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Die Erfindung betrifft ein Hydrauliksystem mit einer als Momentenfühler ausgeführten Hydraulikpumpe, die in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs so in einem Momentenfluss zwischen einer Antriebsmaschine und einem Variator angeordnet ist, dass die Hydraulikpumpe einen momentenflussabhängigen Druck bereitstellt.
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Aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 10 2011 013 477 A1 ist ein Hydrauliksystem mit einer Hydraulikpumpe zur Hydraulikversorgung eines Getriebes bekannt, dem ein Momentenfühler zugeordnet ist. Die Hydraulikpumpe ist so in einem Momentenfluss des Getriebes angeordnet, dass die Hydraulikpumpe einen momentenflussabhängigen Druck bereitstellt.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Hydrauliksystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, insbesondere im Hinblick auf die Variatoranpressung, zu verbessern.
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Die Aufgabe ist bei einem Hydrauliksystem mit einer als Momentenfühler ausgeführten Hydraulikpumpe, die in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs so in einem Momentenfluss zwischen einer Antriebsmaschine und einem Variator angeordnet ist, dass die Hydraulikpumpe einen momentenflussabhängigen Druck bereitstellt, dadurch gelöst, dass das Hydrauliksystem eine zusätzliche Hydraulikeinrichtung umfasst, die mit Hilfe der als Momentenfühler ausgeführten Hydraulikpumpe eine bedarfsgerechte Variatoranpressung ermöglicht. Die als Momentenfühler ausgeführte Hydraulikpumpe wird auch als Pumpenmomentenfühler bezeichnet. Die Antriebsmaschine ist zum Beispiel als Brennkraftmaschine ausgeführt und wird auch als Verbrennungsmotor bezeichnet. Der Variator ist vorzugsweise als Kegelscheibenumschlingungsgetriebe ausgeführt. Ein derartiges Kegelscheibenumschlingungsgetriebe umfasst zwei Kegelscheibenpaare, die von einem Umschlingungsorgan, beispielsweise einer Gliederkette, umschlungen sind. Die Kegelscheibenpaare sind jeweils mittels einer hydraulischen Anpresskammer in einem Anpresszylinder mit einem Anpressdruck gegen das Umschlingungsorgan gepresst. Diese Anpressung wird auch als Variatoranpressung bezeichnet. Durch die zusätzliche Hydraulikeinrichtung wird auch dann eine bedarfsgerechte Variatoranpressung ermöglicht, wenn die Hydraulikpumpe als Pumpenmomentenfühler mit einer festen Druck/Momenten-Umsetzung ausgeführt ist. Durch das erfindungsgemäße Hydrauliksystem kann eine Kennung für das Verhältnis zwischen dem Anpressdruck und dem durch den Variator übertragenen Drehmoment übersetzungsabhängig besser an den Anpressbedarf des Variators angepasst werden. Dabei ist der Pumpenmomentenfühler vorteilhaft auf einen relativ hohen Druck pro Drehmoment ausgelegt.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Hydrauliksystems ist dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzliche Hydraulikeinrichtung einen Ventilmomentenfühler umfasst, der einer Abtriebsseite des Variators zugeordnet ist. Als Ventilmomentenfühler wird eine Ventileinrichtung bezeichnet, welche die Funktion eines Momentenfühlers ausübt. Der Ventilmomentenfühler ist auf der Abtriebsseite des Variators drehfest mit dem ausgangsseitigen Kegelscheibenpaar des Kegelscheibenumschlingungsgetriebes verbunden.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Hydrauliksystems ist dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilmomentenfühler als Druckminderventil in 3/2-Wegeventilbauweise ausgeführt ist. Von dem Druckminderventil wird ein Momentenfühlersignal bereitgestellt, das besonders vorteilhaft mit einem weiteren Momentenfühlersignal kombiniert werden kann, das von der als Momentenfühler ausgeführten Hydraulikpumpe bereitgestellt wird.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Hydrauliksystems ist dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilmomentenfühler einen Pumpendruckanschluss, einen Tankdruckanschluss und einen Steuerdruckanschluss aufweist. Über den Pumpendruckanschluss ist der Ventilmomentenfühler an den Ausgang der als Momentenfühler ausgeführten Hydraulikpumpe angeschlossen. Über den Tankdruckanschluss ist der Ventilmomentenfühler an einen Vorratsbehälter oder Tank mit Hydraulikmedium, wie Öl, angeschlossen. Über den Steuerdruckanschluss kann von dem Ventilmomentenfühler ein Momentenfühlersignal abgegeben werden.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Hydrauliksystems ist dadurch gekennzeichnet, dass dem Ventilmomentenfühler und der als Momentenfühler ausgeführten Hydraulikpumpe ein vorzugsweise als Druckverhältnisventil ausgeführtes Anpressventil nachgeschaltet ist. Das Anpressventil dient dazu, den Anpressdruck des Variators proportional zu der Summe aus den zwei Momentenfühlersignalen einzustellen, die von dem Ventilmomentenfühler und der als Momentenfühler ausgeführten Hydraulikpumpe bereitgestellt werden. Dadurch wird ein energiesparendes Anpresssystem mit Pumpenmomentenfühler und einer übersetzungsabhängigen Variatoranpressung geschaffen.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Hydrauliksystems ist dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzliche Hydraulikeinrichtung zwei hydraulische Widerstände umfasst, die der als Momentenfühler ausgeführten Hydraulikpumpe nachgeschaltet sind und von denen mindestens einer verstellbar ist. Die hydraulischen Widerstände sind zum Beispiel als Drosseln ausgeführt und stellen zusammen einen hydraulischen Spannungsteiler dar. Mindestens einer der hydraulischen Widerstände ist in Abhängigkeit von der Variatorübersetzung verstellbar. Der verstellbare hydraulische Widerstand kann direkt oder indirekt mit der Variatorübersetzung gekoppelt sein. Durch den hydraulischen Spannungsteiler kann der von der als Momentenfühler ausgeführten Hydraulikpumpe bereitgestellte Druck bedarfsabhängig auf den gewünschten Anpressdruck reduziert werden. Mit dem zweiten hydraulischen Widerstand, der vorzugsweise nicht verstellbar ausgeführt ist, kann der Druck in den Anpresskammern, also der Anpressdruck, auf einfache Art und Weise hydraulisch gegenüber dem Umgebungsdruck abgegrenzt werden. Die beiden hydraulischen Widerstände, die vorzugsweise als Drosseln ausgeführt sind, weisen vorzugsweise einen relativ großen Gesamtdurchflusswiderstand auf, um den Volumenstrom und damit die Verlustenergie möglichst gering zu halten. Die beiden vorzugsweise als Drosseln ausgeführten hydraulischen Widerstände sind zur Darstellung des hydraulischen Spannungsteilers in Reihe geschaltet.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Hydrauliksystems ist dadurch gekennzeichnet, dass den hydraulischen Widerständen ein Druckregelventil nachgeordnet ist. Die in Reihe geschalteten hydraulischen Widerstände dienen vorzugsweise nicht zur direkten Versorgung der Anpresskammern mit dem Anpressdruck, sondern zum Ansteuern des Druckregelventils über das die Anpresskammern mit dem Anpressdruck versorgt werden. Der von dem Druckregelventil bereitgestellte Anpressdruck steht vorzugsweise in einem durch entsprechende Auslegung des Druckregelventils bestimmten Verhältnis zu einem Versorgungsdruck, der von dem vorab beschriebenen hydraulischen Spannungsteiler bereitgestellt wird. Dadurch wird auf einfache Art und Weise sichergestellt, dass ein Volumenstrom von und zu den Anpresskammern, zum Beispiel durch Leckagen oder die Kinematik und Flächenverhältnisse bei einer Übersetzungsverstellung bedingt, nicht den hydraulischen Spannungsteiler verstimmt.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Hydrauliksystems ist dadurch gekennzeichnet, dass das Druckregelventil als Verhältnisdruckregelventil ausgeführt ist. Das Druckregelventil ist vorzugsweise mit einem Pumpendruckanschluss und einem Tankdruckanschluss sowie einem Anpressdruckanschluss versehen. Über den Pumpendruckanschluss wird das Druckregelventil mit dem Ausgangsdruck der als Momentenfühler ausgeführten Hydraulikpumpe beaufschlagt. Über den Anpressdruckanschluss werden die Anpresskammern mit dem gewünschten Anpressdruck beaufschlagt. Der Anpressdruck ist über eine entsprechende Rückführung auf eine Seite des Druckregelventils zurückgeführt. Die entgegengesetzte Seite des Druckregelventils wird mit dem Druck angesteuert, der zwischen den beiden hydraulischen Widerständen herrscht. Durch das Druckregelventil kann der Anpressdruck von Störeffekten weitgehend abgekoppelt werden. Die hydraulischen Widerstände können vorteilhaft für kleine Volumenströme und damit verlustarm ausgelegt werden.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Hydrauliksystems ist dadurch gekennzeichnet, dass die hydraulischen Widerstände als Drosseln ausgeführt sind. Die Drosseln haben vorzugsweise ein blendenartiges Durchflussverhalten. Dadurch können unerwünschte Temperatureinflüsse gering gehalten werden.
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Die Erfindung betrifft des Weiteren einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit einem vorab beschriebenen Hydrauliksystem. Durch das erfindungsgemäße Hydrauliksystem wird auf einfache Art und Weise eine übersetzungsabhängige Variatoranpressung mit einem Pumpenmomentenfühler ermöglicht. Darüber hinaus können mit der als Momentenfühler ausgeführten Hydraulikpumpe weitere Verbraucher mit Hydraulikmedium beziehungsweise Hydraulikdruck versorgt werden. Der Pumpenmomentenfühler ist vorzugsweise dahingehend ausgelegt, dass er bei jedem Moment einen für die Anpressung und die weiteren Verbraucher, wie Verstellzylinder, Kupplung, und dergleichen, einen ausreichenden Hydraulikdruck bereitstellt. Der Pumpenmomentenfühler kann in dem erfindungsgemäßen Hydrauliksystem relativ kompakt bauen, das heißt, ein geringes Verdrängervolumen aufweisen, um relativ viel Druck pro Drehmoment bereitzustellen. Durch Kurzschließen des Pumpenkreislaufs kann der Pumpenmomentenfühler auch als Anfahrelement dienen beziehungsweise Dämpfungsaufgaben übernehmen, wenn er mit entsprechenden hydraulischen Kapazitäten kombiniert wird.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Es zeigen:
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1 eine vereinfachte Darstellung eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs mit einem Hydrauliksystem, in welchem ein Pumpenmomentenfühler mit einem hydraulischen Spannungsteiler kombiniert ist;
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2 ein ähnliches Ausführungsbeispiel wie in 1 mit einem zusätzlichen Druckregelventil und
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3 einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit einem Hydrauliksystem, das einen Pumpenmomentenfühler umfasst, der mit einem Ventilmomentenfühler kombiniert ist.
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In den 1 bis 3 ist ein Hydrauliksystem 1; 41; 61 gemäß drei verschiedenen Ausführungsbeispielen der Erfindung dargestellt. Zur Bezeichnung gleicher Teile werden gleiche Bezugszeichen verwendet. Im Folgenden wird zunächst auf die Gemeinsamkeiten der Hydrauliksysteme 1; 41; 61 eingegangen, die anschließend im Einzelnen ausführlich beschrieben werden.
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Das Hydrauliksystem 1; 41; 61 umfasst eine Hydraulikpumpe 3, die zur Hydraulikversorgung eines Variators 5 und weiterer hydraulischer Verbraucher dient. Die Hydraulikpumpe 3 ist als so genannter Pumpenmomentenfühler ausgeführt und in einem Antriebsstrang 6 eines Kraftfahrzeugs antriebsmäßig zwischen einer Antriebsmaschine 8 und dem Variator 5 angeordnet. Die Antriebsmaschine 8 ist als Brennkraftmaschine ausgeführt und wird auch als Verbrennungsmotor bezeichnet.
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Der Variator 5 ist als Kegelscheibenumschlingungsgetriebe ausgeführt. Das Kegelscheibenumschlingungsgetriebe umfasst zwei Kegelscheibenpaare 11, 12, die von einem Umschlingungsorgan 10 umschlungen sind. Der Momentenfluss erfolgt von der Antriebsmaschine 8 über die Hydraulikpumpe 3 auf das eingangsseitige Kegelscheibenpaar 11. Dem ausgangsseitigen Kegelscheibenpaar 12 können auf einer Abtriebsseite 14, zum Beispiel unter Zwischenschaltung einer weiteren Getriebestufe oder eines Differenzials, Antriebsräder nachgeschaltet sein.
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Die Kegelscheibenpaare 11, 12 des Variators 5 sind jeweils mittels einer hydraulischen Anpresskammer in einem Anpresszylinder 16, 17 mit einem Anpressdruck beaufschlagt, um die Kegelscheibenpaare 11, 12 gegen das Umschlingungsorgan 10 zu pressen. Die Anpresszylinder 16, 17 sind (nicht dargestellt) mit den Kegelscheibenpaaren 11, 12 gekoppelt. Die Kegelscheibenpaare 11, 12 sind des Weiteren mit einer (nicht dargestellten) Verstelleinrichtung zum Verstellen der Übersetzung des Kegelscheibenumschlingungsgetriebes ausgestattet.
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Die durch die Antriebsmaschine 8 angetriebene Hydraulikpumpe 3 stellt an einem Pumpenausgang 18 einen Ausgangsdruck bereit, der zur Hydraulikversorgung der Anpresszylinder 16, 17 des Variators 5 und weiterer Verbraucher dient, die durch Punkte 19 angedeutet sind. Dabei ist die Hydraulikpumpe 3 so im Momentenfluss zwischen der Antriebsmaschine 8 und dem Variator 5 angeordnet, dass die Hydraulikpumpe 3 an ihrem Pumpenausgang 18 einen von einem Moment des Momentenflusses abhängigen Druck bereitstellt.
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Gemäß einem wesentlichen Aspekt der Erfindung wird der am Pumpenausgang 18 der Hydraulikpumpe 3 bereitgestellte Druck nicht direkt zum Einstellen eines momentenabhängigen Anpressdrucks verwendet. Zwischen den Pumpenausgang 18 der Hydraulikpumpe 3 und die Anpresszylinder 16, 17 des Variators 5 ist eine zusätzliche Hydraulikeinrichtung 20; 50; 70 geschaltet. Die zusätzliche Hydraulikeinrichtung 20; 50; 70 ermöglicht eine bedarfsgerechte Variatoranpressung auch dann, wenn der von der Hydraulikpumpe 3 dargestellte Pumpenmomentenfühler mit einer festen Umsetzung des Verhältnisses zwischen Druck und Moment ausgeführt ist.
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Bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst die zusätzliche Hydraulikeinrichtung 20 zwei hydraulische Widerstände 21, 22. Die beiden hydraulischen Widerstände 21, 22 sind als Drosseln beziehungsweise Drosselventile ausgeführt. Der hydraulische Widerstand 21 ist als verstellbare Drossel beziehungsweise als verstellbares Drosselventil ausgeführt, die beziehungsweise das durch direkte oder indirekte Kopplung an die Variatorübersetzung einen von dem Pumpenmomentenfühler 3 am Pumpenausgang 18 bereitgestellten Druck auf einen gewünschten Anpressdruck reduziert. Zu diesem Zweck sind die beiden hydraulischen Widerstände 21, 22 in Reihe geschaltet.
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Von einer Verzweigung 24 zwischen den beiden hydraulischen Widerständen 21, 22 erstreckt sich eine Verbindungsleitung 25, die sich verzweigt zu den Anpresszylindern 16, 17. Dabei dient der zweite hydraulische Widerstand 22 dazu, den Anpressdruck in den Anpresszylindern 16, 17 zum Umgebungsdruck abzugrenzen. Die in Reihe geschalteten hydraulischen Widerstände 21, 22 stellen einen hydraulischen Spannungsteiler dar. Der Gesamtdurchflusswiderstand der beiden hydraulischen Widerstände 21, 22 wird vorzugsweise möglichst groß gewählt, um den Volumenstrom und damit die hydraulische Verlustenergie gering zu halten.
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Das in 2 dargestellte Hydrauliksystem 41 umfasst in der zusätzlichen Hydraulikeinrichtung 50, wie bei dem vorangegangenen Ausführungsbeispiel, zwei in Reihe geschaltete hydraulische Widerstände 51, 52. Die beiden hydraulischen Widerstände 51, 52 sind als Drosseln ausgeführt und stellen einen Spannungsteiler dar. Der hydraulische Widerstand 51 ist in Abhängigkeit der Variatorübersetzung verstellbar.
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Im Unterschied zu dem vorangegangenen Ausführungsbeispiel umfasst die zusätzliche Hydraulikeinrichtung 50 ein Druckregelventil 55, das als Verhältnisdruckregelventil ausgeführt ist. Von einer zwischen den beiden hydraulischen Widerständen 51, 52 angeordneten Verzweigung 54 erstreckt sich eine Steuerleitung 56 zu dem Druckregelventil 55. Eine weitere Steuerleitung 57 erstreckt sich von dem Druckregelventil 55 zu einer Verbindungsleitung 58, die sich verzweigt und zu den Anpresszylindern 16, 17 führt.
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Das Druckregelventil 55 wird über einen Druckanschluss mit dem Ausgangsdruck der als Pumpenmomentenfühler ausgeführten Hydraulikpumpe 3 beaufschlagt. Darüber hinaus umfasst das Druckregelventil 55 einen Tankdruckanschluss und einen Anpressdruckanschluss. An den Anpressdruckanschluss ist die Verbindungsleitung 58 angeschlossen.
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Über das als Verhältnisdruckregelventil ausgeführte Druckregelventil 55 können die Anpresskammern in den Anpresszylindern 16, 17 mit einem Anpressdruck versorgt werden, der in einem festen Verhältnis zum Versorgungsdruck des von den beiden hydraulischen Widerständen 51, 52 dargestellten Spannungsteilers steht. Bei dem Versorgungsdruck des Spannungsteilers handelt es sich um den Ausgangsdruck der Hydraulikpumpe 3.
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Das feste Verhältnis zwischen dem Anpressdruck und dem Versorgungsdruck vom Spannungsteilers wird durch die Auslegung des Druckregelventils 55 bestimmt. Mit dem Druckregelventil 55 wird der Anpressdruck proportional zum Ausgangsdruck der Reihenschaltung der hydraulischen Widerstände 51, 52 eingestellt.
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Das Druckverhältnis kann eins betragen oder auf einen anderen Wert ausgelegt werden, um den Erfordernissen des Gesamtkonzepts optimal gerecht zu werden. Dabei können zum Beispiel die angestrebten Druckniveaus, andere hydraulische Verbraucher oder die Baugröße des Momentenfühlers berücksichtigt werden.
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Das in 3 dargestellte Hydrauliksystem 61 umfasst in der zusätzlichen Hydraulikeinrichtung 70 einen Ventilmomentenfühler 71. Der Ventilmomentenfühler 71 ist als 3/2-Wegeventil mit einem Tankdruckanschluss und einem Pumpendruckanschluss ausgeführt, der mit dem Pumpenausgang 18 der Hydraulikpumpe 3 in Verbindung steht. Der Ventilmomentenfühler 71 ist auf der Abtriebsseite 14 des Variators 5 antriebsmäßig mit dem ausgangsseitigen Kegelscheibenpaar 12 verbunden.
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An den dritten Anschluss des Ventilmomentenfühlers 71 ist eine Steuerleitung 73 angeschlossen, über die ein Anpressventil 75 angesteuert wird. In der in 3 dargestellten Stellung des Ventilmomentenfühlers 71 ist der Pumpenausgang 18 mit der Steuerleitung 73 verbunden. Über eine Rückführung 74 ist der Steuerdruck auf den Ventilmomentenfühler 71 zurückgeführt. In seiner zweiten Ventilstellung wird die Steuerleitung 73 in den Tank entlastet.
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Das Anpressventil 75 ist als Proportionalventil mit drei Anschlüssen und zwei Endstellungen ausgeführt. An einen ersten Anschluss des Anpressventils 75 ist der Pumpenausgang 18 der Hydraulikpumpe 3 angeschlossen. An einen zweiten Anschluss des Anpressventils 75 ist eine sich verzweigende Verbindungsleitung 78 zu den Anpresszylindern 16, 17 angeschlossen. An einen dritten Anschluss des Anpressventils 75 ist ein beziehungsweise der Tank für Hydraulikmedium angeschlossen.
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An eine Seite, in 3 rechts, des Anpressventils 75 ist zusätzlich zu der Steuerleitung 73 eine weitere Steuerleitung 76 angeschlossen, die mit dem Pumpenausgang 18 in Verbindung steht. An die andere Seite, in 3 links, des Anpressventils 75 ist eine weitere Steuerleitung 77 angeschlossen, über die der Anpressdruck von der Verbindungsleitung 78 rückgeführt wird.
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Über das Anpressventil 75 kann der Anpressdruck proportional zu der Summe aus den beiden Momentenfühlersignalen, die über die Steuerleitungen 73 und 76 bereitgestellt werden, eingestellt werden. Darüber hinaus können weitere Verbraucher über den Pumpenausgang 18 der Hydraulikpumpe 3 mit hydraulischer Energie versorgt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Hydrauliksystem
- 3
- Hydraulikpumpe
- 5
- Variator
- 6
- Antriebsstrang
- 8
- Antriebsmaschine
- 10
- Umschlingungsorgan
- 11
- Kegelscheibenpaar
- 12
- Kegelscheibenpaar
- 14
- Abtriebsseite
- 16
- Anpresszylinder
- 17
- Anpresszylinder
- 18
- Pumpenausgang
- 19
- Punkte
- 20
- zusätzliche Hydraulikeinrichtung
- 21
- hydraulischer Widerstand
- 22
- hydraulischer Widerstand
- 24
- Verzweigung
- 25
- Verbindungsleitung
- 41
- Hydrauliksystem
- 50
- zusätzliche Hydraulikeinrichtung
- 51
- hydraulischer Widerstand
- 52
- hydraulischer Widerstand
- 54
- Verzweigung
- 55
- Druckregelventil
- 56
- Steuerleitung
- 57
- Steuerleitung
- 58
- Verbindungsleitung
- 61
- Hydrauliksystem
- 70
- zusätzliche Hydraulikeinrichtung
- 71
- Ventilmomentenfühler
- 73
- Steuerleitung
- 74
- Rückführung
- 75
- Anpressventil
- 76
- Steuerleitung
- 77
- Steuerleitung
- 78
- Verbindungsleitung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011013477 A1 [0002]
