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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Filtereinrichtung für Flüssigkeiten,
insbesondere ein Ölfilter
zum Reinigen von Schmieröl
für Verbrennungsmotoren
von Kraftfahrzeugen.
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Filtereinrichtung,
insbesondere Ölfilter
für Verbrennungsmotoren
von Kraftfahrzeugen, besitzen üblicherweise
ein sogenanntes Ringfilterelement, mittels welchem eine die Filtereinrichtung
durchströmende
Flüssigkeit
gefiltert wird. Turnusgemäß muss dieses
Ringfilterelement ausgetauscht werden, um die Filterwirkung der
Filtereinrichtung stets gewährleisten
zu können.
Das Ringfilterelement wird durch Abnahme einer Filtereinrichtung
vom Gehäuse
mit entfernt. Aufgrund der stetig steigenden Umweltauflagen muss
dabei der Austausch des Ringfilterelementes möglich sein, ohne dass Flüssigkeit,
insbesondere Öl,
in die Umgebung gelangt. Aus diesem Grunde besitzen herkömmliche
Filtereinrichtungen in ihrem Gehäuse
neben einem Einlasskanal, der mit einer Rohseite des Ringfilterelementes
kommuniziert und einem Auslasskanal der mit einer Reinseite des Ringfilterelementes
kommuniziert, auch einen Leerlaufkanal, durch den ein Aufnahmeraum,
in welchem das Ringfilterelement angeordnet ist, beim Abschrauben
der Filtereinrichtung entleerbar ist. Selbstverständlich muss
dieser Leerlaufkanal bei betriebsbereiter Filtereinrichtung verschlossen
sein, da ansonsten die Reinseite und die Rohseite des Ringfilterelementes
miteinander kurzgeschlossen werden würden und dadurch die Filtereinrichtung
seine Filterwirkung nicht entfalten könnte.
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Die
vorliegende Erfindung beschäftigt
sich mit dem Problem, für
eine Filtereinrichtung eine verbesserte oder zumindest eine andere
Ausführungsform
an zugeben, welche ein automatisches Öffnen bzw. Verschließen eines
Leerlaufkanales beim Aus- bzw. Einbau einer Filtereinrichtung ermöglicht.
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Erfindungsgemäß wird dieses
Problem durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte
Ausführungsformen sind
Gegenstand der abhängigen
Ansprüche.
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Die
Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, zwischen einer stehend
angeordneten Filtereinrichtung und einem darunter angeordneten Gehäuse ein
Zwischenstück
vorzusehen, in welches eine Verschlusseinrichtung integriert ist.
Die Verschlusseinrichtung ist dabei drehbar um die Filterachse des
Ringfilterelementes ausgebildet, wobei das Ringfilterelement selbst
in einem Aufnahmeraum angeordnet ist, welcher von einem Filtergehäusedeckel
begrenzt ist. Gehäuseseitig
sind ein Einlasskanal und ein Auslasskanal vorgesehen, wobei der
Einlasskanal mit einer Rohseite des Ringfilterelementes und der
Auslasskanal mit einer Reinseite des Ringfilterelementes kommuniziert.
Ebenso in dem Gehäuse vorgesehen
ist ein Leerlaufkanal, durch den der Aufnahmeraum beim Abschrauben
der Filtereinrichtung entleerbar ist, so dass keine Filterflüssigkeit,
insbesondere kein bi, in die Umgebung gelangen kann. Die drehbar
um die Filterachse angeordnete Verschlusseinrichtung weist ein Verschlusselement
auf, mit welchem der Leerlaufkanal bei vollständig an das Gehäuse angeschraubter
Filtereinrichtung verschließbar
ist. Generell ist die Verschlusseinrichtung so ausgebildet, dass
sie beim Anschrauben der Filtereinrichtung am Gehäuse in einer
genau definierten Lage fixiert ist, in der das Verschlusselement
fluchtend zum Leerlaufkanal angeordnet und durch das Anschrauben
der Filtereinrichtung in eine den Leerlaufkanal verschließende Stellung
verstellbar ist. Im Unterschied dazu wird die Verschlusseinrichtung
beim Abschrauben der Filtereinrichtung vom Gehäuse verdreht und gleichzeitig
axial vom Gehäuse
weg bewegt, so dass das Verschlusselement beim Abschrauben der Filtereinrichtung
vom Gehäuse
den Leerlaufkanal freigibt und ein Leerlaufen des Zwischenstücks und
gegebenenfalls des das Ringfilterelement beinhaltenden Aufnahmeraums
ermöglicht. Durch
die erfindungsgemäße Verschlusseinrichtung, welche
beispielsweise als kostengünstiges
Kunststoffteil mit einem Verschlusselement aus einem anderen Kunststoff
ausgebildet sein kann, ist es auf technisch einfachste Weise möglich, den
Leerlaufkanal bei vollständig
am Gehäuse
angeschraubter Filtereinrichtung zuverlässig zu verschließen und
dadurch eine einwandfreie Funktion der Filtereinrichtung zu gewährleisten,
wobei bei einem Abschrauben der Filtereinrichtung vom Gehäuse der
Leerlaufkanal automatisch geöffnet
wird, so dass der das Ringfilterelement enthaltende Aufnahmeraum
leer laufen kann und keine Filterflüssigkeit in die Umgebung gelangt.
Ein separates Öffnen
bzw. Schließen des
Leerlaufkanals, verbunden mit der Möglichkeit dieses zu vergessen,
kann durch die erfindungsgemäße Filtereinrichtung
zuverlässig
ausgeschlossen werden, wodurch sich der Wartungsvorgang deutlich sicherer
und zudem montagefreundlicher gestalten lässt. Durch die während des
Anschraubvorgangs der Filtereinrichtung am Gehäuse genau fixierte Lage der
Verschlusseinrichtung kann darüber
hinaus ein aufwändiges
Positionieren bzw. Ausrichten des Verschlusselementes bezüglich des
zu verschließenden Leerlaufkanals
entfallen, wobei stets gewährleistet ist,
dass der Leerlaufkanal bei vollständig am Gehäuse angeschraubter Filtereinrichtung
zuverlässig
verschlossen ist.
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Zweckmäßig ist
die Verschlusseinrichtung als Platte ausgebildet und die Verschlusseinrichtung als
Kappe mit drehbar darin gelagerter Platte ausgebildet ist und die
Platte einen durchbrochenen Seitenrand mit Öffnungen aufweist. Wird der
Filtereinrichtung angeschraubt, so erfolgt eine Stauchung des Federelementes
wodurch eine Axialverstellung des Verschlusselementes hin zum Leerlaufkanal
verhindert, so dass das Verschlusselement auf einer Mündung des
Leerlaufkanals aufliegt, und zwar so, dass der Leerlaufkanal dicht
verschlossen ist.
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Bei
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist
das die Platte beim Anschrauben der Filtereinrichtung mit mindestens
einem Rippe angeordnet an mindestens einem Seitenteil einer durchbrochenen
Seitenwand an der Rampe der Kappe angreift und durch ein weiteres
Anschrauben der Filtereinrichtung in seine den Leerlaufkanal verschließende Stellung
verstellbar ist.
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Bei
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist
zwischen dem Zwischenstück
und dem darüber
angeordneten Ringfilterelement ein scheibenartiger Boden und ein
einfaches Federelement vorgesehen, wobei der Boden mehrere in Umfangsrichtung
verteilte Durchgangsöffnungen
aufweist. Das Nichtmitdrehen der Verschlusseinrichtung beim Abschrauben des
Filtergehäusedeckels
vom Gehäuse
bewirkt ein Anheben des Verschlusselementes und damit eine Axialverstellung
der Verschlusseinrichtung samt Verschlusselement, so dass das Verschlusselement
die Mündung
des Leerlaufkanals freigibt. Die Verschlusseinrichtung verhält sich
somit beim Anschraubvorgang bzw. Abschraubvorgang der Filtereinrichtung am/vom
Gehäuse
komplett anders.
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Beim
Anschrauben der Filtereinrichtung am Gehäuse wird dabei die Verschlusseinrichtung,
das heißt
die zwischen Verschlusseinrichtung und Boden angeordnete Feder gestaucht,
bis das an der Verschlusseinrichtung angeordnete Verschlusselement dicht
auf dem Leerlaufkanal anliegt. Dadurch kann beim Anschrauben der
Filtereinrichtung am Gehäuse ein
zuverlässiges
Verschließen
des Leerlaufkanals und beim Abschrauben der Filtereinrichtung vom
Gehäuse
ein zuverlässiges Öffnen und
damit Leerlauf des Aufnahmeraums bewirkt werden. Diese gewährleistet
zum einen eine hohe Funktionssicherheit der Filtereinrichtung und
zum anderen kann ein Austritt von Filterflüssigkeit in die Umgebung zuverlässig vermieden
werden, da der Leerlaufkanal vorzugsweise bereits bei wenigen Umdrehungen
der Filtereinrichtung vollständig
geöffnet
wird, so dass der Aufnahmeraum vollständig leer laufen kann, bevor
durch weitere Umdrehungen die Filtereinrichtung abgenommen ist.
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Der
Austritt von Flüssigkeit
in die Umgebung kann zusätzlich
durch eine äußere axial
und radial wirkende Dichtungskombination verhindert werden, die
die Verschlussfunktion der Filtereinrichtung gegenüber dem
Gehäuse
auch dann noch gewährleistet,
wenn die Flachdichtung keinen Kontakt zu dem Gehäuse aufweist.
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Weitere
wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den
Unteransprüchen, aus
den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand
der Zeichnungen.
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Es
versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend
noch zu erläuternden Merkmale
nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in
anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne
den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte
Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in
der nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert,
wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche
oder funktional gleiche Bauteile beziehen.
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Es
zeigen, jeweils schematisch,
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1 zeigt
eine Außenansicht
der erfindungsgemäßen Filtereinrichtung
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2 zeigt
ein Detail der Außenansicht
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3 zeigt
die äußere Dichtung
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4 zeigt
das Detail als Explosionsdarstellung
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5 zeigt
ein Detail in der Draufsicht von oben
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6 zeigt
die Platte in zwei Ansichten a) und b)
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7 zeigt
einen Schnitt durch das untere Ende der Filtereinrichtung
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8 zeigt
die Kappe und die Platte zusammen
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9 zeigt
das Gehäuse
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10 zeigt
einen Schnitt durch die Filtereinrichtung beim Anschrauben an das
Gehäuse
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11 zeigt
einen Schnitt durch die Filtereinrichtung im angeschraubt Zustand
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12 zeigt
einen Schnitt durch die Filtereinrichtung beim Abschrauben vom dem
Gehäuse
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13 zeigt
ein Detail aus 11
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14 zeigt
eine alternative Ausführungsform
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15 zeigt
einen Ausschnitt der Platte aus 14
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16 zeigt
eine Ansicht der Platte aus 14 von
unten
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17 zeigt
eine Ansicht der Platte aus 14 mit
Kappe
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18 zeigt
eine weitere alternative Ausführungsform
in der Explosionsdarstellung
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19 zeigt
das untere Ende der Filtereinrichtung zur weiteren Ausführungsform
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20 zeigt
die Kappe der weiteren Ausführungsform
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21 zeigt
die Platte der weiteren Ausführungsform.
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In 1 ist
die Filtereinrichtung 1 von außen zusehen. Sie besteht aus
einem Filtergehäusedeckel 2,
dieser bildet in seinem Inneren einen Aufnahmeraum 5 in
dem das Ringfilterelement 6 so angeordnet ist, dass es
eine Reinseite von einer Rohseite trennt. Der innere Aufbau ist
der eines üblicherweise
verwendeten Wechselfilters der zur Filtrierung von Öl geeignet
ist. An der dem Gehäuse 4 zugewandten Seite
der Filtereinrichtung 1 befindet sich ein Zwischenstück 3.
Das Gehäuse 4 an
dem die Filtereinrichtung 1 festgeschraubt wird kann beispielswei se ein
Motorblockgehäuse
oder ein Zylindergehäuse sein.
Der Einfachheit halber wird nur von Gehäuse 4 gesprochen.
Das Gehäuse 4 ist
so gestaltet, dass es einen Dom 15 mit Gewinde, sowie den
Einlasskanal 7, den Auslasskanal 8 und den Leerlaufkanal 9 aufweist
(siehe 9).
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In
der 2 ist das Zwischenstück 3 gezeigt, das
mit dem Filtergehäusedeckel 2 an
dem Übergang
der beiden Teile dicht verbördelt
ist. Das Zwischenstück 3 besteht
aus einer äußeren Kappe 37 und
einer innenliegenden Platte 63.
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In
der 3 ist die außen
um die Kappe 37 anliegende Dichtung 50 gezeigt
die in Richtung des Gehäuses 4 eine
an der Kappe 37 außen
anliegende Lippe 43 mit radialer Dichtwirkung aufweist.
Diese Dichtung 50 dichtet im Allgemeinen die Filtereinrichtung 1 gegenüber der
Umgebung ab, so dass während
des Betriebes des Fahrzeuges und beim Abschrauben der Filtereinrichtung
kein Öl
in die Umgebung gelangen kann. Zur Aufnahme der Dichtung 50 ist
in der Kappe 37 im Bereich der Verbindung zwischen Filtergehäusedeckel 2 und
Kappe 37 eine in Axialrichtung offen Ringnut 47 vorgesehen
(siehe 5)
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In
der 4 sind die einzelnen Teile, die zusammen das Zwischenstück 3 bilden
und weitere Teile dargestellt. Den Abschluss des Aufnahmeraumes 5 bildet
ein Boden 16, der Durchgangsöffnungen 33 aufweist
durch die Öl
in den Aufnahmeraum 5 gelangen kann. Die zentrale Öffnung 34 weist
ein Gewinde oder einen Gewindehohlbolzen auf damit die Filtereinrichtung 1 an
dem Dom 15 des Gehäuses 4 festgeschraubt
werden kann. Zwischen Boden 16 und Platte 63 befindet
sich ein Federelement 17, in dem gezeigten Beispiel eine
gewöhnliche
Spiralfeder, es kann aber jedes geeignete Federelement 17 verwendet
werden. Das Federelement 17 hat an der Platte 63 innen
eine Auflagefläche.
Die Platte 63 weist eine zentrale Öffnung 34 und einen
seitlichen Rand 21 auf, der von Öffnungen 40 durchbrochen
wird. Die Öffnungen 40 werden
an ihrem oberen Ende durch einen Verbindungssteg 46 verbunden,
der in Radialrichtung etwas übersteht
und so einen Anschlag für die
Platte 63 bildet. Dieser Anschlag bildet gleichzeitig die
Halterung der Platte 63 in der Kappe 37. Die Kappe 37 hat
zu diesem Zweck am unteren Ende einen ungebogenen Rand 38.
Die Platte 63 weist auch an der dem Gehäuse zugewandten Seite eine
flache Ringnut 49 auf, in die das Verschlusselement 12 in Form
einer flachen O-Ring Dichtung eingelegt ist. Die Dichtmasse kann
auch in die Ringnut 49 eingespritzt sein. Die genaue Form
des Verschlusselementes 12 ist vom jeweiligen Anwendungsfall
abhängig.
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Alle
genannten Teile der Filtereinrichtung 1, bis auf das Ringfilterelement 6 und
die Dichtungen können
aus Metall oder auch aus geeigneten Kunststoffen hergestellt sein,
in letzterem Fall wäre
dann allerdings die Kappe 37 mit dem Filtergehäusedeckel 2 nicht
verbördelt,
sondern verschweißt.
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Im
Detail sind die Kappe 37 und die Platte 63 nochmals
in den 5 und 6 dargestellt. In der Kappe 37 befindet
sich mindestens eine Vorsprung 18. Die Platte 63 ist
beliebig drehbar in der Kappe 37 gelagert. In der Platte 63 auf
der Innenseite ist mindestens Begrenzungsnoppe 48 angeordnet,
die das Federelement 17 an seinem Platz halten.
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7 zeigt
einen Schnitt durch das untere Ende der Filtereinrichtung 1.
Zusehen ist hier wie es aufgebaut ist. Die Vorsprung 18 bilden
in diesem Ausführungsbeispiel
einen oberen Anschlag für
die Platte 63, so dass die Platte 63 nicht in
die Kappe 37 hineingedrückt
werden kann.
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In
der 8 ist eine schräge Draufsicht auf die Platte 11 die
drehbar in der Kappe 37 gelagert ist zu sehen. Die Platte
ist wie die beiden Pfeile andeuten in beide Drehrichtungen frei
beweglich.
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In
der 9 ist eine Schrägaufsicht auf das Gehäuse 4 zu
sehen. Man erkennt den Einlasskanal 7, den Auslasskanal 8 und
die Leerlauföffnung 9.
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In 9 ist
eine Belüftungsöffnung mit 65 bezeichnet,
durch die beim Abschrauben des Deckels 2 Luft von außen in den
Aufnahmeraum 5 eintreten aber kein Öl austreten kann.
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In
der 10 ist das Gehäuse 4 mit
Filtereinrichtung 1 während
des Anschraubens geschnitten dargestellt. Die Platte 63 kann
beim Anschrauben mitgedreht werden, da sie in der Kappe 37 drehbar gelagert
ist. Die Platte 63 kann aber auch nur axial bewegt werden,
während
die Filtereinrichtung 1 angeschraubt wird. Wenn das Verschlusselement 12 auf
der Öffnung
des Leerlaufkanals 9 zu liegen kommt, dreht sich die Platte 63 nicht
mehr weiter mit der Filtereinrichtung 1 mit. Die Filtereinrichtung 1 wird solange
weiter festgeschraubt bis auch die Dichtung 50 zur Anlage
am Gehäuse 4 kommt,
währenddessen
ruht die Platte 63. Auf diese Wiese wird vermieden, dass
die Dichtung 12 über
die Öffnung
des Leerlaufkanals 9 reibt. Die an die Dichtung 50 angeformte Lippe 43 liegt
nun an der Innenwand der Aufnahme des Gehäuses 4 an und dichtet
die Filtereinrichtung gegenüber
der Umgebung ab.
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Gemäß 10 kann
die Dichtung 50 einen, insbesondere zylindrischen, Fortsatz 43 oder
Abschnitt 43 aufweisen, der axial in einen Ringraum 64 hineinragt,
der zwischen dem Zwischenstück 3 bzw. der
Kappe 37 und dem Gehäuse 4 entsteht,
wenn der Deckel 2 aufgeschraubt ist, wobei der Fortsatz 43 beim
Abschrauben des Deckels 2 auch dann noch radial dichtet,
wenn die axiale Dichtung des Dichtelements 50 durch Abheben
vom Gehäuse 4 aufgehoben
ist.
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In
der 11 ist die Filtereinrichtung im angeschraubten
Zustand gezeigt. Durch das Festschrauben wird der Verbindungssteg 46 der
Platte 63 von dem umgebogenen Rand 38 der Kappe 37 abgehoben.
Das Federelement 17 drückt
das Verschlusselement 12 auf die Öffnung des Leerlaufkanals 9.
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Beim
Abschrauben der Filtereinrichtung 1 vom Gehäuse 4 wird
die Platte 63 nicht mit der Filtereinrichtung 1 mitbewegt,
weil sie drehbar in der Kappe 37 gelagert ist. Nach ein
bis zwei Drehungen der Filtereinrichtung nimmt der Rand 38 der
kappe 37 den Verbindungssteg 46 der Platte 63 wieder
mit sodass die Leerlauföffnung
des Leerlaufkanals 9 wird freigegeben, und das Öl aus dem
Aufnahmeraum 5 der Filtereinrichtung 1 über den
Leerlaufkanal 9 abfließen
kann bevor die Filtereinrichtung 1 vom Gehäuse losgeschraubt
ist.
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In
der 13 ist ein Detail der 11 zu
sehen, wo die Filtereinrichtung 1 fest an dem Gehäuse 4 an
geschraubt ist. Die Abstände
d und D bestimmen den Druckverlust des Öl beim Durchströmen der Filtereinrichtung 1 im
Betrieb.
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In
den 14 bis 17 ist
eine alternative Ausführungsform
zu sehen. Hier ist ebenfalls die Seitenwand 21 der Platte 63 durchbrochen.
Auf mindestens einem Teilstück 42 der
Seitenwand 21 befindet sich eine Rampe 51. Auf
der einen Seite weist die Rampe 51 eine stetig ansteigende
Fläche
auf, auf der anderen Seite eine gerade Kante, die auf dem Umfang
der Seitenwand 21 senkrecht steht.
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Diese
Rampen 51 wirken mit den Vorsprüngen 18 der Kappe 37 zusammen
in der Form, dass durch die Kante der Rampen 51 und dadurch
die Mitnahme der Platte 11 beim Abschrauben der Filtereinrichtung 1 gewährleistet
wird. Durch die Rampensteigung wird die Federkraft des Federelementes 17 überwunden.
Dabei wird die Platte 11 axial unabhängig von der Gewindesteigung
angehoben. Beim Abschrauben der Filtereinrichtung 1 wird
die Leerlauföffnung
des Leerlaufkanals 9 freigegeben, so dass das Öl aus dem
Aufnahmeraum 5 abfließen
kann, bevor die Dichtung 50 axial die Berührungsfläche des
Gehäuses 4 verlassen
hat, also deutlich bevor die Filtereinrichtung 1 vollständig vom
Gehäuse 4 abgeschraubt
ist.
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Beim
Anschrauben der Filtereinrichtung 1 ist die Platte 63 in
der Kappe 37 bedingt drehbar gelagert. Wenn das Verschlusselement 12 auf
der Leerlauföffnung
des Leerlaufkanals 9 aufsetzt, bewegt sich die Platte 63 nicht
mehr axial und sie rotiert auch nicht mehr mit der Filtereinrichtung 1 mit.
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Die
Filtereinrichtung 1 wird dann noch fest auf das Gehäuse aufgeschraubt.
Dadurch gibt es keine Reibung des Verschlusselementes 12 an
der Leerlauföffnung.
Die Leerlauföffnung
des Leerlaufkanals 9 wird durch die Federkraft des Federelementes 17,
die das Verschlusselement 12 auf das Gehäuse 4 drückt, dicht
verschlossen. Der Rand 38 der Kappe 37 liegt an
geeigneter Stelle an dem Außenumfang der
Platte 63 an, damit die Platte 63 nicht bei der Montage
der Filtereinrichtung 1 aus der Kappe 37 herausfällt.
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In
den 18 bis 21 ist
eine weitere Ausführungsform
dargestellt. Hierbei weisen die Seitenteile 42 des durchbrochenen
Seitenrandes 21 der Platte 63 einen Vorsprung 62 auf
an dem ein umgebogener Vorsprung 60, 62 der Kappe 37 anliegt
und zwar derart, dass die Platte 63 nicht wieder versehentlich
auf die Öffnung
des Leerlaufkanals gedrückt wird.
Dieser umgebogene Vorsprung 60, 62 kommt auch
zum Tragen, wenn die Platte 63 im Vergleich zur Kappe 37 gedreht
wird, sich nicht mit der Filtereinrichtung mitbewegt, dann liegt
der Vorsprung 61, 62 auf dem umgebogenen Rand 38 der
Kappe 37 auf und verhindert an dieser Position das Absinken
der Platte 63 auf den Leerlaufkanal. Beim Abschrauben des
Filtergehäusedeckels 2 wirken
wieder die Rampen 51 zusammen mit den Vorsprüngen 18 in
der Kappe 37 und überwinden
so die Federkraft des Federelementes 17 so dass die Leerlauföffnung des Leerlaufkanals 9 freigegeben
wird, bevor die Dichtung 50 axial die Berührungsfläche des
Gehäuses 4 verlassen
hat und die Filtereinrichtung 1 komplett abgeschraubt ist.
Die Anzahl der Vorsprünge 60, 61, 62 ist
beliebig wählbar.
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Beim
Anschrauben des Filtergehäusedeckels 2 verhält sich
diese Ausführungsform
wie die beiden anderen Ausführungsformen.