Hintergrund der Erfindung
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Die Erfindung betrifft einen auf Unterdruck ansprechenden Vergaser nach
dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Ein auf Unterdruck ansprechender Vergaser, der in erster Linie bei einem
Motorrad verwendet wird, besitzt einen Aufbau, bei dem eine
Druckänderung innerhalb eines Venturi-Kanals in dem Vergaser, hervorgerufen durch
Öffnen und Schließen eines Drosselventils, auf eine Membran übertragen
wird, die sich in einer Membrankammereinrichtung befindet, um dadurch
ein mit der Membran gekoppeltes Kolbenventil zu öffnen bzw. zu schließen.
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Wenn ein Gasgriff des Motorrads betätigt wird, öfthet oder schließt ein
Flügel-Drosselventil im Inneren des Venturi-Kanals, und demzufolge steigt
oder sinkt der Druck innerhalb des Venturi-Kanals. Diese Druckänderung
wird auf die Membraneinrichtung übertragen, und die in der
Membrankammer befindliche Membran, die aus einer dünnen Kautschukschicht besteht,
bewegt sich, demzufolge das Kolbenventil, welches miu der Membran
gekoppelt ist, sich ebenfalls bewegt und dadurch den Kanalquerschnitt des
Venturi-Kanals und mithin die zugemessene Kraftstoffmenge einstellt. Das
Luft-Kraftstoff-Gemisch in einem optimalen Luft-Kraftstoff-Verhältnis
gemäß dem Öfthungsgrad des Drosselventils wird also ständig in Richtung
Motor geliefert, so daß das Verhalten des Motors ebenso wie der
Kraftstofiverbrauch einen gewünschten Zustand aufweisen.
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Da die Membran des Vergasers ständig Benzindämpfen von dem Kraftstoff
für den Motor ausgesetzt ist, wurde die Membran im Stand der Technik aus
einem Gummimaterial gefertigt, welches chemisch beständig war,
beispielsweise Hydrin-Kautschuk oder NBR (Nitrilbutadienkautschuk).
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Allerdings unterscheiden sich die Qualitäten von Kraftstoffen in den
verschiedenen Ländern, in einigen Fällen ist die Qualität geringer als in Japan,
und folglich besteht die Gefahr, daß Benzin geringer Qualität an der
Membran haftenbleibt und somit die Verschlechterung der Membran
beschleurügt.
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Da zum Beispiel Hydrin-Kautschuk bei Verwendung von Benzin minderer
Qualität anschwillt, wird möglicherweise eine aus Hydrin-Kautschuk
hergestellte Membran weich und schwach, was zu einem alsbaldigen Bruch
führt. Andererseits kann eine aus NBR gefertigte Membran erhärten und
schwächer werden, was einem glatten Gleiten eines in einem Vergaser
verwendeten Kolbenventils entgegensteht.
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Benzin hoher Oktanzahl und Alkohol-Brennstoffe haben die Neigung, die
Membran schneller zu schwächen als reguläres Benzin.
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Im Hinblick auf die obigen Umstände wird im Stand der Technik die
Membran dicker ausgebildet, um den abträglichen Einfluß von Benzin minderer
Qualität, Benzin hoher Oktanzahl und Alkohol-Kraftstoff zu bremsen und
einen frühen Bruch und frühes Verhindern des ruckfreien Gleitens des
Kolbenventils zu vermeiden. Wird allerdings die Dicke der Membran gesteigert,
so nimmt auch die Steifigkeit der Membran zu, ihre Flexibilität nimmt ab, so
daß die Gleitreibung des Kolbenventils zunimmt. Im Ergebnis kann das
Kolbenventil sich nicht rasch verschieben, so daß das Ansprechverhalten auf
den Gashebel schlechter wird.
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Ein auf Unterdruck ansprechender Vergaser nach dem Oberbegriff des
Anspruchs 1 ist aus der JP-A-62 157 269 bekannt.
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Aus der JP-A-01 087 248 ist eine Membran bekannt, die aus einem mit
Wasserstoff imprägnierten Nitrilbutadien-Kautschuk (NBR) hergestellt ist.
Offenbarung der Erfindung
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Ziel der Erfindung ist es, die im Stand der Technik anzutreffenden
Übelstände oder Nachteile im wesentlichen zu beseitigen und einen auf
Unterdruck ansprechenden Vergaser anzugeben, der in der Lage ist, die
Verschlechterung einer Membran aufgrund von Benzin minderer Qualität,
Benzin hoher Oktanzahl und Alkohol-Kraftstoff etc. zu unterbinden, um ein
verbessertes Gashebel-Ansprechverhalten beizubehalten, und der in der
Lage ist, Dichtungsglieder wie Dichtungen, O-Ringe etc. vor
Beeinträchtigungen zu bewahren, die durch Benzin minderer Qualität, Benzin hoher
Oktanzahl und Alkohol-Kraftstoffe etc. verursacht wird.
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Dieses sowie weitere Ziele werden erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß
ein auf Unterdruck ansprechender Vergaser geschaffen wird, der mit einer
Membraneinrichtung ausgestattet ist, die eine Membrankammer enthält,
welche mittels einer Membran in zwei Kammern unterteilt ist, wobei
außerdem ein Vergasergehäuse mit einem Venturi-Kanal vorgesehen ist, der mit
der Membrankammer in Verbindung steht, und in welchem ein Drosselventil
angeordnet ist, wobei eine Druckänderung im Inneren des Venturikanals,
hervorgerufen durch Öffhen und Schließen des Drosselventils, auf die
Membraneinrichtung übertragen wird und die Membran nach oben und nach
unten bewegt wird, um dadurch ein mit der Membran gekoppeltes
Kolbenventil zu öffnen bzw. zu schließen, dadurch gekennzeichnet, daß die
Membran ebenso wie in dem Vergaser befindliche Dichtungsglieder an
Flüssigkeitsdichtigkeit erfordernden Teilen aus einem mit Wasserstoff
impragnierten Nitrilbutandienkautschuk (NBR) gebildet sind.
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Der mit Wasserstoff imprägnierte NBR kann ersetzt werden durch einen
Fluorkautschuk.
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Erfindungsgemäß besitzt gemäß den oben beschriebenen Besonderheiten
der mit Wasserstoff imprägnierte NBR bessere chemische Beständigkeit als
üblicherweise verwendetes Hydrin-Kautschuk oder NBR, so daß der
Einsatz der NBR-Stoffe dazu führt, daß eine Verschlechterung der Membran
und der Dichtungsglieder durch Benzin minderer Qualität, durch Benzin
hoher Oktanzahl und durch Alkohol-Kraftstoff etc. verhindert wird, wobei
ein frühes Brechen, Erhärten, etc.der Membran wirksam unterbunden wird.
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Da außerdem die Zugfestigkeit der Membran wesentlich verbessert ist
gegenüber der herköminlichen Membran, kann man die Membran dünner
ausbilden und damit das Drossel-Ansprechverhalten stark verbessern.
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Wegen der Ausbildung der Dichtungsglieder aus mit Wasserstoff
imprägniertem NBR, was die Schwächung dieser Dichtungsglieder vermeidet,
werden das Lecken von Kraftstoff sowie ein fehlerhaftes Einstellen von
Elementen wirksam vermieden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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In den Zeichnungen zeigen:
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Fig. 1 eine Vertikaischnittansicht eines auf Unterdruck ansprechenden
Vergasers gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
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Fig. 2 ebenfalls eine Vertikaischnittansicht des auf Unterdruck
ansprechenden Vergasers nach Fig. 1 mit einem angehobenen Kolbenventil; und
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Fig. 3 eine graphische Darstellung der Beziehung einer
Aufstiegsbeschleunigung des Kolbenventils, nachdem das Drosselventil geöffnet wurden,
aufgetragen über der verstrichenen Zeit.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
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Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird im folgenden unter
Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in denen Fig. 1
eine Vertikalschnittansicht eines durch Unterdruck gesteuerten Vergasers 1
gemäß der Erfindung, eingesetzt für ein Motorrad beispielsweise, zeigt,
wobei die rechte Seite die Seite des Luftfilters und die linke Seite die
Motorseite ist.
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Der durch Unterdruck gesteuerte Vergaser 1 besteht hauptsächlich aus
einer Vergaserhaupteinheit 2, die mit einer Membraneinrichtung 3 auf ihrer
Oberseite ausgestattet ist, ferner mit einer Schwimmerkanuner 4 auf ihrer
Unterseite. Diese Vergaserhaupteinheit 2 wird gebildet durch einen Venturi-
Kanal 5, der die Vergaserhaupteinheit in horizontaler Richtung vollständig
durchsetzt. Ein Kolbenventil 6 und ein Flügel-Drosselventil 7 befinden sich
im Inneren des Venturi-Kanals 5. Das Kolbenventil 6 bewegt sich frei in
vertikaler Richtung entlang eines Führungskanals 8, welcher den Venturi-
Kanal 5 schneidet. Andererseits dreht sich das Drosselventil 7 frei um eine
Lagerwelle 9.
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Die Membraneinrichtung 3 wird flüssigkeitsdicht abgedeckt von einem
Membrandeckel 11 auf dem oberen Teil der Vergaserhaupteinheit 2, und
der dadurch gebildete Innenraum wird von einer Membran 12 in eine obere
Kammer A und eine untere Kammer B getrennt, wobei die Membran 12 aus
einem Kautschukmaterial besteht, beispielsweise durch Wasserstoff
imprägniertem NBR oder Fluor-Kautschuk.
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Die Membran 12 ist so ausgebildet, daß sie zum Beispiel eine
Schwalbenschwanzform aulweist und mit ihrem Außenumfang zwischen dem
Membrandeckel 11 und der Vergaserhaupteinheit 2 eingeklemmt ist, während ihr
Innenumfang in einen Flansch 13 eingefügt ist, der sich an dem Kopfteil des
Kolbenventils 6 befindet.
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Die obere Kammer A der Membraneinrichtung 3 ist mit dem Venturi-Kanal
5 über einen Verbindungskanal 14 verbunden, der in dem Kolbenventil 6
ausgebildet ist, andererseits ist die untere Kammer B zum Luftfilter hin (zur
Atmosphäre) über einen Verbindungskanal 15 in der Vergaserhaupteinheit 2
geöffnet.
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Eine Führungsstange 16 ist an dem Membrandeckel 11 befestigt, und eine
Feder 17, die zwischen der Führungsstange 16 und dem Kolbenventil 6
unter Druck eingefügt ist, drängt das Kolbenventil 6 nach unten. Folglich wird
auch der Mittelbereich der Membran 12 nach unten gedrängt. Das
Innenvolumen der oberen Kammer A ist größer als das der unteren Kammer B.
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Die Schwimmerkammer 4 ist von einem Kammergehäuse 18
flüssigkeitsdicht am unteren Teil der Vergaserhaupteinheit 2 abgedeckt, und von einer
Düse 19, deren vorderes Ende sich in der Schwimmerkammer 4 befindet,
wird ein Kraftstoff 21 geliefert. Der Kraffstoffspiegel wird mit Ililfe eines
nicht dargestellten Schwimmers konstant gehalten, wobei sich an der
Schwimmerkammer 4 ein Ablauftropfen 22 befindet.
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An der Unterseite der Vergaserhaupteinheit 2 ist einstückig ein Ansatz 23
angeformt, der sich in die Schwimmerkammer 4 hineinerstreckt, und
innerhalb des Ansatzes 23 ist ein Saugkanal 24 ausgebildet, der mit dem Venturi-
Kanal 5 kommuniziert. Eine Leerlaufdüse 25 ist in den Saugkanal 23 von
oben her eingesetzt, und eine Hauptdüse 26 steht mit dem unteren Ende des
Ansatzes 23 in Verbindung, indem sie mit der Leerlaufdüse 25 von der
Unterseite des Ansatzes her angeschraubt ist. Die Leerlaufdüse 25 enthält
einen Mittelkanal 27, der in Fig. 2 gezeigt ist, und durch den hindurch der
Kraftstoff nach oben angesaugt wird. Der untere Abschnitt des Mittelkanals
27 wird durch die Hauptdüse 26 verengt, um dadurch die Menge des
Kraftstoffstroms einzustellen.
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Am unteren Teil des Kolbenventils 6 ist ein Nadelventil 28 angebracht,
welches einen konischen Außenumfang besitzt, so daß das Nadelventil 28
sich mit einem Umfangs-Freiraum durch den Mittelkanal 27 der
Leerlaufdüse 25 entsprechend der Bewegung des Kolbenventils 6 bewegt.
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Dichtungsglieder, beispielsweise eine Dichtung 30, die die Verbindung
zwischen der Vergaserhaupteinheit 2 und dem Schwimmerkammergehäuse 18
abdichtet, ein zwischen der Leerlaufdüse 25 und der Hauptdüse 26
befindlicher O-Ring 31, und an der Düse 19 im Inneren der Schwimmerkammer 4
und an dem Ablaufpropfen 22 befindliche O-Ringe 32 und 33 bestehen
ebenfalls aus durch Wasserstoff verstärktem NBR oder Fluor-Kautschuk.
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Geöffnet wird das Drosselventil 7 entsprechend der Drehung des Gasgriffs
am Lenker des Motorrads, und das Kolbenventil 6 öffnet sich entsprechend
der Änderung des Drucks im Inneren des Venturi-Kanals 5. Das heißt: wie
in Fig. 1 gezeigt ist, wird bei geöffnetem Drosselventil 7 der
Ansaugunterdruck nicht auf das Innere des Venturi-Kanals 5 ausgeübt, so daß das
Kolbenventil 6 nicht hochsteigt und dementsprechend die Querschnittsfläche
des Venturi-Kanals 5 minimal ist. Zu dieser Zeit wird der im Inneren der
Schwimmerkammer 4 befindliche Kraftstoff 21 zu der stromabwärtigen
Seite des Drosselventils 7 über die Leerlaufdüse 25 geflihrt, so daß der
Motor sich im Leerlauf dreht.
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Wenn dann gemäß Fig. 2 das Drosselventil 7 geöffnet wird, wirkt der Saug-
Unterdruck seitens des Motors auf das Innere des Venturi-Kanals 5. Dieser
Unterdruckzustand überträgt sich über den Verbindungskanal 14 im Inneren
des Kolbenventils 6 auf die obere Kammer A der Membraneinrichtung 3. Zu
diesem Zeitpunkt gelangt der atmosphärische Druck über den
Verbindungskanal 15 in die untere Kammer B der Membraneinrichtung 3, so daß sich
die Membran 12 aufgrund des Druckunterschieds zwischen dem in der
oberen Kammer A wirksamen Unterdruck und dem atmosphärischen Druck in
der unteren Kammer B hebt. Dann steigt das Kolbenventil 6 durch die
Kopplung mit der Membran 12 hoch, und die Querschnittsfläche des
Venturi-Kanals 5 vergrößert sich. Das Kolbenventil 6 wird in seiner Stellung
gehalten durch den Kräfteausgleich zwischen der Steigkraft, die
hervorgerufen wird durch den Druckunterschied zwischen der oberen Kammer A und
der unteren Kammer B, und durch die Druckkraft aufgrund der Feder 17.
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Wenn das Kolbenventil 6 steigt, steigt auch das Nadelventil 28, und da das
Nadelventil 28 eine konische äußere Form hat, nimmt der Umfangs-Spalt
zwischen dem Nadelventil 28 und der Leerlaufdüse 25 entsprechend dem
Hebezustand des Nadelventils 28 an, und folglich wird der Kraftstoff 21,
der sich in der Schwimmerkammer 4 befindet, über diesen Spalt in den
Venturi-Kanal 5 gesaugt. Der hochgesaugte Kraftstoff 21 wird als Nebel
versprüht und wird zu einem Luft-Kraftstoff-Gemisch. Das Luft-Kraftstoff-
Gemisch wird dann in den Motor gesaugt, und die Motordrehzahl steigt.
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Auf diese Weise wird die Querschnittsfläche des Venturi-Kanals 5
automatisch so eingestellt, daß die angemessene Kraftstoffmenge gemäß dem
Öffnungsgrad des Drosselventils 7 durch das Kolbenventil 6 gelangt, und wenn
der Kraftstoff in der Menge entsprechend dieser Querschnittsfläche in das
Innere des Venturi-Kanals 5 gelangt, wird dem Motor konstant ein Luft-
Kraftstoff-Gemisch im optimalen Luft-Kraftstoff-Verhältnis zugeführt.
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In dem auf Unterdruck ansprechenden Vergaser 1 ist die Membran 12 der
Membraneinrichtung 3 aus mit Wasserstoff imprägniertem NBR gebildet,
wie oben erläutert wurde. Die nachstehende Tabelle 1 stellt einen Vergleich
der Eigenschaften des mit Wasserstoff imprägnierten NBR mit Hydrin-
Kautschuk und NBR dar, welches zur Ausbildung der Membran in
herkömmlichen auf Unterdruck ansprechenden Vergasern verwendet wurde.
Tabelle 1
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Wie aus dieser Tabelle ersichtlich ist, betrug die Zugfestigkeit von mit
Wasserstoff imprägniertem NBR 70 bis 100% mehr als diejenige von
Hydrin-Kautschuk
oder NBR, und auch das Dehnungsverhältnis war wesentlich
besser als das von Hydrin-Kautschuk. Als die Schwell-Prufüng unter
Verwendung von Benzin minderer Qualität durchgefuhrt wurde, zeigte das mit
Wasserstoff imprägnierte NBR annähernd 10% weniger Schwellung als das
Hydrin-Kautschuk.
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Als außerdem zum Prüfen der Haltbarkeit der Membran Benzin minderer
Qualität verwendet wurde, zeigte die erfindungsgemäß durch mit Sauerstoff
imprägniertes NBR gebildete Membran 500.000 zerstörungsfreie
Verformungen, also weit mehr als die 90.000 bei Hydrin-Kautschuk und die
250.000 bei NBR, die beim herkömmlichen Aufbau verwendet werden.
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Wie aus dem oben Gesagten ersichtlich ist, ist eine aus mit Wasserstoff
imprägniertem NBR hergestellte Membran in hohem Maße chemisch bestän
dig und wird selbst dann kaum beeinträchtigt, wenn Benzin minderer
Qualität verwendet wird, so daß Störungen aufgrund beispielsweise eines frühen
Bruchs der Membran oder dessen Verhärtung wirksam vermieden werden
können. Etwa das gleiche Ergebnis wurde im Fall von Benzin hoher
Oktanzahl und Alkohol-Kraftstoff erzielt, es wurde also die Haltbarkeit gesteigert.
Ahliliche Ergebnisse wurden auch bei einer Membran aus Fluor-Kautschuk
erzielt.
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Da außerdem das mit Wasserstoff imprägnierte NBR oder der Fluor-
Kautschuk höhere Zugfestigkeit aufweist, kann man, wenn die gleiche
Zugfestigkeit wie bei dem konventionellen Werkstoff gefordert wird, die
Schichtdicke der Membran dünner machen als mit herkömmlichem Material.
Wenn die Schichtdicke der Membran dünner wird, sinkt die Steifigkeit, die
Flexibilität wird gesteigert, und demzufolge verringert sich die Reibung des
Kolbenventils 6 bei dessen Bewegung, und wie aus Fig. 3 hervorgeht, steigt
die Hubgeschwindigkeit des Kolbenventils im Anschluß an das Öffnen des
Drosselventils 7, also erhöht sich der Hub des Anstiegs des Kolbenventils 6
pro Zeiteinheit. Deshalb wird das Gashebel-Ansprechverhalten spürbar
verbessert.
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Außerdem ist dieser auf Unterdruck ansprechende Vergaser 1 mit
Dichtungselementen ausgestattet, beispielsweise der Dichtung 30 und den O-
Ringen 31, 32, 33 etc., die aus mit Wasserstoff imprägniertem NBR oder
Fluor-Kautschuk gebildet sind, so daß die Beeinträchtigung dieser
Dichtungselemente 30, 31, 32 und 33, die durch minderwertiges Benzin, Benzin
hoher Oktanzahl oder Alkohol-Kraftstoff hervorgerufen wird, wirksam
vermieden, so daß insgesamt ein Lecken von Kraftstoff und unrichtige
Einstellungen vermieden werden.
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Außerdem kann der mit Wasserstoff imprägnierte NBR oder der Fluor-
Kautschuk nicht nur für die Membran 12 und die Dichtungselemente 30 bis
33 eingesetzt werden, sondern auch noch für andere Teile, an denen
möglicherweise Kraftstoff haftenbleibt, so zum Beispiel die Öldichtungen an der
Kurbelwelle eines Zweitaktmotors oder an dem Motor-Ansaugrohr, um
dadurch eine Beeinträchtigung durch Kraftstoff zu vermeiden und die
Anfangsleistung über lange Zeit hin aufrecht zu erhalten.