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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Hydraulikdruck-Zuführ-System für ein automatisches Getriebe für ein Fahrzeug. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Hydraulikdruck-Zuführ-System für ein automatisches Getriebe für ein Fahrzeug (z.B. Kraftfahrzeug) zum Maximieren der Kraftstoffverbrauchsreduzierung und, als eine Hilfsfunktion einer elektrischen (bzw. elektrisch antreibbaren) Pumpe, Minimieren einer Kapazität einer mechanischen Ölpumpe.
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Beschreibung bezogener Technik
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In jüngsten Jahren, als weltweit höhere Ölpreise und Abgasvorschriften immer einschränkender wurden, widmeten Autohersteller all ihre Energie der technologischen Entwicklung, die umweltfreundlich ist und den Kraftstoffwirkungsgrad (bzw. Kraftstoffverbrauch) verbessern kann.
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Der Kraftstoffwirkungsgrad kann bei einem automatischen Getriebe verbessert werden durch Verbessern der Effizienz der Kraftübertragung, und die Effizienz der Kraftübertragung kann z.B. durch Minimieren unnötigen Energieverbrauchs bei der Ölpumpe verbessert werden.
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Jedoch wird, bei einem konventionellen System, hydraulischer Druck, welcher durch die motorkraftbetriebene (z.B. durch einen Verbrennungsmotor angetriebene) mechanische Pumpe erzeugt wird, durch ein Drucksteuerventil gesteuert und dann jeder Getriebeeinheit zugeführt, und demgemäß kann die Menge an Öl nicht gesteuert werden, wodurch unnötiger Energieverlust verursacht wird.
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Insbesondere verursacht Erzeugung von unnötigem hydraulischen Druck in einem hohen (Fahrzeugmotor-)Drehzahlbereich Energieverlust, wodurch der Kraftstoffwirkungsgrad verringert wird.
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Aus der
DE 10 2008 035 142 A1 ist ein Hydraulikdruck-Zuführ-System gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt. Aus der
DE 10 2009 050 462 A1 ist ein Hydraulikdruck-Zuführ-System bekannt, bei dem ein Rückführkanal in Fluidverbindung mit einer Ölwanne, einem Schaltventil, einer mechanischen Ölpumpe und einer elektrischen Ölpumpe steht.
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Die Informationen, die in diesem Hintergrund-der-Erfindung-Abschnitt offenbart sind, sind ausschließlich zur Verbesserung des Verständnisses des allgemeinen Hintergrundes der Erfindung und sollten nicht als eine Anerkennung oder irgendeine Form von Andeutung verstanden werden, dass diese Informationen den Stand der Technik bilden wie er dem Fachmann bereits bekannt ist.
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ERLÄUTERUNG DER ERFINDUNG
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Hydraulikdruck-Zuführ-System für ein automatisches Getriebe für ein Fahrzeug (z.B. Kraftfahrzeug) bereitzustellen, welches den Kraftstoffwirkungsgrad maximieren (bzw. Kraftstoffverbrauch minimieren) kann durch Einbringen einer Mehrzahl von Pumpen-Betriebsmodi und, als eine Hilfsfunktion einer elektrischen (bzw. elektrisch antreibbaren) Pumpe, die Kapazität einer mechanischen Ölpumpe minimieren kann (, bzw. die Kapazität einer mechanischen Pumpe um einen Anteil minimeren kann, der (zum Ausgleich) als Hilfsfunktion einer elektrischen Pumpe durch die elektrische Pumpe gefördert wird).
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Gemäß der vorliegenden Erfindung weist ein Hydraulikdruck-Zuführ-System für ein automatisches Getriebe für ein Fahrzeug, welches Hochdruckhydraulikdruck aufbaut mittels Öls, das in einer Ölwanne aufbewahrt wird (bzw. Öl aus einer Ölwanne heraus fördert und es dann mit hohem hydraulischen Druck beaufschlagt), und den Hydraulikdruck einer Getriebeeinheit zuführt, auf: eine mechanische Ölpumpe, die durch einen Motor (z.B. Verbrennungsmotor) angetrieben wird, um das in der Ölwanne aufbewahrte Öl als einen ersten Hochdruckhydraulikdruck zu pumpen (bzw. das in der Ölwanne aufbewahrte Öl aus der Ölwanne abzupumpen und es dann mit einem ersten hydraulischen Druck zu beaufschlagen) und um das in der Ölwanne aufbewahrte Öl einem ersten Zuführkanal zuzuführen, welcher in Fluidverbindung mit der mechanischen Ölpumpe steht, ein Schaltventil, das in Fluidverbindung mit dem ersten Zuführkanal steht und selektiv Öl, das aus dem ersten Zuführkanal zugeführt wurde, der Getriebeeinheit durch einen zweiten Zuführkanal hindurch zuführt, welcher mit dem Schaltventil und der Getriebeeinheit in Fluidverbindung steht, einen Magnetventilaktuator, der mit dem Schaltventil verbunden ist und eingerichtet ist, an/ausgeschaltet zu werden, um das Schaltventil zu steuern, und eine elektrische Ölpumpe, verbunden mit und angetrieben durch einen Elektromotor, die in Fluidverbindung mit der Ölwanne steht, um das in der Ölwanne aufbewahrte Öl als einen zweiten Hochdruckhydraulikdruck zu pumpen (bzw. das in der Ölwanne aufbewahrte Öl aus der Ölwanne abzupumpen und es dann mit einem zweiten hydraulischen Druck zu beaufschlagen) und um das in der Ölwanne aufbewahrte Öl einem dritten Zuführkanal zuzuführen, welcher mit dem zweiten Zuführkanal in Fluidverbindung steht, wobei der erste und der zweite Hydraulikdruck mittels dreier Betriebsmodi auf die Getriebeeinheit aufgebracht werden.
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Ein Rückführkanal steht in Fluidverbindung mit der Ölwanne, dem Schaltventil, der mechanischen Ölpumpe und der elektrischen Ölpumpe.
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Das Schaltventil (z.B. 3/2-Wegeventil) ist als ein Schieberventil bereitgestellt, ist mit dem ersten Zuführkanal der mechanischen Ölpumpe verbunden und führt selektiv das Öl, das dem ersten Zuführkanal zugeführt wurde, dem zweiten Zuführkanal und dem Rückführkanal zu, abhängig von einem Einschalt- oder Ausschalt-Zustand des Magnetventilaktuators.
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Ein Rückschlagventil, welches Rückfluss (von Öl) verhindert, kann in dem dritten Zuführkanal bereitgestellt sein.
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Die drei Betriebsmodi können aufweisen einen ersten Betriebsmodus, in welchem nur der erste Hydraulikdruck der mechanischen Ölpumpe auf die Getriebeeinheit aufgebracht ist/wird, einen zweiten Betriebsmodus, in welchem nur der zweite Hydraulikdruck der elektrischen Ölpumpe auf die Getriebeeinheit aufgebracht ist/wird, und einen dritten Betriebsmodus, in welchem der erste und der zweite Hydraulikdruck der mechanischen Ölpumpe und der elektrischen Ölpumpe (als ein einziger kumulierter Hydraulikdruck) der Getriebeeinheit zugeführt werden.
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Gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind drei Betriebsmodi eingebracht, die von Fahrzuständen (des Fahrzeugs) abhängen, wodurch der Kraftstoffwirkungsgrad maximiert wird.
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Zusätzlich kann, als eine Hilfsfunktion der elektrischen Hydraulikpumpe, die Kapazität der mechanischen Ölpumpe minimiert werden, wodurch ein Volumendurchfluss und die Schwere des Fahrzeugs reduziert werden.
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Ferner kann Stabilität des Hydraulikdrucks erlangt werden durch optimales Antreiben, wobei nur die elektrische Hydraulikpumpe im Hauptantriebsbereich genutzt wird.
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Ferner, da eine Ausfallsicherungsfunktion bereitgestellt ist, kann Systemzuverlässigkeit verbessert werden, sogar bei einer Fehlfunktion der elektrischen Hydraulikpumpe (ist dann noch eine (Mindest-)Funktion des Hydraulikdruck-Zuführ-Systems gegeben).
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Figurenliste
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- 1 ist eine schematische Ansicht eines Hydraulikdruck-Zuführ-Systems gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung.
- 2 zeigt Fluss von Hydraulikdruck (bzw. mit Druck beaufschlagtem Öl) in dem Hydraulikdruck-Zuführ-System, das in einem ersten Betriebsmodus (alleiniger Betrieb von mechanischer Hydraulikpumpe) betrieben wird, gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 3 zeigt Fluss von Hydraulikdruck (bzw. mit Druck beaufschlagtem Öl) im Betrieb des Hydraulikdruck-Zuführ-Systems in einem zweiten Betriebsmodus (alleiniger Betrieb von elektrischer (bzw. elektrisch antreibbarer) Hydraulikpumpe) gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 4 zeigt Fluss von Hydraulikdruck (bzw. mit Druck beaufschlagtem Öl) im Betrieb des Hydraulikdruck-Zuführ-Systems in einem dritten Betriebsmodus (gleichzeitiger Betrieb von mechanischer Pumpe und elektrischer (bzw. elektrisch antreibbarer) Hydraulikpumpe) gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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In den Zeichnungen beziehen sich Bezugszeichen auf die gleichen oder entsprechende Teile der vorliegenden Erfindung über die mehreren Zeichnungen des Zeichnungssatzes hinweg.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Es wird nun detailliert Bezug genommen auf verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, wovon Beispiele in den begleitenden Zeichnungen dargestellt und nachstehend beschrieben sind.
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In der folgenden Beschreibung ist das Aufteilen der Bezeichnungen von Komponenten in erste(r/s), zweite(r/s) und Ähnliches, um die Bezeichnungen aufzuteilen, weil die Bezeichnungen der Komponenten einander gleich sind, und eine Ordnung davon ist nicht besonders beschränkt.
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1 ist eine schematische Ansicht eines Hydraulikdruck-Zuführ-Systems gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Bezugnehmend auf 1 kann ein Hydraulikdruck-Zuführ-System gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung aufweisen eine mechanische Ölpumpe OP1, eine elektrische (bzw. elektrisch antreibbare) Ölpumpe OP2, ein Schaltventil SV (z.B. 3/2-Wegeventil), einen Magnetventilaktuator MVA und ein Rückschlagventil RV, wobei Hydraulikdrücke, die jeweils von der mechanischen Hydraulikpumpe OP1 und der elektrischen Hydraulikpumpe OP2 aufgebaut wurden, einzeln einer Getriebeeinheit GE zugeführt werden können oder in einem bestimmten Rohr zusammengeführt werden können und dann simultan der Getriebeeinheit GE zugeführt werden können (als ein einziger kumulierter Hydraulikdruck).
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Die mechanische Hydraulikpumpe OP1 ist durch Abtriebsmoment eines Motors MOT (z.B. Verbrennungsmotor) angetrieben, die elektrische (bzw. elektrisch antreibbare) Ölpumpe OP2 ist angetrieben durch einen zusätzlichen Elektromotor M (, bzw. der Elektromotor M bildet den Antriebsabschnitt der elektrischen Ölpumpe OP2 für den Pumpabschnitt der elektrischen Hydraulikpumpe OP2), die mechanische Ölpumpe OP1 und die elektrische Ölpumpe OP2 (bzw. deren jeweilige Einlassöffnung) sind parallel angeordnet und durch eine Ölwanne W und einen Einlasskanal 2 verbunden (z.B. kann ein Einlasskanal 2 verzweigt sein, sodass die Ölwanne W und die Einlassöffnung der mechanischen Ölpumpe OP1 sowie die Ölwanne W und die Einlassöffnung der elektrischen Ölpumpe OP2 verbunden sind, wodurch die jeweilige Einlassöffnung der mechanischen und der elektrischen Ölpumpe miteinander verbunden sind).
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Ein Filter F ist in dem Einlasskanal 2 angeordnet, um eine Verschmutzung, die das Öl möglicherweise aufweist, (aus dem Öl heraus) zu filtern, sodass gefiltertes Öl der mechanischen Hydraulikpumpe OP1 und der elektrischen Hydraulikpumpe OP2 zugeführt werden kann.
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Das Schaltventil SV (z.B. 3/2-Wegeventil) ist z.B. als ein Schieberventil bereitgestellt und ist mit dem ersten Zuführkanal 4 der mechanischen Hydraulikpumpe OP1 verbunden und führt den Hydraulikdruck, der dem ersten Zuführkanal 4 zugeführt wurde, dem mit der Getriebeeinheit GE verbundenen zweiten Zuführkanal 6 oder einem Rückführkanal 8 zu.
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Zusätzlich ist das Schaltventil SV mittels des Magnetventilaktuators MVA gesteuert, und, wenn das Schaltventil SV durch den Magnetventilaktuator MVA ausgeschaltet (bzw. nicht angesteuert) ist, ist der erste Zuführkanal 4 (bzw. der im Inneren des Schaltventils SV liegende Abschnitt des Zuführkanals 4) gesteuert, um mit dem zweiten Zuführkanal 6 verbunden zu sein, um Hydraulikdruck, der aus der mechanischen Hydraulikpumpe OP1 heraus zugeführt wurde, der Getriebeeinheit GE zuzuführen, und, wenn das Schaltventil SV durch den Magnetventilaktuator MVA eingeschaltet (bzw. angesteuert) ist, kann der erste Zuführkanal 4 (bzw. der im Inneren des Schaltventils SV liegende Abschnitt des Zuführkanals 4) gesteuert sein, um mit dem Rückführkanal 8 verbunden zu sein, um den Hydraulikdruck zurückzuführen, der aus der mechanischen Hydraulikpumpe OP1 heraus zugeführt wurde, ohne dabei der Getriebeeinheit GE zugeführt zu werden.
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Die elektrische (bzw. elektrisch antreibbare) Ölpumpe OP2 ist mittels eines dritten Zuführkanals 10 mit dem zweiten Zuführkanal 6 verbunden, und der von der elektrischen Ölpumpe OP2 abgeführte Hydraulikdruck wird durch den dritten Zuführkanal 10 und den zweiten Zuführkanal 6 hindurch der Getriebeeinheit GE zugeführt.
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Zusätzlich ist ein Rückschlagventil RV in dem dritten Zuführkanal 10 angeordnet, um Hydraulikdruck zu blockieren, der aus der Getriebeeinheit GE heraus zurück zu der (bzw. in Richtung zu der) elektrischen Ölpumpe OP2 fließt.
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Die Getriebeeinheit GE bezieht sich z.B. auf einen Drehmomentwandler, der auf einer Abströmseite des Drucksteuerventils angeordnet ist und bezogen ist auf (Kraft-)Übertragung des Fahrzeugs, jedes Reibelement (Kupplung, Bremse u.Ä.) eines Planetengetriebezuges, der direkt bezogen ist auf (Kraft-)Übertragung, jedes schmierende Teil und jedes kühlende Teil.
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2 zeigt Fluss von Hydraulikdruck (bzw. mit Druck beaufschlagtem Öl) in dem Hydraulikdruck-Zuführ-System, das in einem ersten Betriebsmodus (alleiniger Betrieb von mechanischer Hydraulikpumpe) betrieben wird, gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Bezugnehmend auf 2 kann in dem ersten Betriebsmodus der Getriebeeinheit GE nur durch Antreiben der mechanischen Pumpe OP1 Hydraulikdruck zugeführt werden (, da die elektrische Pumpe im ersten Betriebsmodus nicht angetrieben wird).
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Der erste Betriebsmodus wird gesteuert (bzw. wird das Hydraulikdruck-Zuführ-System in dem ersten Betriebsmodus betrieben) unter der Bedingung eines Zustands extremer Temperaturen (d.h. -40°C-Bereich), eines Zustands in dem hoher Druck gefordert ist, eines Zustands in dem die elektrische Pumpe eine Fehlfunktion hat und/oder eines Zustands in dem der Batterie-Rest-Lade-Zustand (SOC = State Of Charge = Lade-Zustand) niedrig ist. In diesem Fall erhält der Elektromotor M durch Antreiben der elektrischen Ölpumpe OP2 einen Zustand zum Stoppen eines Betriebs aufrecht.
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Zusätzlich ist die mechanische Ölpumpe OP1 angetrieben, wobei der Magnetventilaktuator MVA ausgeschaltet ist, wodurch der in der mechanischen Pumpe OP1 erzeugte Hydraulikdruck durch den ersten Zuführkanal 4, das Schaltventil SV und den zweiten Zuführkanal 6 hindurch der Getriebeeinheit GE zugeführt wird, auf die gleiche Weise wie bei einem konventionellen automatischen Getriebe.
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3 zeigt Fluss von Hydraulikdruck (bzw. mit Druck beaufschlagtem Öl) im Betrieb des Hydraulikdruck-Zuführ-Systems in einem zweiten Betriebsmodus (alleiniger Betrieb von elektrischer (bzw. elektrisch antreibbarer) Hydraulikpumpe) gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Bezugnehmend auf 3 kann in dem zweiten Betriebsmodus der Getriebeeinheit GE nur durch Antreiben der elektrischen Pumpe OP2 Hydraulikdruck zugeführt werden (, bzw. es wird nur der mittels der elektrischen Pumpe OP2 erzeugte Hydraulikdruck der Getriebeeinheit GE zugeführt).
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Der zweite Betriebsmodus wird gesteuert (bzw. wird das Hydraulikdruck-Zuführ-System in dem zweiten Betriebsmodus betrieben) in einem Hauptantriebsbereich (d.h. (Niedrig-)Kraftstoffverbrauchsbereich, Öltemperatur von 20° C bis 100° C), einem Zustand niedrigen Drucks bei weniger als mittlerer Last und in einem (Fahrzeug-)Stillstand-Stopp-Zustand (z.B. Motorstopp) für eine Stopp-Start-Funktion (ISG = Idle Stop and Go), wobei nur die elektrische Hydraulikpumpe OP2 angetrieben ist und der Hydraulikdruck, der aus der elektrischen Hydraulikpumpe OP2 herausgepumpt wird, der Getriebeeinheit GE durch den dritten Zuführkanal 10 und den zweiten Zuführkanal 6 hindurch zugeführt wird.
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Zusätzlich verbindet das Schaltventil SV den ersten Zuführkanal 4 und den Rückführkanal 8 durch Einschalten des Magnetventilaktuators MVA, wodurch der aus der mechanischen Ölpumpe OP1 herausgepumpte Hydraulikdruck zurückgeführt wird mittels der mechanischen Ölpumpe OP1.
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In diesem Fall, obwohl die mechanische Ölpumpe OP1 angetrieben ist, wird Hydraulikdruck durch den Rückführkanal 8 hindurch ohne Widerstand zurückgeführt, sodass ein Antriebsverlust der mechanischen Ölpumpe OP1 sehr gering ist.
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In solch einem zweiten Betriebsmodus ist die Rotationsgeschwindigkeit (des Rotors) der elektrischen Ölpumpe OP2 aktiv gesteuert (d.h. z.B. bedarfsgesteuert) gemäß dem oben angegebenen Antriebszustand, sodass optimale Kraftstoffverbrauchs-Effizienz erreicht werden kann.
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4 zeigt Fluss von Hydraulikdruck (bzw. mit Druck beaufschlagtem Öl) im Betrieb des Hydraulikdruck-Zuführ-Systems in einem dritten Betriebsmodus (gleichzeitiger Betrieb von mechanischer Pumpe und elektrischer (bzw. elektrisch antreibbarer) Hydraulikpumpe) gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Bezugnehmend auf 4 kann in dem dritten Betriebsmodus durch gleichzeitigen Betrieb der mechanischen Pumpe OP1 und der elektrischen Pumpe OP2 Hydraulikdruck der Getriebeeinheit GE zugeführt werden.
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Der dritte Betriebsmodus wird gesteuert (bzw. wird das Hydraulikdruck-Zuführ-System in dem dritten Betriebsmodus betrieben) bei einem Zustand hoher Temperatur (d.h. 100 °C bis 140 °C) und einem Zustand, in dem eine hohe Durchflussrate (d.h. hohe Last / z.B. zum Zeitpunkt des (Gang-)Schaltens) gefordert ist, wobei Hydraulikdruck, der (jeweils) aus der mechanischen Ölpumpe OP1 und der elektrischen Ölpumpe OP2 herausgepumpt wird, in dem zweiten Zuführkanal 6 zusammengeführt wird und dann der Getriebeeinheit GE zugeführt wird (als ein einziger kumulierter Hydraulikdruck).
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In solch einem dritten Betriebsmodus unterstützt die Kapazität der elektrischen Ölpumpe OP2 die minimierte Kapazität der mechanischen Ölpumpe OP1, sodass ein Problem bei der Hydraulikdruck-Leistung (bzw. bei der Erzeugung von Hydraulikdruck, der für den Betrieb des Hydraulikdruck-Zuführ-Systems bzw. der Getriebeeinheit GE ausreicht,) nicht auftritt.
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Wie oben beschrieben setzt das Hydraulikdruck-Zuführ-System gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung drei Pumpen-Betriebsmodi gemäß Antriebszustand ein, um Senkung des Kraftstoffverbrauches effektiv optimieren zu können.
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Zusätzlich ist, durch eine Hilfspumpe(nkapazität) von der elektrischen Hydraulikpumpe, die Kapazität der mechanischen Ölpumpe minimiert, um dadurch einen Volumendurchfluss und Schwere des Fahrzeugs zu reduzieren.
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Ferner kann Stabilität des Hydraulikdrucks erlangt werden durch optimales Antreiben, wobei nur die elektrische Hydraulikpumpe im Hauptantriebsbereich genutzt wird.
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Ferner, da eine Ausfallsicherungsfunktion bereitgestellt ist, kann Systemzuverlässigkeit verbessert werden, sogar bei einer Fehlfunktion der elektrischen Hydraulikpumpe (ist dann noch eine (Mindest-)Funktion des Hydraulikdruck-Zuführ-Systems gegeben).
