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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische Vorrichtung zur Getriebeschmierung und Kupplungskühlung für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine solche Vorrichtung, wie sie inzwischen massenweise in der Automobilindustrie in konventionell angetriebenen Kraftfahrzeugen mit Doppelkupplungsgetriebe oder in Hybridfahrzeugen zum Einsatz kommen.
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STAND DER TECHNIK
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Ein Kraftfahrzeuggetriebe erfordert eine kontinuierliche Schmierung an den unter einer Relativbewegung miteinander in Eingriff befindlichen Getriebebauteilen, insbesondere Zahnrädern, und im Falle des Einsatzes einer (oder mehrerer) nasslaufenden Kupplung auch ein Kühlsystem für die Kupplung. Wenn es möglich ist, die nasslaufende Kupplung nur bei Bedarf zu kühlen, können Schleppverluste in der offenen Kupplung vermieden werden.
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In diesem Zusammenhang offenbart die Druckschrift
DE 11 2008 000 438 B4 ein Hydrauliksystem zur Steuerung eines mit Nasskupplungen arbeitenden Doppelkupplungsgetriebes in einem Kraftfahrzeug mit einer Brennkraftmaschine. Dieses Hydrauliksystem umfasst eine von der Brennkraftmaschine angetriebene Pumpe zum Bereitstellen eines Systemdrucks in einer Versorgungsleitung, eine Steuerventileinrichtung zum individuellen Beaufschlagen von Kupplungsaktoren mit einem aus dem Systemdruck abgeleiteten, in Anhängigkeit von Betriebszuständen modulierten Betätigungsdruck, und ein Systemventil, welches bei Erreichen des Systemdrucks von der Pumpe geförderte Hydraulikflüssigkeit in eine Rücklaufleitung leitet. Die Rücklaufleitung enthält hierbei ein von einer elektronischen Steuereinrichtung ansteuerbares Kühlsteuerventil zum Steuern der den Kupplungen zugeführten Hydraulikflüssigkeitsmenge.
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Die für eine Versorgung der Kupplungsaktoren benötigte Menge an Hydraulikflüssigkeit ist allerdings viel geringer als die Menge an Hydraulikflüssigkeit, die erforderlich ist, um den maximalen Kühlbedarf abzudecken. Zudem wird bei hohen Drehzahlen der Brennkraftmaschine deutlich mehr Hydraulikflüssigkeit gefördert als benötigt. Um die Strömungsverluste gering zu halten, sind dazu entsprechend große Leitungsquerschnitte vorzusehen.
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Um die vorgenannten Eigenarten zu vermeiden, ist bei diesem Stand der Technik eine elektrisch angetriebene Hilfspumpe zum bedarfsgerechten Fördern von Kühlflüssigkeit zu den Kupplungen vorgesehen, wobei die durch die Rücklaufleitung strömende Hydraulikflüssigkeit den Kupplungen für deren Kühlung unmittelbar zugeführt werden kann. Die vorgeschlagene Schaltungsanordnung mit dem Systemventil, dem Kühlsteuerventil und der zusätzlichen Hilfspumpe bedingt indes einen erheblichen vorrichtungstechnischen Aufwand.
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Aus der den Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bildenden Druckschrift
CN 107965565 A ist schließlich ein hydraulisches Schmiersystem für ein automatisiertes Schaltgetriebe mit nasslaufenden Kupplungen bekannt, wie sie insbesondere in Hybridfahrzeugen zum Einsatz kommen. Das vorbekannte hydraulische Schmiersystem weist eine Pumpe mit einer Förderrichtung auf, mittels der Hydraulikflüssigkeit zur Kühlung mehrerer Kupplungen und zur Schmierung des Getriebes aus einem Vorratsbehälter in eine gemeinsame Druckleitung gefördert werden kann. Für die Aufteilung und Zumessung der geförderten Hydraulikflüssigkeit in einzelne Teilvolumenströme zur Kühlung der verschiedenen Kupplungen bzw. für die Getriebeschmierung weist das Schmiersystem eine Mehrzahl von Proportionalventilen auf, die zueinander parallel geschaltet sind und den für die jeweilige Komponente (Kupplung bzw. Getriebe) benötigten Teilvolumenstrom von der gemeinsamen Druckleitung abzweigen. Zur hydraulischen Entlastung des Schmiersystems ist ferner ein Schaltventil vorgesehen, über das die Druckleitung mit dem Vorratsbehälter verbunden werden kann.
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Die Mehrzahl von Ventilen und deren elektrische Ansteuerung bedingt auch bei diesem Stand der Technik einen großen vorrichtungstechnischen Aufwand und wird zudem als energetisch ungünstig angesehen.
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AUFGABENSTELLUNG
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hydraulische Vorrichtung zur Kupplungskühlung und Getriebeschmierung für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, welche die obigen Nachteile vermeidet und gegenüber dem geschilderten Stand der Technik insbesondere einfacher ausgebildet ist und im Betrieb weniger Energie verbraucht.
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DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Diese Aufgabe wird durch eine hydraulische Vorrichtung zur Getriebeschmierung und Kupplungskühlung für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Bei einer hydraulischen Vorrichtung zur Getriebeschmierung und Kupplungskühlung für ein Kraftfahrzeug, mit einer zwei Pumpenanschlüsse aufweisenden Pumpe zum Fördern einer Hydraulikflüssigkeit (namentlich Öl), einem Saugeingang zum Ansaugen der Hydraulikflüssigkeit aus einem Vorratsbehälter, einem ersten Abgang für die Abgabe von Hydraulikflüssigkeit zur Getriebeschmierung, einem zweiten Abgang für die Abgabe von Hydraulikflüssigkeit zur Kupplungskühlung und einer Ventilanordnung zum Leiten der Hydraulikflüssigkeit von dem Saugeingang zu den Abgängen; ist erfindungsgemäß die Pumpe als Reversierpumpe ausgebildet, so dass je nach Drehrichtung der Pumpe der eine Pumpenanschluss saugseitig und der andere Pumpenanschluss druckseitig liegt, wobei die Ventilanordnung mindestens vier Rückschlagventile umfasst, die so zwischen den Pumpenanschlüssen, dem Saugeingang und den Abgängen angeordnet sind, dass Hydraulikflüssigkeit saugseitig nur über den Saugeingang ansaugbar und druckseitig nur in Richtung der Abgänge abgebbar ist, und wobei die Abgänge mittels eines Verbindungsabschnitts hydraulisch verbunden sind, der eine Blende und ein in Richtung des zweiten Abgangs sperrendes Rückschlagventil aufweist, so dass je nach Drehrichtung der Pumpe eine Getriebeschmierung oder eine kombinierte Kupplungskühlung und Getriebeschmierung erfolgt.
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Es wird also nur eine Pumpe, nämlich eine Reversierpumpe benötigt, um eine kontinuierliche Getriebeschmierung zu gewährleisten und bei Bedarf zusätzlich einen Kühlpfad zum Kühlen wenigstens einer Kupplung mit Hydraulikflüssigkeit zu versorgen. Hierbei erfolgt erfindungsgemäß das Leiten der Hydraulikflüssigkeit vom Vorratsbehälter durch die hydraulische Vorrichtung zu den Abgängen für die Getriebeschmierung bzw. Kupplungskühlung in energetisch sehr günstiger Weise durch einfache Drehrichtungswahl für die Reversierpumpe in Kombination mit einer intelligenten Verschaltung der mindestens vier Rückschlagventile der Ventilanordnung.
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Der jeweilige Weg der Hydraulikflüssigkeit durch die hydraulische Vorrichtung ergibt sich dabei automatisch infolge der vorgewählten Drehrichtung der Reversierpumpe, irgendeine Sensorik zur Stellungserfassung von Ventilen od.dgl., um auf den Weg der Hydraulikflüssigkeit durch die hydraulische Vorrichtung zurückzuschließen, ist nicht erforderlich. Der vorrichtungstechnische Aufwand zum Fördern und Leiten der Hydraulikflüssigkeit durch die hydraulische Vorrichtung ist auch deshalb sehr gering, weil komplizierte Umschalteinrichtungen zum Verteilen des hydraulischen Flüssigkeitsstroms, elektromagnetisch betätigbare Proportional- oder Schaltventile od.dgl. hierfür ebenfalls nicht vonnöten sind, lediglich einfache Rückschlagventile.
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Im Falle des Einsatzes einer Konstantpumpe als Reversierpumpe kann durch Drehzahlsteuerung des Pumpenantriebs ferner die für die jeweilige Schmier- bzw. Kühlaufgabe erforderliche Fördermenge an Hydraulikflüssigkeit denkbar einfach eingestellt werden, wobei eine (auch) energetisch ungünstige Überversorgung vermieden wird.
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In Summe ist bei der erfindungsgemäßen hydraulischen Vorrichtung die Energiebilanz besser und der vorrichtungstechnische Aufwand geringer als bei dem vorbeschriebenen Stand der Technik.
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In einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung liegt zwischen dem Saugeingang und jedem der Pumpenanschlüsse je ein Saugleitungsabschnitt, in dem ein in Richtung des Saugeingangs sperrendes Rückschlagventil der Ventilanordnung vorgesehen ist. Es ist ferner zweckmäßig, wenn zwischen einem ersten der Pumpenanschlüsse und dem ersten Abgang für die Getriebeschmierung ein erster Druckleitungsabschnitt liegt, in dem ein in Richtung des ersten Pumpenanschlusses sperrendes Rückschlagventil der Ventilanordnung vorgesehen ist. Darüber hinaus ist eine Ausgestaltung zweckmäßig, bei der zwischen einem zweiten der Pumpenanschlüsse und dem zweiten Abgang für die Kupplungskühlung ein zweiter Druckleitungsabschnitt liegt, in dem ein in Richtung des zweiten Pumpenanschlusses sperrendes Rückschlagventil der Ventilanordnung vorgesehen ist.
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Im weiteren Verfolg des Erfindungsgedankens ist es bevorzugt, wenn der Verbindungsabschnitt den zweiten Druckleitungsabschnitt mit dem ersten Druckleitungsabschnitt verbindet, wobei der Verbindungsabschnitt von der Pumpe aus gesehen vor dem Rückschlagventil des zweiten Druckleitungsabschnitts von dem zweiten Druckleitungsabschnitt abzweigt. Grundsätzlich kann der Verbindungsabschnitt zwar auch zwischen dem Rückschlagventil des zweiten Druckleitungsabschnitts und dem zweiten Abgang für die Kupplungskühlung von dem zweiten Druckleitungsabschnitt abzweigen, dies würde jedoch zu einer Reihenschaltung gleichgerichteter Rückschlagventile im zweiten Druckleitungsabschnitt und im Verbindungsabschnitt und damit zu einem höheren Strömungswiderstand in Richtung des ersten Abgangs für die Getriebeschmierung führen, was weniger bevorzugt ist.
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In weiterer zweckmäßiger Ausgestaltung der hydraulischen Vorrichtung kann der Verbindungsabschnitt von der Pumpe aus gesehen hinter dem Rückschlagventil des ersten Druckleitungsabschnitts in dem ersten Druckleitungsabschnitt münden.
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Im Hinblick auf eine gute Anpassungsmöglichkeit an die jeweiligen Einbaubedingungen der hydraulischen Vorrichtung ist es ferner bevorzugt, wenn die Ventilanordnung zwischen dem Rückschlagventil des zweiten Druckleitungsabschnitts und dem zweiten Abgang für die Kupplungskühlung eine Blende aufweist. Eine entsprechende Druckanpassung für die Kupplungskühlung könnte zwar auch an dem zweiten Abgang oder stromabwärts des zweiten Abgangs der hydraulischen Vorrichtung durch geeignete Dimensionierung der hier vorliegenden Leitungsquerschnitte erfolgen, was allerdings weniger bevorzugt ist, insbesondere wegen des Temperatureinflusses auf den Strömungswiderstand bei längeren Leitungen.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn in einer Weiterbildung der hydraulischen Vorrichtung ein Wärmetauscher vorgesehen ist, der im Betrieb des Kraftfahrzeugs insbesondere dazu dient, die Hydraulikflüssigkeit zu kühlen, in der Startphase bzw. am Anfang des Betriebs aber auch dafür sorgen kann, dass die Hydraulikflüssigkeit schnell auf Betriebstemperatur kommt. Ein solcher Wärmetauscher ist vorzugsweise zwischen dem ersten Pumpenanschluss und dem ersten Abgang für die Getriebeschmierung angeordnet, um somit im Hauptpfad der Hydraulikflüssigkeit deren kontinuierliche Temperierung zu gewährleisten. Zu berücksichtigen ist hierbei, dass die Getriebeschmierung permanent zu erfolgen hat, während eine Kupplungskühlung nur temporär, nämlich bei einem Gangwechsel vorzusehen ist.
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Bei dieser Ausgestaltung der hydraulischen Vorrichtung ist der Wärmetauscher vorzugsweise in Reihe mit einem weiteren Rückschlagventil der Ventilanordnung parallel zu dem Rückschlagventil des ersten Druckleitungsabschnitts geschaltet, welches mittels einer Feder in Schließrichtung vorgespannt ist, die derart dimensioniert ist, dass in einem kalten Zustand der Hydraulikflüssigkeit der Öffnungsdruck des Rückschlagventils kleiner ist als ein Druckverlust über dem Wärmetauscher, während in einem warmen Zustand der Hydraulikflüssigkeit der Öffnungsdruck des Rückschlagventils größer ist als der Druckverlust über dem Wärmetauscher. Somit steht stets eine hinreichende Menge an Hydraulikflüssigkeit zur Getriebeschmierung zur Verfügung, die im kalten Zustand über das federvorgespannte Rückschlagventil im ersten Druckleitungsabschnitt in einem ausreichenden Umfang und im warmen Zustand über den Wärmetauscher geeignet temperiert an den ersten Abgang für die Getriebeschmierung gelangt. Vorteilhaft wird so am Getriebe eine Minderschmierung durch zu wenig Hydraulikflüssigkeit in einem (zu) kalten Zustand bzw. infolge zu geringer Viskosität der Hydraulikflüssigkeit in einem (zu) warmen Zustand zuverlässig vermieden.
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Um keine höheren Anforderungen an die Ölreinheit stellen zu müssen und Verstopfungen aufgrund etwaiger Ölverunreinigungen in der hydraulischen Vorrichtung möglichst zuverlässig vermeiden zu können, ist es des Weiteren bevorzugt, wenn der Saugeingang mit einem Filter versehen ist.
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Grundsätzlich kann ein im Kraftfahrzeug ohnehin vorhandener Antrieb, ggf. mit zugeordneter Kupplung, zum Antreiben der Reversierpumpe eingesetzt werden, sofern der Antrieb, ggf. unter Zuhilfenahme eines geeigneten Getriebes, auch eine Drehrichtungsumkehr ermöglicht. Bevorzugt ist allerdings eine Ausgestaltung, bei der die Pumpe von einem insbesondere eigens hierfür vorgesehenen Elektromotor antreibbar ist. Dieser kann auf einfache Weise eine Drehrichtungsumkehr der Pumpe bewirken, nämlich - im Falle eines Gleichstrommotors - durch bloße Umkehr der Stromrichtung in der Ankerwicklung oder der Erregerwicklung.
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Insbesondere im Hinblick auf eine einfache Montage der hydraulischen Vorrichtung im Kraftfahrzeug, mit einem geringen Verrohrungs- und Verkabelungsaufwand, sowie die Möglichkeit, die hydraulische Vorrichtung tunlichst unabhängig von der Platzierung der Kupplung(en) und des Getriebes im Kraftfahrzeug, z.B. an einem besser gegen äußere Einflüsse (Temperatur, etc.) geschützten, leichter zugänglichen und/oder weniger beengten Ort anzuordnen, ist es weiterhin bevorzugt, wenn die Pumpe, die Ventilanordnung und der Verbindungsabschnitt mit Blende und Rückschlagventil zu einem Modul zusammengefasst sind, an dem wenigstens der erste Abgang für die Getriebeschmierung, der zweite Abgang für die Kupplungskühlung und der Saugeingang zum Ansaugen der Hydraulikflüssigkeit aus dem Vorratsbehälter ausgebildet sind. Ein solches Modul bietet auch den Vorteil, dass es vor seiner Montage im Kraftfahrzeug (vor)getestet und ggf. (vor)programmiert werden kann. Im Sinne einer höchstmöglichen Integration von Funktionen in der hydraulischen Vorrichtung kann ferner vorgesehen sein, dass das Modul auch den Filter des Saugeingangs und/oder den Elektromotor zum Antreiben der Pumpe und/oder eine Leistungselektronik für den Elektromotor umfasst. Darüber hinaus kann das Modul ebenfalls mit wenigstens einem Anschluss (Abgang) für den Wärmetauscher versehen sein, der vorzugsweise außerhalb des Moduls sitzt.
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Die Erfindung umfasst schließlich auch die Verwendung der vorbeschriebenen hydraulischen Vorrichtung zur Getriebeschmierung und Kupplungskühlung in einem Kraftfahrzeug.
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Figurenliste
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügten schematischen Zeichnungen näher erläutert, wobei gleiche oder entsprechende Teile mit den gleichen Bezugszeichen - ggf. um einen Strich (‘) zur Kennzeichnung des zweiten Ausführungsbeispiels ergänzt - versehen sind. In den Zeichnungen zeigen:
- 1 ein Schaltbild einer hydraulischen Vorrichtung zur Getriebeschmierung und Kupplungskühlung für ein Kraftfahrzeug als ein erstes erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel, das hydraulisch zwischen einem Getriebe, zwei Kupplungen und einem Vorratsbehälter für Hydraulikflüssigkeit geschaltet ist, die in 1 lediglich schematisch dargestellt sind;
- 2 ein Schaltbild einer hydraulischen Vorrichtung zur Getriebeschmierung und Kupplungskühlung für ein Kraftfahrzeug als ein zweites erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel, ohne schematische Darstellung des Getriebes und der Kupplungen entsprechend 1 und bei dem ferner im Unterschied zur 1 für die Kühlung bzw. Erwärmung der Hydraulikflüssigkeit insbesondere noch ein Wärmetauscher vorgesehen ist, wobei mit gestrichelten Linien der Strömungsweg der Hydraulikflüssigkeit im kalten Zustand dargestellt ist, der sich bei einem Betrieb der Vorrichtung zur bloßen Getriebeschmierung ohne Kupplungskühlung einstellt;
- 3 ein der 2 entsprechendes Schaltbild zum zweiten Ausführungsbeispiel der hydraulischen Vorrichtung, wobei mit gestrichelten Linien der Strömungsweg der Hydraulikflüssigkeit im warmen Zustand dargestellt ist, der sich bei einem Betrieb der Vorrichtung zur bloßen Getriebeschmierung ohne Kupplungskühlung einstellt; und
- 4 ein wiederum der 2 entsprechendes Schaltbild zum zweiten Ausführungsbeispiel der hydraulischen Vorrichtung, wobei mit gestrichelten Linien der Strömungsweg der Hydraulikflüssigkeit dargestellt ist, der sich bei einem Betrieb der Vorrichtung zur kombinierten Kupplungskühlung und Getriebeschmierung einstellt.
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In den Zeichnungen - und in der folgenden Beschreibung - wurde auf eine nähere Darstellung bzw. Erläuterung der Schmierstellen im Getriebe und der Kühlstellen an den nasslaufenden Kupplungen verzichtet, weil diese Elemente und deren Funktionen dem Fachmann hinreichend bekannt sind und diesbezügliche Ausführungen für das Verständnis der vorliegenden Erfindung nicht erforderlich erscheinen.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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In 1 beziffert das Bezugszeichen H allgemein eine hydraulische Vorrichtung zur Getriebeschmierung und Kupplungskühlung für ein Kraftfahrzeug. Hierbei ist ein Getriebe T, bei dem es sich z.B. um ein automatisiertes Schaltgetriebe handeln kann, lediglich schematisch als eine Paarung von zu schmierenden Zahnrädern T1, T2 dargestellt, die drehbar an Lagerstellen LS1, LS2 in einem Getriebegehäuse (nicht gezeigt) gelagert sind. Kupplungsseitig sind exemplarisch zwei nasslaufende (Teil)Kupplungen C1, C2 einer Doppelkupplungsvorrichtung gezeigt, die dem automatisierten Schaltgetriebe T zugeordnet ist. Wie an sich bekannt ist, öffnet im Falle eines Gangwechsels die eine Teilkupplung C1 der Doppelkupplungsvorrichtung am automatisierten Schaltgetriebe T, während die andere Teilkupplung C2 der Doppelkupplungsvorrichtung schließt, so dass beide Teilkupplungen C1, C2 bei einem Gangwechsel stets gemeinsam Hitze produzieren. Insofern sind den Teilkupplungen C1, C2 der Doppelkupplungsvorrichtung parallel geschaltete Kühlmittelabgabestellen AS1, AS2 zugeordnet.
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Die hydraulische Vorrichtung H zur Getriebeschmierung und Kupplungskühlung umfasst nun allgemein eine zwei Pumpenanschlüsse P1, P2 aufweisende Pumpe P zum Fördern einer Hydraulikflüssigkeit (namentlich Öl als flüssiges Schmier- und Kühlmittel), einen Saugeingang S zum Ansaugen der Hydraulikflüssigkeit aus einem Vorratsbehälter B, einen ersten Abgang A1 für die Abgabe von Hydraulikflüssigkeit zur Schmierung des automatisierten Schaltgetriebes T und einen zweiten Abgang A2 für die Abgabe von Hydraulikflüssigkeit zur Kühlung der Kupplungen C1, C2. Ferner ist eine allgemein mit dem Bezugszeichen V gekennzeichnete Ventilanordnung zum Leiten der Hydraulikflüssigkeit von dem Saugeingang S zu den Abgängen A1, A2 der hydraulischen Vorrichtung H vorgesehen.
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Der erste Abgang A1 ist hierbei über eine erste Hydraulikleitung HL1 mit einer (oder mehreren) Schmiermittelabgabestelle(n) AST für das automatisierte Schaltgetriebe T hydraulisch verbunden, während zwischen dem zweiten Abgang A2 und den parallel geschalteten Kühlmittelabgabestellen AS1, AS2 für die Teilkupplungen C1, C2 der Doppelkupplungsvorrichtung eine hydraulische Verbindung über eine zweite Hydraulikleitung HL2 besteht, die vor den Kühlmittelabgabestellen AS1, AS2 in zwei Teilabschnitte aufzweigt.
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Für die hydraulische Vorrichtung H wesentlich ist, dass die Pumpe P als Reversierpumpe ausgebildet ist, so dass je nach Drehrichtung der Reversierpumpe P der eine Pumpenanschluss P1 oder P2 saugseitig und der andere Pumpenanschluss P2 bzw. P1 druckseitig liegt, wobei die Ventilanordnung V mindestens vier Rückschlagventile R1, R2, R3, R4 umfasst, die so zwischen den Pumpenanschlüssen P1, P2, dem Saugeingang S und den Abgängen A1, A2 geschaltet sind, dass Hydraulikflüssigkeit saugseitig nur über den Saugeingang S ansaugbar und druckseitig nur in Richtung der Abgänge A1, A2 abgebbar ist. Hierbei sind ferner die Abgänge A1 und A2 mittels eines Verbindungsabschnitts C hydraulisch verbunden, der eine Blende D1 und ein in Richtung des zweiten Abgangs A2 für die Kupplungskühlung sperrendes Rückschlagventil R5 aufweist, so dass je nach Drehrichtung der Reversierpumpe P eine Getriebeschmierung oder eine kombinierte Kupplungskühlung und Getriebeschmierung erfolgt.
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Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Reversierpumpe P ein eigener Antrieb in Form eines Elektromotors M zugeordnet. Als Pumpentypen in Frage kommen für die Reversierpumpe P z.B. Zahnradpumpen, Rollenzellenpumpen, Flügelzellenpumpen und Radial- oder Axial-Kolbenpumpen. Für die vorliegende Anwendung ist es ausreichend, wenn die Reversierpumpe P als Konstantpumpe ausgeführt ist, die für eine vorbestimmte Drehzahl des Elektromotors,M einen konstanten Volumenstrom liefert. Vorzugsweise ist der Elektromotor M in der Drehzahl steuerbar, um den jeweiligen Schmier- bzw. Kühlerfordernissen entsprechend variable Mengen an Hydraulikflüssigkeit abgeben zu können. Die Bestromung bzw. Ansteuerung des Elektromotors M erfolgt über das in 1 punktiert eingezeichnete Versorgungskabel VK, welches an eine Elektronik L (Leistungselektronik) elektrisch angeschlossen ist. Letztere ist wiederum elektrisch mit einem übergeordneten Steuergerät (nicht dargestellt) verbunden - Entsprechendes gilt in an sich bekannter Weise für die elektrische Sensorik und Aktorik des automatisierten Schaltgetriebes T und der zugeordneten Doppelkupplungsvorrichtung.
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Zur Erzielung der obigen Funktionalität des Leitens der Hydraulikflüssigkeit durch die hydraulische Vorrichtung H ist die Reversierpumpe P mit den Rückschlagventilen R1, R2, R3, R4 der Ventilanordnung V wie folgt verschaltet. Zunächst liegt zwischen dem Saugeingang S der hydraulischen Vorrichtung H, an dem im dargestellten Ausführungsbeispiel ein Filter G vorgesehen ist, und jedem der Pumpenanschlüsse P1, P2 der Reversierpumpe P je ein Saugleitungsabschnitt SL1, SL2, in dem je ein in Richtung des Saugeingangs S sperrendes Rückschlagventil R1, R2 der Ventilanordnung V vorgesehen ist. Ferner ist zwischen einem ersten (P1) der Pumpenanschlüsse P1, P2 der Reversierpumpe P und dem ersten Abgang A1 für die Getriebeschmierung ein erster Druckleitungsabschnitt DL1 angeordnet, in dem das in Richtung des ersten Pumpenanschlusses P1 sperrende Rückschlagventil R3 der Ventilanordnung V vorgesehen ist. Darüber hinaus liegt zwischen einem zweiten (P2) der Pumpenanschlüsse P1, P2 der Reversierpumpe P und dem zweiten Abgang A2 für die Kupplungskühlung ein zweiter Druckleitungsabschnitt DL2, in dem das in Richtung des zweiten Pumpenanschlusses P2 sperrende Rückschlagventil R4 der Ventilanordnung V vorgesehen ist.
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Weiterhin verbindet der Verbindungsabschnitt C den zweiten Druckleitungsabschnitt DL2 mit dem ersten Druckleitungsabschnitt DL1. Hierbei zweigt der Verbindungsabschnitt C von der Reversierpumpe P aus gesehen vor dem Rückschlagventil R4 des zweiten Druckleitungsabschnitts DL2 von dem zweiten Druckleitungsabschnitt DL2 ab. Auf der anderen Seite mündet der Verbindungsabschnitt C - wiederum von der Reversierpumpe P aus gesehen - hinter dem Rückschlagventil R3 des ersten Druckleitungsabschnitts DL1 in dem ersten Druckleitungsabschnitt DL1.
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In 1 ist schließlich mit gestrichelten Linien noch angedeutet, dass die Reversierpumpe P, die Ventilanordnung V und der Verbindungsabschnitt C mit Blende D1 und Rückschlagventil R5 in sehr montagegünstiger Weise zu einem Modul U zusammengefasst sind, an dem der erste Abgang A1 für die Getriebeschmierung, der zweite Abgang A2 für die Kupplungskühlung und der Saugeingang S zum Ansaugen der Hydraulikflüssigkeit aus dem Vorratsbehälter B ausgebildet sind. Im dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst das Modul U ferner den Filter G des Saugeingangs S, den Elektromotor M zum Antreiben der Reversierpumpe P und die Leistungselektronik L für den Elektromotor M.
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Die Funktionsweise der vorbeschriebenen hydraulischen Vorrichtung H ist wie folgt. Wenn nur eine Schmierung an dem automatisierten Schaltgetriebe T zu erfolgen hat, steuert das übergeordnete Steuergerät (nicht gezeigt) über die Elektronik L den Elektromotor M so an, dass dieser die Reversierpumpe P entgegen dem Uhrzeigersinn in 1 antreibt. Folglich saugt die Reversierpumpe P Hydraulikflüssigkeit über den zweiten Pumpenanschluss P2, den Saugleitungsabschnitt SL2, das geöffnete Rückschlagventil R2 darin, den Filter G und den Saugeingang S aus dem Vorratsbehälter B an. Das Rückschlagventil R4 im Druckleitungsabschnitt DL2 sowie das Rückschlagventil R5 im Verbindungsabschnitt C schließen hierbei und verhindern, dass Hydraulikflüssigkeit aus dem Druckleitungsabschnitt DL2 bzw. dem Verbindungsabschnitt C gesaugt wird.
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Auf der Druckseite der Reversierpumpe P fördert die Reversierpumpe P die Hydraulikflüssigkeit aus dem ersten Pumpenanschluss P1 in den Druckleitungsabschnitt DL1 über das geöffnete Rückschlagventil R3 zum Abgang A1 für die Schmierung des automatisierten Schaltgetriebes T. Hierbei schließt das Rückschlagventil R1 im Saugleitungsabschnitt SL1 und verhindert, dass die Reversierpumpe P die Hydraulikflüssigkeit direkt zurück in den Vorratsbehälter B fördert. Ebenso verhindert das Rückschlagventil R5 im Verbindungsabschnitt C ein Drücken der Hydraulikflüssigkeit in den Druckleitungsabschnitt DL2. Über die Hydraulikleitung HL1 wird die Hydraulikflüssigkeit von dem Abgang A1 an die Schmiermittelabgabestelle AST gefördert. Die von der Schmiermittelabgabestelle AST über die Zahnräder T1, T2 des automatisierten Schaltgetriebes T abtropfende Hydraulikflüssigkeit gelangt auf an sich bekannte Weise (Sammler am Getriebe, ggf. Rückförderpumpe) zurück in den Vorratsbehälter B.
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Soll hingegen eine kombinierte Kupplungskühlung an den Teilkupplungen C1, C2 und Getriebeschmierung am automatisierten Schaltgetriebe T erfolgen, so steuert das Steuergerät über die Elektronik L den Elektromotor M derart an, dass die Reversierpumpe P in 1 im Uhrzeigersinn angetrieben wird. Die Reversierpumpe P saugt nun Hydraulikflüssigkeit über den ersten Pumpenanschluss P1, den Saugleitungsabschnitt SL1, das geöffnete Rückschlagventil R1 darin, den Filter G und den Saugeingang S aus dem Vorratsbehälter B an. Hierbei schließt das Rückschlagventil R3 im Druckleitungsabschnitt DL1 und verhindert, dass Hydraulikflüssigkeit aus dem Druckleitungsabschnitt DL1 gesaugt wird.
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Druckseitig fördert die Reversierpumpe P die Hydraulikflüssigkeit aus dem zweiten Pumpenanschluss P2 in den Druckleitungsabschnitt DL2. Hier zweigt der geförderte Volumenstrom auf, nämlich in einen ersten Teilvolumenstrom, der über das geöffnete Rückschlagventil R4 zum Abgang A2 für die Kühlung der Teilkupplungen C1, C2 gelangt, und einen zweiten Teilvolumenstrom, welcher über das geöffnete Rückschlagventil R5 und die Drossel D1 im Verbindungsabschnitt C zum Abgang A1 für die Getriebeschmierung geführt wird. Hierbei schließt das Rückschlagventil R2 im Saugleitungsabschnitt SL2 und verhindert, dass die Reversierpumpe P die Hydraulikflüssigkeit direkt zurück in den Vorratsbehälter B fördert. Die über die Hydraulikleitung HL2 an die Kühlmittelabgabestellen AS1, AS2 geführte Hydraulikflüssigkeit tropft von dort über die Teilkupplungen C1, C2 der Doppelkupplungsvorrichtung ab und gelangt wiederum auf an sich bekannte Weise zurück in den Vorratsbehälter B.
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Im Ergebnis erfolgt bei Betrieb der Reversierpumpe P stets eine Schmierung des automatisierten Schaltgetriebes T und wahlweise, nämlich je nach Drehrichtung der Reversierpumpe P, eine Kühlung der Teilkupplungen C1, C2, wenn diese im Falle eines Gangwechsels benötigt wird („on demand“). Typischerweise dauert die Kupplungskühlung bei einem solchen Gangwechsel zwischen 20 und 40 Sekunden. Durch geeignete Steuerung der Drehzahl des Elektromotors M zum Antrieb der Reversierpumpe P ist es hierbei möglich, die für die Schmierung des automatisierten Schaltgetriebes T geförderte Menge an Hydraulikflüssigkeit unabhängig von der Drehrichtung der Reversierpumpe P konstant zu halten, wenn dies erforderlich oder gewünscht ist. Mit anderen Worten gesagt kann die Reversierpumpe P im Falle einer bloßen Schmierung des automatisierten Schaltgetriebes T über den Abgang A1 alleine langsamer angetrieben werden, und im Falle einer kombinierten Getriebeschmierung und Kupplungskühlung über die Abgänge A1 und A2 schneller angetrieben werden, so dass in dem Kombinationsfall die Menge an Hydraulikflüssigkeit, die über den Abgang A1 gefördert wird, der Menge an Hydraulikflüssigkeit entspricht, die bei alleiniger Getriebeschmierung über den Abgang A1 abgegeben wird.
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Nachfolgend soll unter Bezugnahme auf die 2 bis 4 das zweite Ausführungsbeispiel nur insoweit beschrieben werden als es sich von dem unter Bezugnahme auf die 1 beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel unterscheidet. Auf der Saugseite der Reversierpumpe P bestehen bei der hydraulischen Vorrichtung H' nach dem zweiten Ausführungsbeispiel keine Unterschiede zu der hydraulischen Vorrichtung H nach dem ersten Ausführungsbeispiel, wohl aber auf der Druckseite der Reversierpumpe P.
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Auf der Druckseite der Reversierpumpe P weist die Ventilanordnung V der hydraulischen Vorrichtung H' gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel zunächst zwischen dem Rückschlagventil R4 des zweiten Druckleitungsabschnitts DL2 und dem zweiten Abgang A2 für die Kupplungskühlung noch eine Blende D2 auf. Die Blende D2 gestattet auf der Seite der hydraulischen Vorrichtung H' eine Druckanpassung für die Kupplungskühlung, was im Hinblick auf eine gute Anpassungsmöglichkeit an die jeweiligen Einbaubedingungen der hydraulischen Vorrichtung H' von Vorteil ist.
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Ferner ist bei dem zweiten Ausführungsbeispiel der hydraulischen Vorrichtung H' ein Wärmetauscher W vorgesehen, der insbesondere zum Kühlen der Hydraulikflüssigkeit dient. Der Wärmetauscher W kann in einer Gegen-, Gleich- oder Kreuzstrom-Bauweise ausgeführt und beispielsweise an einen Wasserkühlkreislauf des Kraftfahrzeugs angeschlossen sein, der in den 2 bis 4 bei dem Bezugszeichen KK angedeutet ist.
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Auf der Seite der hydraulischen Vorrichtung H' ist der Wärmetauscher W im dargestellten Ausführungsbeispiel zwischen dem ersten Pumpenanschluss P1 und dem ersten Abgang A1 für die Getriebeschmierung an den ersten Druckleitungsabschnitt DL1 angeschlossen. Denn der erste Druckleitungsabschnitt DL1 wird im Vergleich zum zweiten Druckleitungsabschnitt DL2 häufiger verwendet (kontinuierliche Getriebeschmierung versus Kupplungskühlung nur bei Bedarf). Zu diesem Zweck besitzt das Modul U' ebenfalls wenigstens einen, im dargestellten Ausführungsbeispiel zwei Anschlüsse W1, W2 für den Wärmetauscher W.
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Gemäß den 2 bis 4 ist der Wärmetauscher W ferner in Reihe mit einem weiteren Rückschlagventil R6 der Ventilanordnung V parallel zu dem Rückschlagventil R3 des ersten Druckleitungsabschnitts DL1 geschaltet. Hierbei ist das Rückschlagventil R3 des ersten Druckleitungsabschnitts DL1 mittels einer Feder F vorgespannt, die derart dimensioniert ist, dass in einem kalten Zustand der Hydraulikflüssigkeit der Öffnungsdruck des Rückschlagventils R3 kleiner ist als ein Druckverlust über dem Wärmetauscher W, während in einem warmen Zustand der Hydraulikflüssigkeit der Öffnungsdruck des Rückschlagventils R3 größer ist als der Druckverlust über dem Wärmetauscher W.
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Was die Funktionsweise der hydraulischen Vorrichtung H' angeht, veranschaulichen die 2 bis 4 verschiedene Betriebsphasen dieses Ausführungsbeispiels, wobei der jeweilige Durchfluss der Hydraulikflüssigkeit mit gestrichelten Linien angedeutet ist.
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Die 2 veranschaulicht zunächst eine bloße Schmierung des automatisierten Schaltgetriebes T über den Abgang A1 im kalten Zustand der Hydraulikflüssigkeit. Die Reversierpumpe P wird hierbei über den Elektromotor M entgegen dem Uhrzeigersinn in 2 angetrieben (siehe den Pfeil in 2). Infolge der temperaturbedingt hohen Viskosität der Hydraulikflüssigkeit ist der Druckverlust über dem Wärmetauscher W größer als der Öffnungsdruck des mittels der Feder F vorgespannten Rückschlagventils R3 im ersten Druckleitungsabschnitt DL1. Folglich fließt der Hauptstrom der Hydraulikflüssigkeit vom ersten Pumpenanschluss P1 durch den ersten Druckleitungsabschnitt DL1 über das gegen die Kraft der Feder F aufgedrückte Rückschlagventil R3 zum Abgang A1. Ein kleinerer Teil der Hydraulikflüssigkeit gelangt durch das geöffnete Rückschlagventil R6 über den Wärmetauscher W zum Abgang A1. Im Ergebnis heizt sich die Hydraulikflüssigkeit schnell auf.
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Die 3 zeigt sodann die bloße Schmierung des automatisierten Schaltgetriebes T über den Abgang A1 im warmen Zustand der Hydraulikflüssigkeit. Die Reversierpumpe P wird wiederum über den Elektromotor M entgegen dem Uhrzeigersinn in 3 angetrieben (siehe den Pfeil in 3). Infolge der temperaturbedingt geringeren Viskosität der Hydraulikflüssigkeit ist der Druckverlust über dem Wärmetauscher W kleiner als der Öffnungsdruck des federvorgespannten Rückschlagventils R3 im ersten Druckleitungsabschnitt DL1. Somit fließt die von der Reversierpumpe P geförderte Hydraulikflüssigkeit vollständig durch das geöffnete Rückschlagventil R6 über den Wärmetauscher W zum Abgang A1. Dabei erfolgt eine wirksame Kühlung bzw. Temperierung der Hydraulikflüssigkeit mittels des Wärmetauschers W.
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Die 4 veranschaulicht schließlich die kombinierte Getriebeschmierung und Kupplungskühlung bei dem zweiten Ausführungsbeispiel der hydraulischen Vorrichtung H'. Die Reversierpumpe P wird hierbei über den Elektromotor M im Uhrzeigersinn in 4 angetrieben (siehe den Pfeil in 4). Der geförderte Volumenstrom wird wie oben unter Bezugnahme auf die 1 bereits beschrieben im zweiten Druckleitungsabschnitt DL2 aufgeteilt, und zwar in einen ersten Teilvolumenstrom, der über das geöffnete Rückschlagventil R4 und die Blende D2 zum Abgang A2 für die Kühlung der Teilkupplungen C1, C2 der Doppelkupplungsvorrichtung gelangt, und einen zweiten Teilvolumenstrom, welcher über das geöffnete Rückschlagventil R5 und die Drossel D1 im Verbindungsabschnitt C zum Abgang A1 für die Schmierung des automatisierten Schaltgetriebes T geführt wird. Hierbei schließt auch das Rückschlagventil R6 vor dem Anschluss W1 für den Wärmetauscher W und verhindert, dass die Reversierpumpe P die Hydraulikflüssigkeit über den ersten Pumpenanschluss P1 aus dem Wärmetauscher W - und damit vom Abgang A1 - absaugt.
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Wenngleich oben die Verwendung der hydraulischen Vorrichtung H, H' zur Schmierung eines automatisierten Schaltgetriebes T und zur Kühlung der Teilkupplungen C1, C2 einer zugeordneten Doppelkupplungsvorrichtung beschrieben wurde, ist der Einsatz der hydraulischen Vorrichtung H, H' hierauf natürlich nicht beschränkt. Vielmehr kann die hydraulische Vorrichtung H, H' unabhängig von der Bauart des Getriebes und der Anzahl der zugeordneten Kupplung(en) dann verwendet werden, wenn es gilt, möglichst kostengünstig und energieeffizient eine kontinuierliche Getriebeschmierung mit Kupplungskühlung nur bei Bedarf zu realisieren, sei es in einem herkömmlich angetriebenen Kraftfahrzeug oder einem Kraftfahrzeug mit Hybridantrieb.
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Eine hydraulische Vorrichtung zur Getriebeschmierung und Kupplungskühlung umfasst eine Reversierpumpe, bei der je nach Pumpendrehrichtung einer von zwei Pumpenanschlüssen saugseitig und der andere Pumpenanschluss druckseitig liegt, einen Saugeingang zum Ansaugen einer Hydraulikflüssigkeit aus einem Vorratsbehälter, einen ersten Abgang für Hydraulikflüssigkeit zur Getriebeschmierung und einen zweiten Abgang für Hydraulikflüssigkeit zur Kupplungskühlung. Zum Leiten der Hydraulikflüssigkeit vom Saugeingang zu den Abgängen ist eine Ventilanordnung mit mindestens vier Rückschlagventilen vorgesehen, die so zwischen den Pumpenanschlüssen, dem Saugeingang und den Abgängen angeordnet sind, dass Hydraulikflüssigkeit saugseitig nur über den Saugeingang ansaugbar und druckseitig nur in Richtung der Abgänge abgebbar ist. Ferner sind die Abgänge mittels eines Verbindungsabschnitts mit einer Blende und einem zum zweiten Abgang hin sperrenden Rückschlagventil hydraulisch verbunden, so dass je nach Pumpendrehrichtung eine Getriebeschmierung oder eine kombinierte Kupplungskühlung und Getriebeschmierung erfolgt.
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Bezugszeichenliste
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- A1
- erster Abgang (für Getriebeschmierung)
- A2
- zweiter Abgang (für Kupplungskühlung)
- AS1
- Kühlmittelabgabestelle (für C1)
- AS2
- Kühlmittelabgabestelle (für C2)
- AST
- Schmiermittelabgabestelle (für T)
- B
- Vorratsbehälter
- C
- Verbindungsabschnitt
- C1
- erste (Teil)Kupplung
- C2
- zweite (Teil)Kupplung
- D1
- Blende
- D2
- Blende
- DL1
- erster Druckleitungsabschnitt
- DL2
- zweiter Druckleitungsabschnitt
- F
- Feder
- G
- Filter
- H, H'
- hydraulische Vorrichtung
- HL1
- Hydraulikleitung
- HL2
- Hydraulikleitung
- KK
- Kühlkreislauf
- L
- Leistungselektronik
- LS1
- Lagerstelle
- LS2
- Lagerstelle
- M
- Elektromotor
- P
- Pumpe
- P1
- erster Pumpenanschluss
- P2
- zweiter Pumpenanschluss
- R1
- Rückschlagventil
- R2
- Rückschlagventil
- R3
- Rückschlagventil
- R4
- Rückschlagventil
- R5
- Rückschlagventil
- R6
- Rückschlagventil
- S
- Saugeingang
- SL1
- Saugleitungsabschnitt
- SL2
- Saugleitungsabschnitt
- T
- Getriebe / automatisiertes Schaltgetriebe
- T1
- Zahnrad
- T2
- Zahnrad
- U, U'
- Modul
- V
- Ventilanordnung
- VK
- Versorgungskabel
- W
- Wärmetauscher
- W1
- Anschluss (für Wärmetauscher)
- W2
- Anschluss (für Wärmetauscher)
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 112008000438 B4 [0003]
- CN 107965565 A [0006]