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Die Erfindung betrifft ein Getriebe zum Einsatz in Kraftfahrzeugen, umfassend eine Verzahnung, insbesondere in Form von Schaltelementen, Radsätzen und dergleichen, zumindest eine Nasskupplung, und zumindest eine Getriebeeinrichtung, insbesondere in Form eines Retarders.
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Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Verfahren zum Betreiben eines Getriebes, zum Einsatz in Kraftfahrzeugen, umfassend eine Verzahnung, insbesondere in Form von Schaltelementen, Radsätzen und dergleichen, zumindest eine Nasskupplung, und zumindest eine Getriebeeinrichtung, insbesondere in Form eines Retarders.
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Üblicherweise besitzen Getriebe für Lastkraftwagen eine Trockenkupplung und einen gemeinsamen Ölhaushalt für die Verzahnung des Getriebes und für ein hydrodynamisches Bremssystem, welches auch als Retarder bezeichnet wird. Aus der
DE 10 2006 030 791 A1 ist beispielsweise ein Getriebe bekannt, das einen gemeinsamen Ölhaushalt von hydrodynamischem Retarder und der Verzahnung des Getriebes aufweist.
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Darüber hinaus ist es auch bekannt, anstelle der Trockenkupplung eine Nasskupplung einzusetzen. In diesem Fall ist sowohl eine aktive Kühlung der Nasskupplung erforderlich, als auch eine entsprechende Hydraulikflüssigkeit bzw. ein entsprechendes Öl, welches kompatibel zur Nasskupplung ist. Dies bedingt eine zusätzliche Pumpeneinrichtung und zusätzliche Dichtungen für einen getrennten Hydraulikflüssigkeitshaushalt von Getriebe und Nasskupplung.
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Nachteilig ist somit, dass für die an den gemeinsamen Hydraulikkreislauf angeschlossenen Getriebeteile oder -elemente jeweils separate Pumpen und Dichtungen angeordnet werden müssen.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Getriebe sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Getriebes zur Verfügung zu stellen, welche einfach im Aufbau und kostengünstig in der Herstellung bzw. im Betrieb sind. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Getriebe und ein Verfahren zum Betreiben eines Getriebes zur Verfügung zu stellen, welche eine zuverlässige Versorgung, insbesondere Kühlung des Getriebes und seiner Komponenten ermöglichen.
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Die vorliegende Erfindung löst die Aufgaben bei einem Getriebe zum Einsatz in Kraftfahrzeugen, umfassend eine Verzahnung, insbesondere in Form von Schaltelementen, Radsätzen und dergleichen, zumindest eine Nasskupplung zum lösbaren Einbinden des Getriebes in den Kraftfluss zwischen einem Antriebsmotor und den angetriebenen Rädern, und zumindest eine Getriebeeinrichtung, insbesondere in Form eines Retarders, dadurch, dass das Getriebe derart ausgebildet ist, dass zumindest ein gemeinsamer Hydraulikflüssigkeitskreislauf für zumindest einer der Nasskupplungen und für zumindest eine der Getriebeeinrichtungen bereitgestellt wird.
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Die vorliegende Erfindung löst die Aufgaben ebenfalls bei einem Verfahren zum Betreiben eines Getriebes zum Einsatz in Kraftfahrzeugen, umfassend eine Verzahnung, insbesondere in Form von Schaltelementen, Radsätzen und dergleichen, zumindest eine Nasskupplung, und zumindest eine Getriebeeinrichtung, insbesondere in Form eines Retarders, dadurch, dass zumindest eine der Nasskupplungen und zumindest eine der Getriebeeinrichtungen über einen gemeinsamen Kreislauf mit Hydraulikflüssigkeit versorgt werden.
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Einer der damit erzielten Vorteile ist, dass damit ein einziger Hydraulikkreislauf sowohl für die Beaufschlagung einer Nasskupplung als auch für die Beaufschlagung einer Getriebeeinrichtung, insbesondere in Form einer hydrodynamischen Einrichtung, beispielsweise eines Retarders oder dergleichen ermöglicht wird, was Bauteile einspart und eine kostengünstige Herstellung des Getriebes ermöglicht. Dies ist insbesondere bei einer Getriebeeinrichtung in Form eines Retarders möglich, da der Retarder hauptsächlich dann benutzt wird, wenn wenig Kupplungsleistung erforderlich ist, bspw. bei einer Bergabfahrt bzw. die Nasskupplung insbesondere bei Anfahrgängen gekühlt werden muss, wenn der Retarder nicht benötigt wird. Ein weiterer Vorteil ist, dass damit der Bauraum reduziert werden kann, was die Flexibilität des Getriebes hinsichtlich des Einsatzes in verschiedenen Kraftfahrzeugen und die Anpassung an äußere Bedingungen verbessert.
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Unter dem Begriff Verzahnung sind insbesondere in der Beschreibung, vorzugsweise in den Ansprüchen diejenigen Getriebeelemente eines Getriebes zu verstehen, die üblicherweise drehmomentabwärts der Kupplung oder Doppelkupplung angeordnet sind, also beispielsweise Radsätze, Schaltelemente zum Betätigen von Radsätzen, Planetengetriebe, etc. und zur Bereitstellung von Übersetzungen zwischen Antriebs- und Abtriebswelle des Getriebes dienen. Unter dem Begriff Verzahnung sind insbesondere keine Getriebeeinrichtungen wie Kühleinrichtungen für den Hydraulikkreislauf, hydrodynamische Einrichtungen wie Retarder oder dergleichen zu verstehen.
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Die Begriffe Öl, Hydrauliköl und allgemein Hydraulikflüssigkeit werden insbesondere in der Beschreibung, vorzugsweise in den Ansprüchen synonym verwendet.
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Weitere Merkmale, Vorteile und Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung wird neben zumindest einer der Nasskupplungen und zumindest einer der Getriebeeinrichtungen, wie z. B. einem Retarder, auch die Verzahnung des Getriebes mit Hydraulikflüssigkeit aus dem gemeinsamen Hydraulikhaushalt beaufschlagt. Durch dann lediglich einen einzigen benötigten Hydraulikkreislauf wird die Zahl der benötigten Bauteile soweit wie möglich reduziert.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung erfolgt die Beaufschlagung zumindest einer der Nasskupplungen sowie zumindest einer der Getriebeeinrichtungen, z. B. eines Retarders, und ggf. auch der Verzahnung des Getriebes, mittels einer gemeinsamen Pumpeneinrichtung. Dadurch, dass lediglich eine Pumpe zur Versorgung des gesamten Getriebes einschließlich Retarder und Nasskupplung benötigt wird, kann die Zahl der benötigten Komponenten auf ein Mindestmaß reduziert werden. Auch hier wirkt sich vorteilhaft aus, dass der Retarder in der Regel dann verwendet wird, z. B. bei Bergabfahrt, wenn die Kupplung nicht betätigt wird, bzw. bei Anfahrvorgängen, bei denen lediglich die Kupplung, jedoch nicht der Retarder benutzt wird.
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Zweckmäßigerweise ist in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ein Ventil zur wechselweisen und/oder jeweils anteiligen Beaufschlagung der zumindest einen Nasskupplung und der zumindest einen Getriebeeinrichtung mit Hydraulikflüssigkeit angeordnet. Damit lässt sich auf einfache Weise die Hydraulikflüssigkeit wechselweise zur Getriebeeinrichtung oder zur Nasskupplung leiten. Dabei ist es möglich, auch insgesamt weniger als den vollständigen Volumenstrom an Hydraulikflüssigkeit der Nasskupplung und der Getriebeeinrichtung zuzuleiten. Beispielsweise können Rückführungsrohre angeordnet sein, in die ein Teil des Hydraulikflüssigkeitsstroms leitbar ist. Ebenso ist eine Umleitung zur Betätigung von anderen Getriebeelementen, etc. möglich.
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Vorteilhafterweise ist die Pumpeneinrichtung steuerbar. Mittels einer steuerbaren Pumpeneinrichtung kann der Hydraulikflüssigkeitsstrom den jeweiligen Bedürfnissen angepasst werden, so dass eine verbesserte Kühlung erreicht wird. Beispielsweise kann auf diese Weise eine geeignete Kühlstrategie für das Getriebe durch entsprechende Steuerung der Pumpeneinrichtung, insbesondere zusammen mit einem steuerbaren Ventil umgesetzt werden, so dass die Effizienz der Versorgung mit Hydraulikflüssigkeit insgesamt weiter erhöht wird.
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Zweckmäßigerweise ist die zumindest eine gemeinsame Pumpeneinrichtung mit einer elektrischen Maschine koppelbar. Damit ist beispielsweise auch eine Förderung mit Hydraulikflüssigkeit durch die gemeinsame Pumpeneinrichtung möglich, wenn ein Fahrzeug mit dem Getriebe steht oder sich sehr langsam bewegt. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn die Nasskupplung mit einer sogenannten „Hillholder“-Funktion versehen ist, was eine hohe Reibleistung und damit eine hohe Kühlanforderung in der Nasskupplung bedingt, um eine Überhitzung der Nasskupplung bei Einsatz der „Hillholder“-Funktion an einem Berg zu vermeiden. Eine elektrische Maschine bietet auch den Vorteil, dass sie stromlos geschaltet werden kann und bei permanenter Kopplung derselben mit der gemeinsamen Pumpeneinrichtung keine nennenswerten Schleppverluste erzeugt. Insgesamt wird durch eine Kopplung der gemeinsamen Pumpeneinrichtung mit einer elektrischen Maschine eine Erhöhung der Flexibilität des Getriebes bei gleichzeitiger verbesserter Beaufschlagung des Getriebeelements mit Hydraulikflüssigkeit ermöglicht.
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Vorteilhafterweise ist eine Verzahnungspumpeneinrichtung zur Versorgung der Verzahnung mit Hydraulikflüssigkeit angeordnet und mittels der Verzahnungspumpeneinrichtung ist die zumindest eine Nasskupplung mit Hydraulikflüssigkeit zumindest teilweise versorgbar. Damit lassen sich insbesondere bei einer Kopplung mit einer elektrischen Maschine deren Arbeitszyklen reduzieren und es kann trotzdem ein minimaler Hydraulikflüssigkeitsbedarf für die Nasskupplung über die Verzahnungspumpeneinrichtung sichergestellt werden. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn das Getriebe in Neutral geschaltet ist und die Verzahnung im Wesentlichen keine Hydraulikflüssigkeit benötigt. Die überschüssige Hydraulikflüssigkeit kann dann an die Nasskupplung(en) weitergeleitet werden.
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Zweckmäßigerweise ist eine der Getriebeeinrichtungen als Kühleinrichtung ausgebildet, umfassend eine eigene Pumpeneinrichtung und wobei mittels der Kühleinrichtung die zumindest eine Nasskupplung mit der Hydraulikflüssigkeit zumindest teilweise beaufschlagbar ist. Damit wird die Flexibilität des Getriebes weiter erhöht, da die Pumpe der Kühleinrichtung die Nasskupplung(en) ebenfalls mit Hydraulikflüssigkeit beaufschlagen kann, solange diese gekühlt werden muss.
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Vorteilhafterweise umfasst die Pumpeneinrichtung der Kühleinrichtung einen vom Zustand des Getriebes unabhängig steuerbaren Antrieb. Damit wird die Flexibilität des Getriebes weiter erhöht, da die Pumpeneinrichtung derart gesteuert werden kann, so dass eine geeignete Betriebsstrategie zur bedarfsgerechten Versorgung mit Hydrauliköl der Nasskupplung ermöglicht wird. Insbesondere kann ebenfalls eine Versorgung mit einem Minimum an Hydrauliköl im neutral geschalteten Getriebe über eine Verzahnungspumpeneinrichtung erfolgen.
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Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben eines Getriebes mit Verzahnung, Nasskupplung sowie Getriebeeinrichtung insbesondere in Form eines Retarders wird zumindest eine der Nasskupplungen und zumindest eine der Getriebeeinrichtungen mit Hydraulikflüssigkeit aus einem gemeinsamen Hydraulikhaushalt beaufschlagt.
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In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens wird des Weiteren auch die Verzahnung (10) mit Hydraulikflüssigkeit aus dem gemeinsamen Hydraulikhaushalt beaufschlagt.
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In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens erfolgt die Beaufschlagung mittels einer gemeinsamen Pumpeneinrichtung.
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Zweckmäßigerweise wird bei einem derartigen Verfahren des Weiteren wechselweise und/oder jeweils anteilig die zumindest eine Nasskupplung und die zumindest eine Getriebeeinrichtung mit Hydraulikflüssigkeit beaufschlagt, insbesondere in Abhängigkeit des Beschleunigungszustandes eines mit dem Getriebe versehenen Kraftfahrzeugs. Damit lässt sich auf einfache Weise die Hydraulikflüssigkeit wechselweise zur Getriebeeinrichtung oder zur Nasskupplung leiten. Dabei ist es möglich, auch insgesamt weniger als den vollständigen Volumenstrom an Hydraulikflüssigkeit der Nasskupplung und der Getriebeeinrichtung zuzuleiten.
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Vorteilhafterweise wird weiterhin bei einem derartigen Verfahren die gemeinsame Pumpeneinrichtung mittels einer elektrischen Maschine zumindest teilweise angetrieben. Damit ist beispielsweise auch eine Förderung mit Hydraulikflüssigkeit durch die gemeinsame Pumpeneinrichtung möglich, wenn ein Fahrzeug mit dem Getriebe steht oder sich sehr langsam bewegt. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn die Nasskupplung mit einer sogenannten „Hillholder“-Funktion versehen ist, was eine hohe Reibleistung und damit eine hohe Kühlanforderung in der Nasskupplung bedingt, um eine Überhitzung der Nasskupplung bei Einsatz der „Hillholder“-Funktion an einem Berg zu vermeiden. Eine elektrische Maschine bietet auch den Vorteil, dass sie stromlos geschaltet werden kann und bei permanenter Kopplung derselben mit der gemeinsamen Pumpeneinrichtung keine nennenswerten Schleppverluste erzeugt. Insgesamt wird durch eine Kopplung der gemeinsamen Pumpeneinrichtung mit einer elektrischen Maschine eine Erhöhung der Flexibilität des Getriebes bei gleichzeitiger verbesserter Beaufschlagung des Getriebeelements mit Hydraulikflüssigkeit ermöglicht.
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Zweckmäßigerweise wird mittels einer Verzahnungspumpeneinrichtung die Verzahnung und zumindest teilweise die zumindest eine Nasskupplung mit Hydraulikflüssigkeit beaufschlagt. Damit lassen sich insbesondere bei einer Kopplung mit einer elektrischen Maschine deren Arbeitszyklen reduzieren und es kann trotzdem ein minimaler Hydraulikflüssigkeitsbedarf für die Nasskupplung über die Verzahnungspumpeneinrichtung sichergestellt werden. Dieses Verfahren ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn das Getriebe in neutral geschaltet ist und die Verzahnung im Wesentlichen keine Hydraulikflüssigkeit benötigt. Die überschüssige Hydraulikflüssigkeit kann dann an die Nasskupplung(en) weitergeleitet werden.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen, und aus dazugehöriger Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte Ausführungen und Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile oder Elemente beziehen.
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Dabei zeigen jeweils in schematischer Form
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1 ein Teil eines Getriebes gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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2 ein Getriebe gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
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3 ein Getriebe gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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1 zeigt ein Teil eines Getriebes gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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In 1 ist ein gemeinsamer Hydraulikölkreislauf von Retarder 3 und nasser Doppelkupplung 2 gezeigt. Die Verzahnung 10 des Getriebes kann dabei eine andere Hydraulikflüssigkeit oder ein anderes Öl verwenden. Mittels einer Pendelschieberpumpe 4 und einem nachgeschalteten hydraulischen Ventil 4 kann wechselweise der Kreislauf für die nasse Doppelkupplung 2 oder der Kreislauf für den Retarder 3 mit Hydraulikflüssigkeit aus einem Retarderbehälter 8 gefördert werden Zwischen Pendelschieberpumpe 5 und Retarderbehälter 8 ist ein Saugfilter 6 angeordnet. Nach Durchströmen der nassen Doppelkupplung 2 bzw. des Retarders 3 fließt die Hydraulikflüssigkeit zurück in den Retarderbehälter 8. Wahlweise kann das Ventil 4 auch die Volumenströme anteilsmäßig an Retarder 3 und nasse Kupplung 2 verteilen. Mittels eines Befüllventils 7 kann die Pumpe 5 auch aus einem in zwei Kammern unterteilten Retarderbehälter 8 wahlweise aus einer oder beiden Kammern Hydraulikflüssigkeit fördern.
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2 zeigt ein Getriebe gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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In 2 ist ein Getriebe 1 gezeigt, umfassend eine Nasskupplung 2 und einen Retarder 3. Drehmomentabwärts der Nasskupplung 2 ist eine Verzahnung 10 angeordnet, die in Eingriff mit dem Retarder 3 bringbar ist. Der Retarder 3 ist also von der Verzahnung 10 abkoppelbar. Das Getriebe 1 umfasst eine Getriebeölpumpe 1a für dessen Verzahnung 10. Der Retarder 3 umfasst eine Ölpumpe 3a, die mit einer elektrischen Maschine 9 gekoppelt ist und die über eine Leitung 20 mit der Nasskupplung 2 zur Versorgung mit Öl verbunden ist. Damit kann beispielsweise eine Pumpenwelle der Ölpumpe 3a des Retarders 3 von der elektrischen Maschine 9 betätigt werden. Somit kann dann eine Ölförderung durch die Retarderpumpe 3a zur Kühlung ermöglicht werden, wenn das Kraftfahrzeug steht oder sehr langsam fährt, was eine kleine Geschwindigkeit und damit eine kleine Förderleistung der Retarderpumpe 3a bei mechanischer Kopplung bedeuten würde. Der Antriebe der Ölpumpe 3a des Retarders 3 ist insbesondere vorteilhaft, wenn die Nasskupplung 2 mit einer „Hillholder“-Funktion versehen ist. Diese Funktion geht wie bereits ausgeführt, mit hoher Reibleistung und einer damit verbundenen hohen Kühlanforderung in der Nasskupplung 2 einher. Somit ist – wenn das Fahrzeug mit dem Getriebe durch die Nasskupplung 2 am Berg gehalten wird – eine gute Kühlung der Nasskupplung 2 erforderlich, damit diese nicht überhitzt. Die elektrische Maschine 9 bietet auch den Vorteil, dass diese im angekoppelten Zustand des Retarders 3 an die Verzahnung 10 stromlos geschaltet werden kann und dadurch keine nennenwerten Schleppverluste entstehen. Um die Anzahl der Arbeitszyklen der elektrischen Maschine 9 zu reduzieren, kann über eine geeignete Leitungsführung 21 der minimale Ölbedarf der Nasskupplung 2 auch über die Getriebeölpumpe 1a sichergestellt werden. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn das Getriebe 1 in neutral geschaltet ist und die Verzahnung 10 im Wesentlichen kein Öl benötigt. Dann kann das überschüssige Ölvolumen an die Nasskupplung 2 weitergeleitet werden.
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3 zeigt ein Getriebe gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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In 3 ist im Wesentlichen ein Getriebe 1 gemäß 2 gezeigt. Im Unterschied zum Getriebe 1 gemäß 2 ist beim Getriebe 1 gemäß 3 anstelle des Retarders 3 der Retarderpumpe 3a und der elektrischen Maschine 9 eine Kühleinrichtung 11 angeordnet, die eine von der Verzahnung 10 unabhängig steuerbare Ölpumpe 11a aufweist. Die Kühleinrichtung 11 ist über eine Leitung 20 mit der Nasskupplung 2 verbunden. Weiterhin ist die Ölpumpe 1a der Verzahnung 10 des Getriebes 1 über eine Leitung 21 mit der Nasskupplung 2 verbunden. Die Pumpe 11a der Kühleinrichtung 11 kann dazu genutzt werden, die Nasskupplung 2 mit Hydrauliköl zu versorgen, solange diese gekühlt werden muss. Da der Antrieb der Ölpumpe 11a der Kühleinrichtung 11 vollständig unabhängig vom Getriebe 1 bzw. der Verzahnung 10 ausgebildet sein kann, kann damit auch eine geeignete Strategie zum Betrieb einer bedarfsgerechten Hydraulikölversorgung der Nasskupplung 2 ermöglicht werden. Im neutral geschalteten Getriebe 1 kann über die Getriebeölpumpe 1a auch eine Versorgung mit einer Mindestmenge von Hydraulikflüssigkeit bereitgestellt werden.
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Zusammenfassend bietet die vorliegende Erfindung den Vorteil, dass die Anzahl der Bauelemente zur Beaufschlagung von Getriebeelementen mit Hydraulikflüssigkeit vermindert werden kann, bei gleichzeitig zuverlässiger Bereitstellung von Hydraulikflüssigkeit. Ein weiterer Vorteil ist, dass damit der Bauraum reduziert werden kann, was die Flexibilität des Getriebes hinsichtlich des Einsatzes in verschiedenen Kraftfahrzeugen und die Anpassung an äußere Bedingungen verbessert.
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Obwohl die vorliegende Erfindung vorstehend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist sie nicht darauf beschränkt, sondern auf vielfältige Weise modifizierbar.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Getriebe
- 1a
- Getriebeölpumpe
- 2
- Nasskupplung
- 3
- Retarder
- 3a
- Retarderpumpe
- 4
- Ventil
- 5
- Pumpe
- 6
- Filter
- 7
- Befüllventil
- 8
- Retarderbehälter
- 9
- elektrische Maschine
- 10
- Verzahnung
- 11
- Kühleinrichtung
- 11a
- Pumpe Kühleinrichtung
- 20, 21
- Leitungen
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006030791 A1 [0003]
