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Querverweis auf verwandte Anmeldungen
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Dies ist eine nicht-vorläufige US-Anmeldung, die gemäß 35 U.S.C. §119(e) die Priorität der vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 62/302,001 beansprucht, die am 1. März 2016 eingereicht wurde.
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Gebiet der Offenbarung
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Die vorliegende Offenbarung betrifft allgemein Kupplungen für Fahrzeuggetriebe, und insbesondere auswählbare Kupplungsanordnungen, die im Betrieb solcher Getriebe eingesetzt werden.
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Hintergrund der Offenbarung
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Einige Maschinen wie Automobile, Lastwagen, Transporter, landwirtschaftliche Maschinen, Baumaschinen und dgl. können mit einer multimodalen Kupplungsbetätigungsvorrichtung ausgestattet sein. Solche Maschinen können überdies einen Verbrennungsmotor umfassen, der eine drehbare Kurbelwelle enthält, die dazu ausgestaltet ist, Leistung von dem Motor über eine Antriebswelle zu übertragen, um die Maschine vorzutreiben. Außerdem kann ein Getriebe zwischen dem Verbrennungsmotor und der Antriebswelle positioniert sein, um selektiv Drehmoment- und Drehzahlverhältnisse zwischen der Kurbelwelle und der Antriebswelle zu steuern.
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Im Fall von manuell geschalteten Getrieben kann eine manuell betätigte Kupplung zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Getriebe positioniert sein, um selektiv die Kurbelwelle in und außer Eingriff mit/von der Antriebswelle zu bringen, um das Schalten durch die verfügbaren Übersetzungsverhältnisse des Getriebes zu erleichtern. Alternativ kann in einem automatisch betätigten Getriebe eine Vielzahl von automatisch betätigten Kupplungseinheiten dazu geeignet sein, dynamisch durch die verfügbaren Übersetzungsverhältnisse zu schalten, ohne einen Eingriff einer Bedienperson zu erfordern. In einigen Ausführungsformen kann die Vielzahl von Kupplungseinheiten oder Kupplungsmodulen in Automatikgetriebe einbezogen sein, um das automatische Schalten durch die Übersetzungsverhältnisse zu erleichtern.
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Überdies kann das Getriebe zahlreiche Zahnradsätze umfassen, und die verschiedenen Zahnradsätze können aus Sonnenrädern, Zwischenrädern, wie etwa Planeten- oder Antriebszahnrädern, die von Trägern getragen werden, und Hohlrädern bestehen. Außerdem können den verschiedenen Sätzen von auswählbaren Zahnrädern innerhalb des Getriebes spezifische Getriebekupplungen zugeordnet sein, um die gewünschten Übersetzungsänderungen zu erleichtern.
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Ein beispielhaftes Automatikgetriebe-Kupplungsmodul, das einem ersten (niedrigen) und einem Rückwärts-Übersetzungsverhältnis zugeordnet ist, kann nahe der Vorderseite des Getriebes und eng benachbart zu der Motorkurbelwelle positioniert sein. Die Kupplung kann ein Antriebselement und ein angetriebenes Element aufweisen, das um das Antriebselement umlaufend angeordnet ist. Weiterhin können das Antriebs- und das angetriebene Element dazu ausgestaltet sein, in mehreren Modi zu arbeiten. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann das Antriebselement antreibbar in nur eine Richtung drehbar sein. Alternativ oder zusätzlich kann das Antriebselement antreibbar in eine Vielzahl von Richtungen drehbar sein; es können jedoch auch andere Modi und Drehungen möglich sein. Außerdem kann das Antriebselement selektiv mit dem angetriebenen Element über einen Eingriffsmechanismus gesperrt werden, etwa eine Rolle, einen Hemmschuh, eine Sperrklinke oder einen anderen bekannten Eingriffsmechanismus. Die Drehung des Antriebselements kann wirksam sein, um die Drehbewegung von dem Motor direkt auf den Antriebsstrang zu übertragen.
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In einigen Getriebesystemen kann das angetriebene Element an einer inneren Einhausung oder einem inneren Gehäuse eines zugehörigen Planetenelements des Automatikgetriebes fixiert sein. Unter solchen Umständen kann in einem ersten Ausgestaltungsmodus das Antriebselement angepasst werden müssen, um in eine Drehrichtung anzutreiben, in der entgegengesetzten Richtung jedoch freizulaufen, in einem Zustand, der als Überlauf oder Freilauf bezeichnet wird. Dem Fachmann wird klar sein, dass dieser Freilauf in bestimmten Betriebszuständen besonders wünschenswert ist, etwa wenn eine Maschine bergab fährt oder frei rollt. In einem solchen Zustand kann das angetriebene Element gelegentlich dazu neigen, sich schneller als das ihm zugeordnete Antriebselement zu drehen. Zu erlauben, dass das Antriebselement schneller läuft als das angetriebene Element, kann hilfreich sein, um einen Schutz vor Schäden an Motor- und/oder Getriebekomponenten bereitzustellen.
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In einem zweiten nicht einschränkenden Modus, etwa wenn die Maschine im Rückwärtsgang sein kann, kann der Eingriffsmechanismus dazu geeignet sein, aktiv in beiden Drehrichtungen des Antriebselements einzurücken und somit in beiden Richtungen den Überlaufzustand nicht zu erlauben.
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Automatikgetriebe können eine Vielzahl von Zahnradsätzen umfassen, um mehrere Übersetzungsverhältnisse zu ermöglichen, und daher stellt die Zuverlässigkeit der Stellglieder, die für die automatische Schaltung von Kupplungsmodulen zwischen und/oder unter verschiedenen verfügbaren Betriebsmodi verwendet werden, eine ständige Herausforderung bei der Konstruktion dar. Als Ergebnis wurden große Anstrengungen unternommen, um Wege zu finden, die die Zuverlässigkeit der Stellglieder bei wettbewerbsfähigen Kosten sicherstellen.
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Zusammenfassung der Offenbarung
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird ein Doppelbetätigungsmechanismus für eine auswählbare Kupplung mit einer Vielzahl von Betriebsmodi offenbart. Der Doppelbetätigungsmechanismus kann ein erstes Stellglied mit einem ersten Stellgliedgehäuse umfassen, und das erste Stellgliedgehäuse kann eine erste Stellgliedkammer definieren. Er kann auch ein zweites Stellglied mit einem zweiten Stellgliedgehäuse umfassen, und das zweite Stellgliedgehäuse kann eine zweite Stellgliedkammer definieren. Der Doppelbetätigungsmechanismus kann ferner einen ersten Stellgliedkolben umfassen, der innerhalb der ersten Stellgliedkammer angeordnet ist, wobei der erste Stellgliedkolben gleitend mit einer ersten Seitenwand und einer zweiten Seitenwand des ersten Stellgliedgehäuses in Eingriff steht, so dass der erste Stellgliedkolben dazu ausgestaltet ist, sich entlang der ersten und zweiten Seitenwände zwischen zumindest einer ersten Stellung des ersten Stellgliedkolbens und einer zweiten Stellung des ersten Stellgliedkolbens zu bewegen. Darüber hinaus kann ein zweiter Stellgliedkolben innerhalb der zweiten Stellgliedkammer angeordnet sein, und der zweite Stellgliedkolben kann gleitend mit einer ersten Seitenwand und einer zweiten Seitenwand des zweiten Stellgliedgehäuses in Eingriff stehen, so dass der zweite Stellgliedkolben dazu ausgestaltet ist, sich entlang der ersten und zweiten Seitenwand zwischen zumindest einer ersten Stellung des zweiten Stellgliedkolbens und einer zweiten Stellung des zweiten Stellgliedkolbens zu bewegen. Überdies kann eine erste Stellgliedfeder wirkmäßig mit dem ersten Stellgliedkolben gekoppelt sein, und die erste Stellgliedfeder kann zwischen einem ersten axialen Ende des ersten Stellgliedgehäuses und einer ersten Oberfläche des ersten Stellgliedkolbens angeordnet sein. Eine zweite Stellgliedfeder kann wirkmäßig mit dem zweiten Stellgliedkolben gekoppelt sein, und die zweite Stellgliedfeder kann zwischen einem ersten axialen Ende des zweiten Stellgliedgehäuses und einer ersten Oberfläche des zweiten Stellgliedkolbens angeordnet sein. Der Doppelbetätigungsmechanismus kann ferner einen ersten Anker umfassen, der fest an der ersten Oberfläche des ersten Stellglieds angebracht ist, so dass der erste Anker dazu ausgestaltet ist, auf eine Bewegung des ersten Stellgliedkolbens anzusprechen, sowie einen zweiten Anker, der fest an der ersten Oberfläche des zweiten Stellgliedkolbens angebracht ist, so dass der zweite Anker dazu ausgestaltet ist, auf eine Bewegung des zweiten Stellgliedkolbens anzusprechen. Weiterhin kann sich eine erste Stellgliedgehäuseöffnung von einer äußeren Oberfläche des ersten Stellgliedgehäuses in die erste Stellgliedkammer erstrecken, wobei die erste Stellgliedgehäuseöffnung benachbart zu einem zweiten axialen Ende des ersten Stellgliedgehäuses positioniert sein kann, und die erste Stellgliedgehäuseöffnung dazu ausgestaltet sein kann, eine Druckquelle fluidmäßig mit der ersten Stellgliedkammer zu verbinden. In ähnlicher Weise kann sich eine zweite Stellgliedgehäuseöffnung von einer äußeren Oberfläche des zweiten Stellgliedgehäuses in die zweite Stellgliedkammer erstrecken, wobei die zweite Stellgliedgehäuseöffnung benachbart zu einem zweiten axialen Ende des zweiten Stellgliedgehäuses positioniert sein kann, und die zweite Stellgliedgehäuseöffnung dazu ausgestaltet sein kann, eine Druckquelle fluidmäßig mit der zweiten Stellgliedkammer zu verbinden. Ein Druck kann selektiv von der Druckquelle an zumindest eine von erster Stellgliedöffnung und zweiter Stellgliedöffnung zugeführt werden, und der Druck kann auf zumindest einen von erstem Stellgliedkolben und zweitem Stellgliedkolben wirken, um die auswählbare Kupplung zwischen der Vielzahl von Betriebsmodi zu betätigen.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird eine auswählbare Kupplung mit einer Vielzahl von Betriebsmodi offenbart. Die auswählbare Kupplung kann einen Doppelbetätigungsmechanismus umfassen, der dazu ausgestaltet ist, die auswählbare Kupplung auswählbar zwischen der Vielzahl von Betriebsmodi zu betätigen. Der Doppelbetätigungsmechanismus der auswählbaren Kupplung kann ein erstes Stellglied und ein zweites Stellglied umfassen, die fluidmäßig mit einer Druckquelle gekoppelt sind, und die Druckquelle kann dazu ausgestaltet sein, auswählbar einen Druck zu liefern, um das erste und zweite Stellglied zu betätigen. Die auswählbare Kupplung kann ferner einen ersten Nocken mit einem ersten Nockenprofil und einen zweiten Nocken mit einem zweiten Nockenprofil umfassen, und der erste und zweite Nocken können durch das erste und zweite Stellglied betätigt werden. Darüber hinaus kann ein erster Nockenarm an dem ersten Nocken angebracht sein, und ein zweiter Nockenarm kann an dem zweiten Nocken angebracht sein, wobei der erste Nockenarm wirkmäßig dem ersten Stellglied zugeordnet sein kann und der zweite Nockenarm wirkmäßig dem zweiten Stellglied zugeordnet sein kann. Zusätzlich kann die auswählbare Kupplung zumindest ein Paar von gegenüberliegenden Sperrklinken umfassen, wobei das zumindest eine Paar von gegenüberliegenden Sperrklinken in der Lage sein kann, sich in Übereinstimmung mit der Stellung des ersten Nockenprofils und des zweiten Nockenprofils zu drehen. Darüber hinaus können die ersten und zweiten Stellglieder dazu ausgestaltet sein, selektiv den ersten und zweiten Nocken zu betätigen, um die auswählbare Kupplung zwischen der Vielzahl von Betriebsmodi zu betätigen.
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Diese und weitere Aspekte und Merkmale werden aus der Lektüre der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen deutlicher werden.
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Kurze Beschreibung Der Zeichnungen
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Zum besseren Verständnis der offenbarten Konzepte und Ausführungsformen wird auf die folgende detaillierte Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen Bezug genommen, in welchen gleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen sind. In den Zeichnungen ist:
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1 eine seitliche Schnittansicht eines auswählbaren Kupplungsmoduls, das gemäß der vorliegenden Offenbarung konstruiert ist;
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2 ist eine vergrößerte seitliche Schnittansicht eines Teils der auswählbaren Kupplungsanordnung von 1, die gemäß der vorliegenden Offenbarung konstruiert ist;
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3 ist eine vergrößerte seitliche Schnittansicht eines Teils einer weiteren Ausführungsform der auswählbaren Kupplungsanordnung von 1, die gemäß der vorliegenden Offenbarung konstruiert ist;
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4 ist eine vergrößerte seitliche Schnittansicht eines Teils einer weiteren Ausführungsform der auswählbaren Kupplungsanordnung von 1, die gemäß der vorliegenden Offenbarung konstruiert ist;
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5 ist ein Schema eines Doppelstellgliedmechanismus der auswählbaren Kupplungsanordnung von 1, der gemäß der vorliegenden Offenbarung konstruiert ist;
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6 ist ein Schema einer weiteren Ausführungsform des Doppelstellgliedmechanismus von 5, die gemäß der vorliegenden Offenbarung konstruiert ist;
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7 ist ein Schema einer weiteren Ausführungsform des Doppelstellgliedmechanismus von 5, die gemäß der vorliegenden Offenbarung konstruiert ist;
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8 ist ein Schema einer weiteren Ausführungsform des Doppelstellgliedmechanismus von 5, die gemäß der vorliegenden Offenbarung konstruiert ist;
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9 ist ein Schema eines weiteren Doppelstellgliedmechanismus der auswählbaren Kupplungsanordnung, der gemäß der vorliegenden Offenbarung konstruiert ist;
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10 ist ein Schema einer weiteren Ausführungsform des Doppelstellgliedmechanismus von 9, die gemäß der vorliegenden Offenbarung konstruiert ist;
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11 ist ein Schema einer weiteren Ausführungsform des Doppelstellgliedmechanismus von 9, die gemäß der vorliegenden Offenbarung konstruiert ist;
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12 ist ein Schema einer weiteren Ausführungsform des Doppelstellgliedmechanismus von 9, die gemäß der vorliegenden Offenbarung konstruiert ist;
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13 ist ein Schema einer weiteren Ausführungsform des Doppelstellgliedmechanismus von 9, die gemäß der vorliegenden Offenbarung konstruiert ist;
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Es wird angemerkt, dass die beigefügten Zeichnungen nur typische Ausführungsformen darstellen und daher nicht als den Umfang der Offenbarung oder der Ansprüche in irgendeiner Weise einschränkend betrachtet werden sollen. Vielmehr können die Konzepte der vorliegenden Offenbarung auch auf gleichermaßen wirksame Ausführungsformen Anwendung finden. Außerdem sind die Zeichnungen nicht unbedingt maßstabgetreu; vielmehr liegt das Hauptaugenmerk darauf, die Prinzipien bestimmter Ausführungsformen zu veranschaulichen.
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Detaillierte Beschreibung
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Nun bezugnehmend auf die Zeichnungen, und insbesondere auf 1, wird eine auswählbare Kupplung, die gemäß der vorliegenden Offenbarung konstruiert ist, allgemein durch das Bezugszeichen 20 bezeichnet. Ein nicht einschränkendes Beispiel des auswählbaren Kupplungsmoduls 20 ist als jenes einer multimodalen Kupplung veranschaulicht. Es sollte jedoch klar sein, dass die vorliegende Offenbarung auch auf andere Typen von auswählbaren Kupplungen Anwendung finden kann. Das auswählbare Kupplungsmodul 20 ist hier so gezeigt, dass es ein erstes Stellglied 22 mit einem ersten Anker 24 und ein zweites Stellglied 26 mit einem zweiten Anker 28 umfasst. Die ersten und zweiten Stellglieder 22, 26 können Hydraulikstellglieder sein, etwa Hydraulik-/Feder-Stellglieder, Hydraulik-/Hydraulik-Stellglieder oder beliebige andere Typen von Stellgliedern. Darüber hinaus können der erste und zweite Anker 24, 28 bei Betätigung durch das erste und zweite Stellglied 22, 26 bewegt werden, und diese Betätigung der ersten und zweiten Anker 24, 28 kann eingesetzt werden, um eine Vielzahl von Modi des auswählbaren Kupplungsmoduls 20 zu steuern.
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Das auswählbare Kupplungsmodul 20 kann auch einen ersten Nocken 30 und einen zweiten Nocken 32 umfassen, und der erste und zweite Nocken 30, 32 können so ausgestaltet sein, dass sie voneinander unabhängig sind. Darüber hinaus können der erste und zweite Nocken 30, 32 im Wesentlichen kreisförmig und dazu ausgestaltet sein, sich unabhängig in Bezug aufeinander zu bewegen oder zu drehen. In einigen Ausführungsformen kann der erste Nocken 30 einen ersten Nockenarm 34 aufweisen, und der zweite Nocken 32 kann einen zweiten Nockenarm 36 aufweisen. Darüber hinaus können in einem nicht einschränkenden Beispiel die ersten und zweiten Nockenarme 34, 36 starr an dem ersten und zweiten Nocken 30, 32 angebracht sein; es sind jedoch auch andere Befestigungskonfigurationen möglich. Eine erste Nockenarmfläche 38 kann sich an dem ersten Nockenarm 34 befinden; eine zweite Nockenarmfläche 40 kann sich an dem zweiten Nockenarm 36 befinden. In einigen Ausführungsformen können die erste und zweite Nockenarmfläche 38, 40 U-förmig und dazu ausgestaltet sein, mit dem ersten und zweiten Anker 24, 28 zusammenzupassen; es sind jedoch auch andere Formen und Konfigurationen der Nockenarmflächen 38, 40 möglich. In einer beispielhaften Ausführungsform kann die Betätigung der Stellglieder 22, 26 die ersten und zweiten Anker 24, 28 veranlassen, bei Betätigung der Stellglieder 22, 26 auf die erste und zweite Nockenarmfläche 38, 40 aufzutreffen. Dieses Auftreffen kann den ersten und zweiten Nockenarm 34, 36 veranlassen, sich zu bewegen. Da die Nockenarme 34, 36 starr an den Nocken 30, 32 angebracht sein können, kann dementsprechend eine Bewegung der Nockenarme 34, 36 eine entsprechende Bewegung oder Drehung der jeweiligen Nocken 30, 32 verursachen. Auf diese Weise können sich die Nockenarme 34, 36 und die Nocken 30, 32 in Ansprechen auf die Bewegung der Stellglieder 22, 26 und der Anker 24, 28 bewegen.
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Das auswählbare Kupplungsmodul 20 kann auch eine drehbare angetriebene Nabe 42 und ein äußeres Gehäuse (nicht dargestellt) umfassen. Die angetriebene Nabe 42 kann dazu geeignet sein, ein drehbares Antriebselement 46 oder einen inneren Laufring zu sichern. Darüber hinaus kann das auswählbare Kupplungsmodul 20 ein angetriebenes Element 48 oder einen äußeren Laufring umfassen, der als ein nicht drehbares Element positioniert und ausgestaltet ist. Im Betrieb können der erste und zweite Nocken 30, 32 zwischen dem Antriebselement 46 und dem angetriebenen Element 48 angeordnet und dazu ausgestaltet sein, sich über einen vorbestimmten Winkel um die gemeinsame Achse A-A der angetriebenen Nabe 42 zu drehen. In einigen Ausführungsformen kann die Winkeldrehung der Nocken 30, 32 eingesetzt werden, um eine oder mehrere Bewegungen zumindest eines Paares von entgegengesetzten Sperrklinken 50, 52 zu steuern. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann das Antriebselement 46 eine Reihe von Kerben 54 umfassen. Während des Betriebs können die gegenüberliegenden Paare von Sperrklinken 50, 52 sich drehen oder auf andere Art zwischen einer offenen Stellung, einer gesperrten Stellung und einer beliebigen anderen gewünschten Stellung bewegen. Darüber hinaus können die gegenüberliegenden Paare von Sperrklinken 50, 52 so geformt oder auf andere Weise gebildet sein, dass sie einen Spitzenabschnitt 56 und einen Fersenabschnitt 58 aufweisen. In einer offenen Stellung können die gegenüberliegenden Paare von Sperrklinken 50, 52 dem Antriebselement 46 erlauben, sich in eine bestimmte Richtung oder in beide Richtungen zu drehen. Zusätzlich oder alternativ können die gegenüberliegenden Paare von Sperrklinken 50, 52, wenn sie in eine gesperrte Stellung versetzt sind, die Drehung des Antriebselements 46 in eine bestimmte Richtung aufgrund der Wechselwirkung zwischen einer der Sperrklinken 50, 52 und den Kerben 54 beschränken. In einigen Ausführungsformen kann die gesperrte Stellung auch als Sperrstellung bezeichnet werden. Insbesondere kann in der gesperrten Stellung der Spitzenabschnitt 56 der Sperrklinken 50, 52 mit einer Kerbe 54 des Antriebselements 46 wechselwirken, wodurch das Antriebselement 46 gehindert wird, sich in eine bestimmte Richtung zu drehen.
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Ein Teil der betrieblichen Komponenten des auswählbaren Kupplungsmoduls 20 ist ferner in den 2 bis 4 veranschaulicht; diese zeigen nicht einschränkende Beispiele für die verschiedenen Betriebsmodi des auswählbaren Kupplungsmoduls 20. Zuerst bezugnehmend auf 2 kann das angetriebene Element 48 bzw. der äußere Laufring dazu ausgestaltet sein, Wechselwirkungen mit den Sperrklinken 50, 52 aufzunehmen, indem der innere Umfang des angetriebenen Elements 48 mit in Umfangsrichtung beabstandeten Kerben 60 versehen ist, die jeweils durch Paare von radial einwärts vorspringenden Zähnen 62 definiert und zwischen diesen positioniert sind. Die Kerben 60 und Zähne 62 können so ausgestaltet sein, dass bei Fehlen der Stellgliednocken 30, 32 ein Spitzenabschnitt 56 jeder Sperrklinke 50, 52 in eine der Kerben 60 eintreten kann und mit dem entsprechenden Zahn 62 in Eingriff gelangt.
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Darüber hinaus zeigt 2 den ersten Nockenarm 34 durch das erste Stellglied 22 und den zweiten Nockenarm 36 durch das zweite Stellglied 26 in einer ersten, winkelmäßig nach rechts weisenden, oder oberen auswählbaren Stellung positioniert, die einen ersten Modus des auswählbaren Kupplungsmoduls 20 darstellt. In einigen Ausführungsformen kann diese Stellung der ersten und zweiten Nockenarme 34, 36 einen ersten, in einer Richtung gesperrten und in einer Richtung nicht gesperrten oder offenen Modus darstellen. Es sind jedoch auch andere Stellungen und/oder Modi des auswählbaren Kupplungsmoduls 20 möglich. In dieser Konfiguration können die Schlitze 64 und Zähne 66 der ersten und zweiten Nocken 30, 32 so positioniert sein, dass die Spitzenabschnitte 56 der Sperrklinken 50 durch die Nockenzähne 66 daran gehindert werden, in Eingriff mit den Kerben 54, und somit mit den Zähnen 62 an der Innenseite des angetriebenen Elements 48 zu gelangen. Somit kann das Antriebselement 46 in der Lage sein, relativ zu dem angetriebenen Element 48 freizulaufen, und somit einen Überlaufzustand bereitzustellen, wenn das Antriebselement 46 und die angetriebene Nabe 42 sich relativ zu dem angetriebenen Element 48 in einer Richtung im Uhrzeigersinn drehen. Umgekehrt kann jedoch die Stellung der ersten und zweiten Nocken 30, 32 den Spitzenabschnitten 56 der Sperrklinken 52 erlauben, aufgrund der Vorspannungskraft des Federarms 70 in die Nockenschlitze 64 einzutreten. Darüber hinaus können die Sperrklinken 52 direkt in die Zähne 62 des angetriebenen Elements 48 eingreifen, um das Antriebselement 46 und das angetriebene Element 48 gemeinsam zu sperren, wann immer das Antriebselement 46 und die angetriebene Nabe 42 angetrieben werden oder einer Drehbewegung gegen den Uhrzeigersinn unterliegen. Als Ergebnis können sich die angetriebene Nabe 42 und das äußere Gehäuse (nicht dargestellt) gemeinsam drehen.
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3 zeigt die ersten und zweiten Nockenarme 34, 36 durch die Stellglieder 22, 26 in einer zweiten, auswählbaren mittleren Stellung positioniert, die einen in beiden Richtungen nicht gesperrten oder offenen Modus des auswählbaren Kupplungsmoduls 20 darstellt. In dieser Stellung und/oder diesem Modus können die Nockenschlitze 64 und Nockenzähne 66 so positioniert sein, dass die Spitzenabschnitte 56 beider Sperrklinken 50, 52 durch die Nockenschlitze 64 blockiert werden. Als Ergebnis können die Sperrklinken 50, 52 aus den Zähnen 62 des angetriebenen Elements 48 ausgerückt werden. Werden die Sperrklinken 50, 52 an einem Eingriff mit den Zähnen 62 gehindert, können das Antriebselement 46 und die angetriebene Nabe 42 in die Lage versetzt werden, relativ zu dem angetriebenen Element 48 und dem äußeren Gehäuse (nicht gezeigt) während der relativen Drehung entweder in der Richtung im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn freizulaufen.
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4 veranschaulicht die ersten und zweiten Nockenarme 34, der durch die Stellglieder 22, 26 in eine dritte, winkelförmig nach links weisende oder untere auswählbare Stellung platziert ist, die einen in zwei Richtungen gesperrten Modus des auswählbaren Kupplungsmoduls 20 darstellt. In dieser Stellung und/oder diesem Modus können der erste und zweite Nocken 30, 32 so positioniert sein, dass die Spitzenabschnitte 56 des Paars von Sperrklinken 50, 52 unter der Vorspannwirkung der Federarme 68, 70 jeweils in die Nockenschlitze 64 eintreten. Das Paar von Sperrklinken 50, 52 kann mit den Zähnen 62 des angetriebenen Elements 48 wie oben beschrieben in Eingriff gelangen, um das Antriebselement 46 und die angetriebene Nabe 42 mit dem angetriebenen Element 48 und dem äußeren Gehäuse (nicht dargestellt) zur Drehung damit zu sperren, unabhängig von der Drehrichtung des Antriebselements 46 und der angetriebenen Nabe 42.
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Obwohl hierin eine spezifische Ausführungsform des auswählbaren Kupplungsmoduls 20 veranschaulicht und beschrieben wird, wird dem Fachmann klar sein, dass alternative Konfigurationen von multimodalen Kupplungen möglich sind, die Betriebsmodi oder Positionen zusätzlich oder alternativ zu in beiden Richtungen nicht gesperrten und in beiden Richtungen gesperrten Modi (3 und 4) und dem in einer Richtung gesperrten und in einer Richtung nicht gesperrten Modus (2) bereitstellen. Ein Beispiel wäre ein zusätzlicher in einer Richtung gesperrter und in einer Richtung nicht gesperrter Modus, der einen Überlaufzustand bereitstellen kann, wenn das Antriebselement 46 und die angetriebene Nabe 42 sich relativ zu dem angetriebenen Element 48 und dem äußeren Gehäuse (nicht dargestellt) gegen den Uhrzeigersinn drehen, und um das Antriebselement 46 und das angetriebene Element 48 miteinander zu sperren, immer wenn das Antriebselement und die angetriebene Nabe 42 eine Drehbewegung im Uhrzeigersinn vollziehen, so dass die angetriebene Nabe 42 und das äußere Gehäuse (nicht dargestellt) sich gemeinsam drehen.
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5 veranschaulicht ein nicht einschränkendes Beispiel eines Doppelbetätigungsmechanismus 71, der aus dem ersten Stellglied 22 und dem zweiten Stellglied 26 besteht, die in 1 veranschaulicht sind. In einigen Ausführungsformen kann der Doppelbetätigungsmechanismus 71 zwei Feder-/Hydraulikstellglieder umfassen; es können jedoch auch andere Typen von Stellgliedern verwendet werden. Darüber hinaus zeigt 5 das erste und zweite Stellglied 22, 26 Seite an Seite positioniert; es sollte jedoch klar sein, dass die Stellglieder 22, 26 je nach Bedarf in dem auswählbaren Kupplungsmodul 20 angeordnet werden können. Die ersten und zweiten Stellglieder 22, 26 können jeweils ein erstes und zweites Stellgliedgehäuse 72, 74 umfassen, die jeweils erste und zweite Stellgliedgehäuseöffnungen 76, 78 umfassen können. In einigen Ausführungsformen können das erste und zweite Stellgliedgehäuse 72, 74 erste und zweite Stellgliedkammern 80, 82 bilden, die dazu ausgestaltet sind, erste und zweite Stellgliedkolben 84, 86 und erste und zweite Stellgliedfedern 88, 90 einzuschließen. Wie oben erläutert können das erste und zweite Stellglied 22, 26 jeweils erste und zweite Anker 24, 28 umfassen, die dazu ausgestaltet sind, auf den ersten und zweiten Nocken 30, 32 des auswählbaren Kupplungsmoduls 20 zu treffen. Der Doppelbetätigungsmechanismus 71 kann als doppeltes Hydraulik-/Federstellglied ausgestaltet sein, und der erste und zweite Kolben 84, 86 können selektiv auf einen eingehenden Luftdruck oder eine andere derartige Kraft ansprechen, um auf den ersten und zweiten Nocken 30, 32 zu wirken und wie oben beschrieben in oder außer Eingriff mit/von den Sperrklinken 50, 52 zu gelangen.
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In einigen Ausführungsformen kann der erste Stellgliedkolben 84 innerhalb der ersten Stellgliedkammer 80 angeordnet sein, und der erste Stellgliedkolben 84 kann gleitend mit einer ersten Seitenwand 87 und einer zweiten Seitenwand 89 des ersten Stellgliedgehäuses 72 in Eingriff stehen. Darüber hinaus kann der zweite Stellgliedkolben 86 innerhalb der zweiten Stellgliedkammer 82 angeordnet sein, und der zweite Stellgliedkolben 86 kann gleitend mit einer ersten Seitenwand 91 und einer zweiten Seitenwand 93 des zweiten Stellgliedgehäuses 74 in Eingriff stehen. Überdies kann die erste Stellgliedfeder 88 wirkmäßig mit dem ersten Stellgliedkolben 84 gekoppelt sein, und die erste Stellgliedfeder 88 kann zwischen einem ersten axialen Ende 95 des ersten Stellgliedgehäuses 72 und einer ersten Oberfläche 97 des ersten Stellgliedkolbens 84 angeordnet sein. In ähnlicher Weise kann die zweite Stellgliedfeder 90 wirkmäßig mit dem zweiten Stellgliedkolben 86 gekoppelt sein, und die zweite Stellgliedfeder 90 kann zwischen einem ersten axialen Ende 99 des zweiten Stellgliedgehäuses 74 und einer ersten Oberfläche 101 des zweiten Stellgliedkolbens 86 angeordnet sein.
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6 bis 8 veranschaulichen nicht einschränkende Beispiele für den Betätigungsmechanismus 71, die einem oder mehreren Betriebsmodi des auswählbaren Kupplungsmoduls 20 entsprechen können. In einigen Ausführungsformen kann selektiv ein Druck 92, 96 von einer Druckquelle (nicht dargestellt) an die ersten und zweiten Stellglieder 22, 26 zugeführt werden. Der Druck 92, 96 kann ein gesteuerter Druck sein, der von einem System-Steuermechanismus (nicht dargestellt) bereitgestellt und dazu verwendet wird, einen, beide oder keinen der ersten und zweiten Nocken 30, 32 zu betätigen. Zusätzlich oder alternativ kann der Druck 92, 96 ein ungesteuerter Druck sein und kann ein Leitungsdruck oder eine Druckzufuhr von einem anderen Bereich des Systems sein.
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Insbesondere wird in einem nicht einschränkenden Beispiel, das in 6 veranschaulicht ist, ein Druck 92 an die zweite Stellgliedgehäuseöffnung 78 zugeführt, die benachbart zu einem zweiten axialen Ende 103 des zweiten Stellgliedgehäuses 74 ausgebildet ist, so dass der Druck 92 in die zweite Stellgliedkammer 82 eintreten und auf eine zweite Oberfläche des zweiten Kolbens 94 wirken kann. In einigen Ausführungsformen kann der Druck 92 größer als die Federkraft der zweiten Stellgliedfeder 90 sein, und als Ergebnis kann eine Bewegung des zweiten Stellgliedkolbens 86 aus einer ersten Stellung 107 des zweiten Kolbens (siehe 5) in eine zweite Stellung 109 des zweiten Kolbens und eine Kompression der zweiten Stellgliedfeder 90 erfolgen. Die Bewegung des Stellgliedkolbens 86 und der Stellgliedfeder 90 kann den Anker 28 von dem zweiten Stellgliedgehäuse 74 weg betätigen und eine Betätigung des Nockens 32 erzeugen. Darüber hinaus veranschaulicht 7 ein nicht einschränkendes Beispiel, in dem ein Druck 96 an die erste Stellgliedöffnung 76 zugeführt wird, die benachbart zu einem zweiten axialen Ende 105 des ersten Stellgliedgehäuses 72 ausgebildet ist, und bei Eintritt in die erste Stellgliedkammer 80 kann der Druck 96 auf eine zweite Oberfläche des ersten Kolbens 98 wirken. Ist der Druck 96 größer als eine Federkraft der ersten Stellgliedfeder 88, kann der Druck 96 in einigen Ausführungsformen eine Bewegung des ersten Stellgliedkolbens 84 aus einer ersten Stellung 111 des ersten Stellgliedkolbens (siehe 5) in eine zweite Stellung 113 des ersten Stellgliedkolbens und eine Kompression der ersten Stellgliedfeder 88 bewirken. Somit kann der Anker 24 von dem ersten Stellgliedgehäuse 72 weg betätigt werden und eine Betätigung des Nockens 30 erzeugen. Zusätzlich wird, wie in 7 gezeigt, der Druck 92 von der zweiten Stellgliedöffnung 78 entfernt, oder der Druck 92 wird reduziert, so dass er geringer als die Federkraft der zweiten Stellgliedfeder 90 ist. Als Ergebnis kann sich der zweite Stellgliedkolben 86 zurück in die erste Stellung 107 des zweiten Stellglieds bewegen, zusammen mit der entsprechenden Bewegung des zweiten Ankers 28 und/oder des Nockens 32.
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8 demonstriert ein nicht einschränkendes Beispiel, bei dem der Druck 92 an die zweite Stellgliedöffnung 78 geliefert wird und der Druck 96 an die erste Stellgliedöffnung 76 geliefert wird. In einigen Ausführungsformen können die Drücke 92, 96 größer als die Federkonstanten der Stellgliedfedern 90, 88 sein. Als Ergebnis kann die Bewegung beider Stellgliedkolben 84, 86 in die zweite Stellung 113 des ersten Stellgliedkolbens und die zweite Stellung 109 des zweiten Stellgliedkolbens eine Betätigung der Anker 28, 24 und der Nocken 32, 30 verursachen. Zusätzlich oder alternativ kann gesagt werden, dass bei einem Fehlen von Druck 92, 96, oder wenn der Druck 92, 96 geringer als die Federkraft der Stellgliedfedern 88, 90 ist, eine geringe oder gar keine Bewegung der Kolben 86, 84 aus der ersten Stellung 111 des ersten Stellgliedkolbens und der ersten Stellung 107 des zweiten Stellgliedkolbens erfolgen kann. Als Ergebnis kann keine Betätigung der Stellglieder 22, 26 erfolgen, und die Nocken 32, 30 können in einer anfänglichen Position positioniert sein, etwa in der in 5 veranschaulichten Position.
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In einem weiteren nicht einschränkenden Beispiel kann ein Doppelstellgliedmechanismus 100 erste und zweite Stellglieder 22, 26 kombinieren, so dass zumindest eines der Stellglieder 22, 26 ein Hydraulik-Feder-Stellglied ist und zumindest eines der Stellglieder 22, 26 ein Hydraulik-/Hydraulik-Stellglied ist; es können jedoch auch andere Typen von Stellgliedern verwendet werden. Wie in 9 veranschaulicht kann der Doppelstellgliedmechanismus 100 aus einem Hydraulik-/Feder-Stellglied 102 und einem Hydraulik-/Hydraulik-Stellglied 104 bestehen; es sind jedoch auch andere Stellgliedkonfigurationen möglich. Das Stellglied 102 kann eine erstes Stellgliedgehäuse 106, eine erste Stellgliedgehäuseöffnung 108, eine erste Stellgliedkammer 110, einen ersten Stellgliedkolben 112 und eine erste Stellgliedfeder 114 aufweisen. Darüber hinaus kann das Hydraulik-/Hydraulik-Stellglied 104 ein zweites Stellgliedgehäuse 116, eine erste Öffnung 118 des zweiten Stellgliedgehäuses, eine zweite Öffnung 120 des zweiten Stellgliedgehäuses, eine zweite Stellgliedkammer 122, einen zweiten Stellgliedkolben 124 und eine zweite Stellgliedfeder 126 aufweisen.
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10 bis 13 veranschaulichen nicht einschränkende Beispiele für die Betätigung des Doppelstellgliedmechanismus 100, die einem oder mehreren Betriebsmodi des auswählbaren Kupplungsmoduls 20 entsprechen können. In einigen Ausführungsformen kann der Doppelstellgliedmechanismus 100 einen gesteuerten Primärdruck 128 und einen Sekundärdruck 130 einsetzen. Der Primärdruck 128 kann durch einen System-Steuermechanismus (nicht dargestellt) gesteuert und dazu verwendet werden, einen, beide oder keinen der ersten und zweiten Nocken 32, 32 zu betätigen. Ferner kann der Sekundärdruck 130 gesteuert oder nicht gesteuert sein und kann ein Leitungsdruck oder eine Druckzufuhr aus einem anderen Bereich des Systems sein.
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10 bietet ein nicht einschränkendes Beispiel eines ersten Betriebsmodus des auswählbaren Kupplungsmoduls 20. Hier kann der Primärdruck 128 an die erste Stellgliedgehäuseöffnung 108 und die erste Öffnung 118 des zweiten Stellgliedgehäuses geliefert werden. Es wird kein Sekundärdruck 130 bereitgestellt. Der Primärdruck 128 kann durch die Gehäuseöffnungen 108, 118 geleitet werden und dazu ausgestaltet sein, auf eine zweite Oberfläche 132 des ersten Stellgliedkolbens 112 und eine zweite Oberfläche 134 des zweiten Stellgliedkolbens 124 zu wirken. Der bereitgestellte Primärdruck 128 kann größer als eine Federkraft der ersten Stellgliedfeder 114 und der zweiten Stellgliedfeder 126 sein, und als Ergebnis erfolgt eine Bewegung des ersten Stellgliedkolbens 112 zwischen der ersten Stellung 111 des ersten Stellgliedkolbens und der zweiten Stellung 113 des ersten Stellgliedkolbens, sowie eine Bewegung des zweiten Stellgliedkolbens 124 zwischen der ersten Stellung 107 des zweiten Stellgliedkolbens und der zweiten Stellung 109 des zweiten Stellgliedkolbens. Außerdem kann die Bewegung der ersten und zweiten Stellgliedkolben 112, 124 eine Kompression der ersten und zweiten Stellgliedfedern 114, 126 verursachen, und die Bewegung der ersten und zweiten Stellgliedkolben 112, 124 kann eine entsprechende Betätigung der ersten und zweiten Anker 24, 28 und/oder der ersten und zweiten Nocken 30, 32 bewirken.
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11 bietet ein nicht einschränkendes Beispiel eines zweiten Betriebsmodus des auswählbaren Kupplungsmoduls 20. In einem zweiten Modus kann der Primärdruck 128 nicht an die erste Stellgliedgehäuseöffnung 108 oder die erste Öffnung 118 des zweiten Stellgliedgehäuses geliefert werden. Alternativ kann der Primärdruck 128 an die erste Stellgliedgehäuseöffnung 108 und die erste Öffnung 118 des zweiten Stellgliedgehäuses geliefert werden, wobei der Primärdruck 128 aber geringer als die Federkraft der ersten Stellgliedfeder 114 und der zweiten Stellgliedfeder 126 ist. Ferner kann der Sekundärdruck 130 an die zweite Öffnung 120 des zweiten Stellgliedgehäuses geliefert werden. Der Sekundärdruck 130 kann entweder ein gesteuerter Druck oder ein Druck sein, der von außerhalb genützt wird. Wird nur der Sekundärdruck 130 an die zweite Öffnung des zweiten Stellgliedgehäuses geliefert, kann keine Bewegung des ersten Stellgliedkolbens 112 zwischen der ersten Stellung 111 des ersten Stellgliedkolbens und der zweiten Stellung 113 des ersten Stellgliedkolbens, oder des zweiten Stellgliedkolbens 124 zwischen der ersten Stellung 107 des zweiten Stellgliedkolbens und der zweiten Stellung 109 des zweiten Stellgliedkolbens erfolgen, und es erfolgt keine Kompression der ersten und zweiten Stellgliedfedern 114, 126. Als Ergebnis erfolgt keine Betätigung der ersten und zweiten Anker 24, 28 und/oder der ersten und zweiten Nocken 30, 32.
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12 bietet ein nicht einschränkendes Beispiel eines dritten Betriebsmodus des auswählbaren Kupplungsmoduls 20. In dem beispielhaften dritten Modus wird der Primärdruck 128 an die erste Stellgliedgehäuseöffnung 108 und die erste Öffnung 118 des zweiten Stellgliedgehäuses geliefert, und der Sekundärdruck 130 wird an die zweite Öffnung 120 des zweiten Stellgliedgehäuses geliefert. Wie oben erläutert kann der Primärdruck 128 von einer gemeinsamen Quelle stammen und abgezweigt werden, um an beide Öffnungen 108, 118 geliefert zu werden; es können jedoch auch andere Konfigurationen zur Zufuhr des gesteuerten Drucks 128 eingesetzt werden. Ferner kann in 12 der Primärdruck 128 geringer als der Sekundärdruck 130 plus die Federkraft der zweiten Stellgliedfeder 126 sein. Der Primärdruck 128 ist in der Lage, auf die zweite Oberfläche des ersten Kolbens 132 zu wirken und eine Bewegung des ersten Kolbens 112 in die zweite Stellung 113 des ersten Stellgliedkolbens zu verursachen. Da jedoch der Sekundärdruck 130 plus die Federkraft der zweiten Stellgliedfeder 126 größer als der gesteuerte Druck 128, verursacht die Wirkung des gesteuerten Drucks 128 auf die zweite Kolbenoberfläche 134 keine Bewegung des zweiten Stellgliedkolbens 124. Als Ergebnis erfolgt nur eine Bewegung in dem ersten Stellgliedkolben 112, eine Kompression der ersten Stellgliedfeder 114 und eine Betätigung des ersten Ankers 24 und des ersten Nockens 30.
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13 bietet ein nicht einschränkendes Beispiel eines vierten Betriebsmodus des auswählbaren Kupplungsmoduls 20. In dem beispielhaften vierten Modus wird der Primärdruck 128 an die erste Stellgliedgehäuseöffnung 108 und die erste Öffnung 118 des zweiten Stellgliedgehäuses geliefert, und der Sekundärdruck 130 wird an die zweite Öffnung 120 des zweiten Stellgliedgehäuses geliefert. Der Primärdruck 128 kann von einer gemeinsamen Quelle stammen und abgezweigt werden, um an beide Öffnungen 108, 118 geliefert zu werden; es können jedoch auch andere Konfigurationen zur Zufuhr des Primärdrucks 128 eingesetzt werden. In 13 kann der Primärdruck 128 größer als die Federkonstante der ersten Stellgliedfeder 114 und auch als die Federkonstante der zweiten Stellgliedfeder 126 plus den Sekundärdruck 130 sein. Daher kann der Primärdruck 128, der auf die zweite Oberfläche 132 des ersten Kolbens und die zweite Oberfläche 134 des zweiten Kolbens wirkt, sowohl eine Bewegung des ersten Stellgliedkolbens 112 in die zweite Stellung 113 des ersten Stellgliedkolbens, als auch eine Bewegung des zweiten Stellgliedkolbens 124 in die zweite Stellung 109 des zweiten Stellgliedkolbens verursachen. Darüber hinaus können Bewegungen durch den ersten und zweiten Stellgliedkolben 112, 124 die ersten und zweiten Anker 24, 28 und/oder die ersten und zweiten Nocken 30, 32 betätigen.
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Es sollte klar sein, dass das Vorstehende eine Beschreibung einer oder mehrerer Ausführungsformen der Erfindung darstellt. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die bestimmte(n), hierin offenbarte(n) Ausführungsform(en) beschränkt. Des Weiteren betreffen die in der vorstehenden Beschreibung enthaltenen Angaben bestimmte Ausführungsformen und sind nicht derart auszulegen, dass sie Beschränkungen des Umfangs der Erfindung oder der Definitionen der in den Ansprüchen verwendeten Begriffe darstellen, außer ein Begriff oder Ausdruck wurde vorstehend ausdrücklich definiert. Zahlreiche weitere Ausführungsformen und verschiedene Abwandlungen und Modifikationen der offenbarten Ausführungsform(en) werden für den Fachmann klar sein. Alle derartigen anderen Ausführungsformen, Abwandlungen und Modifikationen sollen innerhalb des Umfangs der beigefügten Ansprüche fallen.
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Gewerbliche Anwendbarkeit
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Im Allgemeinen kann die auswählbare Kupplung der vorliegenden Offenbarung in einer Reihe von gewerblichen Anwendungen eingesetzt werden, darunter, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein, Automobilen, Lastwagen, Transporter, geländegängigen Fahrzeugen, landwirtschaftlichen Maschinen, Baumaschinen und anderen Maschinen von dem Typ, der Verbrennungsmotoren, Automatikgetriebe und Antriebsstränge einbezieht.
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Wie hierin offenbart kann das auswählbare Kupplungsmodul eine Vielzahl von Stellgliedern einbeziehen, die verwendet werden können, um das auswählbare Kupplungsmodul in drei oder mehr Modi zu betätigen. Außerdem kann das auswählbare Kupplungsmodul anpassbar sein, um die Verwendung sowohl mit neuen Getriebeanwendungen als auch mit bestehender Getriebearchitektur zu ermöglichen, wo es nur eine gesteuerte Druckversorgung geben kann. Zusätzlich oder alternativ kann das auswählbare Kupplungsmodul der vorliegenden Offenbarung eine unabhängige Steuerung der vorwärts und rückwärts wirkenden Nocken erlauben. In einigen Ausführungsformen kann die Verwendung von Stellgliedern wie Hydraulik-/Feder-Stellglieder, Hydraulik-/Hydraulik-Stellglieder und/oder anderer bekannter Stellglieder eine hydraulische Betätigung in beiden Richtungen ermöglichen. Als Ergebnis kann dies aufgrund der Möglichkeit zur Erhöhung des Drucks an einem beliebigen Punkt, und damit zur Erhöhung der Kraft, eine schnellere Ansprechzeit ermöglichen. Dies kann im Vergleich zu Stellgliedern, die einen Kolben aufweisen, der auf eine Rückstellfeder zurückgreift, Verbesserungen bereitstellen, da die Rückstellfeder nicht die Fähigkeit aufweist, bei Bedarf die Kraft zu erhöhen. Ferner erfordern solche Stellglieder, dass die Feder für die spezielle Anwendung richtig dimensioniert wird, um einen Ausgleich zwischen der Ansprache für die Betätigung und der Ansprache für die Rückstellung zu erzielen.
