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Technisches Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schützen feuchtigkeitsempfindlicher Räume und insbesondere zum Herausführen von Feuchtigkeit, die in einen solchen Raum eingedrungen ist.
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Hintergrund der Erfindung
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Eines der größten Probleme, das moderne Scheinwerfer, Rücklichter und andere Außenlichter betrifft, besteht darin, sie innen von Staub und Beschlag frei zu halten. Dies ist wichtig aus ästhetischer Sicht und weil das Licht von den Scheinwerfern usw. nach außen scheinen können muss, ohne abgeschwächt zu werden. Jedoch hat es sich als schwierig erwiesen, eine Lösung zu finden, die diese beiden Probleme gleichzeitig löst.
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Darüber hinaus wurde festgestellt, dass eine Lösung, die eines der Probleme löst, das andere Problem oft verschlimmert. Dieses Problem tritt teilweise deshalb auf, weil Straßenfahrzeuge weltweit in Umgebungen aller Art funktionieren müssen. Eine Lösung, die in einem Teil der Welt funktioniert, funktioniert in einem anderen Teil möglicherweise nicht, da die Exponierung gegenüber hohen und niedrigen Temperaturen, Feuchtigkeit und Staub sehr unterschiedlich sein kann. Lastfahrzeuge sind Problemen besonders ausgesetzt, da ein Lastfahrzeug eher mit raueren Straßenbedingungen, einer raueren Behandlung und Vibrationen konfrontiert ist. Auch die erwartete Lebensdauer für ein Lastfahrzeug ist länger als bei einem Personenwagen, und von Teilen eines Lastfahrzeugs wird somit erwartet, dass sie länger halten.
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US5406467A beschreibt ein Lüftungssystem beispielsweise für einen Scheinwerfer eines Fahrzeugs. Das System umfasst einen Gummischlauch, der an einem Beleuchtungskörper befestigt ist, wobei der Schlauch im Innern einen Filter aufweist. Das System widersteht der Einleitung von Staub und ermöglicht gleichzeitig die Beseitigung von Feuchtigkeit im Beleuchtungskörper. Der Filter weist eine Porengröße auf, die groß genug ist, um Wasserdampf aus dem Beleuchtungskörper entweichen zu lassen, aber klein genug ist, um der Einleitung einer wesentlichen Menge von Staubteilchen aus einen einströmenden Luftstrom zu widerstehen. Durch Trennwände werden Wassertröpfchen aus der Luft entfernt, bevor diese in den Beleuchtungskörper eindringen. Kleinere Wasserteilchen dringen jedoch in den Scheinwerfer ein.
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Ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Entfeuchten eines Leuchtengehäuses für ein Fahrzeug sind aus
US6422729B1 bekannt. Ein Durchlass mit einem Eingang und einem Ausgang im Leuchtengehäuse, um Luft in das Leuchtengehäuse hinein- und aus diesem hinausströmen zu lassen, ist mit einem Substrat ausgestattet, das Wasser aus der durch das Substrat strömenden Luft entfernt. Jedoch kann Feuchtigkeit in das Leuchtengehäuse eindringen, beispielsweise in Verbindung mit einem Lampenwechsel.
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EP1927507A1 beschreibt, wie ein Heizelement auf einer Scheibe in einem Scheinwerfer angeordnet ist, um Schnee, Eis und kondensiertes Wasser zu entfernen und deren Festsetzen auf der Scheibe zu verhindern.
US20040070339A1 beschreibt ebenfalls, wie ein Heizelement zum Heizen der Scheibe verwendet werden kann. Jedoch enthalten diese Lösungen keinen Lüftungsstrom durch das Leuchtengehäuse.
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Andere Vorrichtungen als Scheinwerfer, wie etwa ein Motor oder eine elektronische Steuerungseinheit, können ebenfalls empfindlich gegenüber Feuchtigkeit, Kondensation usw. sein.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht somit darin, eine Einrichtung bereitzustellen, die wenigstens teilweise die Gefahr beseitigen kann, dass sich die Funktion einer Vorrichtung durch Feuchtigkeit oder Staub verschlechtert.
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Kurzfassung der Erfindung
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Gemäß einem Aspekt wird diese Aufgabe durch eine Entfeuchtungseinrichtung gemäß dem Hauptanspruch erreicht. Die Entfeuchtungseinrichtung umfasst einen Raum, der durch ein Gehäuse begrenzt ist. Das Gehäuse ist mit einem ersten Durchlass mit einem ersten Einlass und einem ersten Auslass in den Raum ausgestattet, damit Luft vom Äußeren des Gehäuses in den Raum einströmen kann. Das Gehäuse ist ferner mit einem zweiten Durchlass mit einem zweiten Einlass vom Raum und einem zweiten Auslass zum Äußeren des Gehäuses ausgestattet. Der zweite Einlass ist unter dem zweiten Auslass angeordnet, wenn sich die Entfeuchtungseinrichtung in einer vorgesehenen Einbauposition befindet. Die Entfeuchtungseinrichtung umfasst ferner ein erstes Heizelement, das unterhalb des zweiten Einlasses in einem zum Sammeln von Flüssigkeit vorgesehenen unteren Teil des Gehäuses angebracht ist. Das erste Heizelement ist dafür eingerichtet, Flüssigkeit im unteren Teil bis zur Gasförmigkeit zu erhitzen, worauf die Flüssigkeit in Gasform dann über den zweiten Einlass durch den zweiten Durchlass und über den zweiten Auslass zum Äußeren des Gehäuses geführt wird.
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Die Entfeuchtungseinrichtung kann beispielsweise in einem Scheinwerfer oder einer elektronischen Steuerungseinheit verwendet werden, die eine Lüftung benötigen. Bei Vorrichtungen, bei denen die Temperatur oder der Druck schwanken kann, wie etwa Scheinwerfer und elektronische Steuerungseinheiten mit Kühlung, besteht die Gefahr, dass sich Flüssigkeit durch Kondensation ansammelt. Es können sonstige Ursachen für eine Flüssigkeitsansammlung auftreten, wie etwas Flüssigkeit, die durch Kunststoff absorbiert wird und auf diese Weise in den Raum eindringt. Mit Hilfe der Entfeuchtungseinrichtung kann dafür gesorgt werden, dass in einer solchen Vorrichtung keine Flüssigkeit stehen bleibt. Eine gesteuerte Heizung der Flüssigkeit durch ein Heizelement und anschließendes Abführen der Flüssigkeit in Gasform durch den Durchlass zum Äußeren des Gehäuse ermöglichen es, zu vermeiden, dass Flüssigkeit unkontrolliert kondensiert und sich dann ausbreitet und beispielsweise auf Elektronik kondensiert, die dann korrodieren oder Kurzschlüsse entwickeln kann. Die Luft innerhalb des Gehäuses wird ebenfalls erhitzt, was einen Luftstrom erzeugt, der der Bildung von Kondensation und Beschlag auf der Scheibe entgegenwirkt. Es ist auch kein Ablaufschlauch oder Ablaufloch für angesammelte Flüssigkeit notwendig, und der Staubdurchlass durch den Ablaufschlauch oder das Ablaufloch wird gleichzeitig eliminiert.
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Bevorzugte Ausführungsformen werden in den unabhängigen Ansprüchen und in der detaillierten Beschreibung beschrieben.
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Kurze Beschreibung der beigefügten Figuren
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Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben, wobei:
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1 ein Beispiel für ein Fahrzeug zeigt, in dem eine Entfeuchtungseinrichtung installiert sein kann.
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2 eine von außen betrachtete Entfeuchtungseinrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt.
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3 eine Entfeuchtungseinrichtung aus 2 im Querschnitt zeigt, wenn sie in einem Scheinwerfer eingebaut ist.
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4 einen Teil der Entfeuchtungseinrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung zeigt.
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Detaillierte Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung
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1 zeigt ein Fahrzeug 1, in dem die nachstehend zu beschreibende Entfeuchtungseinrichtung 20 verwendet werden kann. Das Fahrzeug 1 kann beispielsweise ein Lastfahrzeug, ein Personenwagen, ein Nutzfahrzeug usw. sein. Eine der Außenbeleuchtungseinrichtungen 2 am Fahrzeug 1 ist in der Figur gekennzeichnet, beispielsweise die Scheinwerfer, und die Entfeuchtungseinrichtung 20 kann vorteilhafterweise in solchen außen befindlichen Scheinwerfern 2 installiert sein, um Feuchtigkeit darin abzuführen. Die Entfeuchtungseinrichtung 20 kann auch dafür eingerichtet sein, Teil einer Außenbeleuchtungseinrichtung 2 zu sein, die dafür eingerichtet sein kann, an einem Fahrzeug 1 angeordnet zu sein. Ein weiteres Anwendungsgebiet für die Entfeuchtungseinrichtung 20 besteht in elektronischen Steuerungseinheiten im Fahrzeug 1, die feuchtigkeitsempfindlich sein können. Die Entfeuchtungseinrichtung 20 kann auch mit anderen Vorrichtungen verwendet werden, die Problemen mit Feuchtigkeitsansammlung ausgesetzt sind, wie etwa Vorrichtungen, die großen Temperaturschwankungen unterworfen sind und eine Lüftung erfordern.
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2 zeigt eine Entfeuchtungseinrichtung 20 gemäß einer Ausführungsform. Die Entfeuchtungseinrichtung 20 umfasst ein Gehäuse 3, das einen Raum 21 begrenzt. Das Gehäuse 3 ist hier der rückwärtige Teil eines Scheinwerfers 2 (1). Das Gehäuse 3 ist mit einem ersten Durchlass 9 mit einem ersten Einlass 8 und einem ersten Auslass 10 in den Raum 21 ausgestattet. Auf diese Weise kann Luft vom Äußeren des Gehäuses 3 in den Raum 21 strömen, auch wenn das Gehäuse 3 bzw. der rückwärtige Teil beispielsweise mit einer Scheibe 13 (3) installiert ist. Das Gehäuse 3 ist auch mit einem zweiten Durchlass 5 mit einem zweiten Einlass 6 vom Raum 21 und einem zweiten Auslass 4 zum Äußeren des Gehäuses 3 ausgestattet. Wie in der Figur zu sehen ist, ist der zweite Einlass 6 unterhalb des zweiten Auslasses 4 angeordnet. Dasselbe gilt, wenn sich die Entfeuchtungseinrichtung 20 in einer vorgesehenen Position beispielsweise an einem Fahrzeug 1 (1) befindet. Ein erstes Heizelement 7 ist unterhalb des zweiten Einlasses 6 in einem zum Sammeln von Flüssigkeit vorgesehenen unteren Teil 22 des Gehäuses 3 angeordnet. Das erste Heizelement 7 ist so eingerichtet, dass es Flüssigkeit im unteren Teil 22 bis zur Gasförmigkeit erhitzt und die Flüssigkeit in Gasform über den zweiten Einlass 6 durch den zweiten Durchlass 5 und über den zweiten Auslass 4 zum Äußeren des Gehäuses 3 geführt wird.
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Der erste Durchlass 9 ist beispielsweise als eine Öffnung im Gehäuse 3 oder ein Schlauch durch das Gehäuse 3 ausgebildet und kann aus den Innenwänden des Gehäuses 3 bestehen. Der zweite Durchlass 5 ist beispielsweise als ein Schlauch oder Kanal ausgebildet und verläuft in den Raum 21, der durch das Gehäuse 3 begrenzt ist. Der zweite Einlass 6 des zweiten Durchlasses 5 ist oberhalb des ersten Heizelements 7 und in enger Verbindung mit diesem angeordnet. Das erste Heizelement 7 ist hier in einem unteren Teil 22 des Gehäuses angeordnet, wobei der Teil aus einem Hohlraum besteht. Auf diese Weise wird Flüssigkeit, die im Gehäuse 3 oder in der Vorrichtung, wovon das Gehäuse 3 einen Teil bildet, im unteren Teil 22 des Gehäuses gesammelt.
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Der erste Einlass 8 und der zweite Auslass 4 sind im Gehäuse 3 so angeordnet, dass sie durch den Luftdruck, der erzeugt wird, wenn das Fahrzeug 1 (1) mit Geschwindigkeit fährt, nicht gestört werden. Hier sind sie an der Rückseite des Gehäuses angeordnet, d. h. am rückwärtigen Teil des Scheinwerfers, und weisen zum Fahrzeugheck hin, wenn die Entfeuchtungseinrichtung 20 installiert ist.
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3 zeigt die in 2 dargestellte Entfeuchtungseinrichtung 20 im Querschnitt. Das Gehäuse 3, das den Raum 21 begrenzt, ist in der Figur gezeigt. Der Raum 21 ist ferner durch eine Scheibe 13 begrenzt, die mit dem Gehäuse 3 montiert ist. Eine Lampe 15 ist in der Mitte eines Reflektors 14 montiert, und das Licht von der Lampe 15 wird vom Reflektor reflektiert und scheint durch die Scheibe 13 nach außen, wenn die Lampe 15 eingeschaltet ist. Bei der Lampe 15 kann es sich beispielsweise um eine oder eine Vielzahl von Leuchtdioden, eine Halogenlampe, eine Xenonlampe usw. handeln. Über den ersten Einlass 8 und den ersten Auslass 10 kann Luft durch den ersten Durchlass 9 in den Raum 21 einströmen. Der zweite Durchlass 5 zusammen mit dem zweiten Einlass 6 vom Raum 21 und dem zweiten Auslass 4 zum Äußeren des Gehäuses 3 ermöglicht es, dass Flüssigkeit in Gasform aus dem Raum 21 herausgeführt wird, ohne in Kontakt mit der Scheibe 13 zu kommen. Wie zuvor beschrieben und wie in der Figur zu sehen ist, ist der zweite Einlass 6 unterhalb des zweiten Auslasses 4 angeordnet. Auf diese Weise bewegt sich die Flüssigkeit in Gasform von selbst nach oben und strömt dann durch den zweiten Durchlass 5. Der untere Teil 22 des Gehäuses 3 wird hier als eine Senke 22 gezeigt, in der das Heizelement 7 angeordnet wurde. Der zweite Einlass 6 ist über dem Heizelement 7 und in Verbindung mit diesem und dem unteren Teil 22 des Gehäuses 3 angeordnet, so dass die Flüssigkeit in Gasform direkt in den zweiten Durchlass 5 ziehen kann. Der zweite Teil 22, in dem das Heizelement 7 angeordnet ist, ist vorzugsweise der unterste Teil des Gehäuses 3, in dem die Flüssigkeit im Gehäuse 3 und in den am Gehäuse 3 montierten Teilen gesammelt wird, so dass die Flüssigkeit natürlicherweise in den unteren Teil 22 läuft, wenn sich die Entfeuchtungseinrichtung 20 in ihrer Einbauposition befindet. Zwischen dem zweiten Einlass 6 und dem unteren Teil 22 ist ein Raum vorhanden, so dass Flüssigkeit in den unteren Teil 22 laufen kann. Jedoch kann der zweite Einlass gemäß einer Ausführungsform teilweise am zweiten Teil 22 angebracht sein, um eine möglichst dichte Abdichtung zu erzielen, während es immer noch möglich ist, Flüssigkeit und Luft in den unteren Teil 22 und weiter nach oben durch den zweiten Einlass 6 (Flüssigkeit dann in Gasform) durch den Durchlass 5 strömen zu lassen.
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Ein erster Durchlass 9, der Luft von außen hineinleitet, und ein zweiter Durchlass 5, der Luft und Flüssigkeit in Gasform nach außen leitet, ermöglichen es, dass eine Vielzahl von Luftströmen im Raum 21 erzeugt werden. Die Luft im Raum 21 wird von unten mit Hilfe des Heizelements 7 beheizt. Ein Luftstrom kann durch den zweiten Durchlass 5 strömen und ein zweiter Luftstrom kann an der Scheibe 13 vorbeiströmen, wie in der Figur gezeigt. Auf diese Weise wird die Gefahr vermindert, dass sich an der Innenseite der Scheibe 13 Kondensation bildet, die das Licht von der Lampe 15 stören könnte und Licht daran hindern könnte, durch die Scheibe 13 nach außen zu scheinen. Zusätzlich vermitteln Kondensation und Beschlag an der Innenseite der Scheibe einen ungünstigen ästhetischen Eindruck. Die Luft, die an der Scheibe 13 vorbeiströmt, kann dann das Äußere des Scheinwerfers 2 erreichen, indem sie über den zweiten Einlass 6 durch den zweiten Durchlass 5 strömt.
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3 zeigt eine Ausführungsform der Entfeuchtungseinrichtung 20, bei der der erste Durchlass 9 mit einer ersten Filtereinheit 1 ausgestattet ist. Gemäß einer Ausführungsform ist die erste Filtereinheit 11 dafür eingerichtet, das Eindringen von Flüssigkeit und/oder Staubteilchen in den Raum 21 zu verhindern. „Staubteilchen” bezieht sich auf Teilchen geringer Größe. Gemäß einer Ausführungsform ist der zweite Durchlass 5 mit einer zweiten Filtereinheit 12 ausgestattet.
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Die zweite Filtereinheit 12 ist vorzugsweise in der Nähe des zweiten Auslasses 4 oder in direkter Verbindung mit diesem angeordnet. Gemäß einer Ausführungsform ist die zweite Filtereinheit 12 dafür eingerichtet, das Eindringen von Flüssigkeit und/oder Staubteilchen in den Raum 21 zu verhindern. Die zweite Filtereinheit 12 ist dafür eingerichtet, Flüssigkeit in Gasform durchzulassen, so dass Flüssigkeit in Gasform das Äußere des Gehäuses 3 erreicht. Die erste Filtereinheit 11 kann auch auf diese Weise eingerichtet sein. Beispielsweise können die Filtereinheiten 11, 12 Membranen beispielsweise aus wasserabweisendem hydrophobem Material umfassen, das Staubteilchen nicht durchlässt. Beispiele dafür umfassen Flächengebilde aus verschiedenen Materialien wie expandiertem Polytetrafluorethylen, das mikroskopisch kleine Poren aufweist, die Wasserdampf, aber keine Wassertröpfchen durchlassen. Sonstige Arten von Membranen, die eine bestimmte Art von Teilchen entfernen, können auch anwendbar sein. Die Größe der Membranporen kann somit auf der Grundlage dessen angepasst werden, was durchgelassen werden soll oder nicht durchgelassen werden soll. Je kleiner die Poren sind, desto kleinere Teilchen gehen durch.
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Das erste Heizelement 7 kann beispielsweise ein separates Heizelement 7 sein, das eine externe Energiequelle aufweist. Beispielsweise kann das erste Heizelement 7 ein Peltier-Element oder ein Tauchheizkörper sein. Das Heizelement 7 kann seine Energie von einer externen Einheit wie etwa einer Batterie oder einer anderen Energiequelle im Fahrzeug 1 (1) beziehen, oder das Heizelement 7 kann seine Energie beziehen, indem durch die Lampe 15 erzeugte Wärme an das Heizelement 7 geleitet wird. Die Wärme kann mit Hilfe geeigneter wärmeleitender Elemente, die erwärmte Teile der Lampe 15 mit dem Heizelement 7 verbinden, geleitet werden. Erwärmte Teile der Lampe 15 können beispielsweise den Lampensockel, eine Leiterplatte für die Leuchtdioden oder ein elektrisches Element umfassen.
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Der zweite Durchlass 5 kann verschieden ausgebildet sein. Jedoch muss der zweite Einlass 6 irgendwo unterhalb des unteren Auslasses 4 angeordnet sein, und der zweite Durchlass 5 dazwischen muss so ausgebildet sein, dass die Flüssigkeit in Gasform durch den Durchlass 5 nach oben zum zweiten Auslass 4 steigt. Der zweite Auslass 4 und der zweite Einlass 6 müssen somit nicht direkt vertikal zueinander angeordnet sein.
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4 zeigt noch eine weitere Ausführungsform eines Teils der Entfeuchtungseinrichtung 20, die in Kombination mit den hier beschriebenen anderen Ausführungsformen verwendet werden kann. Der zweite Auslass 4 wird dann angekoppelt, wie unten erläutert. Die Entfeuchtungseinrichtung 20 umfasst hier einen dritten Durchlass 18 mit einem dritten Einlass 17 vom Raum 21 und einen dritten Auslass 19 zum Äußeren des Gehäuses (nicht gezeigt). Der zweite Auslass 4 vom zweiten Durchlass 5 ist mit dem dritten Durchlass 18 verbunden.
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Gemäß dieser Ausführungsform kann die Entfeuchtungseinrichtung 20 mit einer Lüftereinrichtung 16 ausgestattet sein, die in Verbindung mit dem dritten Einlass 17 angeordnet ist. Die Lüftereinrichtung 16 ist dafür eingerichtet, einen Luftstrom in den dritten Einlass 17 hinein und über den dritten Durchlass 18 und den dritten Auslass 19 zum Äußeren des Gehäuses 3 zu treiben. Die Lüftereinrichtung 16 kann beispielsweise durch eine Batterie oder über eine beliebige elektrische Verbindung vom Fahrzeug 1 (1) gespeist werden. Der im dritten Durchlass 18 erzeugte Luftstrom erzeugt einen Sog im zweiten Durchlass 5, so dass die Flüssigkeit in Gasform zusätzliche Geschwindigkeit und Kraft erhält, um aus dem zweiten Durchlass 5 aufzusteigen und weiter über den dritten Durchlass 18 zum Äußeren des Gehäuses 3 zu gelangen. Der Luftstrom im dritten Durchlass 18 kann auch anderweitig als durch Verwendung einer Lüftereinrichtung 16 erzeugt werden, wie etwa durch den Luftstrom des Fahrzeugs oder durch Druckluft aus einem Druckluftsystem im Fahrzeug 1. Wenn der Fahrzeugluftstrom genutzt werden soll, kann der dritte Einlass 17 so angeschlossen werden, dass er insgesamt oder teilweise den Raum 21 umgeht und stattdessen zum Äußeren des Gehäuses 3 mündet, und so positioniert sein, dass Luft über den dritten Einlass 17 in den dritten Durchlass 18 strömt, wenn das Fahrzeug 1 an Geschwindigkeit gewinnt.
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4 zeigt auch, dass der zweite Durchlass 5 mit einem zweiten Heizelement 23 ausgestattet sein kann. Das Heizelement 23 ist hier in Form eines wendelförmigen Heizelements 23 gezeigt, das um die Außenseite des zweiten Durchlasses 5 gewickelt angeordnet ist. Das zweite Heizelement 23 kann stattdessen im zweiten Durchlass 5 angeordnet sein. Das zweite Heizelement 23 hat die Aufgabe, die im zweiten Durchlass 5 aufsteigende Flüssigkeit in Gasform weiter aufzuheizen, so dass keine Gefahr besteht, dass sie auf dem Weg aus dem zweiten Durchlass 5 heraus kondensiert. Das zweite Heizelement 23 kann seine Energie auf dieselbe Weise beziehen wie das erste Heizelement 7.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die Entfeuchtungseinrichtung 20 mit einem oder einer Vielzahl von Feuchtigkeitssensoren 24 ausgestattet, die dafür eingerichtet sind, Feuchtigkeit zu erfassen. Im Fall, dass der Feuchtigkeitssensor oder die Sensoren 24 darauf hinweisen, dass Feuchtigkeit vorhanden ist, können das erste und/oder das zweite Heizelement 7, 23 dafür eingerichtet sein, eingeschaltet zu werden. Der Feuchtigkeitssensor oder die Sensoren 24 werden dann mit dem ersten und/oder dem zweiten Heizelement 7, 23 verbunden, so dass diese eingeschaltet werden können. Auf diese Weise werden die Heizelemente 7, 23 nur eingeschaltet, wenn sie benötigt werden, und es kann Energie gespart werden.
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Die Heizelemente 7, 23 sind vorzugsweise dafür eingerichtet, die Flüssigkeit bis zur Gasförmigkeit zu erhitzen, und können beispielsweise zwischen 30°C und 150°C liegen. Die Flüssigkeit kann beispielsweise Wasser oder eine Mischung aus Wasser und Ethanol, Isopropanol usw. sein.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt.
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Es können verschiedene Alternativen, Modifikationen und Äquivalente verwendet werden. Die vorstehenden Ausführungsformen schränken somit den Umfang der in den beigefügten Ansprüchen definierten Erfindung nicht ein.