DE102018100475A1 - Hybridgetriebe mit elektromagnetisch betätigter klauenkupplung - Google Patents

Abstract

Eine elektromagnetisch betätigte Klauenkupplung ist ausgelegt, um ein festes Overdrive-Verhältnis in einer Hybrid-Getriebeübersetzungsanordnung vom Typ mit Leistungsverzweigung herzustellen. Die elektromagnetisch betätigte Kupplung beinhaltet einen Innenlaufring, der über eine Verzahnung mit der Getriebeeingangswelle verbunden ist, und einen Außenlaufring, der an einem ersten Zahnrad fixiert ist, das zur Drehung um die Eingangswelle gelagert ist. Der Innenlaufring beinhaltet zwei magnetisch getrennte, gezahnte Ringe. Elektrischer Strom in einer nichtdrehenden Spule stellt ein magnetisches Feld in dem Innenlaufring her. Das magnetische Feld veranlasst einen Satz von Sperrklinken, in Bezug auf den Außenlaufring zu schwenken und mit mindestens einem der gezahnten Ringe in Eingriff zu gelangen. Die Sperrklinken und die Zähne sind so konzipiert, dass bei deren Eingriff der Außenlaufring schneller drehen kann als der Innenlaufring, aber nicht langsamer drehen kann. Das erste Zahnrad kämmt mit einem zweiten Zahnrad, das an der Getriebeausgangswelle fixiert ist.

Description

• TECHNISCHES GEBIET
• Diese Offenbarung betrifft das Gebiet der Fahrzeugkupplungen. Insbesondere bezieht sich die Offenbarung auf eine elektromagnetisch betätigte Klauenkupplung, die in einem Hybrid-Elektroantriebsstrang verwendet wird.
• ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
• Viele Fahrzeuge werden über eine breite Spanne von Fahrzeuggeschwindigkeiten verwendet, die sowohl Vorwärts- als auch Rückwärtsbewegung beinhalten. Einige Arten von Motoren können jedoch in der Lage nur in einer engen Spanne von Drehzahlen effektiv arbeiten. Folglich werden Getriebe, die in der Lage sind, effizient Leistung mit einer Vielfalt von Drehzahlverhältnissen zu übertragen, häufig eingesetzt. Wenn das Fahrzeug langsam fährt, wird das Getriebe üblicherweise mit einem hohen Drehzahlverhältnis betrieben, so dass es das Motordrehmoment für eine verbesserte Beschleunigung vervielfältigt. Bei hoher Fahrzeuggeschwindigkeit gestattet das Betreiben des Getriebes mit einem niedrigen Drehzahlverhältnis eine Motordrehzahl, die mit ruhigem, kraftstoffeffizientem Fahren verknüpft ist.
• Einige Getriebe, genannt Getriebe mit getrennten Gängen, sind konfiguriert, um eine begrenzte Anzahl von Drehzahlverhältnissen zwischen einer Eingangswelle und einer Ausgangswelle herzustellen. Wenn das aktuell gewählte Verhältnis nicht mehr geeignet ist, muss ein Getriebe mit getrennten Gängen in ein anderes der verfügbaren Drehzahlverhältnisse schalten. Andere Getriebe, genannt stufenlose Getriebe (continuously variable transmission - CVT), sind in der Lage, ein beliebiges Drehzahlverhältnis zwischen unteren und oberen Grenzen herzustellen. CVT sind in der Lage, häufige feine Drehzahlverhältniseinstellungen vorzunehmen, die für Fahrzeuginsassen nicht wahrnehmbar sind.
• Viele Getriebe verwenden hydraulisch betätigte Reibkupplungen, um verschiedene Leistungsflusspfade herzustellen. Eine hydraulische Betätigung ist geeignet für Kupplungen, die selektiv drehende Elemente aneinander koppeln, da druckbeaufschlagtes Hydraulikfluid von einem feststehenden Gehäuse zu drehenden Komponenten zwischen Dichtungen geleitet werden kann. Somit kann sich der hydraulische Aktor mit einem der drehenden Elemente drehen. Wenn mehrere hydraulisch betätigte Kupplungen vorhanden sind, nutzen die Kupplungen häufig eine Motorantriebspumpe gemeinsam und nutzen viele der Ventilkörperkomponenten gemeinsam, die verwendet werden, um den Druck zu regulieren.
• Hybrid-Fahrzeuggetriebe verbessern die Kraftstoffeffizienz durch Bereitstellen einer Energiespeicherung. In einem Hybrid-Elektrofahrzeug zum Beispiel kann Energie in einer Batterie gespeichert werden. Die Batterie kann geladen werden, indem der Motor betrieben wird, um mehr Leistung zu erzeugen als momentan für den Vorschub benötigt wird. Zusätzlich kann Energie, die ansonsten während des Bremsens abgeleitet werden würde, aufgenommen und in der Batterie gespeichert werden. Die gespeicherte Energie kann später verwendet werden, was ermöglicht, dass der Motor weniger Leistung erzeugt als momentan für den Vorschub benötigt wird und somit weniger Kraftstoff verbraucht.
• KURZDARSTELLUNG DER OFFENBARUNG
• Eine elektromagnetisch betätigte Kupplung beinhaltet eine nichtdrehende elektromagnetische Spule, einen gezahnten Innenlaufring, einen Außenlaufring und eine magnetisch leitfähige Sperrklinke. Der gezahnte Innenlaufring, der zur Drehung um die Spule gelagert ist, weist einen linken und rechten magnetisch leitfähigen Ring auf, die magnetisch voneinander getrennt sind. Der Außenlaufring, der magnetisch nichtleitfähig sein kann, ist zur Drehung um den Innenlaufring gelagert. Die Sperrklinke ist zur Drehung mit dem Außenlaufring gelagert und ist schwenkbar, um mit dem linken und rechten Ring als Reaktion auf Strom in der Spule in Eingriff zu gelangen. Beide Ringe können Zähne aufweisen. Die Zähne des einen der Ringe können von den Zähnen des anderen Rings versetzt sein, so dass ein Großteil der Eingriffskraft auf einen Ring verteilt ist.
• Eine Kupplung beinhaltet eine elektromagnetische Spule, einen linken und rechten magnetisch leitfähigen Ring, einen Laufring, der zur Drehung in Bezug auf die Ringe gelagert ist, und eine magnetisch leitfähige Sperrklinke. Die elektromagnetische Spule kann nichtdrehend sein, während die Ringe und der Laufring zur Drehung gelagert sind. Der linke und der rechte Ring weisen jeweils eine zylindrische Fläche angrenzend an die Spule und eine gezahnte Fläche gegenüber der zylindrischen Fläche auf. Die elektromagnetische Spule kann sich radial innerhalb der Ringe befinden. Der linke und der rechte Ring sind magnetisch voneinander getrennt, können aber fest aneinander gekoppelt sein. Der Laufring ist zur Drehung in Bezug auf die Ringe gelagert und kann sich radial außerhalb der Ringe befinden. Die Sperrklinke ist in Bezug auf den Laufring schwenkbar, um mit dem linken und rechten Ring als Reaktion auf Strom in der Spule in Eingriff zu gelangen.
• Eine Kupplung beinhaltet eine elektromagnetische Spule, einen linken und rechten magnetisch leitfähigen Ring, einen Außenlaufring und eine magnetisch leitfähige Sperrklinke. Die Spule kann an einem Getriebegehäuse fixiert sein. Die Ringe sind beide fest an eine Eingangswelle gekoppelt und magnetisch voneinander getrennt. Der Außenlaufring ist zur Drehung in Bezug auf die Eingangswelle gelagert. Die Sperrklinke ist zur Drehung mit dem Außenlaufring gelagert und ist schwenkbar, um mit dem linken und rechten Ring als Reaktion auf Strom in der Spule in Eingriff zu gelangen.
• Figurenliste
• 1 ist eine schematische Darstellung einer Getriebeübersetzungsanordnung für einen Hybrid-Elektroantriebsstrang.
• 2 ist eine bildhafte Ansicht einer elektromagnetisch betätigten Kupplung, die zur Verwendung in der Getriebeübersetzungsanordnung der 1 geeignet ist.
• 3 ist eine abgeschnittene Ansicht der Kupplung der 2.
• 4 ist eine Explosionsansicht der Kupplung der 2.
• 5 ist ein Querschnitt der Kupplung der 2.
• 6 ist eine detaillierte Querschnittsansicht der Kupplung der 2 in einem ausgerückten Zustand.
• 7 ist eine detaillierte Querschnittsansicht der Kupplung der 2 in einem eingerückten Zustand.
• DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
• Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden hier beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich Beispiele sind und andere Ausführungsformen verschiedene und alternative Formen annehmen können. Die Figuren sind nicht zwingend maßstabsgetreu; einige Merkmale können stark vergrößert oder verkleinert dargestellt sein, um Einzelheiten von bestimmten Komponenten zu zeigen. Dementsprechend sind hierin offenbarte konkrete bauliche und funktionelle Einzelheiten nicht als einschränkend auszulegen, sondern lediglich als repräsentative Basis, um einen Fachmann eine vielfältige Verwendung der vorliegenden Erfindung zu lehren. Der Fachmann auf dem Gebiet wird verstehen, dass verschiedene Merkmale, die unter Bezugnahme auf beliebige der Figuren veranschaulicht und beschrieben sind, mit Merkmalen kombiniert werden können, welche in einer oder mehreren Figuren veranschaulicht sind, um Ausführungsformen zu erzeugen, welche nicht explizit veranschaulicht oder beschrieben sind. Die Kombinationen von veranschaulichten Merkmalen stellen repräsentative Ausführungsformen für typische Anwendungen bereit. Verschiedene Kombinationen und Modifikationen der Merkmale, welche mit den Lehren dieser Offenbarung übereinstimmen, können jedoch für bestimmte Anwendungen oder Umsetzungen erwünscht sein.
• Eine Gruppe von drehenden Elementen sind fest aneinander gekoppelt, wenn sie gezwungen sind, als eine Einheit bei allen Betriebsbedingungen zu drehen. Drehende Elemente können durch Keilverbindungen, Schweißen, Presspassung, maschinelle Bearbeitung aus einem gemeinsamen Festkörper, oder andere Mittel fest gekoppelt sein. Geringe Variationen bei der drehenden Verlagerung zwischen fest gekoppelten Elementen können auftreten, wie eine Verlagerung aufgrund von Spiel- oder Wellenkonformität. Demgegenüber werden zwei drehende Elemente durch Schaltelement selektiv gekoppelt, wenn das Schaltelement sie zwingt, als eine Einheit zu drehen, wann immer dieses voll eingerückt ist, und sie sind bei mindestens einigen anderen Betriebsbedingungen frei, um mit unterschiedlichen Drehzahlen zu drehen. Zwei drehende Elemente sind gekoppelt, wenn sie entweder fest gekoppelt oder selektiv gekoppelt sind. Zwei drehende Elemente sind antreibbar verbunden, wenn eine Reihe von Zahnrädern und Wellen in der Lage ist, Leistung von einem zum anderen zu übertragen, und ein festes Drehzahlverhältnis zwischen den zwei Elementen herstellt.
• 1 veranschaulicht schematisch eine kinematische Anordnung für ein Hybrid-Elektrofahrzeug vom Typ mit Leistungsverzweigung. Leistung wird von einem Motor 10 bereitgestellt, der über eine Getriebeeingangswelle 11 fest an einen Planetenträger 12 gekoppelt ist. Ein Satz von Planetenrädern 14 ist zur Drehung in Bezug auf den Träger 12 gelagert. Ein Sonnenrad 16 und ein Hohlrad 18 sind jeweils zur Drehung um die gleiche Achse wie der Träger 12 gelagert und kämmen jeweils mit den Planetenrädern 14. Ein Generator 20 ist fest an das Sonnenrad 16 gekoppelt. Ein Vorgelegezahnrad 22 ist fest an das Hohlrad 18 gekoppelt und kämmt mit einem Vorgelegezahnrad 24. Das Vorgelegezahnrad 24 ist über eine Welle 30 fest an Vorgelegeräder 26 und 28 gekoppelt. Ein Vorgelegezahnrad 32 kämmt mit dem Vorgelegezahnrad 28 und ist fest an einen Motor 34 gekoppelt. Das Vorgelegezahnrad 26 kämmt mit einem Vorgelegezahnrad 36, das der Eingang zum Differentialgetriebe 38 ist. Das Differenzialgetriebe 38 treibt Räder 40 und 42 an, wobei es geringfügige Drehzahldifferenzen zulässt, wenn das Fahrzeug um eine Kurve fährt.
• Der Generator 20 und der Motor 34 sind beide reversible elektrische Maschinen. Die Begriffe Generator und Motor werden lediglich als Kennzeichnungen verwendet. Beide Maschinen sind in der Lage, elektrische Leistung in mechanische Leistung umzuwandeln oder mechanische Leistung in elektrische Leistung umzuwandeln. Zum Beispiel kann jede Maschine ein Synchronmotor in Kombination mit einem Dreiphasen-Wechselrichter sein. Beide Maschinen sind elektrisch mit einer Batterie 44 verbunden. In einigen Fällen kann der Motor 10 mehr Leistung generieren als an die Fahrzeugräder 40 und 42 geliefert wird, wobei die überschüssige Leistung in der Batterie 44 gespeichert wird. In anderen Fällen kann Leistung von der Batterie 44 fließen, was ermöglicht, dass der Motor 10 weniger Leistung als der momentane Bedarf des Fahrzeugs erzeugt. Zum Beispiel kann der Motor 10 aus sein, während Leistung zum Antreiben der Fahrzeuge von der Batterie 44 stammt.
• Der Antriebsstrang der 1 kann in einem stufenlosen Modus betrieben werden, in dem die Batterie 44 weder Leistung bereitstellt noch Leistung aufnimmt. Das am Generator 20 angelegte Drehmoment und das am Vorgelegezahnrad 22 angelegte Drehmoment hängen beide mit dem vom Motor 10 generierten Drehmoment zusammen, basierend auf der Anzahl von Zähnen am Sonnenrad 16 und der Anzahl von Zähnen am Hohlrad 18. Insbesondere gilt $$T_{gen}=\frac{N_{sun}}{N_{sun}+N_{ring}}{T}_{eng}$$

  

  $$T_{gear22}=\frac{N_{ring}}{N_{sun}+N_{ring}}{T}_{eng}$$

  

  wobei T_eng das vom Motor 10 generierte Drehmoment ist, T_gen das vom Generator 20 aufgenommene Drehmoment ist, T_gear22 das vom Zahnrad 22 aufgenommene Drehmoment ist, N_sun die Anzahl von Zähnen am Sonnenrad 16 ist und N_ring die Anzahl von Zähnen am Hohlrad 18 ist. Die Motordrehzahl ist ein gewichteter Durchschnitt der Generatordrehzahl und der Drehzahl des Zahnrads 22. $${\omega }_{eng}=\frac{N_{sun}}{N_{sun}+N_{ring}}{\omega }_{gen}+\frac{N_{ring}}{N_{sun}+N_{ring}}{\omega }_{gear22}$$

  
• Wenn sich das Fahrzeug langsam bewegt, dreht das Zahnrad 22 langsam und der Generator 20 dreht schneller als der Motor 10. Die vom Motor generierte Leistung wird von dem Planetenradsatz aufgeteilt. Ein Teil der Leistung wird mechanisch zur Welle 30 übertragen, vom Träger 12 zum Hohlrad 18 zum Zahnrad 22 zum Zahnrad 24. Die restliche Leistung wird vom Sonnenrad 16 zum Generator 20 übertragen, der die Leistung in elektrische Leistung umwandelt. Der Motor 34 wandelt die elektrische Leistung in mechanische Leistung um, die durch die Zahnräder 32 und 28 zur Welle 30 übertragen wird. Auch wenn beide Leistungsübertragungspfade gewissen parasitären Verlusten unterworfen sind, bringen Umwandlungen zwischen elektrischer Leistung und mechanischer Leistung üblicherweise mehr Leistungsverlust mit sich als rein mechanische Übertragung. Wenn das Verhältnis der Drehzahl der Welle 30 zur Drehzahl des Motors 10 ansteigt, wird ein Punkt erreicht, an dem der Generator 10 feststehend ist. Bei diesem Verhältnis wird die gesamte Leistung mechanisch übertragen. Bei höheren Overdrive-Verhältnissen dreht der Generator 20 in der entgegengesetzten Richtung zum Motor 10 und wirkt als ein Motor. Leistung zirkuliert vom Generator 20 durch den mechanischen Leistungsflusspfad zur Welle 30, durch die Zahnräder 28 und 32 zum Motor 34, der als ein Generator wirkt. Die parasitären Verluste im Zusammenhang mit der Leistungszirkulation führen möglicherweise dazu, den Betrieb bei Overdrive-Verhältnissen ineffizient zu machen.
• Der Antriebsstrang der 1 beinhaltet einen zusätzlichen Leistungsflusspfad, um eine effiziente Leistungsübertragung bei Overdrive-Drehzahlverhältnissen bereitzustellen. Insbesondere ist ein Vorgelegezahnrad 46 zur Drehung um die Getriebeeingangswelle 11 gelagert. Ein Vorgelegezahnrad 48 ist fest an die Welle 30 gekoppelt und kämmt mit einem Vorgelegezahnrad 46. Eine Kupplung 50 koppelt das Vorgelegezahnrad 46 selektiv an die Welle 11. Wenn die Kupplung 50 eingerückt ist, wird Leistung mechanisch von dem Motor 10 über die Zahnräder 46 und 48 zur Welle 30 übertragen. In diesem Betriebsmodus mit festem Verhältnis kann die Batterie 44 zusätzliche Leistung über entweder den Generator 20 oder den Motor 34 bereitstellen oder kann über jede elektrische Maschine geladen werden. Die Verwendung des Modus mit festem Verhältnis für ein Dauerleistungsfahren verringert den Kraftstoffverbrauch erheblich, da sowohl der Motor als auch das Getriebe effizient arbeiten.
• Da die Kupplung 50 die einzige Kupplung in dem Antriebsstrang der 1 ist, würde die Verwendung einer hydraulisch betätigten Kupplung eine Hinzufügung einer Pumpe und eines Ventilkörpers erfordern. Somit ist ein anderes Verfahren zum Betätigen der Kupplung 50 erwünscht. 2 bis 4 veranschaulichen eine elektromagnetisch betätigte Klauenkupplung, die geeignet ist, um das Zahnrad 46 selektiv an die Welle 11 zu koppeln.
• 2 ist eine bildhafte Ansicht einer elektromagnetischen Kupplung, die zur Verwendung in dem Hybrid-Antriebsstrang der 1 geeignet ist. Ein Innenlaufring beinhaltet zwei Ringe 52 und 54. Bei der Anwendung am Hybrid-Antriebsstrang der 1 ist jeder dieser Ringe fest an die Eingangswelle 11 gekoppelt. Ein Außenlaufring 54 ist fest an das Zahnrad 46 gekoppelt. Eine Vielzahl von Sperrklinken 58 wird in dem Außenlaufring festgehalten und dreht mit dem Außenlaufring. In dem in 2 veranschaulichten ausgerückten Zustand sind die Sperrklinken in dem Außenlaufring verstaut, damit sie den Innenlaufring nicht berühren. In diesem Zustand kann eine relative Drehung zwischen dem Innenlaufring und dem Außenlaufring in jeder Richtung auftreten. Federn können die Sperrklinken in diese ausgerückte Position vorspannen. Die Außenflächen der Ringe des Innenlaufrings weisen Zähne 60 auf. Wenn sich die Kupplung im eingerückten Zustand befindet, schwenken die Sperrklinken 58, um mit diesen Zähnen in Eingriff zu gelangen. Das Zahnprofil ist auf einer Seite ansteigend, so dass eine relative Drehung in einer Richtung, aber nicht in der anderen zugelassen ist. In der in 2 gezeigten Ausrichtung drückt das ansteigende Profil der Zähne die Sperrklinke zurück in Richtung des Außenlaufrings, wenn der Innenlaufring im Uhrzeigersinn in Bezug auf den Außenlaufring dreht. Jedoch verhindern die Zähne eine Drehung des Innenlaufrings gegen den Uhrzeigersinn in Bezug auf den Außenlaufring. (Einige wenige Grade an Drehung können auftreten, bevor die Sperrklinke greift.)
• 3 zeigt eine abgeschnittene bildliche Ansicht der Kupplung 50. Der linke und rechte Ring des Innenlaufrings sind durch eine Vielzahl von Stäben 62 verbunden. Die Sperrklinken werden axial in dem Außenlaufring 56 durch einen Haltering 64 festgehalten. Eine elektromagnetische Spule liegt radial innerhalb des Innen- und Außenlaufrings und konzentrisch mit diesen. Die Spule beinhaltet ein magnetisch leitfähiges Spulengehäuse 66 mit einem U-förmigen Querschnitt. Elektrische Wicklungen 68 sind in Umfangsrichtung im Spalt des Spulengehäuses gewickelt. Wenn die Wicklungen mit Strom erregt werden, wird ein magnetisches Feld in dem Spulengehäuse hergestellt. Eine Seite des U ist axial mit dem linken Ring des Innenlaufrings ausgerichtet, während die andere Seite des U axial mit dem rechten Ring des Innenlaufrings ausgerichtet ist. Die radialen Zwischenräume zwischen dem Spulengehäuse 66 und dem linken und rechten Ring 54 und 52 sind so klein festgelegt, wie im Einklang mit einer freien Drehung praktikabel ist. Die Ringe 52 und 54 sind aus magnetisch leitfähigem Material gefertigt, während die Stäbe 62, die sie trennen, aus einem magnetisch nichtleitfähigen Material gefertigt sind. Wenn also die Spule unter Strom gesetzt wird, wird ein Ring ein magnetischer Nordpol und wird der andere Ring ein magnetischer Südpol. Die Sperrklinken sind aus einem magnetisch leitfähigen Material gefertigt, so dass sie von dem linken und rechten Ring angezogen werden, wenn die Spule unter Strom gesetzt wird, wodurch die Kupplung einrückt. Sobald die Sperrklinken mit dem linken und rechten Ring in Kontakt kommen, vervollständigen sie den Magnetkreis. Wenn der Magnetkreis somit vollständig ist, außer den zwei kleinen Luftspalten, ist wenig Leistung erforderlich, um die Sperrklinken in diesem Zustand zu halten. 4 ist eine Explosionsansicht, die die Montage der Kupplung 50 zeigt.
• 5 ist ein Querschnitt der Kupplung, wie sie in der kinematischen Anordnung der 1 eingebaut ist. Die Spule 66 ist fest an ein Getriebegehäuse 70 gekoppelt. Eine feststehende Spule ist vorteilhaft, da keine Schleifringe oder andere Maßnahmen erforderlich sind, um elektrische Leistung an die Wicklungen zu übermitteln. Der Innenlaufring ist fest an die Eingangswelle 11 gekoppelt. Es sei angemerkt, dass der linke Ring 54 weiter als der rechte Ring 52 ist. Die zwei Ringe können in Umfangsrichtung geringfügig versetzt sein, so dass das Drehmoment vollständig oder fast vollständig durch den linken Ring 54 zurückwirkt. Dadurch müssen die nicht-magnetischen Stäbe 62 kein nennenswertes Drehmoment übertragen. Der rechte Ring 52 dient einer magnetischen Funktion, trägt aber keine deutliche mechanische Belastung. Der Außenlaufring 56 ist fest an das Zahnrad 46 gekoppelt, das zur Drehung um die Eingangswelle 11 gelagert ist. In alternativen Ausführungsformen können die gezahnten Ringe einen Außenlaufring bilden und können die Sperrklinken in einem Innenlaufring festgehalten werden. In diesem Fall würde die Spule radial außerhalb des Außenlaufrings liegen. Das Zahnprofil wäre an der radial inneren Fläche des Außenlaufrings, während eine zylindrische Fläche jedes Rings nach außen angrenzend an die Spule weist. 6 und 7 zeigen die Sperrklinke in der ausgerückten bzw. eingerückten Position.
• Reibkupplungen sind in der Lage, Drehmoment zwischen Elementen zu übertragen, die mit unterschiedlichen Drehzahlen drehen. Das übertragene Drehmoment führt dazu, dass die Komponenten auf die gleiche Drehzahl gebracht werden. Eine Klauenkupplung andererseits koppelt Elemente selektiv durch Herstellen eines positiven Eingriffs im Gegensatz zu einem Reibeingriff. Dadurch kann eine Klauenkupplung nur Drehmoment zwischen Elementen, die mit der gleichen Drehzahl drehen, übertragen. Ein Einrücken einer Klauenkupplung, wenn die Elemente unterschiedliche Drehzahlen aufweisen, würde eine plötzliche Veränderung der Drehzahlen erzeugen, die wahrscheinlich unangenehm für Fahrzeuginsassen wäre und sogar verursachen kann, dass Getriebekomponenten ausfallen. Somit ist die Steuerung von Drehzahlen der Elemente zum Zeitpunkt des Einrückens der Kupplung wichtig.
• Wenn das Fahrzeug langsam fährt, wird das Getriebe der 1 im stufenlosen Modus betrieben. Kein Strom wird zur Spule 68 zugeführt, so dass die Kupplung 50 ausgerückt ist. Wenn die Steuerung bestimmt, dass ein Betrieb im Overdrive-Modus mit festem Verhältnis bevorzugt ist, geht die Steuerung zuerst zu einem höheren Overdrive-Drehzahlverhältnis als das feste Verhältnis über. Dann befiehlt die Steuerung Strom zur Spule 68, wodurch verursacht wird, dass die Sperrklinken schwenken. Die Kupplung rückt nicht sofort ein, da das Zahnrad 46 bei dieser Bedingung schneller dreht als die Welle 11. Die Steuerung, die immer noch das Drehzahlverhältnis im stufenlosen Modus steuert, lässt zu, dass die Motordrehzahl allmählich ansteigt. Sobald das feste Verhältnis erreicht ist, wird die Kupplung 50 eingerückt.
• Obwohl vorstehend Ausführungsbeispiele beschrieben wurden, sollen diese Ausführungsformen nicht alle möglichen von den Ansprüchen eingeschlossenen Formen beschreiben. Die in der Beschreibung verwendeten Begriffe sind beschreibende und nicht einschränkende Begriffe, und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Umfang der Offenbarung abzuweichen. Wie zuvor beschrieben, können die Merkmale verschiedener Ausführungsformen zu weiteren Ausführungsformen der Erfindung kombiniert werden, die möglicherweise nicht ausdrücklich beschrieben oder dargestellt wurden. Während verschiedene Ausführungsformen als vorteilhaft oder bevorzugt gegenüber anderen Ausführungsformen oder Implementierungen des Standes der Technik in Bezug auf eine oder mehrere gewünschte Eigenschaften beschrieben worden sein könnten, erkennt der Durchschnittsfachmann, dass ein oder mehrere Merkmale oder Eigenschaften beeinträchtigt werden können, um gewünschte Gesamtsystemattribute zu erreichen, die von der spezifischen Anwendung und Umsetzung abhängen. Somit liegen Ausführungsformen, die als weniger wünschenswert als andere Ausführungsformen oder Umsetzungen des Standes der Technik in Bezug auf eine oder mehrere Eigenschaften beschrieben wurden, nicht außerhalb des Umfangs der Offenbarung und können für bestimmte Anwendungen wünschenswert sein.

Claims (13)

1. Elektromagnetisch betätigte Kupplung, umfassend: eine nichtdrehende elektromagnetische Spule; einen gezahnten Innenlaufring, der zur Drehung um die Spule gelagert ist, wobei der Innenlaufring einen linken und einen rechten magnetisch leitfähigen Ring aufweist, die magnetisch voneinander getrennt sind; einen Außenlaufring, der zur Drehung um den Innenlaufring gelagert ist; und eine magnetisch leitfähige Sperrklinke, die zur Drehung mit dem Außenlaufring gelagert und schwenkbar ist, um mit dem linken und dem rechten Ring als Reaktion auf Strom in der Spule in Eingriff zu gelangen.
2. Elektromagnetisch betätigte Kupplung nach Anspruch 1, wobei sowohl der linke als auch der rechte Ring Zähne aufweist.
3. Elektromagnetisch betätigte Kupplung nach Anspruch 2, wobei die Zähne eines ersten von dem linken und rechten Ring von den Zähnen eines zweiten von dem linken und rechten Ring versetzt sind, so dass eine Eingriffskraft überproportional auf den ersten von dem linken und rechten Ring verteilt ist.
4. Elektromagnetisch betätigte Kupplung nach Anspruch 1, wobei der Innenlaufring ein Zahnprofil aufweist, das konfiguriert ist, um eine relative Drehung zwischen dem Innenlaufring und dem Außenlaufring in einer Richtung als Reaktion auf den Eingriff der Sperrklinke zu verhindern, während eine relative Drehung in einer entgegengesetzten Richtung, wenn die Sperrklinke eingerückt ist, zugelassen ist.
5. Elektromagnetisch betätigte Kupplung nach Anspruch 1, wobei der Außenlaufring nicht magnetisch leitfähig ist.
6. Kupplung, umfassend: eine elektromagnetische Spule; einen linken und einen rechten magnetisch leitfähigen Ring, die jeweils eine zylindrische Fläche angrenzend an die Spule und eine gezahnte Fläche gegenüber der zylindrischen Fläche aufweisen, wobei der linke und der rechte Ring magnetisch voneinander getrennt sind; einen Laufring, der zur Drehung in Bezug auf die Ringe gelagert ist; und eine magnetisch leitfähige Sperrklinke, die in Bezug auf den Laufring schwenkbar ist, um mit dem linken und dem rechten Ring als Reaktion auf Strom in der Spule in Eingriff zu gelangen.
7. Kupplung nach Anspruch 6, wobei: die elektromagnetische Spule nichtdrehend ist; und der linke und der rechte Ring und der Laufring zur Drehung gelagert sind.
8. Kupplung nach Anspruch 6, wobei: die elektromagnetische Spule radial innerhalb des linken und rechten Rings liegt; und der Laufring radial außerhalb des linken und rechten Rings liegt.
9. Kupplung nach Anspruch 6, wobei der linke und der rechte Ring fest aneinander gekoppelt sind.
10. Getriebe, umfassend: eine elektromagnetische Spule, die an einem Getriebegehäuse fixiert ist; einen linken und einen rechten magnetisch leitfähigen Ring, die jeweils fest an eine Eingangswelle gekoppelt und magnetisch voneinander getrennt sind; einen Außenlaufring, der zur Drehung in Bezug auf die Eingangswelle gelagert ist; und eine magnetisch leitfähige Sperrklinke, die zur Drehung mit dem Außenlaufring gelagert und schwenkbar ist, um mit dem linken und dem rechten Ring als Reaktion auf Strom in der Spule in Eingriff zu gelangen.
11. Getriebe nach Anspruch 10, ferner umfassend: einen Planetenträger, der fest an die Eingangswelle gekoppelt ist; eine Vielzahl von Planetenrädern, die zur Drehung in Bezug auf den Planetenträger gelagert ist; ein Sonnenrad, das mit den Planetenrädern kämmt und antreibbar mit einem Generator verbunden ist; und ein Hohlrad, das mit den Planetenrädern kämmt und antreibbar mit einem Getriebeausgang verbunden ist.
12. Getriebe nach Anspruch 11, ferner umfassend einen Motor, der antreibbar mit dem Getriebeausgang verbunden ist.
13. Getriebe nach Anspruch 12, wobei der Außenlaufring antreibbar mit dem Getriebeausgang verbunden ist.

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