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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verriegelung einer Parksperre, ein Computerprogramm sowie ein Computerprogrammprodukt, welche jeweils das Verfahren abbilden, sowie ein Fahrzeug mit einem solchen Computerprogramm bzw. Computerprogrammprodukt.
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Es sind bislang Parksperren bekannt, bei welchen ein elektrisch aktuierbarer Hebel mit einem sog. Klinkenzahn mit einem Zahnrad eines Antriebsstrangs zusammenwirkt, um den Antriebsstrang zu blockieren bzw. zu verriegeln. Es sei beispielsweise die Druckschrift
DE 10 2017 102 804 A1 genannt, die eine solche Parksperre mit einem Klinkenmechanismus beschreibt.
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Auch sind aus dem Stand der Technik Parksperren bekannt, deren Sperrorgan geradlinig entlang einer Bewegungsbahn verstellbar bzw. verfahrbar ist. Es sei beispielsweise die Druckschrift
DE 10 2019 110 384 A1 genannt, die eine solche Parksperre mit einem Sperrbolzen beschreibt.
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Eine der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ist es, einen Verriegelungsvorgang zu verbessern.
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Diese Aufgabe wird durch ein gemäß Anspruch 1 vorgeschlagenes und unter Schutz gestelltes Verfahren gelöst.
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Es wird ein Verfahren zur Verriegelung einer Parksperre eines Fahrzeugs vorgeschlagen. Die Parksperre weist dabei ein aktuierbares Verriegelungselement auf, welches in einer Hubbewegung entlang einer Hubachse in eine Aussparung eines zu verriegelnden, drehbaren Elements eines Antriebsstrangs des Fahrzeugs formschlüssig verfahrbar ist, um es zu verriegeln.
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Nachdem das Fahrzeug aus einem fahrenden Zustand bis zu einem Stillstand und dabei in eine Parkposition abgebremst und danach ein fahrerseitiger oder fahrzeugsystemseitiger Parkwunsch erkannt worden ist, verdreht und verspannt ein das Fahrzeug treibender Elektromotor den Antriebsstrang gegenläufig zur dessen vorhergehenden Drehrichtung bis zum Stillstand des Fahrzeugs und unter Ausnutzung eines Spiels und einer Elastizität, welche dem Antriebsstrang als solchem zugrunde liegen, insoweit, bis eine definierte, relative Ausrichtung des Verriegelungselements zur Aussparung erreicht wird, um den besagten Formschluss zu ermöglichen.
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Der Antriebsstrang umfasst dabei alle ein elektromotorisches Drehmoment übertragenden Komponenten. Diese Komponenten werden als solche durch den Elektromotor verdreht und dabei verspannt. Der Antriebsstrang umfasst dabei auch alle getriebenen Räder eines Fahrzeugs, welche als solche infolge der Verdrehung schlupfen und dabei zur Verspannung des Antriebsstrangs beitragen.
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Anschließend wird das Verriegelungselement in die Aussparung formschlüssig verfahren, um die Parksperre und somit auch das Fahrzeug zu verriegeln.
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Infolge der vorgeschlagenen gegenläufigen Verdrehung und Verspannung des Antriebsstrangs bewegt sich das Fahrzeug idealerweise gar nicht mehr aus dem Stillstand bzw. aus der erreichten Stillstandsposition oder es wird zumindest kaum noch bzw. nicht nennenswert bewegt, um die besagte Ausrichtung des Verriegelungselements zur Aussparung zu erreichen. Im letzteren Fall handelt es sich zudem um eine Bewegung entgegengesetzt zur letzten Bewegungsrichtung des Fahrzeugs bis zum Stillstand. Es kann sich demnach um eine minimale Vorwärts- oder Rückwärtsbewegung des Fahrzeugs handeln.
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Insgesamt stellt daher das vorgeschlagene Verfahren eine sichere Verriegelungsstrategie dar, welche im Hinblick auf kleinere Parklücken, das Fahrzeug umgebende Hindernisse und/oder Personen vorteilhaft ist bzw. keine Gefahr darstellt.
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Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass das Fahrzeug im Verriegelungszustand der Parksperre fahrzeugsystemseitig insoweit weiterbewegt wird, als dass das Verriegelungselement zur Anlage gegen das Element gebracht wird, um die Parksperre zu verspannen.
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Diese Verspannung bewirkt einen Manipulationsschutz, welcher eine Entriegelung bzw. einen Ausrückvorgang signifikant erschwert. Denn selbst bei einem Versuch den Parksperrenaktuator im verspannten Zustand der Parksperre zu manipulieren, etwa durch Anlegen eines Stromes an den Aktuator, reicht die dabei seitens des Aktuators erzeugte Kraft nicht für den Entriegelungsvorgang aus.
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Es wird dabei vorgeschlagen, dass ein Zahnrad verriegelt wird, indem das Verriegelungselement in eine Aussparung in Gestalt einer Zahnlücke oder eines Lochs des Zahnrades verfahren wird. Alternativ kann auch eine Lochscheibe bzw. eine Scheibe mit einem Loch vorgesehen sein, welche als solche verriegelt wird und welche vom elektromotorischen Antriebsstrang umfasst wird.
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Alternativ dazu wird vorgeschlagen, dass eine Antriebswelle verriegelt wird, indem das Verriegelungselement in eine Aussparung in Gestalt eines Lochs der Antriebswelle verfahren wird.
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Es werden ferner ein Computerprogramm zur Durchführung eines Verfahrens der zuvor beschriebenen Art sowie ein Computerprogrammprodukt vorgeschlagen, umfassend Programmcode-Mittel, die auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert sind, um das zuvor beschriebene Verfahren durchzuführen, wenn die Programmcode-Mittel auf einem Computer ausgeführt werden.
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Des Weiteren wird ein Fahrzeug mit einem solchen Computerprogramm bzw. einem solchen Computerprogrammprodukt vorgeschlagen.
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Unter einem Fahrzeug ist dabei jede Art von Fahrzeug zu verstehen, welches elektromotorisch betrieben wird, insbesondere aber Personenkraftwagen und/oder Nutzfahrzeuge.
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Im Weiteren wird die Erfindung unter Bezugnahme auf Figurendarstellungen im Einzelnen erläutert. Aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungen ergeben sich weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung. Hierzu zeigen schematisch:
- 1 eine vorgeschlagene Parksperre in einer perspektivischen Ansicht und
- 2 ein Getriebe mit einer solchen Parksperre.
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1 veranschaulicht einen Abschnitt eines elektromotorischen Antriebsstrangs, welcher als solcher einen Elektroantrieb E (E-Antrieb E) bzw. eine Elektroantriebseinheit E umfasst. Dabei kann es sich um eine sog. Achsantriebseinheit mit einem integrierten Reduktions- bzw. Untersetzungsgetriebe handeln, welches ein elektromotorisches Drehmoment entsprechend verstärkt.
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1 veranschaulicht dabei ferner eine Parksperre 2 zur Verriegelung einer Antriebswelle 6, welche zum Antriebsstrang gehört und durch den E-Antrieb E antreibbar ist. Die Parksperre 2 umfasst dabei ein elektrisch aktuierbares Verriegelungselement in Gestalt eines Verriegelungsbolzens 10, welcher in einer Hubbewegung entlang einer Hubachse X - X in eine Aussparung in Gestalt eines Lochs 8 der Antriebswelle 6 formschlüssig verfahrbar ist, um die Verriegelung der Antriebswelle 6 zu bewirken. Das Loch 8 kann dabei als Durchgangs- oder Sackloch und dabei kreisrund oder als Langloch ausgeführt sein.
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Alternativ zur Darstellung gemäß 1, in welcher das Loch 8 bzw. die Aussparung der Welle 6 quer und dabei orthogonal zur Längserstreckung der Welle 6 ausgebildet ist, kann eine alternative Aussparung der Welle 6 auch an der Stirnseite der Welle 6 vorgesehen sein, etwa in Gestalt einer stirnseitigen Nut, in welche ein entsprechend komplementär ausgebildeter Verriegelungsbolzen eingreift.
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2 hingegen veranschaulicht ein Reduktions- bzw. Untersetzungsgetriebe G als integrierten Bestandteil der besagten Achsantriebseinheit E, deren Elektromotor man sich hinter dem Getriebe G angeordnet bzw. durch das Getriebe G verdeckt vorstellen muss. Diese Achsantriebseinheit E umfasst dabei die zuvor beschriebene Parksperre 2 zur Verriegelung einer Antriebswelle 6, welche als solche die Antriebswelle des Elektromotors darstellen kann.
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2 veranschaulicht dabei ferner drei Zustände - gekennzeichnet durch a, b, c - der Achsantriebseinheit, welche sich bis zur Verriegelung der Antriebswelle 6 darstellen.
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Ein fahrendes, eine solche Achsantriebseinheit E aufweisendes Fahrzeug wird in eine Parkposition abgebremst, in welcher das Fahrzeug stillsteht. Während des Abbremsens geht es dabei darum die Antriebswelle 6 relativ zum Aktuator 4 derart definiert auszurichten, sodass der Verriegelungsbolzen 10 in das Loch 8 formschlüssig eingreifen kann.
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Im Zustand a ist die Antriebswelle 6 noch nicht - wie gewünscht - ausgerichtet, d.h. das Fahrzeug muss noch solange bewegt bzw. abgebremst werden, bis die gewünschte Relativposition des Lochs 8 gegenüber dem Aktuator 4 erreicht ist (Zustand b), in welcher das Fahrzeug seine endgültige Parkposition einnimmt, so dass schließlich verriegelt werden kann (Zustand c).
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Den Aktuator 4 kann man sich dabei als sehr kompakt ausgeführten Aktuator mit bspw. einem Gewindetrieb vorstellen, dessen gegenüber einem Aktuatorgehäuse drehfester Verriegelungsbolzen 10 mit einer elektrisch aktuierten Gewindespindel zusammenwirkt und welche den Verriegelungsbolzen 10 entlang der besagten Hubachse X - X verfährt.
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In einer weiteren, alternativen Ausführung greift der Verriegelungsbolzen 10 in eine Zahnlücke eines auf der Antriebswelle 6 angeordneten Zahnrads ein, um das Zahnrad bzw. die Antriebswelle 6 zu verriegeln.
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Alternativ dazu lässt sich der Aktuator 4 auch parallel zu einer Zahnradachse anordnen, sodass der Verriegelungsbolzen 10 in die besagte Zahnlücke oder ein Loch eines Zahnrads oder ein Loch einer Lochscheibe verfahren werden kann.
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Die vorgeschlagene Parksperre 2 fällt sehr kompakt aus, da es keines Klinkenhebels bedarf, um ein Zahnrad eines Antriebsstrangs festzustellen.
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Es geht dabei auch nicht darum ein möglicherweise noch fahrendes Fahrzeug bis zu einer definierbaren Grenzgeschwindigkeit - von bspw. ca. 5km/h - abbremsen zu können. Daher muss auch keine entsprechend kinetische Energie eines solchen, noch fahrenden Fahrzeugs abgebaut werden. Folglich bedarf es zur Aktuierung der vorgeschlagenen Parksperre vorteilhafterweise nur eines relativ geringen Kraftaufwands. Und gerade dies bedingt eine kompakte Ausführbarkeit. Damit einhergehend lassen sich auch Herstellkosten reduzieren.
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Ein Assistenzsystem bzw. Fahrerassistenzsystem des Fahrzeugs umfasst dabei die Parksperre 2 und zudem Steuerungsmittel zur Ansteuerung des Fahrzeugs und der Parksperre 2.
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Nachdem das Fahrzeug aus einem fahrenden Zustand bis zu einem Stillstand in eine Parkposition abgebremst und danach ein fahrerseitiger oder fahrzeugsystemseitiger Parkwunsch erkannt worden ist, veranlasst das Assistenzsystem eine Verdrehung und Verspannung des Antriebsstrangs durch den Elektromotor der Antriebseinheit E, und zwar gegenläufig zur vorhergehenden Drehrichtung des Antriebsstrangs bis zum Stillstand des Fahrzeugs. Dabei werden ein Spiel und eine Elastizität, welche dem Antriebsstrang als solchem zugrunde liegen, ausgenutzt. Die Verdrehung und Verspannung des Antriebsstrangs erfolgen dabei insoweit, bis eine definierte, relative Ausrichtung des Verriegelungsbolzens 8 zum Loch 8 erreicht wird, um den besagten Formschluss zu ermöglichen.
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Mit der Bestimmung der Position bzw. der Lage des Rotors des Elektromotors der Achsantriebseinheit E in Umfangsrichtung ΔΦ lässt sich auch die besagte Relativposition bestimmen, ggf. auch unter Verwendung von gegebenen Übersetzungsverhältnissen, je nach dem, an welcher der Wellen des Getriebes G das Loch 8 ausgebildet wird.
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Die besagte Position bzw. Lage des Rotors liefert dabei z.B. zumindest ein im
und / oder am Motor verbauter Sensor, beispielsweise Hallsensor. Zusätzlich oder alternativ dazu lassen sich auch direkt Strom- und Spannungsinformationen aus dem Elektromotor zur Bestimmung der Rotorposition bzw. Rotorlage verwenden.
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Im Ausführungsbeispiel der 2 ist es jedoch vorteilhaft, das Loch 8 an der Antriebswelle 6, d.h. getriebeeingangsseitig auszubilden, um eine Drehmomentbelastung des Verriegelungsbolzens 8 für den Fall zu minimieren, dass das Fahrzeug an einem Hang abgestellt wird und eine entsprechende Hangabtriebskraft ein auf den Verriegelungsbolzens 10 wirkendes Drehmoment ausübt, welches als solches die Parksperre verspannt.
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Für die getriebeeingangsseitige Anordnung der Parksperre 2 spricht ferner auch, dass das Fahrzeug weniger bewegt werden muss, um die besagte Relativbewegung des Verriegelungsbolzens 8 zur Aussparung 10 zu erreichen.
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Denn der Getriebeeingangsbereich muss durch den Elektromotor der Achsantriebseinheit E weniger verdreht bzw. bewegt werden, um die besagte Relativposition des Verriegelungsbolzens 8 zur Aussparung 10 zu erreichen, sofern man von einer vergleichbaren Geometrie einer zu verriegelnden Welle ausgeht, welche die besagte Aussparung 10 aufweist.
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Im Falle einer getriebeausgangsseitigen Anordnung der Parksperre 2 bewirkt nämlich die zu berücksichtigende Getriebeübersetzung eine größere Bewegung des Fahrzeugs bzw. eine größere Verdrehung des Getriebeausgangsbereiches durch den Elektromotor im Vergleich zum Getriebeeingangsbereich.
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Eine getriebeeingangsseitige Anordnung ist daher im Hinblick auf kleinere Parklücken, das Fahrzeug umgebende Hindernisse und/oder Personen vorteilhaft.
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Zur Auflösung dieser hangbedingten Verspannung wird der Elektromotor der Achsantriebseinheit E derart angesteuert, als dass er der Hangabtriebskraft entgegenwirkt und sie dadurch ausgleicht, sodass der Verriegelungsbolzen 10 spannungsfrei oder zumindest so gut wie spannungsfrei ist. Erst dann wird der Verriegelungsbolzen 10 aus dem Loch 8 verfahren, um zu entriegeln.
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Das Assistenzsystem veranlasst erst dann eine Aktuierung des Verriegelungsbolzens 10 in seine Verriegelungsposition, nachdem fahrzeugsystemseitig auf eine Parkposition erkannt worden ist, in welcher das Fahrzeug stillsteht, und die besagte Relativposition des Verriegelungsbolzens 10 zum Loch 8 erreicht worden ist.
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Dabei wird vorgeschlagen, auf eine Erkennung eines fahrerseitigen oder fahrzeugsystemseitigen Parkwunsches hin, das Verriegelungselement 10 in die Aussparung 8 formschlüssig zu verfahren und dabei das Fahrzeug zu verriegeln.
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Ein fahrerseitiger Parkwunsch lässt sich dabei als solcher beispielsweise durch eine Betätigung einer elektrischen Feststellbremse oder durch das Einlegen eines Wählhebels eines Automatikgetriebes in dessen Parkstellung registrieren.
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Es bedarf demnach zur Erkennung der Parkposition keiner aufwendigen sensorischen Fahrzeugumfelderkennung, sondern vielmehr nur der Registrierung eines fahrerseitigen Parkwunsches, wie zuvor beschrieben. Dadurch lässt sich ein solches Assistenzsystem relativ einfach und kostengünstig gestalten bzw. umsetzen.
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Ferner wird vorgeschlagen, dass das Fahrzeug im Verriegelungszustand der Parksperre 2 und in einer Ebene - im Unterschied zum zuvor genannten Fallbeispiel mit dem Hang - fahrzeugsystemseitig insoweit bewegt wird, bis das Verriegelungselement 10 zur Anlage gegen das Element 6 gebracht wird, um die Parksperre 2 zu verspannen und dadurch einen Manipulationsschutz für die Parksperre zu gewährleisten.
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Zur Auflösung dieser Verspannung wird der Elektromotor der Achsantriebseinheit E derart angesteuert, als dass sich der Verriegelungsbolzen 10 vom Element 6 löst bzw. der Verriegelungsbolzen 10 vom Element 6 abhebt und dadurch spannungsfrei wird. Erst dann wird der Verriegelungsbolzen 10 aus dem Loch 8 verfahren, um zu entriegeln.
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Diese Verspannung kann in Verbindung mit einer aktivierten Feststellbremse vorgenommen werden, durch welche einzelne Räder eines Fahrzeugs festgestellt werden.
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Alternativ zur zuvor beschriebenen spannungsfreien Entriegelung kann der Elektromotor der Achsantriebseinheit E auch derart angesteuert werden, als dass er eine sog. Drehzitterbewegung ausführt, durch welche sich der Verriegelungsbolzen 10 vom Element 6 immer wieder kurzzeitig löst bzw. der Verriegelungsbolzen 10 vom Element 6 immer wieder kurzzeitig abhebt und dadurch kurzzeitig spannungsfrei wird. Dadurch lässt sich der Verriegelungsbolzen 10 schrittweise vom Aktuator 4 aus dem Loch 8 verfahren, um zu entriegeln.
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Die Steuerungsmittel des Assistenzsystems können dabei eine mit einem Speichersystem und einem Bussystem datenverbundene digitale Mikroprozessoreinheit (CPU), einen Arbeitsspeicher (RAM) sowie ein Speichermittel besitzen. Die CPU ist ausgebildet, Befehle, die als ein in einem Speichersystem abgelegtes Programm ausgeführt sind, abzuarbeiten, Eingangssignale vom Datenbus zu erfassen und Ausgangssignale an den Datenbus abzugeben. Das Speichersystem kann verschiedene Speichermedien in Gestalt magnetischer, Festkörper- und anderer nicht-flüchtiger Medien besitzen, auf dem ein entsprechendes Computerprogramm zur Durchführung des Verfahrens sowie der vorteilhaften Ausgestaltungen gespeichert ist. Das Programm kann derart beschaffen sein, dass es die hier beschriebenen Verfahren verkörpert bzw. auszuführen imstande ist, sodass die CPU die Schritte solcher Verfahren ausführen und damit sowohl das Fahrzeug als auch die Parksperre steuern kann.
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Zur Durchführung des Verfahrens geeignet ist ein Computerprogramm, welches Programmcode-Mittel aufweist, um alle Schritte von jedem beliebigen der Ansprüche durchzuführen, wenn das Programm in der CPU ausgeführt wird.
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Das Computerprogramm kann dabei mit einfachen Mitteln in eine bereits bestehende Ansteuerelektronik eingelesen und verwendet werden, um sowohl das Fahrzeug als auch die Parksperre zu steuern.
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Hierfür vorgesehen ist ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode-Mitteln, die auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert sind, um das Verfahren nach jedem beliebigen der Ansprüche durchzuführen, wenn das Programmprodukt in der CPU ausgeführt wird. Das Computerprogrammprodukt kann auch als Nachrüstoption in die Ansteuerelektronik integriert werden.
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Obwohl in der vorhergehenden Beschreibung exemplarische Ausführungen erläutert werden, sei darauf hingewiesen, dass eine Vielzahl von Abwandlungen möglich ist. Außerdem sei darauf hingewiesen, dass es sich bei den exemplarischen Ausführungen lediglich um Beispiele handelt, die den Schutzbereich, die Anwendungen und den Aufbau in keiner Weise einschränken sollen. Vielmehr wird dem Fachmann durch die vorausgehende Beschreibung ein Leitfaden für die Umsetzung von mindestens einer exemplarischen Ausführung gegeben, wobei diverse Änderungen, insbesondere im Hinblick auf die Funktion und Anordnung der beschriebenen Bestandteile, vorgenommen werden können, ohne den Schutzbereich zu verlassen, wie er sich aus den Ansprüchen und diesen äquivalenten Merkmalskombinationen ergibt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102017102804 A1 [0002]
- DE 102019110384 A1 [0003]
