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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Betätigungsmodul zur Aktuierung eines Schaltgetriebes innerhalb eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, umfassend eine Reversierpumpe, mittels derer ein Hydraulikmedium in entgegengesetzten Förderrichtungen gefördert werden kann, und die Reversierpumpe einen ersten Pumpenanschluss und einen zweiten Pumpenanschluss aufweist, eine aktive Ventileinrichtung, wobei die aktive Ventileinrichtung als 5/2-Wegeventil mit einem ersten Betätigungsanschluss für einen ersten hydraulischen Aktor sowie mit einem zweiten Betätigungsanschluss und einem dritten Betätigungsanschluss für einen zweiten hydraulischen Aktor ausgebildet ist, und der erste Pumpenanschluss der Reversierpumpe mit einem ersten Ventileingang der Ventileinrichtung und der zweite Pumpenanschluss der Reversierpumpe mit einem zweiten Ventileingang der Ventileinrichtung hydraulisch verbunden ist. Die Erfindung betrifft ferner ein Schaltgetriebe mit einem Betätigungsmodul.
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Betätigungsmodule zur hydraulischen Aktuierung von Schaltgetrieben in Kraftfahrzeugen sind grundsätzlich aus dem Stand der Technik bekannt. Es besteht ein anhaltendes Bedürfnis daran, derartige Betätigungsmodule bei hoher Betriebssicherheit möglichst kostengünstig bereitstellen zu können.
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Es ist somit die Aufgabe der Erfindung die Nachteile aus dem Stand der Technik zu beseitigen und ein insbesondere hinsichtlich seiner Herstellkosten optimiertes Betätigungsmodul zur Aktuierung eines Schaltgetriebes innerhalb eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs bereitstellen zu können.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Betätigungsmodul zur Aktuierung eines Schaltgetriebes innerhalb eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, umfassend eine Reversierpumpe, mittels derer ein Hydraulikmedium in entgegengesetzten Förderrichtungen gefördert werden kann, und die Reversierpumpe einen ersten Pumpenanschluss und einen zweiten Pumpenanschluss aufweist, eine aktive Ventileinrichtung, wobei die aktive Ventileinrichtung als 5/2-Wegeventil mit einem ersten Betätigungsanschluss für einen ersten hydraulischen Aktor sowie mit einem zweiten Betätigungsanschluss und einem dritten Betätigungsanschluss für einen zweiten hydraulischen Aktor ausgebildet ist, und der erste Pumpenanschluss der Reversierpumpe mit einem ersten Ventileingang der Ventileinrichtung und der zweite Pumpenanschluss der Reversierpumpe mit einem zweiten Ventileingang der Ventileinrichtung hydraulisch verbunden ist, wobei der erste hydraulische Aktor mit einer die Gangwählfunktion des Schaltgetriebes bereitstellenden getriebeseitigen Mechanik koppelbar ist, und der zweite hydraulische Aktor mit einer die Schaltfunktion des Schaltgetriebes bereitstellenden getriebeseitigen Mechanik koppelbar ist, und der zweite hydraulische Aktor einen mit dem zweiten Betätigungsanschluss hydraulisch verbundenen ersten hydraulischen Druckraum und einen mit dem dritten Betätigungsanschluss hydraulisch verbundenen zweiten hydraulischen Druckraum aufweist, wobei in einer ersten Schaltstellung der Ventileinrichtung die Reversierpumpe mit dem ersten hydraulischen Aktor hydraulisch verbunden ist, während der zweite Betätigungsanschluss und der dritte Betätigungsanschluss hydraulisch von der Reversierpumpe entkoppelt sind, und in einer zweiten Schaltstellung der Ventileinrichtung die Reversierpumpe mit dem zweiten Betätigungsanschluss und dem dritten Betätigungsanschluss hydraulisch verbunden sind, während der erste hydraulische Aktor von der Reversierpumpe entkoppelt ist.
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Hierdurch wird der Vorteil einer bauteilreduzierten und somit kostengünstigen Ausgestaltung eines Betätigungsmoduls realisiert, welches mit einer Pumpe und einem Ventil betrieben werden kann.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der erste hydraulische Aktor durch ein Federelement entgegen seiner Ausrückrichtung federkraftbeaufschlagt ist. Der Vorteil dieser Ausgestaltung liegt darin, dass zur Steuerung des ersten hydraulischen Aktors somit lediglich ein hydraulischer Anschluss benötigt wird, der von der Reversierpumpe entgegen der Wirkung des Federelements druckbeaufschlagt oder aus dem hydraulischer Druck durch Richtungsumkehr der Reversierpumpe abgelassen werden kann.
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Es kann gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung auch vorgesehen sein, dass ein erstes Druckbegrenzungsventil zwischen dem zweiten Pumpenanschluss der Reversierpumpe und einem Hydraulikvorratsbehälter angeordnet ist, wobei das Federelement derart konfiguriert ist, dass der durch das Federelement bewirkte hydraulische Druck kleiner ist, als der zum Öffnen des Druckbegrenzungsventils notwendige hydraulische Druck, so dass es zu keinem ungewollten Ablassen von Hydraulikflüssigkeit kommen kann.
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Des Weiteren kann es gemäß einer ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass ein zweites Druckbegrenzungsventil zwischen dem ersten Pumpenanschluss der Reversierpumpe und einem Hydraulikvorratsbehälter angeordnet ist, mittels dessen Überdruck aus dem hydraulischen System abgeführt werden kann, insbesondere um Beschädigungen durch Überlastung an dem Betätigungsmodul zu vermeiden.
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Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass ein erstes Rückschlagventil zwischen dem ersten Pumpenanschluss der Reversierpumpe und dem Hydraulikvorratsbehälter in einer ersten Ansaugleitung angeordnet ist. Des Weiteren kann die Erfindung auch dahingehend weiterentwickelt sein, dass ein zweites Rückschlagventil zwischen dem zweiten Pumpenanschluss der Reversierpumpe und dem Hydraulikvorratsbehälter in einer zweiten Ansaugleitung angeordnet ist. Mittels der Rückschlagventile ist es möglich, Hydraulikmedium bei einer vordefinierten Saugleistung der Reversierpumpe aus dem Hydraulikvorratsbehälter 21 zu fördern.
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In einer ebenfalls bevorzugten Ausgestaltungsvariante der Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass in dem hydraulischen Pfad zwischen der Reversierpumpe, den Ansaugleitungen, und dem Hydraulikvorratsbehälter ein Saugfilter angeordnet ist. Hierdurch kann erreicht werden, dass eventuell vorhandene Verschmutzungen, insbesondere Feststoffpartikel aus dem Hydraulikfluid entfernt werden.
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Auch kann es vorteilhaft sein, die Erfindung dahingehend weiterzuentwickeln, dass die Reversierpumpe, der Hydraulikvorratsbehälter, die aktive Ventileinrichtung, der erste hydraulische Aktor und der zweite hydraulische Aktor zu einer Baugruppe zusammengefasst sind, so dass diese Baugruppe - da vorkonfektioniert - besonders einfach montiert werden kann.
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Die Aufgabe der Erfindung wird ferner gelöst durch ein Schaltgetriebe für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, umfassend ein Betätigungsmodul nach einem der Ansprüche 1-8.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens näher erläutert werden.
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Es zeigen:
- 1 einen Hydraulikschaltplan eines Betätigungsmoduls,
- 2 eine erste perspektivische Ansicht eines als Baugruppe ausgebildeten Betätigungsmoduls,
- 3 eine zweite perspektivische Ansicht eines als Baugruppe ausgebildeten Betätigungsmoduls,
- 4 ein Kraftfahrzeug mit einem Betätigungsmodul for ein Schaltgetriebe in einer schematischen Blockschaltdarstellung,
- 5 Hydraulikschaltplan des Betätigungsmoduls bei einem ersten Schaltvorgang,
- 6 Hydraulikschaltplan des Betätigungsmoduls bei einem ersten Wählvorgang,
- 7 Hydraulikschaltplan des Betätigungsmoduls bei einem zweiten Wählvorgang, und
- 8 Hydraulikschaltplan des Betätigungsmoduls bei einem zweiten Schaltvorgang.
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Die 1 zeigt ein Betätigungsmodul 1 zur Aktuierung eines Schaltgetriebes 2 innerhalb eines Antriebsstrangs 3 eines Kraftfahrzeugs 4, wie es beispielhaft in der 4 gezeigt ist.
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Das Betätigungsmodul 1 umfasst eine Reversierpumpe 5, mittels derer ein Hydraulikmedium 6 in entgegengesetzten Förderrichtungen gefördert werden kann. Die Reversierpumpe 5 weist entsprechend einen ersten Pumpenanschluss 12 und einen zweiten Pumpenanschluss 13 auf.
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Das Betätigungsmodul 7 besitzt ferner eine aktive Ventileinrichtung 7, die als 5/2-Wegeventil mit einem ersten Betätigungsanschluss 8 für einen ersten hydraulischen Aktor 9 sowie mit einem zweiten Betätigungsanschluss 10 und einem dritten Betätigungsanschluss 14 für einen zweiten hydraulischen Aktor 11 ausgebildet ist. Der erste Pumpenanschluss 12 der Reversierpumpe 5 ist mit einem ersten Ventileingang 15 der Ventileinrichtung 7 und der zweite Pumpenanschluss 13 der Reversierpumpe 5 mit einem zweiten Ventileingang 16 der Ventileinrichtung 7 hydraulisch verbunden.
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Der erste hydraulische Aktor 9 ist mit einer die Gangwählfunktion des Schaltgetriebes 2 bereitstellenden getriebeseitigen Mechanik koppelbar, während der zweite hydraulische Aktor 11 mit einer die Schaltfunktion des Schaltgetriebes 2 bereitstellenden getriebeseitigen Mechanik koppelbar ist. Der erste hydraulische Aktor 9 ist durch ein Federelement 19 entgegen seiner Ausrückrichtung federkraftbeaufschlagt.
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Der zweite hydraulische Aktor 11 weist einen mit dem zweiten Betätigungsanschluss 10 hydraulisch verbundenen ersten hydraulischen Druckraum 17 und einen mit dem dritten Betätigungsanschluss 14 hydraulisch verbundenen zweiten hydraulischen Druckraum 18 auf.
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In einer ersten Schaltstellung der Ventileinrichtung 7 ist die Reversierpumpe 5 mit dem ersten hydraulischen Aktor 9 hydraulisch verbunden, während der zweite Betätigungsanschluss 10 und der dritte Betätigungsanschluss 14 hydraulisch von der Reversierpumpe 5 entkoppelt sind.
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Analog hierzu ist in einer zweiten Schaltstellung der Ventileinrichtung 7 die Reversierpumpe 5 mit dem zweiten Betätigungsanschluss 10 und dem dritten Betätigungsanschluss 14 hydraulisch verbunden, während der erste hydraulische Aktor 9 von der Reversierpumpe 5 entkoppelt ist.
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Der 1 ist auch gut entnehmbar, dass ein erstes Druckbegrenzungsventil 20 zwischen dem zweiten Pumpenanschluss 13 der Reversierpumpe 5 und einem Hydraulikvorratsbehälter 21 angeordnet ist, wobei das Federelement 19 derart konfiguriert ist, dass der durch das Federelement 19 bewirkte hydraulische Druck kleiner ist, als der zum Öffnen des Druckbegrenzungsventils 20 notwendige hydraulische Druck. Ein zweites Druckbegrenzungsventil 22 ist zwischen dem ersten Pumpenanschluss 12 der Reversierpumpe 5 und einem Hydraulikvorratsbehälter 21 angeordnet. Auf die Funktionsweise der Druckbegrenzungsventile 20,22 wird später noch einmal detailliert eingegangen.
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Die 1 zeigt des Weiteren, dass ein erstes Rückschlagventil 25 zwischen dem ersten Pumpenanschluss 12 der Reversierpumpe 5 und dem Hydraulikvorratsbehälter 21 in einer ersten Ansaugleitung 24 sowie ein zweites Rückschlagventil 23 zwischen dem zweiten Pumpenanschluss 13 der Reversierpumpe 5 und dem Hydraulikvorratsbehälter 21 in einer zweiten Ansaugleitung 26 angeordnet ist. In dem hydraulischen Pfad zwischen der Reversierpumpe 5, den Ansaugleitungen 24,26 und dem Hydraulikvorratsbehälter 21 ist ein Saugfilter 27 angeordnet.
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Nach dem oben beschriebenen Aufbau, wird nachfolgend die Funktionsweise des Betätigungsmoduls 1 näher erläutert. In einer ersten, stromlosen Grund-Stellung der Ventileinrichtung 7 ist somit also der zweite Pumpenanschluss 13 der Reversierpumpe 5 mit dem als Wählzylinder ausgebildeten ersten hydraulischen Aktor 9 verbunden während der erste Pumpenanschluss 12 durch die Ventileinrichtung 7 verschlossen ist. Die beiden verbleibenden Betätigungsanschlüsse 10,14 der Ventileinrichtung 7 sind mit jeweils gegeneinander wirkenden hydraulischen Druckräumen 17,18 des zweiten hydraulischen Aktors 11 verbunden, welche in der ersten Stellung der Ventileinrichtung 7 beide durch die Ventileinrichtung 7 verschlossen sind.
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In einer zweiten, aktiv bestromten Stellung der Ventileinrichtung 7 sind beide Pumpenanschlüsse 12,13 der Reversierpumpe 5 jeweils mit einem der beiden gegeneinander wirkenden hydraulischen Druckräume 17,18 des als Schaltzylinder ausgebildeten zweiten hydraulischen Aktors 11 verbunden. Der verbleibende erste Betätigungsanschluss 8 ist mit dem Hydraulikraum des ersten hydraulischen Aktors 9 verbunden, welcher in der zweiten Stellung der Ventilvorrichtung 7 durch die Ventilvorrichtung 7 verschlossen ist.
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Der als Wählzylinder ausgeführte erste hydraulische Aktor 9 ist als einfach wirkender Zylinder mit einem als Rückstellfeder ausgeführten Federelement 19 ausgeführt. Die Rückstellfeder 19 ist so ausgelegt, dass deren Rückstellkraft allein nicht ausreicht, das Druckbegrenzungsventil 20 über den durch sie erzeugten hydraulischen Druck zu öffnen. Dies ermöglicht, dass die Reversierpumpe 5 den Kolben des ersten hydraulischen Aktors 9 gegen die Kraft der Rückstellfeder 10 aufdrücken kann, ohne dass das Druckbegrenzungsventil 20 öffnet.
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Soll der Kolben des ersten hydraulischen Aktors 9 jedoch von der Rückstellfeder 19 verlagert werden, so ist es notwendig die Reversierpumpe 5 in die entgegengesetzte Richtung arbeiten zu lassen. Somit wird durch die Reversierpumpe 5 der von der Rückstellfeder 19 erzeugte (vor-verdichtete) hydraulische Druck weiter erhöht auf ein Niveau oberhalb der Ansprechgrenze des Druckbegrenzungsventils 22, so dass dieses geöffnet wird und der Kolben des ersten hydraulischen Aktors 9 entsprechend von der Rückstellfeder 19 (bezogen auf 1 nach links) verlagert und somit ein Wählvorgang in dem Schaltgetriebe 2 ausgeführt werden kann.
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Diese Konfiguration hat auch den Vorteil, dass der Kolben des ersten hydraulischen Aktors 9 unabhängig von der Ventilstellung (also in beiden Stellungen) in seiner Position gehalten wird, solange die Reversierpumpe 5 nicht läuft, weil die Druckbegrenzungsventile 20,22 nicht öffnen, wenn nur der von der Rückstellfeder 19 erzeugte Druck anliegt. Durch die Drehrichtung der Reversierpumpe 5 kann somit der Kolben des ersten hydraulischen Aktors 9 in die jeweils gewünschte Richtung verlagert werden.
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Schaltvorgänge in dem Schaltgetriebe 2 - also das Ein- und Auslegen von Gängen - erfolgen im bestromten Zustand der Ventilvorrichtung 7. In diesem Zustand ist je ein Pumpenanschluss 12,13 der Reversierpumpe 5 mit einem hydraulischen Druckraum 17,18 des als Schaltzylinders ausgebildeten zweiten hydraulischen Aktors 11 verbunden. Je nach dem in welche Richtung die Reversierpumpe 5 arbeitet, wird der jeweilige hydraulische Druckraum 17,18 mit Druck beaufschlagt und dadurch der Kolben des zweiten hydraulischen Aktors 11 in die entsprechende Richtung verlagert. Das auf jeweils auch der Druck-Gegenseite verdrängte Hydraulikmedium 6 wird von der Reversierpumpe 5 angesaugt. Durch z.B. Elastizitäten im System zusätzlich benötigtes Hydraulikmedium 6 kann über das entsprechende Rückschlagventil 23,25 aus dem Hydraulikvorratsbehälter 21 angesaugt werden.
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Überschüssiges Hydraulikmedium 6 führt zu einem entsprechenden Druckanstieg oberhalb der Auslösegrenze der Druckbegrenzungsventile 20,22, so dass darüber überschüssiges Hydraulikmedium 6 abgelassen werden kann. Dies erfolgt auch, wenn der Kolben des zweiten hydraulischen Aktors 11 auf einer Seite den mechanischen Anschlag trifft, so dass das Betätigungsmodul 1 durch die Druckbegrenzungsventile 20,22 vor Beschädigung oder Zerstörung geschützt werden. Die Reversierpumpe 5 ist so ausgelegt, dass sie immer ein höheres Druckniveau erzeugen kann als benötigt wird, eines der Druckbegrenzungsventile 20,22 zu öffnen.
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In den 5-9 sind jeweils zwei Schaltvorgänge und zwei Wählvorgänge des Betätigungsmoduls 1 im Zusammenwirken mit dem Schaltgetriebe 2 skizziert. In den 5-9 sind die hydraulisch druckbeaufschlagten Hydraulikpfade fett hervorgehoben. Die fett markierten Pfeile der Reversierpumpe 5 geben dabei die Pumprichtung an.
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5 zeigt den Schaltzustand des Betätigungsmoduls 1 bei einem ersten Wählvorgang im Schaltgetriebe 2. Hierbei wird der erste hydraulische Aktor 9 entgegen der Wirkung des Federelements 19 druckbeaufschlagt, so dass dieser in dem Schaltgetriebe 2 eine erste Wählposition einnimmt.
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6 zeigt den Schaltzustand des Betätigungsmoduls 1 bei einem ersten Schaltvorgang im Schaltgetriebe 2, bei dem der zweite hydraulische Aktor 11 über Druckbeaufschlagung des ersten hydraulischen Druckraums 17 in eine erste Schaltposition versetzt wird.
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7 zeigt den Schaltzustand des Betätigungsmoduls 1 bei einem zweiten Schaltvorgang im Schaltgetriebe 2, bei dem der zweite hydraulische Aktor 11 über Druckbeaufschlagung des zweiten hydraulischen Druckraums 18 in eine zweite Schaltposition versetzt wird.
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8 zeigt den Schaltzustand des Betätigungsmoduls 1 bei einem zweiten Wählvorgang im Schaltgetriebe 2. Hierbei wird der erste hydraulische Aktor 9 unter Wirkung des Federelements 19 in eine zweite Wählposition überführt, indem hydraulischer Druck mittels der Reversierpumpe 5 an dem Betätigungsanschluss 8 abgebaut wird.
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Die 2-3 zeigen eine konstruktive Ausgestaltung eines Betätigungsmoduls 1 in zwei perspektivischen Ansichten. Am erkennt anhand dieser Darstellung, dass die Reversierpumpe 5, der Hydraulikvorratsbehälter 21, die aktive Ventileinrichtung 7, der erste hydraulische Aktor 9 und der zweite hydraulische Aktor 11 zu einer Baugruppe 28 zusammengefasst sind.
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Die Erfindung ist nicht auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Die vorstehende Beschreibung ist daher nicht als beschränkend, sondern als erläuternd anzusehen. Die nachfolgenden Patentansprüche sind so zu verstehen, dass ein genanntes Merkmal in zumindest einer Ausführungsform der Erfindung vorhanden ist. Dies schließt die Anwesenheit weiterer Merkmale nicht aus. Sofern die Patentansprüche und die vorstehende Beschreibung ‚erste‘ und ‚zweite‘ Merkmal definieren, so dient diese Bezeichnung der Unterscheidung zweier gleichartiger Merkmale, ohne eine Rangfolge festzulegen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Betätigungsmodul
- 2
- Schaltgetriebe
- 3
- Antriebsstrang
- 4
- Kraftfahrzeug
- 5
- Reversierpumpe
- 6
- Hydraulikmedium
- 7
- Ventileinrichtung
- 8
- Betätigungsanschluss
- 9
- Aktor
- 10
- Betätigungsanschluss
- 11
- Aktor
- 12
- Pumpenanschluss
- 13
- Pumpenanschluss
- 14
- Betätigungsanschluss
- 15
- Ventileingang
- 16
- Ventileingang
- 17
- Druckraum
- 18
- Druckraum
- 19
- Federelement
- 20
- Druckbegrenzungsventil
- 21
- Hydraulikvorratsbehälter
- 22
- Druckbegrenzungsventil
- 23
- Rückschlagventil
- 24
- Ansaugleitung
- 25
- Rückschlagventil
- 26
- Ansaugleitung
- 27
- Saugfilter
- 28
- Baugruppe
- 29
- Pumpenmotor
