DE102020124574A1 - Verfahren zur Verifizierung einer Ventilstellung eines Hybridantriebsstranges mit einer Parksperre und mindestens einem Elektromotor - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verifizierung einer Ventilstellung eines Hybridantriebsstranges mit einer Parksperre und mindestens einem Elektromotor, bei welchem ein Hydraulikzylinder (33) der Parksperre (12) zur Entriegelung einer Parksperrenklinke (13) über einen Hydraulikantrieb (19) angesteuert wird, wobei der Hydraulikantrieb (19) ebenfalls einen Kupplungsnehmerzylinder (24) zur Steuerung einer Trennkupplung (5) des Hybridantriebsstranges (1) ansteuert und ein Schaltventil (25) entweder den ersten, die Parksperre (12) enthaltenden hydraulischen Pfad oder einen zweiten, den Kupplungsnehmerzylinder (24) umfassenden hydraulischen Pfad mit Hydraulikflüssigkeit (21) versorgt. Bei einem Verfahren, bei welchem die aktuelle Stellung des Schaltventils zuverlässig erkannt wird, wird eine Stellung des Schaltventils (25) überwacht, indem bei betätigter Hydraulikantrieb (19) ein Druckverhalten in dem Kupplungsnehmerzylinder (24) und/oder eine Positionsänderung eines Kolbens (32) in dem Hydraulikzylinder (33) der Parksperre (12) ausgewertet wird.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verifizierung einer Ventilstellung eines Hybridantriebsstranges mit einer Parksperre und mindestens einem Elektromotor, bei welchem ein Hydraulikzylinder der Parksperre zur Entriegelung einer Parksperrenklinke über einen Hydraulikantrieb angesteuert wird, wobei der Hydraulikantrieb ebenfalls einen Kupplungsnehmerzylinder zur Steuerung einer Trennkupplung des Hybridantriebsstranges ansteuert und ein Schaltventil entweder den ersten, die Parksperre enthaltenden hydraulischen Pfad oder einen zweiten, den Kupplungsnehmerzylinder umfassenden hydraulischen Pfad mit Hydraulikflüssigkeit versorgt.
- In Antriebssträngen von Fahrzeugen wird in den meisten Fällen eine Parksperre vorgesehen, um das parkende Fahrzeug, insbesondere am Hang, gegen unabsichtliches Wegrollen abzusichern.
- Die Parksperre verfügt normalerweise über eine Parksperrenklinke und ein Parksperrenrad. Durch Einrasten der Parksperrenklinke in eine Zahnlücke des Parksperrenrades wird ein Formschluss zwischen dem Antriebsstrang und dem Getriebegehäuse hergestellt. Somit ist das Fahrzeug abgesichert. Durch Auslegen der Parksperrenklinke aus der Zahnlücke ist der Antriebsstrang und somit das Fahrzeug entsperrt. Ein Beispiel einer Parksperre ist in der
DE 102 59 893 A1 offenbart. - Aus der noch unveröffentlichten deutschen Patentanmeldung der Anmelderin mit dem Aktenzeichen
DE 10 2019102779.9 ist die Parksperre in einem Hydraulikkreis angeordnet und wird von einem Hydraulikantrieb angesteuert. Eine Parksperrenklinke wird dabei über einen Hydraulikzylinder eines Parksperrenbetätigers entriegelt und über einen Haltemagneten offengehalten. Eine Hydraulikflüssigkeit wird über den als kombinierte Aktorpumpe ausgebildeten Hydraulikantrieb in den Hydraulikzylinder des Parksperrenbetätigers gepumpt, wobei die Aktorpumpe auch zum Steuern einer Trennkupplung eines zwei Elektromotoren umfassenden Hybridantriebsstranges und zur Kühlung und Schmierung des Hybridgetriebes und der Elektromotoren eingesetzt wird. Damit die einzelnen Funktionen des Hybridkreises getrennt voneinander angesteuert werden können, wird die Hydraulikflüssigkeit über ein Schaltventil in verschiedene Richtungen gelenkt. Allerdings kann es bei einer versehentlichen falschen Stellung des Schaltventils zu einer unbeabsichtigten Entriegelung der Parksperre kommen, da es nach Schließen der Parksperre nicht gewährleistet ist, dass das Schaltventil in seine Ruheposition zurückgedrückt wird. - Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Verifizierung einer Ventilstellung eines Hybridantriebsstranges mit einer Parksperre und mindestens einem Elektromotor anzugeben, bei welchen die aktuelle Stellung des Schaltventils zuverlässig erkannt wird.
- Erfindungsgemäß ist die Aufgabe dadurch gelöst, dass eine Stellung des Schaltventils überwacht wird, indem bei betätigtem Hydraulikantrieb ein Druckverhalten in dem Kupplungsnehmerzylinder und/oder eine Positionsänderung eines Kolbens in dem Hydraulikzylinder des Parksperrenbetätigers ausgewertet wird. Dies hat den Vorteil, dass durch einen Vergleich des Druckverhaltens des Kupplungsnehmerzylinders und der Positionsveränderung des Kolbens des Parksperrenbetätigers ein zuverlässiger Rückschluss auf die Stellung des Schaltventils gezogen werden kann. Damit wird ein Sicherheitsaspekt, dass die Parksperre ungewollt entriegelt ist, berücksichtigt, so dass ein Wegrollen des Fahrzeuges bei einer Fahlstellung des Schaltventils zuverlässig unterbunden wird.
- Vorteilhafterweise wird nach Einlegen der Parksperre das Schaltventil in Richtung des zweiten, den Kupplungsnehmerzylinder umfassenden hydraulischen Pfades geschaltet und der Hydraulikantrieb zur Förderung der Hydraulikflüssigkeit in den Kupplungsnehmerzylinder angetrieben, wobei bei einem detektierten Druckanstieg im Kupplungsnehmerzylinder die Stellung des Schaltventils als korrekt erkannt wird. Durch Detektion eines positiven Druckanstieges in dem Kupplungsnehmerzylinder kann einfach festgestellt werden, dass das Schaltventil die richtige Stellung eingenommen hat, da die Hydraulikflüssigkeit in den Kupplungsnehmerzylinder einströmt.
- In einer Ausgestaltung wird bei eingeschaltetem Hydraulikantrieb und einer Stellung des Schaltventils in Richtung des zweiten, den Kupplungsnehmerzylinder umfassenden hydraulischen Pfades die Positionsänderung des Kolbens in dem Hydraulikzylinder des Parksperrenbetätigers überwacht, wobei bei einer vorgegebenen Änderung der Position des Kolbens die Stellung des Schaltventils als fehlerhaft erkannt wird. Die einmal mit Hilfe der Druckprüfung getroffene Einschätzung der Stellung des Schaltventils wird durch die Auswertung der Positionsänderung des Kolbens des Parksperrenbetätigers überprüft. Bei einer positiven Positionsänderung des Kolbens kann zuverlässig auf eine Fehlstellung des Schaltventils geschlossen werden, auch wenn sich der Druck im Kupplungsnehmerzylinder geringfügig ändert.
- In einer Variante wird eine Geschwindigkeit des Hydraulikantriebs so eingestellt, dass bei einer Position des Kolbens unterhalb einer vorgegebenen Änderung die Parksperrenklinke eingelegt bleibt. Somit wird sichergestellt, dass die Parksperre trotz falscher Ventilstellung nicht ausgelegt werde kann.
- In einer Ausführungsform wird nach der Bestimmung des Druckanstieges im Kupplungsnehmerzylinder bzw. nach Ermittlung der Positionsänderung des Kolbens des Hydraulikzylinders der Hydraulikantrieb abgeschaltet. Damit wird das Verfahren zur Verifizierung der Stellung des Schaltventils abgeschlossen.
- Eine besonders genaue Prüfung der Stellung des Schaltventils kann erfolgen, wenn der Druck direkt an dem Kupplungsnehmerzylinder und die Position des Kolbens direkt an dem Hydraulikzylinder des Parksperrenbetätigers gemessen werden.
- Vorteilhafterweise wird ein Ablassventil der Trennkupplung geschlossen. Dadurch wird eine Verfälschung der Einschätzung der Ventilstellung zuverlässig unterbunden.
- In einer Ausgestaltung versorgt die Hybrideinheit einen weiteren Verbraucher zur Kühlung von zwei Elektromotoren des Hydraulikantriebsstranges mit der Hydraulikflüssigkeit. Dadurch kann ein besonders komplexes Hydrauliksystem mit nur einem Hydraulikantrieb betrieben werden, was die Kosten für den Hydraulikantriebsstrang reduziert.
- Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu eine davon soll anhand der in der Zeichnung dargestellten Figuren näher erläutert werden.
- Es zeigen:
-
1 eine Prinzipdarstellung eines Hybridantriebsstranges, -
2 eine Prinzipdarstellung einer Parksperre, -
3 ein Ausführungsbeispiel einer Hydraulikeinrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, -
4 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens. - In
1 ist ein Ausführungsbeispiel eines Hybridantriebsstranges eines Fahrzeuges dargestellt. Bei diesem Hybridantriebsstrang1 ist zwischen einem Verbrennungsmotor2 und einem Abtrieb3 , der durch Fahrzeugräder gezeigt ist, ein erster Elektromotor4 angeordnet, der abtriebsseitig angeordnet ist und ein erstes Antriebsdrehmoment bereitstellen kann. Über eine Hybridtrennkupplung5 ist der erste Elektromotor4 mit einem zweiten Elektromotor6 gekoppelt, der wiederum starr mit dem Verbrennungsmotor2 verbunden ist. Dabei ist eine Kurbelwelle7 des Verbrennungsmotors2 mit einem Rotor8 des zweiten Elektromotors6 drehfest verbunden. Der zweite Elektromotor6 und der Verbrennungsmotor2 sind gemeinsam mit dem Abtrieb3 verbindbar. Der zweite Elektromotor6 und der Verbrennungsmotor2 sind mit einem Kupplungseingang9 der Hybridtrennkupplung5 verbunden. Bei geschlossener Hybridtrennkupplung5 können der zweite Elektromotor6 das zweite Antriebsdrehmoment und der Verbrennungsmotor2 das dritte Antriebsdrehmoment an den Abtrieb3 gemeinsam übertragen. Beide Elektromotoren4 ,6 sind als permanenterregte Synchronmotoren ausgebildet. - Mit einem Kupplungsausgang
10 der Hybridtrennkupplung5 ist der erste Elektromotor4 verbunden, der das erste Antriebsmoment bereitstellt. Der erste Elektromotor4 weist einen Rotor11 auf, der mit dem Kupplungsausgang10 drehfest und auch mit dem Abtrieb3 verbunden ist. - Der erste Elektromotor
4 , der zweite Elektromotor6 und der Verbrennungsmotor2 sind in Reihe geschaltet und die Hybridtrennkupplung5 ist zwischen dem ersten Elektromotor4 und dem Verbrennungsmotor2 sowie zwischen dem ersten Elektromotor4 und dem zweiten Elektromotor6 wirksam angeordnet. Ist die Hybridtrennkupplung5 geschlossen, kann der erste Elektromotor4 das erste Antriebsdrehmoment und der zweite Elektromotor6 das zweite Antriebsdrehmoment an den Abtrieb3 abgeben. Ob der Verbrennungsmotor2 das dritte Antriebsdrehmoment bereitstellt und bei geschlossener Hybridtrennkupplung5 ebenfalls an den Abtrieb3 abgibt, hängt davon ab, welche Drehzahl an dem Verbrennungsmotor2 anliegt. - Wenn zumindest der zweite Elektromotor
6 das zweite Antriebsdrehmoment bereitstellt, dreht der Verbrennungsmotor2 mit einer ersten Drehzahl. Wenn die erste Drehzahl unterhalb einer Leerlaufdrehzahl des Verbrennungsmotor2 liegt, läuft der Verbrennungsmotor2 freistehend und wird mitgeschleppt. Dabei liegt ein Schleppmoment des Verbrennungsmotors2 vor, welches dem zweiten Antriebsdrehmoment entgegenwirkt. - Wenn die erste Drehzahl einer Leerlaufdrehzahl des Verbrennungsmotors
2 entspricht oder darüber liegt, wird der Verbrennungsmotor2 aktiv betrieben und stellt das dritte Antriebsdrehmoment bereit. Dabei summiert sich das dritte Antriebsdrehmoment zusammen mit dem ersten Antriebsdrehmoment und wenn auch der zweite Elektromotor6 betrieben wird, mit dem zweiten Antriebsdrehmoment zu einem Gesamtantriebsdrehmoment auf, welches bei geschlossener Hybridtrennkupplung5 an dem Abtrieb3 zum Antreiben des Hybridfahrzeuges anliegt. -
2 zeigt eine Prinzipdarstellung einer Parksperre12 . Die Parksperre12 ist durch eine Parksperrenklinke13 und ein Parksperrenrad14 gebildet, wobei die Parksperrenklinke13 an einem Gehäuse15 befestigt ist. Die Parksperrenklinke13 wird von einem Parksperrenbetätiger16 betätigt. Das Parksperrenrad14 ist auf einer Zwischenwelle17 angeordnet, welche direkt mit den nicht weiter dargestellten Antriebsrädern verbunden ist. - In
3 ist ein Ausführungsbeispiel einer Hydraulikeinrichtung18 zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Die Hydraulikeinrichtung18 umfasst eine Pumpe19 , die auf einer Seite einer Kühlmittelleitung20 angebunden ist. Die Kühlmittelleitung20 verbringt eine Hydraulikflüssigkeit21 , beispielsweise Öl, zu einem ersten Verbraucher22 in Form eines Wärmetauschers. Zu diesem ersten Verbraucher22 wird die Hydraulikflüssigkeit21 zum Zwecke einer Kühlung oder einer Schmierung verbracht. - Auf der anderen Seite ist die Pumpe
19 mit einer Aktuierungsleitung23 verbunden. Die Aktuierungsleitung23 ist vorbereitet, um die Hydraulikflüssigkeit21 zu einem zweiten Verbraucher zu bringen, beispielsweise einem Kupplungsnehmerzylinder24 , der in Verbindung mit der Hybridtrennkupplung5 des Hybridantriebstranges1 steht. Grundsätzlich ist in beiden Leitungen, wie der Kühlmittelleitung20 und der Aktuierungsleitung23 , dieselbe Hydraulikflüssigkeit21 enthalten. An die Aktuierungsleitung23 ist als weiterer Verbraucher der Parksperrenbetätiger16 angeschlossen, der auf die Parksperre12 wirkt. Ein Schaltventil25 ist so in die Kühlmittelleitung20 und/oder die Aktuierungsleitung23 eingebunden, dass die Hydraulikflüssigkeit21 gezielt dem Parksperrenbetätiger16 zuführbar ist. - Die Pumpe
19 ist dabei als elektrisch angetriebene Reversierpumpe ausgebildet, die eine erste Förderrichtung ermöglicht, um die Hydraulikflüssigkeit21 bedarfsgerecht der Kühl-/Schmieraufgabe zuzuführen, wobei die Pumpe19 in einer zweiten Förderrichtung die Hydraulikflüssigkeit21 einer oder mehrerer Aktuierungsfunktionen, wie beispielsweise im vorliegenden Fall der Kupplungs- und/oder Parksperrenfunktion, zuführt. Die Pumpe19 wird von einem Elektromotor26 angetrieben, der von einer Aktorsteuereinheit27 angesteuert wird. Die Pumpe19 , der Elektromotor26 und die Aktorsteuereinheit27 bilden dabei einen elektrischen Pumpenaktor. Als Hydraulikflüssigkeitsquelle28 wird für alle Verbraucher22 ,24 ,16 eine Art Getriebesumpf verwendet. In der Aktuierungsleitung23 ist ein Drucksensor29 angeordnet, welcher mit der Aktorsteuereinheit27 der Pumpe19 und über diese mit einer die gesamte Antriebseinheit steuernde Leistungselektronik30 verbunden ist. - Um die Parksperre
12 zu schließen, gibt ein Haltemagnet31 , welcher an einem Kolben32 eines Hydraulikzylinders33 des Parksperrenbetätigers16 angebunden ist, den in dem Parksperrenbetätiger16 enthaltenen Kolben32 frei. Da der Kolben32 über eine Rückstellfeder34 gegenüber einem Gehäuse35 des Parksperrenbetätigers16 vorgespannt ist, wird nach Freigabe durch den Haltemagnet31 der Kolben32 durch die Rückstellfeder34 betätigt, weshalb die Hydraulikflüssigkeit21 aus dem Parksperrenbetätiger16 zurück in die Aktuierungsleitung23 gedrückt wird. Eine Position des Kolbens32 in dem Hydraulikzylinder33 wird durch einen in diesem angeordneten Wegsensor36 erfasst und an die Aktorsteuereinheit27 ausgegeben. In dem Kupplungsnehmerzylinder24 ist ein weiterer Drucksensor37 zur Erfassung des Druckes der Hydraulikflüssigkeit21 angeordnet, der mit der Aktorsteuereinheit17 verbunden ist. - In
4 ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Das Verfahren wird im Block 100 initialisiert. Im Block 110 wird abgefragt, ob die Parksperre12 eingelegt worden ist. Ist dies nicht der Fall wird zum Eingang des Blocks 110 zurückgegangen. Wurde die Parksperre12 eingelegt, wird zum Block 120 weitergegangen, wo das Schaltventil25 in Richtung des Kupplungsnehmerzylinders24 eingestellt wird. Im Block 130 wird ein Ablassventil38 der Hybridtrennkupplung5 geschlossen, um Druck im Kupplungsnehmerzylinder24 aufzubauen. Anschließend wird im Block 140 die Pumpe19 aktiviert, um die Förderung der Hydraulikflüssigkeit21 in den Kupplungsnehmerzylinder24 vorzunehmen, wobei die Drehzahl der Pumpe19 zunächst eingeregelt wird. Im Block 150 wird abgefragt, ob sich der Druck in dem Kupplungsnehmerzylinder24 positiv geändert hat. Ist dies der Fall, wird die Pumpe19 abgeschaltet (Block 160) und im Block 170 das Schaltventil25 in seiner eingenommenen Stellung als funktionsbereit klassifiziert. Wird im Block 150 aber festgestellt, dass sich der Druck im Kupplungsnehmerzylinder24 nicht positiv verändert hat, wird zum Block 180 weitergegangen, wo geprüft wird, ob sich die Position des Kolbens32 des Hydraulikzylinders33 des Parksperrenbetätigers16 positiv verändert hat. Ist dies nicht der Fall, wird zum Block 150 zurückgegangen. Wenn sich im Block 180 die Position des Kolbens32 aber positiv verändert hat, wird im Block 190 die Pumpe19 abgeschaltet und die Stellung des Schaltventils25 als fehlerhaft im Block 200 klassifiziert und im Block 210 ein Fehlerspeichereintrag gesetzt. - Bezugszeichenliste
-
- 1
- Hybridantriebsstrang
- 2
- Verbrennungsmotor
- 3
- Abtrieb
- 4
- Elektromotor
- 5
- Hybridtrennkupplung
- 6
- Elektromotor
- 7
- Kurbelwelle
- 8
- Rotor
- 9
- Kupplungseingang
- 10
- Kupplungsausgang
- 11
- Rotor
- 12
- Parksperre
- 13
- Parksperrenklinke
- 14
- Parksperrenrad
- 15
- Gehäuse
- 16
- Parksperrenbetätiger
- 17
- Zwischenwelle
- 18
- Hydraulikeinrichtung
- 19
- Pumpe
- 20
- Kühlmittelleitung
- 21
- Hydraulikflüssigkeit
- 22
- Verbraucher
- 23
- Aktuierungsleitung
- 24
- Kupplungsnehmerzylinder
- 25
- Schaltventil
- 26
- Elektromotor
- 27
- Aktorsteuereinheit
- 28
- Hydraulikflüssigkeitsquelle
- 29
- Drucksensor
- 30
- Leistungselektronik
- 31
- Haltemagnet
- 32
- Kolben
- 33
- Hydraulikzylinder
- 34
- Rückstellfeder
- 35
- Gehäuse
- 36
- Wegsensor
- 37
- Drucksensor
- 38
- Ablassventil
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- DE 10259893 A1 [0003]
- DE 102019102779 [0004]
Claims (8)
- Verfahren zur Verifizierung einer Ventilstellung eines Hybridantriebsstranges mit einer Parksperre und mindestens einem Elektromotor, bei welchem ein Hydraulikzylinder (33) der Parksperre (12) zur Entriegelung einer Parksperrenklinke (13) über einen Hydraulikantrieb (19) angesteuert wird, wobei der Hydraulikantrieb (19) ebenfalls einen Kupplungsnehmerzylinder (24) zur Steuerung einer Trennkupplung (5) des Hybridantriebsstranges (1) ansteuert und ein Schaltventil (25) entweder den ersten, die Parksperre (12) enthaltenden hydraulischen Pfad oder einen zweiten, den Kupplungsnehmerzylinder (24) umfassenden hydraulischen Pfad mit Hydraulikflüssigkeit (21) versorgt, dadurch gekennzeichnet, dass eine Stellung des Schaltventils (25) überwacht wird, indem bei betätigter Hydraulikantrieb (19) ein Druckverhalten in dem Kupplungsnehmerzylinder (24) und/oder eine Positionsänderung eines Kolbens (32) in dem Hydraulikzylinder (33) der Parksperre (12) ausgewertet wird.
- Verfahren nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass nach Einlegen der Parksperre (12) das Schaltventil (25) in Richtung des zweiten, den Kupplungsnehmerzylinder (24) umfassenden hydraulischen Pfades geschaltet wird und die Hydraulikantrieb (19) zur Förderung der Hydraulikflüssigkeit (21) in den Kupplungsnehmerzylinder (24) angetrieben wird, wobei bei einem detektierten Druckanstieg im Kupplungsnehmerzylinder (24) die Stellung des Schaltventils (25) als korrekt erkannt wird. - Verfahren nach
Anspruch 1 oder2 , dadurch gekennzeichnet, dass bei eingeschalteter Hydraulikantrieb (19) und einer Stellung des Schaltventils (25) in Richtung des zweiten, den Kupplungsnehmerzylinders (24) umfassenden hydraulischen Pfades die Positionsänderung des Kolbens (32) in dem Hydraulikzylinder (33) der Parksperre (12) überwacht wird, wobei bei einer vorgegebenen Änderung der Position des Kolbens (32) die Stellung des Schaltventils (25) als fehlerhaft erkannt wird. - Verfahren nach
Anspruch 3 , dadurch gekennzeichnet, dass eine Geschwindigkeit der Hydraulikantrieb (19) so eingestellt wird, dass bei einer Position des Kolbens (32) unterhalb einer vorgegebenen Änderung die Parksperrenklinke (13) eingelegt bleibt. - Verfahren ach
Anspruch 1 ,2 oder3 , dadurch gekennzeichnet, dass nach der Bestimmung des Druckanstieges im Kupplungsnehmerzylinder (24) bzw. nach Ermittlung der Positionsänderung des Kolbens (32) des Hydraulikzylinders (33) die Hydraulikantrieb (19) abgeschaltet wird. - Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck direkt an dem Kupplungsnehmerzylinder (24) und die Position des Kolbens (32) direkt an dem Hydraulikzylinder (33) gemessen werden.
- Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ablassventil der Trennkupplung (5) geschlossen wird.
- Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hydraulikantrieb (19) einen weiteren Verbraucher (22) zur Kühlung von zwei Elektromotoren (4, 6) des Hybridantriebsstranges (1) mit der Hydraulikflüssigkeit (21) versorgt.
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