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GEBIET
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kupplungsanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
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HINTERGRUND
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Kraftfahrzeuge können einen Antriebsstrang enthalten, der ein Antriebsaggregat (z. B. eine Maschine, einen Elektromotor und/oder eine Kombination hiervon), ein Mehrganggetriebe und ein Differential oder einen Endantriebsstrang enthält. Das Antriebsaggregat erzeugt Antriebsdrehmoment, das über eines von mehreren verschiedenen Übersetzungsverhältnissen des Getriebes an den Endantriebsstrang übertragen wird, um Räder des Fahrzeugs anzutreiben.
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Hybrid-Antriebsaggregate können eine Kombination aus einer Maschine und aus einem oder mehreren Elektromotoren umfassen, die Antriebsdrehmoment für das Getriebe liefern. Das Getriebe kann ein automatisches Getriebe sein und kann einen oder mehrere Planetengetriebezüge enthalten, um das Antriebsdrehmoment zu übertragen. Planetengetriebezüge umfassen im Allgemeinen ein Sonnerad, einen Planetenträger mit Planetenrädern und ein Hohlrad. Das Sonnenrad, die Planetenräder und das Hohlrad sind in einem kämmenden Eingriff und können mehrere Übersetzungsverhältnisse herstellen. Planetengetriebezüge erfordern zwei Eingänge, um ein vorhersagbares Übersetzungsverhältnis zu erhalten. Die Eingänge können wahlweise für irgendwelche zwei Elemente aus der Gruppe, die das Sonnenrad, den Planetenträger, Planetenräder und das Hohlrad umfasst, vorgesehen werden.
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Wenn beispielsweise das Hohlrad unbeweglich gehalten wird, während das Sonnenrad mit dem Planetenträger in Eingriff ist, wird eine Untersetzung (d. h. ein niedrigeres Übersetzungsverhältnis) erzeugt. Wenn hingegen das Sonnenrad unbeweglich gehalten wird, während das Hohlrad und die Planetenräder in Eingriff sind, wird eine Übersetzung ins Schnelle (d. h. ein höheres Übersetzungsverhältnis) erzeugt. Zusätzlich erzeugt das Festhalten des Planetenträgers, während Sonnenrad, Planetenräder und Hohlrad in Eingriff sind, eine Untersetzung und eine Umkehrung der Drehrichtung.
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Einen Eingang kann das Antriebsdrehmoment bilden, das von einer oder mehreren Komponenten des Antriebsaggregats geliefert wird. Ein zweiter Eingang kann durch eine Kupplungsanordnung bereitgestellt werden, die mit einer der Komponenten des Planetengetriebezugs, typischerweise mit dem Hohlrad, gekoppelt ist. Die Kupplungsanordnung kann ein Erdungs- oder Festhaltedrehmoment (grounding torque) eingeben, das eine Drehung einer der Komponenten des Planetengetriebezugs verhindert (z. B. unbeweglich hält). Die Kupplungsanordnung kann einen oder mehrere Aktoren umfassen, um die Kupplungsanordnungen festzuhalten.
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Die
US 3 612 237 A zeigt in
1 eine Kupplungsanordnung mit einem inneren und einem äußeren Kolbenelement
6,
7. Bei einem Anstieg des Hydraulikdrucks in der Druckkammer
5 bewirkt zunächst das äußere Kolbenelement
7 einen sanften Druck auf die Reibplatten
4a. Gleichzeitig bewegt sich das innere Kolbenelement
6 in Richtung der Reibplatten
4a und öffnet dadurch eine Öffnung
12, durch die Hydraulikflüssigkeit aus der Druckkammer
5 entweichen kann, so dass der Druck in der Druckkammer
5 erniedrigt wird. Das innere Kolbenelement
6 gelangt dann in Kontakt mit den Reibplatten
4a. Außerdem bewegt sich das äußere Kolbenelement
7 weiter gegen die Reibplatten
4a und verschließt dabei wieder die Öffnung
12, so dass der Druck in der Druckkammer
5 stark ansteigt und beide Kolbenelemente
6,
7 mit einer hohen Kraft gegen die Reibplatten
4a gedrückt werden. Durch die beschriebene Funktionsweise der Kupplungsanordnung lassen sich die Reibplatten
4a mittels der beiden Kolbenelemente
6,
7 zuerst sanft und daher erschütterungsfrei und dann mit hoher Kraft miteinander in Eingriff bringen.
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Die
DE 22 20 985 A zeigt in den
1 und
2 eine Lamellenkupplung mit einem von einer Lamellenbremse
52 gebildeten Reaktionselement, das von einem ersten, äußeren Wirkarm, den ein äußerer Ringkolbenteil
98 bildet, mit einer Druckkraft beaufschlagt werden kann, die von einem in der Druckkammer
88 gebildeten Überdruck bewirkt wird. Außerdem kann der erste Wirkarm
98 eine Druckkraft, die ein zweiter, innerer Wirkarm, den ein innerer Ringkolbenteil
90 bildet, auf den ersten Wirkarm
98 ausübt, auf die Lamellenbremse
52 übertragen, um die Lamellenbremse
52 zu betätigen.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Kupplungsanordnung bereitzustellen, die einfach herzustellen und flexibel und zuverlässig insbesondere in Verbindung mit einem Hybrid-Antriebsaggregat einsetzbar ist.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Die Aufgabe wird gelöst durch eine Kupplungsanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Bevorzugte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die vorliegende Offenbarung wird besser verstanden anhand der genauen Beschreibung und der beigefügten Zeichnungen, in denen:
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1 ein Blockschaltplan ist, der einen beispielhaften Hybridfahrzeug-Antriebsstrang veranschaulicht;
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2 eine Teilschnittsansicht eines Getriebes mit einer erfindungsgemäßen Kupplungsanordnung;
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3 ein teilweise mechanisches Schema für das in 2 gezeigte Getriebe ist;
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4 eine Teilschnittsansicht des in 2 gezeigten Getriebes ist;
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5 eine Teilschnittsansicht des in 2 gezeigten Getriebes ist; und
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6 eine Teilschnittsansicht eines Abschnitts des in 4 gezeigten Getriebes ist.
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GENAUE BESCHREIBUNG
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Um der Klarheit willen werden in den Zeichnungen die gleichen Bezugszeichen verwendet, um ähnliche Elemente zu identifizieren. Der Ausdruck Modul, wie er hier verwendet wird, bezieht sich auf eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), eine elektronische Schaltung, einen Prozessor (gemeinsam genutzt, dediziert oder Gruppe) mit Speicher, der ein oder mehrere Software- oder Firmware-Programme ausführt, eine kombinatorische Logikschaltung und/oder andere geeignete Komponenten, die die beschriebene Funktionalität schaffen.
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1 ist ein Blockschaltplan, der einen beispielhaften Antriebsstrang für ein Hybridfahrzeug, der allgemein mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet ist, veranschaulicht. Der Antriebsstrang 10 umfasst ein Maschinensystem 12 (z. B. eine Brennkraftmaschine) und einen oder mehrere Elektromotoren 14, die mit einem Getriebe 16 antreibend verbunden sind. Lediglich beispielhaft kann der Antriebsstrang 10 wie gezeigt ein einziges Maschinensystem 12 und zwei Elektromotoren 14a, 14b besitzen. Das Maschinensystem 12 und Elektromotoren 14 können verwendet werden, um Antriebsdrehmoment für das Getriebe 16 zu liefern. Das Maschinensystem 12 und Elektromotoren 14 können außerdem vom Getriebe 16 Drehmoment empfangen, wie später beschrieben wird.
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Das Getriebe 16 kann mit einem Endantrieb 18 antreibend verbunden sein, um Räder des Hybridfahrzeugs (nicht gezeigt) anzutreiben. Genauer kann das Getriebe 16 verwendet werden, um von dem Maschinensystem 12, den Elektromotoren 14 oder einer Kombination hiervon geliefertes Antriebsdrehmoment an den Endantrieb 18 über ein oder mehrere Übersetzungsverhältnisse des Getriebes 16 zu übertragen. Wenn sich das Fahrzeug bewegt, kann das Getriebe 16 auch dazu verwendet werden, Drehmoment von dem Endantrieb an die Elektromotoren 14, das Maschinensystem 12 oder eine Kombination hiervon zu übertragen. Auf diese Weise können die Elektromotoren 14 verwendet werden, um elektrische Leistung zu liefern, um ein elektrisches System (z. B. eine Batterie) des Fahrzeugs aufzuladen. Das Getriebe 16 kann ein Automatikgetriebe sein, das durch ein (nicht gezeigtes) Antriebsstrang-Steuermodul gesteuert wird. Beispielsweise kann das Antriebsstrang-Steuermodul einen oder mehrere Aktoren (z. B. Fluidaktoren und dergleichen) des Getriebes 16 steuern, um zwischen den verschiedenen Übersetzungsverhältnissen zu schalten.
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Nun wird das Getriebe 16 mit Bezug auf die 2–5 genauer beschrieben. Das Getriebe 16 umfasst eine zweifach wirkende Kupplungsvorrichtung gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung. Wie insbesondere in 2 gezeigt ist, umfasst das Getriebe 16 eine Gehäuseanordnung 30, in der verschiedene Komponenten des Getriebes 16 untergebracht sind. Die Gehäuseanordnung 30 kann verwendet werden, um einen strukturellen Träger für die verschiedenen Komponenten des Getriebes 16 zu schaffen. Die Gehäuseanordnung 30 kann auch dazu verwendet werden, Fluid in Abschnitten des Getriebes 16 zu halten und Durchlässe für die Übertragung von mit Druck beaufschlagtem Fluid im Getriebe 16 zu schaffen. Hierzu kann die Gehäuseanordnung 30 mehrere Gehäuseabschnitte 32, 34, 36, 38 und 40 aufweisen, die zusammen mit anderen Komponenten des Getriebes 16 den oben genannten Zwecken dienen. Die Gehäuseabschnitte 32–40 können wie gezeigt durch mehrere Schraubbolzen 42 aneinander befestigt sein.
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Wie nun in 3 gezeigt ist, kann das Getriebe 16 eine Eingangswelle 50 enthalten, die über einen oder mehrere Getriebezüge mit den Elektromotoren 14a, 14b und mit einer Ausgangswelle 52 verbunden ist. Beispielsweise kann das Getriebe 16 einen ersten Getriebezug 60, einen zweiten Getriebezug 62 und einen dritten Getriebezug 64 umfassen, die antreibend durch eine Hauptantriebswelle 66 verbunden sind. Der erste, der zweite und der dritte Getriebezug 60, 62 bzw. 64 können wie gezeigt Planetengetriebezüge (d. h. Umlaufgetriebezüge) sein.
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Der erste Getriebezug 60 kann einen ersten Zahnradsatz 68 und eine erste Antriebswelle 70, die mit einer ersten Kupplungsanordnung 72 gekoppelt ist, um den ersten Getriebezug 60 wahlweise mit dem zweiten Getriebezug 62 zu verbinden, umfassen. Der erste Zahnradsatz 68 kann an einem Ende der ersten Antriebswelle 70 vorhanden sein und mit der ersten Antriebswelle 70 drehbar befestigt sein. Die erste Antriebswelle 70 kann mit dem Elektromotor 14a über ein Rotorverbindungselement 74, das zusammen mit dem Elektromotor 14a vorgesehen ist, antreibend verbunden sein. Das Rotorverbindungselement 74 kann wie gezeigt mit der ersten Antriebswelle 70 über eine Keilnutverbindung verbunden sein (4).
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Der zweite Getriebezug 62 kann einen zweiten Zahnradsatz 76 und eine zweite Antriebswelle 78, die mit einer zweiten Kupplungsanordnung 80 gekoppelt ist, um den zweiten Getriebezug 62 wahlweise mit dem dritten Getriebezug 64 zu verbinden, umfassen. Der zweite Zahnradsatz 76 kann an einem Ende der zweiten Antriebswelle 78 vorhanden sein und mit der zweiten Antriebswelle 78 drehbar befestigt sein. Die zweite Antriebswelle 78 kann mit dem Elektromotor 14b über ein zusammen mit dem Elektromotor 14b vorgesehenes Rotorverbindungselement 81 antreibend gekoppelt sein. Das Rotorverbindungselement 81 kann wie gezeigt mit der zweiten Antriebswelle 78 über eine Keilnutverbindung verbunden sein (5).
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Der dritte Getriebezug 64 kann einen dritten Zahnradsatz 82 enthalten, der mit der Ausgangswelle 52 verbunden ist. Der dritte Zahnradsatz 82 kann sich in der Nähe eines Endes der zweiten Antriebswelle 78 gegenüber dem zweiten Getriebezug 62 befinden und kann wie oben beschrieben über die zweite Kupplungsanordnung 80 wahlweise mit dem zweiten Getriebezug 62 verbunden werden.
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Die erste und die zweite Kupplungsanordnung 72, 80 können eine erste Aktoranordnung 84 bzw. eine zweite Aktoranordnung 86 umfassen, die wahlweise die Kupplungsanordnungen 72 bzw. 80 betätigen.
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Die Hauptantriebswelle 66 ist mit dem ersten, dem zweiten und dem dritten Getriebezug 60, 62, 64 drehbar befestigt. Die Eingangswelle 50 und die Ausgangswelle 52, der erste, der zweite und der dritte Getriebezug 60, 62, 64 und die Antriebswellen 66, 70 und 78 können koaxial um eine Achse 88 wie gezeigt ausgerichtet und drehbar befestigt sein. Der Ausdruck axiale Richtung, wie er im Folgenden verwendet wird, bezieht sich im Allgemeinen auf eine Richtung parallel zu der Achse 88. Weiterhin wird der Ausdruck radiale Richtung im Allgemeinen verwendet, um auf eine Richtung senkrecht zu der Achse 88 Bezug zu nehmen.
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In der gezeigten Anordnung ist die Eingangswelle 50 mit dem Elektromotor 14a über den ersten Getriebezug 60 verbunden. Die Eingangswelle 50 ist mit dem Elektromotor 14b über eine Kombination aus dem ersten und dem zweiten Getriebezug 60 bzw. 62 und der Hauptantriebswelle 66 verbunden. Die Eingangswelle 50 ist mit der Ausgangswelle 52 über eine Kombination aus dem ersten, dem zweiten und dem dritten Getriebezug 60, 62, 64 sowie der Hauptantriebswelle 66 verbunden. Die erste und die zweite Aktoranordnung 84, 86 können die Kupplungsanordnungen 72, 80 wahlweise betätigen und dadurch den ersten, den zweiten und den dritten Getriebezug 60, 62, 64 betreiben. Die erste und die zweite Aktoranordnung 84, 86 können den ersten, den zweiten und den dritten Getriebezug 60, 62, 64 betreiben, um Antriebsdrehmoment zwischen der Eingangswelle 50 und der Ausgangswelle 52 sowie den Elektromotoren 14a, 14b mit vielen verschiedenen Übersetzungsverhältnissen zu übertragen.
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Obwohl in den Figuren die obige Anordnung der Eingangs- und Ausgangswellen 50, 52, des ersten, des zweiten und des dritten Getriebezugs 60, 62, 64 und der Hauptantriebswelle 66 gezeigt ist und hier weiterhin beschrieben wird, können die Prinzipien der vorliegenden Offenbarung auf andere Anordnungen des Getriebes 16 angewendet werden.
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Bei fortgesetzter Bezugnahme auf 3 kann die Eingangswelle 50 eine rohrförmige Welle 90 und eine Trommel 92, die an einem Ende der rohrförmigen Welle 90 befestigt ist, enthalten. Die rohrförmige Welle 90 kann sich durch eine Öffnung an einem Ende des Getriebes 16 erstrecken und um eine Achse 88 über ein oder mehrere Radiallager 94, die zusammen mit der Gehäuseanordnung 30 vorgesehen sind, drehbar befestigt sein.
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Die Ausgangswelle 52 kann eine rohrförmige Welle 96 und eine Trommel 98, die an einem Ende der rohrförmigen Welle 96 befestigt ist, enthalten. Die rohrförmige Welle 96 kann sich durch eine Öffnung an einem Ende des Getriebes 16 gegenüber der Eingangswelle 50 erstrecken. Die rohrförmige Welle 96 kann in der Gehäuseanordnung 30 durch ein oder mehrere Radiallager 94 drehbar um die Achse 88 befestigt sein.
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Die Eingangs- und die Ausgangswelle 50, 52 können jeweils gegenüberliegende Enden der Hauptantriebswelle 66 aufnehmen und Radiallager 100 bzw. 102 aufweisen, die die Hauptantriebswelle 66 um die Achse 88 drehbar unterstützen.
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Wie insbesondere in 4 gezeigt ist, kann der erste Zahnradsatz 68 vom herkömmlichen Planetentyp sein, der in einem Kraftübertragungsgetriebe verwendet wird, und kann ein Hohlrad 110, das ein Sonnenrad 112 und mehrere Planetenräder 114, die durch einen Träger 116 verbunden sind, umschreiben, enthalten. Das Hohlrad 110 kann wie gezeigt einteilig mit der Trommel 92 ausgebildet sein und dadurch die Eingangswelle 50 mit dem ersten Getriebezug 60 verbinden. Das Sonnenrad 112 kann mit der ersten Antriebswelle 70 drehbar befestigt sein. Beispielsweise kann das Sonnenrad 112 mit der ersten Antriebswelle 70 über eine Keilnutverbindung verbunden sein. Der Träger 116 kann mit der Hauptantriebswelle 66 drehbar befestigt sein und dadurch die Hauptantriebswelle 66 mit dem ersten Getriebezug 60 verbinden. Der Träger 116 kann wie gezeigt mit der Hauptantriebswelle 66 über eine Keilnutverbindung verbunden sein.
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Die erste Antriebswelle 70 kann eine rohrförmige Gestalt haben, wobei ein Abschnitt der Hauptantriebswelle 66 durch sie verläuft. Die erste Antriebswelle 70 kann Radiallager 120 aufweisen, die einen Abschnitt der Hauptantriebswelle 66 in der ersten Antriebswelle 70 drehbar unterstützen. Die erste Antriebswelle 70 kann ferner ein radial verlaufendes Element 122 aufweisen. Das Element 122 kann an einem Ende der ersten Antriebswelle 70 gegenüber dem ersten Getriebezug 60 befestigt sein und die erste Antriebswelle 70 mit der ersten Kupplungsanordnung 72 verbinden.
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Der zweite Zahnradsatz 76 kann vom herkömmlichen Planetentyp sein und kann ein Hohlrad 130, das ein Sonnenrad 132 und mehrere Planetenräder 134, die durch einen Träger 136 verbunden sind, umschreibt, enthalten. Das Hohlrad 130 kann in der ersten Kupplungsanordnung 72 aufgenommen und mit dieser drehbar befestigt sein. Das Sonnenrad 132 kann mit der zweiten Antriebswelle 78 drehbar befestigt sein. Beispielsweise kann das Sonnenrad 132 mit der zweiten Antriebswelle 78 über eine Keilnutverbindung verbunden sein (4). Der Träger 136 kann mit der Hauptantriebswelle 66 drehbar befestigt sein und daher die Hauptantriebswelle 66 mit dem zweiten Getriebezug 62 verbinden. Der Träger 136 kann mit der Hauptantriebswelle 66 über eine Keilnutverbindung verbunden sein (4).
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Wie insbesondere in 5 gezeigt ist, kann die zweite Antriebswelle 78 eine rohrförmige Gestalt haben, wobei ein Abschnitt der Hauptantriebswelle 66 durch sie verläuft. Die zweite Antriebswelle 78 kann drehbar um die Hauptantriebswelle 66 durch Radiallager 138 unterstützt sein. Die zweite Antriebswelle 78 kann ein sich radial erstreckendes Element 139 aufweisen, das mit der zweiten Kupplungsanordnung 80 verbunden ist. Das Element 139 kann mit der zweiten Antriebswelle 78 wie gezeigt über eine Keilnutverbindung verbunden sein (5).
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Der dritte Zahnradsatz 82 kann vom herkömmlichen Planetentyp sein, wie er in Kraftübertragungen verwendet wird. Der dritte Zahnradsatz 82 kann ein Hohlrad 140, das ein Sonnenrad 142 und mehrere kämmende Planetenradpaare 144, die durch Träger 146 verbunden sind, umschreibt, enthalten. Aus dem Vorangehenden geht hervor, dass sich der dritte Zahnradsatz 82 von dem ersten und dem zweiten Zahnradsatz 68, 76 dadurch unterscheidet, dass kämmende Planetenradpaare 144, die zwischen dem Hohlrad 140 und dem Sonnenrad 142 statt eines einzigen Planetenradsatzes (z. B. den Planetenrädern 114, 134) vorhanden sind. Das Hohlrad 140 kann einteilig mit der Ausgangswelle 52 ausgebildet sein und daher den dritten Zahnradsatz 82 mit der Ausgangswelle 52 verbinden. Das Sonnenrad 142 kann drehbar mit der Hauptantriebswelle 66 befestigt sein. Beispielsweise kann das Sonnenrad 142 mit der Hauptantriebswelle 66 über eine Keilnutverbindung verbunden sein (5).
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Nun wird insbesondere mit Bezug auf 6 die erste Kupplungsanordnung 72, die die erste Aktoranordnung 84 enthält, genauer beschrieben. Die erste Kupplungsanordnung 72 umfasst eine gemeinsame Trommel 160, eine innere Kupplungsanordnung 162 und eine äußere Kupplungsanordnung 164. Die gemeinsame Trommel 160 kann das Hohlrad 130 und wenigstens einen Abschnitt der inneren Kupplungsanordnung 162 wie gezeigt aufnehmen und umschreiben. Die gemeinsame Trommel 160 kann mehrere innere Keilnuten 170 aufweisen, die sich an einer inneren Oberfläche befinden. Die inneren Keilnuten 170 können sich in einer Richtung parallel zur Achse 88 erstrecken und mit komplementären Keilnuten in Eingriff sein, die an dem Hohlrad 130 vorgesehen sind. Die gemeinsame Trommel 160 kann ein paar Sprengringe 172 aufweisen, die an gegenüberliegenden Seiten des Hohlrades 130 angeordnet sind und die axiale Position des Hohlrades 130 in der gemeinsamen Trommel 160 festlegen. Die gemeinsame Trommel 160 kann ferner mehrere äußere Keilnuten 174 aufweisen, die sich an einer äußeren Oberfläche befinden. Die äußeren Keilnuten 174 können sich in einer Richtung parallel zur Achse 88 erstrecken und mit komplementären Keilnuten in Eingriff sein, die an der äußeren Kupplungsanordnung 164 vorgesehen sind.
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Die innere Kupplungsanordnung 162 kann ein Reaktionselement 180 und mehrere Reibplatten 182, die abwechselnd mit mehreren Reaktionsplatten 184 verschachtelt sind, enthalten. Das Reaktionselement 180 kann mit dem Element 122 über eine Keilnutverbindung verbunden sein und dadurch drehbar mit der ersten Antriebswelle 70 befestigt sein. Das Reaktionselement 180 kann wie gezeigt einen im Allgemeinen L-förmigen Querschnitt haben und kann zwischen zwei axialen Positionen längs des Elements 122 beweglich sein. Hierzu kann das Reaktionselement 180 ein Paar Sprengringe 186 aufweisen, die sich an gegenüberliegenden Seiten des Reaktionselements 180 befinden und mit dem Element 122 in Eingriff sind und dadurch die axiale Bewegung des Reaktionselements 180 begrenzen. Das Reaktionselement 180 kann ferner äußere Keilnuten 188 und eine Schuboberfläche 190 aufweisen. Die äußeren Keilnuten 188 können mit komplementären Keilnuten in Eingriff sein, die an den Reaktionsplatten 184 vorgesehen sind. Die Schubplatte 190 kann eine ebene Oberfläche sein, die zu der Achse 88 im Allgemeinen senkrecht ist und sich in der Nähe der Reibplatten 182 und der Reaktionsplatten 184 befindet.
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Die Reibplatten 182 können in der gemeinsamen Trommel 160 aufgenommen und von dieser umschrieben sein. Die Reibplatten 182 können mit inneren Keilnuten 170 in Eingriff sein und daher mit der gemeinsamen Trommel 160 drehbar befestigt sein. Die Reibplatten 182 können sich von der gemeinsamen Trommel 160 in einer radialen Richtung einwärts erstrecken. Die Reaktionsplatten 184 können mit den äußeren Keilnuten 188 in Eingriff sein und daher mit dem Reaktionselement 180 und mit der ersten Antriebswelle 70 drehbar befestigt sein. Die Reaktionsplatten 184 können sich von den äußeren Keilnuten 188 in einer radialen Richtung auswärts erstrecken.
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Die äußere Kupplungsanordnung 164 kann ein Reaktionselement 200 und mehrere Reibplatten 202, die abwechselnd mit mehreren Reaktionsplatten 204 verschachtelt sind, enthalten. Das Reaktionselement 200 kann einteilig mit der Gehäuseanordnung 30 (z. B. mit dem Gehäuseabschnitt 38) ausgebildet sein und innere Keilnuten 206 sowie eine Schuboberfläche 208 aufweisen. Die inneren Keilnuten 206 können mit komplementären Keilnuten in Eingriff sein, die an den Reaktionsplatten 204 vorgesehen sind und dadurch die Drehposition der Reaktionsplatten 204 in der Gehäuseanordnung 30 fixieren. Die Schuboberfläche 208 kann eine ebene Oberfläche sein, die zu der Achse 88 im Allgemeinen senkrecht ist und sich in der Nähe der Reibplatten 202 und der Reaktionsplatten 204 befindet.
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Unter fortgesetzter Bezugnahme auf 6 umfasst die erste Aktoranordnung 84 eine erste Wirkanordnung 210 und eine Doppelwirkanordnung 212 gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung. Die erste Wirkanordnung 210 ist mit dem Reaktionselement 180 drehbar befestigt und wahlweise betreibbar, um die Reibplatten 182 und die Reaktionsplatten 184 zusammenzupressen und dadurch Drehmoment über die erste Kupplungsanordnung 72 zu übertragen.
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Die erste Wirkanordnung 210 kann fluidbetätigt sein und kann ein Kolbengehäuse 214 aufweisen, das mit einer Kolbenanordnung 216 zusammenarbeitet, um wahlweise eine axiale Last an die Reaktionsplatten 184 anzulegen und dadurch die innere Kupplungsanordnung 162 zu betätigen. Das Kolbengehäuse 214 kann an dem Element 122 befestigt sein und daher mit der ersten Antriebswelle 70 drehbar befestigt sein. Das Kolbengehäuse 214 kann einteilig mit dem Element 122 ausgebildet sein und an einem distalen Ende über Radiallager 218, die zusammen mit der Gehäuseanordnung 30 (z. B. mit dem Gehäuseabschnitt 36) vorgesehen sind, drehbar unterstützt sein.
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Die Kolbenanordnung 216 kann ein Arbeitselement 220, das von einem Rückstellelement 222 durch eine Tellerfeder 224 getrennt ist, aufweisen. Das Arbeitselement 220 kann einen Kopfabschnitt 226 aufweisen, der in dem Kolbengehäuse 214 untergebracht ist und eine Anschlag- und Abdichtungsanordnung 228 enthält. Der Kopfabschnitt 226 kann mit dem Kolbengehäuse 214 zusammenarbeiten, um eine Fluidkammer 230 zu definieren. Das Arbeitselement 220 kann ferner einen Wirkabschnitt 232 aufweisen, der sich zwischen dem Kopfabschnitt und den Reaktionsplatten 184 erstreckt. Das Rückstellelement 222 kann wie gezeigt zwischen dem Kolbengehäuse 214 und dem Wirkabschnitt 232 eingesetzt sein und an dem Reaktionselement 180 anliegen. Das Rückstellelement 222 kann sekundäre Dichtungen 234 aufweisen.
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Die Tellerfeder 224 arbeitet mit dem Rückstellelement 222 zusammen, um das Arbeitselement 220 in eine erste axiale Position vorzubelasten, in der das Arbeitselement nicht mit der inneren Kupplungsanordnung 162 in Eingriff ist. Mit Druck beaufschlagtes Fluid kann zu der Fluidkammer 230 geliefert werden, um das Arbeitselement 220 aus der ausgerückten Position in eine zweite axiale Position zu bewegen, in der das Arbeitselement 220 mit der inneren Kupplungsanordnung 162 in Eingriff ist und eine axiale Last an die Reaktionsplatten 184 überträgt. Mit Druck beaufschlagtes Fluid kann von einer (nicht gezeigten) Fluidpumpe, die im Getriebe 16 enthalten ist, geliefert werden.
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Die doppelt wirkende oder Doppelwirkanordnung 212 befindet sich in der Nähe der äußeren Kupplungsanordnung 164 und kann in einem ringförmigen Hohlraum 240 untergebracht sein, der durch eine Innenwand 242 der Gehäuseanordnung 30 definiert ist. Beispielsweise können Gehäuseabschnitte 36, 38 zusammenwirken, um den ringförmigen Hohlraum 240 wie gezeigt zu definieren. Die Doppelwirkanordnung 212 umfasst eine Wirkarmanordnung 250, einen ersten Aktor 252 und einen zweiten Aktor 254. Die Wirkarmanordnung 250 befindet sich zwischen der äußeren Kupplungsanordnung 164 und dem ersten und dem zweiten Aktor 252, 254. Die Wirkarmanordnung 250 ist zwischen einer eingerückten Position und einer nicht eingerückten Position axial beweglich.
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Wenn die Wirkarmanordnung 250 in der eingerückten Position ist, überträgt sie Wirkkräfte, die von dem ersten Aktor 252, dem zweiten Aktor 254 oder von einer Kombination hiervon geliefert werden, an die Reaktionsplatten 204. Der erste Aktor 252 und der zweite Aktor 254 können eine erste axiale Kraft bzw. eine zweite axiale Kraft liefern, die wahlweise durch die Wirkarmanordnung 250 an die Reaktionsplatten 204 übertragen werden. In der ausgerückten Position ist die Wirkarmanordnung 250 von der äußeren Kupplungsanordnung 164 zurückgezogen. Auf diese Weise überträgt die Doppelwirkanordnung 212 ein Festhaltedrehmoment wahlweise an die äußere Kupplungsanordnung 164 und verhindert dadurch eine Drehung des Hohlrades 130.
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Die Wirkarmanordnung 250 umfasst einen ersten Wirkarm 260 und einen zweiten Wirkarm 262. Der erste Wirkarm 260 ist ein im Allgemeinen ringförmiges Element, das sich längs der Achse 88 in Ansprechen auf axiale Kräfte, die er von dem zweiten Aktor (254), dem zweiten Wirkarm 262 oder einer Kombination hiervon empfängt, bewegt. Insbesondere bewegt sich der erste Wirkarm 260 zwischen einer zurückgezogenen Position, in der der erste Wirkarm 260 nicht mit der äußeren Kupplungsanordnung 164 in Eingriff ist, und einer eingerückten Position, in der der erste Wirkarm 260 mit der äußeren Kupplungsanordnung 164 in Eingriff ist. Wenn der erste Wirkarm 260 in der eingerückten Position ist, überträgt er die Wirkkräfte, die er von dem zweiten Aktor 254 und/oder dem zweiten Wirkarm 262 empfängt, an die äußere Kupplungsanordnung 164. Wenn sich der erste Wirkarm 260 aus der eingerückten Position in die zurückgezogene Position bewegt, wird die äußere Kupplungsanordnung 164 von den Wirkkräften, die von dem zweiten Aktor 254 und/oder dem zweiten Wirkarm 262 geliefert werden, entlastet.
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Unter fortgesetzter Bezugnahme auf 6 kann der erste Wirkarm 260 in dem zweiten Wirkarm 262 wie gezeigt gleitend aufgenommen sein. Auf diese Weise kann der erste Wirkarm 260 zwischen der äußeren Kupplungsanordnung 164 und sowohl dem zweiten Wirkarm 262 als auch dem zweiten Aktor 254 angeordnet werden. In der gezeigten beispielhaften Ausführungsform ist der erste Wirkarm 260 nicht an dem zweiten Wirkarm 262 oder dem zweiten Aktor 254 befestigt. Der erste Wirkarm 260 kann einen im Allgemeinen W-förmigen Querschnitt mit mehreren Krümmungen haben. Somit kann der erste Wirkarm 260 aus einem Weichstahlblech mit geeigneter Dicke gestanzt werden.
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Der erste Wirkarm 260 umfasst eine erste und eine zweite Kontaktoberfläche 264, 266 und eine erste und eine zweite Anschlagoberfläche 268, 270. Die erste Kontaktoberfläche 264 befindet sich an einem äußeren Umfang des ersten Wirkarms 260 und ist mit einer inneren Oberfläche 272 des zweiten Wirkarms 262 gleitend in Eingriff. Die erste Kontaktoberfläche 264 und die innere Oberfläche 272 können komplementäre zylindrische Oberflächen sein, die dann, wenn die Wirkarmanordnung 250 in dem Hohlraum 240 positioniert ist, auf die Achse 88 koaxial ausgerichtet sein können. Auf diese Weise kann die radiale Position des ersten Wirkarms 260 relativ zu dem zweiten Wirkarm 262 fest sein, während eine relative axiale Bewegung zwischen dem ersten und dem zweiten Wirkarm 260, 262 zulässig ist.
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Die zweite Kontaktoberfläche 266 ist von der ersten Kontaktoberfläche 264 sowohl in radialer als auch in axialer Richtung beabstandet und ist an eine Stirnfläche 274 der Reaktionsplatten 204 angefügt. Die zweite Kontaktoberfläche 266 kann eine ebene ringförmige Oberfläche sein, die zu der ersten Kontaktoberfläche 264 senkrecht ist. Wenn daher die Wirkarmanordnung 250 im Hohlraum 240 positioniert ist, kann die zweite Kontaktoberfläche 266 auf die Achse 88 koaxial ausgerichtet und zu ihr senkrecht sein. Die zweite Kontaktoberfläche 266 kann von der ersten Kontaktoberfläche 264 radial einwärts beabstandet sein und an die Reaktionsplatten 204 angefügt sein, so dass die Wirkkräfte gleichmäßig an die äußeren Reaktionsplatten 204 übertragen werden können, wenn sich der erste Wirkarm 260 aus der zurückgezogenen Position in die eingerückte Position bewegt.
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Die erste Anschlagoberfläche 268 befindet sich in der Nähe der ersten Kontaktoberfläche 264. Die erste Anschlagoberfläche 268 nimmt die Wirkkräfte auf, die von dem zweiten Wirkarm 262 über den ersten Aktor 252 geliefert werden, wenn sich der zweite Wirkarm 262 aus der zurückgezogenen Position in die eingerückte Position bewegt, in der der zweite Wirkarm 262 mit dem ersten Wirkarm 260 in Kontakt ist. Die erste Anschlagoberfläche 268 kann wie gezeigt eine im Allgemeinen ebene Oberfläche senkrecht zu der ersten Kontaktoberfläche 264 sein.
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Die zweite Anschlagoberfläche 270 nimmt Wirkkräfte von dem zweiten Aktor 254 auf, wenn der zweite Aktor 254 den ersten Wirkarm 260 aus der ausgerückten Position in die eingerückte Position bewegt. Die zweite Anschlagoberfläche 270 kann eine im Allgemeinen ebene Oberfläche parallel zu der ersten Anschlagoberfläche 268 sein. Die zweite Anschlagoberfläche 270 kann sich wie gezeigt an einer axialen und radialen Position zwischen der ersten und der zweiten Kontaktoberfläche 264, 266 befinden.
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Der zweite Wirkarm 262 ist ein im Allgemeinen ringförmiges Element, das sich in Ansprechen auf axiale Kräfte, die es aufnimmt, bewegt. Insbesondere bewegt sich der zweite Wirkarm 262 zwischen einer zurückgezogenen Position, in der der zweite Wirkarm 262 nicht mit dem ersten Wirkarm 260 in Eingriff ist, und einer eingerückten Position, in der der zweite Wirkarm 262 mit dem ersten Wirkarm 260 in Eingriff ist. Wenn der zweite Wirkarm 262 in der eingerückten Position ist, überträgt er Wirkkräfte, die er von dem ersten Aktor 252 empfängt, an den ersten Wirkarm 260. Wenn sich der zweite Wirkarm 262 aus der eingerückten Position in die zurückgezogene Position bewegt, werden die Wirkkräfte, die von dem ersten Aktor 252 geliefert werden, von dem ersten Wirkarm 260 entlastet. Der zweite Wirkarm 262 arbeitet mit der Gehäuseanordnung 30 zusammen, um eine Fluidkammer 276 zu definieren. Mit Druck beaufschlagtes Fluid kann zu der Fluidkammer 276 geliefert werden und dadurch eine axiale Kraft erzeugen, die den zweiten Wirkarm 262 dazu veranlasst, sich aus der eingerückten Position in die zurückgezogene Position zu bewegen. Insbesondere kann die durch das mit Druck beaufschlagte Fluid erzeugte axiale Kraft größer sein als die erste axiale Kraft, die durch den ersten Aktor 252 geliefert wird.
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Bei fortgesetzter Bezugnahme auf 6 kann der zweite Wirkarm 262 wie gezeigt einen im Allgemeinen Z-förmigen Querschnitt mit mehreren Krümmungen haben. Auf diese Weise kann der zweite Wirkarm 262 ebenso wie der erste Wirkarm 260 aus einem Weichstahlblech mit geeigneter Dicke gestanzt werden. Obwohl ein Z-förmiger Querschnitt gezeigt ist, können andere Querschnitte wie etwa ein L-förmiger Querschnitt in Betracht gezogen werden. Der zweite Wirkarm 262 weist die innere Oberfläche 272 auf, wie oben beschrieben worden ist. Der zweite Wirkarm 262 umfasst ferner eine Ausrichtoberfläche 278, Dichtungen 280, 282, einen Endanschlag 284 und eine erste und eine zweite Anschlagoberfläche 286, 288.
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Die Ausrichtoberfläche 278 befindet sich in der Nähe des ersten Wirkarms 260 gegenüber der inneren Oberfläche 272 und ist mit einem komplementären Abschnitt der Innenwand 242 der Gehäuseanordnung 30 (z. B. dem Gehäuseabschnitt 38) in einem Gleiteingriff. Die Ausrichtoberfläche 278 und der komplementäre Abschnitt der Innenwand 242 sind komplementäre zylindrische Oberflächen, die dann, wenn die Wirkarmanordnung 250 im Hohlraum 240 positioniert ist, auf die Achse 88 koaxial ausgerichtet sind. Auf diese Weise fixiert die Ausrichtoberfläche 278 die radiale Position des ersten und des zweiten Wirkarms 260, 262 im Hohlraum 240.
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In der Gehäuseanordnung 30 (oder in dem Reaktionselement 200) kann eine Dichtung 280 enthalten sein, um den zweiten Wirkarm 262 auf der inneren Seite zwischen der Ausrichtoberfläche 278 und der Innenwand 242 abzudichten. Die Dichtung 282 kann am äußeren Umfang des zweiten Wirkarms 262 befestigt sein und kann den zweiten Wirkarm 262 an der Außenseite abdichten. Mit Druck beaufschlagtes Fluid kann wahlweise zu der Fluidkammer 276 geliefert werden, um den zweiten Wirkarm 262 aus der eingerückten Position in die zurückgezogene Position zu bewegen.
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Der Endanschlag 284 ist von der Ausrichtoberfläche 278 sowohl in radialer als auch in axialer Richtung beabstandet und liegt an der Innenwand 240 an, wenn sich der zweite Wirkarm in der zurückgezogenen Position befindet. Der Endanschlag 284 kann von einem Ende des zweiten Wirkarms 262 wie gezeigt vorstehen. Der Endanschlag 284 kann eine im Allgemeinen ebene Oberfläche besitzen, die zu der Ausrichtoberfläche 278 senkrecht ist. In einfacheren Konfigurationen kann der zweite Wirkarm 262 einen im Allgemeinen L-förmigen Querschnitt haben, wobei der Endanschlag 284 dann von dem Ende des zweiten Wirkarms 262 nicht vorsteht.
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Die dritte Anschlagoberfläche 286 befindet sich in der Nähe der inneren Oberfläche 272 und ist mit der ersten Anschlagoberfläche 268 in Eingriff, wenn sich der zweite Wirkarm 262 aus der zurückgezogenen Position in die eingerückte Position bewegt. Auf diese Weise kann die dritte Anschlagoberfläche 286 die Wirkkräfte, die von dem ersten Aktor 252 geliefert werden, an den ersten Wirkarm 260 übertragen. Die dritte Anschlagoberfläche 286 kann eine im Allgemeinen ebene Oberfläche sein, die wie gezeigt von der inneren Oberfläche 272 radial einwärts verläuft.
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Die vierte Anschlagoberfläche 288 nimmt die Wirkkräfte von dem ersten Aktor 252 auf, wenn sich der zweite Wirkarm 262 aus der zurückgezogenen Position in die eingerückte Position bewegt. Die vierte Anschlagoberfläche 288 kann eine im Allgemeinen ebene Oberfläche senkrecht zu der Ausrichtoberfläche 278 sein.
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Der erste Aktor 252 kann sich in der Nähe des zweiten Wirkarms 262 gegenüber der äußeren Kupplungsanordnung 164 und der Fluidkammer 276 befinden. Der erste Aktor 252 kann eine Vorbelastungsfeder 290 aufweisen, die die erste axiale Kraft liefert und den zweiten Wirkarm 262 in die eingerückte Position vorbelastet, wenn mit Druck beaufschlagtes Fluid nicht zu der Fluidkammer 276 geliefert wird oder auf andere Weise nicht verfügbar ist (z. B. während die Fluidpumpe nicht angetrieben wird). Somit kann der erste Aktor 252 auch den ersten Wirkarm 260 in die eingerückte Position vorbelasten und dadurch veranlassen, dass die durch die Vorbelastungsfeder 290 gelieferte erste axiale Kraft an die äußere Kupplungsanordnung 164 übertragen wird. Die Vorbelastungsfeder 290 kann sich wie gezeigt in einer axialen Richtung zwischen der Gehäuseanordnung 30 und der vierten Anschlagoberfläche 288 erstrecken. Die Vorbelastungsfeder 290 kann von irgendeinem geeigneten Typ sein und kann eine Schraubenfeder umfassen. Die Vorbelastungsfeder 290 kann ein Paar Federsitze 292 aufweisen, die sich an gegenüberliegenden Enden befinden.
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Der zweite Aktor 254 kann durch Fluid betätigt werden und befindet sich in der Nähe der zweiten Anschlagoberfläche 270 des ersten Wirkarms 260. Der zweite Aktor 254 kann einen Kopfabschnitt 294 aufweisen, der in einer durch die Gehäuseanordnung (30) (z. B. durch den Gehäuseabschnitt 36) definierten Fluidkammer 296 untergebracht ist. Der Kopfabschnitt 294 kann eine Anschlag- und Dichtungsanordnung 298 aufweisen, die an dem Kopfabschnitt 294 befestigt ist, der zwischen dem Kopfabschnitt 294 und der Innenwand 242 abdichtet. Der zweite Aktor 254 kann ferner einen Wirkabschnitt 300 aufweisen, der von dem Kopfabschnitt 294 zu der vierten Anschlagoberfläche 288 vorsteht. Mit Druck beaufschlagtes Fluid kann zu der Fluidkammer 296 geliefert werden und dadurch veranlassen, dass der Wirkabschnitt 300 mit dem ersten Wirkarm 260 in Kontakt gelangt und den ersten Wirkarm 260 aus der zurückgezogenen Position in die eingerückte Position bewegt. Auf diese Weise kann mit Druck beaufschlagtes Fluid in der Fluidkammer 296 die zweite axiale Kraft erzeugen, die durch den zweiten Aktor 254 geliefert wird und durch den ersten Wirkarm 260 an die äußere Kupplungsanordnung 164 übertragen wird.
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Der zweite Aktor 254 kann ferner eine Vorbelastungsfeder 302 umfassen, die den zweiten Aktor 254 in einer axialen Position, in der er nicht mit dem ersten Wirkarm 260 in Eingriff ist, vorbelastet, wenn mit Druck beaufschlagtes Fluid nicht zu der Fluidkammer 296 geliefert wird. Auf diese Weise können die durch den zweiten Aktor 254 erzeugten Wirkkräfte von dem ersten Wirkarm 260 und der äußeren Kupplungsanordnung 164 entlastet werden. Die Vorbelastungsfeder 302 kann sich in einer axialen Richtung zwischen dem Kopfabschnitt 294 und einem Sitzelement 304 erstrecken. Das Sitzelement 304 kann an einem Sprengring 306 anliegen, das in der Gehäuseanordnung 30 enthalten ist.
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Aus der vorangehenden Beschreibung geht hervor, dass die von dem ersten und dem zweiten Aktor 252, 254 gelieferten Wirkkräfte wahlweise durch den ersten Wirkarm 260 an die äußere Kupplungsanordnung 164 übertragen werden. Insbesondere übertragt der erste Wirkarm 260 eine axiale Kraft an die äußere Kupplungsanordnung 164, wenn mit Druck beaufschlagtes Fluid nicht zu der Fluidkammer 276 geliefert wird und/oder wenn mit Druck beaufschlagtes Fluid zu der Fluidkammer 296 geliefert wird.
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Wie wiederum in 5 gezeigt ist, kann die zweite Kupplungsanordnung 80 eine Doppelkupplungsanordnung 310 umfassen, um wie oben beschrieben den zweiten Getriebezug 62 mit dem dritten Getriebezug 64 wahlweise zu verbinden. Die Doppelkupplungsanordnung 310 kann außerdem wahlweise ein Festhaltedrehmoment an den Träger 146 des dritten Zahnradsatzes 82 anlegen. Beispielsweise kann die Doppelkupplungsanordnung 310 eine innere Kupplung 312 umfassen, die durch eine innere Kolbenanordnung 314 wahlweise betätigt werden kann, um wie gezeigt den Träger 146 und die zweite Antriebswelle 78 zu verbinden. Die innere Kolbenanordnung 314 kann eine Konfiguration ähnlich zu der Kolbenanordnung 216 besitzen und wird daher nicht im Einzelnen erläutert. Die Doppelkupplungsanordnung 310 kann ferner eine äußere Kupplung 316 umfassen, die durch eine äußere Kolbenanordnung 318 wahlweise betätigt werden kann, um den Träger 146 und die Gehäuseanordnung 30 festzuhalten. Die äußere Kolbenanordnung 318 kann zu dem zweiten Aktor 254 ähnlich sein.
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Aus der obigen Beschreibung geht hervor, dass die erste Kupplungsanordnung 72, die hier offenbart ist, eine Doppelwirkanordnung 212 schafft, die weniger und einfachere Komponenten enthält und weniger radialen Unterbringungsraum in der Gehäuseanordnung 30 erfordert. Beispielsweise schafft die vorliegende Offenbarung eine einfachere Gehäuseanordnung 30 und eine Wirkarmanordnung 250, die ermöglichen, dass der erste Aktor 252 in der Gehäuseanordnung 30 radial einwärts bewegt wird. Weiterhin schafft die vorliegende Offenbarung eine Wirkarmanordnung 250 für eine zweifach wirkende Kupplungsanordnung (z. B. eine äußere Kupplungsanordnung 164), die einfacher hergestellt und an der Gehäuseanordnung 30 montiert werden kann. Die Wirkarmanordnung 250 kann unter Verwendung von Blech mit geeigneter Dicke in einem Stanzprozess oder einem anderen geeigneten Formungsprozess einfach hergestellt werden.
