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GEBIET DER ERFINDUNG
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Vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Motoren und insbesondere einen bürstenlosen Gleichstrom-Außenläufermotor.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Ein Permanentmagnet-Bürstenmotor umfasst üblicherweise einen Ständer und einen Läufer. Der Ständer hat ein Gehäuse und Permanentmagnete, die an der Innenfläche des Gehäuses befestigt sind. Der Läufer hat eine Drehwelle, einen Magnetkern und einen Kommutator, der an der Drehwelle befestigt ist, und eine Läuferwicklung, die um den Magnetkern herumgeführt ist. Zwischen dem Ständer und dem Läufer besteht die Zahn-Schlitz-Wirkung. Bei manchen Anwendungen wird ein größeres Rastmoment des Motors erwartet. Bei Rollladenmotoren zum Beispiel ist eine Vergrößerung des Rastmoments des Motors wünschenswert, damit der Motor den Rollladen in jeder gewünschten Position anhalten kann, ohne dass hierfür zusätzliche Bremseinrichtungen benötigt werden. Die Konstruktion wird dadurch vereinfacht, und die Kosten des Rollladens werden verringert.
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Ein üblicher bürstenloser Gleichstrom-Außenläufermotor hat an einem Ende des Motors eine Basis, und eine Montagestütze springt axial in der Mitte der Basis vor und ist ausgebildet zum Stützen des Ständers des Motors. Die Montagestütze ist innen hohl, damit die Motorwelle axial hindurchtreten kann. Zwei Lagergehäuse sind an der Montagestütze montiert, um die Motorwelle drehbar zu lagern. Die Montagestütze sollte für die Aufnahme der Lager ausreichend groß sein. Eine größere Montagestütze erschwert jedoch die einstückige Ausbildung der Montagestütze mit der Basis und führt zu einer Zunahme der radialen Größe des Ständerkerns. Da beide Lager in der Montagestütze montiert sind, muss die Montagestütze aus hochfesten Materialien hergestellt sein, damit diese den Läufer und eine Last wie beispielsweise ein durch den Läufer getragenes Antriebsrad vollständig tragen kann. Darüber hinaus ist eine Endbearbeitung der Montagestütze notwendig, um eine Konzentrizität zwischen den Lagern zu gewährleisten, die in dem Lagersitz angeordnet sind. All diese Punkte führen zu höheren Herstellungskosten eines Außenläufermotors.
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ÜBERSICHT
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Aus diesem Grund wird ein Motor gewünscht, der über ein größeres Rastmoment verfügt.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Außenläufermotor vorgesehen, umfassend einen Ständer, einen außerhalb des Ständers drehbar angeordneten Läufer, einen Montagesitz, eine durch den Läufer angetriebene Drehwelle und zwei Lager, die an dem Montagesitz montiert sind, um die Drehwelle drehbar zu stützen. Der Ständer hat einen Ständerkern und eine um den Ständerkern herumgeführte Ständerwicklung. Der Montagesitz hat eine obere Halterung, die an einem von einander gegenüberliegenden axialen Enden des Läufers sitzt, eine untere Halterung, die an dem anderen der axialen Enden des Läufers sitzt, ein Verbindungselement, das zwischen die obere Halterung und die untere Halterung geschaltet ist, und eine zylindrischen Montagestütze, die an der oberen Halterung befestigt ist. Die zylindrische Montagestütze erstreckt sich durch den Ständerkern und ist in dem Ständerkern festgelegt. Die Drehwelle ist in der Montagestütze drehbar aufgenommen. Es wird verhindert, dass die beiden Lager den Ständerkern in der axialen Richtung überlappen.
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Vorzugsweise sind die obere Halterung, die untere Halterung und die Montagestütze separat gebildet.
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Vorzugsweise umfassen die beiden Lager ein erstes Lager, das an einem Ende der Montagestütze auf einer von dem Ständerkern entfernten Seite der oberen Halterung montiert ist, und ein zweites Lager, das an der unteren Halterung montiert ist.
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Vorzugsweise hat die Montagestütze einen Bereich mit großem Durchmesser und einen Bereich mit kleinem Durchmesser, der koaxial zu dem Bereich mit großem Durchmesser mit demselben verbunden ist. Der Bereich mit kleinem Durchmesser ist zwischen der oberen Halterung und der unteren Halterung angeordnet. Der Ständerkern ist an dem Bereich mit kleinem Durchmesser der Montagestütze befestigt und wird durch diesen gestützt. Der Bereich mit großem Durchmesser der Montagestütze ist auf einer von der unteren Halterung entfernten Seite der oberen Halterung angeordnet.
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Vorzugsweise ist die Montagestütze in einem Spritzgussverfahren aus Kunststoff hergestellt.
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Vorzugsweise ist das erste Lager durch Umspritzen in der Montagestütze eingebettet.
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Vorzugsweise sind die obere Halterung und die untere Halterung Blechteile, und das Verbindungselement besteht aus Metall oder Kunststoff.
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Vorzugsweise hat die obere Halterung einen plattenähnlichen Hauptbereich, zwei Flügelbereiche, die sich von einander gegenüberliegenden Enden des Hauptbereichs jeweils in der gleichen Richtung senkrecht zu dem Hauptbereich erstrecken, und zwei Befestigungsflansche, die jeweils an den distalen Enden der beiden Flügelbereiche gebildet sind. Die untere Halterung hat einen plattenähnlichen Hauptbereich, zwei Flügelbereiche, die sich von einander gegenüberliegenden Enden des Hauptbereichs jeweils in der gleichen Richtung senkrecht zu dem Hauptbereich erstrecken, und zwei Befestigungsflansche, die jeweils an den distalen Enden der beiden Flügelbereiche gebildet sind. Das Verbindungselement ist im Wesentlichen ringförmig und hat zwei Montagestützen, die an ihm vorgesehen sind. Die Befestigungsflansche der oberen Halterung, die Befestigungsflansche der oberen Halterung und die Montagestützen des Verbindungselements sind entsprechend aneinander befestigt.
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Vorzugsweise definiert jeder der Befestigungsflansche der oberen Halterung und der unteren Halterung eine Mehrzahl von Montageöffnungen. Jede der Montagestützen definiert eine Mehrzahl von Befestigungsöffnungen. Die Befestigungsflansche der oberen Halterung, die Befestigungsflansche der oberen Halterung und die Montagestützen des Verbindungselements sind durch eine Mehrzahl von Befestigungselementen, die die Montageöffnungen der oberen Halterung, die Montageöffnungen der unteren Halterung und die Befestigungsöffnungen des Verbindungselements jeweils durchgreifen, entsprechend aneinander befestigt.
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Vorzugsweise definiert die untere Halterung eine Vertiefung in einer der oberen Halterung zugewandten Seite des Hauptbereichs der unteren Halterung und ist mit einem Verriegelungselement versehen. Das zweite Lager ist in der Vertiefung aufgenommen, und das Verriegelungselement drückt gegen eine Oberseite des zweiten Lagers, um das zweite Lager an Ort und Stelle zu halten.
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Vorzugsweise hat der Läufer einen Läuferhalter und einen Magnet, der an dem Läuferhalter befestigt ist. Der Läuferhalter ist durch einen Klemmring mit der Drehwelle drehfest verbunden.
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Vorzugsweise hat der Läuferhalter einen zylindrischen Magnetbefestigungsbereich und einen plattenähnlichen Verbindungsbereich, der mit einem Ende des Befestigungsbereichs verbunden ist, wobei der Verbindungsbereich eine Durchgangsöffnung definiert. Die Drehwelle ist durch einen Klemmring, der die Drehwelle fest umschließt und in der Durchgangsöffnung festgelegt ist, in der Durchgangsöffnung des Verbindungsbereichs festgelegt.
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Vorzugsweise ist die Drehwelle von einer Hülse umschlossen, deren Länge kürzer ist als die der Drehwelle, wobei sich die einander entgegengesetzten Enden der Drehwelle aus der Hülse heraus erstrecken.
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Vorzugsweise ist die Hülse zusammen mit der Drehwelle in der Montagestütze drehbar aufgenommen. Ein Ende der Hülse erstreckt sich aus der Montagestütze heraus, um einen Widerstand gegen den Klemmring auszuüben und einen Kontakt der Montagestütze mit der unteren Halterung und dadurch eine Abnutzung bei Drehung mit hoher Geschwindigkeit zu verhindern.
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Vorzugsweise hat der Außenläufermotor eine Steuerplatine, die wahlweise an der oberen Halterung oder an der unteren Halterung montiert ist.
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Vorzugsweise ist der Außenläufermotor ein bürstenloser Motor.
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Figurenliste
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Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachstehend im Detail beschrieben, wobei auf die anliegenden Zeichnungen Bezug genommen wird. Die Zeichnungen dienen lediglich Darstellungszwecken, ohne die Erfindung einzuschränken. In den Zeichnungen zeigt:
- 1 eine perspektivische Ansicht eines Elektromotors gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 2 eine weitere perspektivische Ansicht des in 1 gezeigten Motors;
- 3 eine auseinandergezogene schematische Darstellung des in 1 gezeigten Motors;
- 4 eine auseinandergezogene Darstellung des in 1 gezeigten Motors aus einem anderen Winkel;
- 5 eine schematische Schnittansicht des in 1 gezeigten Motors entlang V-V.
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DETAILBESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Konstruktionsgleiche oder funktionsgleiche oder -ähnliche Elemente sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Die Figuren sind nicht maßstabsgetreu dargestellt und zeigen auch nicht jeden Aspekt der beschriebenen Ausführungsformen. Ebensowenig wird der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung durch die Zeichnungen eingeschränkt. Sofern nicht anders angegeben, haben sämtliche Fachbegriffe in der vorliegenden Beschreibung ihre übliche, dem Fachmann bekannte Bedeutung.
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Es wird auf 1 und 2 Bezug genommen. Ein bürstenloser Gleichstrommotor gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Außenläufermotor und umfasst einen Ständer 10, einen radial außerhalb des Ständers angeordneten Läufer 20, eine durch den Läufer 20 angetriebene Drehwelle 30, einen außerhalb des Läufers 20 angeordneten Montagesitz 40 und eine Steuerplatine 50, die an dem Montagesitz 40 angeordnet ist.
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Es wird auch auf die 3 bis 5 Bezug genommen. Der Ständer 10 hat einen Ständerkern 12 und eine Ständerwicklung 13, die um den Ständerkern 12 herumgeführt ist. Der Läufer 20 hat einen Läuferhalter 21 und einen an dem Läuferhalter 21 befestigten Magnet 22. Der Läuferhalter 21 hat einen Magnetbefestigungsbereich 211 und einen Verbindungsbereich 212, der mit dem Magnetbefestigungsbereich 211 verbunden ist. Der Magnet 22 ist an dem Magnetbefestigungsbereich 211 befestigt. Der Verbindungsbereich 212 ist mit der Drehwelle 30 fest verbunden, so dass die Drehwelle 30 synchron mit dem Läufer 20 gedreht werden kann. Insbesondere ist der Magnetbefestigungsbereich 211 ein zylindrischer Bereich und der Verbindungsbereich 212 ein plattenähnlicher Bereich, der mit einem Ende des Magnetbefestigungsbereichs 211 verbunden ist. Der Verbindungsbereich 212 definiert eine Durchgangsöffnung 2121. Die Drehwelle 50 ist mit einem Klemmring 213, der die Drehwelle 50 fest umschließt und der in der Durchgangsöffnung 2121 festgelegt ist, in der Durchgangsöffnung 2121 festgelegt. Erfindungsgemäß ist die Drehwelle 30 von einer Hülse 32 aus Kunststoff oder Gummi umschlossen. Die Hülse 32 ist kürzer als die Drehwelle 30, und ihre einander entgegengesetzten Enden erstrecken sich aus der Hülse 32 heraus. Bei der Montage wir die Hülse 32 zusammen mit der Drehwelle 30 in der Montagestütze 44 aufgenommen. Ein Ende der Hülse 32 erstreckt sich aus der Montagestütze 44 heraus und übt einen Widerstand gegen den Klemmring 213 aus und verhindert, dass die Montagestütze 44 mit dem Klemmring 213 oder mit einem anderen Bereich der unteren Halterung 42 in Kontakt gelangt und dadurch bei einer mit hoher Geschwindigkeit abgenutzt wird.
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Der Befestigungssitz 40 hat eine obere Halterung 41, eine untere Halterung 42, ein Verbindungselement 43 und eine Montagehalterung 44. Die obere Halterung 41 und die untere Halterung 42 sind durch ein Verbindungselement 43 einstückig verbunden. Das Verbindungselement 43 ist dafür vorgesehen, den Läufer 20 umfangsseitig zu umschließen. Die obere Halterung 41 und die untere Halterung 42 liegen jeweils auf zwei Seiten des Verbindungselements 43 und sind an einander gegenüberliegenden axialen Enden des Läufers 20 vorgesehen. Insbesondere ist das Verbindungselement 43 im Wesentlichen ringförmig und hat zwei an ihm vorgesehene Montagestützen 431. Die obere Halterung 41 hat einen plattenähnlichen Hauptbereich 411, zwei Flügelbereiche 412, die sich von einander gegenüberliegenden Enden des Hauptbereichs 411 jeweils in der gleichen Richtung senkrecht zu dem Hauptbereich 411 erstrecken, und zwei Befestigungsflansche 413, die jeweils an distalen Enden der beiden Flügelbereiche 412 gebildet sind. Die untere Halterung 42 ist in der Form ähnlich wie die obere Halterung 41 und hat ebenfalls einen plattenähnlichen Hauptbereich 412, zwei Flügelbereiche 422, die sich von einander gegenüberliegenden Enden des Hauptbereichs 421 in der gleichen Richtung senkrecht zu dem Hauptbereich 421 erstrecken, und zwei Befestigungsflansche 413, die jeweils an distalen Enden der beiden Flügelbereiche 422 gebildet sind. Das Verbindungselement 43 besteht aus Metall oder Kunststoff. Die obere Halterung 41 und die untere Halterung 42 sind Blechteile, die zum Beispiel gestanzt sind. Jeder der Befestigungsflansche 413 der oberen Halterung 41 ist mit einer Mehrzahl von Montageöffnungen 414a und mit einem Ausrichtungsvorsprung 414b versehen. Jeder der Befestigungsflansche 423 der unteren Halterung 42 ist mit einer Mehrzahl von Montageöffnungen 424a und mit einem Ausrichtungsvorsprung 424b versehen. Jede der Montagestützen 431 definiert eine Mehrzahl von Befestigungsöffnungen 432a und eine Ausrichtungsöffnung 432b. Bei der Montage werden die Ausrichtungsvorsprünge 414b und 424b jeweils in die Positionierungsöffnungen 432a der beiden Montagestützen 431 eingefügt, um sicherzustellen, dass die Befestigungsflansche 413, 423 der oberen und unteren Halterung 41, 42 mit den entsprechenden Montagestützen 431 des Verbindungselements 43 korrekt ausgerichtet sind. Es werden der Reihe nach Befestigungselemente wie Schrauben oder Niete durch die Montageöffnungen 414a, 424a und die Befestigungsöffnungen 432a gesteckt, um die obere Halterung 41, die untere Halterung 42 und das Verbindungselement 43 zu einer Einheit zu verbinden. In anderen Ausführungsformen können die obere Halterung 41, das Verbindungselement 43 und die untere Halterung 42 durch andere Verbindungsmittel aneinander befestigt sein, zum Beispiel durch Spangen. Der Hauptbereich 411 der oberen Halterung 41 definiert ferner eine Durchgangsöffnung 415 für die diese durchgreifende Montagestütze 44 und bildet eine die Durchgangsöffnung 415 umschließende Nabe 416 zum Positionieren der Steuerplatine 50. Insbesondere erstreckt sich die Nabe 416 von dem Hauptbereich 411 nach unten. Die Steuerplatine 50 definiert eine Montageöffnung 51 für die Nabe 416, die sich durch diese Öffnung erstreckt und in derselben festgelegt ist.
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Die Montagestütze 44 hat einen Bereich mit großem Durchmesser und einen Bereich mit kleinem Durchmesser, der mit dem Bereich mit großem Durchmesser koaxial verbunden ist. Eine Schulter 441 ist an einem an den Bereich mit kleinem Durchmesser angrenzenden Ende gebildet. Bei der Montage erstreckt sich der Bereich mit kleinem Durchmesser der Montagestütze 44 durch die Durchgangsöffnung 415 der oberen Halterung 41 und ist mittels Presspassung in der Durchgangsöffnung festgelegt. Der Bereich mit großem Durchmesser der Montagestütze 44 ist auf einer von der unteren Halterung 42 entfernten Seite der oberen Halterung 41 angeordnet, wobei die Schulter 441 an dem Hauptbereich 411 der oberen Halterung 41 anliegt. Aus diesem Grund liegt der Bereich mit kleinem Durchmesser der Montagestütze 44 zwischen der oberen Halterung und der unteren Halterung, so dass der Ständerkern 12 an derselben befestigt und gestützt werden kann. Die Montagestütze 44 definiert eine sich axial erstreckende Durchgangsöffnung 442 für die Drehwelle 30, die sich durch die Durchgangsöffnung hindurch erstreckt. Eine Lagerkammer 443 ist in dem Bereich mit großem Durchmesser der Montagestütze 44 definiert, um ein erstes Lager 444 aufzunehmen. Die Lagerkammer 443 steht mit der Durchgangsöffnung 442 in Verbindung. In einer Ausführungsform ist die Montagestütze 44 in einem Spritzgussverfahren aus Kunststoff hergestellt. Das erste Lager 444 ist mittels Presspassung in der Lagerkammer 443 montiert. In einer anderen Ausführungsform kann das erste Lager 444 durch Umspritzen auch in der Montagestütze 44 eingebettet sein.
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Die untere Halterung 42 definiert eine Durchgangsöffnung 425, die für die Welle 30 angepasst ist, die sich drehbar durch die Durchgangsöffnung erstreckt. Die untere Halterung 42 hat ferner ein Halteelement 426, um das zweite Lager 427 korrespondierend zu der Durchgangsöffnung 425 an der unteren Halterung 42 zu halten. Insbesondere hat das Halteelement 426 eine Vertiefung 4261, die in einer Oberseite des Hauptbereichs 421 definiert ist, und ein Verriegelungselement 4262. Das zweite Lager 426 ist in der Vertiefung 4261 aufgenommen. Das Verriegelungselement 4262 drückt gegen eine Oberseite des zweiten Lagers 426, um das zweite Lager 426 an Ort und Stelle zu halten. In anderen Ausführungsformen können das erste Lager 444 und das zweite Lager 427 Kugellager oder Lagerbuchsen sein.
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Bei der Montage stützen das erste Lager 444 und das zweite Lager 426 zusammenwirkend die Drehwelle 30. Da das erste Lager 444 außerhalb der oberen Halterung 41 und das zweite Lager 427 an der unteren Halterung 42 vorgesehen ist, wird vermieden, dass das erste Lager 444 wie auch das zweite Lager 427 den Ständerkern 12 in der axialen Richtung überlappen. Der Durchmesser der Montagestütze 44 und die Größe des Ständerkerns 12 können verringert werden. Desgleichen lässt sich die Gesamtgröße des Motors verringern bzw. die Größe der Zähne des Ständerkerns vergrößern, um mehr Spulen der Ständerwicklung 13 aufnehmen zu können, so dass bei einer gleichbleibenden Gesamtgröße des Motors eine höhere Leistung erzielbar ist. Da außerdem vermieden wird, zumindest eines der Lager an der Montagestütze 44 zu montieren, kann die Montagestütze 44 aus einem preiswerteren und weniger festen Material hergestellt sein, wobei auch die Genauigkeit bei der maschinellen Bearbeitung geringer sein kann. Die Montagestütze 44 kann zum Beispiel in einem Spritzgussverfahren hergestellt aus Kunststoff sein. In jedem Fall lassen sich die Herstellungskosten verringern. Ferner können die Lager im Vergleich zum Stand der Technik sehr viel einfacher eingebaut werden.
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In der vorliegenden Ausführungsform umfasst der Montagesitz 40 die obere Halterung 41, die untere Halterung 42 und das Verbindungselement 43. Hierbei handelt es sich um separat gefertigte Teile, die mit Schrauben oder anderen Verbindungsmitteln miteinander verbunden sind. Der solchermaßen ausgebildete Montagesitz 40 lässt sich einfach installieren und ist robust. Darüber hinaus ist die Steuerplatine 50 für verschiedene Anwendungen wahlweise an der oberen Halterung 41 oder an der unteren Halterung 42 montierbar.
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Die technischen Lösungen der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wurden vorstehend verständlich und umfassend erläutert, wobei die beschriebenen Ausführungsformen lediglich einen Teil der möglichen Ausführungsformen darstellen. Der Fachmann wird erkennen, dass verschiedene Merkmale in den verschiedenen Ausführungsformen in Anpassung an tatsächliche Anforderungen kombiniert werden können. Sofern der Fachmann auf der Grundlage der vorliegend beschriebenen Ausführungsformen ohne erfinderisches Zutun zu weiteren Ausführungen gelangen sollte, fallen diese sämtlich in den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung.
