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Getriebe für elektrische Sitzverstellungen
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Die Erfindung betrifft ein Getriebe für elektrische Sitzverstellungen
mit einem Getriebegehäuse, einer in das Getriebegehäuse hineinreichenden Antriebswelle,
mindestens einelr.aneinem Planetenradträger drehbar gelagerten ersten Planetenrad,
welches mit einer Innenverzahnung des Getriebegehäuses kämmt und mit einem aus dem
Getriebegehäuse herausgeführten Abtriebsglied.
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Bei elektrischen Sitzverstellungen werden Getriebe mit hohen Ubersetzungsverhältnissen,.beispielsweise
von 1 : 600 benötigt, da bevorzugt relativ kleine, schnell laufende Antriebsmotoren
eingesetzt werden und relativ hohe Verstellkräfte aufgebracht werden müssen. Bei
einem bekannten Getriebe der eingangs genannten Art ist die Antriebswelle mit einer
Schnecke versehen, welches mit einem Schneckenrad kämmt. Mit dem Schneckenrad ist
ein Sonnenrad verbunden, in das vier erste Planetenräder eingreifen. Dieses bekannte
Getriebe benötigt an Verzahnungsteilen neben den vier Planetenrädern und dem mit
Innenverzahnung versehenen Getriebegehäuse noch die Antriebs schnecke das Schneckenrad
sowie das Sonnenrad. Diese hohe Zahl von Verzahnungsteilen
führt
nicht nur zu hohen Herstellungs-und Montagekosten, sondern auch zu erhöhter, unerwünschter
Geräuschentwicklung und hohem Verschleiß, da sich auf Grund der Herstellungs- und
Montagetoleranzen Justierungenauigkeiten nicht vermeiden lassen.
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Die Aufgabe der Erfindung liegt darin, ein Getriebe der eingangs genannten
Art bereitzustellen, welches kostengünstig in der Herstellung und zuverlässig und
geräuscharm im Betrieb ist.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Planetenradträger drehfest
mit der Antriebswelle verbunden ist und daß mit jedem ersten Planetenrad ein zweites
Planetenrad drehfest verbunden ist, welches mit einer Innenverzahnung des Abtriebsgliedes
kämmt. Das derart ausgebildete Getriebe weist demnach an Verzahnungsteilen neben
dem ersten Planetenrad und dem innenverzahnten Getriebegehäuse lediglich das zweite
Planetenrad sowie das innenverzahnte Abtriebsglied auf. Dementsprechend ist der
Herstellungs- und Montageaufwand insbesondere der Justieraufwand bei der Montage
geringer. Da weniger Teile ineinandergreifen, ist auch die Geräuschentwicklung sowie
der Verschleiß geringer. Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß das Gewicht des Getriebes
geringer ist.
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Es wird vorgeschlagen, daß das Abtriebsglied am Getriebegehäuse drehbar
gelagert ist. Bei der Anbringung des Getriebes an der Sitzverstellung genügt es,
das Getriebegehäuse an der Sitzverstellung zu befestigen. Bei dem eingangs beschriebenen
bekannten Getriebe ist jedoch neben dem Getriebegehäuse auch das Abtriebsglied eigens
an der Sitzverstellung anzubringen.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Getriebegehäuse annähernd
glockenförmig ausgebildet und das Abtriebsglied, die Glockenöffnung überdeckend,
am Getriebegehäuse über ein am Innenumfang des Getriebegehäuses im Bereich des Glockenrandes
angeordnetes erstes Drehlager gelagert. Hierdurch erhält man eine geschlossene,
kompakte Getriebeform. Das erste Drehlager kann dabei als Nadellager ausgebildet
sein, welches auch höhere Kippmomente aufnehmen kann oder mit einem Gleitring, vorzugsweise
aus Kunststoff, in einer alternativen, besonders kostengünstigen Ausführungsform.
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Eine besonders einfache, zuverlässige Lagerung des Planetenradträgers
erhält man dadurch, daß der Planetenradträger eine ggf. geteilte Planetenradträgerwelle
aufweist, deren eines Ende am Abtriebsglied in einem zweiten Drehlager drehbar gelagert
ist und deren anderes Ende mit der Antriebswelle starr verbunden ist, die am Getriebegehäuse
in einem dritten Drehlager gelagert ist.
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In einer materialsparenden, einfach auszuwuchtenden Ausführungsform
ist der Planetenradträger mit einem im wesentlichen U-förmigen Mitteilteil ausgebildet
mit radial zur Achse des Planetenradträgers verlaufenden Schenkelteilen und einem
parallel zur Achse verlaufenden Basisteil, wobei das erste Planetenrad und das mit
diesem drehfest verbundene zweite Planetenrad zwischen den Schenkelteilen auf einer
Lagerwelle angeordnet sind, die an beiden Schenkelteilen gehaltert ist. In einer
raumsparenden Ausführungsform ist die Planetenradträgerwelle geteilt, wobei ein
Wellenteil am einen Schenkelteil und das andere Wellenteil am anderen Schenkelteil
angebracht ist, jeweils vorzugsweise im Bereich der Längenmitte des Schenkelteils.
Der Planetenradträger kann mehrteilig ausgebildet sein oder auch einstückig mit
der Antriebswelle. Wenn, wie vorgeschlagen,
der Planetenradträger
als Kunststoffteil ausgebildet ist, sind die Herstehungskosten besonders gering;
auch kann auf Grund der geringen Masse und der geringen Fertigungstoleranzen auf
ein Auswuchten des Planetenradträgers trotz der auftretenden hohen Motordrehzahlen
(bis zu 3.000 Umdrehungen pro Minute) verzichtet werden.
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Es wird vorgeschlagen, daß das erste und das zweite Planetenrad jeweils
drehfest an der beidendig an den Schenkelteilen in je einem vierten Drehlager gelagerten
Lagerwelle befestigt sind. Hierdurch wird mit einfachen Mitteln die drehfeste Verbindung
beider Planetenräder und deren Lagerung am Planetenradträger erzielt.
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Um die Herstellungskosten weiter zu verringern, wird vorgeschlagen,
daß mindestens eines der Drehlager mit einem gepreßten oder geprägten Lagerbund,
insbesondere einem Blechdurchzug, ausgebildet ist.
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Es wird vorgeschlagen, daß das Abtriebsglied drehfest mit einem Verstellhebel
der Sitzverstellung verbunden ist. Hierdurch erübrigen sich die bei dem eingangs
beschriebenen bekannten Getriebe vorgesehenen weiteren zwei Verzahnungen, nämlich
ein am Abtriebsglied ausgebildetes Ritzel sowie eine in dieses Ritzel eingreifende
Sektorverzahnung des Verstellhebels. Auf die durch Ritzel und Sektorverzahnung erzielte
zusätzliche Getriebeübersetzung kann verzichtet werden, da das erfindungsgemäße
Getriebe durch entsprechende Wahl der Zahnzahlen auch auf ein demgemäß höheres über
setzungsverhältnis ausgelegt werden kann.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist am Getriebegehäuse mindestens
ein Anschlagselement vorgesehen, welches mit einem am Abtriebsglied vorgesehenen
Gegenanschlagselement zusammenwirkt. Hierdurch erhält man eine Begrenzung der
Verdrehbewegung
des Abtriebselements somit insgesamt eine Hubbegrenzung der elektrischen Sitzverstellung.
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Diese Hubbegrenzung ist unabhängig von der Sektorverzahnung des Verstellhebels,
im Gegensatz zum eingangs beschriebenen bekannten Getriebe, bei dem die Hubbegrenzung
durch eine entsprechend ausgebildete Sektorverzahnung erreicht wird. Weiterhin wird
vorgeschlagen, daß das Anschlagselement und/oder das Gegenanschlagselement verstellbar
oder versetzbar ausgebildet sind.
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Auf diese Weise kann der Hub mit einfachen Mitteln verstellt werden
und das Getriebe an elektrische Sitzverstellungen unterschiedlicher Auslegung und
Bauart angepaßt werden. Bevorzugt ist dbei das Anschlagselement und/oder das Gegenanschlagselement
als Stellschraube oder als Steckstift ausgebildet.
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Die Erfindung wird im folgenden an einem Ausführungsbeispiel anhand
der Zeichnung erläutert.
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Es zeigen: Fig. 1 eine grobschematische Darstellung des in eine Sitzverstellung
eingebauten erfindungsgemäßen Getriebes und Fig. 2 einen Schnitt des Getriebes nach
Fig. 1 entlang der Linie II-II.
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Bei der Verstellung eines Kraftfahrzeugsitzes insbesondere der Verstellung
der Sitzhöhe und der Sitzneigung mit Hilfe einer elektrischen Sitzverstellung müssen
relativ hohe Verstellkräfte aufgewandt werden. Da man, am Kosten und Gewicht zu
sparen, bevorzugt kleine, schnell laufende Verstellmotoren einsetzen will, ergibt
sich die Notwendigkeit einer Getriebeübersetzung mit hohem Ubersetzungsgrad
im
Bereich von 1 : 600. Ein leichtes Getriebe mit einer geringen Anzahl von Verzahnungsteilen,
welches deshalb auch geräusch- und verschleißarm ist, wird im folgenden beschrieben.
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In Fig. 2 ist das mit 10 bezeichnete Getriebe im Querschnitt näher
dargestellt. Es besteht im wesentlichen aus einem ortsfesten Teil, dem Getriebegehäuse
12, und drei rotierenden Teilen, nämlich einem mit einer Antriebswelle 14 starr
verbundenen Planetenradträger 16, einem am Planetenradträger 16 drehbar gelagerten
Planetendoppelrad 18 und einem Abtriebsglied 20.
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Das ortsfeste Getriebegehäuse 12 ist angenähert glockenförmig und
umgreift den Planetenradträger 16 mit dem Planetendoppelrad 18. Die Glockenöffnung
wird vom Abtriebsglied 20 abgedeckt. Das Innere des Getriebegehäuses 12 wird dadurch
vor äußeren Einflüßen wie Schmutz und Feuchtigkeit geschützt.
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Das Getriebegehäuse 12 ist zweiteilig ausgebildet, mit einem im wesentlichen
zylinderförmigen Gehäusemantel 22 und einem am Gehäusemantel 22 über Schraubverbindungen
26 lösbar befestigten Gehäusedeckel 28. Zur Befestigung des Getriebes 10 an einer
in Fig. 1 angedeuteten Sitzverstellung 30 ist der Gehäusemantel 22 mit einem im
Bereich der Glockenmündung radial nach außen abstehenden Befestigungsbund 24 versehen.
In Fig. 2 ist eine durch den Befestigungsbund 24 durchgehende Befestigungsbohrung
32 dargestellt, durch die Befestigungsschrauben 34 zur Befestigung an einem Unterrahmen
36 der Sitzverstellung 30 gesteckt werden können, wie in Fig. 1 angedeutet ist.
Im Gehäusedeckel 28 ist die Antriebswelle 14 in einer Lagerbuchse 38 drehbar gelagert,
wobei die Drehachse 40 der Antriebswelle 14 mit der Symmetrieachse des glockenförmigen
Getriebegehäuses 12
zusammenfällt. Die Antriebswelle 14 kann entweder
unmittelbar mit der Ankerwelle des nicht dargestellten Elektromotors verbunden sein
oder mit dem Elektromotor über eine flexible Verbindungswelle 42 verkoppelt sein.
Wie in Fig. 1 angedeutet, läuft die Verbindungswelle 42 innerhalb einer flexiblen
Hülle 44. Zur Ankopplung der in Fig. 2 nicht dargestellten Verbindungswelle 42 ist
die Antriebswelle 14 des Getriebes 10 mit einem Innenvierkant 46 ausgebildet.
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Der Planetenradträger 16 besteht aus einer geteilten Planetenradträgerwelle
mit dazwischen angeordnetem etwa U-förmigen Mittelteil 48. Das eine Wellenteil der
geteilten Planetenradträgerwelle wird durch die bereits erwähnte Antriebswelle 14
gebildet; das andere Wellenteil 50 liegt der Antriebswelle 14 gegenüber und ist
im Abtriebsglied 20 in einer Lagerhülse 52 drehbar gelagert. Die Drehachse des Wellenteils
50 ist mit der Drehachse 40 der Antriebswelle 14 identisch.
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Das Mittelteil 48 besteht aus zwei zueinander parallelen, radial zur
Drehachse 40 angeordneten Schenkelteilen 54, die mittels Schrauben 56 mit einem
parallel zur Drehachse 40 verlaufenden, gegenüber der Drehachse 40 radial versetzten
Basisteil 58 starr verbunden sind. Die Antriebswelle 14 sowie das Wellenteil 50
sind in Rechteckausnehmungen 60 der Schenkelteile 54 im Bereich deren Längenmitte
eingespannt und somit mit dem Mittelteil 48 starr verbunden. Anstelle des mehrteiligen
Planetenradträgers 16 kann auch ein einteiliger, ggf. im Kunststoff-Spritzgußverfahren
hergestellter Planetenradträger eingesetzt werden.
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Das Planetendoppelrad 18 ist zwischen den Schenkelteilen 54 angeordnet
und mit einer durchgehenden Lagerwelle 62
beidendig in Lagerbuchsen
64 drehbar gelagert, welche in entsprechenden Aufnahmebohrungen der Schenkelteile
54 vorgesehen sind. Die Drehachse der Lagerwelle 62 ist mit 66 bezeichnet und derart
angeordnet, daß die Drehachse 40 zwischen der Längsrichtung des Basisteils 58 und
der Drehachse 66 liegt.
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Auf die Lagerwelle 62 sind zwei Planetenräder aufgeschoben, ein erstes
Planetenrad 68 sowie ein zweites Planetenrad 70 und mit der Lagerwelle 62 drehfest
verbunden. Ein in der Längenmitte der Lagerwelle 62 ausgebildeter Umfangsbund 72
hält beide Planetenräder 68 und 70 in geringem Abstand voneinander.
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Das erste Planetenrad 68 ist mit einer Umfangsverzahnung 74 (mit Zahnzahl
a) versehen, die mit einer Innenverzahnung 76 (mit Zahnzahl b) am Innenumfang des
Gehäusemantels 22 kämmt. Bei einer Drehung der Antriebswelle 14 und damit einer
Drehung des Planetenradträgers 16 rollt das erste Planetenrad 68 an der Innenverzahnung
76 des Gehäuses 12 ab, wobei es das mit ihm drehfest verbundene zweite Planetenrad
70 mitnimmt. Das zweite Planetenrad 70 wiederum ist an seinem Umfang mit einer Verzahnung
78 (mit Zahnzahl c) versehen, welche mit einer Innenverzahnung 80 (mit Zahnzahl
d) des Abtriebsgliedes 20 kämmt.
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Das Abtriebsglied 20 besteht aus einer kreisscheibenförmigen, zentrisch
mit der Drehachse 40 und radial zu dieser angeordneten,kreisscheibenförmigen Grundplatte
86 sowie einem hohlzylinderförmigen Lagerbund 82, der am Umfang der Grundplatte
86 mittels Schraubverbindungen 84 starr befestigt ist. Die erwähnte Innenverzahnung
80 ist am Innenumfang des Lagerbunds 82 im von der Grundplatte 86 entfernten Randbereich
des Lagerbunds 82 ausgeformt.
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Am Abtriebsglied 20 ist, wie bereits erwähnt, das Wellenteil 50
gleich
Welle 14 mittels einer Lagerbuchse 52 drehbar gelagert, welche in eine zentrale
Öffnung 88 der Grundplatte 86 eingesetzt ist. Das Abtriebsglied 20 wiederum ist
am ortsfesten Getriebegehäuse 12 drehbar gelagert und zwar über ein Nadellager 90,
welches in einen Absatz 92 des Gehäusemantels 22 eingesetzt ist und einerseits am
Innenumfang des Gehäusemantels 22 und andererseits am Außenumfang des Lagerbunds
82 des Abtriebsgliedes 20 abrollt. Anstelle des Nadellagers 90 kann auch ein einfacher
aufgebautes Drehlager mit Kunststoffgleitring verwendet werden.
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Die Funktionsweise des Getriebes 10 ist die folgende: Bei einer Drehung
der Antriebswelle 14 dreht sich der Planetenradträger 16 entsprechend mit. Das Planetendoppelrad
18 wird vom Planetenradträger 16 mitgenommen, wobei seine Drehachse 66 eine zur
Drehachse 40 zentrische Zylinderfläche beschreibt. Das erste Planetenrad 68 rollt
an der Innenverzahnung 76 des ortsfesten Getriebegehäuses 12 ab. Dementsprechend
dreht sich auch das mit dem ersten Planetenrad 68 starr verbundene zweite Planetenrad
70, wobei es in die Innenverzahnung 80 des Abtriebsgliedes 20 eingreift und das
Abtriebsglied 20 mitnimmt. Das übersetzungsverhältnis des Getriebes, also das Verhältnis
A der Umdrehungszahlen des Abtriebsgliedes 20 und der Antriebswelle 14 hängt vom
Unterschied der übersetzungsverhältnisse des Systems erstes Planetenrad 68 und Innenverzahnung
76 und des Systems zweites Planetenrad 70 und Innenverzahnung 80 ab. Wenn diese
Differenz Null ist, so dreht sich das Abtriebsglied 20 überhaupt nicht, gleichgültig
mit welcher Drehzahl die Antriebswelle 14 dreht, so daß man ein gegen unendlich
gehendes reziprokes Übersetzungsverhältnis 1 : A erhält. Der allgemeine Ausdruck
für das übersetzungsverhältnis lautet: A=la.d
Wenn man folgende
Zahnzahlen wählt: a = 25, b = 39, c = 16 und d = 25, so erhält man ein übersetzungsverhältnis
von A = 0,0016 = 1 : 625.
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Bei einem derart hohen reziproken übersetzungsverhältnis 1/A kann
an das Abtriebsglied 20 ohne Zwischenschaltung eines Ritzel-Zahnsektorantriebs ein
Verstellhebel 94 der Sitzverstellung 30 starr angebracht werden. Wie in Fig. 1 schematisch
dargestellt, ist der Verstellhebel 94 mit seinem einen Ende an die Grundplatte 86
verschweißt und mit seinem anderen Ende über eine Bolzenverbindung 96 an einem Oberrahmen
98 des Kraftfahrzeugsitzes angelenkt.
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Bei einer Drehung der Antriebswelle 14 dreht sich der Verstellhebel
94 in einer der Richtungen des Doppelpfeils B.
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Er nimmt dabei den Oberrahmen 98 mit, wodurch dessen Lage in Bezug
zum Unterrahmen 36 geändert wird. Je nach der, nicht dargestellten Führung des Oberrahmens
98 läßt sich auf diese Weise eine Höhen- oder Neigungsverstellung des mit dem Oberrahmen
98 verbundenen Kraftfahrzeugsitzes erreichen. Der Unterrahmen 36 kann dabei auf
Schienen verschiebbar sein, die am Fahrzeugboden angebracht sind.
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Wie Fig. 2 zeigt, ist der Verstellhebel 94 zweiteilig ausgebildet
mit einem an der Außenseite der Grundplatte 86 angeschweißten ersten Hebelteil 93
und einem gegenüberliegend an der Innenseite der Grundplatte 86 angeschweißten zweiten
Hebelteil 95. Das zweite Hebelteil 95 ist durch eine entsprechend angepaßte Aussparung
97 im Lagerbund 82 aus dem Inneren des Getriebegehäuses 12 nach außen geführt.
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Zur Begrenzung der Schwenkbewegung des Verstellhebels 94 sind am Befestigungsbund
24 des Getriebegehäuses 12 mehrere axiale, in Fig. 2 nach links offene, Stiftbohrungen
102 eingebohrt, in die wahlweise zwei Anschlagsstifte 100 gesteckt werden können.
Wie aus den Fig. 1 und 2 ersichtlich, ist an der Grundplatte 86 des Abtriebsgliedes
20 eine Anschlagsnase 104 vorgesehen, welche radial nach außen über die Anschlagsstifte
100 vorsteht. Die Anschlagsstifte 100 haben eine solche Länge, daß sie in den Schwenkbereich
der Anschlagsnase 104 hineinreichen (siehe Fig. 2) und begrenzen daher die Schwenkbewegung
des Verstellhebels 94 in beiden Richtungen.
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Der Zusammenbau des Getriebes 10 ist ohne großen Montageaufwand durchzuführen.
Als erstes werden die Teile des Abtriebsglieds 20 sowie die des Planetenradträgers
16 einschließlich der Doppelradanordnung 18 für sich zusammengebaut. Dann wird der
Planetenradträger 16 mit seinem Wellenteil 50 in die Lagerbuchse 52 des Abtriebsgliedes
20 gesteckt und das über die Außenseite der Grundplatte 86 hinausstehende Ende des
Wellenteils 50 mittels einer Beilagscheibe 106 und einem in eine Wellennut 107 eingreifenden
Sprengring 108 gesichert Dann wird der Gehäusemantel 22 auf den Lagerbund 82 des
Abtriebsteils 20 aufgeschoben.
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nNun wird der Gehäusedeckel 28 auf die Antriebswelle 14 aufgeschoben
und mit dem Gehäusemantel 22 verschraubt.
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Schließlich wird die Antriebswelle 14 mittels einer Beilagscheibe
110 und einem in eine Wellennut 112 eingreifenden Sprengring 114 gesichert.