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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Bremsung von Flugzeugen,
und insbesondere eine Flugzeugbremseinheit der Art, die einen Stapel von
Scheiben umfasst, der axial eine Radachse umgibt.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Flugzeugbremseinheiten
herkömmlicher
Art umfassen einen Stapel von Scheiben, der koaxial eine Radachse
umgibt, wobei der genannte Stapel abwechselnd aus Rotorscheiben,
die drehfest mit dem Rad verbunden sind, und aus Statorscheiben besteht,
die drehfest mit einem Torsionsrohr verbunden sind. Der Stapel von
Scheiben ist zwischen ein hinteres Halteteil und die Stößel einer
Vielzahl von Aktuatoren gepresst, die um den Umfang herum an einem
vorderen Haltekranz angeordnet sind, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs
1.
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Bei
den früheren
Konstruktionen, die über lange
Jahre hinweg verwendet wurden, hat man hydraulische Aktuatoren verwendet,
die an einem so genannten Hydraulikkranz befestigt waren, an dem die
dazugehörigen
verschiedenen Leitungen angebracht waren. Beispielhaft kann man
auf die Dokumente
US-A-5 944 147 ,
US-A-3 887 041 und
GB-A-1 302 216 verweisen.
Die Bremseinheiten waren dann aus drei Einheiten gebildet, nämlich einer
Wärmesenke,
die aus dem Stapel von Scheiben gebildet war, einem Torsionsrohr
und einem dazugehörigen hinteren
Halteteil, sowie einem Hydraulikkranz. In diesem Fall wurden für jeden
Reparatur- und Wartungseingriff an der Bremseinheit gewöhnlich die
drei vorgenannten Einheiten systematisch abmontiert, damit man diese
zerlegen und die notwendigen Eingriffe vornehmen konnte.
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Seit
einigen Jahren versuchen die Konstrukteure, die herkömmlichen
hydraulischen Aktuatoren durch elektromechanische Aktuatoren zu
ersetzen. Dies ermöglicht
zwar ein Vereinfachen der Konstruktion dank des Wegfalls der hydraulischen
Leitungen, die zuvor erforderlich waren, aber es müssen hoch entwickelte
Steuerverfahren vorgesehen werden, um eine absolute Sicherheit und
Zuverlässigkeit
zu bewahren. Die Wartung ist ebenfalls vereinfacht, insofern, als
weniger Eingriffe an dem Kranz und den Aktuatoren vorgenommen werden
müssen.
Denn die hydraulischen Aktuatoren umfassten herkömmlicherweise Elemente mit
plastischer Verformung, die vollständig ersetzt werden mussten,
um die Stößel zu reinitialisieren,
sobald diese am Ende eines Hubes nach einem Verschleißzyklus
der Scheiben des Stapels von Scheiben angekommen waren. Die Verwendung
von elektromechanischen Aktuatoren, die insbesondere jeweils mit
einem Antriebssystem für
den Stößel der
Art Spindel-Mutter
ausgestattet sind, macht die Reinitialisierung der Bremseinheit
nach einem Verschleißzyklus
der Scheiben deutlich leichter. Demzufolge betreffen die Haupteingriffe
dann im Wesentlichen den gesamten oder teilweisen Austausch der
Scheiben des Stapels von Scheiben.
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Bei
den meisten neueren Systemen, die elektromechanische Aktuatoren
verwenden, sieht man wie im Falle der hydraulischen Aktuatoren ein Torsionsrohr
vor, das sich nach hinten durch ein Halteteil verlängert, das
in einem Stück
mit dem Rohr ausgebildet ist, wobei das Torsionsrohr an dem die Aktuatoren
tra genden Kranz über
eine Bolzenverbindung befestigt ist (vgl. beispielsweise das Dokument
WO-A-01/20188 ),
oder aber in einer Ausführungsvariante
an einem Kragen der Radachse, wobei dann der Kranz, der die Aktuatoren
trägt,
direkt an dem Torsionsrohr befestigt ist (vgl. beispielsweise das
Dokument
EP-A-0 936 373 ). Wenn man die
Einheit von Scheiben abmontieren will, ist es bei dieser Konstruktion
selbstverständlich
erforderlich, dass man nach dem Abnehmen des Rades den zusammengesetzten Block
löst, der
aus dem Torsionsrohr und dem hinteren Halteteil gebildet ist. In
der Praxis nimmt man die gesamte funktionelle Einheit ab, einschließlich des Kranzes
mit den elektromechanischen Aktuatoren, die an demselben befestigt
sind. Das Abmontieren der Scheiben kann demzufolge auf keinen Fall
vor Ort stattfinden, sondern in der Werkstatt, nach einer Demontage
der Einheit, die aus dem Torsionsrohr und dem hinteren Halteteil
gebildet ist. Vor allem im Falle der Bremseinheit, die in dem vorgenannten
Dokument
EP-A-0 936
373 beschrieben ist, wird das Torsionsrohr immer zusammen
mit dem die elektromechanischen Aktuatoren tragenden Kranz abgezogen,
und das Zerlegen der beiden Teile für einen Zugriff auf den Stapel
von Scheiben kann nur in der Werkstatt erfolgen.
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Ferner
hat man vorgeschlagen, den Kranz zum Tragen der elektromechanischen
Aktuatoren in Form einer Scheibe zu realisieren, die zum Fahrwerk gehört. Es kann
auf das Dokument
EP-A-1
084 949 Bezug genommen werden, das eine Bremseinheit beschreibt,
in der der Kranz zum Tragen der Aktuatoren in einem Stück mit der
Radachse ausgebildet ist. Auch hier ist das Torsionsrohr einstückig mit
dem hinteren Halteteil ausgebildet, und die Drehmomentaufnahme wird
durch Keilsysteme gewährleistet.
Eine solche Anordnung ist insofern wesentlich vorteilhafter als
die vorhergehenden, als sie ein getrenntes Abnehmen der Einheit
ermöglicht,
die aus dem Torsionsrohr und dem Stapel von Scheiben gebildet ist, während man
die Aktuatoren, die an dem aus einem Kragen der Radachse gebildeten
Kranz angebracht sind, am Platz lässt. Nichtsdestotrotz lässt sich
das Abmontieren des Torsionsrohrs nicht vermeiden, wenn man den
Stapel von Scheiben lösen
will.
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ZIEL DER ERFINDUNG
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Das
Ziel der vorliegenden Erfindung ist, eine Flugzeugbremseinheit vorzusehen,
die die vorgenannten Nachteile nicht aufweist, und insbesondere das
Abmontieren eines Stapels von Scheiben im Rahmen eines Wartungsvorgangs
mit einem Minimum an Demontage ermöglicht.
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Ferner
hat die Erfindung das Ziel, eine Bremseinheit zu realisieren, deren
Struktur ein deutliches Reduzieren des Gewichts gegenüber den
vorgenannten früheren
Ausführungen
ermöglicht.
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ALLGEMEINE DEFINITION DER
ERFINDUNG
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Die
vorgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Flugzeugbremseinheit
gelöst,
die einen Stapel von Scheiben umfasst, der koaxial eine Radachse
umgibt, wobei der genannte Stapel abwechselnd aus Rotorscheiben,
die drehfest mit dem Rad verbunden sind, und aus Statorscheiben,
die drehfest mit einem Torsionsrohr verbunden sind, besteht und
zwischen ein hinteres Halteteil und die Stößel einer Vielzahl von elektromechanischen
Aktuatoren gepresst ist, die um den Umfang herum an einem vorderen
Haltekranz angeordnet sind, wobei das Torsionsrohr und der Kranz,
der die elektromechanischen Aktuatoren trägt, eine einstückige Einheit
bilden, und das hintere Halteteil abnehmbar an der genannten einstückigen Einheit
an einem Ende derselben befestigt ist.
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Wenn
man den Stapel von Scheiben abmontieren will, reicht es somit aus,
das hintere Halteteil zu demontieren, während man die einstückige Einheit, die
Kranz und Torsionsrohr bilden, an der Radachse am Platz lässt. Ein
solcher Vorgang kann direkt auf der Rollbahn ins Auge gefasst werden,
wenn man nur den Stapel abgenutzter Scheiben durch einen neuen Stapel
von Scheiben ersetzen will.
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Vorzugsweise
weist die einstückige
Einheit, die Kranz und Torsionsrohr bilden, einen Einheitsflansch
(d. h. in einem Stück
mit der einstückigen
Einheit) im Bereich der Verbindung zwischen Kranz und Torsionsrohr
auf, wobei sich der Flansch in einer Ebene erstreckt, die senkrecht
zur Achse der Einheit ist, und an einem von der Achse vorstehenden
Kragen befestigt ist.
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Vorteilhafterweise
ist die Befestigung des hinteren Halteteils an der einstückigen Einheit
ebenso wie die der einstückigen
Einheit an der Radachse durch Bolzenverbindungsmittel gewährleistet.
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Gemäß einem
vorteilhaften Ausführungsbeispiel
umfasst der Kranzabschnitt der einstückigen Einheit eine Vielzahl
von Augen, die radial vorstehen, wobei jedes Auge einen elektromechanischen
Aktuator trägt.
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Vorteilhafterweise
erstrecken sich dann die Augen des Kranzabschnittes der einstückigen Einheit
in einer Ebene, die gegenüber
der Ebene des Befestigungsflansches der Einheit nach vorne versetzt
ist. Insbesondere umfasst jeder elektromechanische Aktuator ein
Gehäuse,
in dem ein System aus Spindel-Mutter
untergebracht ist, das dem Antrieb des Stößels des Aktuators zugeordnet
ist, sowie einen Elektromotor, der mit diesem Gehäuse verbunden
ist, wobei das Gehäuse
das zugehörige
Auge, an dem es befestigt ist, durchsetzt.
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In
einem besonderen Ausführungsbeispiel erstreckt
sich jeder Elektromotor jedes elektromechanischen Aktuators in Umfangsrichtung
und der genannte Motor ist ebenfalls an dem Kranzabschnitt über ein
dazugehöriges
Ansatzstück
desselben befestigt, das zwischen zwei angrenzenden Augen angeordnet
ist.
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Vorteilhafterweise
ist schließlich
die einstückige
Einheit, die Kranz und Torsionsrohr bilden, aus ein und demselben
Material hergestellt.
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Weiter
Merkmale und Vorteile der Erfindung werden beim Studium der folgenden
Beschreibung und der Figuren der beigefügten Zeichnung deutlicher,
die ein besonderes Ausführungsbeispiel
betreffen.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Es
wird auf die Figuren der beigefügten Zeichnung
Bezug genommen, in denen zeigen:
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1 eine
axiale Schnittansicht durch eine Flugzeugbremseinheit gemäß der Erfindung,
und
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2 eine
Endansicht der vorgenannten Einheit, von der Seite der elektromechanischen
Aktuatoren, wobei der Kragen der Radachse, der zur Befestigung der
Einheit dient, nicht gezeigt ist.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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In 1 kann
man eine herkömmliche
Struktur eines Fahrwerks mit einer im Wesentlichen vertikalen Stange 10 mit
einer Achse Z erkennen, die unten mit zwei Radachsen mit horizontaler
Achse X endet, von denen hier nur eine sichtbar ist. Die Radachse 11 trägt ein Rad 12,
das hier in Form von zwei nebeneinander gefügten Bestandteilen 12a, 12b realisiert
ist, die fest miteinander über
Bolzenverbindungsmittel 13 verbunden sind. Das Rad 12 ruht über Rollen 14a, 14b auf
dem Ende der Radachse 11. In dem hohlen Endabschnitt der
Radachse 11 sind für gewöhnlich Geräte untergebracht,
die mit einem Tachogenerator zum Messen der Geschwindigkeit des Rades
verbunden sind, wobei die Geräte
hier nicht gezeigt sind. Mit gestrichelter Linie hat man hier nur die
Verschlusskappe 15 dargestellt, die an dem Rad befestigt
ist.
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Zum
Bremsen des Rades 12 ist eine mit 100 bezeichnete
Bremseinheit vorgesehen. Diese Bremseinheit umfasst einen Stapel 101 von
Scheiben, der die Radachse koaxial umgibt.
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Der
Stapel 101 von Scheiben ist abwechselnd aus Rotorscheiben,
die drehfest mit dem Rad 12 verbunden sind, und Statorscheiben 103 zusammengesetzt,
die drehfest mit einem rohrförmigen
Element 111 verbunden sind, das Torsionsrohr genannt wird.
Zu diesem Zweck ist das Rad 12 mit axialen Stangen 104 ausgerüstet, die
sich in Umfangskerben in den Rotorscheiben 102 erstrecken,
was die Drehkopplung zwischen den genannten Scheiben und dem Rad 12 gewährleistet.
Das rohrförmige
Element, das das Torsionsrohr 111 bildet, weist auf gleiche Weise
axiale Stangen 105 auf, die sich in Umfangskerben in den
Statorscheiben 103 erstrecken. Die Scheiben 102, 103 des
Stapels 101 von Scheiben sind aus Kohlenstofffasern. Die
Anzahl der hier gezeigten Scheiben ist selbstverständlich rein
beispielhaft, aber in allen Fällen
handelt es sich bei den Scheiben, die die beiden Enden des Stapels
von Scheiben bilden, um Scheiben, die fest mit dem Torsionsrohr
verbunden sind, d. h. es handelt sich dabei um Statorscheiben.
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Der
Stapel 101 von Scheiben ist zwischen einem hinteren Halteteil 106 und
einer Einheit 120 aus elektromechanischen Aktuatoren angeordnet,
die um den Umfang herum an einem vorderen Haltekranz angeordnet
sind. Das hintere Halteteil 106 ist hier aus einer ringförmigen Platte 107 gebildet,
die mit Haltezapfen 109 ausgerüstet ist, die die Befestigung
einer hinteren Platte 108 ermöglichen. In einer Ausführungsvariante
kann man Haltesysteme mit Punktlagern vorsehen, die um den Umfang
des hinteren Halteteils verteilt sind. Jeder elektromechanische
Aktuator 120 weist einen Stößel 122 auf, so dass
der Stapel 101 von Scheiben zwischen das hintere Halteteil 106 und
die Stößel 122 der
elektromechanischen Aktuatoren 120 gepresst ist, die um
den Umfang herum an dem mit 112 bezeichneten vorderen Haltekranz angeordnet
sind.
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Gemäß einem
wesentlichen Aspekt der Erfindung bilden das Torsionsrohr 111 und
der Kranz 112, der die elektromechanischen Aktuatoren 120 trägt, eine
mit 110 bezeichnete einstückige Einheit, die an der Radachse 11 befestigt
ist, und das hintere Halteteil 106 ist auf lösbare Weise
an der genannten einstückigen
Einheit 110 an deren Ende befestigt.
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Die
Befestigung des hinteren Halteteils 106 an der einstückigen Einheit 110 wird
durch Bolzenverbindungsmittel 113 gewährleistet, die hier im Bereich
axialer Keilstangen 105 angeordnet sind.
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Die
einstückige
Einheit 110, die Kranz 112 und Torsionsrohr 111 bilden,
weist selbst einen Einheitsflansch 114 im Bereich der Verbindung
zwischen Kranz und Torsionsrohr auf, wobei der Flansch sich in einer
Ebene erstreckt, die senkrecht zur Achse X ist, und auf lösbare Weise
an einem vorstehenden Kragen 20 der Radachse 11 befestigt
ist. Im vorliegenden Fall wird die Befestigung der einstückigen Einheit 110 an
der Radachse 11 durch Bolzenverbindungsmittel 115 gewährleistet,
die durch dazugehörige Öffnungen
des Kragens 20 der Radachse 11 und des Einheitsflansches 114 der
einstückigen
Einheit 110 hindurchgehen. Zusätzlich zu den Montagebolzen 115 hat
man hier ferner Zentrierungszapfen 116 vorgesehen, die
die perfekte Winkelverkeilung der einstückigen Einheit 110 gegenüber der
Radachse 11 garantieren.
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Wie
dies leicht zu verstehen ist, genügt es, das hintere Halteteil 106 zu
demontieren, wenn man den Stapel 101 von Scheiben abmontieren
will, indem man die Montagebolzen 113 entfernt, um dann auf
den Stapel von Scheiben zugreifen und ihn in axiale Richtung wegziehen
zu können.
Dieser Eingriff ist somit möglich,
während
man die einstückige
Einheit, die Kranz und Torsionsrohr bilden, am Platz lässt. Man
kann dann leicht einen Austausch vor Ort durch einen neuen Stapel
von Scheiben durchführen,
nachdem man jeden Aktuator elektrisch zurückgezogen hat.
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Im
Folgenden wird der Kranzabschnitt der einstückigen Einheit 110,
der das Tragen der elektromechanischen Aktuatoren 120 gewährleistet,
näher beschrieben.
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Wie
dies in den 1 und 2 zu erkennen
ist, umfasst der Kranzabschnitt 112 der einstückigen Einheit 110 eine
Vielzahl von Augen 117, hier vier an der Zahl, die radial
vorstehen, wobei jedes Auge einen elektromechanischen Aktuator 120 trägt. Es sollte
angemerkt werden, dass sich die Augen 117 des Kranzabschnittes 112 der
einstückigen
Einheit 110 in einer Ebene erstrecken, die senkrecht zur
Achse X und im vorliegenden Fall gegenüber der Ebene des Befestigungsflansches 114 der
Einheit nach vorne versetzt ist. Diese Achsversetzung ermöglicht ein besseres
Integrieren der elektromechanischen Aktuatoren 120 und
insbesondere ihre Elektromotors.
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Im
vorliegenden Fall umfasst jeder elektromechanische Aktuator 120 ein
Gehäuse 121,
in dem ein System aus Spindel-Mutter (in den Figuren nicht sichtbar)
untergebracht ist, das dem Antrieb des Stößels 122 des genannten
Aktuators zugeordnet ist, sowie einen Elektromotor 123,
der mit diesem Gehäuse verbunden
ist, indem er im vorliegenden Fall auskragend an dem Gehäuse befestigt
ist (selbstverständlich
kann man andere Aktuatorstrukturen vorsehen, mit einem Motor, der
das System aus Spindel-Mutter umgibt). Jedes Gehäuse 121, in dem ein
System aus Spindel-Mutter zum Antrieb des Stößels untergebracht ist, hat
eine zentrale Achse X1, die parallel zur Achse X der Radachse 11 ist.
Der Elektromotor 123 jedes elektromechanischen Aktuators 120 erstreckt sich
im Falle der hier gezeigten Anordnung in einer Umfangsrichtung Z1.
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Wie
dies besser in 2 zu erkennen ist, weist das
Gehäuse 121 vier
Umfangsansatzstücke 124 auf,
die eine Befestigung durch Bolzen 125 an dem betreffenden
Auge 117 ermöglichen.
Es sollte angemerkt werden, dass das Gehäuse 121 ferner das
entsprechende Auge 117 durchsetzt, an dem es direkt befestigt
ist, indem es durch eine Öffnung 118 des
genannten Auges hindurchgeht, wie dies besser in 1 zu
erkennen ist.
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Wenn
man dies wünscht,
kann man den Träger
für den
Elektromotor 123, der auskragend an dem Gehäuse 121 angebracht
ist, durch eine spezifische komplementäre Bolzenverbindung nachrüsten. Im
vorliegenden Fall hat man eine solche spezifische Bolzenverbindung
gezeigt, indem man ein Ansatzstück 126 an
dem Gehäuse
des Motors 123 und ein Ansatzstück 127 an dem Kranzabschnitt 112 vorsieht,
wobei dieses letztgenannte Ansatzstück zwischen zwei angrenzenden
Augen 117 angeordnet ist, um das Platzieren eines Befestigungsbolzens 128 zu ermöglichen.
Eine solche komplementäre
Befestigung am Ende des Gehäuses
des Elektromotors 123 ermöglicht, dass man eine voll kommen
starre Einheit hat, und dies ohne dass es zu einer deutlichen Gewichtszunahme
führen
würde.
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Wenn
man einen Wartungsvorgang an nur einem der Aktuatoren 120 durchführen will,
reicht es dann aus, die Befestigungsbolzen 125, 128 des
betreffenden Aktuators abzumontieren, um diesen herauszuziehen,
ohne dass man die gesamte einstückige
Einheit, die Kranz und Torsionsrohr bilden, abmontieren muss.
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In 1 hat
man ferner eine Wärmeabschirmung 119 gezeigt,
die im Bereich der Stößel 122 der verschiedenen
elektromechanischen Aktuatoren 120 angeordnet ist. Diese
Abschirmung ermöglicht
ein Schützen
der Antriebssysteme, die zu den Stößeln 122 der Aktuatoren
gehören.
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Vorzugsweise
wird die einstückige
Einheit 110, die Kranz 112 und Torsionsrohr 111 bilden, schließlich aus
ein und demselben Material, beispielsweise aus Stahl, gebildet.
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Die
Erfindung ist weder auf die Anzahl der elektromechanischen Aktuatoren
noch auf deren Struktur beschränkt,
und man kann in einer Ausführungsvariante
eine andere Anzahl von Aktuatoren und/oder eine andere Befestigungsanordnung
an dem Kranzabschnitt der einstückigen
Einheit 110 vorsehen.
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Noch
allgemeiner ist die Erfindung nicht auf das soeben beschriebene
Ausführungsbeispiel
beschränkt,
sondern umfasst vielmehr jede Ausführungsvariante, die mit äquivalenten
Mitteln die wesentlichen, weiter oben genannten Merkmale fortführt.