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Die
Erfindung betrifft ein System zur Wirkungsgradoptimierung einer Ölversorgung
nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.
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Bei
bekannten Systemen zur Ölversorgung von
Hydraulikanlagen, insbesondere jedoch bei solchen für automatische
Getriebe, wird ein Großteil
der Leistungsverluste durch die Versorgung von hydraulischen Stellgliedern
hervorgerufen. Zu diesen hydraulischen Stellgliedern gehören z. B.
Kupplungen und Variatoren bei stufenlosen Getrieben (CVT). Die Ölversorgung,
die einen Druckaufbau an den Stellgliedern ermöglicht, wird mittels einer
oder mehrerer Fördereinrichtungen
bzw. Ölpumpen
realisiert. Das erforderliche Druckniveau solcher Pumpen liegt beispielsweise
bei Stufenautomatikgetrieben zwischen 15 und 30 bar. Bei stufenlosen
Getrieben muss mit bis zu 80 bar und höher gerechnet werden. Aufgrund ihrer
hohen Antriebsleistung werden die Ölpumpen in automatischen Getrieben
daher fast immer durch den Verbrennungsmotor mittels einer festen Übersetzung
angetrieben.
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Für die hydraulische
Pumpenleistung Phyd gilt ganz allgemein: Phyd = ΔpPumpe·Qpumpe·1/ηPumpe
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Dabei
bedeuten Δp
der Differenzdruck, Q der Volumenstrom und η der Wirkungsgrad der jeweiligen
Pumpe.
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Da
die in automatischen Getrieben eingesetzten Pumpen überwiegend
sogenannte Konstantpumpen mit konstantem Fördervolumen pro Umdrehung sind,
also z. B. Zahnrad- oder Flügelzellenpumpen,
ist der geförderte
Pumpenvolumenstrom aufgrund der festen Übersetzung des Antriebs durch
die Verbrennungskraftmaschine von deren Drehzahl abhängig.
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Diesen
Nachteil nimmt man jedoch in Kauf, da solche Konstantpumpen aufgrund
ihrer Robustheit und ihres geringen Kostenaufwands sowie ihres niedrigen
Geräuschniveaus
und ihrer einfachen technischen Realisierbarkeit für hohe Druckniveaus
Vorteile zeigen. Außerdem
haben diese Konstantpumpen gegenüber
Pumpen mit veränderbarem
Fördervolumen
pro Umdrehung Wirkungsgradvorteile.
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Um
die Leistungsverluste im Getriebe möglichst gering zu halten, muss
das Fördervolumen
der Ölpumpen
so groß sein,
dass die Ölversorgung
in allen erforderlichen Betriebszuständen des Getriebes gerade noch
ausreichend ist.
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Das
Problem besteht nun darin, dass die Dimensionierung der Pumpen anhand
von Betriebszuständen
bei niedriger Motordrehzahl festgelegt werden muss, also mit niedriger
Pumpendrehzahl und daraus resultierenden niedrigen Fördermengen.
Bei entsprechend höheren
Motor- und Pumpendrehzahlen entsteht somit ein sehr großer Fördermengenüberschuß, wodurch
eine unnötige
Verlustleistung entsteht. Diese hydraulische Verlustleistung steigt
außerdem gemäß der oben
angegebenen Formel mit größer werdendem
Druckniveau, da die Pumpe dann einen höheren Differenzdruck Δp zwischen
dem Tankdruckniveau und dem erforderlichen Druckniveau erzeugen
muss.
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Um
diesem Problem entgegenzuwirken ist es aus dem allgemeinen Stand
der Technik bekannt, eine elektrisch umschaltbare Doppelkammerpumpe einzusetzen.
Diese Ölpumpe
ist in zwei Kammern mit unterschiedlichen Fördervolumina pro Umdrehung aufgeteilt. Über eine
elektrische Umschaltung, die über
ein elektrohydraulisches Ventil auf die Pumpe weitergeleitet wird,
kann eine der beiden Kammern drucklos geschaltet werden.
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Im
Betrieb bedeutet dies, dass bei kleinen Pumpendrehzahlen oder größerem Ölmengenbedarf der
Verbraucher beide Kammern auf gleichem Druckniveau fördern. Die
Doppelkammerpumpe arbeitet dann wie eine große Konstantpumpe. Sobald höhere Pumpendrehzahlen
erreicht werden und die Verbraucher der Ölversorgung nur noch einen
geringen Volumenstrom an Öl
abverlangen, wird die schaltbare Kammer drucklos geschaltet. Die
Doppelkammerpumpe arbeitet dann prinzipiell nur noch wie eine kleine
Konstantpumpe mit dem Fördervolumen von
nur einer der Kammern. Die Verlustleistung der Doppelkammerpumpe
wird in diesen Fall reduziert.
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Allerdings
weist auch dieses Prinzip gewisse Nachteile auf. Durch die stufenweise
Schaltung wird das oben genannte Problem der Ölversorgung nur teilweise gelöst, da innerhalb
einer Stufe nach wie vor große
Bereiche existieren, in denen überschüssige Ölmengen
gefördert
werden.
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Weitere
Nachteile entstehen durch das für die
Umschaltung der Pumpe zusätzlich
benötigte elektrohydraulische
Ventil. Dieses erfordert entsprechend Bauraum und führt zu zusätzlichen
Kosten. Zudem werden durch das zusätzliche Ventil weitere Ölleckagen
verursacht, die ein größeres Gesamtfördervolumen
der Doppelkammerpumpe erforderlich machen und die Verlustleistung
dadurch wieder erhöhen.
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Ein
zusätzlicher
Nachteil liegt in der elektrischen Umschaltbarkeit der Doppelkammerpumpe, welche
eine speziell dafür
vorgesehene Schaltstrategie erforderlich macht. Diese Schaltstrategie
ist von vielen Faktoren abhängig.
Diese Faktoren, welche beispielsweise Abhängigkeiten von der Pumpendrehzahl,
von dem Ölbedarf
der Verbraucher, von den Leckageveränderung über die Temperatur, von den
Leckageveränderung über die
Lebensdauer usw., beinhalten, machen es erforderlich, eine vergleichsweise
aufwendige Strategie zu entwickeln. Außerdem kann diese Strategie
aufgrund der Streuungen und Abweichungen der oben genannten Faktoren
keine absolute Strategie sein, sondern sie muss vor dem Umschaltvorgang
auf nur eine der Kammern stets eine Sicherheit bezüglich der
Fördermenge
vorsehen. Auch dies verursacht in nachteiliger Weise weitere Verlustleistung.
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Da
die elektrische Schaltbarkeit der Doppelkammerpumpe im Falle eines
Stromausfalls, also im Notlaufbetrieb nicht funktioniert, wird in
diesem Fall immer eine entsprechend hohe Fördermenge gefördert, was
wiederum nachteilige Auswirkungen auf die Dimensionierung des erforderlichen
Kühlsystems hat,
so dass dieses Kühlsystem
für den
die überwiegend
größte Zeit
vorliegenden Normalbetrieb überdimensioniert
werden muss.
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Außerdem kommt
bei Automatikgetrieben hinzu, dass die Ölverbraucher, also z. B. die
Stellglieder, die von der Ölpumpe
bzw. den Ölpumpen
versorgt werden müssen,
auf unterschiedlich hohen Druckniveaus arbeiten. Da die Ölpumpe jedoch
nur auf einem Druckniveau fördern
kann, muss der komplette Fördervolumenstrom
stets auf dem benötigten Maximaldruck
des Getriebes gefördert
werden. Das Öl
für die
Verbraucher auf niedrigerem Druckniveau wird üblicherweise erst danach von
dem hohen Druckniveau auf das erforderliche niedrigere Druckniveau
gedrosselt, wodurch weitere sehr große Verlustleistungen entstehen.
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Aus
der
DE 40 04 854 A1 ist
eine hydraulische Steuereinrichtung bekannt, bei der zwei Konstantpumpen über ein
Umschaltventil einen Hochdruck-Kreislauf für eine Getriebesteuerung und
einen Niederdruck-Kreislauf für
einen Schmierölkreislauf mit
Druckmittel versorgen. Das druckabhängig oder elektrisch ansteuerbare
Umschaltventil kann, ohne die Hochdruckleitung zu sperren, den Volumenstrom in
der Niederdruckleitung auf das Druckniveau in dem Hochdruck-Kreislauf
androsseln und einen Teilstrom kurzzeitig dorthin umleiten.
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Die
DE 38 41 304 A1 beschreibt
eine selbsttätige
Schaltvorrichtung eines Gangwechselgetriebes, bei welcher je ein
Gangschaltventil zwei benachbarten Gangstufen zugeordnet ist.
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Es
ist nun die Aufgabe der Erfindung, ein System zur wirkungsgradoptimierten Ölversorgung der
eingangs genannten Art, insbesondere für ein Automatikgetriebe, zu
schaffen, welches wenigstens zwei verschiedene Öldruckniveaus zur Verfügung zu stellen
vermag, wobei diese wenigstens zwei Öldruckniveaus unabhängig von
einer äußeren Hilfsenergie
in Abhängigkeit
der Systemanforderungen selbsttätig
eingeregelt werden sollen.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 genannten
Merkmale gelöst.
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Die Ölversorgung
erfolgt durch die wenigstens zwei Fördereinrichtungen, die prinzipiell
in Größe und Bauart
voneinander unabhängig
sind. Sinnvoll wäre
hier jedoch, in einer besonders günstigen Ausgestaltung der Erfindung,
die Verwendung einer Doppelkammerpumpe, die in ihrer Bauart einheitlich ist,
da dies eine sehr robuste, einfache, platzsparende und kostengünstige Lösung darstellt.
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Da
der Volumenstrom jeder der Fördereinrichtungen über eine
eigene Taillierung in den wenigstens einen Regelschieber in ihren
Volumenstrom auf die jeweiligen Druckniveaus aufgeteilt wird, ist
es möglich,
daß bei
geeigneten Betriebsbedingungen nur eine der Fördereinrichtungen auf dem hohen Druckniveau
fördert,
während
das Druckniveau, in welches die andere der Fördereinrichtungen fördert, bereits
abgesenkt worden ist.
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Das
Einstellen des gewünschten
Drucks erfolgt in der von herkömmlichen,
an sich bekannten Regelschiebern mit einer Taillierung, bekannten
Weise. Dabei wird über
einen Vorgabedruck, welcher beispielsweise auch in Abhängigkeit
der Zeit variieren kann, die eine Wirkfläche des Regelschiebers beaufschlagt,
während
eine andere, in einem bestimmten Verhältnis zu der ersten Wirkfläche stehende
zweite Wirkfläche
mit einem Druck, welcher durch den Regelschieber einstellbar ist,
beaufschlagt wird. Dabei wird sich dann an den Ausgängen des
Regelschiebers ein Druck einstellen, welcher gegenüber dem ersten
Vorgabedruck entsprechend dem Verhältnis, der sogenannten Druckübersetzung,
der beiden Wirkflächen
zueinander erhöht
ist. Es handelt sich um eine hydraulisches, selbstregelndes System,
welches ohne externe Hilfsenergie auszukommen vermag.
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Einer
der erfindungsgemäßen Vorteile
des Systems liegt darin, daß mit
sinkendem Ölmengenbedarf
der versorgten Verbraucher bzw. Stellglieder und/oder zunehmender
Drehzahl der Fördereinrichtungen
das Druckniveau einer der Pumpen stufenweise abgesenkt und die mit
dieser Pumpe verbundene Verlustleistung dadurch reduziert werden
kann.
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Zudem
entsteht ein weiterer Vorteil dadurch, daß weitere Verlustleistung verhindert
werden kann, da die beiden Fördereinrichtungen
das erforderliche Gesamtvolumen des Systems zur Verfügung stellen, wobei
die beiden Pumpen nicht stets mit dem maximal benötigten Druck
fördern
müssen.
Das Öl
für die Verbraucher,
die auf dem niedrigeren Druckniveau arbeiten, kann erfindungsgemäß in bestimmten
Betriebszuständen
lediglich von der einen der Pumpen gefördert werden, welche dann ausschließlich in
dieses niedrigere Druckniveau fördert.
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Ein
weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Systems liegt darin, daß zur Umschaltung
der Fördereinrichtungen
bzw. zur Variation des Förderdrucks der
einen Pumpe kein zusätzliches
Ventil oder dergleichen benötigt
wird, da dies allein durch die Regelschieber geschieht. Da bei den
Anlagen gemäß dem Stand
der Technik ohnehin Regelschieber, welche allerdings mit lediglich
einer Taillierung aufgebaut sind, eingesetzt werden, kann das erfindungsgemäße System
realisiert werden, ohne einen nennenswerten Mehraufwand an Kosten
oder Bauraum zu erfordern.
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Außerdem handelt
es sich bei den Regelschiebern, wie es bereits oben erwähnt wurde,
um ein hydraulisch selbstregelndes System, welches keine Strategie
für eine
Umschaltung bzw. Regelung erforderlich macht. Die Umschaltung der
einen Pumpe erfolgt in dem erfindungsgemäßen System in besonders vorteilhafter
Weise stets zum frühestmöglichen
Zeitpunkt, wodurch eine wirkungsgradoptimierte Druckreduzierung
stattfindet, welche einerseits eine sehr hohe Sicherheit bezüglich der
Fördermenge
erreicht und andererseits durch die frühestmögliche Umschaltung eine Absenkung
der Verlustleistungen in dem System ermöglicht.
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Das
erfindungsgemäße System
ermöglicht auch
bei einer alterungsbedingten Steigerung von Leckageverlusten oder
dergleichen eine selbsttätig regelnde
Anpassung zu deren Ausgleich, ohne daß eine Strategie, Langzeitüberwachung
oder dergleichen erforderlich wäre,
da der erfindungsgemäße Aufbau
hier stets selbsttätig
die erforderlichen Drücke
und Volumenströme
in dem rein hydraulischen System nachregelt.
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Das
erfindungsgemäße hydraulische
System funktioniert dabei ohne die Verwendung einer Hilfsenergie,
was das System auch für
einen Notlaufbetrieb besonders geeignet macht.
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Prinzipiell
ist es selbstverständlich
möglich, durch
eine Berechnung der Fördervolumina
der beiden Pumpen das System so auszulegen, daß es für einen jeweils bestimmten
Anwendungszweck, beispielsweise ein bestimmtes Getriebe, zu einem
wirkungsgradoptimalen Verhältnis
der Fördervolumina der
beiden Fördereinrich tungen
zueinander kommt.
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Des
weiteren kann selbstverständlich
auch eine Ölversorgung
mit weiteren zusätzlichen
Fördereinrichtungen
realisiert werden, was eine noch feinere Anpassung und damit eine
weitere Reduzierung der Verlustleistungen möglich macht. Dabei ist selbstverständlich zwischen
dem Aufwand bezüglich der
weiteren Fördereinrichtungen
und dem Nutzen durch die Reduzierung der Verlustleistung sorgsam auszuwählen.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus restlichen
Unteransprüchen.
Weitere Einzelheiten der Erfindung sind aus den anhand der Zeichnung
nachfolgend dargestellten Ausführungsbeispielen
ersichtlich.
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Es
zeigt:
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1 ein
System zur Ölversorgung
eines CVT-Getriebes
auf drei verschiedenen Druckniveaus; und
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2 eine
alternative Ausführung
des Systems gemäß 1.
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Das
System zur Wirkungsgradoptimierung einer Ölversorgung wird beispielhaft
anhand der Ölversorgung
eines stufenlosen Automatikgetriebes (CVT) erläutert, welches im wesentlichen
mit Ölverbrauchern
auf drei unterschiedlichen Druckniveaus arbeitet. In einer veränderten
Ausführung
des Systems für
nur zwei Druckniveaus kann dieses selbstverständlich auch beim Einsatz in
einem automatischen Getriebe mit Schaltstufen sehr günstig sein.
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Das
höhere
Druckniveau, welches nachfolgend als Hochdruckniveau HD bezeichnet
wird, reicht dabei bis ca. 80 bar und dient zur Verstellung eines
Variators in dem CVT. Das nächstniedrigere Druckniveau,
nachfolgend als Niederdruckniveau ND bezeichnet, reicht bis ca.
35 bar und dient zur Ansteuerung von Kupplungen. Das niedrigste
der drei Druckniveaus, welches nachfolgend als Schmierdruckniveau
SchD bezeichnet wird, reicht bis ca. 10 bar und ist zur Schmierung
und zur Kühlung
in dem CVT erforderlich.
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1 zeigt
nun einen Schaltplan eines derartigen Systems zur Wirkungsgradoptimierung
der Ölversorgung
des soeben beschriebenen CVT's.
Jedes der beschriebenen Druckniveaus HD, ND, SchD wird, wie bei
den meisten hydraulischen Steuerungen ohnehin üblich, durch einen eigenen
Regelschieber eingestellt. Dementsprechend sind hier ein Hochdruck-Regelschieber 1,
ein Niederdruck-Regelschieber 2 und ein Schmierdruck-Regelschieber 3 zu
erkennen, welche zur Regelung des Drucks und des Volumenstroms in
den jeweils korrespondierenden Druckniveaus vorgesehen sind.
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Die
Regelschieber 1, 2, 3 sind so aufgebaut, daß sie je
einen Schieber 1', 2', 3' aufweisen,
welche jeweils über
zwei in einem festen Abstand zueinander angeordnete Taillierungen 1a, 1b; 2a, 2b; 3a, 3b verfügen. Dabei
ist jedoch die Art und Weise der Druckregelung und damit der Wirkungsgradoptimierung
in dem System an den einzelnen Regelschiebern 1, 2, 3 von
der Wirkungsweise dieser Regelschieber 1, 2, 3 unabhängig. Die
Regelschieber 1, 2, 3 können z.
B. wie im Ausführungsbeispiel
dargestellt, als Druckminderventile arbeiten, sie könnten alternativ
dazu jedoch auch als Druckbegrenzungsventile funktionieren.
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Auch
sind in 1 an den Regelschiebern 1, 2, 3 verschiedene
Prinzipien der Druckregelung sowie verschiedene Druckverstärkungen,
Voreinstellungen über
Federkräfte
und dergleichen dargestellt, welche jedoch für das Prinzip des Systems zur
Wirkungsgradoptimierung nicht entscheidend sind, weshalb auf eine
nähere
Beschreibung an dieser Stelle verzichtet wird.
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In
dem in 1 dargestellten Fall wird an den beiden Regelschiebern 1 und 2 jeweils
ein Drucksignal über
jeweils eine Leitung 4, 5 auf eine der Wirkflächen des
jeweiligen Regelschiebers 1, 2 gegeben, um entsprechend
seines Verhältnisses
der Wirkflächen,
also der Druckübersetzung,
einen entsprechenden Druck nach dem Regelschieber 1, 2 einzuregeln.
Dieses Drucksignal in den Leitungen 4, 5 wird
in an sich bekannter Weise über
ein Proportionalventil oder dergleichen generiert oder aus dem System
an einer geeigneten Stelle entnommen, weshalb auch hier auf eine
nähere
Darstellung verzichtet wurde.
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Die Ölversorgung
erfolgt gemäß 1 nun durch
zwei Fördereinrichtungen 6, 7,
welche beispielsweise als zwei Pumpenkammern einer Pumpe, die in
Größe und Bauart
voneinander vollkommen unabhängig
sein können,
ausgebildet sind. Dabei wäre
es jedoch aus Platz- und Kostengründen sinnvoll, eine robuste
Doppelkammerpumpe, beispielsweise eine Flügelzellenpumpe oder eine Zahnradpumpe,
einzusetzen, so daß die
beiden Fördereinrichtungen 6, 7 in
ihrer Bauart einheitlich wären.
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Die
erste Fördereinrichtung 6 arbeitet
stets auf dem Hochdruckniveau HD und wird daher im folgenden als
Hochdruckpumpe 6 bezeichnet. Die zweite Fördereinrichtung 7 arbeitet
je nach Betriebszustand auf dem Hochdruckniveau HD, dem Niederdruckniveau
ND, dem Schmierdruckniveau SchD oder drucklos auf dem Tankdruckniveau
TD. Da das zugrundeliegende Druckniveau für die zweite Fördereinrichtung 7 also
durch das System zur Wirkungsgradoptimierung der Ölversorgung
variiert wird, wird diese zweite Fördereinrichtung 7 nachfolgend
als variable Pumpe 7 bezeichnet.
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Betrachtet
man die Stellung des Hochdruck-Regelschiebers 1. in 1,
so fördert
die Hochdruckpumpe 6 ihre komplette Fördermenge bzw. ihren kompletten
Volumenstrom über
eine Lamelle 108 und die erste Taillierung 1a in
das Hochdruckniveau HD. Die variable Pumpe 7 arbeitet ebenfalls
auf dem Hochdruckniveau HD und fördert
genau so viel Fördermenge über eine
Lamelle 109 und die zweite Taillierung 1b in dem
Hochdruck-Regelschieber 1 in
das Hochdruckniveau HD, daß der
dort angesteuerte Druck exakt erreicht wird. Die überschüssige Fördermenge
wird an einer Lamelle 110 über einen sich dort gegebenenfalls
bildenden Drosselspalt 111 in das Niederdruckniveau ND
weitergeleitet. Die wirksame Regelkante des Hochdruck-Regelschiebers 1 liegt
bei diesem Betriebszustand somit im Bereich der Lamelle 110.
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Diese
dargestellte Position des Hochdruck-Regelschiebers 1 entspricht
einem Betriebszustand bei geringer Drehzahl der Fördereinrichtungen 6, 7 und
bei hohem Ölverbrauch
in dem Hochdruckniveau HD. Bei sinkendem Ölverbrauch in dem Hochdruckniveau
HD und/oder bei steigender Drehzahl der Fördereinrichtungen 6, 7 wandert
der Schieber 1' des
Hochdruck-Regelschiebers 1 in an sich bekannter Weise und
aufgrund der im Bereich von Lamellen 112, 113 auf
die Wirkflächen
des Schiebers 1' wirkenden
Drücke
immer weiter in Richtung der Lamelle 113, wodurch immer
mehr Fördermenge
der variablen Pumpe 7 über
die Lamelle 110 in das Niederdruckniveau ND geleitet wird.
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Schließlich reicht
der von der Hochdruckpumpe 6 erzeugte Volumenstrom aus,
um das Hochdruckniveau HD alleine zu versorgen, und der Schieber 1' des Hochdruck-Regelschiebers 1 verschließt die Verbindung
der variablen Pumpe 7 zu dem Hochdruckniveau HD im Bereich
der Lamelle 109. Die variable Pumpe 7 fördert damit
automatisch über
die Lamelle 110 nur noch in das Niederdruckniveau ND.
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Fördert nun
die. Hochdruckpumpe 6 eine Fördermengenüberschuß in das Hochdruckniveau HD,
so wird dieser an einer Lamelle 114 und über einen
sich hier ausbildenden weiteren Regelspalt 115 in den Niederdruckniveau
ND weitergeleitet. Die Regelkante des Hochdruck-Regelschiebers 1 befindet sich
in dem nun vorliegenden Betriebszustand im Bereich der Lamelle 114.
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Der
soeben für
den Hochdruck-Regelschieber 1 beschriebene Vorgang findet
in gleicher Weise auch an dem Niederdruck-Regelschieber 2 und
dem Schmierdruck-Regelschieber 3 statt. Die entsprechend
beteiligten Taillierungen, Lamellen und dergleichen sind analog
zu der Bezeichnung am Hochdruck-Regelschieber 1 mit den
Bezeichnungen 2a, 2b bzw. 3a, 3b sowie 208, 209, 210, 211, 212, 213, 214, 215 bzw. 308, 309, 310, 311, 312, 313, 314, 315 versehen.
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In
der Stellung des Niederdruck-Regelschiebers 2 gemäß 1 fließt das von
der Hochdruckpumpe 6 geförderte und über den Hochdruck-Regelschieber 1 an
der Lamelle 114 in das Niederdruckniveau ND weitergeleitete Öl über die
Lamelle 208 und die Taillierung 2a komplett in
das Niederdruckniveau ND. Das von der variablen Pumpe 7 geförderte und
vom Hochdruck-Regelschieber 1 in das Niederdruckniveau
ND weitergeleitete Öl
fließt über die Taillierung 2b nur
so weit in das Niederdruckniveau ND, daß der in dem Niederdruckniveau
ND über
das Drucksignal 5 angesteuerte Druck entsprechend der Druckübersetzung
des Niederdruck-Regelschiebers 2 exakt eingeregelt wird.
Die überschüssige Fördermenge
wird über
die Taillierung 2b und den Bereich der Lamelle 210 bzw.
des Drosselspalts 211 in das Schmierdruckniveau SchD weitergeleitet.
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Bei
sinkendem Ölverbrauch
in dem Niederdruckniveau ND und/oder steigender Pumpendrehzahl wandert
nun auch der Niederdruck-Regelschieber 2 immer weiter in
Richtung der Lamelle 213 und es erfolgt prinzipiell der
gleiche Regelvorgang, der bereits am Hochdruck-Regelschieber 1 beschrieben wurde.
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Der
gleiche Vorgang kann analog auch für den Schmierdruck-Regelschieber 3 beschrieben werden.
Das überschüssige Öl, welches
in dem Schmierdruckniveau SchD nicht benötigt wird, wird hierbei in
das Tankdruckniveau TD bzw. in einen Tank weitergeleitet.
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Bei
hoher Drehzahl der Fördereinrichtungen 6, 7 und/oder
niedrigem Ölbedarf
der Verbraucher ist es möglich,
daß die
Hochdruckpumpe 6 in der Lage ist, sowohl das Hochdruckniveau
HD, das Niederdruckniveau ND als auch das Schmierdruckniveau SchD
komplett mit Öl
zu versorgen. In diesem Fall verschließt der Schmierdruck-Regelschieber 3 die Verbindung
des weitergeleiteten Öls
von der variablen Pumpe 7 zum Schmierdruckniveau SchD an
Lamelle 309. Damit fördert
die variable Pumpe 7 automatisch nur noch in das Tankdruckniveau
TD, läuft also
praktisch drucklos und verursacht somit nur minimale Verlustleistungen.
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Die
weiteren hydraulischen Vorgänge
in den Regelschiebern 1, 2, 3 und deren
Verbindungen untereinander sind aus dem Bereich der Hydraulik von herkömmlichen
Regelschiebern an sich bekannt und werden deshalb nicht näher erläutert.
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2 zeigt
eine alternative Ausführung
des Systems zur Wirkungsgradoptimierung der Ölversorgung. Dabei liegt der
Ausführungsvariante
in 2 das selbe, oben bereits erläuterte, Funktionsprinzip zugrunde.
Hierbei ist lediglich die Ausgestaltung der Lamellen 109, 209 und 309 anders
gewählt
worden. Zur Aufrechterhaltung des oben bereits beschriebenen Funktionsprinzip
ist die Verbindung zwischen dem Bereich der zweiten Taillierung 1b, 2b, 3b und dem
jeweils höheren
der beiden von dem jeweiligen Regelschieber 1, 2, 3 abgeleiteten
Druckniveaus außerdem
jeweils mit einem Rückschlagventil 116, 216, 316 versehen.
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Da
im Bereich der zweiten Taillierung 1b, 2b, 3b ohnehin
immer eine sogenannte negative Überdeckung
vorhanden sein muß,
damit die variable Pumpe 7 in keiner Betriebssituation
gegen einen geschlossenen "Schieber" fördern muß, vereinfacht sich
die Auslegung der Überdeckungslängen an
den Schiebern 1', 2', 3' der Regelschieber 1, 2, 3 erheblich.
Geringfügige
Fertigungsabweichungen bei der Herstellung der Regelschieber 1, 2, 3 können damit außerdem leichter
Kauf genommen werden.
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Zusätzlich kann
vermieden werden, daß das von
der Hochdruckpumpe 6 geförderte Öl bei bestimmten Regelstellungen
der Schieber 1', 2', 3' über die
Lamellen 109, 209 und 309 in ein niedrigeres Druckniveau
zurückgeleitet
werden kann. Dadurch können
die Umschaltvorgänge
jeweils zu einem noch früheren
Zeitpunkt erfolgen, wodurch sich weitere Wirkungsgradvorteile ergeben.
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Außerdem ist
in 2 eine weitere Besonderheit dargestellt, da hier
die Schieber 1', 2', 3' der Regelschieber 1, 2, 3 jeweils
gleichartig ausgebildet sind, was bei einer Herstellung in großen Stückzahlen
besonders günstig
ist, da hier jeweils nur gleiche Bauteile als Innenleben der jeweiligen
Regelschieber 1, 2, 3 eingesetzt werden
können.