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Die Erfindung betrifft eine Gurtspule für einen Gurtaufroller, mit einer Rotationsachse und einem Spulenkörper, der als Spule für ein Gurtband vorgesehen ist und einen ersten axialen Umfangskreis aufweist. Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Gurtaufroller mit einer Gurtspule.
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Gurtaufroller mit einer Gurtspule sind bekannt und dienen dazu, einem Fahrzeuginsassen eines Kraftfahrzeugs einen Sicherheitsgurt bereitzustellen. Im Normalbetrieb kann der Fahrzeuginsasse den Sicherheitsgurt entgegen der Wirkung einer Aufwickelfeder frei von der Gurtspule abziehen, und die Gurtspule wickelt den Sicherheitsgurt wieder auf, wenn der Fahrzeuginsasse sich beispielsweise abschnallt. In Abhängigkeit von äußeren Parametern, beispielsweise der Verzögerung des Fahrzeugs oder der Drehbeschleunigung der Gurtspule beim Gurtbandabzug, wird der Blockiermechanismus aktiviert, mit dem die Gurtspule im Rahmen blockiert werden kann.
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Wenn die Gurtspule im Rahmen blockiert ist, kann bis zum Erreichen eines vordefinierten Kraftniveaus im Sicherheitsgurt kein weiterer Sicherheitsgurt von der Gurtspule abgezogen werden; die Gurtspule verdreht sich relativ zum Rahmen des Gurtaufrollers nicht, wenn man von einem minimalen Nachgeben absieht, das auf die Eigenelastizität aller sich im Kraftfluss befindenden Bauteile zurückzuführen ist.
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Um zu ermitteln, wie sich ein Gurtaufroller mit einer Gurtspule im Rückhaltefall, wie bei einem Unfall, verhält, werden die Gurtspule und sowie der Gurtaufroller mit der Gurtspule verschiedenen Test unterzogen, beispielsweise dem „ECE-R16 Schlittentest“ oder dem „loop load test nach FMVSS 209“.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Gurtspule sowie einen Gurtaufroller mit einer Gurtspule bereitzustellen, die verbesserte Eigenschaften im Rückhaltefall aufweisen und somit die Sicherheit erhöhen.
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Zur Lösung der Aufgabe ist eine Gurtspule für einen Gurtaufroller, mit einer Rotationsachse und einem Spulenkörper vorgesehen, der als Spule für ein Gurtband eingerichtet ist und einen ersten axialen Umfangskreis aufweist. Der Spulenkörper weist ferner eine radiale Einschnürung mit einem zweiten axialen Umfangskreis auf, die in axialer Richtung mittig auf dem Spulenkörper angeordnet ist. Hierbei beträgt der Umfang des zweiten axialen Umfangskreises maximal 95% des Umfangs des ersten axialen Umfangskreises.
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Im Sinne der Erfindung ist ein axialer Umfangskreis ein Kreis mit einem Radius, der dem maximalen radialen Abstand aller Punkte des Spulenkörpers von der Rotationsachse am entsprechenden axialen Abschnitts des Spulenkörpers entspricht. Das heißt, der axiale Umfangskreis bildet eine Umhüllende, über die kein Punkt des Spulenkörpers am entsprechenden axialen Abschnitt hinausragt.
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Der Spulenkörper ist hierbei der Teil der Gurtspule, der zumindest abschnittsweise vom Gurtband umwickelt wird und somit die Wickelfläche umfasst, an der das Gurtband am Spulenkörper anliegt.
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Durch diese Gestaltung bildet die radiale Einschnürung eine umlaufende Nut auf der radialen Außenseite des Spulenkörpers. Bei einer Belastung, insbesondere im Rückhaltefall, kann das Gurtband auf den kleineren Durchmesser der umlaufenden Nut einschnüren. Dieses Einschnüren bewirkt eine Reduzierung des wirkenden Hebels, was zu einer Reduzierung der Vorverlagerung im Schlittentest nach ECE R16 und einer Reduzierung des Gurtbandauszugs in loop load test nach FMVSS 209, bei Verwendung des gleichen Kraftbegrenzersystems, führt. Somit weißt die Gurtspule verbesserte Eigenschaften im Rückhaltefall auf, wodurch die Sicherheit eines Fahrzeuginsassen verbessert ist, der von einem Sicherheitssystem im einer solchen Gurtspule geschützt wird.
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Es ist von Vorteil, wenn der zweite axiale Umfangskreis in axialer Richtung mittig auf dem Spulenkörper angeordnet ist. Auf diese Weise schnürt das Gurtband in axialer Richtung symmetrisch zur Mitte hin ein, wodurch der Kräfteverlauf im Gurtband verbessert werden kann.
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In einer Ausführungsform beträgt der Umfang des zweiten axialen Umfangskreises 80% bis 95%, vorzugsweise 85% bis 90%, des Umfangs des ersten axialen Umfangskreises. Hierdurch ist die Einschnürung einerseits ausreichend tief, um den wirkenden Hebel maßgeblich zu reduzieren, und andererseits so flach, dass das Gurtband nicht derart übermäßig verformt wird, dass die Eigenschaften des Sicherheitsgurts im Rückhaltefall beeinträchtigt werden.
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Dieselben Vorteile bietet eine Ausführungsform, bei der die Einschnürung eine Tiefe zwischen 1 mm und 3 mm hat, insbesondere wenn die Gurtspule für ein Gurtband mit einer Breite von 48 mm vorgesehen ist.
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Gemäß einer Ausführungsform ist der zweite axiale Umfangskreis konzentrisch zur Rotationsachse angeordnet und/oder die Einschnürung rotationssymmetrisch zur Rotationsachse ausgebildet. Hierdurch weist die Einschnürung in allen Winkelstellungen der Gurtspule die gleichen Eigenschaften auf, wodurch die Wirkung der Einschnürung unabhängig von der Winkelstellung der Gurtspule bereitgestellt wird und somit die Sicherheit zuverlässig verbessert wird.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform hat die Einschnürung in axialer Richtung eine Breite von 10% bis 100%, vorzugsweise von 20% bis 40%, der axialen Länge des Spulenkörpers. Durch diese Gestaltung wird sichergestellt, dass sich das Gurtband definiert einschnüren kann, indem es über einen ausreichend großen axialen Bereich in der Einschnürung geführt wird.
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Die Einschnürung kann ein konkaves Profil aufweisen, wodurch das Gurtband in einer Weise verformt wird, die im Rückhaltefall den Kräfteverlauf im Gurtband begünstigt.
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Es ist von Vorteil, wenn die Einschnürung symmetrisch, insbesondere spiegelsymmetrisch, zu einer Ebene gestaltet ist, insbesondere der axialen Mittelebene des Spulenkörpers, da hierdurch das Gurtband beim Einschnüren in axialer Richtung symmetrisch belastet wird und sich somit die Eigenschaften im Rückhaltefall verbessern.
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In einer weiteren Ausführungsform hat der Spulenkörper zwischen der Einschnürung sowie angrenzenden axialen Abschnitten jeweils einen axialen Übergangsabschnitt, in denen sich der axiale Umfangskreis in axialer Richtung stetig vom ersten axialen Umfangskreis zum zweiten axialen Umfangskreis ändert. Insbesondere sind die axialen Übergangsabschnitte hierbei kantenfrei gestaltet. Auf diese Weise wird vermieden, dass sich lokale Belastungsspitzen im Gurtband ausbilden, wodurch die Eigenschaften im Rückhaltefall und damit die Sicherheit verbessert werden.
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Erfindungsgemäß ist zur Lösung der oben genannten Aufgabe auch ein Gurtaufroller mit einer erfindungsgemäßen Gurtspule mit den zuvor genannten Vorteilen vorgesehen.
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Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung sowie aus den beigefügten Zeichnungen. In diesen zeigen:
- - 1 in einer schematischen Darstellung einen erfindungsgemäßen Gurtaufroller mit einer erfindungsgemäßen Gurtspule,
- - 2 die Gurtspule aus 1 in einer Seitenansicht,
- - 3 die Gurtspule aus 1 in einer Schnittansicht durch die Ebene A, und
- - 4 die Gurtspule aus 1 in einer Schnittansicht durch die Ebene B.
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In 1 ist ein Gurtaufroller 10 mit einem Rahmen 12 und Gurtspule 14 gezeigt, die um die Rotationsachse R drehbar im Rahmen 12 gelagert ist.
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Der Gurtaufroller 10 ist Teil eines Sicherheitsgurtsystems, insbesondere in einem Fahrzeug.
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Die Gurtspule 14 hat einen Spulenkörper 16 sowie zwei in axialer Richtung A zueinander entgegengesetzt angeordnete axiale Seitenabschnitte 18, 19, die den Spulenkörper 16 in axialer Richtung A begrenzen.
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In einer alternativen Ausführungsform kann die Gurtspule 14 einen oder keinen axialen Seitenabschnitt 18, 19 aufweisen.
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Der Spulenkörper 16 hat eine kreiszylindrische Grundform und eine Wickelfläche 20, die durch die radiale Außenseite 22 des Spulenkörpers 16 gebildet wird und auf der ein Gurtband 24 eines Sicherheitsgurts auf- und abgewickelt werden kann.
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In axialer Richtung A weist der Spulenkörper 16 einen ersten axialen Abschnitt 26, einen zweiten axialen Abschnitt 28 und einen dritten axialen Abschnitt 30 auf.
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Der zweite axiale Abschnitt 28, der in axialer Richtung A zwischen dem ersten axialen Abschnitt 26 und dem dritten axialen Abschnitt 30 angeordnet ist, hat eine radiale Einschnürung 32.
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Die radiale Einschnürung 32 ist eine sich in Umfangsrichtung U erstreckende radiale Ausnehmung an der radialen Außenseite 22 des Spulenkörpers 16, die die Wickelfläche 20 bildet.
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Hierbei ist die radiale Einschnürung 32 rotationssymmetrisch zur Rotationsachse R ausgebildet.
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Grundsätzlich kann die Einschnürung 32 in einer alternativen Ausführungsform im Wesentlichen beliebig gestaltet sein. Insbesondere kann der Spulenkörper 16 radiale Ausnehmungen und/oder radiale Fortsätze im axialen Abschnitt der Einschnürung 32 aufweisen.
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Der erste axiale Abschnitt 26 hat einen ersten axialen Umfangskreis 34 (siehe 3) mit einem Radius r1 und die Einschnürung 32 hat einen zweiten axialen Umfangskreis 36 mit einem Radius r2 , der kleiner ist als der Radius r1 .
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Das Zentrum des ersten Umfangskreises 34 und des zweiten Umfangskreises 36 liegen jeweils auf der Rotationsachse R, wodurch der erste Umfangskreis 34 und der zweite Umfangskreis 36 konzentrisch zueinander angeordnet sind.
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Der dritte axiale Abschnitt 30 hat einen dritten axialen Umfangskreis 38, der analog zum ersten Umfangskreis 34 gestaltet ist. D.h., der dritte Umfangskreis hat einen Radius r1 und ein Zentrum das auf der Rotationsachse R liegt.
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Der erste und der dritte Umfangskreis 34, 38 sind jeweils der Umfangskreis mit dem größten Umfang des ersten bzw. dritten axialen Abschnitts 26, 30.
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Der zweite Umfangskreis 36 ist der Umfangskreis mit dem kleinsten Umfang des zweiten axialen Abschnitts 28 und der Einschnürung 32.
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In einer alternativen Ausführungsform kann jeder axiale Abschnitt 26, 28, 30 sowie die Einschnürung 32 einen individuellen Umfangskreis 34, 36, 38 haben, die sich voneinander unterscheiden können, insbesondere in ihrem Radius und/oder der Position ihres Zentrums relativ zur Rotationsachse R.
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Zusätzlich oder alternativ kann der Umfang der Umfangskreise 34, 36, 38 im entsprechenden axialen Abschnitt 26, 28, 30 sowie in der Einschnürung 32 relativ zu weiteren Umfangkreisen im entsprechenden axialen Abschnitt 26, 28, 30 sowie in der Einschnürung 32 beliebig groß sein.
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Vorzugsweise sind die Radien des ersten Umfangskreises 34 und des dritten Umfangskreises 38 jeweils größer als der Radius r2 des zweiten Umfangskreises 36.
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Der Umfang des zweiten Umfangskreises 36 beträgt hierbei 90% des Umfangs des ersten Umfangskreises 34.
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In einer alternativen Ausführungsform kann der Umfang des zweiten Umfangskreises 36 zwischen 80% und 95%, vorzugsweise zwischen 85% und 90%, des Umfangs des ersten Umfangskreises 34 betragen.
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Grundsätzlich darf der Umfang des zweiten Umfangskreises 36 maximal 95% des Umfangs des ersten Umfangskreises 34 betragen, damit die Einschnürung 32 eine ausreichende Tiefe t aufweist, sodass das Gurtband 24, wie später beschrieben, entsprechend auf den kleineren Durchmesser einschnüren kann.
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Die Tiefe t entspricht der Differenz des ersten Radius r1 und des zweiten Radius r2 und beträgt im dargestellten Ausführungsbeispiel 2 mm.
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In einer alternativen Ausführungsform kann die Tiefe t der Einschnürung 32 zwischen 1 mm und 3 mm betragen.
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Die Einschnürung 32 ist in axialer Richtung A mittig auf dem Spulenkörper 16 vorgesehen, d.h. von beiden axialen Enden des Spulenkörpers 16 gleich weit entfernt.
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Ferner liegt der zweite Umfangskreis 36 in der axialen Mittelebene 40t, die in 2 zugleich die Schnittebene A-A bildet.
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Somit ist der zweite Umfangskreis 36 in axialer Richtung A mittig auf dem Spulenkörper 16 sowie mittig auf der Wickelfläche 20 angeordnet.
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Die Einschnürung 32 ist symmetrisch zur axialen Mittelebene 40 gestaltet und hat ein konkaves Profil (siehe 4).
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Der Spulenkörper 16 hat ferner axiale Übergangsabschnitte 42, 43, die sich vom zweiten Umfangskreis 36 zu dem ersten axialen Abschnitt 26 bzw. dem dritten axialen Abschnitt 30 erstrecken und die so gestaltet sind, dass die Radien der axialen Umfangskreise in diesen axialen Übergangsabschnitten 42, 43 zwischen dem zweiten Umfangskreis 36 und dem ersten Umfangskreis 34 bzw. dem dritten Umfangskreis 38 in axialer Richtung A stetig von r2 zu r1 zunehmen.
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Die axialen Übergangsabschnitte 42, 43 sind hierbei abgerundet und somit kantenfrei gestaltet, um im Rückhaltefall eine vorteilhafte Übertragung der Kräfte von der Wickelfläche 20 auf das Gurtband 24 bereitzustellen.
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Grundsätzlich kann der Spulenkörper 16 ein Profil mit einem beliebigen Verlauf aufweisen.
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Die Einschnürung 32 hat in axialer Richtung A eine Breite b (siehe 4), die 30% der axialen Länge L des Spulenkörpers 16 beträgt.
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel, bei dem die Gurtspule 14 für ein Gurtband 24 mit einer Breite von 48 mm vorgesehen ist, beträgt die Länge L des Spulenkörpers 16 50 mm und die Breite b der Einschnürung 32 15 mm.
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In einer alternativen Ausführungsform kann die Breite b der Einschnürung 32 zwischen 10% und 100%, insbesondere zwischen 20% und 40% der axialen Länge L Spulenkörpers 16 betragen.
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Dies bedeutet insbesondere, dass sich die Einschnürung 32 gemäß einer alternativen Ausführungsform über die gesamte axiale Länge L des Spulenkörpers 16 erstrecken kann.
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Die axiale Länge L des Spulenkörpers 16 entspricht hierbei gleichzeitig der axialen Länge der Winkelfläche 20.
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Der Spulenkörper 16 weist ferner Montagetaschen 44 sowie einen axialen den Spulenkörper 16 teilenden Spalt 46 auf, die die Wickelfläche 20 unterbrechen.
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In einer alternativen Ausführungsform kann der Spulenkörper 16 jeweils keine oder eine beliebige Anzahl an geometrischen Elementen wie Taschen, Spalten und/oder Vorsprüngen haben.
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Zusätzlich oder alternativ kann der Spulenkörper 16 eine beliebige Grundform aufweisen.
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Insbesondere kann der Spulenkörper 16 in Umfangsrichtung eine radiale Stufe haben, an der ein Ende des Gurtbands 24 befestigt ist, sodass das Gurtband 24 an der Stufe tangential in die zweite Wicklung übergeht.
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Des Weiteren hat die Gurtspule 14 einen sich entlang der Rotationsachse R erstreckenden Hohlraum 48 (siehe 4), in dem ein stab- bzw. rohrförmiges Kraftbegrenzungselement angeordnet werden kann, das Teil einer Kraftbegrenzungseinrichtung des Gurtaufrollers 10 ist.
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Grundsätzlich kann der Gurtaufroller 10 beliebige Kraftbegrenzungselemente aufweisen. Das bedeutet, die Gurtspule 14 ist mit den üblichen Kraftbegrenzungseinrichtungen kompatibel und kann gemeinsam mit diesen in einem Gurtaufroller 10 eingesetzt werden.
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Wenn das Gurtband 24 im Rückhaltefall belastet wird, beispielsweise bei einem Unfall, führt die Einschnürung 32 dazu, dass das teilweise auf dem Spulenkörper 16 aufgewickelte Gurtband 24 zumindest abschnittsweise auf den kleineren Durchmesser des zweiten Umfangskreises 36 einschnürt. Dieses Einschnüren bewirkt, dass sich der wirkende Hebel verkleinert, insbesondere auf den Radius r2 , und sich damit die wirkenden Kräfte des Gurtbands 24 auf die Gurtspule 14 verringern.
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Dieser Effekt wird durch die zuvor beschriebene geometrische Gestaltung des Spulenkörpers 16 und der Einschnürung 32 zusätzlich begünstigt.
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Auf diese Weise ist eine Gurtspule 14 bereitgestellt, die zu einer Reduzierung der Vorverlagerung im Schlittentest nach ECE R16 und einer Reduzierung des Gurtbandauszugs in loop load test nach FMVSS 209 führt.
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Somit weißt die Gurtspule verbesserte Eigenschaften im Rückhaltefall auf, wodurch die Sicherheit eines Fahrzeuginsassen verbessert ist, der von einem Sicherheitssystem im einer solchen Gurtspule geschützt wird.
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Die Erfindung ist nicht auf die gezeigte Ausführungsform beschränkt. Insbesondere können einzelne Merkmale einer Ausführungsform beliebig mit Merkmalen anderer Ausführungsformen kombiniert werden, insbesondere unabhängig von den anderen Merkmalen der entsprechenden Ausführungsformen.
