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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Druckölversorgung eines Getriebes eines Antriebsstranges gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art.
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Aus der Praxis bekannte Antriebsstränge von Fahrzeugen, insbesondere von Kraftfahrzeugen, sind mit Getrieben ausgeführt, um Drehmomente und Drehzahlen zu wandeln. Dabei liegt den Fahrzeuggetrieben die Aufgabe zugrunde, das Zugkraftangebot des Antriebsaggregates fahrzeug-, strecken-, fahrer- und umweltgerecht umzusetzen. Ein Getriebe eines Fahrzeugantriebsstranges bestimmt entscheidend die Zuverlässigkeit, den Kraftstoffverbrauch, die Bedienungsfreundlichkeit, die Verkehrssicherheit und die Transportleistung von PKW und LKW.
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Das Hauptziel bei der Entwicklung eines Fahrzeuggetriebes ist ein möglichst ideales Umsetzen des Zugkraftangebotes des Antriebsaggregates in die Zugkraft des Fahrzeuges in einem weiten Geschwindigkeitsbereich. Die Umsetzung dieser Vorgabe erfolgt dabei derart, dass ein guter Kompromiss zwischen der Anzahl der Gänge, der Steig- und Beschleunigungsfähigkeit sowie dem Kraftstoffverbrauch des Fahrzeugs entsteht.
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Bei Lastschaltgetrieben sowie bei automatisierten Handschaltgetrieben wird eine Übersetzungsveränderung mittels hydraulisch betätigter Schaltelemente durchgeführt, welche von einer im Getriebe integrierten Getriebeölpumpe mit dem erforderlichen Druck zum Übertragen der entsprechenden Drehmomente im Getriebe beaufschlagt werden. Um eine einwandfreie Funktionsweise des Getriebes gewährleisten zu können, wird die Getriebeölpumpe derart ausgelegt, dass ein im Hydrauliksystem des Getriebes erforderlicher maximaler Druck sowie ein maximales Fördervolumen an Hydraulikfluid pumpenseitig im Getriebe zur Verfügung gestellt werden kann.
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Die vorbeschriebene Auslegung einer mit konstantem Fördervolumen ausgebildeten Getriebeölpumpe des Getriebes führt nachteilhafterweise zu einer erheblichen Überdimensionierung für den betriebsrelevanten Bereich, da die Auslegung Getriebeölpumpe für einen Betriebspunkt erfolgt, in dem das die Getriebeölpumpe antreibende Antriebsaggregat des Fahrzeugantriebstranges, das beispielsweise eine Brennkraftmaschine ist, eine minimale Antriebsleistung aufweist und der Bedarf des Getriebes an Hydraulikfluid maximal ist. Diese Überdimensionierung der Getriebeölpumpe führt jedoch zu einer unerwünschten Wirkungsgradverschlechterung des Getriebes und des damit ausgeführten Antriebsstranges, die mit einem erhöhten Kraftstoffverbrauch einhergeht.
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Um die aufgrund der Auslegung der Getriebeölpumpe verursachte Wirkungsgradverschlechterung des Getriebes zu vermeiden, werden unter anderem Getriebeölpumpen mit verstellbarem Fördervolumen, wie verstellbare Flügelzellenpumpen, verwendet, deren Fördervolumen an den jeweiligen Bedarf des Getriebes angepasst wird. Dabei besteht die Möglichkeit, das Fördervolumen durch eine Regelung des Volumenstroms oder die Bedarfsregelung als Druckregelung auszuführen.
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Derartige verstellbare Getriebeölpumpen sind jedoch durch einen hohen Bauraumbedarf bei gleichzeitig geringem Grundwirkungsgrad gekennzeichnet und aufgrund des konstruktiven Aufwandes zudem teuer in der Herstellung.
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Alternativ hierzu werden Fahrzeugantriebsstränge zur bedarfsgerechten Ölversorgung von Getrieben neben einer über den gesamten Betriebsbereich zugeschalteten ersten Getriebeölpumpe mit konstantem Verdrängungsvolumen bzw. einer Konstantpumpe mit einer zusätzlichen ebenfalls als Konstantpumpe ausgeführten zweiten Getriebeölpumpe ausgebildet, welche insbesondere bei geringen Kurbelwellendrehzahlen ergänzend bzw. unterstützend zu geschaltet wird, um während ungünstiger Betriebszustände einen ausreichend großen Hydraulikfluidvolumenstrom bereitstellen zu können und bei einem durch die erste Konstantpumpe alleine zur Verfügung stehenden ausreichenden Hydraulikfluidvolumenstrom eine den Wirkungsgrad des Getriebes beeinträchtigende zu hohe Gesamtpumpenförderleistung durch Abschalten der zusätzlichen Getriebeölpumpe zu verbessern. Die zweite Getriebeölpumpe wird zur Vermeidung eines zu großen Ölvolumenstroms ab einer bestimmten Antriebsdrehzahl bei ausreichend hohen Antriebsdrehzahlen ausgeschaltet. Die zweite Getriebeölpumpe kann dabei sowohl mechanisch als auch elektrisch angetrieben sein.
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Die zusätzliche Getriebeölpumpe benötigt nachteilhafterweise wiederum zusätzlichen Bauraum und die Herstellkosten eines Getriebes erhöhen sich durch die zusätzliche Getriebeölpumpe. Des Weiteren ist auch der Steuer- und Regelaufwand für die Betätigung von zwei Getriebeölpumpen gegenüber einer einzigen Getriebeölpumpe erhöht.
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Aus der
DE 103 29 215 A1 ist bekannt, eine Förderleistung einer als Konstantpumpe ausgebildeten Getriebeölpumpe über einen leistungsverzweigten Pumpenantrieb zu variieren. Die Getriebeölpumpe ist über ein als Planetengetriebe ausgebildetes Summationsgetriebe sowohl mit einem Antriebsstrang als auch mit einem Elektromotor verbunden. Durch Verändern einer Ausgangsdrehzahl des Elektromotors ist ein Hydraulikfluidvolumenstrom der Getriebeölpumpe variierbar bzw. über einen definierten Drehzahlbereich des Antriebsstranges nahezu konstant einstellbar.
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Die Einstellung der Pumpenförderleistung der Getriebeölpumpe über einen Elektromotor und ein zugeordnetes Planetengetriebe ist ebenfalls konstruktiv aufwändig und durch hohe Herstellkosten gekennzeichnet.
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine kosten- und bauraumgünstige Vorrichtung zur Druckölversorgung eines Getriebes eines Antriebsstranges eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeuges, zur Verfügung zu stellen, mittels der ein an einen aktuellen Hydraulikfluidvolumenbedarf angepasster Hydraulikfluidvolumenstrom mit gutem Wirkungsgrad bereitstellbar ist.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Druckölversorgung eines Getriebes eines Antriebsstranges eines Fahrzeuges, insbesondere eines Kraftfahrzeuges, ist mit einer über eine Getriebeeinrichtung an den Antriebsstrang angebundenen Getriebeölpumpe mit konstantem Verdrängungsvolumen und mit einer Pumpenantriebswelle ausgeführt. Die Getriebeeinrichtung weist wenigstens eine ein form- und/oder reibschlüssiges Schaltelement umfassende Schaltelementeinrichtung auf, mittels der ein Übersetzungsverhältnis der Getriebeeinrichtung betriebszustandsabhängig variierbar ist.
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Mittels der Schaltelementeinrichtung der Getriebeeinrichtung, über die die Übersetzung der zwischen der Pumpenantriebswelle und dem Antriebsstrang angeordneten Getriebeeinrichtung veränderbar ist, ist das Drehzahlverhältnis zwischen der Drehzahl der Pumpenantriebswelle, die in Abhängigkeit der Antriebsdrehzahl des Antriebsstranges steht, und der Antriebsdrehzahl des Antriebsstranges auf konstruktiv einfache Weise und mit geringem Steuer- und Regelaufwand betriebszustandsabhängig variierbar. Bei niedrigen Antriebsdrehzahlen des Antriebsstranges sind in Bezug auf die Antriebsdrehzahl höhere Drehzahlen der Pumpenantriebswelle realisierbar als bei hohen Antriebsdrehzahlen des Antriebsstranges, womit die Getriebeölpumpe vorteilhafterweise kleiner als bei aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen dimensionierbar ist.
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Mit der erfindungsgemäßen Lösung wird somit auf einfache Weise sichergestellt, dass bei niedrigen Antriebsdrehzahlen eine Versorgung des Getriebes mit einem für die Funktionsweise des Getriebes erforderlichen Drucköl-Volumenstrom gewährleistet ist und bei hohen Antriebsdrehzahlen ein den Wirkungsgrad des Getriebes bzw. des Antriebsstranges beeinträchtigender zu großer Drucköl-Volumenstrom seitens der Getriebeölpumpe vermieden wird.
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Die für den Antrieb der Getriebeölpumpe bzw. deren Pumpenantriebswelle vorgesehene Antriebsdrehzahl ist von einer Antriebseinrichtung, insbesondere einem Verbrennungsmotor, zur Verfügung stellbar und liegt vorzugsweise im Bereich einer Getriebeeingangswelle bzw. einer Kurbelwelle an der Getriebeeinrichtung an. In Abhängigkeit eines Betriebszustandes der Schaltelementeinrichtung wird die Antriebsdrehzahl des Antriebsstranges in gefordertem Umfang in die Drehzahl der Pumpenantriebswelle übersetzt.
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Eine konstruktiv einfache und bauraumgünstige sowie mit geringen Kosten herstellbare Vorrichtung weist eine als Planetengetriebe ausgebildete Getriebeeinrichtung auf, wobei eine erste Welle des Planentengetriebes mit dem Antriebsstrang, eine zweite Welle des Planetengetriebes mit der Pumpenantriebswelle und eine dritte Welle des Planetengetriebes über die Schaltelementeinrichtung gehäuseseitig festlegbar ist, während zwei Wellen des Planetengetriebes über die Schaltelementeinrichtung miteinander koppelbar sind. Damit ist das Planetengetriebe beispielsweise bei niedrigen Antriebsdrehzahlen des Antriebsstranges im Bereich eines Gehäuses über eine Bremse der Schaltgetriebeeinrichtung abstützbar und eine Übersetzung im Bereich des Planetengetriebes ins Schnelle darstellbar, womit die Pumpenantriebsdrehzahl größer als die Antriebsdrehzahl des Antriebsstranges ist. Bei höheren Antriebsdrehzahlen des Antriebsstranges ist das Planetengetriebe über die Schaltgetriebeeinrichtung zunehmend gehäuseseitig abkoppelbar. Bei Vorliegen eines Betriebszustandes des Planetengetriebes, zu dem die Wellen des Planetengetriebes mit gleicher Drehzahl umlaufen, sind zwei Wellen des Planetengetriebes über die Schaltgetriebeeinrichtung miteinander verbunden, womit die Pumpenantriebsdrehzahl kleiner als die Antriebsdrehzahl des Antriebsstranges einstellbar ist.
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Das Planetengetriebe kann als Minus-, Plus-, Stufenplanetenradsatz ausgebildet sein oder jede andere geeignete Bauform eines Planetengetriebes aufweisen, wobei insbesondere eine Übersetzungsstufe der Getriebeeinrichtung als direkter Gang ausführbar ist, während das Planetengetriebe durch das zwei Wellen drehfest miteinander verbindende Schaltelement der Schaltelementeinrichtung überbrückt wird.
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Ist das Planetengetriebe als Minus-Planetenradsatz ausgeführt ist, ist die erste Welle ein Hohlrad, die zweite Welle ein Planetenträger und die dritte Welle ein Sonnenrad.
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Alternativ hierzu kann die erste Welle ein Planetenträger, die zweite Welle ein Hohlrad und die dritte Welle der Planetengetriebeeinrichtung ein Sonnenrad sein.
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Umfasst die Schaltelementeinrichtung ein Schaltelement, dessen Übertragungsfähigkeit aktiv veränderbar ist, während die Übertragungsfähigkeit eines weiteren Schaltelementes in Abhängigkeit eines Vorzeichens einer Differenzdrehzahl zwischen Schaltelementhälften des weiteren Schaltelementes steht oder in Abhängigkeit einer Drehzahl der Schaltelementhälften steht, ist die erfindungsgemäße Vorrichtung mit geringem Steuer- und Regelaufwand in gewünschtem Umfang betreibbar.
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Bei einer besonders einfach betreibbaren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist das aktiv betätigbare Schaltelement bis Erreichen der Drehzahlschwelle der Antriebsdrehzahl des Antriebsstranges zugeschaltet und das weitere Schaltelement befindet sich gleichzeitig in abgeschaltetem Betriebszustand, in dem im Wesentlichen kein Drehmoment über das weitere Schaltelement führbar ist.
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Das aktiv betätigbare Schaltelement ist bei einer weiteren vorteilhaften Ausführung der Vorrichtung oberhalb der Drehzahlschwelle der Antriebsdrehzahl des Antriebsstranges abgeschaltet, während sich das weitere Schaltelement in zugeschaltetem Betriebszustand befindet, in dem Drehmoment über das weitere Schaltelement führbar ist.
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Zusätzlich besteht die Möglichkeit das aktiv betätigbare Schaltelement als Bremseinrichtung, wie eine Einscheibenbremse, eine Lamellenbremse, eine Bandbremse oder eine Konusbremse, oder als Kupplung auszuführen, wobei das Schaltelement bei der Ausgestaltung als Bremseinrichtung zur Übertragung der Bremswirkung insbesondere im Bereich eines Gehäuses des Getriebes abstützbar ist.
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Um eine Betätigung der Schaltelementeinrichtung mit geringem Aufwand durchführen zu können, ist das in Abhängigkeit des Vorzeichens der Differenzdrehzahl zwischen den Schaltelementhälften selbsttätig schaltende Schaltelement als Freilauf ausgeführt, der zwischen zwei beliebigen Wellen des Planetengetriebes angeordnet ist.
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Eine Veränderung der Übersetzung in der Getriebeeinrichtung ist auch auf einfache Art und Weise betriebszustandsabhängig durchführbar, wenn das aktiv betätigbare Schaltelement hydraulisch, elektromotorisch oder elektromagnetisch betätigt wird.
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Bei einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist wenigstens ein Schaltelement der Schaltelementeinrichtung als Fliehkrafteinrichtung ausgebildet ist, welche bei Überschreiten der Drehzahlschwelle der Antriebsdrehzahl durch selbsttätiges Umschalten in seinen geöffneten Betriebszustand eine Veränderung der Übersetzung der Getriebeeinrichtung bedingt.
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Ist eine Übertragungsfähigkeit eines Schaltelementes der Schaltgetriebeeinrichtung stufenlos variierbar, ist die Drehzahl der Pumpenantriebswelle im Wesentlichen unabhängig von der Antriebsdrehzahl vorzugsweise auf ein konstantes Drehzahlniveau einstellbar.
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Die Getriebeeinrichtung umfasst bei einer weiteren bauraum- und kostengünstigen sowie konstruktiv einfachen und einfach betreibbaren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zwei Stirnradstufen mit verschiedenen Übersetzungen, welche über die Schaltelementeinrichtung auf einfache Art wechselweise zuschaltbar sind.
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Die Getriebeeinrichtung ist bauraum- und kostengünstig mit jeweils zwei über Umschlingungselemente, wie Zahnriemen, Keilriemen, Ketten oder dergleichen, miteinander wirkverbundene Übersetzungsstufen ausführbar, die über die Schaltelementeinrichtung wechselweise zuschaltbar sind. Die im Bereich der Getriebeeinrichtung darstellbaren verschiedenen Übersetzungsverhältnisse können durch unterschiedliche Übersetzungen im Bereich der zugeordneten Übersetzungsstufen realisiert werden.
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Sind mittels der Getriebeeinrichtung auf konstruktiv einfache Art und Weise genau zwei Übersetzungsstufen darstellbar, ist über ein Umschalten zwischen den beiden Übersetzungsstufen bei einem Überschreiten der Drehzahlschwelle der Antriebsdrehzahl des Antriebsstranges sicher stellbar, dass das Getriebe über den gesamten Betriebsbereich mit dem erforderlichen Hydraulikfluidvolumenstrom bei gleichzeitig hohem Wirkungsgrad versorgt wird.
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In Abhängigkeit des jeweils vorliegenden Anwendungsfalles ist in der Getriebeeinrichtung in Abhängigkeit der Betätigung der Getriebeeinrichtung durch die Schaltelementeinrichtung beispielsweise eine Übersetzungsstufe mit einer Übersetzung gleich Eins einlegbar, bei der eine Drehzahl der Pumpenantriebswelle der Antriebsdrehzahl des Antriebsstranges entspricht, und eine zweite Übersetzungsstufe mit einer Übersetzung größer oder kleiner Eins darstellbar.
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Es kann dabei vorgesehen sein, dass bei in der Getriebeeinrichtung eingelegter erster Übersetzungsstufe der Getriebeeinrichtung eine Antriebsdrehzahl bei niedrigen Antriebsdrehzahlen ins Schnelle übersetzt und eine Drehzahl der Pumpenantriebswelle im Verhältnis zur Antriebsdrehzahl überproportional ansteigt. Bei in der Getriebeeinrichtung eingelegter zweiter Übersetzungsstufe, welche insbesondere bei hohen Antriebsdrehzahlen eingelegt wird, wird die Antriebsdrehzahl vorzugsweise direkt, d. h. ohne Übersetzung im Bereich der Getriebeeinrichtung auf die Pumpenantriebswelle übertragen, womit die Drehzahl der Pumpenantriebswelle in Abhängigkeit der Antriebsdrehzahl des Antriebsstranges mit geringerem Gradienten ansteigt.
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Alternativ hierzu kann die Antriebsdrehzahl des Antriebsstranges bei in der Getriebeeinrichtung eingelegter erster Übersetzungsstufe bei niedrigen Antriebsdrehzahlen des Antriebsstranges direkt mit einer Übersetzung der Getriebeeinrichtung gleich Eins auf die Pumpenantriebswelle übertragen werden und die Antriebsdrehzahl des Antriebsstranges bei eingelegter zweiter Übersetzungsstufe der Getriebeeinrichtung bei hohen Antriebsdrehzahlen ins Langsame übersetzt werden, um das Getriebe mit hohem Wirkungsgrad über den gesamten Betriebsbereich mit dem erforderlichen Hydraulikfluidvolumenstrom versorgen zu können.
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Eine erfindungsgemäße Vorrichtung ist entsprechend den jeweils vorliegenden Bauraumgegebenheiten flexibel in Bezug auf den Antriebsstrang anordenbar. Dabei kann es vorgesehen sein, dass die Getriebeeinrichtung koaxial zu einer Getriebeeingangswelle des Getriebes, die mit einer Motorausgangswelle einer Antriebseinrichtung des Antriebsstranges verbunden ist, angeordnet ist. Alternativ hierzu kann die Getriebeeinrichtung auch achsversetzt zu einer Getriebeeingangswelle des Getriebes angeordnet sein, wobei der Achsversatz über eine Anbindung der Getriebeeinrichtung mittels einer Zahnradstufe, einer Kette, einem Riemen oder dergleichen an die Getriebeeingangswelle überbrückbar ist.
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Sowohl die in den Patentansprüchen angegebenen Merkmale als auch die in den nachfolgenden Ausführungsbeispielen der erfindungsgemäßen Vorrichtung angegebenen Merkmale sind jeweils für sich alleine oder in beliebiger Kombination miteinander geeignet, den erfindungsgemäßen Gegenstand weiterzubilden. Die jeweiligen Merkmalskombinationen stellen hinsichtlich der Weiterbildung des Gegenstandes nach der Erfindung keine Einschränkung dar, sondern weisen im Wesentlichen lediglich beispielhaften Charakter auf.
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Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich aus den Patentansprüchen und den nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung prinzipmäßig beschriebenen Ausführungsbeispielen, wobei in der Beschreibung der verschiedenen Ausführungsbeispiele zugunsten der Übersichtlichkeit für bau- und funktionsgleiche Bauteile dieselben Bezugszeichen verwendet werden.
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Es zeigt:
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1 eine vereinfachte schematische Darstellung eines mit einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgeführten Antriebsstranges;
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2 eine 1 entsprechende Darstellung eines mit einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgebildeten Antriebsstranges;
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3 eine 1 entsprechende Darstellung eines mit einer dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgebildeten Antriebsstranges; und
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4 eine vereinfachte Darstellung eines Drehzahlverlaufs einer Pumpenantriebswelle über einer Antriebsdrehzahl des Antriebsstranges.
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1 zeigt einen Antriebsstrang 1 eines Fahrzeuges mit einer Vorrichtung 2 zur Druckölversorgung eines Getriebes 3 eines nicht näher dargestellten Kraftfahrzeugs. Eine Getriebepumpe 4 der Vorrichtung 2 ist mit konstantem Verdrängungsvolumen und mit einer Pumpenantriebswelle 5 ausgeführt. Die Pumpenantriebswelle 5 ist über eine Getriebeeinrichtung 6 mit dem Antriebsstrang 1 in einem Verbindungsbereich zwischen einer Motorausgangswelle 7 einer vorliegend als Brennkraftmaschine ausgeführten Antriebseinrichtung 8 des Antriebsstranges 1 und einer Getriebeeingangswelle 9 des Getriebes 3 in Wirkverbindung bringbar. Getriebeausgangsseitig steht die Getriebeeinrichtung 3 über eine Getriebeausgangswelle 10 mit einem Abtrieb 11 des Antriebsstranges 1 in Verbindung.
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Im Bereich der Getriebeeinrichtung 6 sind in Abhängigkeit eines Schaltbetriebszustandes einer Schaltelementeinrichtung 12 vorliegend zwei Übersetzungen i1 und i2 darstellbar, wobei eine Antriebsdrehzahl der Motorausgangswelle 7 bzw. der Getriebeeingangswelle 9 wiederum in Abhängigkeit der jeweils in der Getriebeeinrichtung 6 eingelegten Übersetzung i1 oder i2 in eine Drehzahl der Pumpenantriebswelle 5 an der Getriebeölpumpe 4 übersetzt wird und die Getriebeölpumpe 4 wiederum ein der Drehzahl der Pumpenantriebswelle 5 entsprechendes Fördervolumen zur Druckölversorgung des beispielsweise als Automatgetriebe, als Doppelkupplungsgetriebe oder als stufenloses Getriebe ausgeführten Getriebes 3 zur Verfügung stellt.
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Um das Getriebe 3 in unteren Drehzahlbereichen der Antriebseinrichtung 8 mit dem für die Funktionsweise des Getriebes 3 erforderlichen Hydraulikfluidvolumenstrom versorgen zu können und ein Fördervolumen der Getriebeölpumpe 4 in einem oberen Drehzahlbereich der Antriebseinrichtung 8 derart begrenzen zu können, dass das Getriebe 3 ausreichend mit Hydraulikfluid versorgt wird und eine Pumpenaufnahmeleistung der Getriebeölpumpe 4 für einen hohen Wirkungsgrad begrenzbar ist, ist die erste Übersetzung i1 gleich Eins, während die Übersetzung i2 kleiner Eins ist. Die Antriebsdrehzahl der Motorausgangswelle 7 wird dadurch im unteren Drehzahlbereich bzw. unterhalb einer definierten Drehzahlschwelle der Drehzahl der Antriebseinrichtung 8 durch entsprechende Betätigung der Schaltelementeinrichtung 12 zunächst über die Übersetzung i1 in Richtung der Pumpenantriebswelle 5 direkt übersetzt bzw. unverändert weitergeleitet.
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In diesem Betriebszustand der Schaltelementeinrichtung 12 bzw. der Getriebeeinrichtung 6 entspricht die Drehzahl der Pumpenantriebswelle 5 gleich der Drehzahl der Motorausgangswelle 7 des Antriebsstranges 1. Bei Überschreiten der Drehzahlschwelle der Drehzahl der Motorausgangswelle 7 wird in der Getriebeeinrichtung 6 die zweite Übersetzung i2 eingelegt, womit die Drehzahl der Pumpenantriebswelle 5 kleiner als die Drehzahl der Motorausgangswelle 7 ist.
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Alternativ hierzu besteht auch die Möglichkeit, die Übersetzung i1 größer Eins vorzusehen und die Übersetzung i2 gleich Eins auszuführen. Wird durch entsprechende Betätigung der Schaltelementeinrichtung 12 die erste Übersetzung i1 in einem unterhalb der Drehzahlschwelle liegenden Drehzahlbereich der Drehzahl der Motorausgangswelle 7 in der Getriebeeinrichtung 6 eingelegt, wird die Getriebeölpumpe 4 mit einer größeren Drehzahl als der Drehzahl der Motorausgangswelle 7 angetrieben. Wird in der Getriebeeinrichtung 6 bei Überschreiten der Drehzahlschwelle der Drehzahl der Motorausgangswelle 7 die zweite Übersetzung i2 eingelegt, wird die Getriebeölpumpe 4 mit einer der Drehzahl der Motorausgangswelle 7 entsprechenden Drehzahl angetrieben.
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Beide vorbeschriebene Ausführungsformen der Getriebeeinrichtung 6 bieten auf einfache Art und Weise die Möglichkeit, das Getriebe 3 bei niedrigen Drehzahlen der Antriebseinrichtung 8 bei entsprechender Auslegung der Getriebeölpumpe 4 mit dem für die Funktionsweise des Getriebes 3 erforderlichen Hydraulikfluidvolumenstrom zu versorgen und gleichzeitig in einem oberhalb der Drehzahlschwelle liegenden Drehzahlbereich einen einen Gesamtwirkungsgrad des Antriebsstranges 1 beeinträchtigenden zu hohen Pumpenfördervolumenstrom, der die jeweilige Bedarfsmenge des Getriebes 3 um ein Vielfaches übersteigt, auf einfache Art und Weise zu begrenzen und den Antriebsstrang 1 mit hohem Wirkungsgrad betreiben zu können.
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Die beiden Übersetzungen i1 und i2 sind sowohl über die als Planetenradsatz ausgeführte Getriebeeinrichtung 6 in der in 2 und 3 dargestellten Art und Weise oder auch mittels anderer Getriebebauformen, wie Stirnradstufen, Zahnriemen, Keilriemen, Ketten und dergleichen mit jeweils entsprechend vorgesehenen Übersetzungsverhältnissen zur Verfügung stellbar, wobei die Schaltelementeinrichtung 12 dann zur Veränderung der Übersetzung der Getriebeeinrichtung 6 mit einem formschlüssigen Schaltelement, wie einem Klauenschaltelement, ausgeführt sein kann.
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Die Getriebeölpumpe 4 ist bei den in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen mit einem Achsversatz zur Motorausgangswelle 7 bzw. der Getriebeeingangswelle 9 angeordnet, wobei der Achsversatz bei den in 2 und 3 dargestellten Ausführungen des Antriebsstranges 1 über eine als Stirnradstufe ausgeführte Getriebeeinheit 13 überbrückt wird. Alternativ hierzu besteht wiederum die Möglichkeit, den Achsversatz über ein Umschlingungselement, wie eine Kette oder einen Riemen, zu überbrücken.
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2 zeigt eine Ausführung der Getriebeeinrichtung 6 der Vorrichtung 1 als Planetenradsatz, wobei eine erste als Hohlrad ausgeführte Welle 14 des Planetenradsatzes 6 mit der Pumpenantriebswelle 5 verbunden ist. Eine zweite als Planetenträger ausgeführte Welle 15 des Planetenradsatzes 6 steht über die Getriebeeinheit 13 mit der Motorausgangswelle 7 der Antriebseinrichtung 8 in Wirkverbindung, während eine als Sonnenrad ausgebildete dritte Welle 16 des Planetenradsatzes 6 über ein reibschlüssiges Schaltelement 17 der Schaltelementeinrichtung 12 drehfest mit einem Gehäuse 18 koppelbar ist. Zwischen der ersten Welle 14 und der dritten Welle 16 des Planetenradsatzes 6 ist vorliegend ein weiteres Schaltelement 19 der Schaltelementeinrichtung 12 vorgesehen, das als ein Freilauf ausgeführt ist.
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Bei niedrigen Drehzahlen der Antriebseinrichtung 8 wird eine Übertragungsfähigkeit des reibschlüssigen Schaltelementes 17 der Schaltelementeinrichtung 12 auf einen Wert eingestellt, zu dem der Freilauf 19 geöffnet ist und eine Antriebsdrehzahl des Antriebsstranges 1 bzw. eine Drehzahl der Motorausgangswelle 7 aufgrund der dann durch den Planetenradsatz 6 zur Verfügung gestellten Übersetzung i1, die größer Eins, vorzugsweise gleich 1,5 ist, entsprechend erhöht und der Getriebeölpumpe 4 als Antriebsdrehzahl der Pumpenantriebswelle 5 zur Verfügung gestellt, womit das Getriebe 3 mit dem für die Funktionsweise des Getriebes 3 erforderlichen Hydraulikfluidvolumenstrom beaufschlagt wird.
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Bei höheren Antriebsdrehzahlen bzw. in einem oberhalb einer vorzugsweise betriebszustandsabhängig variierbaren Drehzahlschwelle der Motorausgangswelle 7, wird die Übertragungsfähigkeit des reibschlüssigen Schaltelementes 17 der Schaltelementeinrichtung 12 reduziert, wodurch sich im Bereich des reibschlüssigen Schaltelementes 17 eine zunehmende Drehzahl einstellt. Mit steigender Differenzdrehzahl im Bereich des reibschlüssigen Schaltelementes 17 findet im Bereich zwischen den Wellen 14 bis 16 des Planetenradsatzes 6 zunehmend ein Drehzahlausgleich bis hin zu einem Blockumlauf des Planetenradsatzes 6 statt.
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Im Blockumlauf des Planetenradsatzes 6 fängt das vorliegend als Freilauf ausgeführte formschlüssige Schaltelement 19 der Schaltelementeinrichtung 12 zwischen den beiden Wellen 14 und 16 des Planetenradsatzes 6 die Last auf, wobei das reibschlüssige Schaltelement 17 dann vollständig geöffnet wird. In diesem Betriebszustand des Planetenradsatzes 6 ist die Drehzahl der Pumpenantriebswelle 5 deutlich gegenüber der zuvor anliegenden Drehzahl abgesenkt und das Fördervolumen der Getriebeölpumpe 4 ist ebenfalls auf ein einen Gesamtwirkungsgrad des Antriebsstranges 1 in erheblich geringerem Umfang beeinträchtigendes Niveau reduziert.
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Das vorzugsweise als Einscheiben-, Lamellen-, Band- oder Konus-Bremse ausführbare reibschlüssige Schaltelement 17 ist entweder hydraulisch durch einen Kolben, oder magnetisch bzw. elektro-motorisch betätigbar.
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Aufgrund der vorbeschriebenen Möglichkeit, die Antriebsdrehzahl der Getriebeölpumpe 4 in einem unteren bzw. ersten Drehzahlbereich der Antriebseinrichtung 8 in Bezug auf die Antriebsdrehzahl der Antriebseinrichtung 8 zu erhöhen und das Fördervolumen der Getriebeölpumpe 4 anzuheben, ist die Getriebeölpumpe 4 im Vergleich zu aus der Praxis bekannten Lösungen kleiner dimensionierbar.
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Aufgrund der stufenlos variierbaren Übertragungsfähigkeit im Bereich des reibschlüssigen Schaltelementes 17 ist die Drehzahlschwelle, zu der zwischen der ersten Übersetzung i1 und der zweiten Übersetzung i2 umgeschaltet wird, in Abhängigkeit des tatsächlichen Hydraulikfluidvolumenbedarfs des Getriebes 3 variierbar.
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3 zeigt eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung 1 in einer 2 entsprechenden Darstellung, wobei sich die Ausführung der Vorrichtung 1 gemäß 3 lediglich im Wesentlichen im Bereich der Getriebeeinrichtung 6 von der Ausführung der Vorrichtung 1 gemäß 2 unterscheidet, weshalb in der nachfolgenden Beschreibung zu 3 im Wesentlichen auf die Unterschiede zwischen den beiden Ausführungen der Vorrichtung 1 gemäß 2 und 3 eingegangen wird und bezüglich der weiteren Funktionsweise der Vorrichtung 1 gemäß 3 auf die vorstehende Beschreibung zu 2 verwiesen wird.
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Bei der Ausführung der Vorrichtung 1 gemäß 3 ist die dritte Welle 16 des Planetenradsatzes 6 über das als Freilauf ausgeführte weitere Schaltelement 19 gehäuseseitig festlegbar, während die erste Welle 14 mit der Motorausgangswelle 7 der Antriebseinrichtung 8 über die Getriebeeinheit 13 in Wirkverbindung steht und über das reibschlüssige Schaltelement 17 mit der dritten Welle 16 des Planetenradsatzes 6 betriebszustandsabhängig koppelbar ist.
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Das Schaltelement 17 der Schaltelementeinrichtung 12 ist vorliegend als aktiv betätigbares reibschlüssiges Schaltelement bzw. als Lamellenkupplung ausgeführt, während das weitere Schaltelement 19 ein Freilauf ist.
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In Abhängigkeit des jeweils vorliegenden Anwendungsfalles besteht auch die Möglichkeit, das Schaltelement 17 als Fliehkraftkupplung auszuführen, die ab einer definierten Drehzahl bzw. ab einer zu der Drehzahlschwelle der Motorausgangswelle 7 der Antriebseinrichtung 8 äquivalenten Drehzahl öffnet.
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Des Weiteren wird in Abhängigkeit der Betätigung der Schaltelementeinrichtung 12 die Antriebsdrehzahl der Antriebseinrichtung 8 in einem unteren Drehzahlbereich der Antriebseinrichtung 9 bei geschlossenem Schaltelement 17 direkt in Richtung der Getriebeölpumpe 4, d. h. bei in der Getriebeeinrichtung 6 eingelegter erster Übersetzung i1 gleich Eins, direkt weitergeleitet. Oberhalb der vorzugsweise betriebszustandsabhängig variierbaren Drehzahlschwelle der Drehzahl der Antriebseinrichtung 8 wird die Antriebsdrehzahl der Antriebseinrichtung 8 bei geöffnetem Schaltelement 17 und gleichzeitig geschlossenem Schaltelement 19 aufgrund der dann im Bereich der Getriebeeinrichtung 6 eingelegten zweiten Übersetzung i2, die kleiner Eins ist, entsprechend reduziert und als Antriebsdrehzahl im Bereich der Pumpenantriebswelle 5 für den Antrieb der Getriebeölpumpe 4 zur Verfügung gestellt.
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Bei einer Ausführung des Schaltelementes 17 als reibschlüssiges Schaltelement, dessen Übertragungsfähigkeit stufenlos variierbar ist, sind in spezifischen Drehzahlbereichen der Antriebseinrichtung 8 während eines Schlupfbetriebes des Schaltelementes 17 in der in 3 näher dargestellten Art und Weise so genannte Zwischen-Drehzahlverhältnisse darstellbar, wobei die Antriebsdrehzahl der Getriebeölpumpe 4 in spezifischen Motordrehzahlbereichen insbesondere auf einem konstanten Niveau haltbar ist.
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4 zeigt die Anhängigkeit der Antriebsdrehzahl n_P der Getriebeölpumpe 4 von der Drehzahl n_M der Antriebseinrichtung 8. Zwischen einer Antriebsdrehzahl n_M der Antriebseinrichtung 8 gleich Null und einem ersten Drehzahlwert n_M1 steigt die Pumpenantriebsdrehzahl n_P der Getriebeölpumpe 4 mit einem Gradienten größer Eins mit der Antriebsdrehzahl n_M der Antriebseinrichtung 8 an, wobei der Gradient der im Bereich der Getriebeeinrichtung 6 aktuell eingelegten ersten Übersetzung i1 entspricht.
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Zum ersten Drehzahlwert n_M1 wird die Übertragungsfähigkeit des reibschlüssigen Schaltelementes 17 bei gleichzeitig weiter ansteigender Antriebsdrehzahl n_M der Antriebseinrichtung 8 abgesenkt, weshalb die Pumpenantriebsdrehzahl n_P der Getriebeölpumpe 4 im Wesentlichen konstant bleibt. Zu einem zweiten Drehzahlwert n_M2 der Antriebseinrichtung 8, der der Drehzahlschwelle der Antriebsdrehzahl des Antriebsstranges 1 entspricht, geht das weitere Schaltelement 19 in den geschlossenen Betriebszustand bei gleichzeitig geöffnetem reibschlüssigen Schaltelement 17 über, womit die Pumpenantriebsdrehzahl n_P mit weiter ansteigender Antriebsdrehzahl n_M der Antriebseinrichtung 8 mit einem Gradienten gleich Eins, der der dann in der Getriebeeinrichtung 6 eingelegten zweiten Übersetzung i2 entspricht, ebenfalls weiter an.
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Bei einem Betriebszustandsverlauf des Antriebsstranges 1, während welchem die Antriebsdrehzahl der Antriebseinrichtung 8 ausgehend von einem oberen Drehzahlbereich in Richtung eines unteren Drehzahlbereiches bei gleichzeitigem Unterschreiten der Drehzahlschwelle der Antriebsdrehzahl der Antriebseinrichtung 8 absinkt, wird die zweite Übersetzung i2 der Getriebeeinrichtung 6 ausgelegt und die erste Übersetzung i1 eingelegt, um das Getriebe 3 mit dem für die Funktionsweise erforderlichen Hydraulikfluidvolumenstrom versorgen zu können.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Antriebsstrang
- 2
- Vorrichtung
- 3
- Getriebe
- 4
- Getriebeölpumpe
- 5
- Pumpenantriebswelle
- 6
- Getriebeeinrichtung
- 7
- Motorausgangswelle
- 8
- Antriebseinrichtung
- 9
- Getriebeeingangswelle
- 10
- Getriebeausgangswelle
- 11
- Abtrieb
- 12
- Schaltelementeinrichtung
- 13
- Getriebeeinheit
- 14 bis 16
- Welle
- 17
- reibschlüssiges Schaltelement
- 18
- Gehäuse
- 19
- weiteres Schaltelement
- i1
- erste Übersetzung
- i2
- zweite Übersetzung
- n_M
- Antriebsdrehzahl der Antriebseinrichtung
- n_M1, n_M2
- Drehzahlwert
- n_P
- Pumpenantriebsdrehzahl
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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