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TECHNISCHES GEBIET
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Vorrichtungen, die mit exemplarischen Ausführungsformen übereinstimmen, beziehen sich auf Vorrichtungen zur passiven Fluidströmungssteuerung. Insbesondere beziehen sich Vorrichtungen, die mit exemplarischen Ausführungsformen übereinstimmen, auf Vorrichtungen zur passiven Fluidströmungssteuerung zwischen mindestens zwei Volumina.
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HINTERGRUND
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Die Erklärungen in diesem Abschnitt stellen lediglich Hintergrundinformationen bereit, die die vorliegende Offenbarung betreffen und dem bisherigen Stand der Technik entsprechen können oder auch nicht.
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Antriebssysteme in Kraftfahrzeugen erfordern für die dauerhafte Operation Schmierung und Kühlung unter Verwendung einer Hydraulikflüssigkeit oder Öl. Genauer gesagt benötigen der Motor und speziell das Getriebe Schmierung und Kühlung durch Flüssigkeiten oder Öle, um betriebsfähig zu bleiben und ihre Lebenszeit zu verlängern.
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Ein Zahnrad, das sich in einem Getriebeöl oder Ölmedium dreht (ein Beispiel ist die Pfanne oder der Sumpf), wird eine Fluidströmung induzieren. Diese Strömung ist zufälliger Natur und kann auf andere rotierende oder feste Komponenten treffen. Die zurückgeworfene, ungelenkte Hydraulikflüssigkeit verursacht durch Kontakt zu anderen Komponenten, stetigen Flüssigkeiten und/oder unterschiedlichen Fluidströmungen Spritzwirkungen. Die Flüssigkeit, die auf die rotierende Anordnung zurückspritzt, kann einen Widerstand aus dem Fluidaufprall hervorrufen. Zusätzlich kann der Kontakt der Flüssigkeit mit einer rotierenden Komponente zu weiterem Widerstand entgegen der Bewegung und dadurch zu Leistungsverlust führen.
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Die Einwirkung von zu viel Flüssigkeit auf eine Drehung bedeutet mehr als bloße Reibung, die zu einem Verlust des Wirkungsgrades beiträgt. Eine Vorrichtung zur Steuerung der Strömung von Schmierflüssigkeiten könnte wirksam sein, um Leistungsverluste zu verringern, die mit überschüssigem Fluid verbunden sind, das durch rotierende Übertragungskomponenten aufgewühlt wird.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Eine oder mehrere exemplarische Ausführungsformen behandeln das obige Problem, indem sie Vorrichtungen für die passive Fluidströmungssteuerung bereitstellen. Insbesondere beziehen sich Vorrichtungen, die mit exemplarischen Ausführungsformen übereinstimmen, auf Vorrichtungen zur passiven Fluidströmungssteuerung zwischen mindestens zwei Volumina.
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Gemäß einem Aspekt einer exemplarischen Ausführungsform umfasst eine Vorrichtung zur passiven Steuerung der Fluidströmung zwischen mindestens zwei Volumina ein erstes Volumen, das ein Fluidrührwerk enthält, und ein zweites Volumen, das ein Fluid enthält. Ein weiterer Aspekt der exemplarischen Ausführungsform umfasst ein Leitblech mit mindestens einer Öffnung, die zwischen dem ersten und dem zweiten Volumen angeordnet ist, um eine Fluidströmung zwischen dem ersten und dem zweiten Volumen zu ermöglichen. Noch andere Aspekte, wie gemäß der exemplarischen Ausführungsform, umfassen eine Strömungssteuervorrichtung, die wirksam ist, um passiv in Reaktion auf eine Zustandsänderung entweder des ersten oder des zweiten Volumens manipuliert zu werden, um eine Strömung durch die mindestens eine Öffnung zu bewirken.
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Gemäß anderen Aspekte der exemplarischen Ausführungsform ist das Fluidrührwerk ein Zahnradsatz. Gemäß weiteren Aspekten der exemplarischen Ausführungsform ist das Fluid ein Schmiermittel. Immer noch gemäß Aspekten der exemplarischen Ausführungsform umfasst die Strömungssteuervorrichtung ein passives Stellglied.
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Noch ein weiterer Aspekt der exemplarischen Ausführungsform, worin das passive Stellglied ein thermisches Expansionsmaterial ist. Und ein weiterer Aspekt der exemplarischen Ausführungsform, bei der das passive Stellglied eine Speicherlegierung ist. Noch ein weiterer Aspekt der exemplarischen Ausführungsform, bei der ein passives Stellglied zwischen einem Widerlager an einem ersten Ende und einem Hebelarm an einem zweiten Ende angebracht ist. Und ein weiterer Aspekt, bei dem das passive Stellglied als Federvorrichtung ausgebildet ist.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der exemplarischen Ausführungsform, bei dem die Zustandsänderung eine Temperaturerhöhung oder eine Temperaturabnahme ist. Und ein weiterer Aspekt, bei dem der Hebelarm an einem Ende an dem passiven Stellglied befestigt ist und an einem gegenüberliegenden Ende an einem Fluidanschlag befestigt ist. Noch weitere Aspekte der exemplarischen Ausführungsform, bei der das passive Stellglied wirksam ist, um den Fluidanschlag zu öffnen oder zu schließen, wenn er expandiert wird.
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Aspekte gemäß einer zweiten exemplarischen Ausführungsform stellen eine Vorrichtung zur passiven Steuerung der Fluidströmung zwischen einem Zahnradsatz innerhalb eines ersten Volumens und einem Schmiermittelsumpf bereit, der ein zweites Volumen bildet. Die Vorrichtung umfasst ein Leitblech mit mindestens einer Öffnung, die zwischen dem Zahnradsatz und dem Schmiermittelsumpf angeordnet ist, um eine Fluidströmung zwischen dem ersten und dem zweiten Volumen zu ermöglichen. Ein weiterer Aspekt der zweiten exemplarischen Ausführungsform umfasst eine Strömungssteuervorrichtung, die wirksam ist, um passiv in Reaktion auf eine Zustandsänderung entweder des ersten oder des zweiten Volumens manipuliert zu werden, um einen Durchfluss durch die mindestens eine Öffnung zu bewirken.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die vorliegenden exemplarischen Ausführungsformen werden aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen besser verständlich, in denen:
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1 eine Darstellung eines Getriebes ist, bei dem die Strömungssteuervorrichtung eine höhere Fluidströmung durch ein Leitblech ermöglicht, wenn die Temperatur gemäß einer exemplarischen Ausführungsform niedriger ist;
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1a eine Veranschaulichung einer vergrößerten Ansicht der Strömungssteuervorrichtung von 1 gemäß der ersten exemplarischen Ausführungsform ist;
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2a eine Veranschaulichung einer vergrößerten Ansicht der Strömungssteuervorrichtung ist, die eine höhere Fluidströmung durch das Leitblech ermöglicht, wenn die Temperatur gemäß einer ersten exemplarischen Ausführungsform niedriger ist;
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2b eine Veranschaulichung einer vergrößerten Ansicht der Strömungssteuervorrichtung ist, die keine höhere Fluidströmung durch das Leitblech ermöglicht, wenn die Temperatur gemäß der ersten exemplarischen Ausführungsform höher ist;
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2c eine Veranschaulichung einer vergrößerten Ansicht der Strömungssteuervorrichtung ist, die keine höhere Fluidströmung durch das Leitblech ermöglicht, wenn die Temperatur gemäß einer zweiten exemplarischen Ausführungsform niedriger ist; und
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2d eine Veranschaulichung einer vergrößerten Ansicht der Strömungssteuervorrichtung ist, die keine höhere Fluidströmung durch das Leitblech ermöglicht, wenn die Temperatur gemäß der zweiten exemplarischen Ausführungsform höher ist.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Die folgende Beschreibung ist ihrer Art nach lediglich exemplarisch und soll die vorliegende Offenbarung, Anwendung oder Verwendungen davon in keiner Weise einschränken.
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1 zeigt eine Darstellung eines Getriebes 100, bei dem die Strömungssteuervorrichtung 140 eine höhere Fluidströmung ermöglicht, wenn die Temperatur gemäß den Aspekten einer exemplarischen Ausführungsform niedriger ist. In der exemplarischen Ausführungsform enthält das Getriebe 100 ein Leitblech 110 mit mindestens einer Öffnung 120, die eine Fluidströmung zwischen mindestens zwei Volumina ermöglicht, wobei ein erstes Volumen 115 Fluid von einem zweiten Volumen (nicht dargestellt) empfangen oder diesem bereitstellen kann. Eine zweite Öffnung 120a ermöglicht auch eine Fluidverbindung zwischen dem ersten Volumen 115 und dem zweiten Volumen. Das erste Volumen 115 umfasst mindestens einen drehbaren Zahnradsatz 130, der durch das Leitblech 110 umhüllt ist.
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Es versteht sich, dass der rotierende Zahnradsatz 130 Wärme in dem Getriebe 100 erzeugt, sodass im Allgemeinen ein Kühl-/Schmierfluid verwendet wird, um eine Überhitzung zu verhindern und den Reibungsverschleiß zu verringern. Der rotierende Zahnradsatz 130 wirkt als Rührwerk auf das Kühl-/Schmierfluid innerhalb des Getriebes 100 und zu viel gerührtes Fluid kann zu Leistungsverlusten und verringertem Wirkungsgrad bei dem Getriebe führen. Die Regulierung der Menge an Schmierfluid in dem Getriebe 100 kann die Verluste, die mit dem Rühren und dem Kühlen verbunden sind, wirksam abschwächen.
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Eine Strömungssteuervorrichtung 140 ist vorgesehen, um eine Fluidströmung durch die mindestens eine Öffnung (120, 120a) zu regulieren, die innerhalb des Leitblechs 110 angeordnet ist. Die Strömungssteuervorrichtung 140 beinhaltet ein passives Stellglied 150, das dazu dient, sich in Reaktion auf eine Zustandsänderung innerhalb des ersten Volumens 115 oder des zweiten Volumens auszudehnen oder zusammenzuziehen. Eine Zustandsänderung gemäß Aspekten der exemplarischen Ausführungsform könnte eine Änderung der Temperatur, des Volumens, der Fluidviskosität, der Zahnradgeschwindigkeit oder einer anderen Zustandsänderung der ersten oder zweiten Volumina sein.
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Gemäß Aspekten der exemplarischen Ausführungsform ist das passive Stellglied aus einem thermischen Expansions-/Kontraktionsmaterial oder einer Speicherlegierung ausgebildet, jedoch können andere Materialien, die für eine spezielle Anwendung geeignet sind, in Betracht gezogen werden. Gemäß der exemplarischen Ausführungsform ist das passive Stellglied 150 zwischen einem Widerlager 152 an einem ersten Ende und einem Hebelarm 154 an einem zweiten Ende befestigt. Angrenzend an das zweite Ende des passiven Stellglieds 150 befindet sich ein erster Drehpunkt 155 des Hebelarms 154.
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An einem zweiten Ende 156 des Hebelarms 154 ist eine zweite Schwenkachse 157 an einem Fluid Anschlag 160 angebracht ist, um Fluidströmung durch die mindestens eine Öffnung (120, 120a) zu verhindern, wenn es geschlossen ist. Es versteht sich, dass die Strömungssteuervorrichtung 140, wie dargestellt, auf jede der mindestens eine Öffnungen 120 oder 120a anwendbar sein kann, ohne den Umfang der exemplarischen Ausführungsform zu beschränken. Es versteht sich, dass es mehrere Öffnungen gibt, die von einer einzigen Strömungssteuervorrichtung 140 bzw. von mehreren Strömungssteuervorrichtungen betroffen sind. Auch kann das Leitblech 110 nur Öffnungen umfassen, wie z. B. 120a, die von den Strömungssteuervorrichtungen 140 beeinflusst werden, bzw. mehrere Öffnungen 120, durch die die Fluidströmung zwischen mehreren Volumina ungehindert fließen kann. Eine Strömungssteuervorrichtung 140 kann angeordnet sein, um die Fluidströmung bei jeder Öffnung unabhängig oder gleichzeitig gemäß Aspekten der Ausführungsform zu regulieren. Dementsprechend bewirkt das passive Stellglied 150 in Reaktion auf eine Zustandsänderung, dass der Hebelarm 154 den Strömungsanschlag 160 so manipuliert, dass ein Fluidströmung entweder durch die mindestens eine Öffnung (120, 120a), die in dem Leitblech 110 angeordnet ist, zugelassen oder verhindert wird. Es versteht sich, dass die Strömungssteuervorrichtung 140 dazu bestimmt ist, zu verhindern, dass Fluid gemäß der exemplarischen Ausführungsform in das erste Volumen 115 eingezogen oder aus diesem herausgepumpt wird.
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Unter Bezugnahme auf 2a wird eine Veranschaulichung einer vergrößerten Ansicht der Strömungssteuervorrichtung 140 bereitgestellt, die einen höheren Fluidstrom durch das Leitblech ermöglicht, wenn die Temperatur gemäß einer ersten exemplarischen Ausführungsform niedriger ist. In dieser Ausführungsform enthält die Strömungssteuervorrichtung 140 ein passives Stellglied 150, das in dem ersten Volumen 115 angeordnet ist, in einem niedrigen Temperaturzustand. Als solches ist der physikalische Zustand des passiven Stellglieds 150 unverändert von einem ursprünglichen zusammengezogenen Zustand. In diesem Zustand ist die Fluidströmung durch die Öffnung 120a in dem Leitblech 110 zugelassen, und aufgrund der durch den rotierenden Zahnradsatz 130 verursachten Umwälzumgebung, wird Fluid gemäß der exemplarischen Ausführungsform, aus dem zweiten Volumen (oder Schmiermittelsumpf) in das erste Volumen 115 gepumpt.
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Unter Bezugnahme auf 2b wird eine Veranschaulichung einer vergrößerten Ansicht der Strömungssteuervorrichtung von 2a bereitgestellt, die keinen höheren Fluidstrom durch das Leitblech 110 zulässt, wenn die Temperatur gemäß der ersten exemplarischen Ausführungsform höher ist. In diesem Fall wird das passive Stellglied 150 erweitert und die Strömungssteuervorrichtung 140 geschlossen. Aufgrund der Zustandsänderung einer Temperaturerhöhung im ersten Volumen 115 bewirkt das expandierte passive Stellglied 150, dass der Hebelarm 154 der Strömungssteuervorrichtung 140 den Fluidanschlag 160 über die mindestens eine Öffnung 120a stoppt, um gemäß der exemplarischen Ausführungsform zu verhindern, dass das Fluid in das erste Volumen gezogen wird.
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In 2c wird eine Veranschaulichung einer vergrößerten Ansicht der Strömungssteuervorrichtung 140 bereitgestellt, die keinen höheren Fluidstrom durch das Leitblech 110 ermöglicht, wenn die Temperatur gemäß einer zweiten exemplarischen Ausführungsform niedriger ist. In diesem Fall startet die Strömungssteuervorrichtung 140 in einer geschlossenen Position und das passive Stellglied 150 befindet sich in einem zusammengezogenen Zustand. Der Niedertemperaturzustand innerhalb des ersten Volumens 115 bewirkt nicht, dass das passive Stellglied 150 die Strömungssteuervorrichtung 140 manipuliert. In 2d, dehnt sich das passive Stellglied 150 aufgrund einer Temperaturerhöhung im ersten Volumen 115 aus. Als solches wird der Fluidanschlag 160 der Strömungssteuervorrichtung in die offene Position manipuliert, sodass Fluid von dem Schmiermittelsumpf (nicht dargestellt) durch die mindestens eine Öffnung 120a in das erste Volumen 115 fließen kann.
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Die Beschreibung der Erfindung ist nur als Beispiel zu verstehen und Variationen, die nicht vom Kern der Erfindung abweichen, werden als im Rahmen der Erfindung befindlich vorausgesetzt. Diese Variationen sollen nicht als eine Abweichung vom Sinn und Umfang der Erfindung betrachtet werden.
