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ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein verbessertes Bremskontrollsystem,
insbesondere für
den Einsatz auf Fahrzeugen wie z.B. einer Kombination aus Zugmaschine
und Anhänger.
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Bei
Ausführungen
nach dem Stand der Technik sind Schwerlastkraftwagen und sonstige
große Fahrzeuge
normalerweise mit einem Druckluft-Betätigungssystem ausgestattet.
Das Druckluft-Betätigungssystem
bringt Luft auf eine Betriebskammer auf um eine Membran in einer
ersten Richtung zu verschieben. Eine Druckstange verschiebt sich
normalerweise mit der Membran und die Druckstange ist mit einem
Gestänge
verbunden, das die Fahrzeugbremsen betätigt. Eine Notkammer ist im
Allgemeinen außerdem
neben der Betriebskammer angebracht und lässt sich betreiben, um die
Druckstange für
den Fall, dass das Luftsystem ausfällt, zu verschieben. Zu diesem
Zweck ist eine hochfeste Triebfeder normalerweise in die Notkammer
eingebaut, um die Druckstange zu betätigen, falls es in der Systemluftleitung
zu einem Ausfall kommt. Diese Feder betätigt normalerweise auch die
Druckstange, wenn das Fahrzeug geparkt wird.
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Ein
Bremszylinder weist eine vorgegebene verfügbare Größe der Bewegung bzw. Verschiebung, oder
des Hubs, für
die Druckstange auf. Die Größe der Verschiebung,
die erforderlich ist, um die Bremsen voll wirksam zu betätigen, muss
sorgfältig
kontrolliert werden, so dass sie innerhalb des Hubs des Bremszylinders
liegt. Bei Ausführungen
nach dem Stand der Technik traten Situationen auf, bei denen es
eine zu große
Druckstangenverschiebung zur Betätigung
des Bremssystems gab. Diese zu große, benötigte Druckstangenverschiebung
kann durch irgendeinen von mehreren Faktoren entstehen. Normalerweise
ist eine zu große
Verschiebung auf einen Bremsbelagverschleiß zurückzuführen. Wenn die Bremsen verschleißen, wird
eine größere Verschiebung
der Druckstange zum Betätigen
der Bremsen benötigt.
Wenn außerdem
die Gestänge,
die Verbindungen usw. zwischen den Bauteilen, die die Druckstange
mit den Bremsen verbinden, sich biegen oder locker werden oder stark
verschleißen,
kann eine zusätzliche
Druckstangenverschiebung zum richtigen Ausführen des Hubs der Bremse erforderlich
sein. Eine Kombination aus diesen mehreren Merkmalen kann manchmal
bewirken, dass die Größe der Druckstangenverschiebung,
die benötigt
wird, um die Bremsen zu betätigen,
die verfügbare
Druckstangenverschiebung, d.h. den Hub, des Bremszylinders erreicht.
Dies ist natürlich
eine unerwünschte
Situation.
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Bei
Ausführungen
nach dem Stand der Technik wurde versucht, die Größe der Druckstangenverschiebung
bei der Betätigung
der Bremse zu kontrollieren und einem Fahrer einen gewissen Hinweis
bereitzustellen, falls eine zu große Druckstangenverschiebung
auftritt. Die Ermittlung, ob eine zu große Druckstangenverschiebung
vorliegt, ist abhängig
von dem Auslegungshub, oder Nennhub, des Bremszylinders. Außerdem wird
eine Einrichtung, die als Gestängesteller
bekannt ist, normalerweise zwischen die Druckstange und die Feststellbremse
eingebaut. Der Gestängesteller
wird inkrementell eingestellt, um das Spiel im Bremssystem zu kompensieren
und die benötigte
Druckstangenverschiebung zu verringern. Es sind jetzt automatische
Gestängesteller
verfügbar,
die das Feststellbremssystem automatisch einstellen.
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Ferner
wurden elektronische Anzeigesysteme vorgeschlagen. Es sind jedoch
mehrere Hindernisse zu überwinden.
Erstens ist das Speisen und Kontrollieren von elektronischen Anzeigeeinrichtungen
an jedem der Bremszylinder an einem 18-rädrigen Fahrzeug kostspielig.
Die alleinigen Kosten bezüglich
der Verdrahtung für
das Fahrzeug übersteigen
die Kosten von sämtlichen
elektronischen Anzeigeeinrichtungen inklusive der Kontrollausrüstung. Weiterhin
kann die aggressive Umgebung, in der die Bremszylinder montiert
sind, die Drähte
beschädigen,
die zum Anschluss der Bremszylinder an einen Controller dienen.
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Ferner
gibt es für
die Zugmaschinen sowie die Anhänger
zahlreiche Konfigurationen. Zum Beispiel kann die Zahl der Achsen
an den Zugmaschinen und den Anhängern
variieren. Jede Achse kann einen Federspeicher-Bremszylinder oder
nur einen Betriebsbremszylinder umfassen. Der Effizienz wegen wäre es wünschenswert,
einen einzigen elektronischen Controller zu haben, der dauerhaft
programmiert sein könnte,
um die spezifische Konfiguration des Fahrzeuges zu erkennen, auf
dem er installiert ist.
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US-A-5450930 offenbart
ein System gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1 und bezieht sich auf eine elektronische Hochleistungsbrems-Anzeigeeinrichtung,
wobei die elektronischen Anzeigeeinrichtungen Sensorgebilde aufweisen,
die in einen Steinschlagschutz für
einen Bremszylinder eingebaut sind. Der Einbau des Sensors in den
Steinschlagschutz schützt
den Sensor und dessen zugeordnete Drähte und Kontakte vor Schäden durch
die sonstigen Bauteile im Bremszylinder.
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US-A-5358075 bezieht
sich auf eine Verschiebungs- und Einstellkontrolleinrichtung für eine Bremse
mit einem Fahrzeugbremsverschleiß-Warnsystem, das einen Verschiebungssensor
zum Ermitteln der Relativverschiebung aufweist, die notwendig ist,
um eine Bremse voll wirksam zu betätigen. Der Verschiebungssensor
weist einen Kolben auf, der in einem Schaft betrieben wird. Die
Verschiebung des Kolbens im Schaft steht im Verhältnis zu dem Weg, um den sich
der Bremsengestängesteller
verschieben muss, um die Bremsen voll wirksam zu betätigen. Wenn
die Bremsen betätigt
werden, wird der Ort des Kolbens im Schaft des Verschiebungssensors hinsichtlich
der Ermittlung des Bremsenverschleißes relevant.
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US-A-5302939 bezieht
sich auf eine Doppelreifenausgleichsvorrichtung, die eine Fernanzeigeeinrichtung
aufweist, wobei die Membran der Doppelreifenausgleichsvorrichtung
einen Axialaufnehmer aufweist, der gegebenenfalls einen Schalter
in einem Radiofrequenz-Senderkreis betätigt, der an ein Rad montiert
ist. Der Sender sendet ein Signal, das sich, je nach dem Zustand
des Schalters, ändert.
Ein Radiofrequenzempfänger
auf dem Fahrzeug, der mit einer Anzeigeeinrichtung in einem Fahrerhaus
verbunden ist, reagiert auf das Signal und gibt dem Fahrer bezüglich des
Zustandes der Ausgleichsvorrichtung eine geeignete Information aus.
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Es
ist eine Aufgabe der Erfindung, den Zustand einer schleifenden Bremse
anzuzeigen.
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KURZE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Gemäß einem
ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Fahrzeug-Bremskontrollsystem
bereitgestellt, das Folgendes umfasst:
einen Bremszylinder;
einen
Sensor, der dem Bremszylinder zugeordnet ist, wobei der Sensor ein
Ruhesignal erzeugt, das eine Ruheposition des Bremszylinders anzeigt;
einen
Bremskreis, der basierend auf einem Versuch des Fahrers, den Bremszylinder
zu betätigen,
ein Bremssignal erzeugt;
einen Controller, der ein Signal von
dem Sensor empfangt, wobei der Controller das Bremssignal von dem Bremskreis
empfängt;
wobei
der Controller den Zustand einer schleifenden Bremse anzeigt, wenn
der Sensor anzeigt, dass der Bremszylinder nicht in der Ruheposition
ist und der Bremskreis nicht das Bremssignal erzeugt.
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Die
vorliegende Erfindung stellt ein Bremskontrollsystem bereit, das
eine Vielzahl von Bremskontrolleinrichtungen, die an einem Fahrzeug
an jeden Bremszylinder von einer Vielzahl von Bremszylindern montiert
sind, umfasst. Jede der Bremskontrolleinrichtungen umfasst mindestens
einen Magnet und eine Magnetdetektiervorrichtung, die sich während der
Bremsenbetätigung
relativ zueinander verschieben und sich in dem Maße zunehmend
verschieben, wie die Bremse verschleißt. Das Bremskontrollsystem
umfasst außerdem
einen Controller, der ein Signal von jeder der Magnetdetektiervorrichtungen
empfängt,
ein Bremssignal, das anzeigt, wann der Bremszylinder von einem Fahrer
aktiviert wird, sowie Drucksignale von jedem der Bremszylinder,
die anzeigen, wann der Luftdruck in jedem Bremszylinder einen vorgegebenen
Wert erreicht. Jede Bremskontrolleinrichtung umfasst außerdem einen
RF-Sender, der periodisch den Zustand des Bremszylinders an den
Controller überträgt.
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Jeder
Magnet ist vorzugsweise an einer im Allgemeinen hohlen, zylindrischen
Hülse ausgebildet,
die an eine Druckstange im Bremszylinder montiert ist. Während die
Druckstange betätigt
wird, verschiebt sich die Hülse
in Bezug auf eine Vielzahl von Schaltern, die in einen Steinschlagschutz
im Bremszylinder eingebettet sind. Während der Bremszylinder betätigt wird,
verschiebt sich die Hülse
in Bezug auf die magnetische Detektiervorrichtung, wodurch ein Signal
erzeugt wird, das für
die Verschiebung der Druckstange bezeichnend ist.
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Bei
einer Ausführungsform
umfasst die Hülse
eine Vielzahl von an der Hülse
befestigten Magneten. Bei anderen Ausführungsformen umfasst die Hülse Partikel
in einer Nylonmatrix. Teile der Hülse sind selektiv magnetisiert
oder die Hülse
ist von einem axialen Ende zum anderen axialen Ende magnetisiert.
Die Magnetisierung der Hülse
an einem axialen Ende ist hoch und nimmt zum entgegengesetzten axialen
Ende hin linear ab. Ein Hallelement, das in den Steinschlagschutz
eingebaut ist, erkennt den Pegel des Magnetfeldes und dient zur
Ermittlung der entsprechenden Verschiebung der Druckstange.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die
obigen sowie die sonstigen Vorteile der vorliegenden Erfindung werden
dem Fachmann aus der folgenden detaillierten Beschreibung einer
bevorzugten Ausführungsform
leicht klar, wenn sie im Licht der beiliegenden Zeichnungen herangezogen
wird, wobei:
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1 eine
schematische Ansicht des Bremskontrollsystems der vorliegenden Erfindung ist,
die an einer Kombination aus Zugmaschine und Anhänger installiert ist;
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2 eine
Schnittdarstellung eines Bremszylinders von 1 ist;
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3 eine
perspektivische Darstellung eines Controllers von 1 ist;
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3A eine
grafische Darstellung für
die Programmierung des Controllers von 3 ist;
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4 eine
schematische Darstellung des Controllers von 3 ist;
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5 eine
perspektivische Teilexplosionsdarstellung von der Hülse in 2 ist;
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6 eine
Schnittdarstellung des Steinschlagschutzes von 2 ist;
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7 eine
auseinander gezogene, perspektivische Darstellung des Steinschlagschutzes
von 6 ist;
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8 eine
perspektivische Darstellung einer alternativen Hülse ist, die im Bremszylinder
von 2 verwendet werden könnte;
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9 eine
Ansicht der Hülse
von 8 ist, die magnetisiert wird;
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10 eine
perspektivische Darstellung der Hülse und der Magneten von 9 ist;
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11 eine
vergrößerte Darstellung
der Hülse
und des Steinschlagschutzes von 2 in einer ersten
Position ist;
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12 die
Hülse und
den Steinschlagschutz von 11 in
einer zweiten Position zeigt;
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13 die
Hülse und
den Steinschlagschutz von 11 in
einer dritten Position zeigt;
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14 die
Hülse und
den Steinschlagschutz von 11 in
einer vierten Position zeigt;
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15 eine
Schnittdarstellung einer zweiten alternativen Hülse und eines alternativen
Steinschlagschutzes ist, die im Bremszylinder von 2 genutzt
werden könnten;
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16 eine
perspektivische Explosionsdarstellung einer dritten alternativen
Hülse und
eines dritten alternativen Steinschlagschutzes ist, die im Bremszylinder
von 2 genutzt werden könnten;
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17 eine
Ansicht des Steinschlagschutzes von 16 in
einer ersten Position ist;
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18 den
Steinschlagschutz von 16 in einer zweiten Position
zeigt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
EINER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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Ein
Bremskontrollsystem 20 gemäß der vorliegenden Erfindung
ist für
die Verwendung auf Fahrzeugen wie z.B. einer Zugmaschine 22 und
einem Anhänger 24 bestimmt.
Die Zugmaschine 22 und der Anhänger 24 umfassen jeweils
eine Vielzahl von Bremszylindern 26, die die Bremsen eines
Fahrzeuges in einer allgemein bekannten Weise betätigen. Ein
Controller 28 ist jeweils an der Zugmaschine 22 und
dem Anhänger 24 zur
Kontrolle der Bremszylinder 26 installiert. Vorzugsweise
steht jeder der Controller 28 in Kommunikation mit einer
Satellitenantenne 30, dem Fahrzeug-Mikrocontroller 32 für die Zugmaschine 22 und
einem Head-up-Display 34 in der Zugmaschine 22.
Außerdem
ist der Controller 28, der auf dem Anhänger 24 installiert
ist, mit einer Dreifarben-LED 36 verbunden, die an der
Frontpartie des Anhängen 24 installiert
ist, damit sie im Rückspiegel der
Zugmaschine 22 sichtbar ist. Die LED 36 ist vorzugsweise
eine Dreifarben-LED 36, die Grün, Gelb oder Rot anzeigt, wodurch
angezeigt wird, dass die Bremsen am Anhänger 24 sich jeweils
in einem sicheren Zustand, in einem Einstellungsbedarfszustand oder
in einem gefährlichen
Zustand befinden.
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Sämtliche
Informationen von den beiden Controller 28, die den Betrieb
von allen Bremszylindern 26 betreffen, werden dem Fahrer
auf dem Head-up-Display 34 durch Kommunikation mitgeteilt. Außerdem werden
sämtliche
Informationen von den beiden Controller 28 über die
Satellitenantenne 30 an einen zentralen Ort, wie z.B. dem
Abfertigungsort für die
Zugmaschine 22 und den Anhänger 24, übertragen.
Weiterhin werden Informationen von den Controller 28 dem
Fahrzeug-Mikrocontroller 32 über einen Fahrzeugbus kommuniziert.
Zusätzlich
können
Informationen von den Controllern 28 über Funksignale oder ähnliche
Mittel an das Bedienungspersonal von Fahrzeugwiegestationen übertragen
werden, und zwar in einer Weise, die mit der zum Kommunizieren des
Gewichtes des Fahrzeuges bei einer Vorbeifahrt vergleichbar ist.
Außerdem
ist die LED 36 für
das Wiegestationsbedienungspersonal sowie für die sonstigen Fahrzeuge auf
der Straße,
wie z.B. Polizeiwagen, sichtbar.
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Jetzt
wird auf 2 Bezug genommen. Jeder der
Bremszylinder 26 umfasst eine Betriebskammer 42.
Wie allgemein bekannt ist, bewirkt der Luftdruck über die
Luftleitung 44 in der Betriebskammer 42, dass
die Membran 46 sowie die Druckstange 50 und das
Joch 52 sich nach unten bewegen, wodurch die Bremse betätigt wird.
Ein Druckschalter 54 misst den Luftdruck in der Betriebskammer 42 und
der Luftleitung 44. Vorzugsweise wird ein Druckschalter 54 bei
6 psi eingeschaltet. Ein aus Kunststoff gegossener Steinschlagschutz 56 ist
in die Betriebskammer 42 eingebaut. Die Druckstange 50 wird
durch den Steinschlagschutz 56 hindurch ein- und ausgefahren. Der
Steinschlagschutz 56 umfasst eine Vielzahl von Schaltern,
vorzugsweise einen oberen Schalter 60 und einen unteren
Schalter 62. Die Schalter 60, 62 sind
magnetisch betätigte
Schalter, wie z.B. Reed-Schalter oder Hallschalter, die dem auf
diesem Gebiet tätigen
Fachmann allgemein bekannt sind. Im Allgemeinen sind diese Typen
von magnetisch betätigten
Schaltern entweder Schließer
oder Öffner
und schalten, wenn sie sich in der Nähe eines Magnetfeldes befinden.
Vorzugsweise sind die Schalter 60, 62 Schließer, die
in der Nähe
eines ausreichend starken Magnetfeldes geschlossen werden.
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Obwohl
jeder der Schalter 60, 62 von jedem der Bremszylinder 26 mittels
elektrischer Festverdrahtungs-Drähte
an den Controller 28 angeschlossen werden kann, umfasst
vorzugsweise jeder Bremszylinder 26 mindestens einen RF-Sender 63. Dieser
RF-Sender ist vorzugsweise ein Ein-Chip-RF-Sender 63, der
in den Steinschlagschutz 56 zwischen die Schalter 60, 62 eingebettet werden
kann. Der RF-Sender 63 kann eine Batterie umfassen, deren
Nutzlebensdauer größer als
die des Bremszylinders 26 ist. Zum Verlängern der Batterielebensdauer
kann der Sender 63 so lange in einem Stromsparschlafmodus
(„sleep” mode)
betrieben werden, bis ein Ereignis auftritt, das durch die Änderung
des Zustandes von einem der Schalter 60, 62, 54 gekennzeichnet
ist und bei dem der Sender ein Signal übertragen würde. Alternativ dazu kann der RF-Sender 63 ein
passiver Sender sein, wie er z.B. im Fachgebiet bekannt ist. Ein
passiver RF-Sender 63 empfängt über ein übertragenes RF-Signal vom Controller 28 oder
einer sonstigen Quelle Energie. Es kann auch ein tragbarer Empfänger genutzt
werden, um die RF-Signale von den RF-Sendern in Bezug auf den Zustand
der Bremszylinder zu empfangen.
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Jeder
Bremszylinder 26 umfasst vorzugsweise eine im Allgemeinen
hohle, zylindrische Hülse 64, die
vorzugsweise Nylon 6,6 umfasst. Die Hülse 64 umfasst eine
Vielzahl von Magneten, die vorzugsweise einen oberen Magneten 66,
einen mittleren Magneten 68 und einen unteren Magneten 70 umfasst. Es
versteht sich, dass die Ausdrücke „oberer" und „unterer" in Bezug auf die
Schalter 60, 62 und die Magnete 66, 68, 70 nur
in Bezug auf die Figuren gültig sind,
da die Bremszylinder 26 anders ausgerichtet sein können. Außerdem umfasst
die Hülse 64 vorzugsweise
eine Feder 72, die sich in Radialrichtung von der Hülse 64 aus
nach außen
erstreckt und sich vorzugsweise axial längs ihrer gesamten Länge erstreckt.
Die Hülse 64 umfasst
außerdem
eine Innenwand 74, die sich in Radialrichtung von der Hülse 64 aus
nach innen erstreckt, wodurch eine Öffnung 75 gebildet
wird. Die Hülse 64 wird
so lange auf die Druckstange 50 geschoben, bis die Innenwand 74 an die
Druckstange 50 stößt. Anschließend wird
das Joch 52 so lange in die Druckstange 50 geschraubt, bis
es an die Innenwand 74 stößt, wodurch die Hülse am Ende
der Druckstange 50 sicher festgehalten wird. Es ist anzuerkennen,
dass zylindrische Distanzstücke,
die üblicherweise
in der Industrie verwendet werden, ebenfalls zwischen dem Joch 52 und
der Innenwand 74 eingefügt
werden könnten.
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Jetzt
wird auf 3 Bezug genommen. Jeder der
Controller 28 umfasst vorzugsweise ein Gehäuse 76,
das eine Vielzahl von LEDs 78 umfasst, wobei jede LED einem
Bremszylinder 26 an der Zugmaschine 22 oder dem
Anhänger 24 entspricht.
Jede der LEDs 78 ist eine Dreifarben-LED und kann für eine ständig leuchtende
oder blinkende Anzeige oder für
die Anzeige in einer beliebigen Kombination von Farben und Leuchtzuständen, d.h.
ständig
leuchtend oder blinkend, genutzt werden. Jeder Controller 28 umfasst
vorzugsweise eine Vielzahl von Buchsen 79, vorzugsweise
fünf, zur
Aufnahme einer Programmierklemme 80, die eine Vielzahl
von Stiften 81–85 aufweist,
von denen einige zum Programmieren des Controllers 28,
wie dies beschrieben wird, selektiv abgebrochen und entfernt sind.
Das Controllergehäuse 76 umfasst
vorzugsweise Halteklemmen 88, um die Programmierklemme 80,
sobald die Programmierklemme 80 in die Buchsen 79 eingesteckt
wurde, festzuhalten. Vorzugsweise lässt sich die Programmierklemme 80,
sobald sie eingesteckt wurde, nicht aus dem Controllergehäuse 76 entfernen,
ohne dass die Halteklemmen 88 oder das Gehäuse 76 sichtbar beschädigt wurde.
Alternativ dazu können
die Buchsen 79 in einem Anschlussstück angeordnet werden, das mit
dem Controller 28 durch eine Vielzahl von Drähten verbunden
ist.
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Um
einen Controller 28 bereitzustellen, der sich für eine Verschiedenartigkeit
von Konfigurationen verwenden lässt,
die eine Installation entweder auf einer Zugmaschine 22 oder
einem Anhänger 24 umfassen,
wird die Programmierklemme 80 dauerhaft in die Buchsen 79 eingesteckt,
um den Controller 28 zu programmieren, und zwar in Berg
auf die Zahl und die Typen der Bremszylinder 26, die am
Fahrzeug eingebaut sind, und in Bezug darauf, ob das Fahrzeug eine
Zugmaschine 22 oder ein Anhänger 24 ist. 3A zeigt
eine Möglichkeit
zur Programmierung eines Controllers 28, bei der drei der
Stifte 81–85 zur
Anwendung kommen. Beispielsweise kann der Stift 81 anzeigen,
ob ein Controller 28 an einer Zugmaschine 22 oder
einem Anhänger 24 installiert
ist. Andere Stifte können
anzeigen, wie viele Achsen das Fahrzeug aufweist und ob diese Achsen Federspeicherbremsen
oder Betriebsbremsen umfassen. Wenn ein Stift in eine Buchse 79 eingesteckt wird,
wird eine Verbindung zwischen diesem Eingang zum Controller 28 und
einer Masse hergestellt, wodurch dem Controller angezeigt wird,
dass der Stift in die Buchse 79 eingesteckt wurde. Wenn
andererseits der Stift abgebrochen ist, bleibt die Buchse 79 ein
offener Stromkreis, wodurch dem Controller 28 angezeigt
wird, dass der Stift abgebrochen wurde. Auf diese Weise kann die
Programmierklemme 80 ein dauerhaftes, nicht entfernbares
Mittel zur Programmierung des Controllers 28 bereitstellen.
Der Controller 28 umfasst außerdem einen RF-Empfänger 82,
um von jedem der RF-Sender 63 an jedem der Bremszylinder 26 (2)
Signale zu empfangen.
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4 zeigt
eine schematische Darstellung des Controllers 28. Der Controller 28 umfasst
im Allgemeinen einen Mikrocontroller 90, der vorzugsweise
ein PIC17C42 ist. Der Mikrocontroller 90 empfängt über den
RF-Empfänger 82 von
sämtlichen
Bremszylindern 26 am Fahrzeug, an dem der Controller 28 installiert
ist, Signale von sämtlichen
Schaltern 54, 60, 62. Der Mikrocontroller 90 empfängt eine
Eingabe vom Feststellbremskreis 94, die anzeigt, wann der Fahrer
des Fahrzeuges die Feststellbremsen betätigt hat. Der Mikrocontroller 90 umfasst
eine Eingabe vom Bremsleuchtenkreis 96, die anzeigt, wann der Fahrer
auf das Bremspedal tritt. Der Mikrocontroller 90 ist über einen
Bus mit einem Schieberegister 98 verbunden, das die LEDs 78 ansprechen
lässt.
Daten, die den Zustand der Bremsen anzeigen, werden im Mikrocontroller 90 mithilfe
von Software verarbeitet und seriell an das Schieberegister 98 ausgegeben,
um die LEDs 78 mit der richtigen Farbe und dem richtigen
Zustand, d.h. ständig
leuchtend oder blinkend oder nicht leuchtend, zu betreiben.
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Der
Mikrocontroller 90 umfasst eine Ausgabe an den Fahrzeugbus 102,
wobei der SAE-Kommunikationsstandard J1708 zur Anwendung kommt. Der
Mikrocontroller 90 umfasst eine Ausgabe an einen Relaistreiber 104.
Der Relaistreiber 104 wird, falls es einen gefährlichen
Zustand im Zusammenhang mit den Bremsen gibt, durch den Mikrocontroller 90 aktiviert.
Der Relaistreiber 104 kann genutzt werden, um ein externes
Relais 106 (in Phantomdarstellung) zu betätigen, um
einen Nebenverbraucher 108 (in Phantomdarstellung), wie
z.B. einen Summer oder ein Zusatzlicht, anzusteuern.
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Jetzt
wird auf 5 Bezug genommen. Die Hülse 64 umfasst
vorzugsweise einen im Allgemeinen hohlen Zylinder, der Nylon 6,6
umfasst. Die Hülse 64 umfasst
außerdem
eine sich axial erstreckende Nut 114, in die ein Magnetstreifen 116 eingesetzt wird.
Der Magnetstreifen 116 umfasst vorzugsweise einen Magnetwerkstoff,
wie z.B. Eisen, und umfasst drei magnetisierte Teile, die den oberen
Magneten 66, den mittleren Magneten 68 und den
unteren Magneten 70 bilden. Wie in 5 dargestellt,
weisen die Magnete 66, 68, 70 eine abwechselnde
Polung auf, damit für
jeden Magneten 66, 68, 70 ein unterscheidbares
Magnetfeld bereitgestellt wird.
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Jetzt
wird auf 6 Bezug genommen. Der Steinschlagschutz 56 umfasst
vorzugsweise den oberen Schalter 60, den unteren Schalter 62 und
den RF-Sender 82. Außerdem
umfasst der Steinschlagschutz vorzugsweise eine Nut 112,
die zu den Schaltern 60, 62 diametral entgegengesetzt
angeordnet ist.
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Jetzt
wird auf 7 Bezug genommen. Der Steinschlagschutz 56 vorzugsweise
umfasst eine Nut 112, die zur Feder 72 an der
Hülse 64 komplementär ist. Die
Feder 72 und die Nut 112 stellen sicher, dass die
Magnete 66, 68, 70 auf die Schalter 60, 62 ausgerichtet
sind.
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Eine
alternative Hülse 122 ist
in 8 dargestellt. Die alternative Hülse 122 umfasst
vorzugsweise Ferritpartikel in einer Nylon-6,6-Matrix. Die Hülse 122 ist
selektiv magnetisiert, um den oberen Magneten 124, den
mittleren Magneten 126 und den unteren Magneten 128 zu
bilden. Die Hülse 122 umfasst ferner
eine Feder 128, die zu den Magneten 124, 126, 128 diametral
entgegengesetzt angeordnet ist. Wie in 9 dargestellt,
wird die Hülse 122 unter Verwendung
einer Vielzahl von Seltenerdmetallblöcken 134 selektiv
magnetisiert. Ein Magnetfeldschutzschild 136, das im Allgemeinen
einen metallischen, hohlen Halbzylinder mit einer Vielzahl von Aussparungen
umfasst, um die magnetisierten Teile zu bilden, ist über die
Hülse 122 gelegt,
um zu verhindern, dass sonstige Teile der Hülse 122 magnetisiert werden.
Wie sich in 10 erkennen lasst, ist die Vielzahl
der Magnete 124, 126, und 128 vorzugsweise
mit abwechselnder Polung ausgeführt,
um ein unterscheidbareres Magnetfeld bereitzustellen, das sich durch
die magnetisch betätigten
Schalter 60, 62 detektieren lässt.
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Bei
einem Verfahren zum Magnetisieren der Hülse 112 würde die
Hülse 112 an
der Druckstange 50 befestigt und dann ausgehend von der
Betriebskammer 42 einen vorgegebenen Weg ausgefahren. Die
Seltenerdmetallblöcke 134 sind
auf einem Werkzeug angebracht, das die magnetisierten Teile 124, 126, 128 in
Bezug auf den untersten Teil des Gehäuses der Betriebskammer 42 am
Bremszylinder 26 positioniert. Durch dieses Verfahren werden
die Magnete 124, 126, 128 genau an den
korrekten Orten auf der Druckstange 50 magnetisiert.
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Wenn
sich im Betrieb, wie in 11 gezeigt, die
Druckstange 50 sich in ihrer Ruhe- oder „Nullhub"-Position befindet,
ist der mittlere Magnet 68 neben dem oberen Schalter 60 und
der untere Magnet 70 neben dem unteren Schalter 62 positioniert.
In der Nullhubposition sind die beiden Schalter 60, 62 geschlossen,
was dem Controller 28 anzeigt, dass die Druckstange 50 sich
in der Nullhubposition befindet. In Kombination mit den Eingaben
von dem Feststellbremskreis 94, dem Bremsleuchtenkreis 96 und
dem Druckschalter 54 kann der Controller 28 ermitteln,
ob ein Problem bei dem Bremszylinder 26 vorliegt. Wenn
beispielsweise der Feststellbremskreis 94 oder der Bremsleuchtenkreis 96 anzeigt,
dass der Fahrer den Versuch unternimmt, die Bremsen zu betätigen, aber
die Druckstange 54 in der in 11 dargestellten
Position verbleibt, zeigt der Controller 28 nach mehreren
Sekunden an, dass ein Fehler im Bremszylinder 26 aufgetreten
ist.
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12 zeigt
den Bremszylinder in einem 5/8''- oder 0,625''- Hubzustand. Vorzugsweise sind der
obere Schalter 60 und der untere Schalter 62 mit einem
Zwischenraum von 5/8'' angeordnet. Es ist
anzuerkennen, dass der genaue Abstand zwischen dem oberen Schalter 60 und
dem unteren Schalter 62 von dem speziellen Bremszylinder 26 abhängen wird,
in dem das Bremskontrollsystem 20 installiert ist. Wenn
beim bevorzugten System die Druckstange 50 eine 5/8'' Hubposition erreicht, ist der obere
Schalter 60 offen und der untere Schalter 62 wird
durch den mittleren Magneten 68 geschlossen. Wenn der Druckschalter 54,
der dem speziellen Bremszylinder 26 zugeordnet ist, außerdem anzeigt,
dass der Druck in der Betriebskammer 42 noch keine 6 psi
erreicht hat, und der Bremsleuchtenkreis 96 anzeigt, dass
der Fahrer die Bremsen betätigt,
zeigt der Controller 28 an, dass die Bremsen verschlissen
sind. Wenn die Bremsen nicht verschlissen wären, würde die Druckstange 50 einen
ausreichenden Widerstand erfahren, um den Luftdruck in der Betriebskammer 42 über 6 psi
ansteigen zu lassen, wenn die Druckstange 50 eine 5/8'' Hubposition erreicht hat. Der Controller 28 würde dann
diesen Zustand den LEDs, dem Head-up-Display 34, dem Fahrzeug-Mikrocontroller 32 und
der Satellitenantenne 30 für die Anzeige mitteilen.
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Wenn
außerdem
entweder der obere Schalter 60 oder der untere Schalter 62 offen
sind und weder der Feststellbremskreis 94 noch der Bremsleuchtenkreis 96 anzeigen,
dass die Bremse betätigt
werden sollte, zeigt der Controller 28 den verschiedenen Ausgabegeräten an,
dass der Zustand einer schleifenden Bremse vorliegt. Vorzugsweise
zeigt der Controller 28 den Zustand einer schleifenden
Bremse erst an, wenn der Zustand länger als 20 Sekunden vorliegt.
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13 zeigt
einen Überhubzustand,
der dem Controller 28 dadurch angezeigt wird, dass der obere
Schalter 60 geschlossen ist, während der untere Schalter 62 offen
ist. Dieser Zustand kann nur auftreten, wenn die Druckstange 50 ausreichend
weit ausgefahren ist, so dass durch den oberen Magneten 66 der
obere Schalter 60 in den Schalterzustand Ein gebracht wird.
Der Controller 28 zeigt vorzugsweise den Überhubzustand
nur an, wenn der obere Schalter 60 geschlossen ist, während der
untere Schalter 62 länger
als eine Sekunde offen ist. Es ist offensichtlich, dass der Abstand
zwischen dem mittleren Magneten 68 und dem oberen Magneten 66 den
Hubweg festlegt, der zur Anzeige eines Überhubzustandes dient.
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14 zeigt
einen weiteren Überhubzustand,
wenn durch den oberen Magneten 66 anschließend auch
der untere Schalter 62 geschlossen wird. Dieser Zustand
zeigt dem Controller 28 einen schwerwiegenderen Überhubzustand
an.
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Vorzugsweise
ist der Controller 28 programmiert, jeden Fehler, der auftritt,
speichernd zu setzen, sogar wenn der Fehler anschließend verschwindet. Der
Controller 28 wird anschließend erst zurückgesetzt,
wenn der Strom abgeschaltet, d.h. die Zündung ausgeschaltet wird. Dadurch
wird sichergestellt, dass der Fehler dem Fahrer auf dem Head-up-Display 34, den
LEDs 36 sowie den LEDs 78 lange genug angezeigt
wird dass der Fahrer sie bemerken kann. Als Option könnte eine
nichtflüchtige
Speicherbank zum Mikrocontroller 90 hinzugefügt werden,
um Informationen in Bezug auf in der Vergangenheit aufgetretene Fehler
zu speichern, oder um Fehler zu zählen, die an bestimmten Bremszylindern 26 wiederholt
auftreten.
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Eine
alternative Hülse 150 und
ein alternativer Steinschlagschutz 152, die beim Bremskontrollsystem
der 1–14 verwendet
werden können,
sind in 15 dargestellt. Die Hülse 150 ist
im Allgemeinen mit der identisch, die in 8 dargestellt
ist, d.h. sie umfasst vorzugsweise Ferritpartikel in einer Nylon-6,6-Matrix.
Die Hülse 150 umfasst
außerdem
eine Innenwand 154, die sich in Radialrichtung von der
Hülse 150 aus
nach innen erstreckt, wodurch eine Öffnung 156 gebildet
wird. Außerdem
umfasst die Hülse 150 eine
Feder 158, die zu einer Nut 160 im Steinschlagschutz 152 komplementär ist. Was
bei dieser Hülse 150 den
Unterschied ausmacht, ist das Magnetisierungsmuster. Wie durch das
Diagramm in 15 dargestellt, ist der Teil
der Hülse,
der der Feder 150 gegenüberliegt,
gemäß dem benachbarten
Diagramm magnetisiert. Wie sich im Diagramm erkennen lässt, umfasst
die Hülse 150 einen
niedrigen Pegel der Magnetisierung an einem unteren axialen Ende 162 und
einen hohen Pegel der Magnetisierung an einem oberen axialen Ende 164. Der
Pegel der Magnetisierung zwischen dem unteren und dem oberen axialen
Ende der Hülse 150 nimmt kontinuierlich,
und vorzugsweise linear, zu.
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Der
Steinschlagschutz umfasst einen Magnetfeldsensor, vorzugsweise ein
Hallelement 166, der bzw. das neben dem magnetisierten
Teil der Hülse 150 und
gegenüber
der Nut 160 positioniert ist. Genauso wie es in Bezug auf
die in den 1–14 dargestellte
Ausführungsform
beschrieben ist, sendet ein RF-Sender 168 Signale von dem
Hallelement 166. Hallelemente sind allgemein bekannt. Im
Allgemeinen hängt
der Ausgang der Hallelemente 166 von der Umgebungs-Magnetfeldstärke ab.
Das vom Hallelement 166 erzeugte Signal ist deshalb zu
der Position der Hülse 150 und
somit der Position der Druckstange 50 proportional. Es
ist anzuerkennen, dass irgendwelche Signalaufbereitungsschaltkreise,
wie z.B. Analog-Digital-Wandler, erforderlich sein können, so
dass der RF-Sender 168 das vom Hallelement 166 erzeugte
Signal senden kann. Der Controller 28 kann somit die Position
der Druckstange 28 und der Hülse 150 mit einer
hohen Genauigkeit und Auflösung
ermitteln.
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Jedem
der Zustände,
die in den 11–14 gezeigt
sind, ist ein Signal zugeordnet, das vom Hallelement 166 erzeugt
wird. Somit könnte
der Controller 28 ermitteln, wann die Punkte A, B, C oder
D neben dem Hallelement 166 positioniert sind, die den
Magneten 66, 68 und 70 der Hülse 64 entsprechen,
die in 2 dargestellt sind. Außerdem könnte der Controller 28 eine
unbegrenzte Zahl von Positionen zwischen den Punkten A, B, C und
D ermitteln.
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Der
Controller 28 definiert die Nullhubposition, wenn das Hallelement 166 den
Pegel des Magnetfeldes am Punkt A auf der Hülse 150 erkennt. Der Controller 28 ermittelt
einen 5/8'' Hubzustand, wenn das
Hallelement 166 den Pegel der Magnetisierung am Punkt B
auf der Hülse 150 erkennt.
Der Controller 28 ermittelt einen ersten Überhubzustand,
wenn ein Pegel der Magnetisierung am Punkt C an der Hülse 150 vom
Hallelement 166 erkannt wird. Ferner kann der Controller 28 ermitteln,
wann sich die Hülse 150 an
einer zweiten Überhubposition
befindet, denn dann erkennt das Hallelement 166 den Pegel
der Magnetisierung am Punkt D auf der Hülse 150. In Kombination
mit den sonstigen Schaltereingabezuständen, die in Bezug auf die 1–14 oben
beschrieben wurden, kann die Verschiedenartigkeit der Zustände und
der Warnungen vom Controller 28 erzeugt werden. Zusätzlich lassen
sich sonstige Zustände
und Fehler vom Controller 28 ermitteln, indem die alternative
Hülse 150 und
der alternative Steinschlagschutz 152, die in 15 dargestellt
sind, genutzt werden. Auf diese Weise kann der Controller 28 eine
unbegrenzte Zahl von Positionen der Hülse 150 in Bezug auf
den Steinschlagschutz 152 sowie die Geschwindigkeit der
Verschiebung usw. ermitteln.
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Eine
alternative Hülse 170 und
ein alternativer Steinschlagschutz 172, die eine unbegrenzte Zahl
von Positionen der Hülse 170 in
Bezug auf den Steinschlagschutz 172 erkennen können, sind
in 16 dargestellt. Die Hülse 170 ist in einer
Weise an einer Druckstange (nicht dargestellt) befestigt, die mit
der identisch ist, die für
die vorherigen Ausführungsformen
beschrieben wurde. Die Hülse 170 kann Polyurethan,
Nylon 6,6 oder sonstige bekannte Werkstoffe umfassen. Die Hülse 170 umfasst
eine keilförmige
Feder 174, die sich axial längs der Hülse 170 erstreckt.
Die keilförmige
Feder 174 weist eine erste Dicke an ihrem ersten axialen
Ende auf und ihre Dicke nimmt in Richtung eines axialen zweiten
Endes kontinuierlich, vorzugsweise linear, zu. Es sei angemerkt,
dass die Hülse 170 zu
Illustrationszwecken in Bezug auf den Steinschlagschutz um 180° gedreht dargestellt
ist.
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Der
Steinschlagschutz 172 umfasst eine Nut 176, die
zu der Feder 174 an der Hülse 170 komplementär ist. Die
Nut ist im Allgemeinen breit genug, um den breitesten Teil der Feder 174 aufzunehmen. Ein
Tauchkolben 178 erstreckt sich jedoch in die Nut 176 und
wird in der Umfangsrichtung von einer Feder 180 vorgespannt.
Während
des Betriebes ist die Feder 174 in der Nut 176 neben
dem Tauchkolben 178 positioniert. Während die Hülse durch den Steinschlagschutz 172 hindurch
gesteckt wird, wird der Tauchkolben 178 proportional zur
Axialverschiebung der Hülse
verschoben. Dadurch, dass die Umfangsverschiebung des Tauchkolbens 178 gemessen
wird, lässt
sich die Axialverschiebung der Hülse 170 und somit
der korrespondierenden Druckstange ermitteln.
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Ein
Mechanismus zum Messen der Verschiebung des Tauchkolbens 178 ist
in den 17 und 18 dargestellt.
Wie dargestellt, umfasst der Tauchkolben 178 einen Finger 182,
der einen berührungsempfindlichen
Stellwiderstandsstreifen 184 berührt. Der Stellwiderstandsstreifen 184 ist
vorzugsweise wasserdicht und im Allgemeinen bekannt. Im Allgemeinen
erzeugt der Stellwiderstandsstreifen 184 ein Signal, das
zur Position des Fingers 182 auf dem Stellwiderstandsstreifen 184 proportional
ist. Das Signal des Stellwiderstandsstreifens 184 wird, wie
oben erläutert,
zum Controller 28 (1) gesendet,
und zwar vorzugsweise mithilfe eines RF-Senders. Wie sich vom Fachmann
erkennen ließe,
können
verschiedene Aufbereitungsschaltkreise, wie z.B. ein Analog-Digital-Wandler,
diverse Filter, erforderlich sein. Die Ausführungsform für die Hülse 170 und
den Steinschlagschutz 172 von den 16–18 stellt
ein einfaches, dauerhaftes Mittel zum Ermitteln der Axialverschiebung
der Hülse 170 und
der Druckstange in Bezug auf den Steinschlagschutz 172 bereit.
Der Controller 28 (1) ermittelt
jeden der in den 11–14 veranschaulichten
Zustände
sowie eine unbegrenzte Zahl von dazwischenliegenden Positionen.
Auf diese Weise kann der Controller 28 sämtliche
Zustände
ermitteln, die in Bezug auf die 1–15 im
Detail beschrieben wurden.
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Der
Controller 28 wurde so beschrieben, dass die Verarbeitung
der Daten bezüglich
des Zustandes des Bremszylinders unter Nutzung eines Mikrocontrollers 98 durch
Software erfolgt, wobei anzuerkennen ist, dass Kombinationslogik-
oder sonstige festverdrahtete Schaltkreise ebenfalls genutzt werden
könnten.
Es ist außerdem
anzuerkennen, dass Infrarot- oder sonstige drahtlose Kommunikationsmittel
anstelle des RF-Senders genutzt werden könnten, obwohl das RF-Kommunikationsmittel
bevorzugt wird.
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Gemäß den Vorschriften
der Patentbestimmungen und -rechtsprechung wurden vorstehend beispielhafte
Konfigurationen berücksichtigt,
um eine bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung darzustellen. Es ist jedoch anzumerken, dass die Erfindung anders
als sie speziell veranschaulicht und beschrieben wurde, ausgeübt werden
kann, ohne dass von ihrem Schutzbereich abgewichen wird, wie er
in den Patentansprüchen
definiert ist.