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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Düsenanordnung für Fluidanwendungen, insbesondere für einen Hydraulikkreis eines Kraftfahrzeugantriebsstranges, mit einem Düsenkörper, der ein erstes Längsende und ein zweites Längsende aufweist, wobei der Düsenkörper einen ersten Längsabschnitt mit einem zylindrischen Außenumfang aufweist, der einen ersten Außendurchmesser aufweist, wobei der Düsenkörper ein von dem ersten Längsende ausgehendes Sackloch aufweist, wobei der Düsenkörper im Bereich des zweiten Längsendes einen zweiten Längsabschnitt mit einem zweiten Außendurchmesser aufweist, der kleiner ist als der erste Außendurchmesser, wobei zwischen dem ersten Längsabschnitt und dem zweiten Längsabschnitt ein dritter Längsabschnitt ausgebildet ist und wobei eine im Wesentlichen radial ausgerichtete Düsenbohrung den Außenumfang des dritten Längsabschnittes mit dem Sackloch verbindet.
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Ferner betrifft die vorliegende Erfindung einen Kraftfahrzeugantriebsstrang mit einem Gehäuse, in dem ein Fluid aufgenommen ist, und mit einem Hydraulikkreis, der einen Niederdruckabschnitt und einen Hochdruckabschnitt aufweist, die über einen Gehäuseabschnitt miteinander verbunden sind, und mit einer Düsenanordnung.
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Düsenanordnungen der eingangs genannten Art werden auch als Spaltfilterdüsen bezeichnet. Die Düsenbohrung definiert hierbei im Wesentlichen die hydraulischen Eigenschaften, ggf. gemeinsam mit der Ausgestaltung des Sackloches (dessen Innendurchmesser und dessen Länge). Derartige Düsenanordnungen werden bspw. in Hydraulikkreisen von Kraftfahrzeugantriebssträngen als Blenden verwendet, über die eine gezielte Leckage von einem Hochdruckabschnitt zu einem Niederdruckabschnitt erfolgen kann.
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Der mittels der Düsenanordnung einrichtbare Ringspalt ist dabei vorzugsweise so ausgebildet, dass er insgesamt eine größere Querschnittsfläche aufweist als die Düsenbohrung, die Spaltbreite jedoch schmaler ist als der Durchmesser der Düsenbohrung. Demzufolge kann der Ringspalt als ein Filter für Partikel dienen, die die Düsenbohrung ggf. verstopfen könnten. Der Ringspalt dient folglich als eine Art Verstopfungsschutz für die Düsenbohrung.
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Bekannte Düsenanordnungen dieser Art weisen im Bereich eines Längsabschnittes ein Außengewinde auf, um den Düsenkörper in eine Innengewindebohrung einschrauben zu können. Hierbei ist es erforderlich, den Düsenkörper mittels eines Sicherungsmittels gegen ein Herausdrehen zu sichern. Ferner sind bekannte Düsenanordnungen generell zweiteilig aufgebaut, um die Herstellbarkeit insbesondere der radial ausgerichteten Düsenbohrung zu ermöglichen.
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Andere bekannte Filterdüsen weisen einen topfförmigen Düsenkörper auf, an dessen Topfboden eine Düsenbohrung sitzt, und weisen ein fest aufmontiertes Sieb als ”Topfdeckel” auf.
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Im Stand der Technik besteht die Düsenanordnung in der Regel aus mindestens zwei Teilen, so dass eine Vormontage erforderlich ist, was zu erhöhten Kosten führt. Zudem hat der Düsenkörper in der Regel ein Außengewinde, so dass der Düsenkörper im montierten Zustand gegen ein Lösen gesichert werden muss, was zu erhöhten Montagekosten führt. Ferner ist in dem Gehäuse eine Innengewindebohrung notwendig, die ebenfalls aufwändig herstellbar ist. Ferner können durch das Gewindeschneiden Späne entstehen, die die Düsenbohrung verstopfen können, so dass sich Probleme hinsichtlich der Lebensdauer bzw. der Zuverlässigkeit ergeben.
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Ferner weisen manche Filterelemente von hydraulischen Bauteilen bewegliche Teile auf, was ebenfalls zu erhöhten Kosten und Zuverlässigkeitsproblemen führen kann.
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Vor diesem Hintergrund ist eine Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Düsenanordnung sowie einen verbesserten Kraftfahrzeugantriebsstrang anzugeben.
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Die obige Aufgabe wird bei der eingangs genannten Düsenanordnung dadurch gelöst, dass der Außenumfang des ersten Längsabschnittes als Pressverbindungsfläche ausgebildet ist, so dass der Düsenkörper in eine Bohrung einpressbar ist und der zweite Längsabschnitt mit einem Innenumfang der Bohrung einen Ringspalt bilden kann.
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Ferner wird die obige Aufgabe gelöst durch einen Kraftfahrzeugantriebsstrang der eingangs genannten Art, wobei der Hydraulikkreis eine erfindungsgemäße Düsenanordnung aufweist, die in eine Bohrung des Gehäuseabschnittes eingesetzt ist, insbesondere eingepresst ist.
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Die Düsenanordnung besteht hierbei vorzugsweise nur aus einem einzelnen Bauteil, nämlich dem Düsenkörper. Die Funktion des Ringspaltes wird hierbei erst nach der Montage in der Bohrung realisiert. Die Montage ist zudem einfach realisierbar, da der Düsenkörper in die Bohrung einpressbar ist und folglich keine zusätzlichen Axialsicherungsmittel erforderlich sind. Ferner ist es vorzugsweise nicht notwendig, an dem Düsenkörper und/oder an dem Gehäuse ein Gewinde zu schneiden, so dass sich auch eine erhöhte Zuverlässigkeit ergibt.
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Insgesamt können auf diese Weise der Montageaufwand und die Kosten für die Düsenanordnung verringert werden.
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Die Bearbeitung der Bohrung, in die der Düsenkörper einzupressen ist, ist vergleichsweise einfach. Beispielsweise kann die Bohrung auf Passmaß gerieben oder kugelkalibriert werden, wobei es sich hierbei um spanlose Prozesse handelt, so dass die Gefahr der Spanbildung deutlich reduziert ist.
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Der Düsenkörper wird vorzugsweise mit dem zweiten Längsabschnitt voraus in die Bohrung eingepresst. Bei der Bohrung kann es sich um eine Bohrung in einem Rohr handeln, vorzugsweise ist die Bohrung jedoch eine Gehäusebohrung in einem Gehäuseabschnitt eines Gehäuses, insbesondere eines Gehäuseabschnittes eines Gehäuses eines Kraftfahrzeugantriebstranges.
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Der Hydraulikkreis kann bspw. mittels eines Elektromotors angetriebene Pumpe aufweisen, die einen mit einem Niederdruckabschnitt verbundenen Sauganschluss und einen Druckanschluss aufweist, wobei der Druckanschluss direkt mit einem Betätigungszylinder für eine Baugruppe des Antriebsstranges verbunden ist, bspw. einer Kupplung, insbesondere einer nasslaufenden Lamellenkupplung. Bei derartigen Hydraulikkreisen erfolgt die Betätigung der Baugruppe durch Regeln der Drehzahl der Pumpe. Die Regelbarkeit lässt sich dabei verbessern, wenn der Druckanschluss über eine Blende mit einem Niederdruckabschnitt verbunden ist. Die Blende wird dabei vorzugsweise durch eine Düsenanordnung der erfindungsgemäßen Art realisiert, wobei der hydraulische Widerstand der Blende gezielt über den Durchmesser der Düsenbohrung definiert wird. Auch die radiale Länge der Düsenbohrung kann hierbei das Verhalten von ”düsenartig” bis zur ”idealen Blende” variieren.
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Die radiale Abmessung des Ringspaltes ist vorzugsweise kleiner als der Durchmesser der Düsenbohrung, und ist insbesondere kleiner als die Hälfte des Durchmessers der Düsenbohrung, so dass eine gute Filtereigenschaft gegenüber Partikeln erzielbar ist. Aufgrund der Ringstruktur des Ringspaltes erfolgt dabei auch beim Ansetzen von mehreren Partikeln nicht sofort eine Verstopfung, wie es bei einer kleinen Düsenbohrung der Fall sein könnte.
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Die Aufgabe wird somit vollkommen gelöst.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der erste Längsabschnitt benachbart zu dem ersten Längsende ausgebildet.
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Ferner ist es vorteilhaft, wenn der dritte Längsabschnitt einen dritten Außendurchmesser aufweist, der kleiner ist als der zweite Außendurchmesser.
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Hierbei wird im Bereich des dritten Längsabschnittes ein Ringkanal eingerichtet. Die radiale Tiefe des Ringkanals kann dabei die radiale Länge der Düsenbohrung bestimmen.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Düsenbohrung rotationssymmetrisch in Bezug auf eine Längsachse ausgebildet.
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Hierbei kann der Düsenkörper auf einfache Weise durch Drehen hergestellt werden. Es versteht sich, dass die Düsenbohrung eine Abweichung von der Rotationssymmetrie darstellt und bspw. vor oder nach dem Drehvorgang eingebracht werden kann.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist der Düsenkörper im Bereich eines Überganges zwischen dem dritten Längsabschnitt und dem ersten Längsabschnitt eine Einführfase auf.
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Hierdurch ist das Einführen des Düsenkörpers in eine Bohrung zum Zwecke des Einpressens erleichtert. Ferner kann hierdurch eine Zentrierung während des Einpressens erfolgen. Die Fase hat vorzugsweise eine Konusform. Der Fasenwinkel gegenüber der Längsachse liegt vorzugsweise im Bereich von 2° bis 30°, insbesondere im Bereich von 10° bis 20°.
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Ferner ist es insgesamt bevorzugt, wenn der Düsenkörper im Bereich des Sackloches einen Innengewindeabschnitt aufweist.
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Mittels eines derartigen Innengewindeabschnittes kann der Düsenkörper wieder aus der Bohrung herausgezogen werden, zum Zwecke der Erneuerung oder Reinigung oder dergleichen.
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Die Demontage wird in jedem Fall vereinfacht. Da der Düsenkörper vor der Montage gereinigt wird, können die durch Herstellung des Gewindeabschnittes entstehenden Späne vorab entfernt werden.
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In einer Variante ist der Düsenkörper aus Stahl hergestellt. Hierdurch ergibt sich eine einfache Herstellung. Ferner kann die Pressverbindung so realisiert werden, dass hohe axiale Abzugskräfte erzielt werden können.
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In einer alternativen Ausführungsform ist der Düsenkörper aus Aluminium hergestellt. Der Begriff Aluminium beinhaltet vorzugsweise Aluminium wie auch geeignete Aluminiumlegierungen.
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Hierbei kann der Düsenkörper mit geringerem Gewicht bereitgestellt werden.
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In diesem Fall ist es von Vorzug, wenn der Düsenkörper zumindest im Bereich der Pressverbindungsfläche eine Beschichtung mit einer größeren Härte als jene von Aluminium aufweist.
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Die Beschichtung kann bspw. durch Harteloxierung oder Hartanodisierung erfolgen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Düsenanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bereitgestellt, wobei der erste Längsabschnitt ein Außengewinde aufweist oder als unbearbeiteter zylindrischer Abschnitt ausgebildet ist.
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Im ersten Fall kann der Düsenkörper hierbei in eine Innengewindebohrung eines Gehäuses eingeschraubt werden. Im zweiten Fall kann der Düsenkörper auf andere Art und Weise in eine Bohrung eingesetzt und dort axial gesichert werden.
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Im Gegensatz zu der eingangs genannten Ausführungsform, bei der der Düsenkörper über eine Pressverbindung in einer Bohrung axial fixiert wird, ergibt sich hierdurch ggf. ein erhöhter Montageaufwand. Gegebenenfalls kann hierbei jedoch die Demontierbarkeit erleichtert sein.
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In beiden erfindungsgemäßen Aspekten ist es bevorzugt, dass der Ringspalt gebildet wird durch den einteiligen Düsenkörper und eine Innenwand einer Bohrung, in die der Düsenkörper zu montieren ist.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine Längsschnittansicht durch eine Ausführungsform einer Düsenanordnung;
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2 ein Detail II der 1;
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3 eine Längsschnittansicht durch eine Düsenanordnung, wobei ein Düsenkörper der 1 und 2 in eine Bohrung eingepresst ist; und
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4 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugantriebsstranges mit einem Hydraulikkreis, der eine erfindungsgemäße Düsenanordnung aufweist.
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In 1 und 2 ist eine Düsenanordnung 10 im Längsschnitt dargestellt. Die Düsenanordnung 10 weist einen Düsenkörper 12 auf, der rotationssymmetrisch in Bezug auf eine Längsachse ausgebildet ist. Der Düsenkörper 12 weist ein erstes Längsende 16 und ein zweites Längsende 18 auf, bei einer Länge 20, die bspw. im Bereich von 5 mm bis 10 mm liegen kann.
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Der Düsenkörper 12 weist benachbart zu dem ersten Längsende 16 einen ersten Längsabschnitt 22 mit einem ersten Außendurchmesser 24 auf. Der Außendurchmesser 24 kann bspw. im Bereich von 5 bis 15 mm liegen. Benachbart zu dem zweiten Längsende 18 weist der Düsenkörper 12 einen zweiten Längsabschnitt 26 mit einem zweiten Außendurchmesser 28 auf. Der zweite Außendurchmesser 28 ist kleiner als der erste Außendurchmesser 24, und kann bspw. im Bereich von 4 mm bis 14 mm liegen.
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Zwischen dem ersten Längsabschnitt 22 und dem zweiten Längsabschnitt 26 ist ein dritter Längsabschnitt 30 ausgebildet, der einen dritten Außendurchmesser 32 aufweist. Der dritte Außendurchmesser 32 ist kleiner als der zweite Außendurchmesser und kann bspw. im Bereich von 3 mm bis 10 mm liegen.
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Ferner ist an dem Düsenkörper 12 ein Sackloch 36 ausgebildet, das sich von dem ersten Längsende 16 aus bis in den Bereich des dritten Längsabschnittes 30 erstreckt. Im Bereich des dritten Längsabschnittes 30 ist eine radial verlaufende Düsenbohrung 38 vorgesehen, die den Außenumfang des dritten Längsabschnittes 30 mit dem Sackloch 36 verbindet.
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Das Sackloch 36 weist einen Sacklochdurchmesser 40 auf, der bspw. im Bereich von 2 mm bis 8 mm liegen kann. Der Sacklochdurchmesser 40 bestimmt gemeinsam mit dem dritten Außendurchmesser 32 die radiale Länge der Düsenbohrung 38.
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Die Düsenbohrung 38 weist einen Düsenbohrungsdurchmesser 42 auf, der vorzugsweise im Bereich von 0,1 mm bis 2 mm liegen kann.
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Die Düsenbohrung 38 ist von dem zweiten Längsende 18 über einen Axialabstand 44 beabstandet, der im Bereich von 0,5 mm bis 5 mm liegen kann.
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Im Bereich eines Überganges zwischen dem dritten Längsabschnitt 30 und dem ersten Längsabschnitt 22 ist eine Einführfase 46 vorgesehen, die unter einem Fasenwinkel 48 im Bereich von 10° bis 20° ausgerichtet ist.
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In 2 ist ferner ein Übergangsradius von dem Außendurchmesser des dritten Längsabschnittes 30 in zu einer sich radial zu der Einführfase hin erstreckenden Wand dargestellt. Ein entsprechender Übergangsradius 52 von dem dritten Längsabschnitt 30 hin zu dem zweiten Längsabschnitt 26 ist bei 52 dargestellt. Die Übergangsradien können bspw. im Bereich von 0,05 mm bis 1 mm liegen.
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Der Außenumfang des ersten Längsabschnittes 22 ist zylindrisch ausgebildet und ist vorliegend als Pressverbindungsfläche 54 ausgebildet.
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3 zeigt den Düsenkörper 12 eingesetzt in eine Gehäusebohrung 58 eines Gehäuses 56. Die Gehäusebohrung 58 weist einen Gehäusebohrungsdurchmesser 60 auf, der so an den ersten Außendurchmesser 24 angepasst ist, das zwischen dem Düsenkörper 12 und einem Innenumfang der Gehäusebohrung 58 eine Presspassung eingerichtet werden kann.
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Im eingesetzten Zustand, bei dem das erste Längsende 16 vorzugsweise mit einer Wand des Gehäuses 56 fluchtet, von der aus sich die Bohrung 58 erstreckt, bildet der Außenumfang des zweiten Längsabschnittes 26 gemeinsam mit einem Innenumfang der Gehäusebohrung 58 einen Ringspalt 62, dessen radiale Tiefe sich aus der Differenz zwischen dem ersten Außendurchmesser 24 und dem zweiten Außendurchmesser 28 ergibt. Die radiale Tiefe des Ringspaltes 62 ist vorzugsweise kleiner als die Hälfte des Düsenbohrungsdurchmessers 42.
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Ferner ist durch den kleineren dritten Außendurchmesser 32 im Bereich des dritten Längsabschnittes 30 ein Ringkanal 64 eingerichtet, von dem aus die Düsenbohrung 38 sich in radialer Richtung hin zu dem Sackloch 36 erstreckt.
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An dem Gehäuse 56 kann ferner eine Querbohrung 66 vorgesehen sein, über die Fluid in die Gehäusebohrung 58 zugeführt wird.
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Ferner ist an dem Gehäuse 56 im Bereich einer Mündung der Gehäusebohrung 58 vorzugsweise eine Gehäusefase 68 ausgebildet, die unter einem Fasenwinkel 70 ausgebildet ist, der in dem gleichen Bereich wie der Fasenwinkel 48 der Einführfase 46 liegen kann.
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Aufgrund der Einführfase 46 und der Gehäusefase 68 ergibt sich für die Presspassung eine Axialüberdeckung 72, die kleiner ist als die axiale Länge des ersten Längsabschnittes 22.
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Am Innenumfang des Sackloches 36 kann ferner ein Innengewinde ausgebildet sein, wie es in 3 schematisch bei 74 angedeutet ist.
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Mittels eines derartigen Innengewindes ist es vergleichsweise einfach möglich, den Düsenkörper 12 wieder aus der Gehäusebohrung 58 herauszuziehen.
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4 zeigt in schematischer Form einen Antriebsstrang 80 für ein Kraftfahrzeug. Der Antriebsstrang 80 beinhaltet einen Antriebsmotor 82 wie einen Verbrennungsmotor, eine Kupplungsanordnung 84, die bspw. eine nasslaufende Lamellenkupplung beinhaltet, sowie eine Getriebeanordnung 86, die bspw. als mehrstufiges Stirnradgetriebe ausgebildet sein kann. Ein Ausgang der Getriebeanordnung 86 ist mit einem Differential 88 verbunden, mittels dessen Antriebsleistung auf angetriebene Räder 90L, 90R verteilt wird.
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Der Antriebsstrang 80 beinhaltet ferner einen Hydraulikkreis 94. Der Hydraulikkreis 94 weist eine bidirektional antreibbare Pumpe 96 auf. Eine Pumpenwelle der Pumpe 96 ist mit einem Elektromotor 98 verbunden, der die Pumpe 96 antreibt. Ein Sauganschluss der Pumpe 96 ist über ein Filter 100 mit einem Fluidsumpf 102 verbunden, der im Inneren eines Gehäuses 56 des Antriebsstranges 80 ausgebildet ist. Ein Druckanschluss der Pumpe 96 ist über eine Fluidleitung 103 mit einem Hydraulikzylinder 104 verbunden, dessen Kolben vorliegend bspw. zum Betätigen der Kupplungsanordnung 84 dient. Dabei ist der Druckanschluss der Pumpe 96 direkt, d. h. ohne Zwischenschaltung von Proportionalventilen oder dergleichen, mit einem Anschluss des Hydraulikzylinders 104 verbunden. Folglich kann der Druck in der Fluidleitung 103, der bspw. mittels eines Drucksensors 106 gemessen wird, durch Einstellen der Drehzahl des Elektromotors 98 geregelt werden. Folglich können der Betätigungsdruck und die Betätigungskraft zum Betätigen der Kupplungsanordnung 84 durch Regeln der Drehzahl des Elektromotors 98 geregelt werden.
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Zum Verbessern der Regelbarkeit ist die Fluidleitung 103, die vorliegend einen Hochdruckabschnitt darstellt, über eine Düsenanordnung 10 mit dem Fluidsumpf 102 verbunden, der einen Niederdruckabschnitt darstellt. Die Düsenanordnung 10 beinhaltet ein Filter sowie eine Blende und ist vorzugsweise in einen Gehäuseabschnitt 108 des Gehäuses 56 integriert. Die Düsenanordnung 10 wird vorzugsweise durch eine Düsenanordnung der in den 1 bis 3 beschriebenen Art realisiert.
