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Technisches Gebiet
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In diesem Dokument wird ein Verfahren und ein Steuerungssystem offenbart. Insbesondere wird ein Verfahren und ein Steuerungssystem zum Verhindern des Einkuppelns einer Kupplung bei angezogener Feststellbremse im Fahrzeug beschrieben.
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Hintergrund
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In einem Fahrzeug kann ein Kupplungshebel, wie z. B. ein Kupplungspedal, manchmal zum Öffnen/Schließen der Verbindung zwischen einem Motor und einem Getriebe, z. B. beim Gangwechseln, verwendet werden. Dies gilt sowohl beim Fahren eines Fahrzeugs mit einem manuellen Getriebe als auch bei einem mit einem automatisierten manuellen Schaltgetriebe (AMT). Es kann auch möglich sein, Gänge zu schalten, wenn kein Antriebsdrehmoment im Antriebsstrang vorhanden ist, d. h. wenn die Kupplung eingekuppelt ist, aber kein Drehmoment auf das Getriebe übertragen wird. Bei Fahren eines Fahrzeugs mit einem AMT-Getriebe kann der Fahrer manchmal in die Lage versetzt werden, über ein Steuerungssystem zwischen manuellem Gangschalten und automatischem Gangschalten zu wählen.
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Solche Fahrzeuge umfassen z. B. einen Lkw, einen Lastwagen, ein Auto oder ähnliches Transportmittel, das zur landbasierten geografischen Bewegung konzipiert ist.
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Bei einigen solchen Fahrzeugen kann der Kupplungshebel ein mit dem Fuß betätigtes Kupplungspedal umfassen, während bei anderen Fahrzeugen wie z. B. einem Motorrad, Schneemobil oder Quad, der Kupplungshebel durch der Hand des Fahrers betätigt werden kann.
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Manchmal kann es vorkommen, dass der Fahrer beginnt, die Kupplung einzukuppeln, wenn ein Gang eingelegt ist, während eine Feststellbremse angezogen ist. Dies kann einfach aufgrund eines Fehlers erfolgen oder alternativ, um das Fahrzeug anzuhalten, z. B. beim Starten an einer Steigung, bis genügend Drehmoment erzeugt ist, damit das Fahrzeug nicht rückwärts rollt, wenn die Feststellbremse gelöst wird.
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Das Einkuppeln der Kupplung (bei eingelegtem Gang) gleichzeitig bei angezogener Feststellbremse verursacht Verschleiß bei der Kupplung, und kann Schäden an der Kupplung verursachen, wenn dies lange Zeit andauert, oder wenn ein wesentlicher Betrag an Energie freigesetzt wird.
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Der Fahrer kann z. B. vergessen, dass die Feststellbremse angezogen ist, und glaubt, dass mehr Drehmoment aufgebracht werden muss, und schließt die Kupplung noch mehr, wodurch die Kupplung dann beschädigt werden kann.
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Somit ist es wünschenswert, eine komfortable und fahrerfreundliche Art herauszufinden, um zu vermeiden, dass die Kupplung gleichzeitig mit der Feststellbremse eingekuppelt ist, ohne die betriebsmäßige Freiheit des Fahrers zu begrenzen.
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Zusammenfassung
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Deshalb besteht eine Aufgabe dieser Erfindung im Lösen von mindestens einigen der vorstehend genannten Probleme, und Verhindern des Einkuppelns einer Kupplung bei eingelegtem Gang, während eine Feststellbremse in einem Fahrzeug angezogen ist.
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Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zum Verhindern des Einkuppelns einer Kupplung bei angezogener Feststellbremse im Fahrzeug gelöst. Die Kupplung ist zwischen einem Motor und einem Getriebe im Fahrzeug angeordnet, und eingerichtet, um Drehmomentübertragung zwischen dem Motor und dem Getriebe zuzulassen oder zu unterbrechen. Das Verfahren umfasst die Schritte des Erhaltens einer Anfrage zum Einkuppeln der Kupplung. Weiterhin umfasst das Verfahren das Bestimmen der aufgebrachten Bremskraft der Feststellbremse. Außerdem umfasst das Verfahren das Bestimmen eines Gleichgewichtsdrehmoments, das überschritten werden muss, um das Fahrzeug in Bewegung zu setzen. Das Verfahren umfasst auch das Unterdrücken der erhaltenen Anfrage zum Einkuppeln der Kupplung, während das angeforderte Kupplungsdrehmoment, zusätzlich zu der bestimmten aufgebrachten Bremskraft der Feststellbremse, das bestimmte Gleichgewichtsdrehmoment überschreitet.
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Gemäß eines zweiten Aspekts der Erfindung wird diese Aufgabe durch eine Steuerungseinheit in einem Fahrzeug gelöst, die zum Verhindern des Einkuppelns einer Kupplung bei angezogener Feststellbremse im Fahrzeug konfiguriert ist. Die Kupplung ist zwischen einem Motor und einem Getriebe im Fahrzeug angeordnet, und eingerichtet, um Drehmomentübertragung zwischen dem Motor und dem Getriebe zuzulassen oder zu unterbrechen. Die Steuerungseinheit umfasst einen Empfangsstromkreis, der zum Empfangen einer Anfrage zum Einkuppeln der Kupplung konfiguriert ist. Weiterhin umfasst die Steuerungseinheit einen Prozessor, der zum Bestimmen der aufgebrachten Bremskraft der Feststellbremse konfiguriert ist. Der Prozessor ist auch zum Bestimmen eines Gleichgewichtsdrehmoments konfiguriert, das überschritten werden muss, um das Fahrzeug in Bewegung zu setzen; und ist auch zum Erzeugen eines Steuerungssignals zum Unterdrücken der Anfrage zum Einkuppeln der Kupplung konfiguriert, während das angefragte Kupplungsdrehmoment zusätzlich zu der bestimmten aufgebrachten Bremskraft der Feststellbremse das bestimmte Gleichgewichtsdrehmoment überschreitet.
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Zusätzlich umfasst die Steuerungseinheit eine Senderschaltung, die zum Senden des erzeugten Steuerungssignals konfiguriert ist.
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Dank der bereitgestellten Lösung werden Fahrzeugkomponenten vor übermäßigem Verschleiß geschützt, der durch unangemessenes Fahrerverhalten verursacht wird, da jede schädliche Anfrage zum Einkuppeln der Kupplung bei angezogener Feststellbremse unterdrückt wird. Bei einigen Ausführungsformen kann der Fahrer vorübergehend die Kupplung einkuppeln, während die Feststellbremse angezogen ist, jedoch nur in dem Umfang, in dem dies nicht der Kupplung oder anderen Komponenten im Fahrzeug schadet.
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Weitere Vorteile und zusätzliche neuartige Merkmale werden anhand der nachfolgenden detaillierten Beschreibung offensichtlich.
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Figuren
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Ausführungsformen der Erfindung werden nun detaillierter unter Bezugnahme auf die zugehörigen Figuren beschrieben, wobei:
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1 ein Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform veranschaulicht;
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2A einen Fahrzeugantriebsstrang gemäß einer Ausführungsform veranschaulicht;
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2B ein Drehmoment-Zeit-Diagramm gemäß einer Ausführungsform veranschaulicht;
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2C ein Drehmoment-Zeit-Diagramm gemäß einer Ausführungsform veranschaulicht;
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3 ein Ablaufdiagramm ist, das eine Ausführungsform des Verfahrens veranschaulicht;
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4 eine Veranschaulichung ist, die ein Steuerungssystem gemäß einer Ausführungsform veranschaulicht.
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Detaillierte Beschreibung
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Die in diesem Dokument beschriebenen Ausführungsformen sind als ein Verfahren und eine Steuerungseinheit definiert, die durch die nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen in die Praxis umgesetzt werden können. Diese Ausführungsformen können jedoch in vielen unterschiedlichen Formen beispielhaft veranschaulicht und umgesetzt werden, und sind nicht auf die in diesem Dokument beschriebenen Beispiele begrenzt, sondern diese veranschaulichenden Beispiele von Ausführungsformen werden vielmehr bereitgestellt, damit diese Offenbarung sorgfältig und vollständig ist.
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Weitere Aufgaben und Merkmale können anhand der nachfolgenden detaillierten Beschreibung offensichtlich werden, die in Kombination mit den zugehörigen Zeichnungen zu berücksichtigen sind. Es ist jedoch zu verstehen, dass die Zeichnungen ausschließlich zum Zwecke der Veranschaulichung und nicht als Definition der Grenzen der in diesem Dokument offengelegten Ausführungsformen bestimmt sind, auf die in den beigefügten Ansprüchen Bezug genommen wird. Weiterhin sind die Zeichnungen nicht notwendigerweise maßstabsgetreu gezeichnet, und sind, außer wenn anders angegeben, lediglich vorgesehen, um die in diesem Dokument beschriebenen Strukturen und Verfahrensweisen konzeptionell zu veranschaulichen.
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In 1 ist ein Fahrzeug 100 dargestellt, das zum Schalten von Gängen und Motorleistung in z. B. einer ersten Richtung 105 auf einer Straße 110 konstruiert ist. Das Fahrzeug 100 kann z. B. ein Lkw, einen Bus oder ein Auto oder jedes beliebige ähnliche Fahrzeug oder ein anderes Beförderungsmittel umfassen. Das Fahrzeug 100 kann bei unterschiedlichen Ausführungsformen einen Fahrer aufweisen oder ein fahrerloses autonomes Fahrzeug sein. Nachfolgend wird das Fahrzeug 100 jedoch zum besseren Verständnis dahingehend beschrieben, dass es einen Fahrer aufweist.
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Das Fahrzeug 100 kann bei einigen Ausführungsformen eine mechanische Kupplung aufweisen oder kann eine elektronische Kupplung aufweisen, die manchmal als Clutch-by-Wire oder CBW bezeichnet wird. Bei der CBW wurde die herkömmliche mechanische oder hydraulische Verbindung für die Kupplung durch ein elektronisches Steuerungssystem unter Verwendung eines elektromechanischen Stellglieds oder jedes anderen alternativen Stellglieds und einer Schnittstelle ersetzt, die das Pedal- und Steuerungsgefühl des Kupplungspedals emuliert. Mit dem CBW besteht keine physikalische/mechanische Verbindung zwischen dem Kupplungspedal und der Kupplung. Stattdessen gibt es einen oder mehrere Sensoren, die die Position/Verlagerung des Kupplungspedals erkennen, z. B. durch Messen des Widerstands eines Widerstands. Diese Informationen werden gesammelt, übersetzt, und Steuerungssignale werden über ein Steuerungssystem zum Stellglied gesendet, das die Kupplung gemäß der erkannten Position des Kupplungspedals steuert, wenn sich die Kupplung im Fahrersteuerungsmodus befindet.
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Dank der CBW werden weniger mechanische Komponenten benötigt. Dadurch kann das Fahrzeuggewicht verringert werden, und auch die Positionierung der Kupplung und des Antriebsstrangs im Verhältnis zum Kupplungshebel während der Fertigung des Fahrzeugs 100 erleichtert werden. Weiterhin ist es möglich, dass Fertigungskosten aufgrund von vereinfachter Montage reduziert werden können.
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Das Fahrzeug 100 weist weiterhin eine Feststellbremse auf. Die Feststellbremse kann verwendet werden, um das Fahrzeug 100 ortsfest zu halten, z. B. beim Parken. Weiterhin kann die Feststellbremse auch verwendet werden, um zu verhindern, dass das Fahrzeug 100 rollt, wenn der Fahrer beide Füße benötigt, um das Kupplungs- und Gaspedal zu betätigen, typischerweise wenn er das Fahrzeug 100 an einer Steigung startet.
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Die Feststellbremse kann eine Luftbremse, d. h. ein Druckluftbremssystem umfassen, das einer Art von Reibungsbremse entspricht, in der eine auf Kolben drückende Druckluft verwendet wird, um den Druck auf den Bremsbelag aufzubringen, der benötigt wird, um das Fahrzeug 100 zu stoppen. Luftbremsen können insbesondere in großen schweren Fahrzeugen wie Lastwagen, Bussen, Anhängern und Sattelanhängern usw. verwendet werden.
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Gemäß einigen Ausführungsformen wird ein Verfahren bereitgestellt, das es ermöglicht, wenn die Feststellbremse angezogen ist, die Kupplung mindestens für eine beliebige längere Zeit, d. h. mit Überschreiten einer Schwellenwertzeit, einzukuppeln. Dies kann durch Überwachen des Zeitraums erfolgen, in der die Kupplung angefragt wurde, eingekuppelt zu werden, während die Feststellbremse angezogen ist. Falls der Zeitraum die Schwellenwertzeit überschreitet, kann die Anfrage zum Einkuppeln der Kupplung unterdrückt werden, bis die Feststellbremse gelöst wird. Die Schwellenwertzeit kann bei einigen Ausführungsformen auf 0 Sekunden eingestellt werden, was bedeutet, dass das Einkuppeln der Kupplung überhaupt erst dann zugelassen wird, wenn die Feststellbremse nicht mehr angezogen ist. Der Schwellenwertzeitgrenzwert kann auf einen Zeitwert eingestellt werden, wie z. B. etwa 1–5 Sekunden, der ausreichend niedrig ist, dass er keinerlei Beschädigung an der Kupplung und anderen Komponenten des Fahrzeugs 100 verursacht. Der Schwellengrenzwert kann in einer anderen Einheit als Zeit eingestellt werden, z. B. Temperatur der Kupplung, an der Kupplung entwickelte Energie oder Ähnliches.
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Bei einigen Ausführungsformen kann dies auch, oder alternativ, durch Anfragen erfolgen, dass die Betriebsbremse eingekuppelt wird während der Gang eingelegt ist, und dann die Kupplung gleichzeitig mit reduziertem Einkuppeln der Betriebsbremse einzukuppeln, wenn die Feststellbremse nicht mehr angezogen ist. Somit wird die Kupplung nicht eingekuppelt, wenn die Feststellbremse angezogen ist.
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Dadurch werden Komponenten des Fahrzeugs 100 vor übermäßigem Verschleiß aufgrund von unangemessenem Fahrerverhalten geschützt.
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In 2A ist ein Antriebsstrang des Fahrzeugs 100 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schematisch dargestellt. Der Antriebsstrang umfasst einen Verbrennungsmotor 220. Der Verbrennungsmotor 220 ist über eine Abtriebswelle 230 mit einem Getriebe 260 über eine Kupplung 240 verbunden. Die Kupplung 240 ist eine mechanische Vorrichtung, die jeweils zum Öffnen und Schließen der Drehmomentübertragung konfiguriert ist, wodurch die Drehmomentübertragung vom Verbrennungsmotor 220 zum Getriebe 260 zugelassen/nicht zugelassen wird. Reibungselemente der Kupplung 240 können mit einer Komponente in Eingriff gehen, die an einem Schwungrad auf der Abtriebswelle 230 des Motors befestigt ist. Eine Druckplatte kann federbelastet sein und kann Druck auf die Reibungselemente der Kupplung 240 aufbringen, wodurch sie in Eingriff mit der an dem Schwungrad befestigten Komponente gezwungen werden, wenn die Kupplung 240 eingekuppelt ist. Die Druckplatte kann mittels z. B. eines Hebelarms seitlich verlagerbar sein, dessen Funktion durch ein Stellglied 255 gesteuert wird. Das Stellglied 255 kann z. B. ein elektronisches Kupplungsstellglied (ECA), ein Leistungssteuerungsstellglied (PCA) oder jede andere geeignete Art von Stellglied umfassen. Somit kann durch Bewegung des Hebelarms über das Stellglied 255 der Druck der Druckplatte auf die Reibungselementen der Kupplung 240 allmählich gelöst werden, wenn die Druckplatte von den Reibungselementen durch den Hebelarm getrennt wird.
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Die Kupplung 240 kann bei einigen Ausführungsformen einen oder mehrere Elektromotoren umfassen, die als Kupplungen z. B. in, oder in Verbindung mit einem Getriebe agieren. Bei einigen Ausführungsformen kann die Kupplung 240 bei unterschiedlichen Ausführungsformen eine Einzelkupplung oder eine Doppelkupplung umfassen. Weiterhin kann die Kupplung 240 alternativ einen Drehmomentwandler z. B. in einem Automatikgetriebe, umfassen.
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Die Kupplung 240 ist somit zwischen dem Motor 220 und dem Getriebe 260 positioniert, da deren Auskuppeln einen Gangwechsel erleichtern könnte. Die Kupplung 240 kann typischerweise während des Fahrzeugstarts oder während Gangschaltvorgängen, vom ausgekuppelten Modus in den eingekuppelten Modus schalten, wodurch ein sanfter Start ermöglicht wird. Die Abtriebswelle 270 des Getriebes 260 ist mit dem Endantrieb, und dann mit den Antriebsrädern 280-1, 280-2 über Antriebswellen verbunden.
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In 2A sind nur zwei Antriebsräder 280-1, 280-2 schematisch veranschaulicht, doch Ausführungsformen der Erfindung sind auch auf Fahrzeuge 100 mit einer Mehrzahl von Antriebswellen anwendbar, die mit einem oder mehreren Antriebsrädern versehen sein können.
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Bei ausgekuppelter Kupplung 240 ist die Getriebeantriebswelle frei, um ihre Drehzahl zu ändern, wenn das interne Übersetzungsverhältnis des Getriebes 260 verändert wird. Jede sich ergebende Differenz bei der Drehzahl zwischen der Motorabtriebswelle und der Getriebeantriebswelle wird beseitigt, wenn die Kupplung 240 während des Wiedereinkuppelns rutscht.
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Die Kupplung 240 kann bei einigen Ausführungsformen durch das Stellglied 255 z. B. über den Hebelarm geöffnet und geschlossen werden. Bei einigen Ausführungsformen kann das Stellglied 255 für Öffnungs-/Schließvorgänge direkt auf die Kupplung 240 einwirken. Die Wirkung des Stellglieds 255 auf den Hebelarm kann wiederum durch eine Steuerungseinheit 250 gesteuert werden. Weiterhin kann die Kupplung 240 systemgesteuert und/oder fahrergesteuert sein.
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Das Fahrzeug 100 kann ein Fahrerhaus umfassen, das mit einer Fahrerumgebung mit Instrumenten, Steuerungen usw. versehen sein kann. Innerhalb der Fahrerumgebung kann ein Kupplungshebel 200 zum Steuern der Kupplung 240 positioniert sein, wenn sie sich im Fahrersteuerungsmodus befindet. Typischerweise kann der Kupplungshebel 200 bei einigen Ausführungsformen ein Kupplungspedal umfassen. Nachfolgend wird der Ausdruck „Kupplungspedal” für mehr Klarheit verwendet, selbst wenn z. B. bei einigen Ausführungsformen auch handbetätigte Kupplungshebel verwendet werden können.
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Ein Sensor 205, der neben dem Kupplungspedal 200 positioniert ist, kann zum Erkennen der Position des Kupplungspedals 200 konfiguriert sein. Eine Rechnereinheit 210 ist zum Erkennen der Position des Kupplungspedals 200 durch Erhalten von Sensorsignalen vom Sensor 205 konfiguriert. Der Sensor 205 kann z. B. bei einigen Ausführungsformen ein Potenziometer umfassen. Der Sensor 205 kann jedoch bei alternativen Ausführungsformen einen auf Messungen durch Laser, Ultraschall oder Ähnlichem basierenden Satz von Fotozellen, umfassen. Der Sensor 205 kann weiterhin z. B. einen Winkelsensor oder Ähnliches umfassen, der zum Schätzen der Winkelneigung des Kupplungspedals 200 konfiguriert ist.
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Die Rechnereinheit 210 kann Messungen vom Sensor 205 empfangen. Die Rechnereinheit 210 ist zum Erkennen der Position des Kupplungspedals 200 durch Erhalten von Sensorsignalen vom Sensor 205 konfiguriert. Die bestimmte Position des Kupplungspedals 200 kann dann der Steuerungseinheit 250 bereitgestellt werden, was wiederum Steuerungssignale zum Steuern der Kupplung 240 über das Stellglied 255 gemäß der Verlagerung, d. h. des Niedertretens des Kupplungspedals 200 erzeugt.
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Diese Fahrerumgebung kann auch eine Informationsoberfläche zum Anzeigen von Informationen für den Fahrer des Fahrzeugs 100 umfassen. Diese Informationsoberfläche kann z. B. einen Monitor, eine Leuchte/Diode, einen Lautsprecher, einen Schwingungserreger für taktile Rückmeldung oder dergleichen umfassen. Informationen in Zusammenhang mit der Kupplung 240, wie z. B. aktueller Fahrmodus (wobei es sich um einen Systemsteuerungsmodus oder einen Fahrersteuerungsmodus handeln kann), Position des Kupplungspedals 200 oder Ähnliches können dadurch möglicherweise dem Fahrer zusammen mit zusätzlichen Informationen mitgeteilt werden.
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Außerdem kann eine Angabe, dass die Feststellbremse angezogen ist, dem Fahrer angezeigt werden; und/oder eine Warnung, wenn der Fahrer versucht, die Kupplung 240 einzukuppeln, während die Feststellbremse angezogen ist.
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Weiterhin umfasst das Fahrzeug 100 eine Feststellbremse 290 und einen Sensor 295, der zum Bestimmen der aufgebrachten Bremskraft der Feststellbremse 290 konfiguriert ist. Der Sensor 295 kann Signale zu der Steuerungseinheit 250 senden, die bei einigen Ausführungsformen angibt, ob die Feststellbremse 290 angezogen ist oder nicht, und/oder bei einigen Ausführungsformen die Größenordnung der aufgebrachten Kraft der Feststellbremse 290.
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Im veranschaulichten Beispiel in 2A werden eine Rechnereinheit 210 und eine Steuerungseinheit 250 veranschaulicht. Bei anderen Ausführungsformen kann jedoch die Verteilung von Berechnungen zwischen den Bestandteilen 210, 250 innerhalb des Steuerungssystems bei unterschiedlichen Ausführungsformen unterschiedlich verteilt sein. Das Steuerungssystem im Fahrzeug 100 kann ein Kommunikationsbussystem umfassen, um eine Anzahl von elektronischen Steuergeräten (ECUs), oder Steuerungen/Controller und unterschiedliche anderere im Fahrzeug 100 befindlichen Komponenten zu verbinden. Solch ein Steuerungssystem kann somit z. B. eine große Anzahl von Steuerungseinheiten umfassen, wovon jede für eine spezifische Funktion verantwortlich ist. Weiterhin kann eine solche spezifische Funktion bei einigen Ausführungsformen in mehr als eine Steuerungseinheit geteilt werden. Außerdem kann eine einzelne Steuerungseinheit konfiguriert sein, um für eine Vielzahl von Funktionen verantwortlich zu sein.
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Die Steuerungseinheit 250, die ein Getriebesteuergerät (TCU) umfassen kann, ist somit konfiguriert, um mit anderen Vorrichtungen wie z. B. der Rechnereinheit 210 z. B. zum Empfangen von Signalen und Messwerten usw. zu kommunizieren. Weiterhin kann die Steuerungseinheit 250 zum Kommunizieren z. B. über den Fahrzeugkommunikationsbus konfiguriert sein, der aus einem oder mehreren von einem Kabel, einem Datenbus, wie z. B. einem CAN-Bus (Controller Area Network-Bus), einem MOST-Bus (Media Oriented Systems Transport) oder einer beliebigen anderen Buskonfiguration bestehen kann.
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Die Steuerungseinheit 250 und/oder die Berechnungseinheit 210 kann gemäß einigen Ausführungsformen außerdem oder alternativ für Drahtloskommunikation über eine Drahtlosschnittstelle konfiguriert sein. Die Drahtlosschnittstelle kann z. B. Funksender basierend auf, oder ist zumindest von Drahtloskommunikationstechnologie inspiriert, wie z. B. Wi-Fi, Wireless Local Area Network (WLAN), Ultra Mobile Broadband (UMB), Bluetooth (BT), Nahfeldkommunikation (NFC) oder Infrarotsender, um nur einige wenige Beispiele für die Drahtloskommunikation zu nennen.
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In 2B ist eine Ausführungsform veranschaulicht, bei der das Einkuppeln der Kupplung 240 verhindert wird, wenn die Feststellbremse 290 angezogen ist.
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Im veranschaulichten Beispiel wird mehr Drehmoment von der Kupplung 240 angefragt, als notwendig ist, um das Fahrzeug 100 ortsfest zu halten, was durch „Drehmoment Gleichgewicht” gekennzeichnet ist. Um keinen unnötigen Verschleiß der Kupplung 240 zu verursachen, beginnt die Kupplung 240 mit dem Einkuppeln bei t1, wenn das maximale Drehmoment, in der die Feststellbremse 290 in der Lage ist, zu halten, unter das Drehmoment Gleichgewicht fällt, d. h. das Drehmoment, das erforderlich ist, um das Fahrzeug 100 ortsfest zu halten. Dann, bei t2 wird die Kupplung 240 eingekuppelt, sodass das Drehmoment, das über die Kupplung 240 (Drehmoment Kupplung) zusätzlich zum Drehmoment übertragen wird, das von der Feststellbremse 290 (Drehmoment Bremse) aufgebracht wird, dem Drehmoment Gleichgewicht entspricht oder dieses überschreitet, um zu verhindern, dass das Fahrzeug 100 rückwärts rollt; d. h. Drehmoment Kupplung + Drehmoment Bremse ≥ Drehmoment Gleichgewicht. Durch Zulassen, dass die Summe des Drehmoments Kupplung und des Drehmoments Bremse das Drehmoment Gleichgewicht überschreitet, wird eine Marge erreicht, um zu verhindern, dass das Fahrzeug rückwärts rollt. Wenn kein Drehmoment durch die Feststellbremse 290 aufgebracht wird, d. h. Drehmoment Bremse = 0, dann kann das angefragte Kupplungsdrehmoment nicht länger unterdrückt werden.
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In 2C ist eine weitere Ausführungsform veranschaulicht, bei der das Einkuppeln der Kupplung 240 verhindert wird, wenn die Feststellbremse 290 angezogen ist.
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Bei der veranschaulichten Ausführungsform wird weniger Drehmoment angefragt als erforderlich ist, um das Fahrzeug 100 ortsfest zu halten. Auf dieselbe Art wie in 2B veranschaulicht, wird das Einkuppeln der Kupplung 240 nicht zugelassen, bevor Drehmoment Bremse = Drehmoment Gleichgewicht bei t1 ist, und danach erfolgt das Einkuppeln der Kupplung 240, sodass das Drehmoment, das über die Kupplung 240 (Drehmoment Kupplung) zusätzlich zum Drehmoment übertragen wird, das von der Feststellbremse 290 (Drehmoment Bremse) aufgebracht wird, dem Drehmoment Gleichgewicht entspricht oder dieses überschreitet, um zu verhindern, dass das Fahrzeug 100 rückwärts rollt; d. h. Drehmoment Kupplung + Drehmoment Bremse ≥ Drehmoment Gleichgewicht, um das Fahrzeug 100 ortsfest zu halten.
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Dies kann erfolgen, bis das über die Kupplung 240 (Drehmoment Kupplung) übertragene Drehmoment dem angefragten Kupplungsdrehmoment (angefragtes Drehmoment), d. h. Drehmoment Kupplung = angefragtes Drehmoment, bei t2 entspricht. Somit ist es nicht möglich, die Kupplung 240 mehr als vom Fahrer angefragt einzukuppeln. Wenn die Feststellbremse 290 zwischen t2 und t3 in 2C weiter gelöst wird, dann wird das sich ergebende Antriebsstrangdrehmoment (Drehmoment Antriebsstrang) kleiner als erforderlich, um das Fahrzeug 100 ortsfest zu halten. Das Drehmoment Antriebsstrang ist das sich ergebende Drehmoment vom Antriebsstrang des Fahrzeugs 100, das auf die Antriebsräder 280-1, 280-2 über Antriebswellen einwirkt.
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Es liegt dann an dem Fahrer zu entscheiden, ob die Situation durch weiteres Einkuppeln der Kupplung 240 handzuhaben ist, um das angefragte Kupplungsdrehmoment durch Anziehen der Feststellbremse 290 zu erhöhen, oder freiwillig rückwärts zu rollen, was der Fall sein kann.
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3 veranschaulicht ein Beispiel eines Verfahrens 300 in einem Fahrzeug 100 gemäß einer Ausführungsform. Das Ablaufdiagramm in 3 stellt das Verfahren 300 zum Verhindern des Einkuppelns einer Kupplung 240 dar, z. B. bei einem eingelegten Gang, während eine Feststellbremse 290 im Fahrzeug 100 angezogen ist. Die Kupplung 240 ist zwischen einem Motor 220 und einem Getriebe 260 im Fahrzeug 100 angeordnet, und eingerichtet, um Drehmomentübertragung zwischen dem Motor 220 und dem Getriebe 260 zuzulassen oder zu unterbrechen.
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Um in der Lage zu sein, das Steuerungssystem 290 korrekt außer Kraft zu setzen, kann das Verfahren 300 eine Anzahl von Schritten 301–305 umfassen. Einige dieser Schritte 301–305 können jedoch bei unterschiedlichen Ausführungsformen auf unterschiedliche Arten ausgeführt werden. Das Verfahren 300 kann die folgenden Schritte umfassen:
Schritt 301 umfasst das Erhalten einer Anfrage zum Einkuppeln der Kupplung 240.
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Die Anfrage zum Einkuppeln der Kupplung 240 kann von einem Kupplungspedal 200 erhalten werden. Bei einigen Ausführungsformen kann die Position des Kupplungspedals 200 z. B. durch einen Sensor 205 bestimmt werden.
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Bei einigen Ausführungsformen kann der Sensor 205 z. B. ein Potenziometer umfassen, das zum Messen von Widerstand konfiguriert ist. Ein solches Potenziometer kann zum Verändern des Widerstands eingerichtet sein, wenn das Kupplungspedal 200 von einer gelösten Position niedergedrückt wird. Somit entspricht eine bestimmte Position des Kupplungspedals 200 einem bestimmten elektrischen Widerstand innerhalb des Potenziometers. Dadurch ist es möglich, die Position des Kupplungspedals 200 durch Bestimmen des Widerstands im Potenziometer zu bestimmen.
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Bei einigen alternativen Ausführungsformen kann der Sensor 205 jedoch auf anderen Arten von Sensoren basieren, z. B. einen Satz von Fotozellen umfassen, auf Messungen durch Laser, Ultraschall oder Ähnlichem basieren.
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Bei einigen Ausführungsformen kann die Position bestimmt, und/oder die Initiierung des Verfahrens 300 kann ausgelöst werden, wenn ein Niedertreten des Kupplungspedals 200 von einer gelösten Position erkannt wird.
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Schritt 302 umfasst das Bestimmen der aufgebrachten Bremskraft der Feststellbremse 290.
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Bei unterschiedlichen Ausführungsformen kann die Feststellbremse 290 binär (Ein/Aus) sein, oder kann alternativ eine variable Bremskraft aufbringen.
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Ein Sensor 295, der in Zusammenhang mit der Feststellbremse 290 angewandt wird, kann bei einigen Ausführungsformen die aufgebrachte Bremskraft der Feststellbremse 290 bestimmen.
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Schritt 303 umfasst das Bestimmen eines Gleichgewichtsdrehmoments, Drehmoment Gleichgewichts, das überschritten werden muss, um das Fahrzeug 100 in Bewegung zu setzen.
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Schritt 304 umfasst das Unterdrücken der erhaltenen 301 Anfrage zum Einkuppeln der Kupplung 240, während das angefragte Kupplungsdrehmoment zusätzlich zu der bestimmten 302 aufgebrachten Bremskraft der Feststellbremse 290 das bestimmte 303 Gleichgewichtsdrehmoment überschreitet.
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Wenn das angefragte Kupplungsdrehmoment zusätzlich zu der bestimmten 302 aufgebrachten Bremskraft der Feststellbremse 290 das bestimmte 303 Gleichgewichtsdrehmoment nicht überschreitet, kann die Kupplung 240 gemäß der erhaltenen 301 Anfrage eingekuppelt werden. Die Kupplung 240 kann jedoch nicht mehr als angefragt eingekuppelt werden, auch wenn das angefragte Kupplungsdrehmoment niedriger als das bestimmte 303 Gleichgewichtsdrehmoment ist.
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Bei einigen Ausführungsformen kann die erhaltene 301 Anfrage zum Einkuppeln der Kupplung 240 unterdrückt 304 werden, während die bestimmte 302 aufgebrachte Bremskraft der Feststellbremse 290 niedriger als das bestimmte 303 Gleichgewichtsdrehmoment ist.
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Bei einigen weiteren Ausführungsformen kann ein Schritt 305 enthalten sein, der zulässt, dass die Kupplung 240 einkuppelt, bis ein Schwellengrenzwert überschritten ist, und danach folgende Reduzierung des Einkuppelns der Kupplung 240 durch Ausführen des Schritts 304 des Unterdrückens der erhaltenen Anfrage zum Einkuppeln der Kupplung 240. Der Schwellengrenzwert kann jedes Element eines Zeitgrenzwerts, einer in der Kupplung 240 entwickelten Temperatur, einer Energie, von der geschätzt wird, dass sie in der Kupplung 240 entwickelt wird, einem zwischen dem Motor 220 und dem Getriebe 260 übertragenen Drehmoment und/oder einem Moment, das bei unterschiedlichen Ausführungsformen über die Kupplung 240 übertragen wird, oder eine ähnliche alternative Messung, umfassen.
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In 4 ist eine Ausführungsform eines Systems 400 zum Verhindern des Einkuppelns einer Kupplung 240 veranschaulicht, z. B. bei einem eingelegten Gang, während eine Feststellbremse 290 im Fahrzeug 100 angezogen wird. Das System 400 umfasst eine Feststellbremse 290. Weiterhin umfasst das System 400 einen Sensor 295, der zum Bestimmen der aufgebrachten Bremskraft der Feststellbremse 290 konfiguriert ist. Außerdem umfasst das System 400 ein Stellglied 255 zum Einkuppeln/Auskuppeln der Kupplung 240. Das System 400 umfasst weiterhin eine Steuerungseinheit 250, die zum Ausführen mindestens einiger der beschriebenen Schritte 301–304 konfiguriert ist, die im Verfahren 300 enthalten sind, das vorstehend beschrieben, und in 3 veranschaulicht ist.
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Die Kupplung 240 kann bei einigen Ausführungsformen eine Reibkupplung umfassen. Bei weiteren Ausführungsformen kann die Kupplung 240 einen oder mehrere Elektromotoren umfassen, die als Kupplungen z. B. in, oder in Verbindung mit einem Getriebe agieren. Bei einigen Ausführungsformen kann die Kupplung 240 eine Einzelkupplung oder eine Doppelkupplung umfassen. Weiterhin kann die Kupplung 240 alternativ einen Drehmomentwandler z. B. in einem Automatikgetriebe umfassen.
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Die Steuerungseinheit 250 umfasst einen Empfangsstromkreis 410, der zum Empfangen einer Anfrage zum Einkuppeln der Kupplung 240 konfiguriert ist.
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Weiterhin umfasst die Steuerungseinheit 250 einen Prozessor 420, der zum Bestimmen der aufgebrachten Bremskraft der Feststellbremse 290 konfiguriert ist. Der Prozessor 420 ist zum Bestimmen eines Gleichgewichtsdrehmoments konfiguriert, das überschritten werden muss, um das Fahrzeug 100 in Bewegung zu setzen. Weiterhin ist der Prozessor 420 zum Erzeugen eines Steuerungssignals zum Unterdrücken der Anfrage zum Einkuppeln der Kupplung 240 konfiguriert, während das angefragte Kupplungsdrehmoment zusätzlich zu der bestimmten aufgebrachten Bremskraft der Feststellbremse 290 das bestimmte Gleichgewichtsdrehmoment überschreitet.
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Solch ein Prozessor 420 kann eine oder mehrere Instanzen einer Verarbeitungsschaltung, d. h. eine Zentraleinheit (CPU), eine Verarbeitungseinheit, eine Verarbeitungsschaltung, einen Prozessor, eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), einen Mikroprozessor oder andere Prozesslogik umfassen, die Anweisungen interpretieren und ausführen können. Der in diesem Dokument verwendete Ausdruck „Prozessor” kann somit eine Verarbeitungsschaltung repräsentieren, die eine Vielzahl von Verarbeitungsschaltungen umfasst, wie z. B. eine, einige oder alle der oben aufgeführten.
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Die Steuerungseinheit 250 umfasst weiterhin einen Senderstromkreis 430, der zum Senden des erzeugten Steuerungssignals zum Unterdrücken der Anfrage zum Einkuppeln der Kupplung 240 konfiguriert ist, während das angefragte Kupplungsdrehmoment zusätzlich zu der bestimmten aufgebrachten Bremskraft der Feststellbremse 290 das bestimmte Gleichgewichtsdrehmoment überschreitet.
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Weiterhin kann die Steuerungseinheit 250 bei manchen Ausführungsformen einen Speicher 425 umfassen. Der optionale Speicher 425 kann eine physikalische Vorrichtung zum Speichern von Daten oder Programmen, d. h. Sequenzen von Anweisungen auf vorübergehender oder dauerhafter Basis, umfassen. Gemäß einigen Ausführungsformen kann der Speicher 425 integrierte Schaltungen umfassen, die Transistoren auf Silizium-Basis umfassen. Der Speicher 425 kann bei unterschiedlichen Ausführungsformen z. B. eine Speicherkarte, einen Flash-Speicher, einen USB-Speicher, eine Festplatte oder eine andere ähnliche flüchtige oder nicht flüchtige Speichereinheit zum Speichern, z. B. ROM (Read-Only Memory), PROM (Programmable Read-Only Memory), EPROM (Erasable PROM), Flash, EEPROM (Electrically Erasable PROM) usw. umfassen.
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Die vorstehend beschriebenen Schritte 301–304, die in der Steuerungseinheit 250 auszuführen sind, können durch den einen Prozessors oder die mehreren Prozessoren 420 innerhalb der Steuerungseinheit 250 zusammen mit dem Computerprogrammprodukt zur Ausführung mindestens einiger der Funktionen der Schritte 301–304 implementiert werden. Somit kann ein Computerprogrammprodukt, das Anweisungen zum Ausführen der Schritte 301–304 in der Steuerungseinheit 250 umfasst, das Verfahren 300 ausführen, das mindestens einige der Schritte 301–304 umfasst, um das Einkuppeln einer Kupplung 240, z. B. bei einem eingelegten Gang zu verhindern, während eine Feststellbremse 290 im Fahrzeug 100 angezogen ist, wenn das Computerprogramm in den einen oder die mehreren Prozessoren 420 der Steuerung 250 geladen wird.
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Weiterhin kann bei einigen Ausführungsformen ein Fahrzeug 100 enthalten sein, dass das vorstehend beschriebene System 400 umfasst, um das Einkuppeln einer Kupplung 240, z. B. bei einem eingelegten Gang zu verhindern, während eine Feststellbremse 290 im Fahrzeug 100 angezogen ist, nach dem Verfahren 300, das mindestens einige der Schritte 301–304 umfasst.
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Das vorstehend erwähnte Computerprogramm kann z. B. in Form eines Datenträgers bereitgestellt werden, auf dem ein Computerprogrammcode zum Ausführen von mindestens einigen der Aktionen 301–304 gemäß einiger Ausführungsformen gespeichert ist, wenn dieses in den einen oder die mehreren Prozessoren 420 der Steuerungseinheit 250 geladen wird. Der Datenträger kann z. B. eine Festplatte, eine CD-ROM, ein Speicherstick, eine optische Speichervorrichtung, eine magnetische Speichervorrichtung oder jedes andere geeignete Medium wie z. B. eine Diskette oder ein Band sein, auf denen maschinenlesbare Daten nicht flüchtig gespeichert sind. Das Computerprogramm kann weiterhin als Computerprogrammcode auf einem Server bereitgestellt, und aus der Ferne auf die Steuerungseinheit 250 heruntergeladen werden, z. B. über eine Internet- oder eine Intranetverbindung.
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Die bei der Beschreibung der Ausführungsformen, wie diese in den zugehörigen Zeichnungen veranschaulicht sind, verwendete Terminologie soll nicht begrenzend für das beschriebene Verfahren 300, die Steuerungseinheit 250, das Computerprogramm; das System 400 und/oder das Fahrzeug 100 sein. Verschiedene Änderungen, Ersetzungen und/oder Abänderungen können vorgenommen werden, ohne von den erfindungsgemäßen Ausführungsformen abzuweichen, wie diese durch die beigefügten Ansprüche definiert sind.
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Wie in diesem Dokument verwendet, umfasst der Begriff „und/oder” jede und alle Kombinationen von einem oder mehreren der zugeordneten aufgeführten Elemente. Der Begriff „oder”, wie er in diesem Dokument verwendet wird, ist als ein mathematisches OR zu interpretieren, d. h. als eine einschließende Disjunktion, nicht als mathematisch ausschließendes OR (XOR), außer wenn anders angegeben. Außerdem sind die Singularformen von „einer/eine/eines” und „der/die/das” als „mindestens einer/eine/eines” zu interpretieren, und umfassen somit möglicherweise eine Vielzahl von Entitäten derselben Art, außer wenn ausdrücklich anders angegeben. Es ist weiterhin zu verstehen, dass die Begriffe „enthält”, „umfasst”, „enthaltend” und/oder „umfassend” das Vorhandensein von beschriebenen Merkmalen, Aktionen, Ganzzahlen, Schritten, Vorgängen, Elementen und/oder Komponenten spezifiziert, jedoch nicht das Vorhandensein oder das Hinzufügen von einem oder mehreren Merkmalen, Aktionen, Ganzzahlen, Schritten, Vorgängen, Elementen, Komponenten und/oder Gruppen davon ausschließt. Eine einzelne Einheit, wie z. B. ein Prozessor, kann die Funktionen von mehreren in den Ansprüchen erwähnten Elementen erfüllen. Die einfache Tatsache, dass bestimmte Maßnahmen in sich voneinander unterscheidenden abhängigen Ansprüchen erwähnt werden, ist kein Hinweis darauf, dass eine Kombination dieser Maßnahmen nicht vorteilhaft verwendet werden kann. Ein Computerprogramm kann auf einem geeigneten Medium wie z. B. einem optischen Speichermedium oder einem Halbleitermedium gespeichert/verteilt sein, welches zusammen oder als Teil anderer Hardware geliefert wird, kann jedoch auch in anderen Formen wie z. B. über Internet oder ein anderes drahtgebundenes oder drahtloses Kommunikationssystem verteilt werden.
