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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Kupplungsanordnung für ein Getriebe.
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HINTERGRUND
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Automatikgetriebe enthalten viele Gänge in verschiedenen Kombinationen. Dies kann über Planetenradsätze erreicht werden. Der grundlegende Planetenradsatz besteht aus einem Sonnenrad, einem Hohlrad und zwei oder mehreren Planetenrädern, die alle in ständigem Eingriff bleiben. Die Planetenräder sind durch einen gemeinsamen Träger miteinander verbunden, der es den Zahnrädern ermöglicht, sich auf Wellen, den sogenannten „Ritzeln“, die am Träger befestigt sind, zu drehen.
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Ein Beispiel für die Einsatzmöglichkeiten dieses Systems ist die Verbindung des Hohlrades mit der vom Motor kommenden Eingangswelle, die Verbindung des Planetenträgers mit der Ausgangswelle und die Verriegelung des Sonnenrades, sodass es sich nicht bewegen kann. In diesem Szenario, beim Drehen des Hohlrades, „gehen“ die Planeten entlang des Sonnenrades (das stationär gehalten wird), wodurch der Planetenträger die Abtriebswelle in die gleiche Richtung wie die Eingangswelle dreht, jedoch mit einer langsameren Geschwindigkeit, was zu einer Untersetzung des Getriebes führt (ähnlich einem Auto im ersten Gang). Beim Entriegeln des Sonnenrades und beim Zusammenstecken von zwei Elementen drehen sich alle drei Elemente mit der gleichen Drehzahl, sodass sich die Abtriebswelle mit der gleichen Drehzahl wie die Eingangswelle dreht. Das ist wie ein Auto, das im dritten oder höchsten Gang fährt. Eine weitere Möglichkeit zur Verwendung eines Planetenradsatzes besteht darin, den Planetenträger gegen die Bewegung zu sichern und dann das Hohlrad mit Strom zu versorgen, was dazu führt, dass sich das Sonnenrad in die entgegengesetzte Richtung dreht und so den Rückwärtsgang ermöglicht.
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Unter Bezugnahme auf 1A kann die Eingangswelle 130 für eine herkömmliche Kupplungsanordnung mit dem Hohlrad 132 verbunden werden, während die Abtriebswelle 134 mit dem Planetenträger 136 verbunden ist, der ebenfalls mit einem „Mehrscheiben“-Kupplungspaket verbunden ist. Das Sonnenrad 138 ist mit einer Trommel 140 verbunden, die ebenfalls mit der anderen Hälfte des Kupplungspakets verbunden ist. Um die Außenseite der Trommel 140 herum befindet sich ein Band 112, das um die Trommel 140 herum gespannt werden kann (über ein Servo 142 und einen in länglichen Aussparungen angeordneten Ankerbolzen 144), um ein Drehen der Trommel 140 mit dem angebrachten Sonnenrad 138 zu verhindern. Es versteht sich, dass das Servo 142 durch Hydraulikdruck gesteuert wird. Die Servo 142 und die Ankerbolzen 144 für das Band 112 nehmen jedoch wertvollen Bauraum in diesem Bereich des Fahrzeugs ein. Die Montage des Servos 142 und des Ankerbolzens 144 in der Nähe der Trommel ist jedoch aufgrund des begrenzten Bauraums im Fahrzeug eher schwierig. Daher ist eine robuste, aber kompakte Kupplungsanordnung erforderlich.
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Die
DE 10 2010 062 665 A1 beschreibt eine Vorrichtung zum Koppeln wenigstens eines drehbar ausgeführten Bauteiles mit einem gehäusefest ausgebildeten Bauteil einer Getriebeeinrichtung über zwei reibschlüssig miteinander in Eingriff bringbare Schaltelementhälften einer Lamellenbremseneinrichtung. Eine als Innenlamellenträger ausgebildete erste Schaltelementhälfte ist mit dem wenigstens einen drehbaren Bauteil verbunden. Eine als Außenlamellenträger ausgeführte zweite Schaltelementhälfte ist über eine Bandbremse mit dem gehäusefesten Bauteil drehfest in Wirkverbindung bringbar.
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Die
DE 802 605 B beschreibt eine Schaltvorrichtung für Umlaufräderwechselgetriebe, deren Kupplungseinrichtungen so zueinander angeordnet und ausgebildet sind, daß beim Gangwechsel das Drehmoment von einer Kupplungseinrichtung auf eine zweite Kupplungseinrichtung derart allmählich hinüberwandert, daß durch die allmähliche Belastung bzw. Entlastung der zweiten Kupplungseinrichtung eine verhältnisgleiche Entlastung bzw. Belastung der ersten Kupplungseinrichtung erfolgt, ohne dass dabei der Wirkungsgrad der ersten Kupplungseinrichtung abnimmt, und dass die beim Aufwärtsschalten im Getriebe aufgespeicherten Massenkräfte beim Abwärtsschalten zur stufenlosen Änderung des Ausgangsdrehmoments ausgenutzt werden, indem der Drehpunkt des Hebels, an welchem Kraft und Last angreifen, sich so lange an der Masse des umlaufenden Getriebes abstützt, bis die erste Kupplungseinrichtung wieder einzugreifen beginnt.
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Die
US 2010 / 0 212 312 A1 beschreibt einen gestapelten Biegeaktuator, der mindestens zwei Blätter mit Biege- oder Morphing-Fähigkeiten, ein Material, das sich bei Aktivierung zusammenziehen kann, das an den Blättern befestigt ist, und eine elektronische Steuerung umfasst. Die Blätter und das Material, das sich bei Aktivierung zusammenziehen kann sind in einer gewünschten Anordnung gestapelt. Diese Anordnung ermöglicht es einem Aktuator, Biegeeigenschaften zur Verstärkung einer linearen oder rotierenden Bewegung zu besitzen.
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Die
JP S63- 285 339 A beschreibt einen kleinen und kostengünstigen Kontaktunterbrecher, wie z.B. eine Bremse, eine Kupplung oder dergleichen, bei dem eine drahtartige Formgedächtnislegierung, die von einem ersten Material an ihrem einen Abschnitt gehalten und von einem zweiten Material aufgewickelt wird, in Druckkontakt mit dem zweiten Material gebracht wird, wenn die Formgedächtnislegierung dazu neigt, in die gespeicherte Länge zurückzukehren. Auf dem Teil des Außenumfangs eines Drehkörpers, der auf einer Drehwelle befestigt ist, ist eine drahtartige Formgedächtnislegierung aus einer Ti-Ni-Legierung gewickelt, und ihre beiden Enden sind mit einem Befestigungsbeschlag und einem Kontaktbeschlag befestigt. Da die Formgedächtnislegierung dazu neigt, in die gespeicherte Länge zurückzukehren, wird sie in Druckkontakt mit dem Drehkörper gebracht, während sie in dem Zustand, in dem die Formgedächtnislegierung bis zu einem bestimmten Grad gedehnt ist, in leichten Kontakt mit dem Drehkörper gebracht wird. Wenn kein Strom angelegt wird, wird die Legierung auf Umfangstemperatur gebracht und in leichten Kontakt mit dem äußeren Umfang des Drehkörpers gebracht, um keine Bremskraft auf die Drehung auszuüben. Wenn Strom angelegt wird, wird die Legierung auf den Bereich einer vorbestimmten Temperatur erwärmt und neigt dazu, in eine kurze Länge zurückzukehren, um in Druckkontakt mit dem Drehkörper zu sein, wodurch eine Bremskraft für die Drehung erzeugt wird.
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KURZDARSTELLUNG
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Die Erfindung wird durch die Ansprüche definiert.
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Die vorliegende Offenbarung sieht eine kompakte Kupplungsanordnung für ein Automatikgetriebe vor, die im Vergleich zu einer herkömmlichen Kupplungsanordnung, die Servo und Kolben implementiert, weniger Bauraum benötigt. In einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung beinhaltet die Kupplungsanordnung eine Trommel, ein Bremsband, ein Smart-Materialband und eine elektrische Schaltung. Das Bremsband umgibt im Wesentlichen die Trommel. Das Bremsband beinhaltet eine Innenfläche mit hoher Reibung, eine Außenfläche mit niedriger Reibung, ein erstes Ende und ein zweites Ende. Das Smart-Materialband beinhaltet ein Anfangsende und ein Abschlussende, worin das Anfangsende des Smart-Materialbandes mit dem zweiten Ende des Bremsbandes gekoppelt ist, während das Abschlussende des Smart-Materialbandes mit dem ersten Ende des Bremsbandes gekoppelt ist. Die elektrische Schaltung kann konfiguriert werden, um einen elektrischen Strom auf das Smart-Materialband zu übertragen. Das Smart-Materialband ist konfiguriert, um zu reagieren, wenn der elektrische Strom an das Smart-Materialband angelegt wird, sodass das Smart-Materialband verwendet werden kann, um das erste und zweite Ende des Bremsbandes näher zusammenzuziehen und das Bremsband gegen die Trommel zu ziehen, um die Drehbewegung der Trommel zu begrenzen. Das Smart-Materialband kann ein Draht sein. Alternativ kann das Smart-Materialband eine Smart-Materialbreite definieren, die kleiner als eine Bremsbandbreite ist. Die Breite des Smart-Materials kann daher groß genug sein, sodass das Smart-Materialband ein Band (kein Draht) sein kann.
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Es versteht sich, dass in der vorstehenden exemplarischen nichteinschränkenden Ausführungsform ein erster Bolzen und ein zweiter Bolzen in der Kupplungsanordnung beinhaltet sein können. Der erste Bolzen kann konfiguriert werden, um das Anfangsende des Smart-Materialbandes mechanisch und elektrisch mit dem zweiten Ende des Bremsbandes zu verbinden, während der zweite Bolzen konfiguriert ist, um das Abschlussende des Smart-Materialbandes mechanisch und elektrisch mit dem ersten Ende des Bremsbandes zu verbinden. Das Anfangs- und Abschlussende des Smart-Materialbandes steht ebenfalls in elektrischer Verbindung mit der elektrischen Schaltung. Das Smart-Materialband kann vom Bremsband durch ein elektrisch isolierendes Material auf der Oberfläche des Bremsbandes elektrisch isoliert werden. Darüber hinaus können der erste und der zweite Bolzen jeweils optional Schlitze definieren, die konfiguriert sind, um einen Endabschnitt jedes der Smart-Materialbänder und des Bremsbandes aufzunehmen und zu halten.
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In Bezug auf die vorstehende exemplarische Ausführungsform kann die Trommel optional eine Kupplungsbremstrommel sein. Die Kupplungsbremstrommel kann konfiguriert sein, um zumindest teilweise ein Kupplungspaket, eine Abtriebswelle und eine Vielzahl von Zahnrädern aufzunehmen. Die Vielzahl von Zahnrädern kann, jedoch nicht notwendigerweise, ein Sonnenrad und mindestens ein Planetenrad sein. Dennoch kann eine Abtriebswelle über die vorgenannte Vielzahl von Zahnrädern mit einer Eingangswelle gekoppelt werden.
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In noch einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist eine Kupplungsanordnung für ein Getriebe vorgesehen, die ein Gehäuse, einen ersten Smart-Materialdraht, einen zweiten Smart-Materialdraht und ein Drehelement beinhaltet, das konfiguriert ist, um sich um eine Welle innerhalb des Gehäuses zu drehen. Der erste Smart-Materialdraht kann an einer ersten Seite des Gehäuses befestigt werden, während der zweite Smart-Materialdraht an einer zweiten Seite des Gehäuses befestigt werden kann. Die zweite Seite des Gehäuses ist gegenüber der ersten Seite des Gehäuses angeordnet. Jeder der ersten und zweiten Smart-Materialdrähte beinhaltet ein Gehäuseende und ein Ankerende. Das Ankerende für jeden der ersten und zweiten Smart-Materialdrähte ist am Drehelement befestigt. Das Gehäuseende des ersten Smart-Materialdrahtes ist jedoch an der ersten Seite des Gehäuses befestigt, während das Gehäuseende des zweiten Smart-Materialdrahtes an der zweiten Seite des Gehäuses befestigt ist. Es versteht sich, dass jeder der ersten und zweiten Smart-Materialdrähte mit einer elektrischen Schaltung in Verbindung steht.
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Der erste Smart-Material draht der vorstehenden Ausführungsform ist so konfiguriert, dass er sich zusammenzieht, wenn die elektrische Schaltung einen Strom an den ersten Smart-Materialdraht anlegt, und der zweite Smart-Materialdraht ist so konfiguriert, dass er sich zusammenzieht, wenn die elektrische Schaltung einen Strom an den zweiten Smart-Materialdraht anlegt. Dementsprechend ist das Rotationselement so konfiguriert, dass es sich um die Welle in eine erste Richtung dreht, wenn sich der erste Smart-Materialdraht zusammenzieht. Ebenso ist das Drehelement konfiguriert, um sich um die Welle in eine zweite Richtung zu drehen, wenn sich der zweite Smart-Materialdraht zusammenzieht. Die vorstehende Kupplungsanordnung kann eine Kugel-Rampenkupplungsanordnung sein, worin das Drehelement eine Kugel-Rampen-Struktur ist. Die vorstehende Kupplungsanordnung kann jedoch auch eine einseitig wählbare Kupplungsanordnung sein, worin das Drehelement eine zwischen einer Taschenplatte und einer Strebe angeordnete Fensterplatte ist.
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Die vorliegende Offenbarung und ihre besonderen Merkmale/Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung anhand der beigefügten Zeichnungen noch deutlicher.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Diese und andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung, dem besten Modus, den Ansprüchen und den dazugehörigen Zeichnungen ersichtlich:
- 1A ist eine schematische Schnittansicht eines herkömmlichen Planeten-Zweigangmechanismus mit Bandbremse und Lamellenkupplung.
- 1B ist eine schematische Vorderansicht der Achse einer herkömmlichen Bandbremse.
- 2 eine schematische Vorderansicht einer Getriebekupplungstrommel und eines Bremsbandes aus intelligenten Materialien gemäß der vorliegenden Offenbarung.
- 3 ist eine schematische Schnittansicht eines Planeten-Zweigangmechanismus mit einer Smart-Material-Bandbremse gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
- 4 ist eine Seitenansicht eines ersten Bolzens oder eines zweiten Bolzens, der zumindest teilweise in einem Gehäuseschlitz angeordnet ist.
- 5 ist eine schematische Seitenansicht einer Kugel-RampenKupplungsanordnung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
- 6 ist eine erweiterte Ansicht einer wählbaren Einwegkupplung, die einen Smart-Materialdraht gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung implementiert.
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Gleiche Referenznummern beziehen sich auf gleiche Teile in der Beschreibung der verschiedenen Ansichten der Zeichnungen.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Es wird nun im Detail auf derzeit bevorzugte Zusammensetzungen, Ausführungsformen und Verfahren der vorliegenden Offenbarung Bezug genommen, welche die besten Arten der Durchführung der vorliegenden Offenbarung darstellen, die den Erfindern gegenwärtig bekannt sind. Die Figuren sind nicht notwendigerweise maßstäblich. Es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich exemplarisch für die vorliegende Offenbarung sind, die in verschiedenen und alternativen Formen ausgeführt werden kann. Daher sind die spezifischen Details, die hierin offenbart werden, nicht als Beschränkungen zu verstehen, sondern lediglich als repräsentative Grundlage für jegliche Aspekte der vorliegenden Offenbarung und/oder dienen nur als repräsentative Grundlage, um Fachleuten auf dem Gebiet die verschiedenen Anwendungsmöglichkeiten zu vermitteln.
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Außer in den Beispielen oder wenn ausdrücklich erwähnt, sind alle nummerischen Angaben über Materialmengen oder Reaktions- und/oder Nutzungsbedingungen in dieser Beschreibung so zu verstehen, dass sie durch den Zusatz „etwa“ modifiziert werden, sodass sie den weitestmöglichen Umfang der vorliegenden Offenbarung beschreiben. Das Ausführen innerhalb der angegebenen nummerischen Grenzen wird im Allgemeinen bevorzugt. Ferner, wenn nicht ausdrücklich anders angegeben: Prozent, „Teile von“ und Verhältniswerte nach Gewicht; Wenn eine Gruppe oder Klasse von Materialien für einen bestimmten Zweck im Zusammenhang mit der vorliegenden Offenbarung als geeignet oder bevorzugt beschrieben wird, bedeutet das, dass Mischungen von zwei oder mehreren Mitgliedern der Gruppe oder Klasse gleichermaßen geeignet oder bevorzugt sind; die erste Definition eines Akronyms oder einer anderen Abkürzung gilt für alle nachfolgenden Verwendungen derselben Abkürzung und gilt in entsprechender Anwendung für normale grammatikalische Variationen der anfangs definierten Abkürzung entsprechend. Und es wird, sofern nicht ausdrücklich anders angegeben, die Messung einer Eigenschaft wird anhand derselben Technik gemessen, wie vorher oder nachher für dieselbe Eigenschaft angegeben ist.
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Es versteht sich ferner, dass die vorliegende Offenbarung nicht auf die bestimmten Ausführungsformen und Verfahren beschränkt ist, die im Folgenden beschrieben werden, da bestimmte Komponenten und/oder Bedingungen natürlich variieren können. Des Weiteren dient die hierin verwendete Terminologie nur zum Zweck der Beschreibung verschiedener Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung und ist in keiner Weise als einschränkend zu verstehen.
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Es wird ferner darauf hingewiesen, dass, wie in der Spezifikation und den angehängten Patentansprüchen verwendet, die Singularformen „ein/e“ und „der/die/das“ auch die Pluralverweise umfassen, es sei denn, aus dem Kontext geht eindeutig etwas anderes hervor. Der Verweis auf eine Komponente im Singular soll beispielsweise eine Vielzahl von Komponenten umfassen.
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Der Begriff „umfassend“ ist gleichbedeutend mit „beinhaltend“, „aufweisend“, „enthaltend“ oder „gekennzeichnet durch“. Diese Begriffe sind einschließlich und offen auszulegen, und schließen zusätzliche ungenannte Elemente oder Verfahrensschritte nicht aus.
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Der Ausdruck „bestehend aus“ schließt jedes Element, jeden Schritt oder Bestandteil aus, der nicht in dem Anspruch spezifiziert ist. Der Ausdruck „im Wesentlichen bestehend aus“ begrenzt den Umfang eines Anspruchs auf die angegebenen Materialien oder Schritte, plus denjenigen, die nicht erheblich die Grund- und neuartigen Merkmal(e) des beanspruchten Gegenstands beeinflussen.
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Die Begriffe „umfassend“, „bestehend aus“ und „im Wesentlichen bestehend aus“ können alternativ verwendeten werden. Wo einer von diesen drei Begriffen verwendet wird, kann der vorliegend offenbarte und beanspruchte Gegenstand die Verwendung eines der anderen beiden Begriffe beinhalten.
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Offenbarungen der Veröffentlichungen, auf die in dieser Anwendung verwiesen wird, gelten durch Bezugnahme in vollem Umfang in diese Anwendung aufgenommen, um den Stand der Technik, auf die sich dies vorliegende Offenbarung bezieht, genauer zu beschreiben.
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Die folgende ausführliche Beschreibung ist ihrer Art nach lediglich exemplarisch und beabsichtigt nicht, die vorliegende Offenbarung oder die Anwendung oder Verwendungen der vorliegenden Offenbarung zu begrenzen. Darüber hinaus besteht keinerlei Verpflichtung zur Einschränkung auf eine der im vorstehenden Hintergrund oder in der folgenden ausführlichen Beschreibung dargestellten Theorien.
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Die vorliegende Offenbarung sieht eine Kupplungsanordnung 10 für ein Automatikgetriebe vor. Die Kupplungsanordnung 10 beinhaltet eine Trommel 12, ein Bremsband 14, ein Smart-Materialband 24 und eine elektrische Schaltung 27. Das Bremsband 14 umgibt im Wesentlichen die Trommel 12. Das Bremsband 14 beinhaltet eine Innenfläche 16 mit hoher Reibung, eine Außenfläche 18 mit niedriger Reibung, ein erstes Ende 20 und ein zweites Ende 22. Das Smart-Materialband 24 beinhaltet ein Anfangsende 28 und ein Abschlussende 26, worin das Anfangsende 28 des Smart-Materialbandes 24 mit dem zweiten Ende 22 des Bremsbandes 14 gekoppelt ist, während das Abschlussende 26 des Smart-Materialbandes 24 mit dem ersten Ende 20 des Bremsbandes 14 gekoppelt ist. Die elektrische Schaltung 27 kann konfiguriert werden, um einen elektrischen Strom auf das Smart-Materialband 24 zu übertragen. Das Smart-Materialband 24 ist konfiguriert, um zu reagieren, wenn der elektrische Strom an das Smart-Materialband 24 angelegt wird, um den Abstand zwischen dem ersten und zweiten Ende 22 des Bremsbandes 14 und dem Eingriff des Bremsbandes 14 gegen die Trommel 12 zu ändern, um die Drehbewegung der Trommel 12 zu begrenzen. Wenn sich das Smart-Materialband 24 beim Anlegen des elektrischen Stroms zusammenzieht, zieht es das erste und zweite Ende 22 des Bremsbandes 14 näher zusammen und zieht das Bremsband 14 gegen die Trommel 12, um die Drehbewegung der Trommel 12 zu begrenzen. Alternativ, wenn sich das Smart-Materialband 24 ausdehnt, wenn der elektrische Strom angelegt wird, dann gibt es das erste und zweite Ende 22 des Bremsbandes 14 frei, um sich weiter auseinander zu bewegen, und das Bremsband 14, zum Ausdehnen von der Trommel 12 weg, um die Drehbewegung der Trommel 12 zu ermöglichen. Das Smart-Materialband 24 kann ein Draht 34 sein. Alternativ kann das Smart-Materialband 24 eine Breite aufweisen, die eine Smart-Materialbreite 36 definieren kann, die kleiner ist als eine Bremsbandbreite 38 des Bremsbandes 14. Die Breite des Smart-Materials 36 kann daher groß genug sein, sodass das Smart-Materialband 24 ein Band (kein Draht 34) sein kann. In Bezug auf alle Ausführungsformen in der vorliegenden Offenbarung können die verschiedenen Smart-Materialdrähte/-Bänder aus einem oder mehreren einer Vielzahl von Materialien gebildet werden, zu denen unter anderem ein piezoelektrisches Material, eine Formgedächtnislegierung, ein magnetostriktives Material oder ein Formgedächtnispolymer gehören.
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Es versteht sich, dass in der vorstehenden exemplarischen nichteinschränkenden Ausführungsform ein erster Bolzen 30 und ein zweiter Bolzen 32 in der Kupplungsanordnung 10 beinhaltet sein können. Der erste Bolzen 30 kann konfiguriert werden, um das Anfangsende 28 des Smart-Materialbandes 24 mechanisch und elektrisch mit dem zweiten Ende 22 des Bremsbandes 14 zu verbinden, während der zweite Bolzen 32 konfiguriert ist, um das Abschlussende 26 des Smart-Materialbandes 24 mechanisch und elektrisch mit dem ersten Ende 20 des Bremsbandes 14 zu verbinden. Jeder der ersten und zweiten Bolzen 30, 32 ist konfiguriert, um innerhalb der entsprechenden ersten und zweiten (verlängerten) Aussparungen 40, die im Gehäuse definiert sind, zu gleiten. Siehe 2-4. Es versteht sich auch, dass das Anfangs- und Abschlussende (28 bzw. 26) des Smart-Materialbandes 24 (oder Draht) ebenfalls in elektrischer Verbindung mit der elektrischen Schaltung 27 stehen. Darüber hinaus können, wie in 4 dargestellt, der erste und der zweite Bolzen 30, 32 j eweils optional mindestens eine Öffnung 41 definieren, die konfiguriert ist, um einen Endabschnitt 44 von jedem des Smart-Materialbandes 24 und des Bremsbandes 14 aufzunehmen und zu halten.
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In Bezug auf die vorstehende exemplarische Ausführungsform kann die Trommel 12 optional eine Kupplungsbremstrommel 46 sein. Die Kupplungsbremstrommel 12 kann konfiguriert sein, um zumindest teilweise ein Kupplungspaket 48, eine Abtriebswelle 50 und eine Vielzahl von Zahnrädern 52 aufzunehmen, wie in 3 dargestellt. Die Vielzahl von Zahnrädern 52 kann, jedoch nicht notwendigerweise, ein Sonnenrad 54 und mindestens ein Planetenrad 56 sein. Dennoch kann, wie in 3 dargestellt, eine Abtriebswelle 50 über die vorgenannten Zahnräder 52 mit einer Eingangswelle 58 gekoppelt werden.
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Unter Bezugnahme nun auf 5 ist eine Kugel-Rampenkupplung dargestellt, die auch ein Stellglied aus einem intelligenten Material implementiert. Das Smart-Materialstellglied beinhaltet einen ersten Smart-Materialdraht 64 in Verbindung mit einer ersten Schaltung 76 und einen zweiten Smart-Materialdraht 66 in Verbindung mit mindestens einer der ersten Schaltung 76 oder einer zweiten Schaltung 76'. Jeder der ersten und zweiten Smart-Materialdrähte 64, 66 beinhaltet ein Gehäuseende 68 und ein Ankerende 70, worin das Gehäuseende 68 am Gehäuse 62 befestigt ist, während das Ankerende 70 an einer äußeren Umfangsfläche der Kugelrampenstruktur 82 befestigt ist. Wie dargestellt, sind die Ankerenden 70 für jede der Smart-Materialdrähte 64, 66 jeweils auch in elektrischer Verbindung mit einer entsprechenden elektrischen Schaltung 76, 76' über eine (flexible) Leitung 87, wodurch der Stromkreis geschlossen wird. Es versteht sich, dass das Gehäuseende 68 des ersten Smart-Materialdrahtes 64 an einer ersten Seite 65 des Gehäuses 62 befestigt ist, während das Gehäuseende 68 des zweiten Smart-Materialdrahtes 66 an einer zweiten Seite 67 des Gehäuses 62 befestigt ist, worin die zweite Seite 67 des Gehäuses 62 direkt gegenüber der ersten Seite 65 des Gehäuses 62 liegt. Dementsprechend reagiert der erste Smart-Materialdraht 64, wenn ein elektrischer Strom 78 an den ersten Smart-Materialdraht 64 angelegt wird, wodurch sich die Kugelrampenstruktur 82 um die Achse 90 in eine erste Richtung dreht. Wenn sich beispielsweise das Smart-Material ausdehnt, wenn Strom an den Smart-Materialdraht 64 (oder das Band) angelegt wird, erfolgt die Drehbewegung der Kugelrampenstruktur 82 in eine zweite Richtung 80 zur zweiten Seite 67 des Gehäuses 62. Wenn sich der Smart-Materialdraht 64 jedoch zusammenzieht, während der Strom 87 an den Smart-Materialdraht 64 angelegt wird, dann erfolgt die Drehbewegung der Kugelrampenstruktur 82 in eine erste Richtung 79 zur ersten Seite 65 des Gehäuses 62. Ähnlich verhält es sich mit Bezug auf den zweiten Smart-Materialdraht 66 (oder das Band), wenn ein elektrischer Strom 78 an den zweiten Smart-Materialdraht 66 (oder das Band) angelegt wird, wobei der zweite Smart-Materialdraht 66 (oder das Band) reagiert und die Kugelrampenstruktur 82 um die Achse 90 in eine zweite Richtung dreht. Wenn sich beispielsweise das Smart-Material ausdehnt, wenn Strom an den Smart-Materialdraht 66 (oder das Band) angelegt wird, erfolgt die Drehbewegung der Kugelrampenstruktur 82 in eine erste Richtung 79 zur ersten Seite 65 des Gehäuses 62. Wenn jedoch der Smart-Materialdraht 64 (oder das Band) sich zusammenzieht, während der Strom 78 an den Smart-Materialdraht 64 (oder das Band) angelegt wird, dann erfolgt die Drehbewegung der Kugelrampenstruktur 82 in eine zweite Richtung 80 zur zweiten Seite 67 des Gehäuses 62. Wenn sich die Kugelrampenstruktur 82 dreht, bewirkt die Drehung, dass die Kugel eine lineare Kraft 69 (in Richtung der Achse 90) in Richtung der zweiten Seite 67 (Kupplungsscheibe 67) ausübt.
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Unter Bezugnahme nun auf 6 ist eine wählbare Einwegkupplung dargestellt, die ein Smart-Materialstellglied implementiert. Das Smart-Materialstellglied beinhaltet einen ersten Smart-Materialdraht 64 und einen zweiten Smart-Materialdraht 66. Jeder der ersten und zweiten Smart-Materialdrähte 64, 66 beinhaltet ein Gehäuseende 68 und ein Ankerende 70, worin das Gehäuseende 68 am Gehäuse 62 befestigt ist, während das Ankerende 70 an einer äußeren Umfangsfläche der Fensterplatte 84 befestigt ist. Wie dargestellt, sind die Ankerenden 70 für jede der intelligenten Materialdrähte 64, 66 jeweils auch in elektrischer Verbindung mit einer entsprechenden elektrischen Schaltung 76, 76' über eine (flexible) Leitung 87, wodurch der Stromkreis geschlossen wird. Es versteht sich, dass das Gehäuseende 68 des ersten Smart-Materialdrahtes 64 an einer ersten Seite 65 des Gehäuses 62 befestigt ist, während das Gehäuseende 68 des zweiten Smart-Materialdrahtes 66 an einer zweiten Seite 67 des Gehäuses 62 befestigt ist, worin die zweite Seite 67 des Gehäuses 62 direkt gegenüber der ersten Seite 65 des Gehäuses 62 liegt. Dementsprechend reagiert der erste Smart-Materialdraht 64, wenn ein elektrischer Strom 78 an den ersten Smart-Materialdraht 64 angelegt wird, wodurch sich die Fensterplatte 84 um die Achse 90 dreht, um mindestens eine erste federbelastete Strebe 92 oder 94 in die Strebenplatte 88 durch eine Öffnung in der Fensterplatte 84 und in eine Aussparung in der Taschenplatte 86 einzugreifen. Ebenso reagiert der zweite Smart-Materialdraht 66, wenn ein elektrischer Strom 78 an den zweiten Smart-Materialdraht 66 angelegt wird, wodurch sich die Fensterplatte 84 um die Achse 90 dreht, um mindestens eine zweite federbelastete Strebe 94 oder 92 [Referenz 92 oder 94 gemäß den Hinweisen] in die Strebenplatte 88 durch eine Öffnung in der Fensterplatte 84 und in eine Vertiefung in der Taschenplatte 86 einzugreifen. Wenn sich beispielsweise der Smart-Materialdraht 64 (oder das Band) ausdehnt, wenn Strom an den Smart-Materialdraht 64 (oder das Band) angelegt wird, erfolgt die Drehbewegung der Kugelrampenstruktur 82 in eine zweite Richtung 80 zur zweiten Seite 67 des Gehäuses 62. Wenn sich der Smart-Materialdraht 64 (oder das Band) jedoch zusammenzieht, während der Strom 87 an den Smart-Materialdraht 64 angelegt wird, dann erfolgt die Drehbewegung der Kugelrampenstruktur 82 in eine erste Richtung 79 zur ersten Seite 65 des Gehäuses 62. Ähnlich verhält es sich mit Bezug auf den zweiten Smart-Materialdraht 66 (oder das Band), wenn ein elektrischer Strom 78 an den zweiten Smart-Materialdraht 66 (oder das Band) angelegt wird, wobei der zweite Smart-Materialdraht 66 (oder das Band) reagiert und die Kugelrampenstruktur 82 um die Achse 90 in eine zweite Richtung dreht. Wenn sich beispielsweise der zweite Smart-Material draht 66 (oder das Band) ausdehnt, wenn Strom 78 an den Smart-Materialdraht 66 (oder das Band) angelegt wird, erfolgt die Drehbewegung der Kugelrampenstruktur 82 in eine erste Richtung 79 zur ersten Seite 65 des Gehäuses 62. Wenn jedoch der Smart-Materialdraht 64 (oder das Band) sich zusammenzieht, während der Strom 78 an den Smart-Materialdraht 64 (oder das Band) angelegt wird, dann erfolgt die Drehbewegung der Kugelrampenstruktur 82 in eine zweite Richtung 80 zur zweiten Seite 67 des Gehäuses 62. Es versteht sich, dass die ersten und zweiten Streben 92, 94 jeweils Spiegelkonfigurationen der anderen sind, um die Drehbewegung der Taschenplatte 86 in eine bestimmte Richtung (erste Richtung 79 oder zweite Richtung 80) zu lenken, sobald entweder eine die erste Strebe 92 oder die zweite(n) Strebe(n) 94 mit der Taschenplatte 86 durch die Öffnung(en) der Fensterplatte 84 in Eingriff steht.
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Daher beinhaltet eine Kupplungsanordnung 60 für ein Fahrzeuggetriebe in Bezug auf die in den 5 und 6 dargestellten Kupplungsanordnungen ein Gehäuse 62, erste und zweite Smart-Materialdrähte 64, 66 (oder Bänder) und ein Drehelement 72. Das Drehelement 72 kann eine Fensterplatte 84 sein, wie zuvor beschrieben und in der wählbaren Einwegkupplungsanordnung 91 in 6 dargestellt, oder eine Kugelrampenstruktur 82, wie zuvor beschrieben und als Kugelrampenkupplungsanordnung 93 in 5 dargestellt. Der erste Smart-Materialdraht 64 kann an einer ersten Seite 65 des Gehäuses 62 befestigt werden, während der zweite Smart-Material draht 66 an einer zweiten Seite 67 des Gehäuses 62 befestigt werden kann, worin die zweite Seite 67 des Gehäuses 62 gegenüber der ersten Seite 65 des Gehäuses 62 angeordnet ist. Jeder der ersten und zweiten Smart-Materialdrähte 64, 66 beinhaltet ein Gehäuseende 68 und ein Ankerende 70. Es versteht sich auch, dass sich das Drehelement 72 (z. B. aber nicht beschränkt auf eine Fensterplatte 84 und/oder eine Kugelrampenstruktur 82) um eine Welle 74 im Gehäuse 62 dreht. Das Ankerende 70 für jeden der ersten und zweiten Smart-Materialdrähte 64, 66 kann am Drehelement 72 befestigt werden, während das Gehäuseende 68 des ersten Smart-Materialdrahts 64 an der ersten Seite 65 des Gehäuses 62 befestigt ist und das Gehäuseende 68 des zweiten Smart-Material drahts 66 an der zweiten Seite 67 des Gehäuses 62 befestigt ist. Jede der ersten und zweiten Smart-Materialdrähte 64, 66 ist mit einer elektrischen Schaltung 76 verbunden. Siehe 5-6.
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In der vorstehenden Ausführungsform ist der erste Smart-Materialdraht 64 konfiguriert, um zu reagieren, wenn die elektrische Schaltung 76 einen Strom 78 an den ersten Smart-Materialdraht 64 anlegt, und der zweite Smart-Material draht 66 ist konfiguriert, um zu reagieren, wenn die elektrische Schaltung 76 einen Strom 78 an den zweiten Smart-Materialdraht 66 anlegt. Das heißt, die Smart-Materialdrähte 64, 66 können sich bei Anlegen des elektrischen Stroms 78 zusammenziehen und nach Unterbrechen des elektrischen Stroms 78 ausdehnen. Alternativ können sich die Smart-Materialdrähte 64, 66 nach Unterbrechen des elektrischen Stroms 78 zusammenziehen und bei Anlegen des elektrischen Stroms 78 ausdehnen. Es versteht sich, dass ein Strom 78 gleichzeitig nur auf einen aus den beiden Smart-Materialdrähten angewendet wird. Daher dreht sich das Drehelement 72 (ist zum Drehen konfiguriert) und/oder um die Welle 74 in eine erste Richtung 79, wenn sich der erste Smart-Materialdraht 64 zusammenzieht. Ebenso dreht sich das Drehelement 72 (ist zum Drehen konfiguriert) und/oder um die Welle 74 in eine zweite Richtung 80, wenn sich der zweite Smart-Materialdraht 66 zusammenzieht. Die ersten und/oder zweiten Smart-Materialdrähte 64, 66 können mehrfach um das Drehelement 72 gewickelt sein oder auch nicht.
