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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zur automatischen Motoröllebensdauerbestimmung, bei der ein durch den Motor verbrauchtes Ölvolumen berücksichtigt ist.
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HINTERGRUND
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In Verbrennungsmotoren wird Öl typischerweise zur Schmierung, Reinigung, Hemmung von Korrosion, Verbesserung der Dichtung wie auch Kühlung des Motors durch Wegführen von Wärme von den beweglichen Teilen verwendet. Motoröle werden allgemein aus erdölbasierten und nicht aus Erdöl bestehenden synthetisierten chemischen Verbindungen abgeleitet. Moderne Motoröle werden hauptsächlich durch Verwendung von Basisöl, das aus Kohlenwasserstoffen besteht, und anderen chemischen Additiven für eine Vielzahl spezifischer Anwendungen gemischt. Über den Verlauf der Nutzlebensdauer des Öls wird Motoröl häufig mit Fremdpartikeln und löslichen Schmutzstoffen kontaminiert, und seine chemischen Eigenschaften werden aufgrund von Oxidation und Nitrierung verschlechtert. Ein üblicher Effekt einer derartigen Kontamination und Verschlechterung bzw. Degradation besteht dann, dass das Öl seine Fähigkeit, den Motor vollständig zu schützen, verlieren kann, was einen Wechsel oder Austausch des gebrauchten Öls gegen sauberes neues Öl erfordert.
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Motoröl wird allgemein auf Grundlage der Nutzungszeit oder auf Grundlage einer Distanz, die das den Motor enthaltende Fahrzeug gelaufen ist, gewechselt. Tatsächliche Betriebsbedingungen des Fahrzeugs und Motorbetriebsstunden stellen einige der häufiger verwendeten Faktoren bei der Entscheidung, wann das Motoröl zu wechseln ist, dar Zeitbasierte Intervalle berücksichtigen kürzere Fahrten, wobei weniger Meilen gefahren werden, während mehr Schmutzstoffe aufgebaut werden. Während derartiger kürzerer Fahrten kann das Öl oftmals möglicherweise nicht die voll-ständige Betriebstemperatur lange genug erreichen, um Kondensation, überschüssigen Kraftstoff und andere Verschmutzung wegzubrennen, die zu ”Schlamm”, ”Lack” und anderen schädlichen Ablagerungen führen kann.
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Um zeitige Ölwechsel zu unterstützen, weisen moderne Motoren oftmals Öllebensdauerüberwachungssysteme auf, um den Ölzustand auf Grundlage von Faktoren zu schätzen, die typischerweise eine Verschlechterung bewirken, wie Motordrehzahl und Öl- oder Kühlmitteltemperatur. Wenn ein Motor, der ein Öllebensdauerüberwachungssystem einsetzt, in einem Fahrzeug verwendet ist, kann eine derartige gefahrene Gesamtdistanz des Fahrzeugs seit dem letzten Ölwechsel einen zusätzlichen Faktor bei der Entscheidung hinsichtlich des geeigneten Zeitpunkts für einen Ölwechsel darstellen.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Es ist hier ein Verfahren zur Bestimmung einer Restöllebensdauer vor eifern Ölwechsel in einem Verbrennungsmotor, der einen Ölkörper verwendet, offenbart. Das Verfahren umfasst ein Übertragen des Ölkörpers an den Motor und ein Bestimmen eines Volumens des übertragenen Ölkörpers. Das Verfahren umfasst auch ein Bestimmen eines Ölvolumens, das von dem Motor aus dem übertragenen Ölvolumen verbraucht ist, und das Bestimmen der Restöllebensdauer auf Grundlage des bestimmten Volumens des Ölkörpers und des bestimmten Volumens an Öl, das verbraucht ist. Das Verfahren umfasst zusätzlich ein Aktivieren einer Ölwechselanzeige, wenn die Restöllebensdauer ein vorbestimmtes Niveau erreicht.
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Das Verfahren kann zusätzlich ein Rücksetzen der Ölwechselanzeige zur Darstellung von 100% verbleibender Öllebensdauer nach dem Ölwechsel umfassen. Zumindest eine der Aktionen aus Bestimmung eines Volumens des übertragenen Ölkörpers, Bestimmung eines Volumens von durch den Motor verbrauchtem Öl, Bestimmen der Restöllebensdauer und Aktivieren und Rücksetzen der Ölwechselanzeige können über einen Controller erreicht werden, der relativ zu dem Motor angeordnet und funktionell mit diesem verbunden ist.
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Der Motor kann einen Ölsumpf aufweisen, der derart angeordnet ist, den übertragenen Ölkörper aufzunehmen. Die Aktion zur Bestimmung eines Volumens des übertragenen Ölkörpers kann eine Bestimmung eines Pegels des übertragenen Ölkörpers in dem Sumpf aufweisen. Die Aktion zur Bestimmung der Restöllebensdauer kann ferner eine Bestimmung einer Anzahl von Umdrehungen für jedes Verbrennungsereignis des Motors und eine Bestimmung einer Anzahl von zulässigen Verbrennungsereignissen unter Verwendung des bestimmten Ölvolumens umfassen.
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Die Aktion zur Bestimmung eines Ölvolumens kann über eine Vorrichtung erreicht werden, die derart konfiguriert ist, dass sie ein Signal bereitstellt, das das von dem Motor verbrauchte Ölvolumen angibt. Die Aktion zur Bestimmung eines Ölvolumens, das durch den Motor verbraucht wird, kann auf Grundlage einer vorbestimmten Ölverbrauchsrate erreicht werden.
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Es ist auch ein System zur Bestimmung der Restöllebensdauer, die für ein Ölvolumen zulässig ist, offenbart.
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Die obigen Merkmale und Vorteile wie auch weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden leicht aus der folgenden detaillierten Beschreibung der besten Arten zur Ausführung der Erfindung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen offensichtlich.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine schematische Darstellung eines Motoröllebensdauerüberwachungssystems; und
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2 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zur Bestimmung einer Anzahl von Motorumdrehungen zeigt, die für ein Ölvolumen in einem Verbrennungsmotor zulässig sind.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Bezug nehmend auf die Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche oder ähnliche Komponenten über die verschiedenen Figuren hinweg entsprechen, zeigt 1 ein automatisches Öllebensdauersystem 5. Das Öllebensdauersystem 5 ist zur Bestimmung einer verbleibenden effektiven oder Nutzlebensdauer von Öl, das in einem Verbrennungsmotor verwendet ist, vor einem Ölwechsel konfiguriert. Die Bestimmung der Restöllebensdauer durch das Öllebensdauersystem 5 umfasst ein Bestimmen einer Anzahl zulässiger Motorumdrehungen für ein spezifisches Ölvolumen.
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Das automatische Öllebensdauersystem 5 weist einen Verbrennungsmotor auf, der schematisch dargestellt und durch Bezugszeichen 10 bezeichnet ist. Der Motor 10 weist einen Motorblock 12 auf. Der Block 12 umschließt innere Motorkomponenten, wie eine Kurbelwelle 14, Hubkolben 16 und Pleuelstangen 18. Die Kolben 16 sind an der Kurbelwelle 14 über Pleuel 18 befestigt, um die Kraft aus der Verbrennung an die Kurbelwelle zu übertragen und dadurch den Motor 10 in Rotation zu versetzen. Die Rotation des Motors 10, die typischerweise in Umdrehungen pro Minute (U/min) gemessen wird, ist durch einen Pfeil 19 bezeichnet. Jede Verbindung zwischen den jeweiligen Kolben 16 und Pleueln 18 und zwischen den Pleueln und der Kurbelwelle 14 weist ein geeignetes Lager (nicht gezeigt) für eine glatte und zuverlässige Rotation auf.
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Der Motor 10 weist auch eine Ölwanne oder einen Ölsumpf 20 auf. Der Sumpf 20 ist an dem Motor 10 angeordnet und an dem Block 12 zur Aufnahme eines Ölkörpers 22 befestigt. Der Ölkörper 22 ist in dem Motor 10 zum Schmieren der beweglichen Teile des Motors, wie Lager (nicht gezeigt), Kolben 16 und Pleuel 18, und für andere Funktionen verwendet, wie Kühlung des Motors durch Wegführen von durch Reibung und Verbrennung erzeugter Wärme von den beweglichen Teilen. Der Ölkörper 22 funktioniert zusätzlich zur Entfernung von Schmutzstoffen von dem Motor 10. Der Motor 10 weist zusätzlich einen Ölfilter 26 auf, der spezifisch konfiguriert ist, dass er verschiedene Fremdpartikel abfangt, die das Öl im Gebrauch sammeln kann. Damit die Ölströmung nicht beschränkt wird, ist der Filter 26 allgemein in der Lage, Partikel nur bis zu einer gewissen Größe herunter abzufangen, und kann somit versagen, kleinere Schmutzstoffe abzufangen. Der Ölkörper 22 kann auch lösliche Schmutzstoffe absorbieren, die nicht von dem Filter 26 entfernt werden. Daher wird der Ölkörper 22 über die Zeit aufgrund von Oxidation und Nitrierung wie auch Verschmutzung mit Fremdmaterialien chemisch verschlechtert, wodurch es bei seinem Schutz des Motors 10 weniger effektiv wird und einen Ölwechsel erforderlich macht. Der Sumpf 20 weist einen entfernbaren Stopfen 24 auf, der als eine Gewinde-Befestigungseinrichtung konfiguriert sein kann, um ein Abziehen des Ölkörpers 22 von dem Sumpf während eines Ölwechsels zuzulassen.
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Das automatische Öllebensdauersystem 5 weist einen Controller 28 auf und kann einen Sensor 30 und eine Vorrichtung 32, wie gezeigt ist, aufweisen. Der Sensor 30 ist zur Erfassung eines Pegels oder einer Höhe des Ölkörpers 22, der sich in dem Sumpf 20 befindet, konfiguriert. Der Controller 28 kann ein Zentralprozessor, der derart konfiguriert ist, den Betrieb des Motors 10 zu regulieren, oder eine dedizierte Einheit sein, die derart programmiert ist, dass nur das automatische Öllebensdauersystem betrieben wird. Der Sensor 30 ist zumindest teilweise in den Ölkörper 22 eingetaucht und zur Kommunikation derartiger Daten an den Controller 28 konfiguriert. Der Sensor 30 kann derart konfiguriert sein, den Pegel des Ölkörpers 22 entweder, wenn der Motor 10 abgeschaltet ist, oder dynamisch zu erfassen, d. h. wenn der Motor läuft, und derartige Daten an den Controller 28 zu kommunizieren. Wenn der Motor 10 abgeschaltet ist, kann der Sensor 30 die Bestimmung des gesamten Volumens des Öls, das in dem Motor vorhanden ist, unterstützen. Andererseits kann, wenn der Motor 10 läuft und ein Anteil des Öls durch den Motor umgewälzt wird, der Sensor 30 eine Bestimmung nur des in dem Sumpf 20 verbleibenden Ölvolumens unterstützen. Wie gezeigt ist, ist der Controller 28 auch funktionell mit der Vorrichtung 32 verbunden, die ein Ölpegelschalter sein kann, der so konfiguriert ist, dass das Signal bereitgestellt wird, wenn ein Ölpegel in dem Sumpf um eine vorbestimmte Menge abgenommen hat. Die Vorrichtung 32 ist in dem Sumpf 20 in Kontakt mit dem Ölkörper 22 angeordnet. Der Controller 28 empfangt Daten von dem Sensor 30 und der Vorrichtung 32 und bestimmt eine geeignete Zeit oder Gelegenheit zum Wechsel des Ölkörpers 22, d. h. Austausch gegen frisches Öl.
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Die geeignete Zeit oder Gelegenheit zum Wechsel des Ölkörpers 22 wird gemäß einer mathematischen Beziehung R(Rev) = K(Öl) x K(Motor) x [VI – VL) bestimmt, die durch Bezugszeichen 33 bezeichnet ist. Die mathematische Beziehung 33 ist in dem Controller 28 programmiert und gespeichert. R(Rev) repräsentiert eine Gesamtzahl von Motorumdrehungen, die für ein spezifisches Volumen des Ölkörpers 22 zulässig ist. R(Rev) kann auch für ein vorbestimmtes Niveau an effektiver oder Nutzlebensdauer repräsentativ sein, die in dem Ölkörper 22 verbleibt, bevor ein Ölwechsel notwendig wird. Der Faktor K(Öl) repräsentiert eine Gesamtzahl erlaubter Verbrennungsereignisse des Motors 10 pro Liter des Ölkörpers 22. K(Eng) repräsentiert eine Anzahl von Umdrehungen des Motors 10 für jedes Verbrennungsereignis des Motors.
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VI repräsentiert ein Anfangsvolumen in Litern des Ölkörpers 22, der in dem Sumpf 20 vorhanden ist, nach einem Ölwechsel, während VL ein Volumen in Litern an Öl repräsentiert, das durch den Motor 10 von dem Ölkörper 22 verloren oder verbraucht ist. Ein Großteil von VL ist typischerweise ein Ölvolumen, das in die Brennräume 17 während des Betriebs des Motors 10 eintritt und dann während der jeweiligen Verbrennungsereignisse verbrannt wird. Daher ist ein Volumen in Litern des Ölkörpers 22, das zu einem bestimmten Zeitpunkt in dem Sumpf 20 vorhanden ist, das Ergebnis von [VI – VL]. Demgemäß wird die Reduktion des Volumens des Ölkörpers 22 zwischen Ölwechseln bestimmt und dadurch bei der Berechnung einer jeweiligen Reduktion von R(Rev) berücksichtigt. Alternativ dazu kann das Ölvolumen, das von dem Motor 10 von dem Ölkörper 22 verbraucht ist, auf einer vorbestimmten Rate eines Ölverbrauchs für eine bestimmte Motorkonstruktion basieren. Eine derartige vorbestimmte Öl-verbrauchsrate kann empirisch während Tests und einer Bewertung des Motors erreicht werden.
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Die Gesamtzahl erlaubter Verbrennungsereignisse pro Liter des Ölkörpers 22 K(Öl) stellt in Beziehung 33 eine Eingangsvariable dar. K(Motor) ist eine mathematische Konstante, deren Wert von der tatsächlichen Motorkonfiguration mit einer spezifischen Anzahl von Zylindern abhängt. Beispielsweise sind in einem Viertaktmotor mit sechs Zylindern zwei vollständige Motorumdrehungen für jeden Zylinder für ein einzelnes Verbrennungsereignis erforderlich, d. h. K(Motor) ist gleich 2 geteilt durch 6 bei demselben Beispiel und besitzt daher einen Wert gleich 1/3. VI ist das Anfangsvolumen in Liter des Ölkörpers 22, das durch die Nennölkapazität des Motors 10 bestimmt ist, die typischerweise an der ”Voll”-Markierung an einer Ölpegelanzeige oder einem Tauchstab (nicht gezeigt) angegeben ist oder auf dem Ölpegel in dem Sumpf 20 basiert, der durch den Sensor 30 nach dem Ölwechsel erfasst wird.
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Nach der Bestimmung von R(Rev) basierend auf der Beziehung 33 führt der Controller 28 eine Steueraktion aus, wie ein Aktivieren oder Auslösen einer Ölwechselanzeige 34. Die Ölwechselanzeige 34 ist derart konfiguriert, einem Bediener des Motors oder des diesen enthaltenden Fahrzeugs zu signalisieren, wann die Anzahl von Motorumdrehungen, die für die bestimmte Qualität und das bestimmte Volumen des Ölkörpers 22 zulässig ist, R(Rev) erreicht worden ist. Um sicherzustellen, dass der Bediener zuverlässig benachrichtigt wird, wenn die Zeit für den Ölwechsel gekommen ist, kann die Ölwechselanzeige 34 an einer Instrumententafel innerhalb des Fahrgastraums des Fahrzeugs positioniert sein. Die Ölwechselanzeige 34 kann unmittelbar bei der Bestimmung, dass R(Rev) erreicht worden ist, oder nur, nachdem R(Rev) erreicht worden ist, wenn der Motor gestartet und/oder abgeschaltet ist, ausgelöst werden. Nach dem Ölwechsel wird die Ölwechselanzeige 34 rückgesetzt, um eine verbleibende Öllebensdauer von 100% zu repräsentieren, und die Bestimmung von R(Rev) an einem frischen Ölkörper kann beginnen.
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Der Controller 28 kann zusätzlich mit einer mathematischen Beziehung R(REV)EFF = R(REV) × PFOT, die durch Bezugszeichen 35 bezeichnet ist, und mit einer Nachschlagetabelle 36 programmiert sein. Der Faktor PFOT entspricht einer Einbuße bezüglich der Anzahl von Motorumdrehungen, die für den Ölkörper 22 zulässig sind, aufgrund einer Temperatur von Öl in dem Sumpf 20. Der Faktor R(REV)EFF repräsentiert eine effektive Anzahl von Motorumdrehungen, die für ein spezifisches Ölvolumen zulässig sind, wie für Ölverschlechterung, die durch eine bestimmte erhöhte Temperatur des Ölkörpers in dem Sumpf 20 bewirkt ist, eingestellt oder reduziert ist. Die Faktoren PFOT können empirisch im Verlaufe der Bewertung des Öls bezüglich chemischer Verschlechterung bestimmt werden, die aus einem Kontakt zu spezifischen Temperaturen während des Haltbarkeitstests des Motors 10 resultiert. Die Nachschlagetabelle 36 wird dann programmiert, dass sie spezifische Faktoren PFOT enthält, die bestimmten Temperaturen des Ölkörpers 22 in dem Sumpf 20 entsprechen.
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Zur Unterstützung der Bestimmung von R(REV)EFF kann der Controller 28 so konfiguriert sein, dass er mit einem Sensor 38 kommuniziert. Der Sensor 38 ist in dem Sumpf 20 positioniert und zur Erfassung einer Temperatur des Ölkörpers 22 angepasst. In einem solchen Fall empfängt der Controller 28 die erfassten Öltemperaturdaten von dem Sensor 38, greift auf die Nachschlagetabelle 36 zu und bringt die empfangenen Temperaturdaten mit dem entsprechenden PFOT-Faktor in Bezug.
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Demgemäß kann R(REV), nachdem es über die mathematische Beziehung 33 berechnet ist, ferner durch die mathematische Beziehung 35 eingestellt werden, um die effektive Anzahl von Motorumdrehungen zu bestimmen, die für ein spezifisches verbleibendes Ölvolumen R(REV)EFF vor einem Öl-wechsel zulässig sind. Die spezifischen Faktoren PFOT und entsprechende Temperaturen, die in der Nachschlagetabelle 36 enthalten sind, können zusätzlich über eine elektronische Steckverbindung mit dem Controller 28 aktualisiert werden oder können drahtlos über das Internet aktualisiert werden. Die beschriebene Steck- oder Drahtlosverbindung kann dadurch durch eine Instanz verwendet werden, die zur Wartung des betreffenden Fahrzeugs autorisiert ist, wie einem Fahrzeughändler, um die Ölwechselanzeige 34 so zu programmieren, dass der Fahrzeugbediener bezüglich der richtigen Zeit für den nächsten Ölwechsel benachrichtigt wird.
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Ein Verfahren 40 zur Bestimmung der Restöllebensdauer vor einem Öl-wechsel ist in 2 gezeigt und unter Bezugnahme auf den in 1 gezeigten Aufbau nachfolgend beschrieben. Das Verfahren 40 beginnt in Kästchen 42 mit der Übertragung des Ölkörpers 22 an den Sumpf 20. Nach dem Kästchen 42 fährt das Verfahren mit Kästchen 44 fort, wo es eine Bestimmung des Ölvolumens V des übertragenen Ölkörpers 22 aufweist, wie oben unter Bezugnahme auf 1 beschrieben ist. Nach Kästchen 44 fährt das Verfahren mit Kästchen 46 fort, wo es die Bestimmung des Ölvolumens, das durch den Motor 10 von dem übertragenen Ölkörper 22 verbraucht ist, umfasst. Das von dem Motor 10 verbrauchte Ölvolumen kann entweder intermittierend oder kontinuierlich durch die Vorrichtung 32 und/oder den Sensor 30 während des Betriebs des Motors überwacht und über den Controller 28 bestimmt werden.
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Nach dem Kästchen 46 fährt das Verfahren mit Kästchen 48 fort. Bei Kästchen 48 umfasst das Verfahren eine Bestimmung, wann die Restöllebensdauer ein vorbestimmtes Niveau erreicht. Das vorbestimmte Niveau der Restöllebensdauer kann gemäß der Anzahl von Motorumdrehungen R(REV) hergestellt werden, wobei R(REV) auf denn bestimmten Volumen des Ölkörpers 22 und dem bestimmten Ölvolumen, das durch den Motor 10 verbraucht ist, durch Verwendung der Beziehung 33 basiert. Zusätzlich kann, wie oben beschrieben ist, R(REV), nachdem es über die mathematische Beziehung 33 bestimmt ist, ferner durch die mathematische Beziehung 35 eingestellt werden, um die effektive Anzahl von Motorumdrehungen R(REV)EFF zu bestimmen, die für den Ölkörper 22 vor einem Ölwechsel verbleibt. Nach Kästchen 48 fährt das Verfahren mit Kästchen 50 fort, wo es eine Ausführung einer Steueraktion aufweist, wie einer Aktivierung der Ölwechselanzeige 34, um einen Bediener des Fahrzeugs 10 oder dem Fahrzeug, in dem sich der Motor befindet, zu signalisieren, wann die Restöllebensdauer das vorbestimmte Niveau erreicht.
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Während die besten Arten zur Ausführung der Erfindung detailliert beschrieben worden sind, erkennt der Fachmann verschiedene alternative Konstruktionen und Ausführungsformen zur Ausführung der Erfindung innerhalb des Schutzumfangs der angefügten Ansprüche.
