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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Meßvorrichtung zum Überwachen
der Filterleistung eines Fahrzeugfilters. Mehr im einzelnen bezieht
sich die vorliegende Erfindung auf eine kostengünstige, vereinfachte Meßvorrichtung,
um Eigentümer
von Fahrzeugen darin zu unterstützen,
festzustellen, ob deren Luftfilter ausgetauscht werden muß.
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Meßgeräte für die Verengung
bzw. Verstopfung von Luftfiltern werden in Verbindung mit einem Luftfilter
für Verbrennungskraftmotoren
verwendet. Diese Vorrichtungen erfassen in typischer Weise den Grad
an Verengung bzw. Behinderung eines Luftstroms und liefern eine
Anzeige dieser Höhe
der Verengung, indem irgendeine Art von Anzeige bereitgestellt wird.
Wenn das Luftfilter in einem solchen Maße mit Verschmutzungen beladen
ist, daß die
Zufuhr von Luft, die von dem Motor für seinen Betriebswirkungsgrad
benötigt
wird, nicht durch das Filter gesaugt wird, zeigt die Meßvorrichtung
dies an und setzt auf diese Weise die Bedienungsperson in Kenntnis,
daß das
Filter gereinigt oder ausgetauscht werden muß. Manche vorhandenen Vorrichtungen
verriegeln sich auch selbst in unterschiedlichen Positionen, um
eine fortdauernde Anzeige dafür
bereitzustellen, welche nutzbare Lebensdauer noch in dem Luftfilter
verbleibt, bevor es gereinigt oder ausgetauscht werden sollte.
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Die
Verwendung eines Meßgeräts zum Überwachen
der Filterfähigkeit
eines Luftfilters eines Fahrzeugs ist auf dem vorliegenden Gebiet
der Technik bekannt. Frühere
Patente in diesem Bereich sind bspw. das US-Patent Nr. 4,369,728,
erteilt an Nelson am 25. Januar 1983, und das US-Patent Nr. 4,445,456,
erteilt an Nelson am 1. Mai 1984. Diese Vorrichtungen stellen eine
inkrementelle sichtbare Anzeige für die Benutzer oder das Wartungspersonal zur
Verfügung.
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Meßanzeigen
für die
Verengung von Luftfiltern sind bereits seit einiger Zeit verfügbar. Ursprünglich waren
diese Meßanzeigen
lediglich ein Meßgerät vom Typ
einer einzelnen Stufe, bei dem ein Warnknopf sichtbar wurde, sobald
ein vorbestimmtes Level an Verengung erreicht wurde. Die Meßgeräte vom Typ
einer sichtbar werdenden bzw. erscheinenden Anzeige wurden nicht
als zuverlässig
angesehen, und man vertraute ihnen in typischer Weise nicht. Die Konstruktion
dieser Meßvorrichtungen
war komplex und neigte zu zahlreichen Abweichungen in der Leistungsfähigkeit.
Außerdem
waren diese Meßvorrichtung
vom Typ einer erscheinenden Anzeige schwierig herzustellen, aufgrund
der Anzahl von benötigten Teilen
und den Schwierigkeiten bei ihrem Zusammenbau.
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Außerdem waren
aus dem Stand der Technik bekannte Anzeigegeräte nicht immer ohne weiteres vollständig zurückzustellen,
was manchmal zu einem Meßgerät führte, das
ein fehlerhaftes, vorzeitiges Signal abgab, daß ein Luftfilter ausgetauscht
werden mußte.
Diese falschen Signale führen
zu einer unnötigen
Wartung eines Filters, genau das, was das Meßgerät eigentlich verhindern soll.
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Um
die Verriegelungsmerkmale von aus dem Stand der Technik bekannten
Meßanzeigen
aufzunehmen, waren bei früheren
Systemen relativ aufwendige und komplizierte Verriegelungsmechanismen
erforderlich. Häufig
umfassen derartige Meßvorrichtungen
separate, gelenkig aufgehängte
Verriegelungsstifte, die in geeigneter Weise befestigt und innerhalb
des Meßgeräts ausgerichtet
werden müssen.
Wie man erwarten kann, hat dies eine auf die Herstellung bezogene
Herausforderung geschaffen, um diese notwendige Ausrichtung zu erzielen.
Wie man ohne weiteres erkennen kann, sind bei derartigen Strukturen
auch zusätzliche
Schritte beim Zusammenbau erforderlich.
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Da
die meisten Meßvorrichtungen
ein Verriegelungsmerkmal aufweisen, um anzuzeigen, daß das vorbestimmte
Maß an
Unterdruck erreicht worden ist, besteht ebenfalls die Notwendigkeit,
eine Möglichkeit
für die
Rückstellung
bereitzustellen. Dies sorgt für
weitere Herausforderungen bei der Konstruktion, wenn der Verriegelungsstift
konfiguriert wird. Mehr im einzelnen ist es so, daß der Verriegelungsstift
von der hinteren Seite aus zugänglich
sein muß.
In idealer Weise wird der Knopf niedergedrückt, um den Mechanismus zu
entriegeln.
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Dieses
Rückstellmerkmal
bei früheren
Konstruktionen, die eine separate, gelenkig aufgehängte Verriegelungsstiftstruktur
aufweisen, macht die Meßvorrichtung
in der Herstellung komplizierter und kostspieliger.
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In
der EP-0 728 936 ist eine Vorrichtung zum Anzeigen des reduzierten
Drucks auf der gefilterten Seite eines Luftfilters beschrieben.
Die Vorrichtung weist ein Gehäuse,
einen unter einer Federspannung verschieblichen Kolben, eine abrollende
Membran zwischen dem Gehäuse
und dem Kolben, und eine Verriegelungsvorrichtung zum Verriegeln
der Position des Kolbens auf.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung stellt eine kostengünstige Meßanzeige für die Verengung eines Luftfilters
bereit, die an einem Lufteinlaßsystem
eines Motors befestigt werden kann, um die Leistungsfähigkeit eines
Luftfilters zu überwachen,
wobei die Meßanzeige
umfaßt:
ein Gehäuse,
das an dem Lufteinlaßsystem
befestigt werden kann und mit einem Einlaß versehen ist, der ein Drucksignal
zwischen dem Gehäuse
und dem Lufteinlaßsystem
kommuniziert; eine Membrananordnung, die an dem Gehäuse befestigt ist,
um eine umschlossene Kammer innerhalb des Gehäuses zu bilden, die in Verbindung
mit dem Einlaß steht,
wobei die Membrananordnung ansprechend auf ein Unterdrucksignal
innerhalb der umschlossenen Kammer bewegbar ist; und eine Basiskappe,
die an dem Gehäuse
befestigt ist und auf einer gegenüberliegenden Seite der Membrananordnung,
von der umschlossenen Kammer aus gesehen, angeordnet ist, wobei
die Basiskappe einen Rückstellknopf
aufweist, der integral mit der genannten Basiskappe ausgebildet
ist, dadurch gekennzeichnet, daß der
Rückstellknopf
einen einzelnen Verriegelungsansatz aufweist, der integral mit der
genannten Basiskappe ausgebildet ist, wobei die genannte Basiskappe
an einem einzelnen Gelenkabschnitt abgebogen werden kann, um zu
ermöglichen, daß der Verriegelungsansatz
die Membrananordnung in einer verriegelten Position verriegelt,
wenn das Unterdrucksignal eine vorbestimmte Höhe erreicht, und an dem einzelnen
Gelenkabschnitt abgebogen werden kann, ansprechend auf eine Betätigung des
Rückstellknopfs,
um die Membrananordnung aus der verriegelten Position freizugeben,
wobei sich der Verriegelungsansatz zentral von dem Rückstellknopf
der Basiskappe erstreckt, und der Gelenkabschnitt eine Seite des
Rückstellknopfs
mit einem ringförmigen
Abschnitt der Basiskappe verbindet, der an dem Gehäuse befestigt
ist.
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Die
vorliegende Erfindung stellt ein kostenmäßig stärker konkurrenzfähiges Produkt
bereit, dadurch, daß die
Auslegung der Basiskappe erheblich vereinfacht wird. Im allgemeinen
ist eine einstückige Basiskappe
vorgesehen, die einen integralen Rückstellknopf und einen Verriegelungsansatz
aufweist, so daß die
Notwendigkeit einer getrennten Verriegelungsstiftanordnung eliminiert
wird. Das Teil ist speziell dafür
ausgelegt, daß es
spritzgießfähig ist,
während
auch die notwendige Funktionalität
bereitgestellt wird. Auf diese Weise wird eine ökonomische Meßanzeige
für die
Verengung zu niedrigen Kosten bereitgestellt, mit einer geringeren
Anzahl von Teilen und einem vereinfachten Verfahren zur Herstellung.
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Die
Meßanzeige
für die
Verengung wird bei Verbrennungskraftmaschinen verwendet, um Benutzer,
Wartungspersonal und Bedienungspersonen darin zu unterstützen, festzustellen,
wann neue Luftfilter benötigt
werden. Die Meßvorrichtung
nach der vorliegenden Erfindung wird an dem Motor zwischen dem Filter
und dem Lufteinlaß befestigt
und überwacht das
Luftdrucksignal, das an diesem Punkt vorhanden ist. Wie man deutlich
erkennt, ist es wahrscheinlich, daß es sich bei dem Druck um
einen Unterdruck handelt, da der Einlaß die Luft in den Motor einsaugt.
Sobald das Meßgerät ein Unterdrucksignal
in einer vorbestimmten Höhe
erfaßt,
wird sich daß Meßgerät "festsetzen", so daß auf diese
Weise angezeigt wird, daß der
Unterdruck in unerwünschtem
Maße hoch ist.
Dies stellt dann eine Anzeige bereit, daß der Luftfilter ausgetauscht
werden muß.
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Das
Meßgerät nach der
vorliegenden Erfindung weist ein Gehäuse auf, welches mit einem
Einlaß in
Verbindung mit dem Lufteinlaßsystem
versehen ist. Innerhalb des Gehäuses
ist eine flexible Membran befestigt, die eine umschlossene Kammer innerhalb
des Gehäuses
bildet. Wenn die flexible Membran dem Unterdrucksignal ausgesetzt
wird, kann die Membran dazu veranlaßt werden, sich in Abhängigkeit
von der Höhe
des Vakuums zu bewegen. In bevorzugter Weise ist an der flexiblen
Membran ein Dichtungsring und ein Ausrichtungsbecher befestigt,
um dazu beizutragen, eine Dichtung zwischen der inneren Kammer und
dem übrigen
Teil des Meßgeräts beizubehalten.
Das Meßgerät ist ferner mit
einer Basiskappe versehen, die an dem Gehäuse befestigt ist, so daß sie sich
auf einer gegenüberliegenden
Seite der Membran befindet, von der inneren Kammer aus gesehen.
Der integrale Verriegelungsansatz in der Basiskappe wirkt mit dem
Dichtring zusammen, um die notwendige Verriegelungsfunktion bereitzustellen.
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Die
Basiskappe ist eine einstückige
geformte Struktur, die an dem Gehäuse durch eine einrastende bzw.
einschnappende Paßverbindung
befestigt ist. Diese Basiskappe weist den vorgenannten Verriegelungsstiftansatz
als einen einteiligen Bereich davon auf. Der integrale Verriegelungsstiftansatz
beseitigt die Notwendigkeit von separaten Verriegelungsstiftmechanismen,
die bei aus dem Stand der Technik bekannten Meßvorrichtungen verwendet worden sind.
So wie es notwendig ist, ist dieser Verriegelungsstiftansatz in
Form einer gelenkigen Rückstellknopfstruktur
ausgebildet. Als solcher wird der Verriegelungsknopf ohne weiteres
niedergedrückt
und hat eine geeignete Bewegung des Verriegelungsstifts zur Folge,
um das Meßgerät zu entriegeln.
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Die
gelenkige Rückstellknopfstruktur
der Meßanzeige
nach der vorliegenden Erfindung ist wiederum ein integraler Teil
der Basiskappe. Die Basiskappe ist weiterhin eine einzelne, einstückige Struktur,
die ohne weiteres durch Spritzgießen hergestellt werden kann.
Die Basiskappe ist allerdings in spezieller Weise ausgelegt, um
zahlreiche Probleme zu vermeiden, die für geformte Kunststoffteile
typisch sind. Dies bedeutet, daß die
Basiskappe in spezieller Weise konstruiert ist, um das Auftreten
von "Setz-" oder "Feststell-"Phänomenen
zu verhindern, die auftreten könnten.
Das Feststellproblem wird dadurch verhindert, daß die Basiskappe in spezieller
Weise ausgelegt wird, so daß ihr
Gelenkabschnitt nicht permanent zu einer unerwünschten Konfiguration gebogen
wird. Dadurch, daß der
Verriegelungsstiftansatz in geeigneter Weise mit anderen Elementen
des Meßgeräts zusammenwirkt,
werden der Rückstellknopf
und das Gelenk- bzw. Aufhängeelement
während
des größten Teils
der Zeit in ihrer Ruhestellung gehalten. Als solches ist die einzige
Zeit, in der das Aufhängeelement
beansprucht wird, dann, wenn die Meßvorrichtung zurückgesetzt
wird. Als Folge davon ist es sehr unwahrscheinlich, daß die Aufhängung des
Meßgeräts zu einer
Festsetzung kommt.
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In
bevorzugter Weise ist das Gehäuse
zusätzlich
mit einem durchsichtigen Fenster versehen, welches in geeigneter
Weise positioniert ist, so daß eine
geeignete sichtbare Anzeige bereitgestellt wird. Im Betrieb erzeugt
das Vakuumsignal Kräfte
auf die flexible Membran. Diese Kräfte können die flexible Membran dazu
veranlassen, sich in Richtung auf die Oberseite des Gehäuses zu
bewegen. Dies hat eine damit in Beziehung stehende Bewegung des
Ausrichtbechers und des Dichtungsrings zur Folge. Der Ausrichtbecher
und das Gehäusefenster
sind in spezieller Weise ausgelegt, so daß der Ausrichtbecher mehr und
mehr sichtbar wird, wenn er sich in Richtung auf die Oberseite des
Gehäuses
bewegt. Sobald das vorbestimmte Vakuumsignal erreicht worden ist und
das Meßgerät "festgestellt" ist, wird der Ausrichtbecher
in dem Fenster vollständig
sichtbar. Dies wird dadurch erreicht, daß der Verriegelungsstiftansatz mit
dem Dichtungsring zusammenwirkt, sobald ein gewünschter Bewegungsbereich erreicht
worden ist.
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Dadurch,
daß die
Basiskappe als ein einzelnes geformtes Teil ausgebildet ist, wird
die Anzahl von Teilen für
das Meßgerät reduziert.
Weiterhin wird der Verriegelungsmechanismus in großem Maße vereinfacht,
was zu einem Produkt führt,
das wesentlich einfacher herzustellen ist.
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine kostengünstige Meßanzeige
für eine
Verengung bereitzustellen, die eine vereinfachte Konstruktion aufweist
und die leicht herzustellen ist.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine zuverlässige Meßanzeige bereitzustellen,
die Anzeigen dafür
darstellt, daß das Meßgerät eine oder
mehrere vorbestimmte Höhen von
Unterdruck an ihrem Eingang festgestellt hat. Dies kann dann das
Wartungspersonal in Kenntnis setzen, daß ein neues Luftfilter benötigt wird.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Anzeige
bereitzustellen, die für
das Wartungspersonal in besonderem Maße sichtbar ist. Diese Anzeige
umfaßt
hell oder leuchtend gefärbte
Abschnitte, die in den Sichtbereich gelangen, sobald die vorbestimmten
Höhen von
Unterdruck erreicht worden sind.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine vereinfachte,
kostengünstige
Meßanzeige
bereitzustellen, die eine aus einem Stück bestehende, geformte Basiskappe
aufweist, die ohne weiteres an dem Meßgerät befestigt werden kann. Diese
aus einem Stück
bestehende Basiskappe umfaßt
die Komponenten, die notwendig sind, um die Verriegelungs- und Rückstellmöglichkeiten
nach der vorliegenden Erfindung bereitzustellen.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, bei der eine aus einem
Teil bestehende, geformte Basiskappe verwendet wird, die das Problem des
Feststellens vermeidet, welches bei zahlreichen geformten Teilen üblich ist.
Dies ermöglicht
die Verwendung eines geformten, aus Kunststoff bestehenden Gelenkelements,
welches in seiner normalen oder natürlichen Konfiguration verbleibt.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein verriegelbares
Meßgerät bereitzustellen,
welches sich dann in einer geeigneten Konfiguration verriegelt,
wenn ein vorbestimmtes Unterdrucksignal auftritt. Die Vorrichtung
stellt eine oder mehrere Verriegelungspositionen bereit, um die
geeigneten Anzeigen für
die Benutzer darzustellen.
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Kurze Beschreibung der
Zeichnungen
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Weitere
Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden unter Bezugnahme
auf die folgende detaillierte Beschreibung und die Zeichnungen deutlich,
in denen:
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1 eine
schematische Zeichnung zeigt, in der ein vereinfachtes Lufteinlaßsystem
eines Verbrennungskraftmotors dargestellt ist;
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2 eine
seitliche Ansicht der Meßanzeige für die Verengung
nach der vorliegenden Erfindung darstellt;
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3 eine
auseinandergezogene Ansicht zeigt, in der die Komponenten der Meßanzeige
für die
Verengung dargestellt sind;
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4 eine
Querschnittsansicht der Meßanzeige
für die
Verengung in ihrer Ruhe- oder Rückstellposition
zeigt;
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5 eine
teilweise Querschnittsansicht der Meßanzeige für die Verengung in ihrer verriegelten oder
festgestellten Position zeigt;
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6 eine
teilweise im Schnitt ausgeführte Darstellung
der Meßanzeige
für die
Verengung ist, in der die Funktion des Rückstellknopfs erläutert ist;
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7 eine
Ansicht von unten auf die Meßanzeige
für die
Verengung ist, wobei die Rückstellungsabdeckung
abgenommen ist;
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8 eine
teilweise im Schnitt ausgeführte Ansicht
entlang der Schnittlinie 8-8 ist, wie sie in 5 dargestellt
ist;
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9 eine
vergrößerte, teilweise
im Schnitt ausgeführte
Ansicht der Meßanzeige
für die
Verengung ist, wobei die Verbindung zwischen dem Gehäuse und
der Basiskappe dargestellt ist;
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10 und 11 teilweise
im Schnitt ausgeführte
Darstellungen sind, in denen das sichtbare Anzeigemerkmal sowohl
in der Rückstell-
als auch in der Feststellposition dargestellt ist;
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12 und 13 teilweise
im Schnitt ausgeführte
Darstellungen sind, in denen eine alternative Ausführungsform
des sichtbaren Anzeigemerkmals dargestellt ist, in den Rückstell-
bzw. Feststellpositionen;
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14 eine schematische Darstellung des Knopfabschnitts
der Basiskappe zeigt; und
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15 eine
abgeschnittene Schnittdarstellung ist, in der eine alternative Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung dargestellt ist, die mit mehreren Verriegelungspunkten
und einer Struktur mit einer Gummihülse für die Spitzenbefestigung versehen ist.
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Detaillierte
Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen
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Eine
Meßanzeige
für die
Verengung ist nützlich
dafür,
um eine zuverlässige
Anzeige für
die Leistungsfähigkeit
eines Luftfilters bereitzustellen. Dadurch, daß diese Verengungsanzeige an
dem Lufteinlaßsystem
einer Verbrennungskraftmaschine befestigt wird, verfügen die
Eigentümer
und/oder das Wartungspersonal über
eine zuverlässige
Anzeige in Bezug auf den Betriebszustand von ihren Luftfiltern. Als
Folge davon ist es weniger wahrscheinlich, daß die Luftfilter zu früh ausgetauscht
werden können,
so daß auf
diese Weise Kosten für
die Eigentümer
der Maschine eingespart werden.
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Unter
Bezugnahme auf 1 ist dort eine prinzipartige
Darstellung des Einlaßsystems
eines Motors dargestellt. Wie von einem Fachmann auf dem vorliegenden
Gebiet verstanden wird, saugt der Motor 10 Luft durch einen
Filter 12 ein. Mehr im einzelnen dargestellt, wird die
Luft in einen Filtereinlaß 14 gesaugt,
durch das Filter 12 und von dort zu dem eigentlichen Lufteinlaß 16 des
Motors.
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An
dem Lufteinlaß 16 ist
stromab von dem Filter 12 die Meßanzeige 20 für die Verengung
gemäß der vorliegenden
Erfindung befestigt dargestellt. Tatsächlich sind zwei Meßanzeigen 20 für die Verengung
in unterschiedlichen Positionen dargestellt, eine erste auf dem Filtergehäuse 22 und
eine zweite, die an der Einlaßkupplung 24 befestigt
ist. Beide Positionen sind akzeptabel, da das gleiche Druck- bzw. Unterdrucksignal
von jeder dieser Positionen gemessen werden kann.
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2 zeigt
eine seitliche Ansicht einer Meßanzeige 20 für die Verengung.
Wie man erkennt, weist die Meßanzeige 20 für die Verengung
ein Gehäuse 30 und
eine gekoppelte Basiskappe 32 auf. Wie ferner in 2 dargestellt
ist, weist das Gehäuse 30 ein
Fenster 33 auf, durch das eine sichtbare Anzeige gesehen
werden kann.
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Nunmehr
sei auf 3 Bezug genommen, in der die
inneren Komponenten, die die Meßanzeige 20 für die Verengung
bilden, in einer auseinandergezogenen Form dargestellt sind. Wie
vorstehend ausgeführt
worden ist, weist die Meßanzeige 20 für die Verengung
ein Gehäuse 30 und
eine Basiskappe 32 auf. Dies sind die beiden wesentlichen
Komponenten, die die äußere Struktur
der Meßvorrichtung
bilden. Weiterhin enthalten innerhalb der Meßvorrichtung sind ein Label 34,
eine Kalibrierungsfeder 36, ein Anzeigebecher 38 (oder
ein Ausrichtungsbecher 38), eine flexible Membran 40,
ein Verriegelungsring 42 und eine Rückstellungsabdeckung 44.
Im Betrieb bilden der Anzeigebecher 38, die flexible Membran 40 und
der Verriegelungsring 42 alle zusammen eine Membrananordnung 48,
die innerhalb des Gehäuses 30 bewegbar
ist.
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Nunmehr
sei auf 4 Bezug genommen, in der die
Beziehung der unterschiedlichen Komponenten, wenn sie zusammengesetzt
sind, leichter erkennbar ist. 4 zeigt
eine Querschnittsansicht der Meßanzeige 20 für die Verengung
in ihrer Rückstell- oder
Ruheposition. Das Gehäuse 30 weist
einen Einlaß 50 an
einem Ende davon auf. Der Einlaß 50 ist zur
Befestigung an dem Lufteinlaßsystem
konfiguriert und ermöglicht
als Folge davon, daß das
gewünschte
Druck- oder Unterdrucksignal in eine innere Kammer 52 innerhalb
des Gehäuses 30 eintritt.
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Unter
allgemeiner nochmaliger Bezugnahme auf 1 wird man
erkennen, daß es
zahlreiche unterschiedliche Möglichkeiten
gibt, die Umschaltmeßvorrichtung 20 an
dem Lufteinlaß 16 des
Motors zu befestigen. Als Beispiel könnte sich eine mit Gewinde versehene
Befestigung nach außen
außerhalb
des Lufteinlasses 16 erstrecken, die die Befestigung der Umschaltmeßvorrichtung 20 daran
aufnehmen könnte.
Außerdem
könnte
eine Befestigung vom Typ eines Bajonetts verwendet werden, die ebenfalls
unmittelbar an dem Lufteinlaß 16 befestigt
würde.
Allgemein gesprochen könnte
jeglicher Mechanismus verwendet werden, der physikalisch mit dem
Umschaltmeßgerät 20 verbunden
ist, so daß der
Einlaß 50 den Drucksignalen
innerhalb des Lufteinlasses 16 ausgesetzt ist.
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Das
Gehäuse 30 wird
an der Basiskappe 32 über
eine einschnappende bzw. einrastende Befestigung befestigt. Diese
einschnappende Befestigung wird durch geeignete Nuten 54 in
dem Gehäuse 30 und
damit in Beziehung stehende Erhebungen 56 in der Basiskappe 32 erzielt.
Diese Schnappverbindung zwischen dem Gehäuse 30 und der Basiskappe 32 hält auch
einen äußeren Rand 58 der
flexiblen Membran 40 fest. Die Zwischenfläche ist
speziell dafür ausgelegt,
um eine luftdichte Abdichtung zwischen der flexiblen Membran 40 und
dem Gehäuse 30 zu bilden.
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Außerdem ist
an der flexiblen Membran 40 der Anzeigebecher 38 und
der Verriegelungsring 42 befestigt. Ein innerer Rand der
flexiblen Membran 40 ist zwischen dem Verriegelungsring 42 und
dem Anzeigebecher 38 festgehalten. Der Anzeigebecher 38 und
der Verriegelungsring 42 sind in spezieller Weise ausgelegt,
um sich miteinander zu verriegeln, und bilden eine Abdichtung mit
der flexiblen Membran 40. Der Anzeigebecher 38 ist
so konfiguriert, daß er
sich innerhalb der inneren Kammer 52 des Gehäuses befindet,
während
der Verriegelungsring 42 auf der gegenüberliegenden Seite der flexiblen
Membran 40 positioniert ist. Auf diese Weise ist der Verriegelungsring 42 nicht
in der inneren Kammer 52 aufgenommen.
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Weiterhin
ist eine Kalibrierungsfeder 36 innerhalb der inneren Kammer 52 angeordnet.
Die Kalibrierungsfeder 36 steht in Kontakt mit dem Gehäuse 30 an
einem Ende und mit dem Anzeigebecher 38 an einem anderen
Ende. Wie sich aus dieser Positionierung offensichtlich ergibt,
ist die Kalibrierungsfeder 36 dazu ausgelegt, den Anzeigebecher 38 von
der Oberseite des Gehäuses 30 weg
vorzuspannen. In 4 sind der Anzeigebecher 38 und
der Verriegelungsring 42 in ihren Rückstell- oder Ruhepositionen positioniert.
Wie man erkennt, steht eine untere Verlängerung 62 des Verriegelungsrings 42 in
Kontakt mit der Basiskappe 32. Die Membrananordnung 48 (wiederum,
enthaltend den Anzeigebecher 38, die flexible Membran 40 und
den Verriegelungsring 42) wird durch die Kalibrierungsfeder 36 in
dieser Position gehalten, bis zusätzliche Kräfte erzeugt werden, die der
Kraft der Kalibrierungsfeder 36 entgegenwirken.
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Die
Basiskappe 32 ist unmittelbar benachbart zu dem Verriegelungsring 42 positioniert
und kommt zu manchen Zeiten in Kontakt damit. Die Basiskappe 32 weist
einen Knopfabschnitt 64 und einen ringförmigen äußeren Abschnitt 66 auf.
Ein Gelenkelement 68 verbindet den Knopfabschnitt 64 und
den äußeren ringförmigen Abschnitt 66 miteinander.
Unter Bezugnahme auf 7 ist dort eine Ansicht von unten
auf die Basiskappe 32 dargestellt, wobei die Basiskappe 32 entfernt
ist und der Knopfabschnitt 64, der ringförmige äußere Abschnitt 66 und
das Gelenkelement 68 deutlicher sichtbar sind.
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Die
Basiskappe 32 weist einen integralen Verriegelungsansatz 70 auf,
der sich ausgehend von dem Knopfabschnitt 64 nach oben
erstreckt. Der Verriegelungsansatz 70 ist speziell dafür konfiguriert,
um mit einem oberen Abschnitt 72 des Verriegelungsrings 42 zusammenzuwirken.
Der obere Abschnitt 72 weist eine Öffnung oder ein Loch 74 auf,
durch die bzw. das sich der Verriegelungsansatz 70 erstreckt. Wenn
sich die Membrananordnung 48 in ihrer Rückstellposition befindet, wie
in 4 dargestellt ist, erstreckt sich der Verriegelungsansatz 70 nach
oben durch die Öffnung 74 des
Verriegelungsrings und befindet sich unmittelbar unterhalb des Anzeigebechers 38.
Der Verriegelungsansatz 70 weist an einem oberen Ende davon
einen abgeschrägten,
genuteten Abschnitt 76 auf. Dieser abgeschrägte, genutete
Abschnitt 76 wirkt mit dem Verriegelungsring 42 zusammen,
wenn der Verriegelungsring 42 nach oben bewegt wird.
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Die
Rückstellungsabdeckung 44 ist
so konfiguriert, daß sie
in die Basiskappe 32 eingeschnappt werden kann. Ansätze 46 der
Rückstellungsabdeckung 44,
die sich nach außen
erstrecken, sind so konfiguriert, daß sie mit den Rändern 47 und
der Basiskappe 32 zusammenwirken. Mehr im einzelnen ist ein
Verriegelungsansatz 46 der Rückstellungsabdeckung 44 so
dargestellt, daß er
in den strukturellen Ansatz 47 eingreift und mit diesem
verriegelt ist. Als Folge davon ist die Rückstellungsabdeckung 44 unmittelbar
unterhalb des Knopfabschnitts 64 in ihrer Stellung gehalten.
Wie vorstehend ausgeführt
worden ist, bildet die Basiskappe 32 einen einrastenden bzw.
einschnappenden Befestigungsmechanismus für das Gehäuse 30. Unter Bezugnahme
auf 9 ist ein vergrößerter Abschnitt dieser Verbindung
dargestellt. Mehr im einzelnen ist der äußere Rand 58 der flexiblen
Membran 40 dargestellt, wie er zwischen der Basiskappe 32 und
dem Gehäuse 30 sandwichartig
aufgenommen ist. Ebenfalls dargestellt ist, daß ein Label 34 unmittelbar
benachbart zu der inneren Wand des Gehäuses 30 angeordnet
ist.
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Unter
Bezugnahme auf 9 ist auch der Gelenk- bzw.
Schwenkvorgang nach der vorliegenden Erfindung dargestellt. Insbesondere
ist der Knopfabschnitt 64 der Basiskappe 32 in 9 in zwei
Positionen dargestellt. Zunächst
befindet sich der Knopfabschnitt 64 in seiner natürlichen
Position oder Stellung, wie in der Querschnittsform dargestellt ist.
Alternativ, was in gestrichelten Konturen dargestellt ist, hat sich
der Knopfabschnitt 64 zu einer niedergedrückten Position
bewegt, so daß sich
ein Teil um den Gelenkabschnitt 68 gedreht hat.
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Wie
vorstehend ausgeführt
worden ist, erzeugt der Motor, an dem die Meßanzeige 20 für die Verengung
angebracht ist, ein Unterdrucksignal stromab von dem Luftfilter.
Dieses Unterdrucksignal wird über
den Gehäuseeinlaß 50 an
die innere Kammer 52 weitergeleitet. Da die innere Kammer 52 eine luftdichte
Umschließung
ist, erzeugt dieses Unterdrucksignal eine Kraft auf allen Wänden davon,
einschließlich
der Membrananordnung 48. Da die flexible Membran 40 in
der Lage ist, sich frei zu bewegen, erzeugt das Unterdrucksignal
eine translatorische Kraft, die die Membrananordnung 48 nach
oben drückt.
Diese translatorische Kraft wirkt der Kalibrierungsfeder 52 entgegen,
um eine kontrollierte Bewegung der Membrananordnung 48 zu
erzeugen. Wenn das Vakuumsignal ansteigt, steigt auch die Kraft
an, so daß auf
diese Weise eine Kompression der Kalibrierungsfeder 36 die
Folge ist.
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Nunmehr
auf 5 bezugnehmend, ist die Meßanzeige 20 für die Verengung
dargestellt, nachdem sie eine vorbestimmte Höhe des Vakuumsignals erreicht
hat. Die Komponenten sind so gewählt,
daß diese
vorbestimmte Höhe
eines Unterdrucksignals einen genau vorhersagbaren Bereich der Bewegung für die Membrananordnung 48 erzeugt.
Wie man anhand von 5 erkennt, hat sich die Membrananordnung 48 bis
zu einer Position bewegt, in der sie nunmehr in ihrer festgestellten
oder verriegelten Position verriegelt ist. Diese Verriegelung wird
dadurch erreicht, daß die
abgeschrägte
Nut 76 den Verriegelungsring 42 in der festgestellten
Position hält.
Anders ausgedrückt,
befindet sich die ringförmige
Oberfläche,
die die Öffnung 74 des
Verriegelungsrings umgibt, in unmittelbarem Kontakt mit einem oberen ebenen
Abschnitt 78 der abgeschrägten Nut 76.
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Um
die Meßanzeige 20 für die Verengung zurückzustellen,
muß die
verriegelnde oder haltende Beziehung zwischen dem Verriegelungsansatz 70 und
dem Verriegelungsring 42 gestört bzw. aufgehoben werden.
Um dies zu erreichen, wird der Knopfabschnitt 64 der Basiskappe 32 niedergedrückt, was eine
damit in Bezug stehende seitliche Bewegung des Verriegelungsansatzes 70 zur
Folge hat.
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Nunmehr
sei auf 6 Bezug genommen, in der der
Knopfabschnitt 64 in seiner niedergedrückten Orientierung dargestellt
ist. Mehr im einzelnen dargestellt, wird eine Kraft auf die Rückstellungsabdeckung 44 in
der Richtung des Pfeils A aufgebracht. Dies hat eine Schwenkbewegung
des Knopfabschnitts 64 um den Gelenkabschnitt 68 zur
Folge. Diese schwenkende Wirkung bringt den Verriegelungsansatz 70 dazu,
sich seitlich zu bewegen und auf diese Weise den oberen ebenen Abschnitt 78 aus der
haltenden Oberfläche 80 des
Verriegelungsrings 42 zu schieben.
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Wie
vorstehend ausgeführt
worden ist, spannt die Kalibrierungsfeder 36 die Membrananordnung 48 von
dem oberen Abschnitt des Gehäuses 30 weg
vor. Als Folge davon, wenn der obere ebene Abschnitt 78 des
Verriegelungsansatzes 70 von unterhalb des Verriegelungsrings 42 herausgezogen
wird, hat die Kalibrierungsfeder 36 eine Bewegung in der Richtung
des Pfeils B zur Folge. Der Verriegelungsring 42 kann dann
in dieser Richtung nach unten weiterbewegt werden, bis er mit dem
Knopfabschnitt 64 in Kontakt kommt, vorausgesetzt, daß kein entgegenwirkendes
Unterdrucksignal in der inneren Kammer 52 vorhanden ist.
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Nunmehr
sei auf 14 Bezug genommen, in der
die funktionelle Wirkung des Knopfabschnitts 64 dargestellt
ist. Mehr im einzelnen zeigt 14, wie
der Knopfabschnitt 64 auf unterschiedliche Kräfte reagiert.
In jedem Fall ist der Verriegelungsansatz 70 so ausgelegt,
daß er
sich ausgehend von dem Knopfabschnitt 64 nach oben erstreckt.
Diese gesamte Struktur aus Verriegelungsabschnitt 70 und Knopfabschnitt 64 ist
an dem ringförmigen äußeren Abschnitt 64 über ein
Gelenkelement 68 befestigt. In jedem Falle erzeugt das
Gelenk eine gewünschte Reaktion
auf Kräfte,
die durch unterschiedliche Elemente erzeugt werden.
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Nunmehr
sei speziell auf 14A Bezug genommen, die zeigt,
daß wenn
eine seitliche Kraft auf den Verriegelungsansatz 70 in
der Richtung ausgeübt
wird, die durch den Pfeil C angegeben ist, sowohl der Knopfabschnitt 64 als
auch der Verriegelungsansatz 70 sich um den Gelenkabschnitt 68 drehen.
Diese Kraft wird auf den Verriegelungsansatz 70 auf diese
Weise ausgeübt,
wenn sich die Membrananordnung 48 nach oben bewegt. Dies
bedeutet, daß wenn das
Vakuumsignal innerhalb der inneren Kammer 52 vergrößert wird,
eine Kraft über
die flexible Membran 40 auf dem Verriegelungsring 42 ausgeübt wird.
Der Verriegelungsring 42 verschiebt sich entlang des Verriegelungsansatzes 70,
bis er die angeschrägte
Nut 76 erreicht. Aufgrund der Konfiguration der angeschrägten Nut 76 wird
dann eine seitliche Kraft auf den Verriegelungsansatz 70 in
der Richtung des Pfeils C ausgeübt.
Diese Kraft erzeugt die vorstehend beschriebene gewünschte Reaktion,
nämlich daß der Knopf 64 und
der Verriegelungsansatz 70 dazu veranlaßt werden, sich um das Gelenkelement 68 zu
drehen.
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Unter
Bezugnahme auf 14B ist die Reaktion des Knopfabschnitts 64 auf
eine nach oben gerichtete Kraft dargestellt, die von unten in der
Richtung des Pfeils D ausgeübt
wird. Eine Kraft in der Richtung von D stellt die typische Rückstellkraft
dar, die durch den Benutzer aufgebracht wird, um die Meßanzeige 20 für die Verengung
zurückzustellen. Nochmals
sei gesagt, daß die
gewünschte
Drehbewegung um das Gelenkelement 68 dargestellt ist.
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Nunmehr
sei auf 14C Bezug genommen, in der der
Knopf 64 dargestellt ist, wie er einer nach unten gerichteten
Kraft in der Richtung der Pfeile E unterworfen ist. Wie man erkennt,
veranlaßt
diese nach unten gerichtete Kraft den Knopfabschnitt 64 dazu,
daß er
in seine Ruheposition zurückbewegt wird.
Die Kraft in der Richtung von E stellt die Kraft dar, die durch
die Kalibrierungsfeder 36 ausgeübt wird, wenn sie die Membrananordnung 48 zurück nach
unten in Kontakt mit dem Knopfabschnitt 64 vorspannt. Insbesondere
würde diese
Kraft durch den Verriegelungsring 42 ausgeübt, wenn
er mit dem Knopfabschnitt 64 in Kontakt steht.
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Als
letztes zeigt 14D eine Kraft, die durch einen
Pfeil F in einer nach unten weisenden Richtung dargestellt ist,
und die auf den oberen Teil des Verriegelungsabschnitts 70 ausgeübt wird.
Dies bewegt erneut den Knopfabschnitt 64 zurück in seine Ruheposition.
Diese Kraft tritt dann auf, wenn ein Abschnitt des Anzeigebechers 38 sich
in Kontakt mit dem oberen Teil des Verriegelungsansatzes 70 befindet.
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Wie
man erkennt, stellen die unterschiedlichen Kräfte, die in 14 dargestellt
sind, diejenigen Kräfte
dar, die in typischer Weise während
eines normalen Betriebszyklus auftreten.
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Nunmehr
sei auf 8 Bezug genommen, in der eine
obere Querschnittsansicht dargestellt ist, entsprechend den Schnittlinien
8-8 in 5. Insbesondere zeigt diese Fig. die obere Oberfläche des Verriegelungsrings 42 und
der Öffnung 74 des
Verriegelungsrings, die darin angeordnet ist. Der Verriegelungsansatz 70 erstreckt
sich zumindest teilweise durch die Öffnung 74 des Verriegelungsrings.
Wie im Vergleich mit 5 ersichtlich ist, ist diese
Schnittdarstellung gezeigt, wobei sich die Membrananordnung 58 in
ihrer verriegelten Position befindet.
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Die
Zusammenwirkung zwischen der Basiskappe 32 und der Membrananordnung 48 bringt
insbesondere die Anpassung an die Verwendung einer Konstruktion
mit einer einzelnen Basiskappe mit sich. Wie für einen Fachmann gut bekannt
ist, der mit Gußteilen
aus Kunststoff vertraut ist, besteht ein Problem oder eine Komplikation
dann, wenn geformte Kunststoffgelenke verwendet werden. Dies bedeutet,
daß aufgrund
der Natur des Materials das Gelenkelement dazu neigt, die Konfiguration
einzunehmen, in der es sich die meiste Zeit hindurch befindet. Wenn
bspw. ein Kunststoffteil durch eine äußere Kraftquelle fortwährend und
zwangsläufig
in eine bestimmte Form gebracht wird, nimmt das Kunststoffteil letztlich
eine "Festlegung" auf diese Form ein.
Im Falle der Basiskappe 32 ist der Knopfabschnitt 64 so
konfiguriert, daß er
sich in seiner natürlichen
oder Ruhestellung befindet, wenn das Gelenkelement 68 nicht
gebogen ist. Wenn der Knopfabschnitt 64 allerdings gedrückt wird,
um die Rückstellfunktion
der Meßanzeige 20 für die Verengung
zu erfüllen,
wird er niedergedrückt
und das Gelenkelement 68 wird um einen bestimmten Weg durchgebogen.
Es wäre
in höchstem
Maße unerwünscht, daß die Basiskappe 32 eine
Konfiguration einnimmt, in der das Knopfelement 64 in seiner
gedrückten
Position gehalten wird, aufgrund der ständigen Durchbiegung des Gelenkelements 68.
Die vorliegende Erfindung vermeidet allerdings speziell dieses Problem
dadurch daß der
Verriegelungsvorsprung 70 in geeigneter Weise konfiguriert
wird, mit dem Verriegelungsring 42.
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Wie
vorstehend bereits beschrieben worden ist, ist der Verriegelungsansatz 70 in
spezieller Weise konfiguriert, so daß er sich durch die Öffnung 74 des Verriegelungsrings
hindurch erstreckt. Wie man anhand von 4 erkennt,
ist der Verriegelungsansatz 70 dann, wenn die Meßanzeige 20 für die Verengung sich
in ihrer Rückstellkonfiguration
befindet, durch die Öffnung 74 des
Verriegelungsrings umgeben, so daß der Knopfabschnitt 64 zu
nahezu allen Zeiten in seiner Ruhestellung gehalten oder festgehalten
wird. Dies ist kritisch, da es jegliches "Feststellen" des Verriegelungselements 68 in
einer unerwünschten
Konfiguration vermeidet.
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Nunmehr
bezug nehmend auf sowohl 5 als auch 8 ist
der Anzeigebecher 38 mit einer zylindrischen Verlängerung 82 versehen,
die im wesentlichen den Verriegelungsansatz 70 überdeckt.
In ähnlicher
Weise enthält
das Gehäuse 30 ein
darauf bezogenes, im wesentlichen zylindrisches Gehäuse 84,
welches mit der zylindrischen Verlängerung 82 des Anzeigebechers
ausgerichtet ist. Sowohl die zylindrische Verlängerung 82 als auch
das zylindrische Gehäuse 84 sind
koaxial miteinander ausgerichtet, so daß eine Bewegung der Membrananordnung 48 in ausreichendem
Maße innerhalb
der Meßanzeige
für eine
Verengung enthalten ist. Diese Beziehung sorgt für eine richtige Ausrichtung
für die
Membrananordnung 48. Unter besonderer Bezugnahme auf 8 kann
diese koaxiale Ausrichtung ohne weiteres erkannt werden.
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Wie
vorstehend bereits angedeutet worden ist, ist die Meßanzeige 20 für eine Verengung
mit einer visuellen Anzeige dafür
versehen, wenn ein vorbestimmtes Unterdrucksignal erreicht worden
ist. Wie vorstehend dargestellt worden ist, kann diese Anzeige lediglich
das Vorhandensein oder das Nicht-Vorhandensein des Anzeigebechers 38 in
dem Fenster 33 umfassen. Nunmehr sei auf 10 bis 13 Bezug
genommen, in denen eine alternative visuelle Anzeige mit zwei Farben
dargestellt ist. In dieser Ausführungsform
zeigt das Fenster 33 eine erste Farbe an, wenn sich das
Meßgerät in seiner Rückstell-
oder Ruheposition befindet, während
eine zweite Farbe angezeigt wird, sobald das Meßgerät die eingestellte oder verriegelte
Position erreicht hat. Während Übergangsperioden
kann eine teilweise Sichtbarkeit von beiden Farben möglich sein.
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Nunmehr
sei auf 10 und 11 Bezug genommen,
in denen eine Struktur zum Erreichen dieses Merkmals einer Anzeige
mit mehreren Farben dargestellt ist. Bei der Vorrichtung nach 10 ist der
Anzeigebecher 38 verändert
worden, um einen kontrastierenden Ring 90 aufzunehmen,
der innerhalb des bereits vorher vorhandenen Anzeigebechers 38 sitzartig
aufgenommen ist. Eine Sichtverlängerung 92 des
kontrastierenden Rings 90 ist speziell konfiguriert, um
sich um den verbleibenden Teil des Anzeigebechers 38 herum
zu erstrecken.
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In
dieser Ausführungsform
ist wiederum das Gehäuse 30 mit
einem Sichtfenster 33 versehen, bei dem es sich entweder
um einen durchsichtigen Abschnitt des Gehäuses 30 oder um einen
durchsichtigen Bereich des Labels 34 handeln kann. In dieser Ausführungsform
sind der kontrastierende Ring 90 und speziell die Sichtverlängerung 92 unmittelbar
benachbart zu dem Fenster 33 positioniert, wenn sich das
Meßgerät in seinem
Rückstellzustand
befindet. Beispielsweise könnte
der kontrastierende Ring 90 aus einem grün gefärbten Material
hergestellt sein, wobei dann als Folge eine grüne Anzeige durch das Fenster 33 angezeigt
würde.
Alternativ, wenn die Meßanzeige 20 für eine Verengung
ihre eingestellte Position erreicht hat, haben sich sowohl der Anzeigebecher 38 als
auch der kontrastierende Ring 90 nach oben bewegt. In dieser
eingestellten Position ist nun die Seitenwand des Anzeigebechers 38 unmittelbar benachbart
zu dem Fenster 33 positioniert. Da der Anzeigebecher 38 anders
gefärbt
ist im Vergleich zu dem kontrastierenden Ring 90, wird
eine andersfarbige Anzeige in dem Fenster 33 vorhanden
sein. Als Folge davon wird eine zweifarbige Anzeige erhalten, dadurch
daß der
kontrastierende Ring 90 hinzugefügt wird.
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Eine
alternative Ausführungsform
zum Erzielen dieses Merkmals einer zweifarbigen Anzeige ist in 12 und 13 dargestellt.
In diesem Fall wird ein Anzeigebecher 38 verwendet, der
im wesentlichen ähnlich
dem ist, der in 3 bis 5 dargestellt
ist. Außerdem
wird nun ein sich nach unten erstreckender Schild 96 an
einem oberen Abschnitt des Gehäuses 30 befestigt.
Im allgemeinen erstreckt sich der Schild 96 um eine ausreichende
Entfernung nach unten, so daß er
durch das Fenster 33 gesehen werden kann. Als Folge davon
wird der Anzeigebecher 38 dann, wenn sich die Meßanzeige 30 für eine Verengung
in ihrer eingestellten Position befindet, wie in 12 dargestellt
ist, unterhalb des Fensters 33 positioniert sein, und der
Schild 96 ist freigelegt. Wenn die Meßanzeige 20 für die Verengung
ihre eingestellte Position erreicht, hat sich allerdings der Anzeigebecher 38 wiederum
in eine Position unmittelbar benachbart zu dem Fenster 33 bewegt.
Auf diese Weise kann der Anzeigebecher 38 nun durch das
Fenster 33 gesehen werden. Wiederum wird die kontrastierende
Anzeigefähigkeit
dadurch erhalten, daß der Anzeigebecher 38 und
der Schild 96 aus Materialien mit unterschiedlichen Farben
hergestellt werden.
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Obwohl
die vorstehend beschriebene Erfindung als eine Anzeige mit zwei
Positionen beschrieben worden ist, entweder die eingestellte oder
gesetzte Position oder die Rückstellposition,
wird darauf verwiesen, daß in
gleicher Weise ein Meßgerät mit mehreren
Positionen erzielt werden könnte.
Nunmehr sei auf 15 Bezug genommen, in der ein
alternativer Verriegelungsansatz 98 dargestellt ist. In dieser
Ausführungsform
sind mehrere Verriegelungspositionen dargestellt, so daß das Meßgerät auf diese
Weise in der Lage ist, sich an mehreren Etappen seines Betriebs
zu verriegeln.
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Im
Hinblick darauf, daß die
vorstehende Beschreibung der vorliegenden Erfindung lediglich beispielhafte
Ausführungsformen
davon beschreibt, sei darauf verwiesen, daß andere Variationen als innerhalb
des Bereichs der vorliegenden Erfindung liegend betrachtet werden.
Daher ist die vorliegende Erfindung nicht auf die speziellen Ausführungsformen beschränkt, die
im einzelnen in dieser Beschreibung beschrieben worden sind. Stattdessen
sollte auf die beigefügten
Ansprüche
Bezug genommen werden, die den Umfang und Inhalt der vorliegenden
Erfindung angeben.