DE102011056663B4 - Vorrichtung zur Kühlluftzuführung mit einer Kühlluftsteuerung - Google Patents
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Abstract
Vorrichtung zur Kühlluftzuführung,mit einer Kühlluftsteuerung zu einem im Frontend (1) eines Kraftfahrzeugs (2) angeordnetem Kühler (3) über eine in einem stirnseitigen Lufteinlasskanal (4) angeordnete Kühlerjalousie (5) mit verstellbaren Kühlluftklappen (6),mit einer unterhalb des Lufteinlasskanals (4) mit dem Frontend (1) verbundenen und verstellbaren Luftleiteinrichtung (7), die der Beeinflussung eines Nickmoments des Fahrzeugs dient,wobei die Kühlluftklappen (6) der Kühlerjalousie (5) und die Luftleiteinrichtung (7) über eine Steuereinrichtung jeweils in Geschwindigkeitsabschnitten (V1, V2 und V∞) verstellbar ausgeführt sind,wobei die Kühlluftklappen (6) der Kühlerjalousie (5) von einer Öffnungs- in eine Schließstellung (I, II) und umgekehrt verstellbar sind,wobei die Luftleiteinrichtung (7) von einer vertikal aufgestellten, vertikal zum Frontend (1) des Fahrzeugs abstehenden maximalen Wirkstellung (WS), die in einer vertikalen Ebene (y-y) liegt, in eine horizontal angelegte und am Frontend (1) anliegende Ruhestellung (RS), die in einer horizontalen Ebene (x-x) liegt, und umgekehrt über eine Zwischenposition verstellbar ist,wobei die Luftleiteinrichtung (7) in Abhängigkeit von der Öffnungs- oder Schließstellung (I, II) der Kühlluftklappen (6) der Kühlerjalousie (5) und in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit in ihrer Stellung verstellbar ist, derart, dass bei einer Schnellfahrt oberhalb einer zweiten Geschwindigkeitsschwelle (V2) die Luftleiteinrichtung (7) bei geöffneten Kühlluftklappen (6) in der Wirkstellung (WS) und bei geschlossenen Kühlluftklappen (6) in der Ruhestellung (RS) angeordnet ist.
Description
- Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Kühlluftzuführung mit einer Kühlluftsteuerung.
- Sogenannte Kühlerjalousien sind bereits seit längerem bekannt und werden zur bedarfsgerechten Steuerung des Luftmassenstroms durch den Kühler eingesetzt. Hierdurch kann z.B. das Kaltstartverhalten des Motors verbessert oder der Kraftstoffverbrauch reduziert werden. Es ist an sich bekannt, dass durch Schließen der Kühlerjalousie der Luftwiderstand und damit der Kraftstoffverbrauch des Kraftfahrzeugs reduziert werden kann. Nachteilig ist jedoch, dass sich eine Auftriebskraft, insbesondere eine Vorderradauftriebskraft und damit ein Nickmoment des Kraftfahrzeugs in Abhängigkeit von der Stellung der Kühlerjalousie ergibt, was zu einer in Summe starken Änderung der Auftriebsbalance und damit des Fahrverhaltens führt. Die Beeinflussung des Fahrverhaltens erfolgt dabei unbemerkt vom Fahrer, wodurch sich unter Umständen Gefahrenmomente ergeben können.
- Aus der
DE 10 2008 020 399 A1 ist eine Kühlereinrichtung bekannt geworden, die eine nahezu auftriebsneutrale Regelung der Kühlluft ermöglichen soll. Hierzu wird die Kühlluft bei einer geschlossenen Kühlerjalousie durch einen von der Kühlerjalousie angeordneten Bypasskanal unter das Fahrzeug umgelenkt. Bei dieser Einrichtung bewirkt die Umlenkung der Strömung und die Durchströmung des Bypasskanals einen Druckverlust, der zu einem Anstieg des Luftwiderstands führt. Dadurch wird die Reduktion des Luftwiderstands, die sich bei geschlossener Kühlerjalousie einstellt, größtenteils wieder rückgängig gemacht. Darüber hinaus ist häufig die Anordnung eines Bypasskanals vor der Kühlerjalousie mangels Bauraum nicht möglich, da Kühlerjalousien aus aerodynamischen Gründen möglichst nahe am Lufteinlass, d.h. möglichst nahe an der Fahrzeugfront platziert werden. -
DE 32 14 588 A1 offenbart eine weitere Vorrichtung zur Kühlluftzuführung mit einer Kühlluftsteuerung zu einem im Frontend eines Kraftfahrzeugs angeordnetem Kühler über eine in einem stirnseitigen Lufteinlasskanal angeordnete Kühlerjalousie mit verstellbaren Kühlluftklappen. -
FR 2 575 126 A1 -
DE 31 50 152 A1 offenbart einen Spoiler, der in Abhängigkeit seiner Stellung eine Austrittsöffnung im Bereich eines Unterbodens freigibt oder versperrt. - Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, für eine gattungsgemäße Kühleinrichtung eine verbesserte Kühlluftzuführung mit einer Kühlluftsteuerung hierfür zu schaffen, die in Abhängigkeit von verschiedenen Fahrzeuggeschwindigkeiten eine bezüglich Luftwiderstand und Kraftstoffverbrauch optimale Kühlluftzuführung zur Kühlereinheit gewährleistet und im Zusammenwirken mit einer verstellbaren Luftleiteinrichtung ein optimales Nickmoment am Fahrzeug zu ermöglichen.
- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Merkmale beinhalten die Unteransprüche.
- Die mit der Erfindung hauptsächlich erzielten Vorteile bestehen darin, dass durch die Kombination einer verstellbaren Kühlerjalousie mit einem in Abhängigkeit hierzu verstellbaren Luftleitelement am Frontend des Fahrzeugs einerseits eine optimale Kühlwirkung und andererseits das Nickmoment bzw. ein Vorderachsauftrieb aktiv beeinflussbar ist. Dies wird nach der Erfindung erreicht, indem die Kühlluftklappen der Kühlerjalousie und die Luftleiteinrichtung, die der Beeinflussung eines Nickmoments des Fahrzeugs dient, über eine Steuereinrichtung jeweils in Geschwindigkeitsabschnitten V1, V2 und V∞ verstellbar ausgeführt sind, wobei die Kühlerjalousie von einer Öffnungs- in eine Schließstellung, und umgekehrt und die Luftleiteinrichtung von einer vertikal aufgestellten Wirkstellung in eine horizontal angelegte Ruhestellung und umgekehrt verstellbar ist, wobei die Luftleiteinrichtung in Abhängigkeit von der geschlossenen oder geöffneten Stellung der Klappen der Kühlerjalousie verstellbar ist. Die Luftleiteinrichtung ist von der am Frontend anliegenden Ruhestellung über eine Zwischenposition in die vertikal zum Frontend des Fahrzeugs abstehende maximale Wirkstellung verstellbar.
- Des Weiteren ist nach der Erfindung vorgesehen, dass die Luftleiteinrichtung in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit in der Stellung veränderbar ist, derart, dass bei einer Schnellfahrt und bei einer Überschreitung einer zweiten Geschwindigkeitsschwelle V2 die Luftleiteinrichtung bei offenen Kühlluftklappen die Wirkstellung und bei geschlossener Kühlluftklappen in der Ruhestellung angeordnet ist. Die Einstellung der Luftleiteinrichtung ist mittels der geöffneten und geschlossenen Kühlluftklappen ansteuerbar, so dass in jedem Fall ein optimales Nickmoment am Fahrzeug erzielbar ist.
- Insbesondere ist die Kühlerjalousie vor einem mittig des Fahrzeugs angeordnetem Kühler oder von seitlichen im Frontend des Fahrzeugs angeordneten Kühlern angeordnet. Die verstellbare Luftleiteinrichtung kann aus einem Bugspoiler oder sog. Radspoilern bestehen. Als Luftleiteinrichtung, mit denen sich das Nickmoment des Fahrzeugs beeinflussen lässt, sind auch Bremsluftkanäle, Raddiffusoren oder ein verstellbarer Unterboden bzw. eine verstell- oder verformbare Unterbodenverkleidung denkbar, durch die der Auftrieb mit Hilfe des Venturieffekts beeinflussbar ist.
- Die Luftleiteinrichtung ist bei Langsamfahrt und unterhalb der ersten Geschwindigkeitsschwelle V1 in einer eingefahrenen horizontalen Ruhestellung am Frontend des Fahrzeugs angeordnet. Die Verstellung der Luftleiteinrichtung in die einzelnen Wirkstellungen erfolgt über eine Steuereinrichtung, welche elektrisch, mechanisch, hydraulischer oder pneumatischer Art sein kann und entsprechende Stellelemente, wie sie an sich bekannt sind.
- Nach der Erfindung ist ferner vorgesehen, dass eine Verstellung der Luftleiteinrichtung in Abhängigkeit von der Stellung der Kühlluftklappen in eine geöffnete oder in eine geschlossene Stellung derart erfolgt, dass die Fahrgeschwindigkeitsschwelle bei V2 > V1 liegt.
- Die Verstellung der Luftleiteinrichtung nach der Erfindung erfolgt in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit und ist in ihren Stellungen veränderbar, derart, dass bei einer Unterschreitung der ersten Geschwindigkeitsschwelle V1 die Luftleiteinrichtung in einer Ruhestellung angeordnet ist. Die Verstellung der Luftleiteinrichtung in die Ruhestellung erfolgt dann, wenn die erste Geschwindigkeitsschwelle V1 unterschritten wird. Hierdurch wird bei dieser Langsamfahrt eine Beschädigung der Luftleiteinrichtung vermieden.
- Auch ist nach der Erfindung vorgehen, dass die Luftleiteinrichtung bei geschlossenen Kühlluftklappen dann in eine Ruhestellung zurück verfahrbar ist, wenn die Luftleiteinrichtung vor Erreichen der zweiten Geschwindigkeitsschwelle V2 in der Wirkstellung angeordnet ist. Hiermit werden auch Grenzsituationen erfasst, die während der Fahrt von einer Geschwindigkeitsschwelle in eine andere höhere oder tiefere Geschwindigkeitsschwelle vorkommen können.
- Die Kühlluftklappen der Kühlerjalousie sowie die Luftleitvorrichtung sind gemeinsam in eine Zwischenstellung zwischen der Ruhestellung und der Wirkstellung verstellbar auch sind die Kühlluftklappen der Kühlerjalousie und die Luftleiteinrichtung gemeinsam in eine voll geöffnete Stellung der Kühlluftklappen und in eine Endstellung der Luftleiteinrichtung verstellbar.
- Damit die eine geringere Verstellzeit aufweisenden Kühlluftklappen der Kühlerjalousie an die zeitlich langsamere Verstellzeiten der Luftleiteinrichtung anpassbar sind, ist eine Einrichtung zwischengeschaltet, die eine zeitlich gleiche Verstellung der Kühlluftklappen und der Luftleiteinrichtung durchführt.
- Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben.
- Es zeigen:
-
1 eine schematische Seitenansicht eines Frontends eines Kraftfahrzeugs mit einem Kühlluftkanal, in dem eine Kühlereinheit eingesetzt angeordnet ist sowie eine Kühlerjalousie mit verstellbaren Kühlluftklappen sowie einer Luftleiteinrichtung in Ruhestellung und -
2 eine Ansicht auf das Frontend des Fahrzeugs gemäß1 , statt mit geschlossenen Kühlluftklappen mit geöffneten Kühlluftklappen und einer Luftleiteinrichtung in Wirkstellung. - Eine Vorrichtung zur Kühlluftzuführung mit einer entsprechenden Kühlluftsteuerung zu einem im Frontend 1 eines Kraftfahrzeug 2 angeordneten Kühler 3 erfolgt über eine in einem stirnseitigen Lufteinlasskanal 4 angeordnete Kühlerjalousie 5. Diese weist in einer Offenstellung I und in einer Schließstellung II verstellbare Kühlluftklappen 6 auf. Unterhalb des Frontends 1 ist eine Luftleiteinrichtung 7 angelenkt, welche in einer Ruhestellung RS unterhalb des Frontend 1 in einer horizontalen Ebene x-x angeordnet ist. In einer Wirkstellung WS ist die Luftleiteinrichtung 7 in einer vertikalen Ebene y-y angeordnet.
- In
1 ist eine mögliche Stellung der geschlossenen Kühlluftklappen 6 mit in Ruhestellung RS angeordneter Luftleiteinrichtung 7 und in2 ist eine mögliche Stellung der Kühlluftklappen 6 in geöffneter Stellung I und ein in einer Wirkstellung WS befindlicher Luftleiteinrichtung 7 gezeigt. - Die Steuerung der Kühlluftklappen 6 und der Luftleiteinrichtung 7 erfolg über an sich bekannte Steuerungsmittel, wie E-Motoren, Hydraulischmotoren oder sonstige bekannte Einrichtungen, so dass hierauf nicht näher eingegangen wird.
- Bei der ausfahrbaren Luftleiteinrichtung 7 wird nachfolgend von einem verstellbaren Bugspoiler ausgegangen. Von der Ruhestellung (
1 ) ausgehend kann der Bugspoiler über eine Zwischenposition in eine Maximalposition (2 ) ausgestellt und wieder in die Ruhestellung RS zurückgeführt werden. Bei der verstellbaren Luftleiteinrichtung 7 muss es sich aber nicht notwendigerweise um einen Bugspoiler handeln. Denkbar sind alle verstellbaren Luftleiteinrichtungen. - Über die Vorrichtung bzw. über die Steuereinrichtung soll das Kraftfahrzeug in jeder Fahrsituation fahrdynamisch sicher betrieben werden können. Darüber hinaus sollen bei Langsamfahrt Beschädigungen der Luftleiteinrichtung 7 vermieden werden. Hierzu wird zwischen folgenden Geschwindigkeiten unterschieden. Der Fahrgeschwindigkeit V∞ des Kraftfahrzeugs, einer ersten Geschwindigkeitsschwelle V1, bei deren Unterschreitung die Luftleiteinrichtung 7 immer eingefahren wird, um eine Beschädigung z.B. bei einer Bordsteinauffahrt zu vermeiden. Bei einer zweiten, fahrdynamisch relevanten Geschwindigkeitsschwelle V2 > V1, bei deren Überschreitung in Abhängigkeit von der Stellung der Kühlluftklappen 6 und der Luftleiteinrichtung 7 eine Änderung der Stellung der Luftleiteinrichtung 7 erfolgt.
- Wenn die Fahrgeschwindigkeit unterhalb der ersten Geschwindigkeitsschwelle V1 liegt, befindet sich die Luftleiteinrichtung immer in der Ruhestellung RS um Beschädigungen z. B. bei einer Bordsteinauffahrt zu vermeiden. Eine Änderung der Stellung der Luftleiteinrichtung 7 in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit erfolgt nur dann, wenn beim Verzögern die erste Geschwindigkeitsschwelle V1 unterschritten wird oder wenn beim Beschleunigen die zweite Geschwindigkeitsschwelle V2 überschritten wird. Im ersten Fall wird die Luftleiteinrichtung 7 in die Ruhestellung RS zurückgefahren und im zweiten Fall ändert sich die Stellung der Luftleiteinrichtung 7 in Abhängigkeit von der Stellung der Kühlluftklappen 6 der Luftleiteinrichtung 7 wie folgt.
- Wird die zweite Geschwindigkeitsschwelle V2 überschritten, wird die Luftleiteinrichtung 7 bei offenen Kühlluftklappen 6 in die Wirkstellung WS gefahren. Bei geschlossenen Kühlluftklappen 6 bleibt die Luftleiteinrichtung 7 dagegen in der Ruhestellung RS oder wird in die Ruhestellung RS zurückgefahren, falls die Luftleiteinrichtung 7 vor Erreichen der zweiten Geschwindigkeitsschwelle V2 in Wirkstellung war. Eine Änderung der Stellung der Luftleiteinrichtung 7 in Abhängigkeit von der Stellung der Kühlluftklappen 6 erfolgt nur, wenn die Fahrgeschwindigkeit oberhalb der zweiten Geschwindigkeitsschwelle V2 liegt. Werden die Kühlluftklappen 6 während der Fahrt geschlossen, wird die Luftleiteinrichtung 7 in die Ruhestellung RS verfahren. Werden umgekehrt die Kühlluftklappen 6 während der Fahrt geöffnet, wird die Luftleiteinrichtung 7 in die Wirkstellung WS verfahren.
- Die nachfolgende Tabelle zeigt die Zusammenfassung der Verstellung zum Betreiben der Luftleiteinrichtung 7, während -der Langsamfahrt und der Schnellfahrt in Abhängigkeit von der Stellung der Kühlluftklappen bei Schnellfahrt.
Situation Fahrgeschwindigkeit Luftleitvorrichtung Langsamfahrt V∞ < V1 fährt in Ruhestellung (falls vorher in WS) Schnellfahrt V1 ≤ V∞ ≤ V2 Keine Änderung der Stellung (RS oder WS) Schnellfahrt V∞ > V2 fährt in Wirkstellung wenn Kühlluftklappen offen Schnellfahrt V∞ > V2 fährt in Ruhestellung wenn Kühlluftklappen geschlossen. - Lässt die Funktionalität der Kühlerjalousie 5 eine Zwischenstellung der Kühlluftklappen 6 zu, wird die Luftleiteinrichtung 7 in Zwischenstellung gefahren, wenn die Kühlluftklappen 6 sich auch in einer Zwischenstellung befinden. Sind die Kühlluftklappen 6 dagegen voll geöffnet, wird die Luftleiteinrichtung 7 in die Endstellung gefahren. Verfügt die Kühlerjalousie 5 lediglich über eine „Auf-Zu“ Funktionalität der Kühlluftklappen 6, kann die Luftleiteinrichtung 7 so ausgelegt sein, dass die Zwischenstellung als Wirkstellung ausreichend ist. In diesem Fall kann die Endstellung der Luftleiteinrichtung 7 dazu benutzt werden, um zusätzlichen Abtrieb zur Verbesserung der fahrdynamischen Eigenschaften des Fahrzeugs zu generieren.
- Wesentlich ist auch, dass die Verstellzeiten von der Kühlerjalousie 5 und der Luftleiteinrichtung 7 aufeinander abgestimmt sind, um unvorteilhafte Nickmomentänderungen während des Verstellvorgangs zu vermeiden. Da die Verstellzeit der Kühlluftklappen 6 wesentlich geringer ist als die der Luftleiteinrichtung 7 ist vorgesehen, dass die Verstellgeschwindigkeit der Kühlluftklappen 6, als schnelleres System, an die der Luftleiteinrichtung 7, als langsameres System angepasst, d.h. reduziert wird. Um ein häufiges Verstellen der Systeme zu vermeiden ist weiterhin vorgesehen, dass nach einer ersten Verstellung der Kühlluftklappen 6 eine weitere Verstellung mit einer Zeitverzögerung erfolgt. Die Zeitspanne, nach der eine weitere Verstellung zugelassen wird, ist mindestens größer als die Verstellzeit des langsameren Systems und beträgt vorzugsweise 10 Sekunden oder mehr.
Claims (10)
- Vorrichtung zur Kühlluftzuführung, mit einer Kühlluftsteuerung zu einem im Frontend (1) eines Kraftfahrzeugs (2) angeordnetem Kühler (3) über eine in einem stirnseitigen Lufteinlasskanal (4) angeordnete Kühlerjalousie (5) mit verstellbaren Kühlluftklappen (6), mit einer unterhalb des Lufteinlasskanals (4) mit dem Frontend (1) verbundenen und verstellbaren Luftleiteinrichtung (7), die der Beeinflussung eines Nickmoments des Fahrzeugs dient, wobei die Kühlluftklappen (6) der Kühlerjalousie (5) und die Luftleiteinrichtung (7) über eine Steuereinrichtung jeweils in Geschwindigkeitsabschnitten (V1, V2 und V∞) verstellbar ausgeführt sind, wobei die Kühlluftklappen (6) der Kühlerjalousie (5) von einer Öffnungs- in eine Schließstellung (I, II) und umgekehrt verstellbar sind, wobei die Luftleiteinrichtung (7) von einer vertikal aufgestellten, vertikal zum Frontend (1) des Fahrzeugs abstehenden maximalen Wirkstellung (WS), die in einer vertikalen Ebene (y-y) liegt, in eine horizontal angelegte und am Frontend (1) anliegende Ruhestellung (RS), die in einer horizontalen Ebene (x-x) liegt, und umgekehrt über eine Zwischenposition verstellbar ist, wobei die Luftleiteinrichtung (7) in Abhängigkeit von der Öffnungs- oder Schließstellung (I, II) der Kühlluftklappen (6) der Kühlerjalousie (5) und in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit in ihrer Stellung verstellbar ist, derart, dass bei einer Schnellfahrt oberhalb einer zweiten Geschwindigkeitsschwelle (V2) die Luftleiteinrichtung (7) bei geöffneten Kühlluftklappen (6) in der Wirkstellung (WS) und bei geschlossenen Kühlluftklappen (6) in der Ruhestellung (RS) angeordnet ist.
- Vorrichtung nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlerjalousie (5) vor einem mittig des Fahrzeugs (2) angeordnetem Kühler (3) oder von seitlich im Frontend (1) des Fahrzeugs (2) angeordneten Kühlern angeordnet ist. - Vorrichtung nach den
Ansprüchen 1 oder2 , dadurch gekennzeichnet, dass die verstellbare Luftleiteinrichtung (7) aus einem Bugspoiler oder Radspoilern besteht. - Vorrichtung nach einem der
Ansprüche 1 ,2 oder3 , dadurch gekennzeichnet, dass die Luftleiteinrichtung (7) bei einer Langsamfahrt unterhalb einer ersten Geschwindigkeitsschwelle (V1) in der eingefahrenen horizontalen Ruhestellung (RS) am Frontend (1) des Fahrzeugs (2) angeordnet ist. - Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verstellung der Luftleiteinrichtung (7) in Abhängigkeit von der Stellung der Kühlluftklappen (6) in der Öffnungs- oder Schließstellung, derart erfolgt, dass die zweite Fahrgeschwindigkeitsschwelle bei (V2 > V1) liegt.
- Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftleiteinrichtung (7) in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit in ihrer Stellung veränderbar ist, derart, dass bei einer Unterschreitung der ersten Geschwindigkeitsschwelle (V1) die Luftleiteinrichtung (7) in der Ruhestellung (RS) angeordnet ist.
- Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftleiteinrichtung (7) bei geschlossenen Kühlluftklappen (6) in die Ruhestellung (RS) zurück verfahrbar ist, wenn die Luftleiteinrichtung (7) vor Erreichen der zweiten Geschwindigkeitsschwelle (V2) in der Wirkstellung (WS) angeordnet ist.
- Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlluftklappen (6) der Kühlerjalousie (5) sowie die Luftleitvorrichtung (7) gemeinsam in einer Zwischenstellung zwischen der Ruhestellung (RS) und der Wirkstellung (WS) verstellbar angeordnet sind.
- Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlluftklappen (6) der Kühlerjalousie (5) und die Luftleiteinrichtung (7) gemeinsam in eine voll geöffnete Stellung der Kühlluftklappen (6) und in eine Endstellung der Luftleiteinrichtung (7) verstellbar angeordnet sind.
- Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer geringeren Verstellzeit der Kühlluftklappen (6) der Kühlerjalousie (5) eine Anpassung an die zeitlich langsamere Verstellzeit der Luftleiteinrichtung (7) derart erfolgt, dass eine zeitlich gleiche Verstellung der Kühlluftklappen (6) und der Luftleiteinrichtung (7) durchführbar ist.
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