EP3055190A1 - Hilfsrahmen mit achsträger und federbeindom - Google Patents
Hilfsrahmen mit achsträger und federbeindomInfo
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- EP3055190A1 EP3055190A1 EP14766699.4A EP14766699A EP3055190A1 EP 3055190 A1 EP3055190 A1 EP 3055190A1 EP 14766699 A EP14766699 A EP 14766699A EP 3055190 A1 EP3055190 A1 EP 3055190A1
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Classifications
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- B62D25/08—Front or rear portions
- B62D25/088—Details of structures as upper supports for springs or dampers
Definitions
- the invention relates to the connection of chassis components to the body of a vehicle by means of a subframe according to the preamble of claim 1.
- axle supports For receiving suspension components, such as transverse and trailing arms and stabilizers, axle supports are often used. In order to decouple the body of vibrations and shocks to which the suspension is exposed, the axle is mounted on the body via resilient elements, such as rubber bearings.
- axle supports of the front axle often also serve for the storage of aggregates, such as engine and steering.
- the predominant design of a steered front axle is the McPherson axle.
- the wheel carriers are connected by a respective wishbone with the axle.
- each wheel is fixed to a shock absorber.
- the struts each have a spring and a damper and are rotatably mounted in a so-called. Federbeindom. With Federbeindom a body structure inside the wheel arch is called for receiving the struts.
- the spring domes which are usually made of sheet steel, can also be cast from light metals and can be equipped with the sheet metal structures of the body.
- Such a multi-element construction results in joints in which different material pairings meet. This results in a more complex and expensive manufacturing process.
- the object of the invention is to bind the chassis components to a vehicle body so that the disadvantages of the input described prior art are avoided.
- An attachable to a vehicle body subframe with an axle according to the invention has at least one spring strut, preferably exactly two spring struts. These are preferably arranged on two opposite sides of the vehicle. No part of the subframe is part of the vehicle body, in particular not designed in one piece with the vehicle body. This applies above all to the spring strut dome.
- the vehicle body is in particular the body of a car.
- Achstägern is a mountable on the vehicle body, preferably rigid subframe for receiving at least one landing gear component referred to.
- Chassis components are means for connecting a wheel to the axle and / or the body, such as wishbones, trailing arms, stabilizers, wheel and steering components.
- the axle carrier according to the invention accordingly has at least one receptacle for at least one landing gear component, preferably belonging to the front axle, but optionally also belonging to the rear axle, in particular a wishbone and / or a trailing arm and / or a stabilizer and / or a steering component. Furthermore, the axle can be provided with a receptacle for the engine and / or ancillaries.
- Under Federbeindom is a device for receiving a strut or for receiving a shock absorber and / or a spring or a spring plate to understand.
- it can be in the spring strut invention to a device for receiving, in particular for rotatable storage, a
- axle carrier and the strut tower are integrated into the subframe according to the invention, all fastening points of the axle or of the suspension components lie on the subframe. In particular, so that the position of the individual attachment points is defined relative to each other. This facilitates the assembly of the axle. Furthermore, it is possible to resiliently store all attachment points between the subframe and the body and so mechanically decouple the body and the axle.
- An embodiment of the invention is possible in which the axle carrier and the spring strut are manufactured separately and then fitted to the subframe, for example by screwing, riveting or gluing.
- the subframe is made in one piece.
- the subframe consists of a single material.
- a fiber composite material is suitable, in particular with a continuous fiber structure.
- a thermoset such as EP, PU, UP or VE, or a thermoplastic such as PA, PP or PPS can be used.
- Fiber-reinforced injection-molded granulates can be used for production by primary forming, while continuous fiber or textile-reinforced semi-finished products can be used for the production by forming.
- Metallic inserts make it possible to strengthen locally or structurally by fiber composite.
- heat shielding plates can continue to be provided in sensitive areas.
- the subframe a light metal which is obtained by a primary shaping process, e.g. Die casting, is processed.
- a steering housing is integrated with the axle beam of the integral subframe, i. the integral subframe has a steering housing.
- a steering housing refers to a housing in which at least one steering component is included.
- the steering housing may include a steering gear.
- axle carriers are mounted on the vehicle body by means of spring elements, in particular elastomer blocks.
- a further preferred embodiment of the invention provides for integration of these spring elements in the axle carrier.
- the axle of the integrally running subframe on at least one elastically shaped portion. This subregion is shaped in such a way that an increased elasticity compared with the rest of the subframe is achieved.
- the elasticity in a partial area along a load path leading from a wheel through the subframe to the body is increased.
- the partial area is preferably elastic with respect to translational movements of at least one part of the auxiliary frame, in particular the part of the auxiliary frame which does not belong to the elastically designed partial area, in one, preferably in two, furthermore preferably in three spatial directions.
- the elastically shaped portion is disposed at a junction of the subframe with the vehicle body, and forms a joint of the subframe with the vehicle body.
- a portion in S-shape has proven to be advantageous.
- a fiber composite material is suitable as the material of the subframe in this respect.
- a further preferred embodiment of the invention therefore represents an integrally executed subframe in which the axle carrier has at least one landing gear component.
- the joints with which the suspension component is usually mounted on the axle fall away. Instead, the transition region between the chassis component and the axle is made flexible.
- the subframe has a low torsional rigidity along an axis of rotation of the chassis component relative to the axle carrier. Especially wishbone and / or trailing arm suitable for integration in the subframe.
- the subframe has at least one part of a wheel house or is designed such that it has at least at least forms part of the wheel arch.
- the subframe is thus at least partially formed as at least part of a wheel arch.
- the part of the wheel arch and the rest of the subframe can optionally be made in two pieces and be with each other. Preferably, however, the subframe is also made in one piece. It has proven to be particularly advantageous if the subframe has a complete wheel arch. Because the wheel arch is now no longer part of the vehicle body, simplifying their manufacture, so that further costs are saved. In addition, integrated into the subframe wheel arch facilitates the assembly of the subframe.
- An inventive method for mounting the subframe according to the invention comprises the steps of mounting one or more suspension and / or steering components on the subframe and mounting the subframe with the mounted on the subframe chassis and / or steering components on the vehicle body. This method is based on the principle chassis and / or steering components not to be mounted on the vehicle body, but on the subframe according to the invention and to use the subframe together with the mounted suspension and / or steering components in the vehicle body.
- the aforementioned suspension and / or steering components preferably include at least one spring and / or at least one damper, in particular exactly two springs and / or exactly two dampers.
- the spring and the damper can also be mounted on the subframe as part of a strut, in particular a McPherson strut, according to the method of the invention.
- chassis and / or steering components mentioned all chassis and / or steering components of an axle, such as stabilizers, wishbones, trailing arm, wheel, struts, spring plate, springs and dampers.
- Fig. 1 is a one-piece subframe.
- the auxiliary frame shown in Fig. 1 has an axle support 101 with a rectangular basic shape. Integrated into the axle carrier 101 is a steering housing 103. Towards the outside, the axle carrier 101 merges into two strut domes 105 arranged on both sides of a vehicle. These are each provided with a strut mount 107 for a McPherson strut.
- the axle carrier 101 For attachment to a vehicle body, the axle carrier 101 furthermore has a longitudinal member 109. This is at its distal end, ie at its outer, arranged in the direction of the vehicle body end, which is not connected to the rest of the subframe, provided with an s-shaped spring element 1 1 1.
- the s-shaped spring element 1 1 1 serves to absorb shocks and vibrations relative to the vehicle body. Furthermore, the s-shaped spring element 1 1 1 is provided with a bore for screwing to the vehicle body.
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen An einer Fahrzeugkarosserie montierbarer Hilfsrahmen. Dieser weist eine Achsträger (101) und mindestens einen Federbeindom (105) aufweist.
Description
Hilfsrahmen mit Achsträqer und Federbeindom
Die Erfindung betrifft die Anbindung von Fahrwerkskomponenten an die Karosserie eines Fahrzeugs mittels eines Hilfsrahmens nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 .
Zur Aufnahme von Fahrwerkskomponenten, wie Quer- und Längslenker sowie Stabilisatoren, werden häufig Achsträger verwendet. Um die Karosserie von Schwingungen und Stößen, denen das Fahrwerk ausgesetzt ist, zu entkoppeln, ist der Achsträger über federnde Elemente, wie Gummilager, an der Karosserie montiert.
Achsträger der Vorderachse dienen darüber hinaus häufig auch zur Lagerung von Aggregaten, wie Motor und Lenkung.
Die vorherrschende Bauform einer gelenkten Vorderachse, ist die McPherson-Achse. Bei dieser sind die Radträger durch jeweils einen Querlenker mit dem Achsträger verbunden. Weiterhin ist jeder Radträger fix mit einem Federbein verbunden. Die Federbeine weisen jeweils eine Feder und einen Dämpfer auf und sind drehbar in einem sog. Federbeindom gelagert. Mit Federbeindom wird eine Karosseriestruktur im Inneren des Radhauses zur Aufnahme der Federbeine bezeichnet.
Im Zuge des Leichtbaus kommen im Bereich der Karosserie vermehrt unterschiedliche Materialien zum Einsatz. So ist bekannt, dass die Federdome, die üblicherweise aus Stahlblech gefertigt werden, auch aus Leichtmetallen gegossen und mit den Blechstrukturen der Karosserie verfügt werden können. Durch eine solche Multimate- rialbauweise entstehen Fügestellen, in denen unterschiedliche Materialpaarungen zusammentreffen. Dies hat einen komplexeren und teureren Fertigungsprozess zur Folge.
Insbesondere werden durch das Lackieren an die Bauteile Ansprüche gestellt, die häufig den Einsatz bestimmter Materialien erschweren oder unmöglich machen.
Aus der Druckschrift DE 10 2006 047 51 1 A1 ist ein Achssystem bekannt, bei dem die Lenkung in den Achsträger integriert ist. Dies reduziert den Montageaufwand. Gleichzeitig ergeben sich Gewichtsvorteile.
Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen ist grundsätzlich die Befestigung des Dämpfers und der Feder an der Karosserie problematisch. Zum einen werden an dieser Stelle Schwingungen und Stöße direkt in die Karosserie eingeleitet. Zum anderen gestaltet sich die Montage schwierig. So sind durch die Kinematik des Fahrwerks die Befestigungspunkte von Feder und Dämpfer an der Karosserie gegenüber den Befestigungspunkten des Achsträgers an der Karosserie beweglich. Gewöhnlich werden daher der Achsträger und die Federbeine getrennt an der Karosserie angebracht und anschließend miteinander verbunden. Bei einer Anbringung des Achsträgers und der Federbeinen im vormontierten, d.h. bereits verbundenen Zustand an der Karosserie müssten hingegen Vorkehrungen getroffen werden, die Federn und Dämpfer, bzw. die Federbeine, gegenüber dem Achsträger in Position zu halten.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Fahrwerkskomponenten so an eine Fahrzeugkarosserie anzubinden, dass die Nachteile des Eingangs beschriebenen Stands der Technik vermieden werden.
Diese Aufgabe wird durch die Erfindung gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Ein an einer Fahrzeugkarosserie montierbarer Hilfsrahmen mit einem Achsträger weist erfindungsgemäß mindestens einen Federbeindom, vorzugsweise genau zwei Federbeindome auf. Diese sind bevorzugt an zwei gegenüberliegenden Fahrzeugseiten angeordnet. Kein Bestandteil des Hilfsrahmens ist Teil der Fahrzeugkarosserie, insbesondere nicht einstückig mit der Fahrzeugkarosserie ausgeführt. Vor allem gilt dies für den Federbeindom.
Bei der Fahrzeugkarosserie handelt es sich insbesondere um die Karosserie eines PKWs.
Mit Achsträgern wird ein an der Fahrzeugkarosserie montierbarer, vorzugsweise starrer Hilfsrahmen zur Aufnahme mindestens einer Fahrwerkskomponente, bezeichnet.
Fahrwerkskomponenten sind Mittel zur Anbindung eines Rads an den Achsträger und/oder die Karosserie, wie etwa Querlenker, Längslenker, Stabilisatoren, Radträger und Komponenten der Lenkung.
Der erfindungsgemäße Achsträger weist entsprechend mindestens eine Aufnahme für mindestens eine Fahrwerkskomponente, vorzugsweise zur Vorderachse gehörig, optional aber auch zur Hinterachse gehörig, insbesondere einen Querlenker und/oder einen Längslenker und/oder einen Stabilisator und/oder eine Lenkungskomponente auf. Weiterhin kann der Achsträger mit einer Aufnahme für den Motor und/oder für Nebenaggregate versehen sein.
Unter Federbeindom ist eine Vorrichtung zur Aufnahme eines Federbeines oder zur Aufnahme eines Stoßdämpfers und/oder einer Feder bzw. eines Federtellers zu verstehen. Insbesondere kann es sich bei dem erfindungsgemäßen Federbeindom um eine Vorrichtung zur Aufnahme, insbesondere zur drehbaren Lagerung, eines
McPherson-Federbeines handeln.
Dadurch, dass der Achsträger und der Federbeindom erfindungsgemäß in den Hilfsrahmen integriert sind, liegen sämtliche Befestigungspunkte der Achse bzw. der Fahrwerkskomponenten auf dem Hilfsrahmen. Insbesondere ist damit die Lage der einzelnen Befestigungspunkte relativ zueinander definiert. Dies erleichtert die Montage der Achse. Des Weiteren ist es möglich, sämtliche Befestigungspunkte zwischen dem Hilfsrahmen und der Karosserie federnd zu lagern und so die Karosserie und die Achse mechanisch zu entkoppeln.
Möglich ist eine Ausführungsform der Erfindung, bei welcher der Achsträger und der Federbeindom separat gefertigt und anschließend zu dem Hilfsrahmen verfügt werden, beispielsweise durch Verschrauben, Vernieten oder Verkleben.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Hilfsrahmen aber einstückig ausgeführt. Vorzugsweise besteht der Hilfsrahmen aus einem einzigen Material. Insbesondere eignet sich ein Faserverbundmaterial, insbesondere mit einer durchgängigen Faserstruktur. Als Matrixmaterial kann ein Duroplast, wie etwa EP, PU, UP oder VE, oder ein Thermoplast, wie etwas PA, PP oder PPS, verwendet werden. Für die Herstellung durch Urformen können faserverstärkte Spritzgussgranulate, für die Herstellung durch Umformen können Endlosfaser bzw. textilverstärkte Halbzeuge zum Einsatz kommen.
Durch metallische Einsätze ist es möglich, durch Faserverbund lokal oder strukturell zu verstärken. Um zu verhindern, dass der Faserverbund durch Hitze beschädigt wird, können weiterhin an empfindlichen Stellen Hitzeabschirmbleche vorgesehen sein.
Statt eines Faserverbundmaterials kann für den Hilfsrahmen auch ein Leichtmetall verwendet werden, das durch ein urformendes Verfahren, z.B. Druckguss, verarbeitet wird.
In einer weiterhin bevorzugten Ausführungsform ist ein Lenkungsgehäuse in den Achsträger des einstückig ausgeführten Hilfsrahmens integriert, d.h. der einstückig ausgeführte Hilfsrahmen weist ein Lenkungsgehäuse auf. Ein Lenkungsgehäuse bezeichnet ein Gehäuse, in dem mindestens eine Lenkungskomponente enthalten ist. Insbesondere kann das Lenkungsgehäuse ein Lenkgetriebe enthalten.
Gewöhnlich sind Achsträger mittels Federelementen, insbesondere Elastomerblöcken, an der Fahrzeugkarosserie montiert. Eine weiterhin bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht eine Integration dieser Federelemente in den Achsträger vor. Entsprechend weist der Achsträger des einstückig ausgeführten Hilfsrahmens mindestens einen elastisch gestalteten Teilbereich auf.
Dieser Teilbereich ist derart geformt, dass eine gegenüber dem übrigen Hilfsrahmen gesteigerte Elastizität erreicht wird. Insbesondere die Elastizität in einem Teilbereich entlang eines von einem Rad durch den Hilfsrahmen zur Karosserie führenden Lastpfades wird gesteigert. Bevorzugt ist der Teilbereich elastisch gegenüber translatorischen Bewegungen mindestens eines Teils des Hilfsrahmens, insbesondere des Teils des Hilfsrahmens, der nicht zu dem elastisch gestalteten Teilbereich gehört, in einer, vorzugsweise in zwei, weiterhin vorzugsweise in drei Raumrichtungen.
Vorzugsweise ist der elastisch gestaltete Teilbereich an einer Verbindungsstelle des Hilfsrahmens mit der Fahrzeugkarosserie angeordnet, bzw. bildet eine Verbindungsstelle des Hilfsrahmens mit der Fahrzeugkarosserie.
Um einen Teilbereich des Hilfsrahmens elastisch zu gestalten, hat sich ein Teilbereich in S-Form als vorteilhaft erwiesen. Als Material des Hilfsrahmens eignet sich diesbezüglich insbesondere ein Faserverbundwerkstoff.
Weiterhin ist es möglich, Fahrwerkskomponenten in den Hilfsrahmen zu integrieren. Hierdurch erreicht man eine weitere Reduzierung der Kosten und Vereinfachung der Montage. Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung stellt daher ein einstückig ausgeführter Hilfsrahmen dar, bei dem der Achsträger mindestens eine Fahrwerkskomponente aufweist.
Bei einer derartig in den Achsträger integrierten Fahrwerkskomponente fallen die Gelenke, mit denen die Fahrwerkskomponente üblicherweise am Achsträger gelagert ist, weg. Stattdessen ist der Übergangsbereich zwischen der Fahrwerkskomponente und dem Achsträger biegsam gestaltet. Insbesondere weist der Hilfsrahmen entlang einer Drehachse der Fahrwerkskomponente gegenüber dem Achsträger eine geringe Torsionssteifigkeit auf. Vor allem Querlenker und/oder Längslenker eignen sich zur Integration in den Hilfsrahmen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Hilfsrahmen mindestens einen Teil eines Radhauses auf oder ist so ausgestaltet, dass er mindes-
tens einen Teil des Radhauses bildet. Der Hilfsrahmen ist also mindestens teilweise als mindestens ein Teil eines Radhauses ausgebildet.
Der Teil des Radhauses und der übrige Bereich des Hilfsrahmens können optional zweistückig ausgeführt und miteinander verfügt sein. Vorzugsweise ist aber der Hilfsrahmen auch hier einstückig ausgeführt. Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn der Hilfsrahmen ein komplettes Radhaus aufweist. Weil das Radhaus nun nicht mehr Bestandteil der Fahrzeugkarosserie ist, vereinfacht sich deren Herstellung, so dass weitere Kosten gespart werden. Darüber hinaus erleichtert ein in den Hilfsrahmen integriertes Radhaus die Montage des Hilfsrahmens.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Montage des erfindungsgemäßen Hilfsrahmens umfasst die Schritte Montage einer oder mehrerer Fahrwerks- und/oder Lenkungskomponenten an dem Hilfsrahmen und Montage des Hilfsrahmens mit dem an dem Hilfsrahmen montierten Fahrwerks und/oder Lenkungskomponenten an der Fahrzeugkarosserie. Diesem Verfahren liegt das Prinzip zugrunde, Fahrwerksund/oder Lenkungskomponenten nicht an der Fahrzeugkarosserie, sondern an den erfindungsgemäßen Hilfsrahmen zu montieren und den Hilfsrahmen zusammen mit den montierten Fahrwerks- und/oder Lenkungskomponenten in die Fahrzeugkarosserie einzusetzen.
Zu den genannten Fahrwerks- und/oder Lenkungskomponenten zählen vorzugsweise mindestens eine Feder und/oder mindestens ein Dämpfer, insbesondere genau zwei Federn und/oder genau zwei Dämpfer. Die Feder und der Dämpfer können auch als Teil eines Federbeins, insbesondere eines McPherson-Federbeins nach dem erfindungsgemäßen Verfahren an dem Hilfsrahmen montiert werden.
Insbesondere ist es möglich, nach dem erfindungsgemäßen Verfahren eine komplette Achse an dem Hilfsrahmen vorzumontieren und anschließend in die Fahrzeugkarosserie einzusetzen. Entsprechend zählen zu den genannten Fahrwerksund/oder Lenkungskomponenten sämtliche Fahrwerks- und/oder Lenkungskomponenten einer Achse, etwa Stabilisatoren, Querlenker, Längslenker, Radträger, Federbeine, Federteller, Federn und Dämpfer.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand von Fig. 1 erläutert. Im Einzelnen zeigt:
Fig. 1 einen einstückig ausgeführten Hilfsrahmen.
Der in Fig. 1 dargestellte Hilfsrahmen weist einen Achsträger 101 mit rechteckiger Grundform auf. In den Achsträger 101 integriert ist ein Lenkungsgehäuse 103. Nach außen hin geht der Achsträger 101 in zwei, auf den beiden Seiten eines Fahrzeugs angeordnete Federbeindome 105 über. Diese sind mit jeweils einer Federbeinaufnahme 107 für ein McPherson-Federbein versehen.
Zur Befestigung an einer Fahrzeugkarosserie weist der Achsträger 101 weiterhin einen Längsträger 109 auf. Dieser ist an seinem distalen Ende, d. h. an seinem äußeren, in Richtung der Fahrzeugkarosserie angeordneten Ende, das nicht mit dem übrigen Hilfsrahmen verbunden ist, mit einem s-förmigen Federelement 1 1 1 versehen. Das s-förmige Federelement 1 1 1 dient der Absorption von Stößen und Schwingungen gegenüber der Fahrzeugkarosserie. Weiterhin ist das s-förmige Federelement 1 1 1 mit einer Bohrung zur Verschraubung mit der Fahrzeugkarosserie versehen.
Bezuqszeichen
101 Achsträger
103 Lenkungsgehäuse
105 Federbeindom
107 Federbeinaufnahme
109 Längsträger
1 1 1 Federelement
Claims
1 . An einer Fahrzeugkarosserie montierbarer Hilfsrahmen, mit einem Achsträger (101 ), dadurch gekennzeichnet, dass der Hilfsrahmen mindestens einen Federbeindom (105) aufweist.
2. Hilfsrahmen nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Hilfsrahmen einstückig ausgeführt ist.
3. Hilfsrahmen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Achsträger (101 ) mindestens ein Lenkungsgehäuse (103) aufweist.
4. Hilfsrahmen nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Achsträger (101 ) mindestens einen elastisch ausgestalteten Teilbereich (1 1 1 ) aufweist.
5. Hilfsrahmen nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Achsträger (101 ) mindestens eine Fahrwerkskomponente aufweist.
6. Hilfsrahmen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hilfsrahmen mindestens einen Teil eines Radhauses aufweist oder so ausgestaltet ist, dass er mindestens einen Teil eines Radhauses bildet.
7. Verfahren zur Montage eines Hilfsrahmens nach einem der vorhergehenden Ansprüche an einer Fahrzeugkarosserie, mit den Schritten
Montage einer oder mehrerer Fahrwerks- und/oder Lenkungskomponenten an dem Hilfsrahmen , und
Montage des Hilfsrahmens mit den an dem Hilfsrahmen montierten Fahrwerksund/oder Lenkungskomponenten an der Fahrzeugkarosserie.
8. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass zu den Fahrwerks und/oder Lenkungskomponenten mindestens eine Feder und/oder mindestens ein Dämpfer zählen.
9. Verfahren nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zu den Fahrwerks und/oder Lenkungskomponenten sämtliche Fahrwerks und/oder Lenkungskomponenten einer Achse zählen.
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