DE102017220203A1 - Aggregatelagerung für ein Antriebsaggregat in einem Fahrzeug - Google Patents

Aggregatelagerung für ein Antriebsaggregat in einem Fahrzeug Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Aggregatelagerung für ein Antriebsaggregat (5) in einem Fahrzeug, mit zumindest einem Aggregatelager (3), über das das Antriebsaggregat (5) an einem Fahrzeugaufbau (1) abgestützt ist, wobei das Aggregatelager (3) eine aufbauseitige Lagerkomponente und eine aggregateseitige Lagerkomponente aufweist, zwischen denen eine elastische Entkopplungsschicht (25) angeordnet ist. Erfindungsgemäß ist an einer der beiden Lagerkomponenten (21, 23) materialeinheitlich und einstückig eine Lenkerkonsole (7) angeformt, an der unter Bildung eines aufbauseitigen Lenkerlagers ein Fahrwerkslenker (13) einer Fahrzeugradaufhängung anlenkbar ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Aggregatelagerung für ein Antriebsaggregat in einem Fahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
  • Das Antriebsaggregat eines zweispurigen Fahrzeugs, zum Beispiel eine Brennkraftmaschine oder ein Elektromaschine, ist üblicherweise im Bereich einer Fahrzeug-Vorderachse oder -Hinterachse unter Zwischenschaltung schwingungsdämpfender Aggregatelager an einem fahrzeugaufbauseitigen Hilfsrahmen bzw. Achsträger abgestützt. Beispielhaft kann das Antriebsaggregat in einer Dreipunktlagerung oder einer Vierpunktlagerung über vordere und/oder hintere Aggregatelager auf den Hilfsrahmen abgestützt sein. Ein solches Aggregatelager kann als ein Gummi-Metall-Hülsenlager realisiert sein, das eine aufbauseitige Lagerkomponente (zum Beispiel eine Außenhülse) und eine aggregateseitige Lagerkomponente (zum Beispiel eine Innenhülse) aufweist, zwischen denen eine elastische Entkopplungsschicht (zum Beispiel ein Elastomerkörper) angeordnet ist. Zudem sind am Hilfsrahmen Lenkerkonsolen ausgebildet, an denen Fahrwerkslenker einer Radaufhängung schwenkbar angelenkt sind. Die Lenkerkonsolen sind beispielhaft seitlich außen an den Hilfsrahmen-Längsträgern ausgebildet.
  • An dem obigen Hilfsrahmen sind daher sowohl das Antriebsaggregat als auch Fahrwerkslenker angebunden. Dies führt im Bereich der Fahrzeugachse zu einer hohen Packagedichte sowie zu einem hohen Bauteilaufwand beim Zusammenbau der Fahrzeugachse.
  • Aus der WO 2014/195105 A1 oder aus der WO 2016/166432 A1 sind jeweils eine Achsträgeranordnung für ein zweispuriges Fahrzeug mit einer linken und einer rechten Lenkeraufnahme (das heißt Lenkerkonsolen) bekannt, wobei die Lenkeraufnahmen als separate unverbundene Bauteile ausgebildet sind und mittels eines flächigen Bauteils verbunden sind. Die Lenkeraufnahmen enthalten jeweils ein Lagerelement zur Aufnahme eines Elektroaggregates. Aus der GB 2 314 537 A ist eine Konsolen-Anbindung bekannt, bei der ein Aggregatelager an einer Konsole angelenkt ist. Die Konsole ist gabelförmig ausgeführt und über Schraubelemente an einer Tragstruktur befestigt. Das Aggregatelager ist als Gummi-Metall-Hülsenlager ausgeführt.
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Aggregatelagerung für ein Antriebsaggregat in einem Fahrzeug bereitzustellen, mittels der in baulich einfacher Weise die Packagedichte sowie der Bauteilaufwand beim Zusammenbau des Fahrzeugs reduziert sind.
  • Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.
  • Gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 ist an einer der beiden Lagerkomponenten des Aggregatelagers materialeinheitlich und einstückig eine Lenkerkonsole angeformt, an der unter Bildung eines aufbauseitigen Lenkerlagers ein Fahrwerkslenker einer Fahrzeugradaufhängung anlenkbar ist. Auf diese Weise bildet das Aggregatelager in Doppelfunktion zugleich auch das aufbauseitige Lenkerlager, wodurch sich der Bauteilaufwand und damit verbunden auch die Packagedichte im Bereich der Fahrzeugachse reduziert.
  • In einer technischen Umsetzung kann das Aggregatelager ein Gummi-Metall-Hülsenlager sein, bei dem die Lagerkomponenten als radial äußere Außenhülse und als ein radial innerer hülsenförmiger Lagerkern ausgebildet sind. Dieser ist in etwa koaxial innerhalb der Außenhülse angeordnet. Zwischen dem Lagerkern und der Außenhülse ist zudem ein Elastomerkörper positioniert. Erfindungsgemäß kann entweder die Außenhülse oder der Lagerkern in einer Axialrichtung mit der daran angeformten Lenkerkonsole verlängert sein. Die Lenkerkonsole kann in an sich gängiger Praxis aus zwei Konsolenflügeln aufgebaut sein, zwischen denen der Fahrwerkslenker angelenkt ist. In diesem Fall geht die Außenhülse oder der innere Lagerkern in axialer Verlängerung materialeinheitlich und einstückig unmittelbar in die beiden Konsolenflügel über. Der Fahrwerkslenker kann dabei an einem Lenkerlager-Bolzen angelenkt sein, der an beiden Konsolenflügeln gelagert ist. Der Lenkerlager-Bolzen ist durch ein Lagerauge des Fahrwerkslenkers geführt und die definiert eine Lenker-Schwenkachse, um die der Fahrwerkslenker bei Ein- und Ausfederbewegungen des Fahrzeugs schwenken kann.
  • Das Antriebsaggregat (bzw. dessen Aggregatestütze) kann über einen Lagerbolzen mit dem Aggregatelager verschraubt sein. Der Lagerbolzen ist durch den hülsenförmigen Lagerkern des Aggregatelagers geführt.
  • In einer ersten Ausführungsform kann die Lenkerkonsole unmittelbar an der Außenhülse des Aggregatelagers angeformt sein und das Antriebsaggregat am Lagerkern des Aggregatelagers verschraubt sein, so dass der hülsenförmige Lagerkern des Aggregatelagers zwischen einem Bolzenkopf des Lagerbolzens und dem Antriebsaggregat eingespannt ist. Die Lenkerkonsole ist daher auch gleichzeitig die Außenhülse des Aggregatelagers. Die elastische Entkopplungsschicht, die sich zwischen dem Lagerkern und der Außenhülse befindet, sorgt für eine Entkopplung.
  • Im obigen Fall können das Antriebsaggregat und die Lenkerkonsole an axial gegenüberliegenden Seiten am Aggregatelager angebunden sein. Das Aggregatelager kann dabei mit seiner Außenhülse in eine aufbauseitige Lageraufnahme eingesetzt sein. In einer technischen Realisierung kann das Aggregatelager in einem fahrzeugaufbauseitigen Hilfsrahmen integriert sein. In diesem Fall kann beispielhaft ein Hilfsrahmen-Längsträger oder ein Hilfsrahmen-Querträger eine solche aufbauseitige Lageraufnahme aufweisen, in die das Aggregatelager mit seiner Außenhülse eingepresst ist.
  • Um bei Ein- und Ausfederbewegungen des Fahrzeugs eine Funktionsfähigkeit zu gewährleisten, ist es bevorzugt, wenn das an der Lenkerkonsole angelenkte Lagerauge des Fahrwerkslenkers um einen Freigang von dem Aggregatelager beabstandet ist. Im Hinblick auf günstige elastokinematische Eigenschaften hat es sich zudem als vorteilhaft erwiesen, wenn die Lenker-Schwenkachse und eine Schraubachse des Lagerbolzens zueinander rechtwinklig ausgerichtet sind und sich in einem Schnittpunkt schneiden.
  • In einer zweiten Ausführungsform kann die Lenkerkonsole nicht an der Außenhülse, sondern vielmehr an dem radial inneren Lagerkern des Aggregatelagers materialeinheitlich und einstückig angeformt sein. In diesem Fall ist das Aggregatelager mit seiner Außenhülse nicht mehr in einer aufbauseitigen Lenkeraufnahme (das heißt einer hilfsrahmenseitigen Lenkeraufnahme) eingesetzt, sondern in einer aggregateseitigen Lenkeraufnahme, die beispielhaft unmittelbar am Antriebsaggregat oder an einer Aggregatestütze ausgebildet ist. In diesem Fall ist der hülsenförmige radial innere Lagerkern zwischen dem Bolzenkopf des Lagerbolzens und dem Fahrzeugaufbau verbindungssteif eingespannt. Bei der Anbindung der Lagerkonsole ist somit eine verbindungssteife Anbindung der Lenkerkonsole über die Außenhülse am Fahrzeugaufbau gewährleistet. In der zweiten Ausführungsform ist dagegen eine verbindungssteife Anbindung der Lenkerkonsole über den inneren Lagerkern an dem Fahrzeugaufbau gewährleistet, wobei der Elastomerkörper der Aggregatelagerung nicht in der Kraftschlussverbindung zwischen der Lenkerkonsole und dem Fahrzeugaufbau eingeschaltet ist, sondern vielmehr davon entkoppelt ist.
  • In der zweiten Ausführungsform wird das Antriebsaggregat ebenfalls über ein das erfindungsgemäße Aggregatelager am Fahrzeugaufbau angebunden, wobei das Aggregatelager gleichzeitig die Lenkerkonsole für den Fahrwerkslenker bildet. In dieser Ausführung bildet speziell der Lagerkern die Lenkerkonsole für den Fahrwerkslenker. Hierzu ist der Lagerkern an einem seiner axialen Enden gabelförmig ausgebildet. Der Lagerkern kann von einem Elastomerkörper umgeben sein.
  • Das Aggregatelager kann in die Aggregatestütze eingepresst werden und dann über einen Lagerbolzen an dem Fahrzeugaufbau montiert werden. Die Aggregatestütze kann dann über eine aggregateseitige Anbindung am Aggregat montiert werden. Weiterhin kann es vorgesehen sein, dass das Aggregatelager nicht in die Aggregatestütze eingepresst wird, sondern dass die Aggregatstütze direkt die Außenhülse bildet.
  • Erfindungsgemäß ergibt sich somit ein bauteilreduzierter sowie einfach bereitstellbarer Querverbund aus der Lenkerkonsole und dem Aggregatelager. In diesem erfindungsgemäßen Querverbund ist bevorzugt die Lenkerkonsole in der Fahrzeugquerrichtung fahrzeugaußen und das Aggregatelager dazu angrenzend fahrzeuginnen positioniert.
  • Nachfolgend sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Figuren beschrieben.
  • Es zeigen:
    • 1 in einer perspektivischen Teildarstellung eine Fahrzeugachse mit einem Hilfsrahmen, in dem sowohl ein Antriebsaggregat als auch ein Fahrwerkslenker angelenkt sind;
    • 2 in einer Teilschnittdarstellung das erfindungsgemäße Aggregatelager;
    • 3 in einer Ansicht entsprechend der 1 ein zweites Ausführungsbeispiel; und
    • 4 in einer perspektivischen Schnittdarstellung das erfindungsgemäße Aggregatelager gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel.
  • In der 1 ist grob vereinfacht sowie schematisch eine Fahrzeugachse eines zweispurigen Fahrzeugs angedeutet. Die Fahrzeugachse weist einen aufbauseitigen Hilfsrahmen auf, von dem für ein einfacheres Verständnis der Erfindung lediglich ein seitlicher Hilfsrahmen-Längsträger 1 gezeigt ist, an dem über ein Aggregatelager 3 eine Elektromaschine 5 als Antriebsaggregat abgestützt ist. Das Aggregatelager 3 ist Bestandteil einer Aggregatelagerung, bei der die Elektromaschine 5 beispielhaft in einer Drei- oder Vierpunktlagerung auf dem Hilfsrahmen abgestützt ist. Zudem weist der in der 1 gezeigte Hilfsrahmen-Längsträger 1 an seiner fahrzeugäußeren Seite eine Lenkerkonsole 7 auf. Diese ist in etwa U-förmig ausgeführt, und zwar aus einem Konsolenboden 9, von dem Konsolenflügel 11 in Fahrzeugquerrichtung y nach fahrzeugaußen abragen. Die Lenkerkonsole 7 ist Bestandteil eines aufbauseitigen Lenkerlagers 15 (1 oder 2), an dem in der 1 ein Fahrwerkslenker 13 angelenkt ist. Der Fahrwerkslenker 13 weist fahrzeugaußen ein radträgerseitiges Lenkerlager 16 auf, über das der Fahrwerkslenker 13 an einem nicht gezeigten Radträger angelenkt ist.
  • Wie aus der 1 oder 2 weiter hervorgeht, erstreckt sich zwischen den beiden Konsolenflügeln 11 der Lenkerkonsole 7 ein Lenkerlager-Bolzen 17, der durch ein Lagerauge 19 des Fahrwerkslenkers 13 geführt ist und eine Lenker-Schwenkachse L definiert, um die der Fahrwerkslenker 13 schwenkbar ist.
  • Ein Hauptaspekt der Erfindung besteht darin, dass die Lenkerkonsole 7 ein materialeinheitlicher und einstückiger Bestandteil des Aggregatelagers 3 ist, auf dem die Elektromaschine 1 schwingungsdämpfend abgestützt ist. Durch die materialeinheitliche und einstückige Kombination der Lenkerkonsole 7 mit dem Aggregatelager 3 reduzieren sich der Bauteilaufwand sowie die Packagedichte im Bereich der Fahrzeugachse.
  • Das Aggregatelager 3 ist in der 2 als ein an sich bekanntes Gummi-Metall-Hülsenlager realisiert, das eine Außenhülse 21 sowie radial innen einen inneren Lagerkern 23 aufweist, zwischen denen ein Elastomerkörper 25 wirkt. In der 2 ist die Außenhülse 21 des Aggregatelagers 3 in einer hilfsrahmenseitigen Lageraufnahme 27 eingepresst. Zusätzlich kann das Aggregatelager 3 nach dem Einpressen auch verformt werden, um einen Hinterschnitt zu erreichen bzw. einen Formschluss zu erreichen. Um jedoch die richtige Positionierung und Ausrichtung der Lenkerkonsole 7 zu gewährleisten, kann das Aggregatelager 3 rotationsasymmetrisch oder mit entlang der Außenhülse 21 angebrachten Führungen ausgebildet werden, damit es sich beim Einpressvorgang nicht im die y-Achse verdrehen kann und axial geführt wird.
  • An der Außenhülse 21 ist unmittelbar die Lenkerkonsole 7 angeformt. Hierzu geht die Außenhülse 21 in Axialrichtung materialeinheitlich und einstückig an ihrer offenen Stirnseite in den Konsolenboden 9 über, der sich an einer Hülsen-Umfangskante 29 der Außenhülse 21 flanschartig nach radial außen ausweitet. Der Konsolenboden 9 spannt mit dem Außenumfang der Außenhülse 21 einen ringförmigen Inneneckbereich auf, der einen Öffnungsrand der hilfsrahmenseitigen Lageraufnahme 27 umgreift, wobei der Konsolenboden 9 bei einem Einpressvorgang des Aggregatelagers 3 in die Lageraufnahme 27 als ein Bewegungsanschlag wirkt.
  • In der 1 oder 2 ist die Elektromaschine 5 über eine daran angeformte Aggregatestütze 31 am radial inneren Lagerkern 23 des Aggregatelagers 3 verschraubt, und zwar mittels eines Lagerbolzens 33, der durch den hülsenförmigen Lagerkern 23 geführt ist. Der hülsenförmige Lagerkern 23 des Aggregatelagers 3 ist daher zwischen einem Bolzenkopf 35 (2) des Lagerbolzens 33 und einer Anschraubbasis 37 (2) der Aggregatestütze 31 eingespannt ist.
  • Mittels des Elastomerkörpers 25 des Aggregatelagers 3 ist die Schwingung der Elektromaschine 5 vom Rest der Anordnung entkoppelt. Solang der Lenker 13 noch nicht montiert ist, kann die Elektromaschine 5 bzw. das Antriebsaggregat über den geschraubten Lagerbolzen 33 mit dem Lagerkern 23 des Aggregatelagers 3 verbunden werden. Anschließend kann der Lenker 13 zwischen Konsolenflügel 11 montiert werden und ebenfalls mittels des Schenklager-Bolzens 17 fixiert werden.
  • In den 3 und 4 ist eine Aggregatelagerung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel gezeigt. Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel der 1 und 2 ist die Lenkerkonsole 7 nicht mehr an der Außenhülse 21 des Aggregatelagers 3 materialeinheitlich und einstückig angeformt, sondern vielmehr davon unabhängig an dem radial inneren Lagerkern 23. Im Unterschied zu den 1 und 2 ist die Außenhülse 21 nicht mehr in einer hilfsrahmenseitigen Lageraufnahme 27 eingepresst, sondern vielmehr in einer aggregateseitigen Lageraufnahme 39, die an einem fahrzeugäußeren Ende der Aggregatestütze 31 ausgebildet ist. Wie aus der 4 hervorgeht, ist der hülsenförmige Lagerkern 23 mit einer (in der 4) nach links offenen Stirnseite am Konsolenboden 9 angeformt. Dieser weitet sich an einer stirnseitigen Umfangskante 41 des radial inneren Lagerkerns 23 flanschartig nach außen aus. In der in der 4 gezeigten Zusammenbaulage ist somit der hülsenförmige Lagerkern 23 zwischen dem Bolzenkopf 35 des Lagerbolzens 33 und einer Anschraubbasis 43 des Hilfsrahmen-Längsträgers 1 eingespannt. Auf diese Weise ergibt sich ein Querverband, bei dem die Lenkerkonsole 7 in der Fahrzeugquerrichtung y fahrzeugaußen positioniert ist und daran angrenzend das Aggregatelager 3 fahrzeuginnen in der Aggregatestütze 31 positioniert ist. Die Aggregatestütze 31 untergreift in der 3 oder 4 mit einem Freigang den Hilfsrahmen-Längsträger 1 in der Fahrzeugquerrichtung y und ist mit einem vertikalen Stützen-Schenkel nach oben bis auf gleiche Höhe mit dem Hilfsrahmen-Längsträger 1 geführt.
  • Wie aus der 2 oder der 4 weiter hervorgeht, ist die Lenker-Schwenkachse L in der Fahrzeuglängsrichtung x fluchtend ausgerichtet. Demgegenüber ist eine Schraubachse S, entlang der sich der Lagerbolzen 33 erstreckt, in der Fahrzeugquerrichtung y fluchtend ausgerichtet, das heißt rechtwinklig zur Lenker-Schwenkachse L. Die beiden Achsen S, L schneiden sich in gedachter Verlängerung in einem gemeinsamen Schnittpunkt.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • WO 2014/195105 A1 [0004]
    • WO 2016/166432 A1 [0004]
    • GB 2314537 A [0004]

Claims (11)

  1. Aggregatelagerung für ein Antriebsaggregat (5) in einem Fahrzeug, mit zumindest einem Aggregatelager (3), über das das Antriebsaggregat (5) an einem Fahrzeugaufbau (1) abgestützt ist, wobei das Aggregatelager (3) eine aufbauseitige Lagerkomponente und eine aggregateseitige Lagerkomponente aufweist, zwischen denen eine elastische Entkopplungsschicht (25) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass an einer der beiden Lagerkomponenten (21, 23) materialeinheitlich und einstückig eine Lenkerkonsole (7) angeformt ist, an der unter Bildung eines aufbauseitigen Lenkerlagers ein Fahrwerkslenker (13) einer Fahrzeugradaufhängung anlenkbar ist.
  2. Aggregatelagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Aggregatelager (3) ein Gummi-Metall-Hülsenlager ist, bei dem die Lagerkomponenten als eine radial äußere Außenhülse (21) und als ein radial innerer hülsenförmiger Lagerkern (23) ausgebildet ist, der in etwa koaxial innerhalb der Außenhülse (21) angeordnet ist, und dass insbesondere die Außenhülse (21) oder der Lagerkern (23) in Axialrichtung mit der daran angeformten Lenkerkonsole (7) verlängert ist.
  3. Aggregatelagerung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkerkonsole (7) zwei Konsolenflügel (11) aufweist, zwischen denen der Fahrwerkslenker (13) schwenkbar angelenkt ist, und dass insbesondere eine der beiden Lagerkomponenten in axialer Verlängerung in die beiden Konsolenflügel (11) übergeht.
  4. Aggregatelagerung nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsaggregat (5) oder eine Aggregatestütze (31) über einen Lagerbolzen (33) mit dem Aggregatelager (3) verschraubt ist, und dass der Lagerbolzen (33) durch den hülsenförmigen Lagerkern (23) geführt ist.
  5. Aggregatelagerung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkerkonsole (7) an der Außenhülse (21) des Aggregatelagers (3) angeformt ist und das Antriebsaggregat (5) am Lagerkern (23) des Aggregatelagers (3) verschraubt ist, so dass insbesondere der hülsenförmige Lagerkern (23) zwischen einem Bolzenkopf (35) des Lagerbolzens (33) und dem Antriebsaggregat (3) eingespannt ist.
  6. Aggregatelagerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsaggregat (3) und die Lenkerkonsole (7) an axial gegenüberliegenden Aggregatelager-Stirnseiten angebunden sind, und/oder dass das Aggregatelager (3) mit seiner Außenhülse (21) in eine aufbauseitige Lageraufnahme (27) eingesetzt ist.
  7. Aggregatelagerung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrwerkslenker (13) an einem zwischen den Konsolenflügeln (11) der Lenkerkonsole (7) gelagerten Lenkerlager-Bolzen (17) angelenkt ist, der eine Lenker-Schwenkachse (L) definiert und durch ein Lagerauge (19) des Fahrwerkslenkers (13) geführt ist, und dass insbesondere das Lagerauge (19) des Fahrwerkslenkers (13) um einen Freigang von dem Aggregatelager (3) beabstandet ist, und/oder dass die Lenker-Schwenkachse (L) und eine Schraubachse (S) des Lagerbolzens (33) zueinander rechtwinklig ausgerichtet sind und sich schneiden.
  8. Aggregatelagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkerkonsole (7) an dem Lagerkern (23) des Aggregatelagers (3) materialeinheitlich und einstückig angeformt ist, und dass das Aggregatelager (3) mit seiner Außenhülse (21) in einer aggregateseitigen Lageraufnahme (39) eingesetzt ist.
  9. Aggregatelagerung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der hülsenförmige Lagerkern (23) zwischen dem Bolzenkopf (35) des Lagerbolzens (33) und dem Fahrzeugaufbau (1) eingespannt ist.
  10. Aggregatelagerung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkerkonsole (7) und der Fahrzeugaufbau (1) an axial gegenüberliegenden Seiten am Aggregatelager (3) angebunden sind.
  11. Aggregatelagerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkerkonsole (7) und das Aggregatelager (3) einen Querverbund bilden, bei dem die Lenkerkonsole (7) in der Fahrzeugquerrichtung (y) fahrzeugaußen und das Aggregatelager (3) dazu angrenzend fahrzeuginnen positioniert ist.
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