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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schwenkantrieb für einen aktiven Wankstabilisator, umfassend ein Gehäuse, einen innerhalb des Gehäuses angeordneten Antriebsmotor zur Erzeugung eines Drehmoments, ein innerhalb des Gehäuses angeordnetes Planetengetriebe mit einem Sonnenrad und einer Mehrzahl von in einem Planetenträger rotierbar gelagerten Planetenrädern, wobei der Planetenträger an seinem den Planetenrädern abgekehrten axialen Ende ein Abtriebsteil aufweist, umfassend ferner ein Anschlussteil welches auf seiner dem Planetengetriebe abgekehrten axialen Seite zur Anbindung an ein Drehstabteil eines geteilten Drehstabs ausgebildet ist, und welches auf seiner anderen axialen Seite Koppelmittel zur drehmomentübertragenden Kopplung mit Koppelmitteln des Abtriebsteils aufweist, sowie ein Hauptlager zur Lagerung des Anschlussteils innerhalb des Gehäuses, wobei das Hauptlager in radialer Richtung zwischen der äußeren Mantelfläche des Anschlussteils und der inneren Mantelfläche des Gehäuses angeordnet ist, wobei das Hauptlager als ein zweireihiges Wälzlager ausgebildet ist, mit einem Außenring, der eine erste Außenringlaufbahn und eine zweite Außenringlaufbahn aufweist und einem ersten Innenring mit einer ersten Innenringlaufbahn und einem zweiten Innenring mit einer zweiten Innenringlaufbahn, wobei eine erste Gruppe von Wälzkörpern zwischen dem Außenring und dem ersten Innenring angeordnet ist und auf der ersten Außenringlaufbahn und der ersten Innenringlaufbahn wälzt, und eine zweite Gruppe von Wälzkörpern zwischen dem Außenring und dem zweiten Innenring angeordnet ist, und auf der zweiten Außenringlaufbahn und der zweiten Innenringlaufbahn wälzt.
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Aus der
DE 10 2017 119 659 A1 ist bereits ein Wankstabilisator für ein mehrspuriges Kraftfahrzeug bekannt, dessen Drehstab in zwei Drehstabteile geteilt ist, zwischen deren einander zugewandten Enden ein Aktuator mit Motor und Planetengetriebe und drehelastischem Entkopplungselement angeordnet ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde einen Schwenkantrieb für einen aktiven Wankstabilisator eines mehrspurigen Kraftfahrzeugs bereitzustellen, der im Hinblick auf seine Lebensdauer verbessert ist. Insbesondere soll der Schwenkantrieb derart konstruiert sein, dass Kippbewegungen im Betrieb weitestgehend vermieden werden. Darüber hinaus liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Schwenkantriebs bereitzustellen sowie einen aktiven Wankstabilisator zu schaffen, der im Hinblick auf seine Lebensdauer entsprechend verbessert ist.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Schwenkantrieb für einen aktiven Wankstabilisator, umfassend ein Gehäuse, einen innerhalb des Gehäuses angeordneten Antriebsmotor zur Erzeugung eines Drehmoments, ein innerhalb des Gehäuses angeordnetes Planetengetriebe mit einem Sonnenrad und einer Mehrzahl von in einem Planetenträger rotierbar gelagerten Planetenrädern, wobei der Planetenträger an seinem den Planetenrädern abgekehrten axialen Ende ein Abtriebsteil aufweist, umfassend ferner ein Anschlussteil welches auf seiner dem Planetengetriebe abgekehrten axialen Seite zur Anbindung an ein Drehstabteil eines geteilten Drehstabs ausgebildet ist, und welches auf seiner anderen axialen Seite Koppelmittel zur drehmomentübertragenden Kopplung mit Koppelmitteln des Abtriebsteils aufweist, sowie ein Hauptlager zur Lagerung des Anschlussteils innerhalb des Gehäuses, wobei das Hauptlager in radialer Richtung zwischen der äußeren Mantelfläche des Anschlussteils und der inneren Mantelfläche des Gehäuses angeordnet ist, wobei das Hauptlager als ein zweireihiges Wälzlager ausgebildet ist, mit einem Außenring, der eine erste Außenringlaufbahn und eine zweite Außenringlaufbahn aufweist und einem ersten Innenring mit einer ersten Innenringlaufbahn und einem zweiten Innenring mit einer zweiten Innenringlaufbahn, wobei eine erste Gruppe von Wälzkörpern zwischen dem Außenring und dem ersten Innenring angeordnet ist und auf der ersten Außenringlaufbahn und der ersten Innenringlaufbahn wälzt, und eine zweite Gruppe von Wälzkörpern zwischen dem Außenring und dem zweiten Innenring angeordnet ist, und auf der zweiten Außenringlaufbahn und der zweiten Innenringlaufbahn wälzt, wobei der erste Innenring an einem monolithisch mit dem Anschlussteil ausgeformten ersten Bord anliegt und der zweite Innenring an einem monolithisch mit dem Anschlussteil ausgeformten zweiten Bord anliegt.
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Hierdurch wird der Vorteil erzielt, dass das Hauptlager derart stabil über die Borde an dem Anschlussteil geführt und gehalten ist, dass ein Verkippen des Anschlussteils aufgrund von während des Betriebs auftretenden Biegemomenten innerhalb des Gehäuses unterbunden wird. Somit wird der Verschleiß des Schwenkantriebs reduziert und die Lebensdauer entsprechend erhöht.
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Ein Innenring, nämlich der erste Innenring und/oder der zweite Innenring, kann insbesondere die Wälzlager aufnehmende Welle mit dem Wälzlager bzw. den Wälzkörpern verbinden. Dabei kann insbesondere die Welle mit der der Welle zugewandten Seite der Mantelfläche des entsprechenden Innenrings verbunden sein, wobei auf der dieser Mantelfläche gegenüberliegenden Innenringlaufbahn die Wälzkörper des Wälzlagers wälzen. Der Innenring kann aus einem metallischen und/oder keramischen Werkstoff gebildet sein. Es ist grundsätzlich denkbar, einen Innenring einteilig oder mehrteilig, insbesondere zweiteilig auszubilden.
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Die Wälzkörper können innerhalb des Wälzlagers insbesondere auf der ersten Innenringlaufbahn des ersten Innenrings und auf der zweiten Innenringlaufbahn des zweiten Innenrings abwälzen. Hierzu kann vorteilhafter Weise die Oberfläche der jeweiligen Innenringlaufbahn entsprechend abriebfest ausgebildet sein, beispielsweise auch durch ein entsprechendes Oberflächenbehandlungsverfahren und/oder durch Aufbringen einer entsprechenden zusätzlichen Materialschicht.
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Die erste und/oder zweite Innenringlaufbahn kann eben oder profiliert ausgebildet sein. Eine profilierte Ausgestaltung einer Innenringlaufbahn kann beispielsweise zur Führung der Wälzkörper auf der Innenringlaufbahn dienen. Eine ebene Ausformung einer Innenringlaufbahn kann hingegen beispielsweise eine gewisse axiale Verschiebbarkeit der Wälzkörper auf der Innenringlaufbahn erlauben.
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Eine Innenringlaufbahn kann bevorzugt zur Aufnahme und/oder Führung von Wälzkörpern eine Profilierung aufweisen. Hierdurch werden die Wälzkörper beispielsweise in einer definierten Weise in bzw. auf der jeweiligen Innenringlaufbahn geführt. Ferner können durch die geometrische Ausgestaltung einer profilierten Innenringlaufbahn die axiale und radiale Kraftaufnahme des Wälzlagers beeinflusst werden.
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Der Außenring kann insbesondere die Wälzlager aufnehmende Lagerung mit dem Wälzlager bzw. den Wälzkörpern verbinden. Dabei kann insbesondere die Lagerung mit der der Lagerung zugewandten Seite der Mantelfläche des Außenrings verbunden sein, wobei der dieser Mantelfläche gegenüberliegenden Außenringlaufbahn die Wälzkörper des Wälzlagers wälzen. Der Außenring kann aus einem metallischen und/oder keramischen Werkstoff gebildet sein. Es ist grundsätzlich denkbar, den Au-ßenring einteilig oder mehrteilig, insbesondere zweiteilig auszubilden.
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Die Wälzkörper können innerhalb des Wälzlagers insbesondere auf einer der beiden Außenringlaufbahnen des Außenrings abwälzen. Hierzu kann vorteilhafter Weise die Oberfläche der jeweiligen Außenringlaufbahn entsprechend abriebfest ausgebildet sein, beispielsweise auch durch ein entsprechendes Oberflächenbehandlungsverfahren und/oder durch Aufbringen einer entsprechenden zusätzlichen Materialschicht.
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Eine Außenringlaufbahn kann eben oder profiliert ausgebildet sein. Eine profilierte Ausgestaltung einer Außenringlaufbahn kann beispielsweise zur Führung der Wälzkörper auf der Außenringlaufbahn dienen. Eine ebene Ausformung einer Außenringlaufbahn kann hingegen beispielsweise eine gewisse axiale Verschiebbarkeit der Wälzkörper auf der Außenringlaufbahn erlauben.
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Eine Außenringlaufbahn kann bevorzugt zur Aufnahme und/oder Führung von Wälzkörpern eine Profilierung aufweisen. Hierdurch werden die Wälzkörper beispielsweise in einer definierten Weise in bzw. auf der jeweiligen Außenringlaufbahn geführt. Ferner können durch die geometrische Ausgestaltung einer profilierten Außenringlaufbahnen auch die axiale und radiale Kraftaufnahme des Wälzlagers beeinflusst werden.
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Die Wälzkörper haben abhängig von der Wälzlagerbauart die Form einer Kugel oder einer Rolle. Sie wälzen sich auf den Laufbahnen des Wälzlagers ab und haben die Aufgabe, die auf ein Radialwälzlager wirkende Kraft vom Außenring auf den Innenring und umgekehrt zu übertragen. Rollenförmige Wälzkörper werden auch als Rollenwälzkörper und kugelförmige Wälzkörper als Lagerkugel bezeichnet.
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Rollenförmige Wälzkörper können beispielsweise ausgewählt sein aus der Gruppe der symmetrischen Pendelrollen, der asymmetrischen Pendelrollen, der Zylinderrollen, der Nadelrollen und/oder der Kegelrollen.
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Wälzkörper können in einem Käfig oder durch Wälzkörperdistanzstücke geführt und voneinander beabstandet sein. Es ist grundsätzlich auch denkbar, ein käfigloses Wälzlager auszubilden, welches auch als vollrolliges Wälzlager bezeichnet wird. Bei vollrolligen Wälzlagern können sich benachbarte Wälzkörper kontaktieren.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die erste Gruppe von Wälzkörpern und/oder die zweite Gruppe von Wälzkörpern als Lagerkugeln ausgebebildet sind. Es kann gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung auch vorgesehen sein, dass das zweireihige Wälzlager als Schrägkugellager, insbesondere in O-Anordnung, ausgebildet ist.
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Des Weiteren kann es gemäß einer ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass das Hauptlager zwischen dem ersten Bord und dem zweiten Bord vorgespannt angeordnet ist.
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Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass der erste Bord und/oder der zweite Bord durch Umformen, insbesondere durch Verstemmen und/oder Rollieren, gebildet ist.
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Gemäß einer weiteren zu bevorzugenden Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes kann vorgesehen sein, dass der axiale Abstand zwischen dem ersten Innenring und dem zweiten Innenring zwischen 3-10 mal der radialen Bauhöhe des Hauptlagers beträgt. Hierdurch kann erreicht werden, dass das Lager vergleichsweise hohe Biegemomente aufnehmen kann.
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Die Aufgabe der Erfindung wird ferner durch ein Verfahren zur Herstellung eines Schwenkantriebs, insbesondere gemäß einem der Ansprüche 1-6. Gemäß diesem Verfahren ist vorgesehen, dass zur Montage eines Hauptlagers das Hauptlager auf einer äußeren Mantelfläche eines Anschlussteils angeordnet wird und mit Hilfe eines Werkzeugs gehalten und mit einer vorbestimmten Vorspannkraft in axialer Richtung gegen einen monolithisch mit dem Anschlussteil ausgeformten zweiten Bord vorgespannt wird, nachfolgendes Umformen einer dem zweiten Bord gegenüberliegenden Stirnseite des Anschlussteils zur Ausbildung eines ersten Bordes, der an einem ersten Innenring anliegt und das Hauptlager in axialer Richtung gegenüber dem Anschlussteil fixiert.
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Der Vorteil dieser Ausgestaltung ist, dass ein besonders sicherer Sitz des Hauptlagers an dem Anschlussteil realisierbar ist.
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In einer ebenfalls bevorzugten Ausgestaltungsvariante der Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass das Anschlussteil aus einem gehärteten Stahl geformt ist und das Umformen des ersten Bordes mittels Warmumformung erfolgt.
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Auch kann es vorteilhaft sein, die Erfindung dahingehend weiterzuentwickeln, dass das Umformen des ersten Bordes mittels Rollierens erfolgt. Der Vorteil, der sich hierdurch realisieren lässt, ist, dass der Bord durch ein Rollieren besonders formgenau ausgebildet und die Vorspannung des Hauptlagers gut eingestellt werden kann.
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Schließlich wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe gelöst durch einen Wankstabilisator für ein mehrspuriges Kraftfahrzeug, dessen Drehstab in zwei Drehstabteile, geteilt ist, zwischen deren einander zugewandten Enden ein Schwenkantrieb nach einem der vorstehenden Ansprüche zur Übertragung eines Torsionsmoments angeordnet ist.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens näher erläutert werden.
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Es zeigen:
- 1 einen aktiven Wankstabilisator in schematischer Darstellung, in einer Draufsicht,
- 2 einen Schwenkantrieb des in 1 gezeigten Wankstabilisators in einem Axialschnitt, in schematischer Darstellung,
- 3 ein Anschlussteil mit Hauptlager in einer schematischen Axialschnittansicht in einem ersten Montagezustand, und
- 4 ein Anschlussteil mit Hauptlager in einer schematischen Axialschnittansicht in einem zweiten Montagezustand.
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1 zeigt einen herkömmlichen aktiven Wankstabilisator 2 in schematischer Darstellung, in einer Draufsicht. Der gezeigte Wankstabilisator 2 umfasst einen Drehstab 100, der in axial in zwei einzelne Drehstabteile 101, 102 geteilt ist, wobei zwischen deren einander zugewandten Enden ein Aktuator in Form eines Schwenkantriebs angeordnet ist. Über den Schwenkantrieb 1 soll gezielt ein Torsionsmoment in ein Drehstabteil 101, 102 einleitbar sein. Dafür ist ein Drehstabteil 102 mit dem Gehäuse 3 des Schwenkantriebs 1 verbunden, während der andere Drehstabteil 101 über ein Abtriebsteil des Schwenkantriebs 1 an den Antriebsmotor 4 des Schwenkantriebs 1 angebunden ist.
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2 zeigt den Schwenkantrieb 1 des in 1 gezeigten Wankstabilisators 2 in einem Axialschnitt, in schematischer Darstellung sowie er dem Grunde nach auch gemäß der Erfindung aufgebaut ist. Im Unterschied zu der Ausgestaltung gemäß der Erfindung, ist das Hauptlager 7 in der dargestellten Ausführungsform auf seiner dem Planetengetriebe 5 zugewandten Seite einen ersten Bord 21 des Anschlussteils 6 abgestützt und auf seiner anderen axialen Seite durch einen zweiten Bord 22 gegen ein axiales Herausfallen gesichert. Hierauf wird nachfolgend noch näher eingegangen.
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Der gezeigte Schwenkantrieb 1 umfasst sowohl im Rahmen der Erfindung als auch im Stand der Technik ein Gehäuse 3, einen innerhalb des Gehäuses 3 angeordneten Antriebsmotor 4 sowie ein innerhalb des Gehäuses 3 angeordnetes Planetengetriebe 5 mit einem Sonnenrad 50 und einer Mehrzahl von in einem Planetenträger 51 rotierbar gelagerten Planetenrädern 52. Dabei weist der Planetenträger 51 auf seiner den Planetenrädern 52 abgewandten Seite ein zapfenartiges Abtriebsteil 53 mit mantelseitig angeordneten in Umfangsrichtung wirkenden Koppelelementen 530 auf.
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Der Schwenkantrieb 1 umfasst darüber hinaus ein Anschlussteil 6, welches auf seiner dem Planetengetriebe 5 abgekehrten axialen Seite zur Anbindung an ein Drehstabteil 101 eines geteilten Drehstabs 100 ausgebildet ist, und welches auf seiner anderen, dem Planetengetriebe 5 zugekehrten axialen Seite Koppelmittel 60 zur drehmomentübertragenden Anbindung an das Abtriebsteil 53 aufweist. Dabei wirken die Koppelmittel 60 des Anschlussteils 6 drehmomentübertragend mit korrespondierend ausgebildeten Koppelmitteln 530 des Abtriebsteils 53 des Planetenträgers 51 zusammen.
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Ferner umfasst der Schwenkantrieb 1 ein Hauptlager 7 zur Lagerung des Anschlussteils 6 innerhalb des Gehäuses 3, wobei das Hauptlager 7 in radialer Richtung zwischen der äußeren Mantelfläche des Anschlussteils 6 und der inneren Mantelfläche des Gehäuses 3 angeordnet ist. Was der 2 auch entnommen werden kann, ist, dass zwischen dem Abtriebsteil 53 des Planetenträgers 5 und dem Anschlussteil 6 zur Anbindung an das Drehstabteil 101 des geteilten Drehstabs 100 drehelastisch wirkende Entkopplungsmittel 9 vorgesehen sind, wobei diese durch eine Beschichtung des Abtriebsteils 53 und/oder des Anschlussteils 6 mit einem Elastomer gebildet sind.
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Das Hauptlager 7 ist in der gezeigten Ausführungsform als ein zweireihiges Wälzlager 11 ausgebildet, was gut aus den Darstellungen der 3-4 erkennbar ist. Das Wälzlager 11 weist einen einstückigen Außenring 12 auf, der eine erste Außenringlaufbahn 13 und eine zweite Außenringlaufbahn 14 besitzt. Ferner umfasst das Wälzlager 11 einem ersten Innenring 15 mit einer ersten Innenringlaufbahn 16 und einem zweiten Innenring 17 mit einer zweiten Innenringlaufbahn 18. Der axiale Abstand zwischen dem ersten Innenring 15 und dem zweiten Innenring 17 beträgt bevorzugt zwischen 3-10 mal der radialen Bauhöhe 24 des Hauptlagers 7.
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Eine erste Gruppe von Wälzkörpern 19 ist zwischen dem Außenring 12 und dem ersten Innenring 15 angeordnet, und wälzt auf der ersten Außenringlaufbahn 13 und der ersten Innenringlaufbahn 16. Eine zweite Gruppe von Wälzkörpern 20 ist in analoger Weise zwischen dem Außenring 12 und dem zweiten Innenring 17 angeordnet und wälzt auf der zweiten Außenringlaufbahn 14 und der zweiten Innenringlaufbahn 18. Die erste Gruppe von Wälzkörpern 19 und die zweite Gruppe von Wälzkörpern 20 sind als Lagerkugeln ausgebebildet. In der gezeigten Ausführungsform ist das zweireihige Wälzlager 11 als Schrägkugellager in O-Anordnung ausgebildet.
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Wie insbesondere aus der 4 hervorgeht, liegt der erste Innenring 15 an einem monolithisch mit dem Anschlussteil 6 ausgeformten ersten Bord 21 an und der zweite Innenring 17 an einem monolithisch mit dem Anschlussteil 6 ausgeformten zweiten Bord 22, so dass das Wälzlager 11 so axial gesichert gegenüber dem Anschlussteil 6 an diesem fixiert ist. Das Hauptlager 7 ist zwischen dem ersten Bord 21 und dem zweiten Bord 22 vorgespannt angeordnet.
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Der erste Bord 21 ist durch Umformen, insbesondere durch Verstemmen und/oder Rollieren, gebildet, worauf nachfolgend noch näher eingegangen wird.
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Die 3-4 zeigen die Montageschritte des Hauptlagers 7 an dem Anschlussteil 6. Das Hauptlager 7 wird in einem ersten Monateschritt, der in der 3 gezeigt ist, auf der äußeren zylinderförmigen Mantelfläche des Anschlussteils 6 durch ein Aufschieben von links nach rechts bis zum axialen Anschlag gegen den zweiten Bord 22 angeordnet und dort mit Hilfe eines Werkzeugs gehalten. Das Hauptlager 7 wird mit einer vorbestimmten Vorspannkraft in axialer Richtung gegen den monolithisch mit dem Anschlussteil 6 ausgeformten zweiten Bord 22 vorgespannt. Der zweite Bord 22 kann insbesondere an dem Anschlussteil 6 durch Gießen und/oder spanende Formgebungsverfahren ausgeformt sein.
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Es erfolgt hiernach ein Umformen der dem zweiten Bord 22 gegenüberliegenden Stirnseite 23 des Anschlussteils 6 zur Ausbildung des ersten Bordes 21, der an dem ersten Innenring 15 anliegt und das Hauptlager 7 in axialer Richtung gegenüber dem Anschlussteil 6 fixiert. Hierzu wird Material aus dem Bereich der Stirnseite 23 in radialer Richtung verschoben, beispielsweise mittels Verstellens und/oder Rollierens. Der umzuformende Bereich der Stirnseite 23 kann insbesondere, wie in der 3 gezeigt, als ein aus der Stirnseite 23 des Abschlussteils 6 axial herausragender ringförmiger Absatz ausgeformt sein, um das Umformen zu vereinfachen. In diesem Montagezustand, der in der 4 gezeigt ist, wird die Baugruppe aus Hauptlager 7 und Anschlussteil 6 zur Montage des Schwenkantriebs 1 verwendet.
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Die Erfindung ist nicht auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Die vorstehende Beschreibung ist daher nicht als beschränkend, sondern als erläuternd anzusehen. Die nachfolgenden Patentansprüche sind so zu verstehen, dass ein genanntes Merkmal in zumindest einer Ausführungsform der Erfindung vorhanden ist. Dies schließt die Anwesenheit weiterer Merkmale nicht aus. Sofern die Patentansprüche und die vorstehende Beschreibung ‚erste‘ und ‚zweite‘ Merkmal definieren, so dient diese Bezeichnung der Unterscheidung zweier gleichartiger Merkmale, ohne eine Rangfolge festzulegen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schwenkantrieb
- 2
- Wankstabilisator
- 3
- Gehäuse
- 4
- Antriebsmotor
- 5
- Planetengetriebe
- 6
- Anschlussteil
- 7
- Hauptlager
- 9
- Entkopplungsmittel
- 10
- Drehstabteil
- 11
- Wälzlager
- 12
- Außenring
- 13
- Außenringlaufbahn
- 14
- Außenringlaufbahn
- 15
- Innenring
- 16
- Innenringlaufbahn
- 17
- Innenring
- 18
- Innenringlaufbahn
- 19
- Wälzkörpern
- 20
- Wälzkörpern
- 21
- Bord
- 22
- Bord
- 23
- Stirnseite
- 24
- radiale Bauhöhe
- 50
- Sonnenrad
- 51
- Planetenträger
- 52
- Planetenrädern
- 53
- Abtriebsteil
- 503
- Koppelteil
- 60
- Koppelmittel
- 100
- Drehstab
- 101
- Drehstabteil
- 102
- Drehstabteil
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102017119659 A1 [0002]