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Die Erfindung betrifft eine Fluidanordnung zum fluidischen Betätigen mindestens einer Kraftfahrzeugkomponente, mit mindestens einer Fluidpumpe, die zum Betätigen der Kraftfahrzeugkomponente in entgegengesetzten Förderrichtungen betreibbar ist. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum fluidischen Betätigen mindestens einer Kraftfahrzeugkomponente mit einer derartigen Fluidanordnung. Die Erfindung betrifft darüber hinaus einen Hybridantriebsstrang mit einer Formschlusskupplung, die einer elektrischen Maschine eines Hybridantriebs zugeordnet ist, und mit einer Reibungskupplung, insbesondere einer Allradkupplung, die zur Anbindung einer zweiten Antriebsachse in dem Hybridantriebsstrang dient.
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Aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 10 2015 211 436 A1 ist eine Antriebsanordnung mit einem Eingangselement zur Verbindung mit einer Verbrennungskraftmaschine und mit einer elektrischen Maschine, und mit einem Ausgangselement zur Verbindung der Antriebsanordnung mit einer Getriebeeingangswelle eines nachgeordneten Getriebes bekannt, wobei als Anfahrelement eine Reibungskupplung vorgesehen ist, welche den Rotor der elektrischen Maschine mit dem Ausgangselement koppelt und mit einer Klauenkupplung, welche die Verbrennungskraftmaschine bei geschlossener Reibungskupplung mit dem Eingangselement der Reibungskupplung koppelt, wobei ein Betätigungsmittel für die Reibungskupplung und ein Betätigungsmittel für die Klauenkupplung vorgesehen sind, welche von einem Betätigungselement beaufschlagbar sind, wobei das Betätigungselement in eine erste Betätigungsrichtung verlagerbar ist, um das Betätigungsmittel zur Betätigung der Klauenkupplung zu beaufschlagen und weiter in die erste Betätigungsrichtung verlagerbar ist, um das Betätigungsmittel zur Betätigung der Reibungskupplung zu beaufschlagen. Aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 10 2016 217 381 A1 ist eine Fluidanordnung zum fluidischen Betätigen von mehreren Kraftfahrzeugkomponenten bekannt, wobei diese Fluidanordnung mehrere Fluidstromquellen aufweist, von denen zumindest zwei Fluidstromquellen je eine Fluidpumpe mit einer ersten Förderrichtung und mit einer der ersten Förderrichtung entgegengesetzten zweiten Förderrichtung umfasst, wobei die Fluidstromquellen fluidtechnisch derart in der Fluidanordnung verschaltet sind, dass zumindest eine der Fluidstromquellen zum Betätigen von zwei der Kraftfahrzeugkomponenten und zumindest eine der Fluidstromquellen zum Betätigen einer auch durch eine andere der Fluidstromquellen betätigbare Kraftfahrzeugkomponente geeignet ist, gekennzeichnet durch zumindest drei Fluidstromquellen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, das Betätigen mindestens einer Kraftfahrzeugkomponente in einem Hybridantriebsstrang, mit mindestens einer Fluidpumpe, die zum Betätigen der Kraftfahrzeugkomponente in entgegengesetzten Förderrichtungen betreibbar ist, zu vereinfachen.
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Die Aufgabe ist bei einer Fluidanordnung zum fluidischen Betätigen mindestens einer Kraftfahrzeugkomponente in einem Hybridantriebsstrang, mit mindestens einer Fluidpumpe, die zum Betätigen der Kraftfahrzeugkomponente in entgegengesetzten Förderrichtungen betreibbar ist, dadurch gelöst, dass die Kraftfahrzeugkomponente eine Formschlusskupplung ist. Die Fluidanordnung umfasst vorzugsweise nur genau die eine Fluidpumpe. Der Fluidpumpe ist ein elektrischer Antriebsmotor zugeordnet. Die durch den elektrischen Antriebsmotor in entgegengesetzten Förderrichtungen antreibbare Fluidpumpe wird auch als Reversierpumpe bezeichnet und stellt zusammen mit dem elektrischen Antriebsmotor und gegebenenfalls einer lokalen Steuereinheit einen elektrischen Pumpenaktor dar. Die Fluidpumpe wird vorzugsweise mit einem Hydraulikmedium betrieben und wird daher auch als Hydraulikpumpe bezeichnet. Die Formschlusskupplung dient zum Beispiel zur Ankopplung einer elektrischen Maschine eines Hybridantriebs an eine Abtriebsseite eines Getriebes in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Fluidanordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass als weitere Kraftfahrzeugkomponente eine Reibungskupplung, insbesondere eine Allradkupplung, vorgesehen ist, wobei die Fluidpumpe fluidisch so zwischen die Formschlusskupplung und die Reibungskupplung geschaltet ist, dass beide Kupplungen unabhängig voneinander betätigbar sind, wobei alle vier Schaltzustände der Kupplungen möglich sind. Die Reibungskupplung dient zum Beispiel zur Anbindung einer zweiten Antriebsachse in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs. Mit der vorzugsweise einzigen Fluidpumpe können in der Fluidanordnung vorteilhaft alle vier möglichen Schaltzustände der Kupplungen dargestellt werden. Die beiden Kupplungen können jeweils einen offenen beziehungsweise ausgelegten Zustand oder einen geschlossenen beziehungsweise eingelegten Zustand einnehmen. Wenn beide Kupplungen offen sind, dann entspricht das einem Schaltzustand offen - offen. Wenn eine Kupplung offen und eine Kupplung geschlossen ist, dann entspricht das einem Schaltzustand offen - geschlossen. Wenn eine Kupplung geschlossen und eine Kupplung offen ist, dann entspricht das einem Schaltzustand geschlossen - offen. Wenn beide Kupplungen geschlossen sind, dann entspricht das einem Schaltzustand geschlossen - geschlossen. Als sicher werden vorzugsweise die offenen Schaltzustände der Kupplungen definiert, weil dann kein Drehmoment übertragen wird.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Fluidanordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Formschlusskupplung als Klauenkupplung ausgeführt ist. Mit der Klauenkupplung kann auf einfache Art und Weise ein Drehmoment übertragen werden, zum Beispiel zwischen einer elektrischen Maschine und einer Abtriebsseite eines Getriebes in einem Hybridantriebsstrang.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Fluidanordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Formschlusskupplung eine auf Auslegen vorbelastete Schiebemuffe umfasst. Die Schiebemuffe wird zum Beispiel durch eine geeignete Federeinrichtung auf Auslegen oder Öffnen vorgespannt. Die Vorspannkraft der Federeinrichtung ist vorzugsweise so groß gewählt, dass die Federkraft auch dann ausreicht, die Formschlusskupplung auszulegen beziehungsweise zu öffnen, wenn die Formschlusskupplung ein Drehmoment überträgt.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Fluidanordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Formschlusskupplung eine magnetisch haltbare Halteeinrichtung umfasst. Bei der magnetisch haltbaren Halteeinrichtung handelt es sich zum Beispiel um eine magnetisch haltbare Klinke, die durch Bestromen in einem eingelegten Zustand gehalten werden kann. Die Geometrie der vorzugsweise als Klauenkupplung ausgeführten Formschlusskupplung ist vorzugsweise so gewählt, dass die Federkraft der Federeinrichtung auch in der Lage ist, eine Klaue der vorzugsweise als Klauenkupplung ausgeführten Formschlusskupplung unter Moment auszulegen.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Fluidanordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Formschlusskupplung mit einer Rückstellfedereinrichtung kombiniert ist, die zwischen einer Schiebemuffenmechanik und einem Nehmerkolben der Fluidanordnung angeordnet ist. Das liefert den Vorteil, dass auch in einem eingekoppelten oder eingeklinkten Zustand der Formschlusskupplung mit der Fluidpumpe Fluid in ein Fluidreservoir zurückgedrückt werden kann. Dadurch kann in einem unbestromten Zustand eines Ventilmagneten einer geeigneten Ventileinrichtung der Nehmerkolben der Kupplung mit dem Reservoir verbunden werden, um eine sichere Stellung der Formschlusskupplung zu realisieren.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Fluidanordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Fluidpumpe und einem Nehmerkolben der Reibungskupplung eine Ventileinrichtung angeordnet ist. Bei der Ventileinrichtung handelt es sich zum Beispiel um ein Wegeventil, das zwischen der Fluidpumpe und der Reibungskupplung angeordnet ist. Die Fluidpumpe ist darüber hinaus vorteilhaft mit einem Zweidruckventil kombiniert. Für den Fall, dass nur die Formschlusskupplung benötigt wird, dann können sowohl die Ventileinrichtung als auch das Zweidruckventil entfallen. In diesem Fall kann vorteilhaft eine Volumenstrom-begrenzte Verbindung, zum Beispiel eine Blende, zwischen dem Nehmerkolben und dem Reservoir vorgesehen sein, die einen Durchtritt von Fluid an der Fluidpumpe vorbei in das Reservoir ermöglicht.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Fluidanordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtung als 3/3-Wegeventil ausgeführt ist. Das 3/3-Wegeventil umfasst vorteilhaft einen Anschluss für die Fluidpumpe und einen Anschluss für die Reibungskupplung. Ein dritter Anschluss der Ventileinrichtung ist vorteilhaft einem Reservoir zugeordnet. Das 3/3-Wegeventil wird vorzugsweise elektromagnetisch betätigt. In einem unbestromten Zustand wird ein Nehmerkolben der Reibungskupplung vorteilhaft mit dem Reservoir verbunden. In einem maximal bestromten Zustand wird der Nehmerkolben der Reibungskupplung vorteilhaft mit der Fluidpumpe verbunden. Bei einer Bestromung der Ventileinrichtung auf einem mittleren Stromniveau sind vorteilhaft alle drei Anschlüsse des 3/3-Wegeventils gesperrt.
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Bei einem ein Verfahren zum fluidischen Betätigen mindestens einer Kraftfahrzeugkomponente mit einer vorab beschriebenen Fluidanordnung ist die oben angegebene Aufgabe insbesondere dadurch gelöst, dass die Formschlusskupplung und eine beziehungsweise die Reibungskupplung mit nur einer Fluidpumpe unabhängig voneinander betätigt werden. Dadurch wird das Betätigen der beiden Kupplungen erheblich vereinfacht.
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Bei einem Hybridantriebsstrang mit einer Formschlusskupplung, die einer elektrischen Maschine eines Hybridantriebs zugeordnet ist, und mit einer Reibungskupplung, insbesondere einer Allradkupplung, die zur Anbindung einer zweiten Antriebsachse in dem Hybridantriebsstrang dient, ist die oben angegebene Aufgabe alternativ oder zusätzlich dadurch gelöst, dass die beiden Kupplungen gemäß einem vorab beschriebenen Verfahren unabhängig voneinander betätigbar sind. Die Formschlusskupplung dient zur Ankopplung der elektrischen Maschine des Hybridantriebs an eine Abtriebsseite eines Getriebes in dem Antriebsstrang. Die Allradkupplung ist vorzugsweise als insbesondere nasslaufende Reibungskupplung ausgeführt.
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Die Erfindung betrifft gegebenenfalls auch eine Fluidpumpe, eine Ventileinrichtung, eine Formschlusskupplung und/oder eine Reibungskupplung oder Einzelteile davon für eine vorab beschriebene Fluidanordnung beziehungsweise einen vorab beschriebenen Antriebsstrang. Die genannten Teile sind separat handelbar.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Es zeigen:
- 1 einen Teil einer Fluidanordnung mit einer Formschlusskupplung in einer Grundstellung;
- 2 die gleiche Darstellung wie in 1 in einem hydraulisch betätigten Zustand der Formschlusskupplung;
- 3 die gleiche Darstellung wie in den 1 und 2 in einem hydraulisch entlasteten Zustand;
- 4 eine Fluidanordnung mit einem elektrischen Pumpenaktor, der zwischen der Formschlusskupplung aus den 1 bis 3 und einer Reibungskupplung angeordnet ist, in Form eines Fluidschaltplans;
- 5 eine vereinfachte Fluidanordnung mit einer Formschlusskupplung und einem elektrischen Pumpenaktor; und
- 6 eine Variante der Fluidanordnung aus 5.
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In den 1 bis 3 ist durch ein Rechteck 10 mit einer Fluidleitung 12 ein Teil einer Fluidanordnung angedeutet. Entsprechende Fluidanordnungen sind in den 4 bis 6 mit 1 bis 3 bezeichnet. Die 1 bis 3 zeigen eine Kraftfahrzeugkomponente 11, die über die Fluidleitung 12 fluidisch, insbesondere hydraulisch, betätigt wird.
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Die Fluidleitung 12 mündet in einen Fluidzylinder 13. Bei der Kraftfahrzeugkomponente 11 handelt es sich um eine Formschlusskupplung 14, die als Klauenkupplung 15 ausgeführt ist. Die Klauenkupplung 15 wird über eine Schiebemuffe 16 mit einer geeigneten Schiebemuffenmechanik 17 betätigt. Die Schiebemuffenmechanik 17 ist mit einer magnetischen Halteeinrichtung 18 kombiniert.
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In dem Fluidzylinder 13 sind eine Auslegefedereinrichtung 19 und eine Rückstellfedereinrichtung 20 angeordnet. Ein Kopplungskörper 21 der Schiebemuffenmechanik 17 ist zwischen der Auslegefedereinrichtung 19 und der Rückstellfedereinrichtung 20 angeordnet. Die Rückstellfedereinrichtung 20 ist zwischen dem Kopplungskörper 21 und einem Nehmerkolben 22 in dem Fluidzylinder 13 angeordnet. Der Nehmerkolben 22 wird über die Fluidleitung 12 fluidisch, insbesondere hydraulisch, mit Druck beaufschlagt.
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In 1 ist die Formschlusskupplung 14 in ihrer Grundstellung dargestellt. Die als Klauenkupplung ausgeführte Formschlusskupplung 14 ist offen, das heißt ausgelegt. Der Nehmerkolben 22 befindet sich in seiner rechten Endstellung in dem Fluidzylinder 13. Die Auslegefedereinrichtung 19 ist entspannt. Die Rückstellfedereinrichtung 20 ist belastet beziehungsweise zusammengedrückt.
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In 2 ist die Formschlusskupplung 14 über den Nehmerkolben 22 hydraulisch betätigt, das heißt eingelegt oder geschlossen. Die Auslegefedereinrichtung 19 ist komprimiert. Die Rückstellfedereinrichtung 20 ist ebenfalls komprimiert.
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In 3 ist der Nehmerkolben 22 in dem Fluidzylinder 13 über die Fluidleitung 12 hydraulisch entlastet. Die gegenüber der Auslegefedereinrichtung 19 weiche Rückstellfedereinrichtung 20 sorgt dafür, dass Fluid aus dem Fluidzylinder 13 über die Fluidleitung 12 zurück in ein (in 3 nicht dargestelltes) Fluidreservoir zurückgedrückt werden kann. Dabei hält die als Magnetklinke ausgeführte magnetische Halteeinrichtung 18 die Klauenkupplung 15 über die Schiebemuffenmechanik 17 mit der Schiebemuffe 16 im eingelegten oder geschlossenen Zustand.
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Die Geometrie der Klauenkupplung 15 ist vorteilhaft so gewählt, dass die Federkraft der Auslegefedereinrichtung 19 ausreicht, um die Klaue der Klauenkupplung 15 auch unter Moment auszulegen. Die 1 bis 3 zeigen eine koaxiale Anordnung der Aktorik. Das dargestellte Prinzip gilt aber ebenso für eine achsparallele Anordnung der Aktorik.
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In 4 ist eine Fluidanordnung 1 in Form eines Hydraulikschaltplans dargestellt. Die Fluidanordnung oder Hydraulikanordnung 1 umfasst den in den 1 bis 3 durch das Rechteck 10 angedeuteten Teil sowie zwei weitere Teile 41, 42, die ebenfalls durch Rechtecke eingefasst sind.
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Der Teil 41 der Fluidanordnung 1 umfasst einen elektrischen Pumpenaktor mit einer Fluidpumpe 43, die durch einen Elektromotor 44 in entgegengesetzten Förderrichtungen angetrieben werden kann. Der Elektromotor 44 ist durch eine lokale Steuereinheit 45 angesteuert.
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Die lokale Steuereinheit 45 wird steuerungsmäßig über eine Fluidleitung 46 mit dem Druck einer fluidischen Verzweigung 47 angesteuert. Auf der anderen Seite, also der in 4 linken Seite, wird die lokale Steuereinheit 45 über eine Fluidleitung steuerungsmäßig mit dem Druck aus der Fluidleitung 12 beaufschlagt. Die Fluidleitung 12 verbindet den Fluidzylinder 13 mit der Fluidpumpe 43.
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Der Teil 42 der Fluidanordnung 1 umfasst eine Fluidleitung 48, die in einen Fluidzylinder 49 mündet. In dem Fluidzylinder 49 ist ein Nehmerkolben 50 einer Reibungskupplung 51 angeordnet. Die Reibungskupplung 51 stellt eine Allradkupplung dar und wird vorzugsweise nasslaufend betrieben. Wenn die Formschlusskupplung 14 als erste Kraftfahrzeugkomponente 11 bezeichnet wird, dann kann die Reibungskupplung 51 als zweite Kraftfahrzeugkomponente 52 bezeichnet werden.
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Eine Ventileinrichtung 55 ist zwischen die Fluidpumpe 43 und die Fluidleitung 48 geschaltet. Die Ventileinrichtung 55 ist über eine Steuerleitung 56 sowohl mit der lokalen Steuereinheit 45 als auch mit der magnetisch haltbaren Halteeinrichtung 18 verbunden.
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Die Ventileinrichtung 55 ist als 3/3-Wegeventil ausgeführt, das durch eine symbolisch angedeutete Feder in seiner in 4 dargestellte Schaltstellung vorgespannt ist. In der gezeigten Schaltstellung ist ein Fluidreservoir mit der fluidischen Verzweigung 47 verbunden. Ein Anschluss zu der Fluidpumpe 43 ist gesperrt.
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In der in 4 mittleren Schaltstellung sind alle Anschlüsse des 3/3-Wegeventils gesperrt. In der in 4 oberen Schaltstellung ist die Fluidpumpe 43 mit der fluidischen Verzweigung 47 verbunden, während der Reservoiranschluss gesperrt ist. Ein Und-Ventil 58 mit einem Reservoiranschluss ist parallel zu der Fluidpumpe 43 geschaltet.
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In den 5 und 6 sind zwei Fluidanordnungen 2, 3 für die Aktuierung nur der Formschlusskupplung 14 mit dem Teil 10 der 1 bis 3 dargestellt. Durch Rechtecke 61 und 71 ist ein gegenüber dem Teil 41 in 4 vereinfachter elektrischer Pumpenaktor mit einer Fluidpumpe 63, einem Elektromotor 64 und einer lokalen Steuereinheit 65 dargestellt. Die lokale Steuereinheit 65 ist über eine Steuerleitung 66 mit der magnetischen Halteeinrichtung 18 verbunden. An die der Fluidleitung 12 abgewandte Seite der Fluidpumpe 63 ist ein Fluidreservoir 67 angeschlossen.
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Im Unterschied zu 5 ist in 6 eine zusätzliche Fluidleitung 73 vorgesehen, welche die Fluidleitung 12 mit dem Fluidreservoir 67 verbindet. In der Fluidleitung 73 ist ein fluidischer Widerstand 72, zum Beispiel in Form einer Blende, vorgesehen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fluidanordnung
- 2
- Fluidanordnung
- 3
- Fluidanordnung
- 10
- Rechteck
- 11
- Kraftfahrzeugkomponente
- 12
- Fluidleitung
- 13
- Fluidzylinder
- 14
- Formschlusskupplung
- 15
- Klauenkupplung
- 16
- Schiebemuffe
- 17
- Schiebemuffenmechanik
- 18
- Halteeinrichtung
- 19
- Auslegefedereinrichtung
- 20
- Rückstellfedereinrichtung
- 21
- Kopplungskörper
- 22
- Nehmerkolben
- 41
- Rechteck
- 42
- Rechteck
- 43
- Fluidpumpe
- 44
- Elektromotor
- 45
- lokale Steuereinheit
- 46
- Fluidleitung
- 47
- fluidische Verbindung
- 48
- Fluidleitung
- 49
- Fluidzylinder
- 50
- Nehmerkolben
- 51
- Reibungskupplung
- 52
- Kraftfahrzeugkomponente
- 55
- Ventileinrichtung
- 56
- Steuerleitung
- 58
- Und-Ventil
- 61
- Rechteck
- 63
- Fluidpumpe
- 64
- Elektromotor
- 65
- lokale Steuereinheit
- 66
- Steuerleitung
- 67
- Fluidreservoir
- 71
- Rechteck
- 72
- fluidischer Widerstand
- 73
- Fluidleitung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102015211436 A1 [0002]
- DE 102016217381 A1 [0002]
