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BPatG Beschluss vom 22.05.2000 – 20 W (pat) 29/99
20. Senat
BUNDESPATENTGERICHT
_______________
(Aktenzeichen)
Verkündet am
22. Mai 2000
…
B E S C H L U S S
In der Beschwerdesache
betreffend die Patentanmeldung 197 50 620.8-52
…
hat der 20. Senat (Technischer Beschwerdesenat) des Bundespatentgerichts auf
die mündliche Verhandlung vom 22. Mai 2000 durch den Vorsitzenden Richter
Dr. Anders
sowie
die Richter Dipl.-Ing. Obermayer, Dr. Hartung
und
Dr. van Raden
beschlossen:
Die Beschwerde wird zurückgewiesen. 6.70
G r ü n d e
I
Die Anmeldung wurde zurückgewiesen, weil der Gegenstand des damals geltenden Anspruchs 1 nahegelegt sei.
Die Anmelderin stellt den Antrag,
den angefochtenen Beschluß aufzuheben und das Patent zu erteilen mit Patentansprüchen 1 bis 9 vom 10. Mai 2000, Beschreibung
S 1, 3 bis 11 vom Anmeldetag, S 2, 2a vom 4. August 1998, zwei
Blatt Zeichnungen vom 30. April 1998 (Fig 1, 2),
hilfsweise
das Patent zu erteilen auf der Grundlage eines aus den Ansprüchen 6 und 1 neu gebildeten Patentanspruchs 1.
Der Anspruch 1 lautet:
"1. Verfahren zum Bestimmen des Füllstandes (FS1; FS2) einer
Flüssigkeit in einem abgeschlossenem Behälter (1), wobei
- der Behälter (1) wahlweise nacheinander mit einer Vorrichtung
(7) zum Erzeugen einer Druckänderung im Innern des Behälters
(1) oder der Atmosphäre verbindbar ist und
- die Druckänderung im Behälter (1) mittels eines Drucksensors
(3) erfaßt und zur Bestimmung des Füllstandes (FS1, FS2) ausgewertet wird,
- eine Druckänderung in dem nicht mit Flüssigkeit gefülltem
Gasvolumen (V) des Behälters (1) bei zur Atmosphäre hin abgeschlossenem Volumen (V) erzeugt wird,
- die Druckerzeugung bei Erreichen eines vorgegebenen Druckwertes (ps) beendet wird und das Gasvolumen (V) mit der Atmosphäre verbunden wird, so daß ein Druckausgleich bis zum Umgebungsdruck (pu) stattfindet,
gekennzeichnet durch folgende Schritte,
- Ermitteln der zum Gasvolumen (V) proportionalen Zeitkonstante (τ) des Druckverlaufes (p) zwischen Beginn und Ende des
Druckausgleiches, indem der Druckverlauf (∆p) während des
Druckausgleichs mit Hilfe eines mathematischen Modells in Form
einer Differentialgleichung 1. Ordnung mit der Zeitkonstante (τ)
beschrieben wird und
- anschließendem Bestimmen des Füllstandes (FS1; FS2) der
Flüssigkeit durch Auswerten der Zeitkonstante (τ)."
Der Anspruch 6 lautet:
"6. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die
Differentialgleichung 1. Ordnung folgende Form aufweist:
∆
ρ
= −
1 τ
⋅
p ∆
−
∆
p
⋅ δ
( ) t
Start
mit
∆
ρ= −
1 R C ⋅
⋅
∆
p
und
τ
R C = ⋅ =
8 ⋅ ⋅ η 4 r ⋅ π
1 V ⋅ p ⋅
u
⋅ ρ , mix 0 ⋅ ρ 0
, ir a
ρ0,air = Dichte der Luft bei Normalbedingungen (po,air = 1,29 kg/m3),
ρ0,mix = Dichte
des Kraftstoffdampfes
bei Normalbedingungen
(Normaltemperatur To = 273,15 K, Normaldruck p0 = 1013 hPa)
∆p
= Druckdifferenz ps-pu
δ (t) = Dirac-Verteilung
∆pStart = Differenzdruck ps-pu ρu
= Umgebungsdruck
ρ
ps
V
l
r
η
τ
= Tankdruck
= Schwellenwert
= Volumen oberhalb der Flüssigkeit im Behälter
= Länge der Verbindungsleitung
= Radius der Verbindungsleitung
= Viskosität der Luft bei Normalbedingungen (η=1,74.10-5 Ns/m2)
= Zeitkonstante.
In der mündlichen Verhandlung ist ua die im Prüfungsverfahren ermittelte Entgegenhaltung
(2) DE 39 29 506 A1
erörtert worden.
II
A. Zum Hauptantrag
patentfähig, weil er am Anmeldetag dem Fachmann durch (2) nahelag.
Als Fachmann gilt hier ein Maschinenbauingenieur mit Fachhochschulabschluß,
der in der Regelungstechnik bewandert ist und auf dem Gebiet der Kraftfahrzeugtechnik arbeitet. Dabei zählt es namentlich zu seinen Aufgaben, die im
Kraftfahrzeug von Sensoren gewonnenen Betriebsgrößen einem Steuergerät zuzuführen und dort einer digitalen Datenverarbeitung zu unterziehen. Die von den
Sensoren erfaßten Signale müssen dabei in der Regel digitalisiert werden, da sie
zunächst nur als Analogsignale vorliegen.
Zu den in einem Kraftfahrzeug auftretenden Signalen zählt dabei ua dasjenige für
die Füllstandshöhe des Kraftstofftanks.
a) Die Druckschrift (2) beschreibt ein Verfahren zum Bestimmen des Füllstandes
einer Flüssigkeit in einem abgeschlossenen Behälter 1, der wahlweise nacheinander mit einer Vorrichtung 6, 9 zum Erzeugen einer Druckänderung in seinem
Inneren verbunden ist. Die Druckänderung im Behälter 1 wird mittels eines Drucksensors 4 erfaßt und zur Bestimmung des Füllstandes ausgewertet (Sp 4 Z 23 bis
36). Bei zur Atmosphäre hin abgeschlossenem Gasvolumen 3 des Behälters 1
wird, ausgehend von einem Druckwert pO - zB Atmosphärendruck oder geringfügig
darüber -, eine Druckänderung erzeugt und bei Erreichen eines vorgegebenen
Druckwertes p1 beendet (Sp 2 Z 29 bis 38). Dann wird das Gasvolumen 3 mit der
Atmosphäre verbunden, so daß ein Druckausgleich bis zum Druck pO, also zum
Umgebungsdruck, stattfindet (Sp 2 Z 61 bis 67).
Die für den Druckausgleich erforderliche Zeit ist ein Maß für den Flüssigkeitsinhalt 2 des Tanks (Sp 2 Z 67 bis Sp 3 Z 1). Sie wird von einem Anzeigeinstrument 16 angezeigt, das, direkt in Füllstandseinheiten geeicht, damit den Füllstand
direkt wiedergibt (Sp 3 Z 2 bis 9).
b) Nach (2) ist daran gelegen, die benötigte Zeit für das Ausströmenlassen des
Gases nach Möglichkeit kleiner als zwei Sekunden zu halten, und zwar unabhängig von der Größe des jeweiligen Gasvolumens 3 (Sp 4 Z 37 bis 43, Sp 3 Z 37
bis 43). Hierzu schaltet ein uC 12 abhängig vom Flüssigkeitsinhalt auf unterschiedliche Druckdifferenzen p1 - p0 (Sp 3 Z 51 bis 61). Dies kann ersichtlich dadurch erreicht werden, daß die vom uC 12 gesteuerte Pumpe 6 bei verhältnismäßig geringem Gasvolumen einen relativ hohen Druckwert p1, bei hohem Gasvolumen hingegen einen relativ niedrigen Druckwert p1 erzeugt und von diesem jeweiligen Anfangswert ein Druckausgleich auf den Umgebungsdruck p0 stattfindet.
Das Einhalten der gewünschten Druckausgleichszeit durch Vorgabe der geeigneten Druckdifferenz für unterschiedlich große Gasvolumina erfordert Aufschluß
über den zeitlichen Druckverlauf während des Druckausgleichs: Wie sich der
Tankdruck abhängig von der Zeit mit dem Parameter Gasvolumen ändert.
Wenn der Fachmann schon nicht von sich aus weiß, daß für ein bestimmtes Gasvolumen der Druckausgleich von p1 zu p0 nach einer e-Funktion verläuft, so wird
ihm dies zumindest im Rahmen der obliegenden Untersuchungen zuteil.
Diese Kenntnis des exponentiellen Druckausgleichverlaufs liefert ihm nicht nur die
Erklärung dafür, weshalb nach (2) der relativ niedrige Wert p0 zB geringfügig über
dem Atmosphärendruck liegen kann (Sp 2 Z 29 bis 31): Da die Funktion (p1 - p0) e - t/τ sich gegen Ende nur langsam p0 nähert, so wartet man bei der Zeitmessung
nicht bis zum vollständigen Abklingen auf p0, sondern erfaßt eine "Einstellzeit", zu
der sich der Druckwert zB auf 99 % oder 99,9 % p0 genähert hat. Dies ist
bekanntlich nach einer Zeitspanne von 4,6τ bzw 6,9τ der Fall.
Beachtung schenkt der Fachmann der e-Funktion auch noch aus einem anderen
Grund. Sie ist die Lösung der Differentialgleichung erster Ordnung für den Druckverlauf während des Druckausgleichs. Dieses mathematische Modell greift er auf,
wenn an ihn die alltägliche Forderung nach höherer Meßgenauigkeit herantritt.
Wie er weiß, läßt sich diese nicht nur dadurch erhöhen, daß man nach (2) die
Messung wiederholt (Sp 3 Z 9 bis 12). Die Genauigkeit kann er auch dadurch
steigern, daß für ein und dasselbe Gasvolumen zusätzliche Meßpunkte zwischen p1 und p0 erfaßt werden. Der Druckverlauf (p1 - p0) e -t/τ ist durch die Größen (p1 - p0) und τ festgelegt. Wenn demnach für ein und dasselbe Gasvolumen
während des Druckausgleichs zwischen p1 und p0 die Zeitkonstante τ das Maß
dafür angibt, wie schnell der Ausgleich stattfindet, so liegt es auf der Hand, wenn
der Fachmann diese Zeitkonstante als Maß für das jeweilige Gasvolumen heranzieht: Es liefert jeder Meßpunkt durch den gemessenen Druckabfall und die dazugehörende "Einstellzeit" die Größe der zum Gasvolumen proportionalen Zeitkonstanten τ. Über eine hinreichend große Anzahl von Meßpunkten ermittelt, wertet
sie der Fachmann anschließend zum genaueren Bestimmen des Füllstandes der
Flüssigkeit aus.
B. Zum Hilfsantrag
Das Verfahren nach dem Anspruch 1 ist selbst dann nicht erfinderisch, wenn man
es noch mit den Merkmalen des Anspruchs 6 näher beschreibt. Dieser Unteranspruch spiegelt lediglich eine Vorgehensweise wider, die zum fachmännischen
Handeln zählt.
a) Der Anspruch 6 zeigt die Form der Differentialgleichung erster Ordnung für den
Druckausgleich in einem Ansatz für die Abtastung der Druckwerte und gibt den
formelmäßigen Zusammenhang zwischen der Zeitkonstanten τ und den sie bestimmenden Parametern an.
b) Wenn der Fachmann gemäß dem unter A. b) gemäß Gesagten beim Druckausgleich von p1 auf p0 eine mehr oder weniger große Anzahl von Meßpunkten
wählt, so bedeutet dies bei digitaler Signalverarbeitung, daß zeitdiskrete, durch
eine Abtastung gewonnene digitale Druckwerte vorliegen. Diesen technischen
Vorgang drückt er zB durch das mathematische Modell der angegebenen Differentialgleichung erster Ordnung aus.
Er weiß, daß die Zeitkonstante τ nicht nur vom Gasvolumen und dem Querschnitt
der Ausströmleitung abhängt ((2) Sp 3 Z 13 bis 37); er kennt ggf nach Befragung
eines Spezialisten auf dem Gebiet der Pneumatik auch die übrigen die Zeitkonstante bestimmenden Parameter. Der nähere Einfluß jedes Parameters auf die
Zeitkonstante läßt sich aufgrund der physikalischen Zusammenhänge oder anhand einfacher Versuche relativ leicht ermitteln und der im Anspruch 6 angegebene formelmäßige Zusammenhang daraus ohne weiteres ableiten.
Dr. Anders
Obermayer
Dr. Hartung
Dr: van Raden
Pr/Mr