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TECHNISCHES GEBIET
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren
zum Antreiben einer Getriebehydraulikpumpe in einem Fahrzeug, das
ein Getriebe mit Doppelantriebskupplung und einem hydrodynamischen
Drehmomentwandler aufweist.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Ein
hydrodynamischer Drehmomentwandler ist eine Einrichtung, die dazu
verwendet wird, Drehmoment in Automatikgetrieben vom Stufentyp oder mit
Einzelantriebskupplung zu verstärken
und zu übertragen,
wobei die herkömmliche
Scheibenkupplung oder das herkömmliche
Scheibenkupplungspaket ersetzt werden, das in normalen oder Handschaltgetrieben
häufig
zu finden ist. Herkömmliche
Drehmomentwandler sind in einem separaten Gehäuse enthalten, das an einer
flexiblen Platte des Motors geschraubt und zwischen dem Motor und
dem Getriebe angeordnet ist, und daher dreht oder rotiert das Drehmomentwandlergehäuse mit
der Motordrehzahl immer dann, wenn der Motor läuft. Ein Drehmomentwandler
umfasst eine Anzahl von konstruktiven Schlüsselelementen, die zusammenwirken,
damit die Kurbelwelle des Motors weiter rotieren kann, während das
Fahrzeug steht, beispielsweise im Leerlauf an einer Ampel oder bei
starker Verkehr. Die konstruktiven Schlüsselelemente umfassen ein Turbinenrad,
d.h. das angetriebene Element des Drehmomentwandlers, das mit dem
Getriebekasten antreibend verbunden ist, einen festste henden Stator
zum Umlenken der Fluidströmung
in dem Drehmomentwandler, wenn das Fluid das Turbinenrad verlässt, und
eine Kreiselpumpenrad- und Abdeckanordnung, d.h. das antreibende
Element des Drehmomentwandlers, die direkt mit dem Drehmomentwandlergehäuse verbunden
ist.
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Im
Gegensatz zu einem Automatikgetriebe mit Einzelantriebskupplung,
das einen hydrodynamischen Drehmomentwandler anwendet, wendet ein Getriebe
mit Doppelantriebskupplung, das auch als ein DCT-Getriebe bezeichnet
wird, ungerade und gerade Zahnräder
an, die an separaten, koaxialen, rotierbaren Antriebswellen angeordnet
sind. Diese geteilte Zahnradanordnung lässt zu, dass jede der beiden
separaten Antriebskupplungen, typischerweise nass- oder fluidgeschmierte
Reibkupplungspakete, für
einen jeweiligen Teilsatz von Zahnrädern dediziert ist, wodurch
ein gleichmäßigeres
Gangschaltereignis bereitgestellt wird, was wiederum die Kraftstoffwirtschaftlichkeit
erhöhen
kann, während
ein Schaltstoß vermindert
wird. Jedoch erfordern DCT-Getriebe trotz der gesteigerten Schaltleistungsfähigkeiten
allgemein ein größeres Ausmaß an axialem
Bauraum aufgrund der größeren relativen
Größe der Doppelantriebskupplung,
als es durch eine Einzelantriebskupplung verlangt wird, die einen
herkömmlichen Drehmomentwandler
verwendet.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Demgemäß ist eine
Vorrichtung zum Antreiben einer Getriebehydraulikpumpe in einem
Fahrzeug vorgesehen, das ein Getriebe mit Doppelantriebskupplung
und einem hydrodynamischen Drehmomentwandler aufweist, während auch
axialer Bauraum in dem Getriebe vermindert wird. Das Getriebe umfasst
eine Getriebepumpe mit einem internen Fluidkanal, wobei die Doppelantriebskupplungsanordnung über den
Fluidkanal mit der Getriebepumpe in Fluidverbindung steht. Das Getriebe
umfasst auch einen Drehmomentwandler, der ein Drehmomentwandler-Pumpenrad
und eine rotierbare Nabe aufweist, die direkt mit dem Drehmomentwandler-Pumpenrad verbunden
ist und antreibend mit der Getriebepumpe verbunden ist.
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Gemäß einem
Aspekt der Erfindung sind die Getriebepumpe und der Drehmomentwandler
benachbart entlang einer gemeinsamen Drehachse angeordnet, und die
Pumpe ist in einem Gehäuse
enthalten, das den Drehmomentwandler auf einer Seite und die Doppelantriebskupplungsanordnung
auf der anderen Seite zumindest teilweise abstützt.
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Gemäß einem
anderen Aspekt der Erfindung ist die Getriebepumpe zwischen der
Drehmomentwandleranordnung und der Doppelantriebskupplungsanordnung
entlang einer gemeinsamen Drehachse mit dem Drehmomentwandler angeordnet,
wobei die Pumpe mehrere Mitnehmer aufweist, die antreibend mit der
Nabe über
einen oder mehrere passende Nabenschlitze verbunden sind.
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Gemäß einem
anderen Aspekt der Erfindung ist die Getriebepumpe eine Pumpe mit
fester Verdrängung,
die einen Gerotor-Zahnradsatz aufweist, der ausgestaltet ist, um
den axialen Bauraum weiter zu verringern.
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Gemäß einem
anderen Aspekt der Erfindung ist die Getriebepumpe entlang einer
Achse angeordnet, die sich von der des Drehmomentwandlers unterscheidet,
und ist antreibend mit der Drehmomentwandlernabe unter Verwendung
einer Antriebsketten- und Kettenradanordnung verbunden.
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Gemäß einem
anderen Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum Verringern eines
axialen Raumes in einem Getriebe mit Doppelantriebskupp lung vorgesehen,
das einen Drehmomentwandler und eine Getriebepumpe aufweist, wobei
das Verfahren umfasst, dass die Getriebepumpe direkt hinter dem Drehmomentwandler
angeordnet wird und die Doppelantriebskupplung an der Getriebepumpe
zur Abstützung
der Doppelantriebskupplung montiert wird.
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Gemäß einem
anderen Aspekt der Erfindung umfasst das Verfahren, dass die Getriebepumpe
direkt unter Verwendung einer rotierbaren Nabe des Drehmomentwandlers
angetrieben wird, wobei die Getriebepumpe und der Drehmomentwandler
entlang einer gemeinsamen Drehachse angeordnet sind.
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Die
obigen Merkmale und Vorteile und weitere Merkmale und Vorteile der
vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen
Beschreibung der besten Ausführungsarten
der Erfindung, wenn sie in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen
genommen wird, leicht deutlich werden.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine Querschnittsansicht eines Abschnitts eines Getriebes mit Doppelantriebskupplung,
das eine auf der Achse befindliche Getriebepumpe gemäß der Erfindung
aufweist;
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2A ist
eine schematische Ansicht eines Abschnitts eines Getriebes mit Doppelantriebskupplung,
das eine achsversetzte hydrodynamische Getriebepumpe gemäß einer
zweiten Ausführungsform der
Erfindung aufweist; und
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2B ist
eine schematische Ansicht einer achsversetzten hydrodynamischen
Getriebepumpe aus der Perspektive der Linie A-A von 2A.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORMEN
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In
den Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen gleichen oder ähnlichen
Bauteilen in all den verschiedenen Figuren entsprechen, ist in 1 eine
Querschnittsansicht eines Abschnitts eines Getriebes mit Doppelantriebskupplung
oder DCT-Getriebes 10 gezeigt. Der Einfachheit halber ist
nur ein axialer Abschnitt des DCT-Getriebes 10 relativ
zu seiner primären
Rotationsmittellinie oder Achse 12 gezeigt. Das DCT-Getriebe 10 weist
eine hydrodynamische Drehmomentwandleranordnung oder einen Drehmomentwandler 18 auf,
der in einem äußeren Glockengehäuse 14 angeordnet
ist. Das Glockengehäuse 14 ist
gegossen, geschweißt
oder auf andere Weise gebildet und ist funktional an einem ähnlich gegossenen
Hauptgetriebegehäuse 20 angebracht. Das
DCT-Getriebe 10 umfasst darüber hinaus eine hydraulische
Getriebepumpe oder eine auf der Achse befindliche Pumpe 24,
die die Achse 12 zumindest teilweise umgibt oder umhüllt, wobei
der Ausdruck "auf
der Achse befindlich" sich
auf die Positionsbeziehung der auf der Achse befindlichen Pumpe 24 relativ
zu der Achse 12 bezieht.
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Benachbart
zu oder auf der Rückseite
der auf der Achse befindlichen Pumpe 24 ist eine Doppelantriebskupplungsanordnung 26 montiert,
die in einem separaten Kupplungsgehäuse 80 angeordnet ist.
Das Kupplungsgehäuse 80 ist
funktional an einem im Wesentlichen steifen konstruktiven Stützabschnitt
oder einer rückseitige
Nabenverlängerung 50 der
auf der Achse befindlichen Pumpe 24 angebracht und abgestützt, um
die Notwen digkeit für
zusätzliche konstruktive
Abstützungselemente
für das
Kupplungsgehäuse 80 zu
verringern. Die Doppelantriebskupplungsanordnung 26 umfasst
eine erste bzw. zweite Antriebskupplung 30A bzw. 30B,
die beide vorzugsweise Nass-Reibungskupplungspakete sind, die über einen
oder mehrere interne Fluiddurchgänge 54 in
direkter Fluidverbindung mit der auf der Achse befindlichen Pumpe 24 stehen.
Die internen Fluiddurchgänge 54 weisen
vorzugsweise einen kreisförmigen
Querschnitt auf, um Fluidreibungsverluste in den Fluiddurchgängen zu
minimieren, wenn Fluid (das nicht gezeigt ist) an die Doppelantriebskupplungsanordnung 26 geliefert
oder geleitet wird, um die erste und zweite Kupplung 30A, 30B zu
schmieren und zu kühlen.
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Unter
weiterer Bezugnahme auf 1 umfasst der Drehmomentwandler 18 ein
Drehmomentwandler-Pumpenrad 58, ein Turbinenrad 46,
einen Stator 72, eine Abdeckung 42 mit Ansatz 40 und
eine Drehmomentwandler-Überbrückungskupplungsanordnung 48.
Das Turbinenrad 46 ist funktional in dem DCT-Getriebe 10 an
einem Getriebezahnradkasten (der nicht gezeigt ist) angebracht,
der vorzugsweise nur dann angetrieben wird, wenn ein Gang in dem DCT-Getriebe 10 eingelegt
ist. Eine rotierbare Drehmomentwandlernabe 22 steht axial
nach außen
von dem Drehmomentwandler-Pumpenrad 58 vor bzw. erstreckt
sich von dort und weist einen darin angeordneten Schlitz 32 auf.
Die Nabe 22 ist funktional an dem Drehmomentwandler-Pumpenrad 58 und
an der Abdeckung 42 angebracht, die beide antreibend mit dem
Motor (der nicht gezeigt ist) verbunden sind. Daher nehmen das Drehmomentwandler-Pumpenrad 58 und
die Abdeckung 42 ständig
Drehmoment von dem Motor auf, während
der Motor läuft,
und werden so mit der Motordrehzahl angetrieben oder rotiert.
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Die
auf der Achse befindliche Pumpe 24 umgibt oder umhüllt vorzugsweise
zumindest teilweise die rotierbare Nabe 22 und ist auf
dieser zentriert, wie es oben beschrieben wurde, wodurch das erforderliche
Ausmaß an
axialem Bauraum zwischen dem Drehmomentwandlerwandler 18 und
der Doppelantriebskupplungsanordnung 26 minimiert ist,
während auch
eine steife Struktur bereitgestellt wird, an der der Drehmomentwandler 18 und
die Doppelantriebskupplungsanordnung 26 zur Abstützung angebracht sein
können,
wie es in 1 gezeigt ist. Die auf der Achse
befindliche Pumpe 24 umfasst einen Pumpenkörper 25,
der einen Rotorsatz 70 enthält, der ein Antriebselement 75 und
ein angetriebenes Element 71 aufweist, und verschiedene
Ventile (die nicht gezeigt sind), die ausgestaltet und eingerichtet
sind, den Betrieb der auf der Achse befindlichen Pumpe 24 zu steuern,
sowie eine Pumpenabdeckung 27, um die verschiedenen internen
Pumpenbauteile abzudecken und zu schützen. Der Pumpenkörper 25 und
die Pumpenabdeckung 27 können unter Verwendung irgendeiner
geeigneten Kombination von Eisen- und/oder Nichteisenmaterialien
abhängig
von den Konstruktionserfordernissen konstruiert sein, beispielsweise
um die variierenden, von außen
aufgebrachten Lasten und Kräfte
zusätzlich
zu den Lasten oder Kräften,
die innerhalb der auf der Achse befindlichen Pumpe 24 erzeugt
werden, abzustützen.
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Die
auf der Achse befindliche Pumpe 24 und/oder die Pumpenabdeckung 27 enthalten
vorzugsweise einen oder mehrere interne Fluidkanäle 31 bzw. 37,
um Öl oder
Fluid effektiv durch die auf der Achse befindliche Pumpe 24 zu
der Doppelantriebskupplungsanordnung 26 zu leiten oder
zu lenken, während
auch die Notwendigkeit für
zusätzliche
externe Fluidanschlüsse
minimiert wird. Zusätzlich kann
das Konfigurieren der auf der Achse befindlichen Pumpe 24 und/oder
der Pumpenabdeckung 27 auf diese Weise einen schnelleren
Gangschaltprozess aufgrund der direkteren und verkürzten Distanzen
ermöglichen,
die das Fluid von dem Drehmo mentwandler 18 zu der Doppelantriebskupplungsanordnung 26 zurücklegen
muss. Die internen Fluidkanäle 31, 37 können beispielsweise
die Form von verschiedenen Druck- oder Sandgusskanälen oder Durchgängen aufweisen,
die in dem Gusseisenpumpenkörper 25 und/oder
der Gusseisenpumpenabdeckung 27 gebildet sind, oder können darin
gebohrt und/oder gefräst/eingearbeitet
sein. Die internen Fluidkanäle 31, 37 können wahlweise
Hydraulikventile (die nicht gezeigt sind) enthalten oder mit diesen
verbunden sein, um den Pumpendruck und/oder die Fluidströmung zu
regeln oder zu begrenzen, und/oder um die Fluidströmung zu
der Doppelantriebskupplungsanordnung 26, zu dem Drehmomentwandler 18 und/oder
zu der Drehmomentwandler-Überbrückungskupplungsanordnung 48 oder
zu anderen Getriebebauteilen zu regeln, wie es benötigt wird.
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Die
Pumpenabdeckung 27 ist ein im Wesentlichen steifes, feststehendes
Element, das eine rückseitige
Nabenverlängerung 50 aufweist,
die eine weitere konstruktive Abstützung für die Doppelantriebskupplungsanordnung 26 bereitstellt,
und ist funktional an einer Statorwelle 60 angebracht,
die dazu dient, den Stator 72 an Masse festzulegen, wobei
die Anbringung vorzugsweise unter Verwendung eines gezahnten Presssitzes
und/oder eines oder mehrerer Ansätze/Bolzen
(die nicht gezeigt sind) bewerkstelligt wird. Die Statorwelle 60 ist
vorzugsweise eine hohle konzentrische Welle, die radial innen von
der Nabe 22 angeordnet ist. Wie es oben festgestellt wurde, weist
die Nabe 22 einen oder mehrere Schlitze 32 auf,
die funktional mit einem passenden Mitnehmer oder passenden Mitnehmern 35 verbunden
oder an diesen angebracht sind, welche an dem Antriebselement 75 des
Rotorsatzes 70 angebracht oder an diesem gebildet sind.
Statt eines Mitnehmer/Schlitz-Antriebsmechanismus können alternativ "Abflachungen" an sowohl der Nabe 22 als
auch an dem Antriebselement 75 angewandt werden. Fachleute
werden innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung auch verschiedene
andere Antriebsmechanismen erkennen, die anstelle von Schlitzen/Mitnehmern
oder Abflachungen verwendet werden können, um die Nabe 22 mit
dem Rotorsatz 70 antreibend zu verbinden, beispielsweise
passende Zahnradzähne
oder einen anderen geeigneten Antriebsmechanismus.
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Im
Bestreben, die axialen Raumerfordernisse des DCT-Getriebes 10 weiter
zu verringern, ist die auf der Achse befindliche Pumpe 24 vorzugsweise eine
Pumpe mit fester Verdrängung,
die einen Gerotor-Zahnradsatz benutzt, obwohl verschiedene andere
Pumpenarten oder Rotorsätze 70 innerhalb
des Schutzumfangs der Erfindung verwendet werden können. Beispielsweise
können
Evolventenzahnräder
oder andere Zahnradformen oder -profile oder Flügelpumpen, ob nun mit fester
oder variabler Verdrängung,
und andere übliche
Pumpenarten oder -konstruktionen zur Verwendung innerhalb des Schutzumfangs
der Erfindung ausgestaltet sein. Der rotierbare Pumpenkörper 25 und
sein interner Rotorsatz 70 umfassen vorzugsweise das gleiche
oder ähnliches
Material, entweder Eisen oder nicht Eisen, um ähnliche Wärmeausdehnungskoeffizienten
zwischen dem Körper 25 und
dem Rotorsatz 70 bereitzustellen und dadurch engere interne
Zwischenräume
zuzulassen, wodurch eine interne Fluidleckage verringert wird.
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2A zugewandt
ist eine zweite Ausführungsform
zur Verwendung mit einer alternativen Packungsarchitektur gezeigt,
in der die auf der Achse befindliche Pumpe 24 von 1 durch
eine achsversetzte Pumpe 124 ersetzt ist, die abseits oder
versetzt von der Achse 12 montiert ist. Die achsversetzte
Pumpe 124 ist antreibbar mit der rotierbaren Drehmomentwandlernabe 22,
vorzugsweise durch ein erstes Zahnrad oder Kettenrad 92,
verbunden oder von diesem angetrieben, welches mehrere radial vorstehende
Zahnradzähne 90 aufweist,
die zu den Gliedern 78 einer Antriebskette 88 passen
oder in diesen in Eingriff stehen können. Wie es in 2A gezeigt ist,
ist die achsversetzte Pumpe 124 über oder seitlich abseits von
der Achse 12 angeordnet oder beabstandet, obwohl Fachleute
erkennen werden, dass eine Vielfalt von anderen Positionen oder
Lagen verwendet werden kann, wie es axial begrenzte Entwurfs- und
Packungsanforderungen vorschreiben.
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Nun 2B zugewandt,
die eine schematische Seitenansicht ist, die aus der Richtung des Pfeils
AA von 2A genommen ist, rotiert die
rotierbare Drehmomentwandlernabe 22 synchron mit der Kurbelwelle
des Motors (die nicht gezeigt ist), wie es vorstehend beschrieben
wurde. Die Rotation der Nabe 22, die durch den Pfeil 91A dargestellt
ist, rotiert das erste Kettenrad 92, an welchem es funktional
angebracht ist, oder treibt dieses an, wobei die Bewegung oder Rotation
von diesem durch die Pfeile 91B dargestellt ist. Eine Antriebskette 88,
die auch ein Antriebsriemen oder ein anderer geeigneter Antriebsmechanismus
sein kann, ist funktional und antreibbar mit einem zweiten Kettenrad 96 verbunden, das
wiederum funktional und antreibbar mit dem Pumpenrotorsatz 170 der
achsversetzten Pumpe 124, vorzugsweise mit einem Paar Antriebsmitnehmern 173,
verbunden ist, die an einem Antriebselement 175 des Rotorsatzes 170 angebracht
oder mit diesem gebildet sind. Fachleute werden erkennen, dass die
Form des Antriebselements 175 und des angetriebenen Elements 171 des
Pumpenrotorsatzes 170 abhängig von dem Typ und/oder der
Art der verwendeten Pumpe variieren wird, wobei das Antriebselement 175 und
das angetriebene Element 171 vorzugsweise einen Gerotor-Zahnradsatz
umfassen, wie es in 2B gezeigt ist. Da die Drehmomentwandlernabe 22 mit
der Motordrehzahl rotiert und das erste Kettenrad 92 antreibt
oder rotiert, wird dadurch das zweite Kettenrad 96 (Pfeile 91C)
durch die Bewegung des ersten Kettenrades 92 über die
Antriebskette 88, deren Bewegung durch die Pfeile 91D dargestellt
ist, angetrieben oder rotiert.
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Die
Rotationsbewegung des zweiten Kettenrades 96 beaufschlagt
das Antriebselement 175 des Rotorsatzes 170 der
achsversetzten Pumpe 124 mit Leistung oder treibt dieses
an, wodurch das angetriebene Element 171 der achsversetzten
Pumpe 124 ständig
mit Leistung beaufschlagt ist, so dass eine zuverlässige Quelle
für Druckfluid
vorliegt, die nicht gezeigt ist, das durch das ganze Getriebe hinweg
geleitet und wie notwendig verwendet werden kann.
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Bei
dieser alternativen Ausführungsform kann
die achsversetzte Pumpe 124 in einem axial kompakten Abstand
von dem Drehmomentwandler 18 und der Doppelantriebskupplungsanordnung 26 angeordnet
sein (siehe 1), kann aber deshalb zusätzliche
externe Fluidverbinder und/oder Durchgänge (die nicht gezeigt sind)
erfordern, um Druckfluid (das nicht gezeigt ist) zum Steuern des
Betriebs der achsversetzten Pumpe 124 abzugeben. Es kann auch
eine separate Abstützanordnung
erforderlich sein, um die Doppelantriebskupplungsanordnung 26 (siehe 1)
in einer axial kompakten Konfiguration abzustützen. Obgleich ein Ketten-
und Kettenradantriebsmechanismus, wie er vorstehend beschrieben wurde,
der bevorzugte Mechanismus ist, werden Fachleute erkennen, dass
andere Antriebsmechanismen mit der achsversetzten Pumpe 124 innerhalb des
Schutzumfangs der Erfindung geeignet sein können. Beispielsweise kann eine
separate Pumpenwelle in einer hohlen äußeren Drehmomentwandler-Turbinenradwelle
angeordnet sein, um axialen Raum einzusparen.
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Obgleich
die besten Ausführungsarten
der Erfindung ausführlich
beschrieben worden sind, werden Fachleute auf dem Gebiet, das diese
Erfindung betrifft, verschiedene alternative Konstruktionen und Ausführungsformen
zur praktischen Ausführung
der Erfindung innerhalb des Schutzumfangs der beigefügten Ansprüche erkennen.