leiterplatte 91 im Bereich des Verbinders 93 zusammengedrückt, und der dritte elastische Vibrationsdämpfer 83 wird zwischen der Abdeckplatte 88 und der gedruckten Leiterplatte 91 zusammengedrückt.
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Vorzugsweise ist die Innenfläche 89 des Abdeckkörpers 88 mit vorspringenden Blöcken 85, 87 versehen, die jeweils dem zweiten elastischen Vibrationsdämpfer 82 und dem dritten elastischen Vibrationsdämpfer 83 entsprechen. Der zweite elastische Vibrationsdämpfer 82 und der dritte elastische Vibrationsdämpfer 83 sind an Endflächen der vorspringenden Blöcke 85, 87 befestigt, so dass der zweite elastische Vibrationsdämpfer 82 und der dritte elastische Vibrationsdämpfer 83 die gedruckte Leiterplatte 91 erfolgreich kontaktieren können.
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Vorzugsweise sind der erste elastische Vibrationsdämpfer 75, der zweite elastische Vibrationsdämpfer 82 und der dritte elastische Vibrationsdämpfer 83 aus einem geeigneten vibrationsdämpfenden Material hergestellt, zum Beispiel aus Gummi oder Gummimischungen, ohne hierauf beschränkt zu sein. Anzahl und Form der elastischen Vibrationsdämpfer der Bodenplatte 73 und des oberen Gehäuses 81 sind nicht auf die hier beschriebene Anzahl und Form beschränkt.
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Es wird auf die 4 und 7 Bezug genommen. Die Steuermodulkammer und die Schneckenradkammer liegen auf einander gegenüberliegenden Seiten der Schneckenkammer. Ein Isolierschlitz 77 ist zwischen der Steuermodulkammer und der Schneckenradkammer gebildet, um einen Teil der Verbindung zwischen der Schneckenradkammer und der Steuermodulkammer zu isolieren und dadurch die Vibrationen abzuschwächen, die von der Schneckenradkammer auf die Steuermodulkammer übertragen werden. Insbesondere ist der Isolierschlitz 77 durch die Bodenplatte 73 des unteren Gehäuses 72 des Steuermoduls gebildet. Der Isolierschlitz 77 ist angrenzend an die Schneckenkammer angeordnet, um einen Teil des Vibrationsübertragungsweges von der Schneckenkammer zu der Steuermodulkammer zu unterbrechen und dadurch die Einwirkung der Schneckenkammervibrationen auf die Bodenplatte 73 zu vermindern. Vorzugsweise umfasst die Seitenplatte 74 in der Nähe des Isolierschlitzes 77 einen Abschirmungsbereich 78 (7), der sich in die Steuermodulkammer hinein erstreckt. Der Abschirmungsbereich 78 ist in der Richtung des oberen Gehäuses 81 auf den Isolierschlitz 77 ausgerichtet und ist mit dem unteren Gehäuse 72 verbunden, um Fremdmaterial abzublocken, das in die Steuermodulkammer eindringen und die gedruckte Leiterplatte 91 verschmutzen könnte, was gegebenenfalls zu einer Betriebsstörung des Aktuators führt. Vorzugsweise sind Form und Größe des Abschirmungsbereichs 78 an den Isolierschlitz 77 angepasst. In der dargestellten Ausführungsform ist der Abschirmungsbereich 78 parallel zu der Bodenplatte 73 angeordnet.
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Es wird auf die 7 bis 9 Bezug genommen. Die Schnecke 52 hat eine Schneckenwelle und einen Eingriffsbereich 54, der an der Schneckenwelle gebildet ist. Der Eingriffsbereich 54 kämmt mit dem Schneckenrad 63. Das Schneckenrad wird durch zwei Lager 56, 57 an einander gegenüberliegenden Enden des Eingriffsbereichs gestützt. In der dargestellten Ausführungsform ist das Lager 56 in der Nähe des Motorendes ein gerades Gleitlager (auch als Lagerbüchse bekannt), und das von dem Motorende entfernte Lager 57 ist ein Pendelkugellager (auch als Ausgleichspendellager bekannt). Vorzugsweise ist der Isolierschlitz 77 angrenzend an das Lager 57 angeordnet, um die Übertragung von Vibrationen beim Eingriff des Schneckenrads 63 und der Schnecke 52 über das Lager 57 auf das Steuermodul zu minimieren und dadurch Vibrationen und Geräusche zu vermindern.
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Der Isolierschlitz 77 ist entlang einer axialen Richtung der Schnecke länger als das Lager 57, um bessere Ergebnisse bei der Verringerung von Vibrationen und Geräuschen zu erzielen. Vorzugsweise ist der Isolierschlitz 77 in der axialen Richtung der Schnecke gemessen zwei- bis fünfmal länger als das Lager 57.
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Verben wie ”umfassen”, ”aufweisen”, ”enthalten” und ”haben” sowie deren Synonyme, die in der Beschreibung und in den Ansprüchen der vorliegenden Anmeldung verwendet werden, drücken aus, dass das genannte Element oder Merkmal vorhanden ist, sie schließen jedoch nicht aus, dass auch weitere Elemente oder Merkmale vorhanden sind.
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Es versteht sich, dass bestimmte Merkmale der Erfindung, die der Übersichtlichkeit halber im Kontext einzelner Ausführungsformen beschrieben wurden, auch in einer einzigen Ausführungsform kombiniert sein können. Umgekehrt können verschiedene Merkmale, die der Kürze der Beschreibung halber im Kontext einer einzigen Ausführungsform beschrieben wurden, ebenso getrennt oder in zweckmäßigen Unterkombinationen vorgesehen sein können.
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Wenngleich vorliegende Erfindung anhand einer oder mehrerer bevorzugter Ausführungsformen beschrieben wurde, wird der Fachmann erkennen, dass innerhalb des Rahmens der Erfindung, der durch die anliegenden Ansprüche definiert wird, verschiedene Modifikationen möglich sind.
