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EINLEITUNG
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Die vorliegende Offenbarung betrifft ein hydraulisches Steuersystem für ein stufenloses Getriebe (CVT) und insbesondere ein hydraulisches Steuersystem mit Energiespar-Verhältnissteuerung für ein CVT mit Riemen oder Kette.
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Ein typisches stufenloses Getriebe (CVT) beinhaltet ein hydraulisches Steuersystem, das verwendet wird, um Komponenten innerhalb des CVT zu kühlen und zu schmieren und Drehmoment-Übertragungsvorrichtungen, wie beispielsweise Antriebskupplungen oder Drehmomentwandler-Kupplungen, sowie Riemenscheiben-Positionen zu aktivieren. Das herkömmliche hydraulische Steuersystem beinhaltet im Allgemeinen eine Hauptpumpe, die eine unter Druck stehende Flüssigkeit, wie Öl, eine Vielzahl von Ventilen und Magnetventilen in einem Ventilkörper bereitstellt. Die Hauptpumpe wird durch den Motor des Kraftfahrzeugs angetrieben. Die Ventile und Magnetventile sind betreibbar, um die druckbeaufschlagte Hydraulikflüssigkeit durch einen Hydraulikflüssigkeits-Kreislauf zu den verschiedenen Subsystemen zu leiten, einschließlich den Schmiersubsystemen, Kühlersubsystemen, Drehmomentwandlerkupplungs-Steuersubsystemen, und Schaltstellglied-Subsystemen, die Stellglieder beinhalten, welche die Drehmoment-Übertragungsvorrichtungen und die Riemenscheiben, die den CVT-Riemen bewegen, zum Eingriff bringen. Die den Riemenscheiben zugeführte druckbeaufschlagte Hydraulikflüssigkeit wird verwendet, um den Riemen in Bezug auf An- und Abtriebsvariatoren zu positionieren, um unterschiedliche Getriebeverhältnisse zu erhalten.
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In aktuellen hydraulischen Steuersystemen des CVT werden der Druck und der Strom der primären und sekundären Riemenscheibenzylinder durch zwei separate Druckregelventile gesteuert. Diese beiden Druckregelventile werden durch den Hauptdruck vom Druckregler-Subsystem zugeführt, daher sollte der Hauptdruck höher sein als der höhere Druck zwischen den primären und sekundären Riemenscheibendrücken. Die primären Riemenscheiben- und Sekundärriemenscheiben-Drücke werden durch die Eingangsdrehmoment- und Verhältnisstellung bestimmt. Der geringere Riemenscheibendruck der beiden Riemenscheiben bestimmt die Drehmomentkapazität des CVT und der höhere Riemenscheibendruck bestimmt die Verhältnisstellung. Auch das Verhältnis des Primärriemenscheiben-Drucks gegenüber dem Sekundärriemenscheiben-Druck reicht von 0,25 bis 2,5, je nach Antriebsdrehmoment und Verhältnisstellung. Daher kann mit dem aktuellen hydraulischen Steuersystem der Hauptdruck so hoch wie das 2,5-fache des Drucks sein, der erforderlich ist, um die Drehmomentkapazität bereitzustellen. Dieser hohe Hauptdruck stellt einen hohen Leistungsverlust dar. Während diese aktuellen hydraulischen Steuersysteme für ihren beabsichtigten Zweck wirksam sind, besteht in der Technik Bedarf an einem hydraulischen Steuersystem für ein CVT, das den Hauptdruck auf das Niveau senkt, der gleich dem niedrigeren Druck zwischen dem Primärzylinder und dem zweiten Zylinder ist, während jede gewünschte Verhältnisstellung erreicht wird, wodurch der Leistungsverlust des hydraulischen Steuersystems verringert wird.
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KURZDARSTELLUNG
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Gemäß mehreren Aspekten beinhaltet ein hydraulisches Steuersystem für ein stufenloses Getriebe (CVT) zum Steuern einer primären Riemenscheibe und einer sekundären Riemenscheibe, die durch eine Kette oder einen Riemen verbunden sind, ein Druckregler-Subsystem, das unter Druck stehendes Öl bereitstellt, ein Auswahlventil in nachgelagerter Kommunikation mit dem Druckregler-Subsystem, wobei das Auswahlventil dafür konfiguriert ist, einen Strom von unter Druck stehendem Öl vom Druckregler-Subsystem an eine primäre und eine sekundäre Riemenscheibenschaltung zu regeln, wobei die primäre Riemenscheibenschaltung und die sekundäre Riemenscheibenschaltung in fließender Kommunikation mit der sekundären Riemenscheibe stehen; und eine Verhältnissteuerpumpe, die von einem Elektromotor angetrieben wird und sich in fließender Kommunikation zwischen der primären und der sekundären Riemenscheibenschaltung befindet, wobei die Drehung der Verhältnissteuerpumpe in einer ersten Richtung unter Druck stehendes Öl aus der sekundären Riemenscheibenschaltung zur primären Riemenscheibenschaltung pumpt, und Verhältnissteuerpumpe in einer zweiten Richtung unter Druck stehendes Öl aus der primären Riemenscheibenschaltung zur sekundären Riemenscheibenschaltung pumpt zu steuern, um ein Verhältnis des CVT zu ändern.
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In einem Aspekt ist das Auswahlventil dafür konfiguriert, den Strom von unter Druck stehendem Öl aus dem Druckregler-Subsystem zu jener primären bzw. sekundären Riemenscheibenschaltung zu übertragen, die weniger Öldruck aufweist.
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In einem weiteren Aspekt wird eine Drehgeschwindigkeit der Verhältnissteuerpumpe gesteuert, um eine Änderungsrate des Verhältnisses des CVT zu steuern.
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In einem weiteren Aspekt ist ein primärer Akkumulator in fließender Kommunikation mit der primären Riemenscheibenschaltung, wobei der primäre Akkumulator dafür konfiguriert ist, einen Druck in der primären Riemenscheibenschaltung aufrechtzuerhalten, wenn sich die Verhältnissteuerpumpe nicht dreht.
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In einem weiteren Aspekt ist ein primärer Akkumulator in fließender Kommunikation mit der primären Riemenscheibenschaltung, wobei der primäre Akkumulator dafür konfiguriert ist, einen Druck in der primären Riemenscheibenschaltung aufrechtzuerhalten, wenn sich die Verhältnissteuerpumpe nicht dreht.
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In einem weiteren Aspekt wird ein Elektromotor zum Steuern einer Drehrichtung und Drehzahl der Verhältnissteuerpumpe bereitgestellt.
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In einem weiteren Aspekt ist ein Anti-Antriebsmechanismus mit der Verhältnissteuerpumpe verbunden, um selektiv zu verhindern, dass sich die Verhältnissteuerpumpe aufgrund des Drucks in der primären Riemenscheibenschaltung oder der sekundären Riemenscheibenschaltung dreht.
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In einem anderen Aspekt beinhaltet das Auswahlventil einen Kolben mit einem ersten Endsteg und einem zweiten Endsteg, die jeweils gleitend innerhalb einer Bohrung angeordnet sind, die einen Haupteinlassanschluss zwischen dem ersten und dem zweiten Endsteg besitzt, einen primären Auslassanschluss, der sich zwischen dem ersten und zweiten Endsteg befindet, einen primären Rückkopplungsanschluss, der sich am ersten Endsteg befindet, einen sekundären Auslassanschluss, der sich zwischen dem ersten und dem zweiten Endsteg befindet, und einen zweiten Rückkopplungsanschluss, der sich am zweiten Endsteg befindet, wobei der Haupteinlassanschluss mit dem Druckregler-Subsystem kommuniziert, der primäre Auslassanschluss und der primäre Rückkopplungsanschluss mit der primären Riemenscheibenschaltung und dem sekundären Auslassanschluss kommuniziert und der sekundäre Auslassanschluss und der sekundäre Rückkopplungsanschluss mit der sekundären Riemenscheibenschaltung kommunizieren, und wobei eine Bewegung des Kolbens den Haupteinlassanschluss selektiv mit dem primären Auslassanschluss oder den Haupteinlassanschluss mit dem sekundären Auslassanschluss verbindet.
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In einem anderen Aspekt beinhaltet das Auswahlventil ein erstes Rückschlagventil und ein zweites Rückschlagventil, die mit den Enden aneinander angeordnet sind und einen Haupteinlassanschluss besitzen, der zwischen den beiden Rückschlagventilen angeordnet ist, einen primären Auslassanschluss, der sich einem Ende des sekundären Rückschlagventils befindet, wobei der Haupteinlassanschluss mit dem Druckregler-Subsystem kommuniziert, der primäre Auslassanschluss mit der primären Riemenscheibenschaltung kommuniziert, und der sekundäre Auslassanschluss mit der sekundären Riemenscheibenschaltung kommuniziert, und wobei das erste Rückschlagventil die fließende Kommunikation zwischen dem Haupteinlassanschluss und dem primären Auslassanschluss verhindert, wenn ein Druck in der primären Riemenscheibenschaltung größer ist als ein Druck in der sekundären Riemenscheibenschaltung, und das sekundäre Rückschlagventil die fließende Kommunikation zwischen dem Haupteinlassanschluss und dem sekundären Auslassanschluss verhindert, wenn ein Druck in der sekundären Riemenscheibenschaltung größer ist als ein Druck in der primären Riemenscheibenschaltung
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In einem weiteren Aspekt beinhaltet die Verhältnissteuerpumpe einen ersten primären Anschluss und einen zweiten primären Anschluss, die jeweils in fließender Kommunikation mit der primären Riemenscheibenschaltung stehen, einen ersten sekundären Anschluss und einen zweiten sekundären Anschluss, die jeweils in fließender Kommunikation mit der sekundären Riemenscheibenschaltung stehen, und die Drehung der Verhältnissteuerpumpe in der ersten Richtung pumpt das Öl vom ersten sekundären Anschluss zum ersten primären Anschluss und vom zweiten sekundären Anschluss zum zweiten primären Anschluss, und die Drehung der Verhältnissteuerpumpe in der zweiten Richtung pumpt das Öl vom ersten primären Anschluss zum ersten sekundären Anschluss und vom zweiten primären Anschluss zum zweiten sekundären Anschluss.
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In einem weiteren Aspekt beinhaltet das Druckregler-Subsystem eine motorbetriebene Pumpe in fließender Kommunikation mit einem Druckregelventil, wobei das Druckregelventil das unter Druck stehende Öl aus dem Druckregler-Subsystem zum Auswahlventil leitet.
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Gemäß mehreren weiteren Aspekten beinhaltet ein hydraulisches Steuersystem für ein stufenloses Getriebe (CVT) zum Steuern einer primären Riemenscheibe und einer sekundären Riemenscheibe, die durch eine Kette oder einen Riemen verbunden sind, ein Druckregler-Subsystem, das unter Druck stehendes Öl bereitstellt, ein Auswahlventil in nachgelagerter Kommunikation mit dem Druckregler-Subsystem, wobei das Auswahlventil dafür konfiguriert ist, einen Strom von unter Druck stehendem Öl vom Druckregler-Subsystem an eine primäre und eine sekundäre Riemenscheibenschaltung zu regeln, wobei die primäre Riemenscheibenschaltung und die sekundäre Riemenscheibenschaltung in fließender Kommunikation mit der sekundären Riemenscheibe stehen; wobei das Auswahlventil dafür konfiguriert ist, den Strom von unter Druck stehendem Öl vom Druckregler-Subsystem zu jener primären oder sekundären Riemenscheibenschaltung zu kommunizieren, die über weniger Öldruck verfügt; und eine Verhältnissteuerpumpe, die sich in fließender Kommunikation zwischen der primären und der sekundären Riemenscheibenschaltung befindet, wobei die Drehung der Verhältnissteuerpumpe in einer ersten Richtung unter Druck stehendes Öl aus der sekundären Flüssigkeitsleitung zur primären Flüssigkeitsleitung pumpt, und die Drehung der Steuerpumpe in einer zweiten Richtung unter Druck stehendes Öl aus der primären Riemenscheibenschaltung zur sekundären Riemenscheibenschaltung pumpt, um ein Verhältnis des CVT zu ändern und eine Drehzahl der Verhältnissteuerpumpe eine Veränderungsrate des Verhältnisses des CVT steuert.
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In einem Aspekt ist ein primärer Akkumulator in fließender Kommunikation mit der primären Riemenscheibenschaltung, wobei der primäre Akkumulator dafür konfiguriert ist, einen Druck in der primären Riemenscheibenschaltung aufrechtzuerhalten, wenn sich die Verhältnissteuerpumpe nicht dreht.
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In einem weiteren Aspekt ist ein primärer Akkumulator in fließender Kommunikation mit der primären Riemenscheibenschaltung, wobei der primäre Akkumulator dafür konfiguriert ist, einen Druck in der primären Riemenscheibenschaltung aufrechtzuerhalten, wenn sich die Verhältnissteuerpumpe nicht dreht.
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In einem weiteren Aspekt wird ein Elektromotor zum Steuern einer Drehrichtung und Drehzahl der Verhältnissteuerpumpe bereitgestellt.
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In einem weiteren Aspekt ist ein Anti-Antriebsmechanismus mit der Verhältnissteuerpumpe verbunden, um selektiv zu verhindern, dass sich die Verhältnissteuerpumpe aufgrund des Drucks in der primären Flüssigkeitsleitung oder der sekundären Flüssigkeitsleitung dreht.
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In einem anderen Aspekt beinhaltet das Auswahlventil einen Kolben mit einem ersten Endsteg und einem zweiten Endsteg, die jeweils gleitend innerhalb einer Bohrung angeordnet sind, die einen Haupteinlassanschluss zwischen dem ersten und dem zweiten Endsteg besitzt, einen primären Auslassanschluss, der sich zwischen dem ersten und zweiten Endsteg befindet, einen primären Rückkopplungsanschluss, der sich am ersten Endsteg befindet, einen sekundären Auslassanschluss, der sich zwischen dem ersten und dem zweiten Endsteg befindet, und einen zweiten Rückkopplungsanschluss, der sich am zweiten Endsteg befindet, wobei der Haupteinlassanschluss mit dem Druckregler-Subsystem kommuniziert, der primäre Auslassanschluss und der primäre Rückkopplungsanschluss mit der primären Riemenscheibenschaltung und dem sekundären Auslassanschluss kommuniziert und der sekundäre Auslassanschluss und der sekundäre Rückkopplungsanschluss mit der sekundären Riemenscheibenschaltung kommunizieren, und wobei eine Bewegung des Kolbens den Haupteinlassanschluss selektiv mit dem primären Auslassanschluss oder den Haupteinlassanschluss mit dem sekundären Auslassanschluss verbindet.
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In einem anderen Aspekt beinhaltet das Auswahlventil ein erstes Rückschlagventil und ein zweites Rückschlagventil, die mit den Enden aneinander angeordnet sind und einen Haupteinlassanschluss besitzen, der zwischen den beiden Rückschlagventilen angeordnet ist, einen primären Auslassanschluss, der sich einem Ende des sekundären Rückschlagventils befindet, wobei der Haupteinlassanschluss mit dem Druckregler-Subsystem kommuniziert, der primäre Auslassanschluss mit der primären Riemenscheibenschaltung kommuniziert, und der sekundäre Auslassanschluss mit der sekundären Riemenscheibenschaltung kommuniziert, und wobei das erste Rückschlagventil die fließende Kommunikation zwischen dem Haupteinlassanschluss und dem primären Auslassanschluss verhindert, wenn ein Druck in der primären Riemenscheibenschaltung größer ist als ein Druck in der sekundären Riemenscheibenschaltung, und das sekundäre Rückschlagventil die fließende Kommunikation zwischen dem Haupteinlassanschluss und dem sekundären Auslassanschluss verhindert, wenn ein Druck in der sekundären Riemenscheibenschaltung größer ist als ein Druck in der primären Riemenscheibenschaltung
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In einem weiteren Aspekt beinhaltet die Verhältnissteuerpumpe einen ersten primären Anschluss und einen zweiten primären Anschluss, die jeweils in fließender Kommunikation mit der primären Riemenscheibenschaltung stehen, einen ersten sekundären Anschluss und einen zweiten sekundären Anschluss, die jeweils in fließender Kommunikation mit der sekundären Riemenscheibenschaltung stehen, und die Drehung der Verhältnissteuerpumpe in der ersten Richtung pumpt das Öl vom ersten sekundären Anschluss zum ersten primären Anschluss und vom zweiten sekundären Anschluss zum zweiten primären Anschluss, und die Drehung der Verhältnissteuerpumpe in der zweiten Richtung pumpt das Öl vom ersten primären Anschluss zum ersten sekundären Anschluss und vom zweiten primären Anschluss zum zweiten sekundären Anschluss.
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Gemäß mehreren weiteren Aspekten beinhaltet ein hydraulisches Steuersystem für ein stufenloses Getriebe (CVT) zum Steuern einer primären Riemenscheibe und einer sekundären Riemenscheibe, die durch eine Kette oder einen Riemen verbunden sind, ein Druckregler-Subsystem, das unter Druck stehendes Öl bereitstellt, ein Auswahlventil in nachgelagerter Kommunikation mit dem Druckregler-Subsystem, wobei das Auswahlventil dafür konfiguriert ist, einen Strom von unter Druck stehendem Öl vom Druckregler-Subsystem an eine primäre und eine sekundäre Riemenscheibenschaltung zu regeln, wobei die primäre Riemenscheibenschaltung und die sekundäre Riemenscheibenschaltung in fließender Kommunikation mit der sekundären Riemenscheibe stehen; wobei das Auswahlventil dafür konfiguriert ist, den Strom von unter Druck stehendem Öl vom Druckregler-Subsystem zu jener primären oder sekundären Riemenscheibenschaltung zu kommunizieren, die über weniger Öldruck verfügt; eine Verhältnissteuerpumpe, die sich in fließender Kommunikation zwischen der primären und der sekundären Riemenscheibenschaltung befindet, wobei die Drehung der Verhältnissteuerpumpe in einer ersten Richtung unter Druck stehendes Öl aus der sekundären Flüssigkeitsleitung zur primären Flüssigkeitsleitung pumpt, und die Drehung der Steuerpumpe in einer zweiten Richtung unter Druck stehendes Öl aus der primären Riemenscheibenschaltung zur sekundären Riemenscheibenschaltung pumpt, um ein Verhältnis des CVT zu ändern und eine Drehzahl der Verhältnissteuerpumpe eine Veränderungsrate des Verhältnisses des CVT steuert, ein Elektromotor, der an die Verhältnissteuerpumpe angeschlossen ist, um eine Drehrichtung und Drehzahl der Verhältnissteuerpumpe zu steuern, ein Anti-Antriebsmechanismus, der zwischen dem Elektromotor und der Verhältnissteuerpumpe angeschlossen ist, um selektiv zu verhindern, dass die Verhältnissteuerpumpe sich aufgrund des Drucks in der primären oder sekundären Flüssigkeitsleitung dreht, wenn der Elektromotor ausgeschaltet ist, ein primärer Akkumulator, der in fließender Kommunikation mit der primären Riemenscheibenschaltung steht, wobei der primäre Akkumulator dafür konfiguriert ist, einen Druck in der primären Riemenscheibenschaltung aufrechtzuerhalten, wenn der Elektromotor ausgeschaltet ist, und ein sekundärer Akkumulator, der in fließender Kommunikation mit der sekundären Riemenscheibenschaltung steht, wobei der sekundäre Akkumulator dafür konfiguriert ist, einen Druck in der sekundären Riemenscheibenschaltung aufrechtzuerhalten, wenn der Elektromotor ausgeschaltet ist.
Weitere Anwendungsbereiche werden aus der hierin bereitgestellten Beschreibung ersichtlich. Es ist zu beachten, dass die Beschreibung und die spezifischen Beispiele nur dem Zweck der Veranschaulichung dienen und nicht dazu beabsichtigt sind, den Umfang der vorliegenden Offenbarung zu begrenzen.
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Figurenliste
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Die hierin beschriebenen Zeichnungen dienen lediglich der Veranschaulichung und sollen den Umfang der vorliegenden Offenbarung in keiner Weise einschränken.
- 1 ist ein Diagramm eines Abschnitts eines hydraulischen Steuersystems für ein CVT mit Kette oder Riemen CVT, und
- 2 ist ein Diagramm eines Abschnitts einer alternativen Ventilanordnung, die mit dem in 1 dargestellten hydraulischen Steuersystem verwendet wird.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Die folgende Beschreibung ist ihrer Art nach lediglich exemplarisch und beabsichtigt nicht, die vorliegende Offenbarung, Anwendung oder Verwendungen zu begrenzen.
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Unter Bezugnahme auf 1 ist ein hydraulisches Steuersystem gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung allgemein mit der Referenznummer 10 angegeben. Das hydraulische Steuersystem 10 dient zur Steuerung eines stufenlosen Getriebes (CVT) mit Riemen oder Kette 12. Das CVT 12 kann verschiedene Konfigurationen aufweisen, die beispielsweise als Ein-Modus, Zwei-Modus, Drei-Modus usw. konfiguriert sind, ohne vom Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Im Allgemeinen beinhaltet das CVT 12 der vorliegenden Offenbarung jedoch eine Primärriemenscheibe oder ein Scheibenpaar 14 und eine Sekundärriemenscheibe oder ein Scheibenpaar 16. Die Primärriemenscheibe 14 kann mit einer Getriebeeingangswelle (nicht dargestellt) oder einer anderen Verbindung verbunden sein. Die Primärriemenscheibe 14 beinhaltet eine erste kegelstumpfförmige Scheibe oder ein Element 14A und eine zweite kegelstumpfförmige Scheibe oder ein Element 14B in axialer Ausrichtung mit der ersten kegelstumpfförmigen Scheibe 14A. Die erste Scheibe 14A ist axial relativ zur zweiten Scheibe 14B durch das hydraulische Steuersystem 10 beweglich, wie nachfolgend beschrieben wird. Es sollte beachtet werden, dass die Scheiben 14A und 14B axial getauscht werden können, ohne vom Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
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Die Sekundärriemenscheibe 14 beinhaltet eine erste kegelstumpfförmige Scheibe oder ein Element 16A und eine zweite kegelstumpfförmige Scheibe oder ein Element 16B in axialer Ausrichtung mit der ersten kegelstumpfförmigen Scheibe 16A. Die zweite Scheibe 16B ist axial relativ zur zweiten Scheibe 16A durch das hydraulische Steuersystem 10 beweglich, wie nachfolgend beschrieben wird. Es sollte beachtet werden, dass die Scheiben 16A und 16B axial getauscht werden können, ohne vom Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Die Sekundärriemenscheibe 16 kann mit einer Verteilerwelle, einem Getriebe oder einer Getriebeabtriebswelle (nicht dargestellt) verbunden sein.
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Ein Drehmoment-Übertragungsriemen oder eine -kette 18 mit einem V-förmigen Querschnitt ist zwischen der ersten Riemenscheibe 14 und der zweiten Riemenscheibe 16 befestigt. Das Antriebsmoment, das von einem Motor oder Elektromotor (nicht dargestellt) kommuniziert wird, wird über Reibung zwischen den Scheiben 14A und 14B und dem Riemen 18 und vom Riemen 18 zu den Scheiben 16A und 16B übertragen. Das Verhältnis der Primärriemenscheibe 14 zur sekundären Riemenscheibe 16 wird durch Variieren des Abstands zwischen den Scheiben 14A und 14B und zwischen den Scheiben 16A und 16B angepasst. Um beispielsweise das Verhältnis zwischen der Primärriemenscheibe 14 und der Sekundärriemenscheibe 16 zu ändern, kann der axiale Abstand zwischen den Scheiben 14A und 14B durch die bewegliche Scheibe 14A in Richtung der Scheibe 14B reduziert werden, während gleichzeitig der axiale Abstand zwischen der Scheibe 16A und 16B durch die bewegliche Scheibe 16B weg von der Scheibe 16AB erhöht werden kann. Aufgrund des V-förmigen Querschnitts des Riemens 18 läuft der Riemen 18 höher auf der Primärriemenscheibe 14 und niedriger auf der zweiten Riemenscheibe 16. Daher ändern sich die effektiven Durchmesser der Primär- und Sekundärriemenscheiben 14 und 16, was wiederum das Gesamtgetriebeverhältnis zwischen der Primärriemenscheibe 14 und der Sekundärriemenscheibe 16 ändert. Da der radiale Abstand zwischen der Primär- und Sekundärriemenscheibe 14 und 16 und die Länge des Riemens 18 konstant sind, müssen die Bewegungen der Scheiben 14A und 16B gleichzeitig erfolgen, um die korrekten Menge an Spannung auf den Riemen 18 zu bewahren, um zu gewährleisten, dass von der Primär- und Sekundärriemenscheibe 15 und 16 ein Drehmoment auf den Riemen 18 übertragen wird.
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Wie oben erwähnt, ist das hydraulische Steuersystem 10 dafür konfiguriert, die Bewegung der Primärriemenscheibe 14 und der Sekundärriemenscheibe 16 zu steuern und somit das Getriebeverhältnis des CVT 12 sowie die Änderungsrate des Getriebeverhältnisses zu steuern. Das hydraulische Steuersystem 10, wie hier dargestellt, beinhaltet eine Vielzahl von miteinander verbundenen oder hydraulisch kommunizierenden Kreise oder Subsystemen, einschließlich eines Druckregler-Subsystems 20 und eines Kupplungssteuerungs-Subsystems 22. Es sollte beachtet werden, dass das hydraulische Steuersystem 10 verschiedene andere Subsysteme beinhalten kann, beispielsweise ein Drehmomentwandler-Steuerungssubsystem, ein Kupplungssteuerungs-Subsystem und ein elektronisches Getriebebereichsauswahl (ETRS)-Subsystem, ein Kühl- und Schmierungssubsystem usw., ohne vom Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
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Das Druckregler-Subsystem 106 ist bedienbar, um druckbeaufschlagte Hydraulikflüssigkeit bereitzustellen und zu regeln, beispielsweise Getriebeöl, über das hydraulische Steuerungssystem 100. Das Druckregler-Subsystem 20 kann verschiedene Formen und Konfigurationen annehmen, beinhaltet jedoch im Allgemeinen eine motorbetriebene Pumpe 28 und ein Druckregelventil 30. Das Druckregler-Subsystem 20 saugt Hydraulikflüssigkeit 26 aus einer Ölwanne 34. Die Ölwanne 34 ist ein Tank oder ein Behälter, der vorzugsweise am Boden des Getriebegehäuses angeordnet ist, zu dem die Hydraulikflüssigkeit 26 zurückgeleitet und von verschiedenen Komponenten und Bereichen des CVT 12 gesammelt wird. Die Hydraulikflüssigkeit 26 wird aus der Ölwanne 34 gezwungen und über die Pumpe 28 durch einen Ölwannenfilter 36 an das Druckregelventil 30 übermittelt. Die Pumpe 28 wird vorzugsweise durch einen Motor oder einen Elektromotor angetrieben (nicht dargestellt) und kann beispielsweise eine Zahnradpumpe, eine Flügelzellenpumpe, eine Gerotor-Pumpe oder jede andere Verdrängerpumpe sein. Im vorliegenden Beispiel beinhaltet die Pumpe 28 Auslassanschlüsse 36A und 36B und Einlassanschlüsse 38A und 38B. Die Einlassanschlüsse 38A und 38B kommunizieren mit der Ölwanne 34. Die Auslassanschlüsse 36A und 36B übermitteln die Hydraulikflüssigkeit 26 mit einem Pumpendruck über eine primäre Versorgungsleitung 42 und eine sekundäre Versorgungsleitung 44 an das Druckregelventil 30. Ein federvorgespanntes Abblassicherheitsventil 46 in Verbindung mit der primären Versorgungsleitung 42 kann beinhaltet sein. Das federvorgespannte Abblassicherheitsventil 46 wird auf einen relativ hohen vorbestimmten Druck eingestellt, und wenn der Druck der Hydraulikflüssigkeit 26 von der Pumpe 28 diesen Druck überschreitet, öffnet sich das federvorgespannte Abblasssicherheitsventil 46 kurzzeitig, um den Druck der Hydraulikflüssigkeit 40 zu entlasten und zu reduzieren. Ein Einwegeventil 48 kann auch zwischen der primären Versorgungsleitung 42 und der sekundären Versorgungsleitung 44 enthalten sein.
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Das Druckregelventil 30 ist dafür konfiguriert, die Hydraulikflüssigkeit 26 bei Pumpendruck von der Pumpe 28 und dem Abblenddruck aufzunehmen, wie es erforderlich ist, um die Hydraulikflüssigkeit 26 einer Hauptversorgungsleitung 52 bei einem Hauptleitungsdruck und zu anderen Subsystemen bei anderen Drücken zuzuführen. Das Druckregelventil 30 kann auch verschiedene andere Konfigurationen aufweisen, ohne dabei vom Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Allerdings beinhaltet das Druckregelventil 30 ein Schieberventil 54, das verschiebbar in einer Bohrung 56 des Hauptventilkörpers 58 angeordnet ist. Eine Feder 59 spannt das Schieberventil 54 vor. Im vorliegenden Beispiel beinhaltet das Druckregelventil 30 mindestens Anschlüsse 30A-G, die in der Bohrung 56 ausgebildet sind. Der Anschluss 30A kommuniziert mit der Hauptversorgungsleitung 42. Der Anschluss 30B kommuniziert mit der Ölwanne 34. Der Anschluss 30C kommuniziert mit einem oder mehreren anderen Subsystemen (nicht dargestellt). Der Anschluss 30D kommuniziert mit der Sekundärversorgungsleitung 44. Der Anschluss 30E kommuniziert mit der Hauptversorgungsleitung 52. Der Anschluss 30F ist ein Druckrückkopplungsanschluss, der auch mit der Hauptversorgungsleitung 52 kommuniziert. Der Anschluss 30G kommuniziert mit einem variablen Kraftmagnetventil (nicht dargestellt), um bei der Bewegung des Schieberventils 54 mit der Feder 59 zu unterstützen. Die Bewegung des Schieberventils 54 ermöglicht selektiv eine fließende Kommunikation zwischen den Anschlüssen 30A und 30E, während der Überdruck auf den Anschluss 30B abgeführt wird. Das Schieberventil 54 ändert automatisch die Position, um überschüssigen Strom von der primären Versorgungsleitung 42 zu der Ölwanne 34 zu entladen, bis ein Druckausgleich zwischen einem angewiesenen Druck und dem tatsächlichen Druck in der Hauptversorgungsleitung 52 erreicht wird.
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Die Hauptversorgungsleitung 52 stellt dem Verhältnissteuer-Subsystem 22 die Hydraulikflüssigkeit 26 beim Hauptleitungsdruck bereit. Das Verhältnissteuer-Subsystem 22 beinhaltet eine primäre Riemenscheibenschaltung 60 und eine sekundäre Riemenscheibenschaltung 62. Die primäre Riemenscheibenschaltung 60 steht in fließender Kommunikation mit einem primären Riemenscheibenzylinder 68 auf der Primärriemenscheibe 14 und die sekundäre Riemenscheibenschaltung steht in fließender Kommunikation mit einem Sekundär-Riemenscheibenzylinder 70 auf der Sekundärriemenscheibe 16. Das Verhältnissteuer-Subsystem 22 wird verwendet, um den Hauptleitungsdruck für jene primäre Riemenscheibenschaltung 60 und Sekundärscheibenschaltung 62 bereitzustellen, die unter Verwendung eines Auswahlventils 64 den niedrigeren Druck aufweist, und um die Bewegung der Primärriemenscheibe 14 und der Sekundärriemenscheibe 16 und damit das Getriebeverhältnis und die Änderungsrate des Getriebeverhältnisses des CVT 12 durch selektives Übertragen von Hydraulikflüssigkeit zwischen der primären Riemenscheibenschaltung 60 und der sekundären Riemenscheibenschaltung 62 unter Verwendung einer speziellen Verhältnissteuerpumpe 66 zu steuern.
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Das Auswahlventil 64 beinhaltet ein Schieberventil 72, das verschiebbar in einer Bohrung 74 angeordnet und im Hauptventilkörper 58 ausgebildet ist. Das Schieberventil 72 weist einen ersten Endsteg 72A und einen zweiten Endsteg 72B auf, der verschiebbar mit der Bohrung 74 abgedichtet ist. Das Auswahlventil 64 beinhaltet die Anschlüsse 64A-E, die in der Bohrung 74 ausgebildet sind. Ein Haupteinlassanschluss 64A ist zwischen dem ersten Endsteg 72A und dem zweiten Endsteg 72B angeordnet und ist mit der Hauptversorgungsleitung 52 verbunden und empfängt somit Hydraulikflüssigkeit 26 bei Hauptleitungsdruck. Ein primärer Auslassanschluss 64B ist zwischen dem ersten Endsteg 72A und dem zweiten Endsteg 72B angeordnet und ist mit der primären Riemenscheibenschaltung 60 verbunden. Der primäre Auslassanschluss 64B ist selektiv durch den ersten Endsteg 72A verschlossen. Ein sekundärer Auslassanschluss 64C ist zwischen dem ersten Endsteg 72A und dem zweiten Endsteg 72B angeordnet und ist mit der sekundären Riemenscheibenschaltung 62 verbunden. Der sekundäre Auslassanschluss 64C ist selektiv durch den zweiten Endsteg 72B verschlossen. Ein primärer Rückkopplungsanschluss 64D ist an einem distalen Ende des ersten Endstegs 72A angeordnet. Der primäre Rückkopplungsanschluss 64D steht in Verbindung mit der primären Riemenscheibenschaltung 60 und der Druck in der primären Riemenscheibenschaltung 60 wirkt auf das distale Ende des ersten Endstegs 72A. Ein sekundärer Rückkopplungsanschluss 64E ist an einem distalen Ende des zweiten Endstegs 72B angeordnet. Der sekundäre Rückkopplungsanschluss 64E steht in Verbindung mit der sekundären Riemenscheibenschaltung 62 und der Druck in der primären Riemenscheibenschaltung 62 wirkt auf das distale Ende des ersten Endstegs 72B.
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Somit bewegt sich das Schieberventil 72 aufgrund des Rückkopplungsdrucks, der auf den ersten Endsteg 72A und den zweiten Endsteg 72B wirkt, zum Schließen des primären Auslassanschlusses 64B und des sekundären Auslassanschlusses 64C. Wenn beispielsweise der Druck der Hydraulikflüssigkeit 26 in der primären Riemenscheibenschaltung 60 größer ist als der Druck der Hydraulikflüssigkeit 26 in der sekundären Riemenscheibenschaltung 62, bewegt sich das Schieberventil zu der in 1 gezeigten Position und der erste Endsteg 72A blockiert den primären Auslassanschluss 64B, während es ermöglicht, dass der Haupteinlassanschluss 64A Hydraulikflüssigkeit 26 mit Hauptleitungsdruck an den sekundären Auslassanschluss 64C und somit auf die sekundäre Riemenscheibenschaltung 62 überträgt. Wenn der Druck der Hydraulikflüssigkeit 26 in der sekundären Riemenscheibenschaltung 62 größer ist als der Druck der Hydraulikflüssigkeit 26 in der primären Riemenscheibenschaltung 60, bewegt sich das Schieberventil in Relation zu der in 1 gezeigten Position „nach oben“ und der zweite Endsteg 72B blockiert den sekundären Auslassanschluss 64C, während es ermöglicht, dass der Haupteinlassanschluss 64A Hydraulikflüssigkeit 26 mit Hauptleitungsdruck an den primären Auslassanschluss 64B und somit auf die primäre Riemenscheibenschaltung 60 überträgt. Auf diese Weise stellt das Auswahlventil 64 sicher, dass der Hauptleitungsdruck nur dann an die Primärriemenscheibe 14 und die Sekundärriemenscheibe 16 übertragen wird, die den niedrigsten Druck der Hydraulikflüssigkeit aufnimmt, wodurch die gewünschte Drehmomentkapazität des CVT 12 erreicht wird.
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Unter kurzer Bezugnahme auf 2 kann das Auswahlventil 64 in einer alternativen Ausführungsform durch ein Auswahlventil 160 ersetzt werden. Das Auswahlventil 160 funktioniert in ähnlicher Weise wie das Auswahlventil 64, beinhaltet jedoch stattdessen ein erstes Einwegeventil 162 und ein zweites Einwegeventil 164, deren Enden aneinander angeordnet sind. Ein Haupteinlassanschluss 160A ist zwischen dem ersten Einwegeventil 162 und dem zweiten Einwegeventil 164 angeordnet, ein primärer Auslassanschluss 160B ist an einem Ende des ersten Einwegeventils 162 angeordnet, und ein sekundärer Auslassanschluss 160C ist an einem Ende des zweiten Einwegeventils 164 angeordnet. Der Haupteinlassanschluss 160A kommuniziert mit der Hauptversorgungsleitung 52, der primäre Auslassanschluss 160B kommuniziert mit der primären Riemenscheibenschaltung 60 und der sekundäre Auslassanschluss 160C kommuniziert mit der sekundären Riemenscheibenschaltung 62. Das erste Einwegeventil 162 verhindert eine fließende Kommunikation zwischen dem Haupteinlassanschluss 160A und dem primären Auslassanschluss 160B, wenn ein Druck in der primären Riemenscheibenschaltung 60 größer ist als ein Druck in der sekundären Riemenscheiben-Schaltung 62; und das zweite Einwegeventil 164 verhindert eine fließende Kommunikation zwischen dem Haupteinlassanschluss 160A und dem sekundären Auslassanschluss 160C, wenn ein Druck in der sekundären Riemenscheibenschaltung 62 größer ist als ein Druck in der primären Riemenscheibenschaltung 60.
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Zurück zu 1, ist die Verhältnissteuerpumpe 66 zwischen der primären Riemenscheibenschaltung 60 und der sekundären Riemenscheibenschaltung 62 angeordnet. Die Verhältnissteuerpumpe 66 bewegt selektiv Hydraulikflüssigkeit 26 zwischen der primären Riemenscheibenschaltung 60 und der sekundären Riemenscheibenschaltung 62. Die Verhältnissteuerpumpe 66 wird vorzugsweise selektiv durch Elektromotor 76 in einer ersten Drehrichtung und einer zweiten Drehrichtung angetrieben. Die Verhältnissteuerpumpe 66 kann beispielsweise eine Zahnradpumpe, eine Flügelzellenpumpe, eine Gerotor-Pumpe oder eine andere Verdrängerpumpe sein. Eine Drehzahlreduzierung und ein Anti-Antriebsmechanismus 78 ist zwischen dem Elektromotor 76 und der Verhältnissteuerpumpe 66 angeschlossen. Der Anti-Antriebsmechanismus 78 ist dafür konfiguriert, selektiv zu verhindern, dass sich die Verhältnissteuerpumpe 66 aufgrund des Drucks in der primären Riemenscheibenschaltung 60 oder der sekundären Riemenscheibenschaltung 62 dreht, wenn der Elektromotor 76 ausgeschaltet ist. Im vorliegenden Beispiel beinhaltet die Verhältnissteuerpumpe 66 einen ersten primären Anschluss 66A, einen zweiten primären Anschluss 66B, einen ersten sekundären Anschluss 66C und einen zweiten sekundären Anschluss 66D. Der erste primäre Anschluss 66A und der zweite primäre Anschluss 66B kommunizieren mit der primären Riemenscheibenschaltung 60. Der erste sekundäre Anschluss 66C und der zweite sekundäre Anschluss 66D kommunizieren mit der sekundären Riemenscheibenschaltung 62. Abhängig von der Drehrichtung der Verhältnissteuerpumpe 66 wird Hydraulikflüssigkeit 26 zwischen dem ersten primären Anschluss 66A und dem ersten sekundären Anschluss 66C und zwischen dem zweiten primären Anschluss 66B und dem zweiten sekundären Anschluss 66D gepumpt.
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Wenn beispielsweise die Verhältnissteuerpumpe 66 im Uhrzeigersinn gedreht wird, wie in 1 dargestellt, wird Hydraulikflüssigkeit 26 vom ersten sekundären Anschluss 66C zum ersten primären Anschluss 66A und vom zweiten sekundären Anschluss 66D zum zweiten primären Anschluss 66B gepumpt, wodurch ein Hydraulikflüssigkeitsstrom von der sekundären Riemenscheibenschaltung 62 zur primären Riemenscheibenschaltung 60 erzeugt wird. Der Strom von Hydraulikflüssigkeit 26 auf den Primärriemenscheiben-Zylinder 68 und der anschließende Druckverlust auf den Sekundärriemenscheiben-Zylinder 70 bewegen die Primärriemenscheibe 14 und die Sekundärriemenscheibe 16 zum Ändern des Getriebeverhältnisses. Entsprechend, wenn die Verhältnissteuerpumpe 66 im Uhrzeigersinn gedreht wird, wie in 1 dargestellt, wird Hydraulikflüssigkeit 26 vom ersten sekundären Anschluss 66C zum ersten primären Anschluss 66A und vom zweiten sekundären Anschluss 66D zum zweiten primären Anschluss 66B gepumpt, wodurch ein Hydraulikflüssigkeitsstrom von der sekundären Riemenscheibenschaltung 62 zur primären Riemenscheibenschaltung 60 erzeugt wird. Der Strom der Hydraulikflüssigkeit 26 auf dem Sekundärriemenscheibenzylinder 70 und der anschließende Druckverlust am Primärriemenscheibenzylinder 68 bewegen die Primärriemenscheibe 14 und die Sekundärriemenscheibe 16 zum Ändern des Getriebeverhältnisses. Die Änderungsrate des Getriebeverhältnisses kann durch Steuern der Drehzahl oder U/min. der Verhältnissteuerpumpe 66 gesteuert werden.
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Um den Druck in der primären Riemenscheibenschaltung 60 und der sekundären Riemenscheibenschaltung 62 aufrechtzuerhalten, wenn der Elektromotor 76 ausgeschaltet ist, beinhaltet das Verhältnissteuer-Subsystem 22 ferner einen primären Akkumulator 80 und einen sekundären Akkumulator 82. Der primäre Akkumulator 80 steht in fließender Kommunikation mit der primären Riemenscheibenschaltung 60. Der primäre Akkumulator 80 ist eine Energiespeichervorrichtung, bei der die nicht komprimierbare Hydraulikflüssigkeit 26 durch eine externe Quelle unter Druck gehalten wird. Im vorliegenden Beispiel ist der primäre Akkumulator 80 ein Federtyp oder ein gasgefüllter Akkumulatortyp mit einer Feder oder einem komprimierbaren Gas oder beides, die eine Druckkraft auf die Hydraulikflüssigkeit 26 innerhalb des primären Akkumulators 80 bereitstellt. Es sollte jedoch beachtet werden, dass der primäre Akkumulator 80 von einem anderen Typ sein kann, wie etwa ein gasgeladener Typ, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
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Der sekundäre Akkumulator 82 steht in fließender Kommunikation mit der sekundären Riemenscheibenschaltung 62. Der sekundäre Akkumulator 82 ist eine Energiespeichervorrichtung, bei der die nicht komprimierbare Hydraulikflüssigkeit 26 durch eine externe Quelle unter Druck gehalten wird. Im vorliegenden Beispiel ist der sekundäre Akkumulator 82 ein Federtyp oder ein gasgefüllter Akkumulatortyp mit einer Feder oder einem komprimierbaren Gas oder beides, die eine Druckkraft auf die Hydraulikflüssigkeit 26 innerhalb des sekundären Akkumulators 82 bereitstellt. Es sollte jedoch beachtet werden, dass der sekundäre Akkumulator 82 von einem anderen Typ sein kann, wie etwa ein gasgeladener Typ, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
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Das hydraulische Steuersystem 10 der vorliegenden Offenbarung beinhaltet viele Vorteile. Zunächst wird der Hauptleitungsdruck nur an den Primärscheibenzylinder 68 und den Sekundärriemenscheibenzylinder 70 bereitgestellt und gehalten, um die gewünschte Drehmomentkapazität des CVT 12 zu erzielen, wodurch der Leistungsverlust des hydraulischen Steuersystems 10 verringert wird. Zweitens wird die CVT-Verhältnispositionssteuerung durch Drehen der Verhältnissteuerpumpe 66 im Uhrzeigersinn und gegen den Uhrzeigersinn erreicht, basierend auf der Richtung des Verhältnisses, das sich durch den Elektromotor 76 ändert. Drittens, in Fall, dass keine Verhältnisänderung erforderlich ist, kann der Elektromotor 76 abgeschaltet werden, um elektrische Energie zu konservieren, und der höhere Druck zwischen der primären Riemenscheibenschaltung 60 und der sekundären Riemenscheibenschaltung 62 wird durch den Anti-Antriebsmechanismus 78 und den entsprechenden Akkumulator 80, 82 aufrechterhalten.
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Die Beschreibung der vorliegenden Offenbarung ist nur als Beispiel zu verstehen und Variationen, die sich nicht vom Kern der Erfindung entfernen, werden als im Rahmen der Erfindung befindlich vorausgesetzt. Solche Varianten sollen nicht als eine Abweichung vom Sinn und Umfang der Erfindung betrachtet werden.
