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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf Pumpen und insbesondere auf häufig in Kraftfahrzeuganwendungen verwendete G-Rotorpumpen.
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HINTERGRUND
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Die Aussagen in diesem Abschnitt stellen lediglich Hintergrundinformationen bezüglich der vorliegenden Offenbarung bereit und stellen nicht Stand der Technik dar.
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Durch Elektromotoren angetriebene Pumpen und insbesondere Pumpen des Typs Gerotor (nachfolgend "G-Rotorpumpen“) werden in einer breiten Vielfalt von Anwendungen häufig verwendet, und insbesondere in Verbindung mit Motorfahrzeugen. G-Rotorpumpen werden insbesondere oft als Kraftstoffpumpen, Ölpumpen, mit Hydraulikmotoren und mit Servolenkungseinheiten verwendet, um nur einige kraftfahrzeugbezogene Anwendungen zu nennen.
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Typischerweise wird das G-Rotor-Subsystem durch einen Motor angetrieben, der typischerweise ein Elektromotor ist, aber manchmal wird es durch eine Antriebswelle oder eine andere Art von Abtriebswelle angetrieben. Wenn ein Elektromotor als Antriebsgerät verwendet wird, wird der Motor oft durch eine elektronische Steuerung, angeordnet auf einer separaten Leiterplatte oder in einem separaten, vom Motor entfernt angeordneten Modul geregelt. Die separate Leiterplatte oder das Modul ist typischerweise durch einen elektrischen Kabelbaum, ein Flachbandkabel oder eine ähnliche elektrische Verkabelung mit dem Elektromotor gekoppelt. Auf diese Weise kann die elektronische Steuerung den Betrieb des Elektromotors und somit den Betrieb der G-Rotorpumpe regeln.
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Die oben beschriebene Konfiguration eines Elektromotors und einer G-Rotorpumpe, die durch eine entfernt angeordnete Steuerung geregelt werden, können Herausforderungen darstellen, wenn es um den Umgang mit elektromagnetischer Interferenz ("EMV") geht. Die Verkabelung, die die entfernt positionierte elektronische Steuerung mit dem Elektromotor koppelt, kann manchmal als Antenne fungieren, um EMV aufzunehmen, was den vorgesehenen Betrieb des Elektromotors und/oder möglicherweise den Betrieb der elektronischen Steuerung negativ beeinflussen kann. Mit der breiten Anzahl von elektronischen Geräten, die heutzutage in modernen Motorfahrzeugen verwendet werden, von denen viele potenziell EMV emittieren können, ist dies zu einer wachsenden Herausforderung für Fahrzeugdesigner geworden. Darüber hinaus ist es oft nicht möglich, die elektrische Verkabelung zwischen dem G-Rotormotor und der Steuerung in einer Weise zu verlegen, die garantiert, dass EMV kein Problem darstellt.
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Weiterhin gibt es einen wachsenden Bedarf für eine G-Rotorpumpenbaugruppe, die noch kompakter ist als derzeit verfügbare G-Rotorpumpensysteme, die eine Verbindung zu einer entfernten Steuerung erfordern.
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ZUSAMMENFASSUNG
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In einem Aspekt bezieht sich die vorliegende Offenbarung auf eine G-Rotorpumpenbaugruppe. Die G-Rotorpumpenbaugruppe kann ein Gehäuse mit einem Pumpen-/Motorgehäuseabschnitt und einem seitlich vorstehenden Gehäuseabschnitt umfassen. Ein Elektromotor kann innerhalb des Pumpen-/Motorgehäuseabschnitts angeordnet sein. Eine Steuerung kann eine Leiterplatte mit einem Abschnitt haben, der innerhalb des Pumpen-/Motorgehäuseabschnitts positioniert ist, so dass er im Allgemeinen axial mit dem Elektromotor und in der Nähe des Elektromotors ausgerichtet ist. Es kann eine untere Abdeckung enthalten sein, die konfiguriert ist, um mit dem Gehäuse verbunden zu sein, und um die Steuerung und den Elektromotor innerhalb des Gehäuses einzukapseln.
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In einem anderen Aspekt kann die vorliegende Offenbarung eine G-Rotorpumpenbaugruppe umfassen, welche ein Gehäuse, eine untere Abdeckung, einen Elektromotor und eine Steuerung aufweist. Das Gehäuse kann einen Pumpen-/Motorgehäuseabschnitt und einen seitlich vorstehenden Gehäuseteil haben. Die untere Abdeckung kann an dem Gehäuse befestigbar sein. Der Elektromotor kann im Pumpen-/Motorgehäuseabschnitt angeordnet sein. Die Steuerung kann eine Leiterplatte haben, wobei der erste Abschnitt innerhalb des Pumpen-/Motorgehäuseabschnitts positioniert ist, so dass er im Allgemeinen axial mit dem Elektromotor und in der Nähe des Elektromotors ausgerichtet ist. Die Leiterplatte kann einen zweiten Abschnitt aufweisen, der innerhalb des seitlich vorstehenden Abschnitts angeordnet ist, wobei der erste Abschnitt weiterhin zwischen dem Elektromotor und der unteren Abdeckung eingeschoben ist und der Elektromotor und die Steuerung innerhalb des Gehäuses und der unteren Abdeckung eingekapselt sind.
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In noch einem anderen Aspekt bezieht sich die vorliegende Offenbarung auf eine G-Rotorpumpenbaugruppe, die ein Gehäuse, eine untere Abdeckung, einen Elektromotor und eine Steuerung umfasst. Das Gehäuse kann einen Pumpen-/Motorgehäuseabschnitt und einen seitlich vorstehenden Gehäuseabschnitt haben. Die untere Abdeckung kann an dem Gehäuse befestigbar ist. Der Elektromotor kann einen Stator, einen Anker und eine Motorwelle haben, die innerhalb des Pumpen-/Motorgehäuseabschnitts angeordnet sind. Die Steuerung kann eine Leiterplatte haben, wobei der erste Abschnitt innerhalb des Pumpen-/ Motorgehäuseabschnitts so positioniert ist, dass er im Allgemeinen axial mit dem Elektromotor und in der Nähe des Elektromotors ausgerichtet ist, und einen zweiten Abschnitt, der innerhalb des seitlich vorstehenden Gehäuseabschnitts positioniert ist. Der erste Abschnitt kann eine Öffnung aufweisen, um zu ermöglichen, dass ein Abschnitt der Motorwelle dort hindurchläuft, wobei der erste Abschnitt weiter zwischen dem Elektromotor und der unteren Abdeckung eingeschoben ist. Der Elektromotor und der Steuerung können innerhalb des Gehäuses und der unteren Abdeckung eingekapselt sein. Es kann ein unteres Motorlagerelement in der unteren Abdeckung zum Unterstützen für den Elektromotor positioniert werden.
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Weitere Anwendungsgebiete werden aus der hier gegebenen Beschreibung deutlich. Es versteht sich, dass die Beschreibung und die spezifischen Beispiele nur zur Veranschaulichung dienen und den Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung nicht einschränken sollen.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die hier beschriebenen Zeichnungen dienen nur zur Veranschaulichung und sollen den Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung in keiner Weise einschränken.
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1 ist eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer G-Rotorpumpenbaugruppe gemäß der vorliegenden Offenbarung;
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2 ist eine perspektivische Explosionsansicht der G-Rotorpumpenbaugruppe aus 1; und
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3 ist eine Ansicht des Seitenquerschnitts der montierten G-Rotorpumpenbaugruppe aus 1 entlang der Schnittlinie 3-3 in 1.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Die folgende Beschreibung ist lediglich beispielhafter Natur und beabsichtigt nicht, die vorliegende Offenbarung, Anmeldung oder Verwendungen einzuschränken. Es versteht sich, dass in allen Zeichnungen die entsprechenden Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Teile und Merkmale bezeichnen.
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Bezugnehmend auf 1 wird eine nach der Lehre der vorliegenden Offenbarung aufgebaute G-Rotorpumpenbaugruppe im Allgemeinen mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet. Die G-Rotorpumpenbaugruppe 10 kann eine Gehäusebaugruppe 12, eine G-Rotorpumpe 14, einen Elektromotor 16, eine Steuerung 18 und eine Gehäuseabdeckung 20 aufweisen.
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Die Gehäusebaugruppe 12 kann ein Gehäuse 22 und eine Abdeckung 24 haben. Das Gehäuse 22 kann einheitlich aus einem geeigneten Material gebildet sein, wie beispielsweise Druckguss-Aluminium, und kann einen Pumpen-/Motorgehäuseabschnitt 26 und einen seitlich vorstehenden Abschnitt 28 für die Unterbringung der Steuerung 18 definieren. Die Abdeckung 24 kann an dem Pumpen-/Motorgehäuseabschnitt 26 durch eine Vielzahl von Gewindebefestigungen 30 gesichert werden. Der Pumpen-/Motorgehäuseabschnitt 26 kann einen Montageflansch 32 mit Montagelöchern 32a definieren, die die Montage der Gehäusebaugruppe 12 an eine andere Struktur über einen Satz von Gewindebefestigungen (nicht gezeigt) erlauben.
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Bezugnehmend auf die 2 und 3 sind verschiedene interne Bauteile der G-Rotorpumpenbaugruppe 10 im Detail zu sehen. Die Abdeckung 24 ist an eine axiale Endfläche 36 des Pumpen-/Motorgehäuseabschnitts 26 durch die Vielzahl von Gewindebefestigungen 30 gesichert, die sich durch entsprechende Löcher 39 in der Abdeckung 24 in Gewindesacklöcher 38 in der axialen Endfläche 36 des Gehäuses 22 erstrecken. Ein Filterelement 40, wie beispielsweise ein Drahtgitter-Filtersieb, kann in einer Vertiefung 42 in der Abdeckung 24 positioniert sein und kann verwendet werden, um den Fluideintritt in einen Einlass 44 in der G-Rotorpumpe 14 zu filtern. Der Pumpen-/ Motorgehäuseabschnitt 26 kann weiter einen Fluidausgang 46 definieren, durch den unter Druck stehendes, aus der G-Rotorpumpe 14 austretendes Fluid, fließen kann. Im speziellen dargestellten Beispiel wird der Fluidausgang 46 auf einem zylindrischen Abschnitt der Gehäuseanordnung 12 zwischen einer ersten O-Ringdichtung 48, die in einer an dem Pumpen-/ Motorgehäuseabschnitt 26 des Gehäuses 22 gebildeten Dichtungsnut 50 montiert ist, und einer zweiten O-Ring-Dichtung 52, die in einer auf der Abdeckung 24 gebildeten Dichtungsnut 54 montiert ist, gebildet.
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Der Pumpen-/Motorgehäuseabschnitt 26 der Gehäusebaugruppe 12 bildet einen im Allgemeinen hohlen zylindrischen Hohlraum 60, in dem die Komponenten der Gerotorpumpe 14 untergebracht sind. Die Gerotorpumpe 14 kann eine herkömmliche Gerotorpumpe mit einem Innenrotor 62 und einem Außenrotor 64 umfassen. Der Pumpen-/ Motorgehäuseabschnitt 26 ist konfiguriert, um den Elektromotor 16 und die Gerotorpumpe 14 darin unterzubringen.
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Der Elektromotor 16 kann eine Motorwelle 70, eine erste Kappe 72, eine erste Rotorkappe 74, einen Anker 76, einen Stator 78, eine zweite Rotorkappe 80 und eine zweite Kappe 82 umfassen. Der Innenrotor 62 der Gerotorpumpe 14 kann mit der Motorwelle 70 zur gemeinsamen Drehung gekoppelt sein. Eine Dichtung 86 kann in einem Hohlraum 88 des Pumpen-/ Motorgehäuseabschnitts 26 aufgenommen und axial entlang einer Drehachse 90 der Motorwelle 70 zwischen dem Stator 78 und der Gerotorpumpe 14 angeordnet sein. Ein Lager 92 kann an dem Pumpen-/ Motorgehäuse 22 montiert sein und kann ein erstes Ende 94 der Motorwelle 70 drehbar lagern. Die Dichtung 86 kann dichtend mit dem Pumpen-/ Motorgehäuseabschnitt 26 und der Motorwelle 70 eingreifen und kann verhindern, dass Fluid, das aus der Gerotorpumpe 14 über den Hohlraum 88 hinaus in den Pumpen-/Motorgehäuseabschnitt 26 austritt, in dem der Elektromotor 16 untergebracht ist. Wenn gewünscht, kann Fluid, das aus der Gerotorpumpe 14 austritt, eingesetzt werden, um das Lager 92 und/oder den Teil der Dichtung 86 zu schmieren, der in Kontakt mit der Motorwelle 70 ist. Optional kann die Gehäusebaugruppe 12 einen Fluidweg 96 aufweisen, der erlaubt, dass Fluid, das aus der Gerotorpumpe 14 austritt, in einen Sammelbehälter oder Tank (nicht gezeigt) zurückgeführt wird, wo es zur Eingabe in die Gerotorpumpe 14 über die Einlassöffnung 44 der Gerotorpumpe 14 zur Verfügung stehen würde. Es versteht sich, dass die Motorwelle 70 eingepresst oder auf andere Weise mit dem Anker 76 gesichert werden kann, so dass sie drehbar entsprechend der Drehung des Ankers 76 angetrieben wird, während der Elektromotor 16 angeschaltet ist. Die erste und zweite Rotorkappe 74 und 80 dienen dazu, die Motorwelle 70 koaxial zentriert innerhalb des Stators 78 zu halten.
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Ein wesentliches Merkmal der G-Rotorpumpenbaugruppe 10 ist der Einbau der Steuerung 18, der innerhalb eines Steuerungshohlraums 100 untergebracht ist, der durch den seitlich vorstehenden Abschnitt 28 des Gehäuses 22 definiert ist. Die Steuerung 18 ist dazu konfiguriert, mit einem Fahrzeugnetzwerk oder Datenbus, wie beispielsweise ein CAN, LIN oder VAN, zu kommunizieren, um Betriebsbefehle zum Betreiben der G-Rotorpumpenbaugruppe 10 zu empfangen und/oder Daten (z.B. Fluiddruck) in Bezug auf den Betrieb der G-Rotorpumpeneinheit 10 zu kommunizieren. Die Steuerung 18 weist eine Leiterplatte 110 mit einem ersten Abschnitt 112 auf, der in dem besonderen bereitgestellten Beispiel eine im Allgemeinen ringförmige Form hat, und einen zweiten Abschnitt 114, der in dem besonderen bereitgestellten Beispiel eine im Allgemeinen rechteckige Form hat.
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Der erste Abschnitt 112 kann in dem Pumpen-/Motorgehäuseabschnitt 26 untergebracht sein und kann eine Öffnung 118 aufweisen, durch die ein Abschnitt 120 der Motorwelle 70 laufen kann, wenn die G-Rotorpumpenbaugruppe 10 vollständig zusammengebaut ist. Der erste Abschnitt 112 kann im Allgemeinen axial in einer Linie mit dem Elektromotor 16 liegen und kann mit dem Elektromotor 16 elektrisch durch Leiterbahnen auf der Leiterplatte 110 und optional durch kurze Längen von elektrischen Leitungen (nicht gezeigt), im Allgemeinen in einer Länge von 0,125 Zoll bis 0,25 Zoll oder weniger, gekoppelt sein. Eine Konfiguration auf diese Weise kann die EMV deutlich verringern oder beseitigen, die mit elektronischen Steuerungskomponenten, die entfernt von dem Elektromotor einer herkömmlichen G-Rotorpumpe positioniert sind, wahrgenommen werden können, und die im Wesentlichen eine längere elektrische Verkabelung erfordern, um eine Kommunikation zwischen der Steuerung und dem Elektromotor der G-Rotorpumpe zu ermöglichen. Der zweite Abschnitt 114 der Leiterplatte 110 kann innerhalb des seitlich vorstehenden Abschnitts 28 der Gehäusebaugruppe 12 untergebracht sein. Vorteilhafterweise ermöglicht dies der Steuerung 18, dem Elektromotor 16 und der G-Rotorpumpe 14 eine einzelne, einheitliche, relativ kompakte Baugruppe zu bilden. Das Konfigurieren dieser Unterkomponenten auf eine integrierte Weise in einem einzigen Gehäuse kann auch eine Platzeinsparung gegenüber zuvor implementierten G-Rotorpumpenbaugruppen, die eine entfernt positionierte Steuerung nutzen, bedeuten.
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Die G-Rotorpumpenbaugruppe 10 kann weiter ein Motorlagerelement 130 mit einer ringförmigen Vertiefung 132 aufweisen. Ein Lager 134 kann in der Vertiefung 132 zum Eingriff mit einem zweiten Ende 135 der Motorwelle 70 positioniert sein. Das untere Lagerelement 130 weist auch ein Paar runde Vorsprünge 136 auf, die gegen einen Flansch 138 auf dem Stator 78 anliegen können. Das untere Lagerelement 130 kann auf einem auf dem Gehäusedeckel 20 gebildeten runden Vorsprung 140 liegen. Der Gehäusedeckel 20 kann gestaltet sein, um mit der Gehäusebaugruppe 12 einzugreifen, um die Steuerung 18 und den Elektromotor 16 innerhalb der Gehäusebaugruppe 12 vollständig einzuschließen. Die Lager 92 und 134 helfen weiter, die Motorwelle 70 zur Drehung zu lagern und den Anker 76 und seine Motorwelle 70 koaxial zentriert innerhalb des Stators 78 zu halten. Bei vollständiger Montage ist der erste Abschnitt 112 der Leiterplatte 110 zwischen dem Elektromotor 16 und der Kombination aus dem unteren Motorlagerelement 130 und der Gehäuseabdeckung 20 eingeschoben. Der erste Abschnitt 112 kann mit Sensoren konfiguriert werden, z. B. Hall-Effekt-Sensoren, die verwendet werden können, um einen Abschnitt des Ankers 76 zu erfassen und zugeordnete Signale zu erzeugen, die die Steuerung 18 verwenden kann, um die Drehposition des Ankers 76 relativ zum Stator 78 (z. B. zur Regelung der Kommutierung) zu bestimmen.
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Die Gehäuseabdeckung 20 kann eine Vielzahl von im Allgemeinen quadratisch gestalteten Öffnungen 150 aufweisen, während die Gehäusebaugruppe 12 eine Vielzahl von Laschen 152 umfasst. Die Laschen 152 und Öffnungen 150 sind so angeordnet, dass die Gehäusebaugruppe 12 und die Gehäuseabdeckung 20 zusammengeschoben werden können, so dass die Laschen 152 in die Öffnungen 150 eingreifen, um die Gehäusebaugruppe 12 mit der Gehäuseabdeckung 20 mit einer schnappartigen Verbindung zwischen ihnen zu sichern. Ein im Allgemeinen durchgehender Vorsprung 156 ist innerhalb eines Abschnitts der Umrandung der Gehäuseabdeckung 20 geformt, um einen Kanal 158 zwischen einer Innenfläche der Gehäuseabdeckung 20 und dem Vorsprung 156 zu bilden. Ein Vorsprung der Gehäusebaugruppe 12 kann in dem Kanal 158 liegen, wenn die Gehäuseabdeckung 20 an der Gehäusebaugruppe 12 gesichert ist.
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Der einheitliche Aufbau der Gehäusebaugruppe 12 hat mehrere Vorteile gegenüber einer Baugruppe, die diskrete Gerotor-, Motor- und Steuerungskomponenten verwenden. Ein Vorteil bezieht sich auf die verbesserte Positionierung der Motorwelle 70 und der Gerotorpumpe (d.h. Gerotorpumpe 14). Ein weiterer Vorteil bezieht sich auf die verbesserten Wärmeableitfähigkeiten. In Hinsicht darauf versteht es sich, dass während des Betriebs der G-Rotorpumpenbaugruppe 10 erzeugte Wärme zu der Gehäusebaugruppe 12 zurückgeführt werden kann. Da die Gehäusebaugruppe 12 in dem besonderen bereitgestellten Beispiel aus Aluminium gebildet ist, kann sie als ein relativ breiter Wärmeableiter fungieren. Außerdem können Wärmeableitvorrichtungen 160, wie eine Vielzahl von erhabenen Profilierungen, in gewünschten Abschnitten der Gehäusebaugruppe 12 geformt sein, wie auf einer Seite des seitlich vorstehenden Abschnitts 28 gegenüber der Gehäuseabdeckung 20.
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Die Steuerung 18 ist eingesetzt zwischen dem seitlich vorstehenden Abschnitt 28 der Gehäusebaugruppe 12 und der Gehäuseabdeckung 20 in einer sehr raumeffizienten Weise positioniert und mit dem ersten Abschnitt 112 der Leiterplatte 110 im Allgemeinen axial zu dem Stator 78 ausgerichtet. Als solche werden nur sehr kurze Längen von elektrischen Leitern benötigt, um den elektrischen Motor 16 mit der Steuerung 18 zu koppeln. Es versteht sich, dass der Steuerung 18 zugeordnete Anschlüsse 180 und ein umgebender Abschnitt 182 der Gehäuseabdeckung 20 zusammenwirken, um einen oder mehrere Steckverbinder 184 zu formen, der/die angepasst ist/sind, um mit einem oder mehreren gepaarten Steckverbindern (nicht dargestellt) auf einem Kabelbaum (nicht dargestellt) gepaart zu werden, damit Daten und Energie zu dem Steuerung 18 übertragen werden können.
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Während verschiedene Ausführungsbeispiele beschrieben wurden, wird der Fachmann Veränderungen oder Varianten erkennen, die gemacht werden können, ohne von der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Die Beispiele erläutern die verschiedenen Ausführungsbeispiele und sind nicht dazu gedacht, die vorliegende Offenbarung einzuschränken. Daher sollten die Beschreibung und die Ansprüche großzügig mit nur einer solchen Begrenzung ausgelegt werden, wie es im Hinblick auf den einschlägigen Stand der Technik notwendig ist.
