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Die Erfindung betrifft eine Fluidanordnung zum fluidischen Betätigen von mehreren Kraftfahrzeugkomponenten, wobei diese Fluidanordnung mehrere Fluidstromquellen aufweist, von denen zumindest zwei Fluidstromquellen je eine Fluidpumpe mit einer ersten Förderrichtung und mit einer der ersten Förderrichtung entgegengesetzten zweiten Förderrichtung umfassen, wobei die Fluidstromquellen fluidtechnisch derart in der Fluidanordnung verschaltet sind, dass zumindest eine der Fluidstromquellen zum Betätigen von zwei der Kraftfahrzeugkomponenten und zumindest eine der Fluidstromquellen zum Betätigen einer auch durch eine andere der Fluidstromquellen betätigbare Kraftfahrzeugkomponente geeignet ist.
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Die Druckschrift
WO2015/067259 A1 zeigt eine Fluidanordnung zum fluidischen Betätigen von zwei Kraftfahrzeugkomponenten. Die Fluidanordnung weist zwei Fluidstromquellen auf, die beide je eine Fluidpumpe mit einer ersten Förderrichtung und mit einer der ersten Förderrichtung entgegengesetzten zweiten Förderrichtung umfassen. Die Fluidstromquellen sind dabei fluidtechnisch derart in der Fluidanordnung verschaltet, dass beide Fluidstromquellen zum jeweiligen Betätigen von zwei der Kraftfahrzeugkomponenten geeignet sind, wobei jede der Fluidstromquellen zum Betätigen einer auch durch die andere der Fluidstromquellen betätigbare Kraftfahrzeugkomponente geeignet ist.
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Es ist die Aufgabe der Erfindung Maßnahmen zur Verbesserung der Fluidanordnung zum fluidischen Betätigen der Kraftfahrzeugkomponenten anzugeben. Die Verbesserungen beziehen sich insbesondere auf die Dynamik der Betätigung, die Notbetrieb-Eigenschaften und die Funktionale Sicherheit (FuSi).
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben, die jeweils einzeln oder in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können.
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Bei der Fluidanordnung zum fluidischen Betätigen von Kraftfahrzeugkomponenten ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Fluidanordnung zumindest drei Fluidstromquellen aufweist, von denen zumindest zwei Fluidstromquellen je eine Fluidpumpe mit einer ersten Förderrichtung und mit einer der ersten Förderrichtung entgegengesetzten zweiten Förderrichtung umfasst, wobei die Fluidstromquellen fluidtechnisch derart in der Fluidanordnung verschaltet sind, dass zumindest eine der Fluidstromquellen zum Betätigen von zwei der Kraftfahrzeugkomponenten und zumindest eine der Fluidstromquellen zum Betätigen einer auch durch eine andere der Fluidstromquellen betätigbare Kraftfahrzeugkomponente geeignet ist.
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Die Nutzung der dritten Fluidstromquelle ist zu mehreren Zwecken sinnvoll, nämlich zur Unterstützung des bestehenden Systems, zur Übernahme eigener Funktionen oder Einstellen eines sicheren Zustandes. Vorteile sind eine verbesserte Dynamik, beispielsweise eine gleichzeitige Betätigung mehrerer Elemente oder Unterstützung der vorhandenen Motoren, eine Limp-Home-Funktion und/oder, eine verbesserte Funktionssicherheit (FuSi) aufgrund redundanter Ansteuerungsmöglichkeiten.
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Generell kann auch die dritte Fluidstromquelle eine Fluidpumpe mit einer ersten Förderrichtung und mit einer der ersten Förderrichtung entgegengesetzten zweiten Förderrichtung umfassen. Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist jedoch vorgesehen, dass zumindest eine der Fluidstromquellen, also insbesondere die dritte Fluidstromquelle, als Fluid-Druckspeicher ausgebildet ist.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Fluidstromquellen fluidtechnisch derart in der Fluidanordnung verschaltet sind, dass (a) zumindest zwei der Fluidstromquellen zum Betätigen einer auch durch eine andere der Fluidstromquellen betätigbare Kraftfahrzeugkomponente geeignet sind und/oder (b) zumindest zwei der Fluidstromquellen zum Betätigen je einer auch durch je eine andere der Fluidstromquellen betätigbare Kraftfahrzeugkomponenten geeignet sind.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass zumindest zwei der Fluidstromquellen zum Betätigen der zumindest einen von diesen Fluidstromquellen betätigbaren Kraftfahrzeugkomponente über zumindest ein ODER-Ventil an diese Kraftfahrzeugkomponente fluidtechnisch angeschlossen sind. Dabei kann das ODER-Ventil eine beliebige Ventilanordnung zur Bildung einer fluidischen ODER-Logikschaltung sein. Es ist insbesondere vorgesehen, dass zwei ODER-Ventile kaskadiert angeordnet sind.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass mindestens eine der Kraftfahrzeugkomponenten eine Kupplung und mindestens eine andere der Kraftfahrzeugkomponenten eine Getriebekomponente ist.
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Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die mindestens eine Getriebekomponente eine Getriebestelleinrichtung auf, die (i) als eine zwei Getriebeaktoren umfassende Getriebeaktoreinrichtung ausgebildet ist oder (ii) Gleitflächen-Schaltelemente oder Differenzflächen-Schaltelemente aufweist. Beide Ausgestaltungen einer Getriebestelleinrichtung sind bekannt und bewährt.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist eine der Kraftfahrzeugkomponenten als eine Parksperre oder als eine Kühleinrichtung ausgebildet.
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Weiterhin ist mit Vorteil vorgesehen, dass die Fluidanordnung zumindest ein Sperrventil zum Absperren eines Fluidpfades zwischen zumindest einer der Kraftfahrzeugkomponenten und der mindestens einen Fluidstromquelle zur Betätigung dieser jeweiligen Kraftfahrzeugkomponente aufweist. Besonders bevorzugt weist die Fluidanordnung Sperrventile zum Absperren der Fluidpfade zwischen jeder der Kraftfahrzeugkomponenten und der entsprechenden Fluidstromquelle zur Betätigung dieser jeweiligen Kraftfahrzeugkomponente auf.
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Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die Fluidpumpen als in der jeweils einen und/oder anderen Förderrichtung verstellbare Verstellpumpen ausgebildet. Derartige Verstellpumpen sind für diverse Anwendungen bekannt.
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Weiterhin ist insbesondere vorgesehen, dass zumindest zwei der Fluidpumpen je ein UND-Ventil zugeordnet ist, das fluidtechnisch parallel zur jeweiligen Fluidpumpe geschaltet ist. Derart aufgebaute Fluidstromquellen sind beispielsweise aus der eingangs erwähnten Druckschrift bekannt.
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Schließlich ist mit Vorteil vorgesehen, dass die Fluidanordnung die Kraftfahrzeugkomponenten mit umfasst. Die Fluidanordnung ist also eine Fluidanordnung zur fluidischen Betätigung von mehreren Kraftfahrzeugkomponenten bei einem Kraftfahrzeug.
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Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele exemplarisch erläutert, wobei die nachfolgend dargestellten Merkmale sowohl jeweils einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können. Es zeigen:
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1 eine Fluidanordnung gemäß einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform,
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2 ein Ausführungsbeispiel einer der über die Fluidanordnung betätigbaren Kraftfahrzeugkomponenten,
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3 die Fluidanordnung gemäß einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform,
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4 eine Detaildarstellung eines in 3 dargestellten Schaltelements einer Getriebestelleinrichtung,
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5 die Fluidanordnung gemäß einer dritten erfindungsgemäßen Ausführungsform,
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6 die Fluidanordnung gemäß einer vierten erfindungsgemäßen Ausführungsform und
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7 die Fluidanordnung gemäß einer fünften erfindungsgemäßen Ausführungsform.
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Die
1 zeigt das Schaltbild einer Fluidanordnung
10 zur Kupplungs- und Getriebebetätigung bei einem Kraftfahrzeug. Die Fluidanordnung
10 umfasst dabei eine erste Fluidpumpe
12 und eine zweite Fluidpumpe
14. Bei den Fluidpumpen
12,
14 handelt es sich um Pumpenaktoren, die, wie durch Pfeilsymbole angedeutet ist, in entgegengesetzten Förderrichtungen betreibbar sind. Die gezeigten Fluidpumpen
12,
14 werden präzise auch als Reversierpumpen bzw. Revisierpumpenaktoren bezeichnet. Derartige Fluidpumpen
12,
14 sind beispielsweise aus der eingangs erwähnten
WO 2015/067259 A1 bekannt. Die Fluidpumpen
12,
14 ermöglichen auf besonders vorteilhafte Art und Weise die Betätigung einer Doppelkupplung
16 und einer Getriebestelleinrichtung
18.
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Die Doppelkupplung 16 umfasst eine erste Teilkupplung 20 und eine zweite Teilkupplung 22. Die erste Teilkupplung 20 der Doppelkupplung 16 ist durch die erste (Reversier-)Fluidpumpe 12 betätigbar. Die zweite Teilkupplung 22 der Doppelkupplung 16 ist durch die zweite (Reversier-)Fluidpumpe 14 betätigbar.
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Die Getriebestelleinrichtung 18 ist als Getriebeaktoreinrichtung ausgebildet, die einen ersten Getriebeaktor 24 und einen zweiten Getriebeaktor 26 umfasst. Alternativ kann die Getriebestelleinrichtung 18 auch eine Getriebestelleinrichtung mit Schaltschienen umfassen, was später noch gezeigt wird. Eine Schaltwelle 28 erstreckt sich von der Getriebestelleinrichtung 18 in ein entsprechendes (Mehrgang-)Getriebe 30. Der erste Getriebeaktor 24 dient zur Darstellung einer Wählfunktion dieses Getriebes 30 und wird daher auch als Wählaktor bezeichnet. Der zweite Getriebeaktor 26 dient zur Darstellung einer Schaltfunktion des Getriebes 30 und wird daher auch als Schaltaktor bezeichnet. Der Schaltaktor 26 ist hier als Schwenkaktor ausgeführt. Jedem der beiden Fluidpumpen 12, 14 ist jeweils ein UND-Ventil 32, 34 zugeordnet.
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Das jeweilige UND-Ventil 32, 34 ist im gezeigten Beispiel als Zweidruckventil realisiert und hat zwei Anschlüsse, mit denen das UND-Ventil 32, 34 an die jeweiligen Anschlüsse der zugeordneten Fluidpumpen 12, 14 angeschlossen ist. Als dritten Anschluss umfasst das jeweilige UND-Ventil 32, 34 einen Anschluss mit dem das UND-Ventil an ein (Fluid-)Reservoir angeschlossen ist.
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Durch das UND-Ventil 32, 34 bzw. Zweidruckventil wird auf einfache Art und Weise ermöglicht, dass mit den (Reversier-)Fluidpumpen 12, 14 drehrichtungsunabhängig unterschiedliche Getriebefunktionen dargestellt werden können. Das Getriebestelleinrichtung 18 ist über ein ODER-Ventil 36 mit den beiden Fluidpumpen 12, 14 gekoppelt. Dadurch ergibt sich unter anderem der Vorteil, dass die Fluidpumpe 12, 14, die gerade nicht mit der Betätigung der ihm zugeordneten Kupplung 20, 22 beschäftigt ist, einen der Getriebeaktoren 24, 26 mit einem Förderstrom und einem Förderdruck versorgen kann.
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Zwischen das ODER-Ventil 36 und die Getriebestelleinrichtung 18 ist eine Ventilanordnung 38 mit zwei als Proportional-Wegeventilen ausgebildeten ansteuerbaren Ventilen 40, 42 geschaltet. Die beiden Ventile 40, 42 sind beispielsweise als 4/3-Wegeventile ausgeführt und werden elektromagnetisch betätigt. Durch eine symbolisch dargestellte Federeinrichtung sind die beiden Proportional-Wegeventile 40, 42 in ihre dargestellten Schaltstellungen vorgespannt.
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Bei dem in 1 gezeigten Aufbau der der Fluidanordnung 10 kann man jede der Parallelschaltungen von Fluidpumpe und jeweils zugeordnetem UND-Ventil 12, 32; 14, 34 als Fluidstromquellen S1, S2 verstehen. Als entsprechendes Gegenstück kann man die Getriebestelleinrichtung 18 und die Kupplungen 20, 22, also die Kraftfahrzeugkomponenten L1, L2, L3 als (Teile von) entsprechenden Verbrauchern verstehen.
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Ein weiteres Mehrwegeventil 44 ist im Fluidpfad 46 zwischen dem ODER-Ventil 36 und den Ventilen 40, 42 der Ventilanordnung 38 angeordnet, das den Förderstrom der Fluidpumpen 12, 14 alternativ in einen Fluidabzweig 48 lenken kann, der über ein Rückschlagventil 50 einerseits zu einem Fluid-Druckspeicher 52, andererseits zu einer weiteren Kraftfahrzeugkomponente/einem weiteren Verbraucher L4 führt. In diesem Zusammenhang ist dann der Fluid-Druckspeicher 52 als Fluidstromquelle S3 zu sehen. Der weitere Verbraucher L4 ist beispielsweise eine Klauenkupplung 54, wie sie in 2 gezeigt ist.
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Neben der zu steuernde Fluidanordnung 10 ist in 1 eine beispielhafte Anordnung und signaltechnische Verbindung einer Gruppe von Steuergeräten 56, 58, 60, 62 gezeigt. Ein erstes der Steuergeräte ist als ein übergeordnetes Steuergerät (Master-Steuergerät – ECU) 56 ausgebildet. Dieses übergeordnete Steuergerät 56 ist signaltechnisch mit jedem anderen Steuergerät (HCU, LCU) 58, 60, 62 der Gruppe von Steuergeräten verbunden. Die signaltechnischen Verbindungen sind in den Figuren als gestrichelte Linien dargestellt. Die anderen Steuergeräte 58, 60, 62 sind den folgenden Komponenten der Fluidanordnung 10 zugeordnet:
Das Steuergerät 58 ist ein Steuergerät (HCU) für die Getriebestelleinrichtung 18, also für die Getriebeaktoren 24, 26. Das Steuergerät 60 ist ein Steuergerät (LCU) für die ersten Fluidpumpe 12 und das Steuergerät 62 ist ein Steuergerät (LCU) für die zweite Fluidpumpe 14.
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Die in 1 gezeigte Fluidanordnung ist also eine Fluidanordnung zum fluidischen Betätigen von Kraftfahrzeugkomponenten L1, L2, L3, L4 von denen zwei Kraftfahrzeugkomponenten L1, L2 Kupplungen 20, 22 sind, eine weitere Kraftfahrzeugkomponente L3 eine Getriebestelleinrichtung 18 ist, sowie noch eine weitere Kraftfahrzeugkomponente L4 eine ganz andere Funktion aufweist. Die Fluidanordnung 10 weist drei Fluidstromquellen S1, S2, S3 auf. Zwei dieser Fluidstromquellen S1, S2 besitzen je eine Fluidpumpe 12, 14 mit einer ersten Förderrichtung und mit einer der ersten Förderrichtung entgegengesetzten zweiten Förderrichtung. Diese beiden Fluidstromquellen S1, S2 sind fluidtechnisch so (über das ODER-Ventil 36 und das Mehrwegeventil 44) in der Fluidanordnung 10 mit den Kraftfahrzeugkomponenten L1, L2, L3, L4 verschaltet/verschaltbar, dass beide Fluidstromquellen S1, S2 zum Betätigen von je zwei der Kraftfahrzeugkomponenten L1, L3 bzw. L2, L3 und die dritte Fluidstromquelle S3 auch zum Betätigen einer auch durch die anderen der Fluidstromquellen S1, S2 betätigbare Kraftfahrzeugkomponente L4 geeignet sind. Die als Fluid-Druckspeicher 52 ausgebildete dritte Fluidstromquelle S3 ist eine Druckreserve, die ausschließlich dazu genutzt werden kann, die Kraftfahrzeugkomponente L4 zu betätigen/speisen.
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Die 2 zeigt ein Beispiel für die Kraftfahrzeugkomponente L4, nämlich eine Klauenkupplung 54, welche über ein Mehrwegeventil 64 und ein (Differenzflächen-)Schaltelement 66 von dem Fluid-Druckspeicher 52 geöffnet und/oder geschlossen werden kann.
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Die 3 zeigt eine Ausführungsform der Fluidanordnung 10, die in großen Teilen der Fluidanordnung aus 1 entspricht, sodass hier nur auf die Unterschiede eingegangen werden soll. Bei diesem Ausführungsbeispiel der Fluidanordnung 10 bedienen die zwei Fluidpumpen 12, 14 über Gleitflächen-Schaltelemente 70 und eine nicht explizit gezeigte Steuerungsanordnung 72 Schaltschienen im Getriebe. Die Getriebestelleinrichtung 18 ist also eine Getriebestelleinrichtung mit Gleichflächen-Schaltschienen (statt Getriebeaktoren 24, 26). Die als Fluid-Druckspeicher 52 ausgebildete dritte Fluidstromquelle S3 ist so angeschlossen, dass sie nach öffnen eines Ventils 74 die Schaltschienen 70 alle in eine Neutralstellung versetzt. Auch andere Anwendungen des Druckspeichers 52 sind denkbar. Vorteilhaft ist dabei auch die umgekehrte Ausgestaltung des Ventils 74, die bei einem Stromausfall das Getriebe 30 in den sicheren Zustand versetzt.
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Ein Ausführungsbeispiel für ein Schaltelement 70 mit einem derartigen Neutralstellungsanschluss ist in 4 schematisch dargestellt. Ein an das Schaltelement angeschlossenes UND-Ventil (Zweidruckventil) 76 ist je nach Ausgestaltung der Peripherie erforderlich bzw. nicht notwendig und daher gestrichelt dargestellt. Im Kolben des Schaltelementes befinden sich Kanäle, die so ausgeformt sind, dass bei nicht mittiger Position die Auslegeleitung mit der rechten oder linken Kammer verbunden wird. Rückschlagventile verhindern eine Fehlfunktion im normalen Betrieb. Das Rückschlagventil 78 außerhalb des Kolbens ist optional.
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Die 5 zeigt ebenfalls eine Fluidanordnung 10 mit einer als Fluid-Druckspeicher 52 ausgebildeten dritten Fluidstromquelle S3. Bei dieser Ausführungsform der Fluidanordnung 10 bedienen die zwei vorzugsweise als Verstellpumpen ausgebildeten Fluidpumpen 12, 14 die Differenzflächen-Schaltelemente/-schienen 80 über Mehrwegeventile 82 im Getriebe. Die als Fluid-Druckspeicher 52 ausgebildete dritten Fluidstromquelle S3 ist so angeschlossen, dass sie nach öffnen des Ventils 74 die Schaltschienen 80 alle in eine Neutralstellung versetzt. Andere Anwendungen des Druckspeichers 52 sind ebenfalls denkbar.
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Die 6 zeigt eine Konfiguration der Fluidanordnung 10, bei der die dritte Fluidstromquelle S3 – genau wie die anderen beiden Fluidstromquellen S1, S2 eine Fluidpumpe 84 mit zwei Förderrichtungen aufweist. Der Fluidpumpe 84 ist auch hier ein parallelgeschaltetes UND-Ventil 86 sowie ein Steuergerät 88 zugeordnet. Ein passives 3-Wege Ventil 90 ermöglicht in die rechte Förderrichtung eine Dynamik Unterstützung einer der Pumpen 12, 14 der ersten beiden Fluidstromquellen S1, S2. Das Ventil 90 wird über den Druck der anliegenden Leitungen betätigt. In die linke Förderrichtung kann die dritte Kraftfahrzeugkomponente (z.B. eine Klauenkupplung, ein Getriebe, ein Kühlungskomponente...) betrieben werden. Noch eine weitere Kraftfahrzeugkomponente (Verbraucher L4) kann weiterhin ein Getriebeaktor 24, 26, Schaltschienen 70 mit Gleichflächen oder Schaltschienen 80 mit Differenzflächen sein. Alternativ wird der Verbraucher L3 von Schaltschienen eines ersten Teilgetriebes und Verbraucher L4 von Schaltschienen eines zweiten Teilgetriebes gebildet.
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Die 7 zeigt schließlich eine Konfiguration der Fluidanordnung analog zu der aus 8 mit einem aktiven 3-Wege Ventil 90. Das aktive Ventil 90 erlaubt eine Unterstützung der Pumpen 12, 14 der anderen Fluidstromquellen S1, S2 durch die Quelle S3 nach Bedarf. Zudem ist hier noch ein Variationsbeispiel des Verbrauchers L3 dargestellt. Der Verbraucher L3 kann nun von den Pumpen 12, 14, 84 aller drei Fluidstromquellen S1, S2, S3 betätigt werden. Die dritte Fluidstromquelle S3 ist auf ihrer anderen Seite über ein weiteres ODER-Ventil 92 an den Verbraucher L3 angebunden. Die Kaskadierung der ODER-Ventile 36, 92 kann dabei auch in einer anderen als der gezeigten Reihenfolge erfolgen.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Fluidanordnung
- 12
- Pumpe
- 14
- Pumpe
- 16
- Doppelkupplung
- 18
- Getriebestelleinrichtung
- 20
- Teilkupplung, zweite
- 22
- Teilkupplung, erste
- 24
- Getriebeaktor, erster
- 26
- Getriebeaktor, zweiter
- 28
- Schaltwelle
- 30
- Getriebe
- 32
- UND-Ventil
- 34
- UND-Ventil
- 36
- ODER-Ventil
- 38
- Ventilanordnung
- 40
- Ventil
- 42
- Ventil
- 44
- Mehrwegeventil
- 46
- Fluidpfad
- 48
- Fluidabzweig
- 50
- Rückschlagventil
- 52
- Fluid-Druckspeicher
- 54
- Klauenkupplung
- 56
- Steuergerät, übergeordnet
- 58
- Steuergerät, untergeordnet
- 60
- Steuergerät, untergeordnet
- 62
- Steuergerät, untergeordnet
- 64
- Mehrwegeventil
- 66
- Schaltelement
- 68
- Kupplungseinrichtung
- 70
- Schaltelement, Gleitflächen
- 72
- Steuerungsanordnung
- 74
- Mehrwegeventil
- 76
- UND-Ventil
- 78
- Rückschlagventil
- 80
- Schaltelement, Differenzflächen
- 82
- Mehrwegeventil
- 84
- Pumpe
- 86
- UND-Ventil
- 88
- Steuergerät, untergeordnet
- 90
- Mehrwegeventil
- 92
- ODER-Ventil
- S1– S3
- Fluidstromquelle
- L1– L4
- Verbraucher/Kraftfahrzeugkomponente
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2015/067259 A1 [0002, 0025]
