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Die Erfindung betrifft ein Bremssystem für ein Kraftfahrzeug.
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Derartige Bremssysteme weisen typischerweise einen Hauptbremszylinder, eine Anzahl von Bremsen, eine Verbindungsleitung von dem Hauptbremszylinder zu den Bremsen, eine elektrisch betriebene Pumpe sowie einen Bremsflüssigkeitsbehälter auf.
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Mittels derartiger Bremssysteme kann ein Kraftfahrzeug gebremst werden, wenn die Bremsen jeweiligen Rädern zugeordnet werden. Es hat sich jedoch gezeigt, dass bekannte Bremssysteme nicht immer optimal betrieben werden können, da die Pumpe in bestimmten Betriebssituationen nicht ausreichend mit Bremsflüssigkeit versorgt wird.
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein bekanntes Bremssystem alternativ und/oder besser auszuführen.
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Dies wird erfindungsgemäß durch ein Bremssystem nach Anspruch 1 erreicht. Vorteilhafte Ausgestaltungen können beispielsweise den Unteransprüchen entnommen werden. Der Inhalt der Ansprüche wird durch ausdrückliche Inbezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.
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Die Erfindung betrifft ein Bremssystem für ein Kraftfahrzeug.
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Das Bremssystem weist einen Hauptbremszylinder auf. Ein solcher Hauptbremszylinder wird typischerweise mittels eines Bremspedals manuell betätigt. Das Bremssystem weist eine Anzahl von Bremsen auf, welche typischerweise jeweiligen Rädern oder jeweils einem Rad zugeordnet sind, um dieses Rad abzubremsen. Das Bremssystem weist eine Verbindungsleitung auf, welche von dem Hauptbremszylinder zu den Bremsen führt. Damit kann im Hauptbremszylinder erzeugter hydraulischer Druck zu den Bremsen übertragen werden. Das Bremssystem weist eine elektrisch betriebene Pumpe mit einem Ansauganschluss und einem Auslassanschluss auf, wobei die Pumpe in der Verbindungsleitung angeschlossen ist, so dass der Ansauganschluss mit dem Hauptbremszylinder verbunden ist und der Auslassanschluss mit den Bremsen verbunden ist. Mittels einer solchen Pumpe kann Druck unabhängig von einer Betätigung des Hauptbremszylinders erzeugt werden. Insbesondere kann mittels einer solchen Pumpe das Fahrzeug auch dann gebremst werden, wenn ein Fahrer das Bremspedal nicht betätigt.
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Das Bremssystem weist ferner einen Bremsflüssigkeitsbehälter auf, welcher typischerweise als druckloser Speicher für Bremsflüssigkeit dient.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Bremssystem ein Rückschlagventil aufweist, welches den Bremsflüssigkeitsbehälter mit dem Ansauganschluss verbindet. Eine Durchlassrichtung des Rückschlagventils weist dabei vorzugsweise zum Ansauganschluss hin.
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Mittels eines solchen Rückschlagventils kann die elektrisch betriebene Pumpe Bremsflüssigkeit unmittelbar vom Bremsflüssigkeitsbehälter ansaugen und ist somit nicht mehr darauf angewiesen, Bremsflüssigkeit von dem Hauptbremszylinder zu erhalten. Dadurch kann die elektrisch betriebene Pumpe auch in Situationen eingesetzt werden, in welchen sie bei Ausführungen gemäß dem Stand der Technik mangels vorhandener Bremsflüssigkeit am Ansauganschluss nicht eingesetzt werden konnte. Dadurch wird ermöglicht, dass die elektrisch betriebene Pumpe vielseitiger einsetzbar ist als dies bei bekannten Bremssystemen der Fall ist. Beispielsweise kann sie eine autonome Bremsung einleiten, welche ausschließlich von der Fahrzeugelektronik ohne Fahrereingriff ausgelöst wird.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführung verbindet das Rückschlagventil den Bremsflüssigkeitsbehälter mit dem Ansauganschluss unmittelbar und/oder ohne Durchgang durch andere Komponenten. Dies kann insbesondere bedeuten, dass eine Verbindung unmittelbar von dem Bremsflüssigkeitsbehälter zu dem Rückschlagventil und eine weitere Verbindung unmittelbar von dem Rückschlagventil zu dem Ansauganschluss verläuft. Dies schließt Abzweigungen in diesen Verbindungen nicht aus. Die Zuverlässigkeit beim Ansaugen von Bremsflüssigkeit wird dabei in vorteilhafter Weise erhöht.
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Bevorzugt ist in der Verbindungsleitung zwischen Hauptbremszylinder und Ansauganschluss ein stromlos offenes Fahrertrennventil angeordnet. Dieses Fahrertrennventil kann insbesondere dazu dienen, den Hauptbremszylinder von den Bremsen abzutrennen, so dass eine Normalbremsung oder Brake-by-Wire-Bremsung erfolgen kann.
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Bevorzugt ist zwischen dem Ansauganschluss und dem Auslassanschluss ein weiteres Rückschlagventil angeschlossen, wobei eine Durchlassrichtung des weiteren Rückschlagventils bevorzugt zum Auslassanschluss hinweist. Dadurch kann die Pumpe bei einem entsprechend hohen, von dem Hauptbremszylinder ausgeübten bzw. erzeugten hydraulischen Druck mittels des Rückschlagventils überbrückt werden, so dass beispielsweise im Fall einer hydraulischen Rückfallebene eine unmittelbare Wirkung von hydraulischem Druck, welcher manuell erzeugt wird, in den Bremsen möglich ist.
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Bevorzugt ist zwischen Ansauganschluss und Auslassanschluss ein Druckregelventil angeschlossen. Dabei kann es sich beispielsweise um ein analoges oder auch ein anderes Ventil handeln.
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Dadurch kann ein Überbrücken der Pumpe in steuerbarer Weise erreicht werden.
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Das Druckregelventil kann insbesondere analog ausgeführt sein. Es kann auch stromlos offen ausgeführt sein. Durch eine analoge Ausführung wird eine Regelbarkeit erreicht. Durch eine stromlos offene Ausführung wird erreicht, dass das Druckregelventil im Fall einer hydraulischen Rückfallebene öffnet und somit eine Verbindung vom Hauptbremszylinder zu den Bremsen freigibt.
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Bevorzugt ist zumindest eine Untergruppe der Bremsen an einem ersten gemeinsamen Verbindungspunkt einer Verbindungsleitung angeschlossen.
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Bevorzugt ist der gemeinsame Verbindungspunkt unmittelbar mit dem Auslassanschluss verbunden. Dadurch können die Bremsen der Untergruppe unmittelbar mit Fluid aus dem Auslassanschluss versorgt werden.
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Bevorzugt ist zumindest eine weitere Untergruppe der Bremsen an einem weiteren gemeinsamen Verbindungspunkt an der Verbindungsleitung angeschlossen, wobei zwischen dem ersten gemeinsamen Verbindungspunkt und dem zweiten gemeinsamen Verbindungspunkt bevorzugt ein stromlos offenes Zwischenventil angeschlossen ist. Dadurch kann die weitere Untergruppe der Bremsen mittels des stromlos offenen Ventils separat geschaltet werden. Im Fall einer hydraulischen Rückfallebene bleibt das Ventil offen und ermöglicht eine Betätigung aller vorhandenen Bremsen. Dies gilt insbesondere dann, wenn jede Bremse entweder der Untergruppe oder der weiteren Untergruppe zugeordnet ist, was einer bevorzugten Ausführung entspricht.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführung weist das Bremssystem eine weitere elektrisch betriebene Pumpe auf, welche an der Verbindungsleitung angeschlossen ist. Dadurch kann unabhängig von der bereits weiter oben erwähnten elektrisch betriebenen Pumpe und unabhängig vom Hauptbremszylinder ein Druck erzeugt werden. Insbesondere kann durch das Vorsehen von zwei elektrisch betriebenen Pumpen eine Redundanz hergestellt werden. Dies ist insbesondere für autonomes oder hochautonomes Fahren vorteilhaft.
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Die weitere elektrisch betriebene Pumpe ist bevorzugt an dem zweiten gemeinsamen Verbindungspunkt angeschlossen. Dies hat sich für eine Druckeinspeisung und ein Zusammenwirken mit der anderen elektrisch betriebenen Pumpe bewährt.
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Bevorzugt ist die elektrisch betriebene Pumpe eine Kolbenpumpe. Bevorzugt ist die weitere elektrisch betriebene Pumpe ein Linearaktuator. Bevorzugt ist die elektrisch betriebene Pumpe an einer separaten Energieversorgung anschlossen. Diese kann insbesondere separat zu einer weiteren Energieversorgung von allen oder einigen anderen Komponenten des Bremssystems, insbesondere der weiteren elektrisch betriebenen Pumpe, ausgeführt sein, so dass die elektrisch betriebene Pumpe auch dann noch funktionsfähig bleiben kann, wenn sich ein Teil des restlichen Bremssystems oder das gesamte restliche Bremssystem bereits in einer hydraulischen Rückfallebene befindet.
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Bevorzugt ist jede Bremse mittels eines jeweiligen stromlos offenen Einlassventils mit der Verbindungsleitung oder mit einem jeweiligen gemeinsamen Verbindungspunkt verbunden. Bevorzugt ist jede Bremse mittels eines jeweiligen stromlos geschlossenen Auslassventils mit einer gemeinsamen Rücklaufleitung verbunden, welche an dem Bremsflüssigkeitsbehälter angeschlossen ist und an welcher das Rückschlagventil zu seiner Verbindung mit dem Bremsflüssigkeitsbehälter angeschlossen ist. Derartige Verschaltungen haben sich für typische Funktionalitäten von Bremssystemen bewährt.
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Bevorzugt weist das Bremssystem einen Simulator auf, welcher mit dem Hauptbremszylinder zur Erzeugung einer Bremspedalcharakteristik verbunden ist. Dadurch kann eine Bremspedalcharakteristik für ein am Hauptbremszylinder angeschlossenes Bremspedal auch dann erzeugt werden, wenn der Hauptbremszylinder nicht unmittelbar mit den Bremsen verbunden ist.
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Das Bremssystem weist bevorzugt ein Bremspedal auf, welches mit dem Hauptbremszylinder zu dessen manueller Betätigung verbunden ist. Dies ermöglicht eine vorteilhafte manuelle Betätigung des Hauptbremszylinders.
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Es sei erwähnt, dass beispielsweise ein Schaltplan mit einem pedalbetätigten Hauptzylinder und einer ersten Druckquelle, welche beispielsweise als elektromotorisch angetriebener Linearaktuator ausgeführt sein kann, um eine weitere oder zweite Druckquelle erweitert werden kann, welche beispielsweise ein Motor-Pumpen-Aggregat mit mindestens einem Kolben und einem analogen stromlos offenen Ventil zur Drucksteuerung sein kann. Damit kann einerseits eine Bremskraftverstärkung der hydraulischen Rückfallebene und andererseits ein leistungsfähiger autonomer Druckaufbau aus der weiteren oder zweiten Druckquelle bei einem Fehler in der ersten Druckquelle realisiert werden.
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In Abänderung einer bekannten hydraulischen Schaltung kann beispielsweise das Motor-Pumpen-Aggregat zwischen dem stromlos offenen Fahrertrennventil und den Bremskreisen angeordnet sein. Außerdem kann die Saugseite der Pumpe in einem zweiten Ansaugpfad mittels federbelastetem Rückschlagventil mit einem Behälter bzw. Bremsflüssigkeitsbehälter verbunden sein.
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Bei Betätigung durch Fahrerfußkraft kann die zusätzlich eingefügte Pumpe beispielsweise über ein stromlos offenes Fahrertrennventil aus dem Hauptzylinder gespeist werden. Gleichzeitig kann der Hauptzylinder über das Rückschlagventil des stromlos offenen Ventils mit Bremssätteln verbunden sein, so dass eine Kraft-Weg-Charakteristik am Hauptzylinder entsprechend der hydraulischen Rückfallebene eingestellt wird. Wird jetzt das stromlos offene Ventil geschlossen bzw. auf einen druckproportionalen Stromwert geregelt, kann der Druck in den Bremskreisen gegenüber dem Druck im Hauptzylinder verstärkt und so eine beliebige Weg-Verzögerungs-Charakteristik bzw. Kraft-Verzögerungs-Kennlinie gesteuert und unter Zuhilfenahme eines Drucksensors geregelt werden.
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Beim Lösen kann beispielsweise durch Reduzierung des Stroms am stromlos offenen Ventil ein Rückfließen des Mediums bzw. einer Bremsflüssigkeit aus den Bremskreisen ermöglicht werden. Ein Volumenhaushalt bzw. ein Pedalweg wird auch durch mehrmaliges Betätigen nicht verzerrt, da der Hauptzylinderdruck zusammen mit der Federvorspannung am Rückschlagventil dafür sorgt, dass kein zusätzliches Volumen aus dem Behälter eingebracht wird.
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Bei autonom eingeleiteter Bremsung aus der zweiten Druckquelle kann eine Drosselung im Ansaugpfad über Schnüffelloch im Hauptzylinder und stromlos offenem Fahrertrennventil die Förderung der Pumpe begrenzen. Dann kann der Öffnungsdruck am Rückschlagventil überwunden werden und der zweite Ansaugpfad mit vorzugsweise deutlich geringerem Durchflusswiderstand kann genutzt werden.
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Ein weiterer Vorteil des Rückschlagventils besteht darin, dass über das im Hauptzylinder verfügbare Volumen hinaus Bremsdruck erhöht werden kann, sollte zum Beispiel der Hauptzylinder aufgrund Auslegung oder Fehler auf seinen Anschlag fahren.
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Zur Reduzierung des Druckkollektivs, welches die Saugseite der Pumpe und die dort eingesetzten Dichtsysteme über ESC-Anwendung hinaus belastet, kann in der Normalbremsfunktion aus der ersten Druckquelle das stromlos offene Ventil simultan mit dem stromlos offenen Fahrertrennventil geschlossen werden. Dadurch wird die Pumpensaugseite sowohl von dem Druck im Hauptzylinder als auch dem verstärkten Systemdruck abgekoppelt.
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Das stromlos offene Fahrertrennventil kann vorzugsweise nur auf den Durchfluss ausgelegt werden, der bei Vorladung durch den Hauptzylinder erreicht wird. Die Pumpe kann saugseitig beispielsweise nicht mit Druck belastet werden, insbesondere bei aktiver Schaltung des stromlos offenen Ventils in einer Normalbremsfunktion. Ein Rückschlagventil kann insbesondere auch einen Druckaufbau erlauben, auch wenn ein Volumenvorrat im Hauptzylinder erschöpft ist. Für den Fall eines Fehlers im stromlos offenen Fahrertrennventil steht mit dem Rückschlagventil ein zweiter Ansaugpfad zum Druckaufbau zur Verfügung. Ein Druckabbau kann beispielsweise über stromlos geschlossene Ventile erfolgen.
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Weitere Merkmale und Vorteile wird der Fachmann dem nachfolgend mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung beschriebenen Ausführungsbeispiel entnehmen. Dabei zeigt:
- 1: ein Bremssystem gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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1 zeigt ein Bremssystem gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das Bremssystem weist vier Bremsen B1, B2, B3, B4 auf. Vorliegend ist die Bremse B1 einem linken vorderen Rad zugeordnet, die Bremse B2 ist einem rechten vorderen Rad zugeordnet, die Bremse B3 ist einem linken hinteren Rad zugeordnet und die Bremse B4 ist einem rechten hinteren Rad zugeordnet.
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Wie gezeigt ist jede Bremse B an einem jeweiligen Einlassventil E1, E2, E3, E4 sowie einem jeweiligen Auslassventil A1, A2, A3, A4 angeschlossen. Über die Einlassventile E sind jeweilige Rückschlagventile verschaltet, deren Durchlassrichtungen von der jeweiligen Bremse B weg zeigen und welche nicht separat bezeichnet sind.
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Das Bremssystem weist ein Bremspedal BP auf, welches auf einen Hauptbremszylinder HBZ wirkt. An dem Hauptbremszylinder ist ein Simulator S angeschlossen, und zwar über ein schaltbares, stromlos geschlossenes Simulatorventil SV, über welchem ein Rückschlagventil mit Durchflussrichtung zum Hauptbremszylinder HBZ hin verschaltet ist. Der Simulator S dient zur Erzeugung einer Bremspedalcharakteristik in einem Betriebsmodus, in welchem der Hauptbremszylinder nicht direkt mit den Bremsen B verbunden ist.
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Das Bremssystem weist eine Verbindungsleitung VL auf, welche von dem Hauptbremszylinder HBZ zu den Bremsen B führt.
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In der Verbindungsleitung VL ist zunächst ein Fahrertrennventil FTV verschaltet, welches stromlos offen ausgeführt ist und den Hauptbremszylinder HBZ von den Bremsen B abtrennen kann.
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An der Verbindungsleitung VL ist ein erster Verbindungspunkt VP1 angeordnet, an welchem die Bremsen B1, B2 über ihre jeweiligen Einlassventile E1, E2 angeschlossen sind. Diese Bremsen B1, B2 bilden eine erste Untergruppe. Von dem ersten Verbindungspunkt VP1 führt die Verbindungsleitung VL weiter über ein Zwischenventil ZV, welches stromlos offen ist, zu einem zweiten Verbindungspunkt VP2. An diesem sind die Bremsen B3, B4 über ihre jeweiligen Einlassventile E3, E4 angeschlossen, wobei die Bremsen B3, B4 eine zweite Untergruppe bilden.
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Das Bremssystem weist eine erste Pumpe P1 und eine zweite Pumpe P2 auf. Die erste Pumpe P1 ist vorliegend als Linearaktuator ausgeführt, wobei sie von einem mit M bezeichneten Motor angetrieben wird. Die zweite Pumpe P2 ist als Kolbenpumpe ausgeführt und wird ebenfalls von einem mit M bezeichneten Motor angetrieben.
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Die erste Pumpe P1 ist über ein Druckzuschaltventil DZV, welches stromlos geschlossen ausgeführt ist, an dem zweiten Verbindungspunkt VP2 angeschlossen. Die zweite Pumpe P2 ist in der Verbindungsleitung VL zwischen dem Fahrertrennventil FTV und dem ersten Verbindungspunkt VP1 angeschlossen.
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Parallel zur zweiten Pumpe P2 ist ein Druckregelventil DV angeschlossen, welches als analoges, stromlos offenes Ventil ausgeführt ist und eine Druckregelung ermöglicht.
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Über die beiden Pumpen P1, P2 kann unabhängig von einem Bremsdruck, welcher manuell mittels des Bremspedals BP vom Fahrer erzeugt wird, oder auch zusätzlich dazu ein Bremsdruck für die Bremsen B erzeugt werden.
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Über der zweiten Pumpe P2 ist des Weiteren ein erstes Rückschlagventil R1 mit Durchlassrichtung vom Fahrertrennventil FTV weg verschaltet. Dies ermöglicht eine Druckweiterleitung von dem Hauptbremszylinder HBZ zu den Bremsen B im Fall eines ausreichend hohen Drucks.
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Das Bremssystem weist ferner einen Bremsflüssigkeitsbehälter BFB auf, welcher als druckloser Speicher für Bremsflüssigkeit dient. Die Auslassventile A der Bremsen B sind über eine gemeinsame Rücklaufleitung RL mit diesem Bremsflüssigkeitsbehälter BFB verbunden.
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Ein Anschluss der zweiten Pumpe P2, welcher mit dem Fahrertrennventil FTV unmittelbar verbunden ist, wird als Ansauganschluss bezeichnet. Dieser Ansauganschluss ist vorliegend über ein zweites Rückschlagventil R2 mit der Rücklaufleitung RL verbunden. Die Durchlassrichtung des zweiten Rückschlagventils R2 zeigt dabei zum Ansauganschluss hin. Mittels dieses zweiten Rückschlagventils R2 ist es möglich, dass die zweite Pumpe P2 unabhängig vom Hauptbremszylinder HBZ direkt Bremsflüssigkeit aus dem Bremsflüssigkeitsbehälter BFB ansaugt und somit unabhängig von einer sonstigen Versorgung mit Bremsflüssigkeit ist. Dies erhöht die Einsatzmöglichkeiten der zweiten Pumpe P2 erheblich.
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Ein Anschluss der zweiten Pumpe P2, welcher mit dem ersten Verbindungspunkt P1 verbunden ist, wird als Auslassanschluss bezeichnet.
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Die erste Pumpe P1 ist über ein drittes Rückschlagventil R3 mit dem Bremsflüssigkeitsbehälter BFB verbunden, so dass auch diese erste Pumpe P1 Bremsflüssigkeit vom Bremsflüssigkeitsbehälter BFB ansaugen kann.
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Durch die gezeigte Ausführung wird im Vergleich zur Ausführung gemäß dem Stand der Technik die Variabilität bei der Verwendung des Bremssystems deutlich erhöht, da die zweite Pumpe P2 über das zweite Rückschlagventil R2 direkt Bremsflüssigkeit aus dem Bremsflüssigkeitsbehälter BFB ansaugen kann. Aufgrund der Sperrwirkung in Richtung zum Bremsflüssigkeitsbehälter BFB hin wird gleichzeitig ein Druckaufbau durch den Hauptbremszylinder HBZ oder die zweite Pumpe P2 nicht beeinträchtigt.
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In dem gezeigten Bremssystem sind eine Anzahl von Sensoren dargestellt, und zwar jeweils in Form eines quadratischen Kästchens, welches diagonal aufgeteilt ist. Ein jeweiliges „U“ steht dabei für die Ausgangsgröße des Sensors, nämlich eine Spannung. Des Weiteren steht ein „p“ für das Messen eines Drucks, ein „s“ für das Messen eines Wegs bzw. eines Füllstands, und ein „δ“ für das Messen eines Winkels.
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Das Bremssystem ist vorliegend an einer Energieversorgung angeschlossen, welche nicht dargestellt ist. Diese Energieversorgung speist alle Komponenten mit Ausnahme der zweiten Pumpe P2 und der ihr zugeordneten Komponenten, also ihres Motors M und ihres parallelgeschalteten Druckregelventils DV. Die zweite Pumpe P2 und die ihr zugeordneten Komponenten werden von einer nicht dargestellten weiteren Energieversorgung gespeist, wodurch ein Betrieb der zweiten Pumpe und der ihr zugeordneten Komponenten auch dann noch möglich ist, wenn sich der Rest des Bremssystems bereits in einer hydraulischen Rückfallebene befindet.
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Die zur Anmeldung gehörigen Ansprüche stellen keinen Verzicht auf die Erzielung weitergehenden Schutzes dar.
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Sofern sich im Laufe des Verfahrens herausstellt, dass ein Merkmal oder eine Gruppe von Merkmalen nicht zwingend nötig ist, so wird anmelderseitig bereits jetzt eine Formulierung zumindest eines unabhängigen Anspruchs angestrebt, welcher das Merkmal oder die Gruppe von Merkmalen nicht mehr aufweist. Hierbei kann es sich beispielsweise um eine Unterkombination eines am Anmeldetag vorliegenden Anspruchs oder um eine durch weitere Merkmale eingeschränkte Unterkombination eines am Anmeldetag vorliegenden Anspruchs handeln. Derartige neu zu formulierende Ansprüche oder Merkmalskombinationen sind als von der Offenbarung dieser Anmeldung mit abgedeckt zu verstehen.
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Es sei ferner darauf hingewiesen, dass Ausgestaltungen, Merkmale und Varianten der Erfindung, welche in den verschiedenen Ausführungen oder Ausführungsbeispielen beschriebenen und/oder in den Figuren gezeigt sind, beliebig untereinander kombinierbar sind. Einzelne oder mehrere Merkmale sind beliebig gegeneinander austauschbar. Hieraus entstehende Merkmalskombinationen sind als von der Offenbarung dieser Anmeldung mit abgedeckt zu verstehen.
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Rückbezüge in abhängigen Ansprüchen sind nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmale der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen. Diese Merkmale können auch beliebig mit anderen Merkmalen kombiniert werden.
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Merkmale, die lediglich in der Beschreibung offenbart sind oder Merkmale, welche in der Beschreibung oder in einem Anspruch nur in Verbindung mit anderen Merkmalen offenbart sind, können grundsätzlich von eigenständiger erfindungswesentlicher Bedeutung sein. Sie können deshalb auch einzeln zur Abgrenzung vom Stand der Technik in Ansprüche aufgenommen werden.