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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen eines Betriebszustandes einer mit einer veränderbaren Steuerkraft beaufschlagbaren Ventileinrichtung eines Hydrauliksystems eines Getriebes gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art.
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Die Druckschrift
DE 10 2011 119 631 A1 zeigt ein Volumensteuerventil einer hydraulischen Getriebesteuerung über dessen drei Schaltzustände die Kühlung während verschiedener Betriebszustände des Getriebes gewährleistet wird.
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Aus der Druckschrift
DE 10 2011 100 862 A1 ist eine Doppelkupplungsanordnung bekannt, die mit nur einem Drucksensor die beiden Teilkupplungen einer Doppelkupplung ansteuert.
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Schließlich ist aus der nicht veröffentlichten deutschen Patentanmeldung
DE 10 2014 207 808.3 der Anmelderin ein Hydrauliksystem bzw. eine hydraulische Betätigungsvorrichtung eines als Doppelkupplungsgetriebe ausgeführten Getriebes bekannt, in dem neun Übersetzungen für Vorwärtsfahrt und eine Übersetzung für Rückwärtsfahrt einlegbar sind. Die Betätigungsvorrichtung ist mit einer Pumpeneinrichtung mit zwei Pumpeneinheiten gekoppelt, wobei die erste Pumpeneinheit als verstellbare Flügelzellenpumpe und die zweite Pumpeneinheit als Konstantpumpe ausgebildet ist. Eine Druckseite der die Getriebehauptpumpe darstellenden ersten Pumpeneinheit steht mit einem Primärdruckkreis in Verbindung, in dem ein Systemdruck vorliegt, der wiederum über ein vorsteuerbares Systemdruckventil einstellbar ist. Stromab des Systemdruckventils ist eine ebenfalls vorsteuerbare Ventileinrichtung vorgesehen, die ein als Steuerventil ausgebildetes sogenanntes Kühlventil darstellt.
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In einer ersten Schaltstellung des Kühlventils ist der Primärdruckkreis mit einem ersten Bereich des stromab des Systemdruckventils vorliegenden Sekundärdruckkreises verbunden. In einer zweiten Schaltstellung des Kühlventils ist der Primärdruckkreis über das Kühlventil sowohl mit dem ersten Bereich des Sekundärdruckkreises als auch mit einem zweiten Bereich des Sekundärdruckkreises verbunden, über den zwei Kupplungen eines Doppelkupplungssystems des Getriebes mit der betriebszustandsabhängig jeweils erforderlichen Kühlölmenge beaufschlagbar sind. Eine Saugseite der zweiten Pumpeneinheit ist sowohl in der ersten Schaltstellung als auch in der zweiten Schaltstellung des Kühlventils im Bereich des Kühlventils vom Systemdruckventil getrennt. Wird das Kühlventil in eine dritte Schaltstellung überführt, ist der Primärdruckkreis über das Kühlventil mit dem zweiten Bereich des Sekundärdruckkreises verbunden, womit das vom Primärdruckkreis über das Systemdruckventil in den Sekundärdruckkreis eingeleitete Hydraulikfluidvolumen vollständig zur Kühlung des Doppelkupplungssystems verwendet wird.
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Nachteilhafterweise ist die jeweils vorliegende Schaltstellung des Kühlventils nicht sensierbar, womit Fehlfunktionen und daraus resultierende Unterversorgung der stromab des Kühlventils vorgesehenen Bereiche des Sekundärdruckkreises und der darüber mit Schmier- und Kühlöl zu versorgenden Bereiche des Getriebes nicht ermittelbar sind.
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Bestimmen eines Betriebszustandes einer mit einer veränderbaren Steuerkraft beaufschlagbaren Ventileinrichtung eines Hydrauliksystems eines Getriebes zur Verfügung zu stellen, mittels welchem Fehlfunktionen im Bereich der Ventileinrichtung auf einfache Art und Weise ermittelbar sind, um eine Unterversorgung von stromab der Ventileinrichtung vorgesehen Bereichen eines Hydrauliksystems eines Getriebes mit geringem Aufwand vermeiden zu können.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Bestimmen eines Betriebszustandes einer mit einer veränderbaren Steuerkraft beaufschlagbaren Ventileinrichtung eines Hydrauliksystems eines Getriebes sind ein Druck eines Primärdruckkreises und eines Sekundärdruckkreises des Hydrauliksystems stromab eines Systemdruckventils über das Systemdruckventil in Abhängigkeit eines am Systemdruckventil anliegenden Versorgungsvolumenstromes einer Druckmittelquelle und einer am Systemdruckventil anlegbaren Steuerkraft einstellbar. Die Ventileinrichtung ist stromab des Systemdruckventils im Sekundärdruckkreis vorgesehen, wobei das Systemdruckventil in Abhängigkeit eines steuerkraftseitig angeforderten aktuellen Betriebszustandes der Ventileinrichtung über die Ventileinrichtung mit verschiedenen hydraulischen Verbrauchern des Getriebes verbindbar ist.
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Erfindungsgemäß wird der Versorgungsvolumenstrom zum Bestimmen des Betriebszustandes der Ventileinrichtung auf ein Niveau eingestellt, zu dem sich im Primärdruckkreis und im Sekundärdruckkreis jeweils ein Druck einstellt, der jeweils oberhalb eines über die aktuell am Systemdruckventil anliegende Steuerkraft einzustellenden Druckes liegt. Der Druck im Sekundärdruckkreis wird ermittelt und anschließend wird die an der Ventileinrichtung anliegende Steuerkraft verändert. Der nach dem Verändern der Steuerkraft vorliegende Druck im Sekundärdruckkreis wird bestimmt und anhand dieses Druckes und der aktuell an der Ventileinrichtung anliegenden Steuerkraft wird verifiziert, ob die Ventileinrichtung eine mit der Veränderung der an der Ventileinrichtung anliegenden Steuerkraft korrespondierenden Betriebszustandsänderung aufweist.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Kenntnis zugrunde, dass jeder über die Ventileinrichtung mit dem Systemdruckventil verbindbare hydraulische Verbraucher des Getriebes bzw. die zu diesen führenden Kühlölstrecken unterschiedliche Leitungswiderstände aufweisen. In Abhängigkeit des jeweils vorliegenden Betriebszustandes der Ventileinrichtung wird das Systemdruckventil über die Ventileinrichtung in unterschiedlichem Umfang mit den verschiedenen Verbrauchern des Getriebes gekoppelt, womit der hydraulische Widerstand in Abhängigkeit des aktuellen Betriebszustandes der Ventileinrichtung stromab der Ventileinrichtung variiert. Der stromab der Ventileinrichtung in Abhängigkeit des Betriebszustandes der Ventileinrichtung variierende Leitungswiderstand führt wiederum zu einer charakteristischen Veränderung des sich bei dem definiert eingestellten Versorgungsvolumenstrom der Druckmittelquelle einstellenden Systemdrucks bzw. des Drucks im Bereich des Sekundärdruckkreises und auch des Drucks im Bereich des Primärdruckkreises, der über eine bereits vorhandene Drucksensorik des Getriebes, beispielsweise im Bereich eines Doppelkupplungssystems eines Doppelkupplungsgetriebes, messtechnisch ermittelbar ist.
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Mit anderen Worten führt das Variieren der hydraulischen Strecke stromab der Ventileinrichtung bei gleichbleibendem überschüssigen Volumenstrom zu einer signifikanten Veränderung des Drucks im Bereich des Primärdruckkreises und des Drucks im Bereich des Sekundärdruckkreises, die jeweils einem sogenannten minimal einstellbaren Systemdruck entsprechen. Der minimal einstellbare Systemdruck entspricht dem Druck, der sich aus dem Druckabfall des überschüssigen Volumenstromes über die der Ventileinrichtung nachgelagerte hydraulische Strecke einstellt. Der überschüssige Volumenstrom, der auch als Kühlölvolumenstrom bezeichenbar ist, entspricht jenem Volumenstrom, der von der Druckmittelquelle zur Verfügung gestellt wird und nicht von den über den Primärdruckkreis versorgten hydraulischen Verbrauchern des Getriebes, wie der Getriebeaktuatorik, benötigt wird und über das Systemdruckventil in den Sekundärdruckkreis eingeleitet wird. Zusätzlich ist der in Richtung des Sekundärdruckkreises geführte überschüssige Volumenstrom gegenüber dem gesamten Versorgungsvolumenstrom der Druckmittelquelle um die Leckagevolumenströme des Hydrauliksystems reduziert, womit der überschüssige Volumenstrom dem Volumenstrom entspricht, der ausgehend vom Systemdruckventil in Richtung der Ventileinrichtung geleitet wird.
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Dabei ist der zur Bestimmung des Betriebszustandes der Ventileinrichtung eingestellte Versorgungsvolumenstrom so hoch, dass der in Abhängigkeit des Versorgungsvolumenstromes im Primärdruckkreis und im Sekundärdruckkreis jeweils vorliegende Druck über dem Druck liegt, der sich bei einem entsprechend geringeren Versorgungsvolumenstrom im Abhängigkeit der am Systemdruckventil anliegenden Steuerkraft einstellen würde. Die steuerkraftseitige Abhängigkeit der Einstellung des Drucks im Primärdruckkreis und im Sekundärdruckkreis wird vom aktuell eingestellten Versorgungsvolumenstrom ausgeblendet, da der über das Systemdruckventil zu führende Volumenstrom so groß ist, dass der sich im Bereich des Sekundärdruckkreises zwischen dem Systemdruckventil und der Ventileinrichtung einstellende Druck bestimmend für den Druck im Primärdruckkreis ist und die Drücke im Primärdruckkreis und im Sekundärdruckkreis miteinander korrespondieren und bei entsprechend geringem Druckabfall im Bereich des Systemdruckventils einander nahezu entsprechen.
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Bei einer vorteilhaften Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Durchfluss durch das Systemdruckventil durch Anlegen einer entsprechenden Steuerkraft begrenzt. Dann liegt im Bereich des Systemdruckventils ein definierter Betriebszustand vor, von dem ausgehend der im Primärdruckkreis und Sekundärdruckkreis zur Bestimmung des Betriebszustandes der Ventileinrichtung erforderliche Druck mit geringem Aufwand über den Versorgungsvolumenstrom der Druckmittelquelle und der aktuell am Systemdruckventil anliegenden Steuerkraft einstellbar sind.
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Der Druck des Primärdruckkreises wird bei einer einfach durchführbaren Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens messtechnisch übermittelt und der Druck im Sekundärdruckkreis wird in Abhängigkeit des Druckes im Primärdruckkreis bestimmt. Diese Variante ist besonders dann vorteilhaft, wenn der Druck im Primärdruckkreis über eine im Bereich des Primärdruckkreises bereits vorhandene Drucksensoreinrichtung ermittelbar ist.
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Ist das Getriebe als Doppelkupplungsgetriebe ausgeführt und weist eine einem Doppelkupplungssystem des Doppelkupplungsgetriebes zugeordnete Drucksensoreinrichtung auf, über die ein vom Primärdruckkreis gespeister Betätigungsdruck des Doppelkupplungssystems bestimmbar ist, wird der Druck im Primärdruckkreis bei einer weiteren mit geringem Aufwand durchführbaren Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens über die dem Doppelkupplungssystem zugeordnete Drucksensoreinrichtung messtechnisch ermittelt.
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Der Druck im Primärdruckkreis ist auf besonders einfache Art und Weise über die Drucksensoreinrichtung des Doppelkupplungssystems bestimmbar, wenn zur Bestimmung des Drucks im Primärdruckkreis der Soll-Betätigungsdruck der Doppelkupplung auf einen Wert größer als der aktuell über die am Systemdruckventil anliegende Steuerkraft vorgegebene Druck im Primärdruckkreis eingestellt wird. Dadurch ist gewährleistet, dass eine den Betätigungsdruck einstellende Einrichtung den im Bereich des Doppelkupplungssystems anlegbaren Betätigungsdruck und damit den Druck im Primärdruckkreis nicht auf Werte kleiner als der aktuell im Primärdruckkreis vorliegende Druck begrenzt und der im Bereich der Drucksensoreinrichtung des Doppelkupplungssystems anliegende Druck dem aktuell im Primärdruckkreis vorliegenden Druck entspricht.
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Wird der Druck des Primärdruckkreises und des Sekundärdruckkreises über ein als vorsteuerbares Druckbegrenzungsventil ausgeführtes Systemdruckventil eingestellt, ist die Bestimmung des Betriebszustandes der Ventileinrichtung mit geringem Betätigungsaufwand durchführbar.
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Bei weiteren vorteilhaften Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens ist das Systemdruckventil über die Ventileinrichtung wenigstens in einem ersten Steuerkraftbereich der Ventileinrichtung zumindest mit einer Saugaufladung einer weiteren als Pumpeneinrichtung ausgebildeten Druckmittelquelle und/oder zumindest mit einer Kühlung des Doppelkupplungssystems verbunden und/oder wenigstens in einem zweiten Steuerkraftbereich der Ventileinrichtung zumindest mit einer Kühlung eines Radsatzes des Getriebes gekoppelt.
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Wird bei Ermittlung eines von einem angeforderten Betriebszustand abweichenden Betriebszustandes der Ventileinrichtung ein definierter Spülvolumenstrom durch die Ventileinrichtung geleitet, kann ein unter Umständen durch Schmutzpartikel verursachtes Klemmen eines Ventilschiebers der Ventileinrichtung, ein sogenannter Ventilklemmer, mit geringem Aufwand beseitigt werden.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird bei Ermittlung eines von einem angeforderten Betriebszustand abweichenden Betriebszustandes der Ventileinrichtung ein für einen Fahrer eines mit dem Getriebe ausgeführten Fahrzeuges wahrnehmbares Warnsignal generiert, der das Fahrzeug beispielsweise zur Vermeidung von Schädigungen im Bereich der zu kühlenden und zu schmierenden Komponenten des Getriebes führenden Betriebszustandsverläufe beispielsweise durch Stilllegen des Fahrzeuges vermieden werden können.
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Zusätzlich oder alternativ hierzu ist es bei einer weiteren vorteilhaften Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, dass bei Ermittlung eines von einem angeforderten Betriebszustand abweichenden Betriebszustandes der Ventileinrichtung Überlastfunktionen zu kühlender Bauteile des Getriebes zur Vermeidung thermischer Überbeanspruchung verändert werden.
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Sowohl die in den Patentansprüchen angegebenen Merkmale als auch die im nachfolgenden Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Gegenstandes angegebenen Merkmale sind jeweils für sich alleine oder in beliebiger Kombination miteinander geeignet, den erfindungsgemäßen Gegenstand weiterzubilden.
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Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Gegenstandes ergeben sich aus den Patentansprüchen und dem nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung prinzipmäßig beschriebenen Ausführungsbeispiel.
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Es zeigt:
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1 ein Hydraulikschema eines Hydrauliksystems bzw. einer hydraulischen Betätigungsvorrichtung;
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2 eine Einzeldarstellung einer Ventileinrichtung der hydraulischen Betätigungsvorrichtung gemäß 1 in einem ersten Betriebszustand;
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3 eine 2 entsprechende Darstellung der Ventileinrichtung gemäß 1 in einem zweiten Betriebszustand;
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4 die Ventileinrichtung gemäß 2 in einem dritten Betriebszustand;
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5 ein hydraulisches Ersatzschaltbild der Ventileinrichtung gemäß 2 bis 4 für ein Getriebe mit zwei Hydraulikpumpen und einem gemeinsamen Ölraum;
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6 mehrere Verläufe von Verteilungsfaktoren eines Hydraulikfluidvolumenzuflusses der Ventileinrichtung gemäß 5 über einem Betätigungsstrom eines der Ventileinrichtung zugeordneten elektrohydraulischen Aktuators;
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7 eine vereinfachte Darstellung eines Teils des Hydrauliksystems gemäß 1.
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1 zeigt ein Hydraulikschema eines Hydrauliksystems 1 bzw. einer hydraulischen Betätigungsvorrichtung eines vorliegend als Doppelkupplungsgetriebe ausgeführten Getriebes 2, in dem neun Übersetzungen für Vorwärtsfahrt und eine Übersetzung für Rückwärtsfahrt einlegbar sind. Die Übersetzungen sind über fünf hydraulisch betätigbare Kolben-Zylinder-Einrichtungen 3 bis 7 verstellbare Schaltelemente 8 bis 12 ein- und auslegbar, die vorliegend als Schaltstangen ausgebildet sind. Ein Betätigungsdruck p_B ist über eine vorliegend drei vorgesteuerte und miteinander über Leitungen gekoppelte Schaltventile 13 bis 15 umfassende Ventileinrichtung 16 im Bereich der Kolben-Zylinder-Einrichtungen 3 bis 7 bzw. im Bereich von Kolbenräumen 3A, 3B bzw. 4A, 4B bzw. 5A, 5B bzw. 6A, 6B bzw. 7A, 7B anlegbar. Die Schaltventile 13 bis 15 weisen zur Darstellung der Übersetzungen jeweils mehrere Schaltstellungen auf. Der Betätigungsdruck p_B ist im Bereich von zwei Druckregelventileinheiten 17, 18 frei einstellbar und in Richtung der Schaltventile 13 bis 15 weiterleitbar.
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Die Schaltventile 13 bis 15 sind jeweils über eine als Magnetventil ausgeführte Vorsteuerdruckventileinheit 19, 20 und 21 mit Vorsteuerdruck p_VS13, p_VS14 bzw. p_VS15 in Richtung einer Schaltstellung entgegen jeweils einer Federeinrichtung 22, 23 bzw. 24 beaufschlagbar, die jeweils an einem der Schaltventile 13 bis 15 in Richtung einer ersten Schaltstellung angreifen. Die Vorsteuerdrücke p_VS13, p_VS14 und p_VS15 der Schaltventile 13 bis 15 sind in Abhängigkeit der jeweils vorliegenden Schaltstellung der Vorsteuerdruckventileinheit 19, 20 oder 21 entweder gleich Null oder entsprechen einem Druckwert eines Drucksignales p_red, das im Bereich eines Druckreduzierventiles 25 in Abhängigkeit eines Systemdruckes p_sys einstellbar ist.
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Die Druckregelventileinheiten 17 und 18 umfassen jeweils ein Vorsteuerdruckregelventil 26, 27 und jeweils ein Druckregelventil 28, 29. Im Bereich der Druckregelventile 28 und 29 ist jeweils der Versorgungsdruck bzw. der Systemdruck p_sys über einen im Bereich der Vorsteuerdruckregelventile 26 und 27 jeweils vorgebbaren und im Bereich der Druckregelventile 28 und 29 jeweils anlegbaren Vorsteuerdruck p_VS28 bzw. p_VS29 auf ein jeweils angefordertes Druckniveau des Betätigungsdruckes p_B einstellbar.
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Im unbestromten Betriebszustand der Vorsteuerdruckventileinheiten 19 bis 21 sind die Schaltventile 13 bis 15 von den jeweils zugeordneten Federeinrichtungen 22, 23, 24 jeweils in ihre in 1 dargestellte erste Schaltstellung umgeschoben. In diesem Betriebszustand der Ventileinrichtung 16 sind die Druckregelventile 28 und 29 der Druckregelventileinheiten 17 und 18 von den Kolben-Zylinder-Einrichtungen 3 bis 7 getrennt. Falls dennoch im Bereich der Druckregelventile 28 und 29 ein Betätigungsdruck p_B eingestellt wird, wird der Betätigungsdruck p_B über die Schaltventile 13 bis 15 nicht in Richtung der Kolben-Zylinder-Einrichtungen 3 bis 7 weitergeleitet. Im Bereich zwischen den Schaltventilen 13 bis 15 und den Kolben-Zylinder-Einrichtungen 3 bis 7 ist ein Druckbegrenzungsventil 30 über sogenannte Kugelwechselventile 32 bis 41 mit den Kolbenräumen 3A bis 7B in Wirkverbindung bringbar. Über das Druckbegrenzungsventil 30 ist somit im Bereich der Kolbenräume 3A bis 7B jeweils ein Druckniveau einstellbar, über das ein Leerlaufen der Kolbenräume 3A bis 7B auf einfache Art und Weise vermieden wird. Oberhalb des Ansprechdruckniveaus des Druckbegrenzungsventiles 30 öffnet dieses und Hydraulikfluid wird in Richtung eines Niederdruckbereiches 31 über das Druckbegrenzungsventil 30 geführt.
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In Abhängigkeit des jeweils vorliegenden Anwendungsfalles besteht auch die Möglichkeit, die Ventileinrichtung 16 ohne die beiden Druckregelventile 28 und 29 auszuführen, wobei dann der Versorgungsdruck p_sys im Bereich der als direkt gesteuerte Druckregelventile ausgeführten Vorsteuerdruckregelventile 26 und 27 anzulegen ist und dort das jeweils geforderte Druckniveau des Betätigungsdruckes p_B direkt eingestellt und in Richtung der Schaltventile 13 bis 15 weitergeleitet wird.
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Die Betätigungsvorrichtung 1 ist zusätzlich mit einer Pumpeneinrichtung 42 mit zwei Pumpeneinheiten 43, 44 gekoppelt, wobei die erste Pumpeneinheit 43 als verstellbare Flügelzellenpumpe und die zweite Pumpeneinheit 44 als Konstantpumpe ausgebildet ist.
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Die erste Pumpeneinheit 43 stellt vorliegend die Getriebehauptpumpe dar, die mit einer in der Zeichnung nicht näher dargestellten Getriebeeingangswelle in an sich bekannter Art und Weise gekoppelt ist und somit von einer mit der Getriebeeingangswelle des Getriebes 2 verbindbaren Antriebsmaschine, vorzugsweise einer Brennkraftmaschine, antreibbar ist. Im Unterschied hierzu ist die zweite Pumpeneinheit 44 mit der Getriebeausgangswelle gekoppelt, die wiederum in an sich bekannter Art und Weise mit einem Abtrieb eines mit dem Getriebe 2 ausgeführten Fahrzeugantriebsstranges verbindbar ist und mit einer zur Abtriebsdrehzahl äquivalenten Antriebsdrehzahl antreibbar ist. Eine Druckseite 45 der ersten Pumpeneinheit 43 steht mit einem Primärdruckkreis 46 in Verbindung, in dem der Systemdruck p_sys vorliegt, der wiederum über ein vorsteuerbares Systemdruckventil 47 einstellbar ist. Stromab des Systemdruckventiles 47 ist eine ebenfalls vorsteuerbare Ventileinrichtung 48 vorgesehen, die ein als Steuerventil ausgebildetes sogenanntes Kühlventil darstellt.
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Zusätzlich ist dem Kühlventil 48 ein sogenanntes Thermobypassventil 49 zugeordnet, das mit einem Thermoelement 50 ausgeführt ist, um einen über einen Kühler 51 geführten Hydraulikfluidvolumenstrom in Abhängigkeit einer aktuell vorliegenden Betriebstemperatur in gewünschtem Umfang einstellen zu können. Das Systemdruckventil 47 ist vorliegend über ein Bypassventil 52 oberhalb einer Ansprechgrenze des Bypassventiles 52 direkt mit Kühlventil 48 verbunden. Unterhalb der Ansprechgrenze des Bypassventiles 52 wird das stromab des Systemdruckventiles 47 in Richtung des Kühlventiles 48 geführte Hydraulikfluidvolumen in Abhängigkeit des jeweils vorliegenden Betriebszustandes des Thermobypassventiles 49 entweder vollständig in Richtung des Kühlventiles 48 weitergeleitet, zum einen Teil direkt in Richtung des Kühlventiles 48 und zum anderen Teil über den Kühler 51 in Richtung des Kühlventiles 48 geführt oder vollständig über den Kühler 51 und anschließend in Richtung des Kühlventiles 48 weitergeleitet.
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In der in 1 dargestellten ersten Schaltstellung des Kühlventils 48 ist der Primärdruckkreis 46 mit einem ersten Bereich 53 eines stromab des Systemdruckventiles 47 vorliegenden Sekundärdruckkreises 54 verbunden. In einer zweiten Schaltstellung des Kühlventiles 48 ist der Primärdruckkreis 46 über das Kühlventil 48 sowohl mit dem ersten Bereich 53 des Sekundärdruckkreises 54 als auch mit einem zweiten Bereich 55 des Sekundärdruckkreises 54 verbunden, über den zwei Kupplungen K1 und K2 eines Doppelkupplungssystems 56 des Getriebes 2 mit der betriebszustandsabhängig jeweils erforderlichen Kühlölmenge beaufschlagbar sind. Eine Saugseite 57 der zweiten Pumpeneinheit 44 ist sowohl in der ersten Schaltstellung als auch in der zweiten Schaltstellung des Kühlventils 48 im Bereich des Kühlventils 48 vom Systemdruckventil 47 getrennt.
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Wird das Kühlventil 48 über einen entgegen einer am Kühlventil 48 angreifenden Federkraft einer Federeinrichtung 59 von einem im Bereich eines weiteren Vorsteuerdruckregelventils 60 einstellbaren Vorsteuerdruck p_VS48 in eine dritte Schaltstellung überführt, ist der Primärdruckkreis 46 über das Kühlventil 48 mit dem zweiten Bereich 55 des Sekundärdruckkreises 54 verbunden, womit das vom Primärdruckkreis 46 über das Systemdruckventil 47 in den Sekundärdruckkreis 54 eingeleitete Hydraulikfluidvolumen vollständig zur Kühlung des Doppelkupplungssystems 56 verwendet wird.
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Der erste Bereich 53 des Sekundärdruckkreises 54 umfasst vorliegend eine sogenannte Schmierspinne, über die verschiedene Komponenten des Getriebes 2 mit Hydraulikfluid zum Schmieren und Kühlen beaufschlagt werden. Zusätzlich wird über den ersten Bereich 53 des Sekundärdruckkreises 54 auch eine Radsatzkühlung durchgeführt, wobei der in Richtung der Radsatzkühlung geführte Hydraulikfluidvolumenstrom über ein Radsatzkühlventil 61 in den Bereich des Radsatzes des Getriebes 2 geleitet wird, der der jeweils aktuell zugeschalteten Kupplung K1 oder K2 zugeordnet ist und das aktuell über das Getriebe 2 zu führende Drehmoment überträgt. Hierfür wird ein im Bereich von Kupplungsventilen 62, 63 jeweils eingestellter Betätigungsdruck für die Kupplungen K1 und K2 im Bereich von Steuerflächen des Radsatzkühlventiles 61 angelegt und das Radsatzkühlventil 61 in die jeweils gewünschte Schaltstellung überführt, um den aktuell in den Kraftfluss zugeschalteten Bereich des Radsatzes des Getriebes 2 im erforderlichen Umfang mit Kühl- und Schmieröl zu versorgen. Eine Druckseite 64 der zweiten Pumpeneinheit 44 ist vorliegend über eine Rückschlagventileinrichtung 65 mit dem Primärdruckkreis 46 bei Erreichen einer Ansprechgrenze der Rückschlagventileinrichtung 65 verbunden. Ein Druck p64 der Druckseite 64 der zweiten Pumpeneinheit 44 ist in Abhängigkeit eines über das Vorsteuerdruckregelventil 60 vorsteuerbaren Druckbegrenzungsventils 66 bzw. eines Stauventils variierbar.
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Über die erste Pumpeneinheit 43 erfolgt eine bedarfsgerechte hydraulische Versorgung zugeordneter Aktoren. So werden beispielsweise die den beiden Kupplungen K1 und K2 zugeordneten Kupplungsventile 62 und 63 sowie ein Parksperrensystem 67 ausgehend vom Primärdruckkreis 46 bzw. der ersten Pumpeneinheit 43 mit Hydraulikfluid versorgt. Die zweite Pumpeneinheit 44 ist prinzipiell dem ersten Bereich 53 des Sekundärdruckkreises 54 zugeordnet, der einen eigenen Niederdruckkreis darstellt, und versorgt eine Schmierspinne der Radsatzkühlung sowie eine Allradkupplung 68, die eine sogenannte Hang-On-Kupplung darstellt.
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Während üblicher Betriebsbedingungen, während welchen eine vorliegend als Brennkraftmaschine ausgeführte Antriebsmaschine eines mit dem Getriebe 2 ausgeführten Fahrzeugantriebsstranges zugeschaltet ist sowie eine Drehzahl der Getriebeeingangswelle größer Null ist und gleichzeitig eine Fahrgeschwindigkeit bzw. eine Antriebsgeschwindigkeit ebenfalls größer Null ist, werden der Radsatz des Getriebes 2 und auch die Allradkupplung 68 zumindest ausgehend von der zweiten Pumpeneinheit 44 über den ersten Bereich 53 mit Hydraulikfluid versorgt. Da die Belastung des Radsatzes des Getriebes 2 mit steigender Fahrzeuggeschwindigkeit üblicherweise zunimmt, erfolgt durch die zweite Pumpeneinheit 44, deren Pumpenantriebsdrehzahl bzw. deren Förderstrom proportional zur Fahrzeuggeschwindigkeit ist, automatisch in bestimmten Betriebspunkten zusätzlich eine bedarfsgerechte Kühlung und Schmierung des Radsatzes.
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Bei stehendem Fahrzeug bzw. langsamen Fahrgeschwindigkeiten und gleichzeitig hohen Drehmomentbelastungen im Bereich des Radsatzes, beispielsweise während einer Rennstartsituation, während der eine Drehzahl der Antriebsmaschine nahezu maximal ist und ein Fahrer gleichzeitig die Betriebsbremse betätigt, ist der Radsatz des Getriebes 2 aufgrund der vorbeschriebenen Konfiguration der Betätigungsvorrichtung 1 zusätzlich von der ersten Pumpeneinheit 43 bzw. der Flügelzellenpumpe über das Systemdruckventil 47, das Bypassventil 52 und das Kühlventil 48 mit Hydraulikfluid versorgbar. Diese zusätzliche Versorgungsmöglichkeit des ersten Bereiches 53 ausgehend von der ersten Pumpeneinheit 43 ermöglicht prinzipiell eine kleinere Dimensionierung der zweiten Pumpeneinheit 44.
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Ist die Antriebsmaschine des Fahrzeugantriebsstranges bei höheren Fahrgeschwindigkeiten beispielsweise während eines Segelbetriebs abgeschaltet und fördert die erste Pumpeneinheit 43 kein Hydraulikfluid, besteht die Möglichkeit, den Primärdruckkreis 46 über die Rückschlagventileinrichtung 65 ausgehend von der dann mit der Abtriebsdrehzahl bzw. mit einer hierzu äquivalenten Drehzahl angetriebenen zweiten Pumpeneinheit 44 mit Hydraulikfluid zu versorgen. Wird der Druck auf der Druckseite 64 der zweiten Pumpeneinheit 44 über das Druckbegrenzungsventil 66 angehoben, besteht die Möglichkeit, in bestimmten Betriebspunkten des Getriebes 2 bzw. des damit ausgeführten Fahrzeugantriebsstranges eine eingeschränkte Funktionalität des Getriebes 2, beispielsweise eine Gangnachführung, eine Kupplungskühlung oder dergleichen, über die zweite Pumpeneinheit 44 aufrecht zu erhalten.
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Die zweite Pumpeneinheit 44 bezieht ihre Antriebsenergie während solcher Betriebszustandsverläufe des Fahrzeugantriebsstranges aus der Fahrzeugmasse und verursacht aufgrund der direkten Energiewandlung im Gegensatz zu einer elektrisch betriebenen Zusatzpumpe keine unerwünschte Belastung eines elektrischen Bordnetzes oder dergleichen und ist zudem mit einem günstigeren Wirkungsgrad betreibbar sowie durch ein niedrigeres Bauraum-Leistungsbedarf-Verhältnis gekennzeichnet. Weitere elektrische Verbraucher sind dann über einen längeren Zeitraum mit elektrischer Energie versorgbar als dies bei Fahrzeugen der Fall ist, die mit zusätzlichen elektrisch antreibbaren Pumpen ausgeführt sind. Insbesondere während eines Segelbetriebes mit im Bereich des Getriebes eingelegter Übersetzung bei gleichzeitig mit Betätigungsdruck beaufschlagten Kupplungen des Getriebes ist unter Umständen sogar eine Aufladung eines elektrischen Speichers möglich, wenn eine generatorisch betreibbare elektrische Maschine vorgesehen ist.
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Solange die Fahrgeschwindigkeit eines mit dem Getriebe 2 ausgeführten Fahrzeuges größer Null ist, wird selbst bei abgeschalteter Antriebsmaschine ein Leerlaufen des Primärdruckkreises 46 verhindert, da der Primärdruckkreis 46 ausgehend von der zweiten Pumpeneinheit 44 oberhalb des für das Öffnen der Rückschlagventileinrichtung 65 erforderlichen positiven Druckgefälles zwischen der Druckseite 64 der zweiten Pumpeneinheit 44 und dem Primärdruckkreis 46 permanent von der zweiten Pumpeneinheit 44 mit Hydraulikfluid versorgt wird. Daraus folgt wiederum, dass bei einem Wiederstart der Antriebsmaschine die gewünschten Betriebsbedingungen, wie das Einlegen eines gewünschten Ganges und gleichzeitiges Bedrucken der Kupplungen des Getriebes 2, ohne größere Verzögerungen hergestellt werden können.
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Beispielsweise während der Durchführung von Schaltungen im Getriebe 2 wird die Kühlung der beiden Kupplungen K1 und K2 ausgehend vom Primärdruckkreis 46 im Bereich des Kühlventils 48 abgeschaltet, um die jeweils angeforderte Schaltung innerhalb gewünscht kurzer Betriebszeiten verzögerungsfrei durchführen zu können. In einem derartigen Betriebszustand ist der Radsatz über die zweite Pumpeneinheit 44 mit Hydraulikfluid versorgbar.
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Die beiden Pumpeneinheiten 43 und 44 weisen eine gemeinsame Saugleitung 69 mit einer gemeinsamen Filtereinrichtung 70 auf. Bei hinreichend großen Fahrgeschwindigkeiten wird die Saugaufladung der zweiten Pumpeneinheit 44 für die gemeinsame Saugleitung 69 verwendet, womit eine energetische Entlastung beider Pumpeneinheiten 43 und 44 möglich ist. Über die gemeinsame Saugleitung 69 saugen die beiden Pumpeneinheiten 43 und 44 Hydraulikfluid aus einem gemeinsamen Ölraum 71 an, der im Wesentlichen dem Niederdruckbereich 31 entspricht bzw. mit diesem verbunden ist.
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2 bis 4 zeigen jeweils eine konstruktive Ausführung des Kühlventils 48 der Betätigungsvorrichtung 1 gemäß 1, über das die über das Systemdruckventil 47 in Richtung des Kühlventils 48 geführte Hydraulikfluidvolumenmenge qzu zwischen den drei Ausgangsleitungen des Kühlventils 48 nahezu beliebig verteilt werden kann. Das Kühlventil 48 stellt einen sogenannten Stromteiler dar, über den immer eine der drei Ausgangsleitungen nicht mit Hydraulikfluidvolumen versorgt wird. Da bei dem Stromteiler bzw. dem Kühlventil 48 dann immer nur der Quotient zwischen zwei Leitungswiderständen wirksam wird, unterbleibt – hinreichend große Kanalquerschnitte vorausgesetzt – eine zusätzliche Druckerhöhung durch die Verteilerschaltung. Um den über das Systemdruckventil 47 zur Verfügung stehenden Hydraulikfluidvolumenstrom qzu zwischen dem ersten Bereich 53 des Systemdruckkreises 54, dem zweiten Bereich 55 des Sekundärdruckkreises 54 und der Leitung 58, über die die Saugaufladung der beiden Pumpeneinheiten 43 und 44 erfolgt, in gewünschtem Umfang aufteilen zu können, wird die in 2 bis 4 gezeigte Ventilschaltung vorgeschlagen.
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Das Kühlventil 48 ist vorliegend mit sieben Ventiltaschen 48A bis 48G ausgebildet, wobei durch kontinuierliche Bedruckung der Ventiltasche 48G ausgehend vom Vorsteuerdruckregelventil 60 mit dem Vorsteuerdruck p_VS48 sich ein Ventilschieber 79 des Kühlventils 48 kontinuierlich gegen die Federeinrichtung 59 verschiebt. Der im Bereich der Ventiltasche 48E zur Verfügung stehende Hydraulikfluidvolumenstrom qzu wird in der in 2 gezeigten Stellung des Ventilschiebers 79 vollständig in Richtung der Ventiltasche 48D und damit des ersten Bereiches 53 des Sekundärdruckkreises 54 weitergeleitet. Das bedeutet, dass weder die Saugaufladung über die Leitung 58 noch die Kühlung des Doppelkupplungssystems 56 über das Kühlventil 48 mit Hydraulikfluidvolumen versorgt werden. 3 zeigt eine Zwischenstellung des Ventilschiebers 79, während der Ventilschieber 79 in der Darstellung gemäß 4 vollständig in seine zweite Endstellung vom Vorsteuerdruck p_VS48 entgegen der Federkraft der Federeinrichtung 59 umgeschoben ist.
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Eine Öffnungscharakteristik des Kühlventils 48 ist über eine vom Ventilschieber 79 freigebbare Öffnungsfläche des Kühlventils 48 zwischen den Ventiltaschen 48E und 48D beschreibbar. Des Weiteren ist vom Ventilschieber 79 zwischen den Ventiltaschen 48E und 48F eine weitere Öffnungsfläche freigebbar, während sich über dem Stellweg des Ventilschiebers 79 eine jeweils einstellende Öffnungsfläche des Kühlventils 48 im Bereich zwischen den Ventiltaschen 48C und 48B ergibt.
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In der in 2 dargestellten Ausgangslage des Kühlventils 48 bzw. des Ventilschiebers 79 ist im Bereich des Kühlventils 48 nur die Öffnungsfläche zwischen den Ventiltaschen 48E und 48D in Richtung der Radsatzkühlung bzw. des ersten Bereiches 53 des Sekundärdruckkreises 54 geöffnet. Mit zunehmendem Stellweg des Ventilschiebers 79 ausgehend von der in 2 dargestellten ersten Endstellung in Richtung der in 4 dargestellten zweiten Endstellung nimmt die Öffnungsfläche zwischen den Ventiltaschen 48E und 48D monoton ab. Ist der Ventilschieber 79 um den Stellwegwert von der ersten Endstellung weg verschoben, öffnet sich erstmalig auch ein Durchgang im Bereich des Kühlventils 48 in Richtung der Kühlung des Doppelkupplungssystems 56, weshalb die Öffnungsfläche im Bereich zwischen den Ventiltaschen 48C und 48B ansteigt. Die Öffnungscharakteristik dieser Öffnungsfläche ist zunächst monoton steigend. Erst wenn der Ventilschieber 79 um einen zweiten Stellwegwert, der größer als der erste Stellwegwert ist, von der ersten Endstellung weg verschoben ist, ist die Öffnungscharakteristik der Öffnungsfläche zwischen den Ventiltaschen 48C und 48B wiederum monoton fallend.
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Bei der in 2 bis 4 gezeigten konstruktiven Ausführung des Kühlventils 48 ist der Zulauf im Bereich der Ventiltaschen 48E und 48C niemals gleichzeitig mit den Ventiltaschen 48F und 48D verbunden. Dies ist dadurch realisiert, dass die Öffnungsfläche zwischen den Ventiltaschen 48E und 48D bereits ab einem dritten Stellwegwert, der wiederum größer als der zweite Stellwegwert, gleich 0 ist, zudem die Öffnungsfläche zwischen den Ventiltaschen 48E und 48F noch vollständig vom Ventilschieber 79 verschlossen ist. Erst ab einem vierten Stellwegwert, der wiederum größer als der dritte Stellwegwert ist, steigt die Öffnungsfläche zwischen den Ventiltaschen 48E und 48F monoton an, die vom Ventilschieber 79 vollständig freigegeben wird, wenn dieser seine in 4 gezeigte zweite Endstellung erreicht hat. In der zweiten Endstellung des Ventilschiebers 79 ist die Öffnungsfläche zwischen den Ventiltaschen 48C und 48B jedoch nicht vollständig vom Ventilschieber 79 gesperrt.
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In der in 3 gezeigten Zwischenstellung des Ventilschiebers 79 wird der im Bereich der Ventiltaschen 48E und 48C anliegende Hydraulikfluidvolumenstrom qzu im Wesentlichen zu gleichen Teilen in Richtung des ersten Bereiches 53 und in Richtung der Kühlung des Doppelkupplungssystems 56 weitergeleitet. Durch die spezielle Gestaltung der innenliegenden Zulauftaschen bzw. der Ventiltaschen 48E und 48C kompensieren sich in diesem Arbeitspunkt die am Ventilschieber 79 angreifenden stationären Strömungskräfte nahezu vollständig.
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Die in 1 dargestellte Ausführungsform der hydraulischen Betätigungsvorrichtung 1 ist zur Versorgung der Komponenten des Getriebes 2 bzw. des Doppelkupplungsgetriebes geeignet, da das Getriebe 2 von den beiden voneinander unabhängigen Pumpeneinheiten 43 und 44 mit Hydraulikfluid versorgbar ist. Die erste Pumpeneinheit 43, die eine geregelte Flügelzellenpumpe ist, ist an die Motordrehzahl gekoppelt, während die zweite Pumpeneinheit 44, die eine Konstantpumpe ist, an die Abtriebswelle des Getriebes 2 gekoppelt ist. Diese konstruktive Ausführung ermöglicht prinzipiell vier unterschiedliche Betriebsarten.
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Während einer ersten Betriebsart, zu der eine mit der Getriebeeingangswelle koppelbare Antriebsmaschine in Betrieb ist, fördert die erste Pumpeneinheit 43 Hydraulikfluidvolumen, während die zweite Pumpeneinheit 44 bei gleichzeitig stehendem Fahrzeug kein Fördervolumen zur Verfügung stellt. Während einer zweiten Betriebsart, während der die Antriebsmaschine im Fahrzeugstillstand abgeschaltet ist, wird weder von der ersten Pumpeneinheit 43 noch von der zweiten Pumpeneinheit 44 Hydraulikfluidvolumen zur Verfügung gestellt. Die zweite Betriebsart entspricht beispielsweise einem Parkmodus oder einem Stopp vor einer Verkehrsampel. Eine dritte Betriebsart eines Fahrzeuges ist dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug mit einer Fahrzeuggeschwindigkeit größer Null bewegt wird und die Antriebsmaschine zugeschaltet ist, sodass sowohl von der ersten Pumpeneinheit 43 als auch von der zweiten Pumpeneinheit 44 Hydraulikfluidvolumen gefördert wird. Im Unterschied hierzu wird während einer vierten Betriebsart, die auch als Segelbetrieb bezeichnet wird und während der die Antriebsmaschine bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit größer Null abgeschaltet ist, lediglich von der zweiten Pumpeneinheit 44 Hydraulikfluidvolumen zur Verfügung gestellt.
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Über das in 1 dargestellte Schaltschema wird für eine Versorgung von Schmierölleitungen für den Radsatz und zur Kühlung der Allradkupplung 68 die zweite Pumpeneinheit 44 genutzt, wenn ein Fahrzeug in der ersten oder in der dritten Betriebsart betrieben wird. Dabei werden die hydraulischen Widerstände der zugehörigen Anschlussleitungen auf ein konstruktiv mögliches Minimum reduziert, womit auch die hydraulische Leistungsaufnahme der zweiten Pumpeneinheit 44 gering ist.
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Im Segelbetrieb wird im Bereich der ersten Pumpeneinheit 43 keine hydraulische Leistung verbraucht. Zusätzlich ist auch die üblicherweise als Brennkraftmaschine ausgeführte Antriebsmaschine leistungsfrei. Durch elektrische Ansteuerung des Vorsteuerdruckregelventils 60 ist ein hydraulischer Zusatzwiderstand aktivierbar, der das Förderdruckniveau der zweiten Pumpeneinheit 44 deutlich anhebt. Über diese Maßnahme ist die zweite Pumpeneinheit 44 im Segelbetrieb auch zur Betätigung des Getriebes 2, etwa zur Gangnachführung, einsetzbar.
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Im ersten Betriebsmodus, zu dem die Antriebsmaschine zugeschaltet ist und sich das Fahrzeug im Wesentlichen im Stillstand befindet, wird zunächst von der ersten Pumpeneinheit 43 gefördertes überschüssiges Hydraulikfluidvolumen in Richtung des ersten Bereiches 53 bzw. der Radsatzkühlung geführt, wobei das Kühlventil 48 sich hierfür in der in 1 gezeigten Ausgangsstellung befindet. Dies bietet den Vorteil, dass beispielsweise bei einem Kaltstart des Fahrzeuges das Doppelkupplungssystem 56 zunächst nicht mit Kühlöl beaufschlagt wird und kein zusätzliches Schleppmoment, welches sich beispielsweise beim Einlegen der Gänge im Getriebe 2 negativ auswirkt, aufbauen kann.
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Im dritten Betriebsmodus wird das Kühlventil 48 im Regelfall in seine dritte Schaltstellung überführt, in der das Doppelkupplungssystem 56 über die erste Pumpeneinheit 43 mit Kühlöl beaufschlagt wird, während die Radsatzkühlung des ersten Bereiches 53 des Sekundärdruckkreises 54 ausgehend von der zweiten Pumpeneinheit 44 mit Hydraulikfluidvolumen versorgt wird. Das Stauventil 66 wird vollständig geöffnet, da es wie das Kühlventil 48 ausgehend von dem Vorsteuerdruckregelventil 60 mit dem Vorsteuerdruck p_VS48 beaufschlagt wird. Diese Maßnahme führt vorteilhafterweise dazu, dass die zweite Pumpeneinheit 44 bzw. die Radsatzpumpe nur gegen sehr geringe hydraulische Widerstände fördern muss. Die Rückschlagventileinrichtung 65 bzw. das Brückenventil ist während letztbeschriebenem Betriebszustand der hydraulischen Betätigungsvorrichtung 1 geschlossen, da der im Bereich der ersten Pumpeneinheit 43 erzeugte Systemdruck p_sys größer als der Druck stromauf des Stauventils 66 ist. Eine weitere Rückschlagventileinrichtung 80, die auch als Radsatzpumpenventil bezeichnet wird, arbeitet als Sicherheitsventil, wenn das Fahrzeug rückwärts anfährt, da die zweite Pumpeneinheit 44 hierbei ihre Durchflussrichtung aufgrund des entgegengesetzten Antriebes ändert bzw. wechselt.
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Im vierten Betriebsmodus des mit dem Getriebe 2 ausgeführten Fahrzeugantriebsstranges befindet sich das Kühlventil 48 in seiner ersten Schaltstellung, in der der Ventilschieber 79 vollständig von der Federeinrichtung 59 in die in 1 gezeigte erste Endstellung umgeschoben ist. Das Stauventil 66 arbeitet dann ohne anliegenden Vorsteuerdruck p_VS48 und stellt im Bereich der Druckseite 64 der zweiten Pumpeneinheit 44 ein definiertes Druckniveau ein, das weitgehend unabhängig vom Förderstrom der zweiten Pumpeneinheit 44 ist. Über das Brückenventil 80 wird auch der Systemdruckkanal der ersten Pumpeneinheit 43 und insbesondere auch das an die elektromagnetischen Drucksteller bzw. die Vorsteuerdruckregelventile 26, 27, 60 und 81 bis 85 sowie die Magnetventile 19 bis 21 angeschlossene Druckreduzierventil 25 mit Hydraulikfluidvolumen ausgehend von der zweiten Pumpeneinheit 44 versorgt. Damit sind beispielsweise die Kolben-Zylinder-Einrichtungen 3 bis 7 sowie das Doppelkupplungssystem 56 von der zweiten Pumpeneinheit 44 mit Hydraulikfluid beaufschlagbar und betätigbar, was durch die fallende Ansteuercharakteristik des Stauventils 66 möglich ist.
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Das Kühlventil 48 stellt einen sogenannten Stromteiler dar, der von zwei Druckquellen versorgt wird. 5 zeigt ein Ersatzschaltbild des Kühlventils 48, das von den beiden Pumpeneinheiten 43 und 44 mit jeweils einem Hydraulikfluidvolumenstrom q43 bzw. q44 beaufschlagt wird. Der Zufluss des Kühlventils 48 wird in Richtung des ersten Bereichs 53 als abfließender Hydraulikfluidvolumenstrom q53 und in Richtung des Doppelkupplungssystems 56 in Form des abfließenden Hydraulikfluidvolumenstroms q56 zur Verfügung gestellt. Die beiden dem Kühlventil 48 zufließenden Hydraulikfluidvolumenströme q43 und q44 werden in Abhängigkeit der Stellung des Ventilschiebers 79 des Kühlventils 48 mit unterschiedlichen Verteilungsgraden in Richtung des Doppelkupplungssystems 56 und des Radsatzes über den ersten Bereich 53 weitergeleitet. Der jeweils erforderliche Kühlölvolumenstrom q56 und q53 für das Doppelkupplungssystem 56 und den Radsatz des Getriebes 2 wird mittels eines thermischen Modells bestimmt. Zusätzlich wird das Fördervolumen der Radsatzpumpe 44 ständig temperatur- und fahrgeschwindigkeitsabhängig berechnet.
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Zunächst wird im Fahrbetrieb zyklisch der optimalste Ansteuerbereich des Kühlventils 48 ermittelt. Dabei sind die nachfolgend näher erläuterten und in 6 über einem Betätigungsstrom i60 des Vorsteuerdruckregelventils 60 dargestellten Ansteuerbereiche A bis D2 relevant. Der Ansteuerbereich A, der sich zwischen einem Bereich des Betätigungsstromes i60 gleich Null und einem ersten Betätigungsstromwert i60A erstreckt, ist zusätzlich in zwei vorliegend als Unteransteuerbereiche bezeichnete weitere Betriebsbereiche untergliedert. Der erste Unteransteuerbereich des Ansteuerbereiches A erstreckt sich bis zu einem Betätigungsstromwert i60A1, der kleiner als der Betätigungsstromwert i60A ist. Bis zum kleineren Betätigungsstromwert i60A1 wird der von der ersten Pumpeneinheit 43 zur Verfügung gestellte Hydraulikfluidvolumenstrom q43 über das Kühlventil 48 größtenteils zur Saugaufladung q43(58) der beiden Pumpeneinheiten 43 und 44 über die Leitung 58 abgeführt. Der kleinere Teil q43(56) wird für die Kühlung des Doppelkupplungssystems 46 über das Kühlventil 48 in Richtung des zweiten Bereiches 55 weitergeleitet.
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Mit steigenden Betätigungsstromwerten i60 nimmt das für die Saugaufladung vorgesehene Hydraulikfluidvolumen q43(58) stetig ab, während der zur Kühlung des Doppelkupplungssystems 56 vorgesehene Hydraulikfluidvolumenanteil q43(56) im zweiten Unteransteuerbereich des Ansteuerbereiches A stetig zunimmt. Wird das Vorsteuerdruckregelventil 60 mit dem Betätigungsstromwert i60A bestromt, wird das gesamte von der ersten Pumpeneinheit 43 zur Verfügung stehende Hydraulikfluidvolumen q43 im Bereich des Kühlventils 48 für die Kühlung des Doppelkupplungssystems 56 in Richtung des zweiten Bereiches 55 des Sekundärdruckkreises 54 geleitet. Innerhalb des sich an den ersten Ansteuerbereich A anschließenden zweiten Ansteuerbereichs B wird das von der Flügelzellenpumpe 43 zur Verfügung gestellte Hydraulikfluidvolumen q43 exklusiv für die Kühlung des Doppelkupplungssystems 56 verwendet, während der Radsatz des Getriebes 2 sowohl innerhalb des ersten Ansteuerbereiches A als auch innerhalb des Ansteuerbereiches B ausschließlich von der Radsatzpumpe 44 mit Hydraulikfluidvolumen q44(53) zum Kühlen und Schmieren beaufschlagt wird.
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Mit weiter steigendem Betätigungsstrom i60 wird auch der Ventilschieber 79 des Kühlventils 48 zunehmend verstellt und das Kühlventil 48 wird innerhalb des dritten Ansteuerbereiches C betätigt, der sich wiederum direkt an den zweiten Ansteuerbereich B anschließt. Innerhalb des dritten Ansteuerbereiches C des Kühlventils 48 sinkt das von der Flügelzellenpumpe 43 in Richtung des Doppelkupplungssystems 56 geführte Hydraulikfluidvolumen q43(56) stetig ab, während das von der Flügelzellenpumpe 43 geförderte Hydraulikfluidvolumen q43 zunehmend für die Kühlung des Radsatzes über den Bereich 53 des Sekundärdruckkreises 54 verwendet wird. Der wiederum von der Radsatzpumpe 44 zur Verfügung stehende Hydraulikfluidvolumenstrom q44 wird zunächst mit steigendem Betätigungsstrom i60 gemäß dem Verlauf q44(53) zunehmend in geringerem Umfang in Richtung des Radsatzes und gemäß dem Verlauf q44(56) in steigendem Umfang in Richtung des Doppelkupplungssystems 56 geführt. Mit weiter steigendem Betätigungsstrom i60 sinkt der in Richtung des Doppelkupplungssystems 56 geführte Anteil q44(56) des von der Radsatzpumpe 44 geförderten Hydraulikfluidvolumenstromes q44 wieder in Richtung Null ab, während der in Richtung des Radsatzes des Getriebes 2 geführte Anteil q44(53) wieder ansteigt, bis der gesamte von der Radsatzpumpe 44 geförderte Hydraulikfluidvolumenstrom q44 in Richtung des Radsatzes geführt wird. An den dritten Ansteuerbereich C schließt sich wiederum der vierte Ansteuerbereich D an, innerhalb dem der von der Flügelzellenpumpe 43 und der Radsatzpumpe 44 geförderte Hydraulikfluidvolumenstrom vollständig für die Kühlung des Radsatzes über den ersten Bereich 53 des Sekundärdruckkreises 54 geführt wird. Innerhalb des vierten Ansteuerbereiches D erfolgt keine Kühlung des Doppelkupplungssystems 56.
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Zusätzlich kann es vorgesehen sein, dass in einem Ansteuerbereich D1 eine pulsweitenmodulierte Ansteuerung im Bereich zwischen Betätigungsstromwerten i60B und i60C durchgeführt wird. Innerhalb eines sich an den Ansteuerbereich D1 anschließenden Ansteuerbereiches D2 erfolgt ein Schalten des Stauventiles 66.
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Um zu überprüfen, ob im Bereich des Kühlventils 48 die vorbeschriebene Verteilung des in Richtung des Kühlventils 48 geführten Hydraulikfluidvolumens entsprechend dem jeweils aktuell vorliegenden Betriebszustand des Getriebes 2 durchführbar ist, wird über die nachfolgend anhand der vereinfachten Teildarstellung des Hydrauliksystems 1 gemäß 7 näher beschriebene Vorgehensweise der Betriebszustand der Ventileinrichtung bzw. des Kühlventils 48 ohne zusätzliche Sensoreinrichtung, über die eine aktuelle Stellung des Ventilschiebers 79 sensierbar ist, indirekt ermittelt.
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Der Druck bzw. Systemdruck p_sys im Primärdruckkreis 46 und ein Druck p_sk des Sekundärdruckkreises 54 des Hydrauliksystems 1 stromab des Systemdruckventils 47 wird in vorgenanntem Umfang über das Systemdruckventil 47 in Abhängigkeit des am Systemdruckventil 47 anliegenden Versorgungsvolumenstromes der Flügelzellenpumpe 43 und/oder der Radsatzpumpe 44 sowie einer am Systemdruckventil 47 anlegbaren Steuerkraft p_VS47 eingestellt. Zum Bestimmen des Betriebszustandes der mit der veränderbaren Steuerkraft p_VS48 beaufschlagbaren Ventileinrichtung 48 des Hydrauliksystems 1 des Getriebes 2 wird der Versorgungsvolumenstrom der Pumpeneinrichtung 42 auf ein Niveau eingestellt, zu dem sich im Primärdruckkreis 46 und im Sekundärdruckkreis 54 jeweils ein Druck p_sys bzw. p_sk einstellt, der jeweils oberhalb eines über die aktuell am Systemdruckventil 47 anliegende Steuerkraft p_VS47 einzustellenden Druckes p_sys liegt und die im später näher beschriebenen Umfang ermittelt werden. Anschließend wird die an der Ventileinrichtung 48 anliegende Steuerkraft p_VS48 verändert. Wiederum anschließend wird der nach dem Verändern der Steuerkraft p_VS48 vorliegende Druck p_sk im Sekundärdruckkreis 54 bestimmt, anhand dem in Verbindung mit der aktuell an der Ventileinrichtung 48 anliegenden Steuerkraft p_VS48 verifiziert wird, ob die Ventileinrichtung 48 eine mit der Veränderung der an der Ventileinrichtung 48 anliegenden Steuerkraft p_VS48 korrespondierende Betriebszustandsänderung aufweist.
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Dabei werden der Versorgungsvolumenstrom der Pumpeneinrichtung 42 und gleichzeitig die am Systemdruckventil 47 anliegende Steuerkraft p_VS47 jeweils auf ein Niveau eingestellt, wobei ausgehend vom Systemdruckventil 47 über eine vom Systemdruckventil 47 in Richtung der Ventileinrichtung 48 führende Leitung L1 ein derartiger überschüssiger Volumenstrom geführt wird, dass sowohl der Systemdruck p_sys im Primärdruckkreis 46 bzw. in einer Leitung L5 als auch der Druck p_sk im Bereich der Leitung L1 größer sind als der über die aktuell am Systemdruckventil 47 anliegende Steuerkraft p_VS47 einzustellende Systemdruck p_sys. Diese Vorgehensweise bewirkt, dass sich im Primärdruckkreis 46 und auch im Sekundärdruckkreis 54 jeweils ein Druck p_sys bzw. p_sk einstellt, der größer als der aktuell über das Systemdruckventil 46 einzustellende Systemdruck p_sys ist und der nachfolgend als der minimal einstellbare Systemdruck p_sys_min bezeichnet wird.
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Dadurch liegt sowohl im Primärdruckkreis 46 als auch im Sekundärdruckkreis 54 jeweils ein Druck vor, der bei konstant eingestelltem Versorgungsvolumenstrom der Pumpeneinrichtung 42 und ebenfalls konstant eingestellter Steuerkraft p_VS47 des Systemdruckventils 47 lediglich vom aktuell vorliegenden Betriebszustand der Ventileinrichtung 48 abhängig ist. Wird die im Bereich der Ventileinrichtung 48 anliegende Steuerkraft p_VS48 verändert, wird der über die Leitung L1 an der Ventileinrichtung 48 anliegende Hydraulikfluidvolumenstrom in dem vorbeschriebenen Umfang mit unterschiedlichen Verteilungsgraden in die Leitung 58, in eine zum zweiten Bereich 55 des Sekundärdruckkreises 54 führende Leitung L4 und/oder in eine letztendlich zum Radsatzkühlventil 61 führende Leitung L3 eingeleitet. Je nachdem, welcher der letztgenannten Pfade durch das Kühlventil 48 ausgehend von der Leitung L1 in Richtung der Leitung 58, der Leitung L4 und/oder der Leitung L3 freigeschaltet ist, ergibt sich durch den entsprechend hoch eingestellten Versorgungsvolumenstrom der Pumpeneinrichtung 42 bzw. der Flügelzellenpumpe 43 über dem jeweiligen Leitungswiderstand der Leitung 58, der Leitung L4 und/oder der Leitung L3 stromab der Ventileinrichtung 48 ein Druck p_sk im Sekundärkreislauf 54, der gleich dem minimal einstellbaren Druckniveau im Primärkreislauf 46 ist.
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Im Bereich des Doppelkupplungssystems 56 ist eine Drucksensoreinrichtung vorgesehen, über die ein vom Primärdruckkreis 46 gespeister Betätigungsdruck des Doppelkupplungssystems 56 bestimmbar ist. Um den Systemdruck p_sys im Primärdruckkreis 46 über die Drucksensoreinrichtung des Doppelkupplungssystems 56 bestimmen zu können, wird der Soll-Betätigungsdruck für die Kupplungen K1, K2 im Bereich der Kupplungsventile 62, 63 bzw. der Soll-Kupplungsdruck auf einen Wert größer als der aktuell vorliegende Systemdruck p_sys vorgegeben und die Kupplung K1, K2 zumindest anforderungsgemäß in einen Überanpresszustand gebracht. Damit ist gewährleistet, dass der Systemdruck p_sys im Bereich der Kupplungsventile 62 bzw. 63 nicht abgedrosselt und vollständig an der Drucksensoreinrichtung des Doppelkupplungssystems 56 angelegt wird und somit vollumfänglich messtechnisch ermittelbar ist.
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Wird die am Kühlventil 48 anliegende Steuerkraft p_VS48 variiert, führt dies zu einer Veränderung des im Bereich des Primärdruckkreises 46 und im Bereich des Sekundärdruckkreises 54 minimal einstellbaren Systemdrucks p_sys_min, der im Bereich der Drucksensoreinrichtung des Doppelkupplungssystems 56 messtechnisch ermittelbar ist. Aus dem messtechnisch ermittelten minimal einstellbaren Systemdrucks p_sys_min ist der damit korrespondierende Druck p_sk im Sekundärdruckkreis 54 bestimmbar, wobei sowohl aus der Veränderung des Drucks p_sk im Sekundärdruckkreis 54 bzw. aus dem aktuell vorliegenden Druck p_sk auf den aktuellen Betriebszustand des Kühlventils 48 geschlossen werden kann. Hierfür ist beispielsweise eine empirisch ermittelte Kennlinie verwendbar, die den Zusammenhang des minimal einstellbaren Systemdrucks p_sys_min und der im Bereich des Kühlventils 48 anlegbaren Steuerkraft p_VS48 bei konstant eingestelltem Versorgungsvolumenstrom der Pumpeneinrichtung 42 und bei konstanter Vorsteuerkraft p_VS47 des Systemdruckventils 47 wiedergibt.
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Für den Fall, dass eine Abweichung des aktuell ermittelten minimal einstellbaren Systemdrucks p_sys_min bei aktuell am Kühlventil 48 anliegender Steuerkraft p_VS48 über eine solche Kennlinie ermittelt wird, wird eine von der über die Steuerkraft p_VS48 angeforderte Ventilstellung abweichende, d. h. fehlerhafte Ventilstellung, diagnostiziert, die beispielsweise durch einen Spülvorgang des Kühlventils 48 über die Leitung L1 beseitigt werden kann, wenn die fehlerhafte Funktionsweise des Kühlventils 48 aufgrund einer Verschmutzung verursacht ist.
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In Abhängigkeit des jeweils vorliegenden Anwendungsfalles besteht auch die Möglichkeit, den in Abhängigkeit des jeweils vorliegenden Betriebszustandes des Kühlventils 48 im Sekundärdruckkreis 54 vorliegenden Druck über eine im Bereich des Sekundärdruckkreises 54 angeordnete zusätzliche Drucksensoreinrichtung direkt im Bereich des Sekundärdruckkreises 54 messtechnisch zu ermitteln.
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Über die vorbeschriebene Vorgehensweise ist bei bereits vorhandenen Getriebekonzepten ohne zusätzlichen konstruktiven Aufwand ein aktueller Betriebszustand einer Ventileinrichtung ermittelbar und zusätzlich diagnostizierbar, ob die gewünschte Funktionalität der Ventileinrichtung zur Verfügung steht. Die erfindungsgemäße Diagnosefunktion ist somit ohne konstruktive Maßnahmen in bestehende Getriebesysteme auf kostengünstige Art und Weise implementierbar, um kostenintensive Getriebeschäden bei einem Ausfall der Funktionsweise der Ventileinrichtung zu vermeiden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Hydrauliksystem, hydraulische Betätigungsvorrichtung
- 2
- Getriebe
- 3
- Kolben-Zylinder-Einrichtung
- 3A, 3B
- Kolbenraum
- 4
- Kolben-Zylinder-Einrichtung
- 4A, 4B
- Kolbenraum
- 5
- Kolben-Zylinder-Einrichtung
- 5A, 5B
- Kolbenraum
- 6
- Kolben-Zylinder-Einrichtung
- 6A, 6B
- Kolbenraum
- 7
- Kolben-Zylinder-Einrichtung
- 7A, 7B
- Kolbenraum
- 8 bis 12
- Schaltelement, Schaltstange
- 13 bis 15
- Schaltventil
- 16
- Ventileinrichtung
- 17, 18
- Druckregelventileinheit
- 19 bis 21
- Vorsteuerdruckventileinheit
- 22 bis 24
- Federeinrichtung
- 25
- Druckreduzierventil
- 26, 27
- Vorsteuerdruckregelventil
- 28, 29
- Druckregelventil
- 30
- Druckbegrenzungsventil
- 31
- Niederdruckbereich
- 32 bis 41
- Kugelwechselventil
- 42
- Pumpeneinrichtung
- 43
- erste Pumpeneinheit, Flügelzellenpumpe
- 44
- zweite Pumpeneinheit, Radsatzpumpe
- 45
- Druckseite der ersten Pumpeneinheit
- 46
- Primärdruckkreis
- 47
- Systemdruckventil
- 48
- Ventileinrichtung, Kühlventil
- 48A bis 48G
- Ventiltasche
- 49
- Thermobypassventil
- 50
- Thermoelement
- 51
- Kühler
- 52
- Bypassventil
- 53
- erster Bereich des Sekundärdruckkreises
- 54
- Sekundärdruckkreis
- 55
- zweiter Bereich des Sekundärdruckkreises
- 56
- Doppelkupplungssystem
- 57
- Saugseite der zweiten Pumpeneinheit
- 58
- Leitung
- 59
- Federeinrichtung
- 60
- Vorsteuerdruckregelventil
- 61
- Radsatzkühlventil
- 62, 63
- Kupplungsventil
- 64
- Druckseite der zweiten Pumpeneinheit
- 65
- Rückschlagventileinrichtung
- 66
- Druckbegrenzungsventil
- 67
- Parksperrensystem
- 68
- Allradkupplung, Hang-On-Kupplung
- 69
- Saugleitung
- 70
- Filtereinrichtung
- 71
- gemeinsamer Ölraum
- 79
- Ventilschieber
- 80
- Rückschlagventileinrichtung, Radsatzpumpenventil
- 81 bis 85
- Vorsteuerdruckregelventil
- 86
- Trennventil
- 87
- Blendenventil
- 88
- weiteres Kupplungsventil
- 89
- Vorbefüllventil
- 90
- Vorbefüllventil
- 91
- Ventileinheit
- A bis D2
- Ansteuerbereich des Kühlventils
- i60
- Betätigungsstrom
- K1, K2
- Kupplung
- L1, L3, L4, L5
- Leitung
- p_B
- Betätigungsdruck
- p_red
- Drucksignal
- p_VS
- Vorsteuerdruck
- p_sk
- Druck im Sekundärdruckkreis
- p_sys
- Systemdruck
- p_sys_min
- minimal einstellbarer Systemdruck
- p64
- Förderdruck der Radsatzpumpe
- q
- Hydraulikfluidvolumenstrom
