DE102019208838A1

DE102019208838A1 - Getriebe mit einer doppelten bidirektionalen eingabe und einer einzigen bidirektionalen ausgabe

Info

Publication number: DE102019208838A1
Application number: DE102019208838.4A
Authority: DE
Inventors: Scott C. Miller
Original assignee: Loc Performance Inc
Current assignee: Loc Performance Products LLC
Priority date: 2019-05-02
Filing date: 2019-06-18
Publication date: 2020-11-05
Also published as: CN111878550A; US11746855B2; US11193558B2; US20220260135A1; US20200347915A1

Abstract

Es wird ein Getriebe (oder Getriebegehäuse) mit einer doppelten bidirektionalen Eingabe an eine einzige bidirektionale Ausgabe offenbart, das eindeutige Übersetzungsverhältnisse zwischen jedem der bidirektionalen Eingaben und der einzelnen oder gemeinsamen bidirektionalen Ausgabe umfasst. Das Getriebegehäuse hat eine Getriebezuggestaltung mit zwei bidirektionalen Eingaben und einer (oder einer gemeinsamen) bidirektionalen Ausgabe. Die Vorrichtung ist so konfiguriert, dass das Drehmoment entweder über eine oder beide bidirektionalen Eingaben auf die bidirektionale Ausgabe übertragen werden kann. Der Getriebezug kann ein System mit konstantem Eingriff sein, das Gleitverzahnungen, Klauenkupplungen oder Synchronisierungen eliminiert, um zwischen Betriebsarten umzuschalten. Eine Sperrfunktion/-Komponente/-Element ermöglicht die Übertragung der Leistung oder des Drehmoments von einer ersten bidirektionalen Eingabe auf die gemeinsame bidirektionale Ausgabe unter Verwendung einer zweiten bidirektionalen Eingabe als fester Rotationsreferenz. Ebenso kann die erste bidirektionale Eingabe bei einer Übertragung der Leistung oder des Drehmoments von der zweiten bidirektionalen Eingabe auf die gemeinsame bidirektionale Ausgabe als feste Rotationsreferenz verwendet werden. Die Offenbarung kann auch einen Lastkombinierer für Planetenradsätze beinhalten, um beide bidirektionalen Eingaben dazu zu bringen, Drehmoment oder Leistung gleichzeitig auf die gemeinsame Ausgabe zu übertragen. Zusätzlich ermöglicht die Sperrfunktion/-Komponente/-Element die Übertragung des Drehmoments von beiden Eingaben unabhängig voneinander, ohne Rücklauf der anderen Eingabe.

Description

REGIERUNGSINTERESSENSERKLÄRUNG
Diese Erfindung wurde, zumindest teilweise, mit Unterstützung der US-Regierung unter der Vertragsnummer W15QKN-17-C-0120 gemacht. Die Regierung der Vereinigten Staaten hat bestimmte Rechte an dieser Erfindung.
TECHNISCHES GEBIET
Getriebe zur Übertragung von Drehmoment oder Leistung von einer Antriebsmaschine oder Eingabe auf einen Antriebsstrang oder eine Ausgabe sind wohl bekannt. Getriebe sind weit verbreitet und vielfältig und finden Anwendungen in verschiedenen mechanischen Geräten wie Waschmaschinen und anderen Geräten, Fahrzeugen und militärischen Anwendungen. Zu den Fahrzeuganwendungen gehört die Übertragung von Drehmoment oder Leistung von der Antriebsmaschine oder Motor auf die Antriebsräder. Die Elektrifizierung von Fahrzeugen stellt zusätzliche Probleme für Getriebe dar, die mit großem Aufwand betrieben werden. Elektrofahrzeugmotoren sind in der Lage, sehr hohe Drehmomente sehr schnell zu erreichen, und es werden geeignete Getriebe benötigt, die es dem Benutzer ermöglichen, die vom Motor auf die Ausgabe übertragenen Drehmomente zu steuern, so dass der Benutzer vorwärts- und rückwärtsfahren kann.
Die militärischen Anwendungen können Antriebssysteme zur Steuerung von Höhe und Richtungswinkel von Feldartillerie und von Hauptwaffensystemen gepanzerter Fahrzeuge, wie beispielsweise von Hauptgeschützen, beinhalten. In solchen militärischen Anwendungen kann eine Antriebseinheit mit einer manuellen Eingabe und einer motorisierten Eingabe zur Übertragung von Leistung auf eine einzige Ausgabe ausgestattet sein. Ein solcher Antrieb oder ein solches Getriebe kann Betriebsstörungen hervorrufen, bei denen der manuelle Betrieb nicht zufriedenstellend ist oder schnell von der Ausgabe entkoppelt, so dass bei Verwendung einer motorisierten Eingabe auch die manuelle Eingabe betätigt wird. Wenn die manuelle Eingabe nicht schnell entkoppelt wird, kann die Sicherheit des Bedieners beeinträchtigt werden.
Es besteht die Notwendigkeit eines Getriebes mit doppelter bidirektionaler Eingabe und einer einzigen bidirektionalen Ausgabe, um Leistung oder Drehmoment von mindestens einer Eingabe auf die einzige (gemeinsame) bidirektionale Ausgabe zu übertragen. Ein solches Getriebe kann ein anderes Übersetzungsverhältnis zwischen jeder Eingabe und einer gemeinsamen Ausgabe aufweisen. Ein solches Getriebe sollte auch ein „Zurücklaufen“ der nicht gekoppelten Eingabe verhindern, wenn eine Eingabe in Betrieb ist. Das Getriebe sollte schnell und nahtlos zwischen den einzelnen Eingaben umschalten und über eine einfache Bedienung und ein hohes Maß an Zuverlässigkeit verfügen.
ZUSAMMENFASSUNG
In einer Ausführungsform ist ein Getriebe (oder Getriebegehäuse) mit doppelter bidirektionaler Eingabe auf eine einzige oder gemeinsame bidirektionale Ausgabe offenbart, das unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse zwischen jedem der bidirektionalen Eingaben und der einzigen oder gemeinsamen bidirektionalen Ausgabe aufweist. Im Allgemeinen und ohne Einschränkung weist das Getriebe (Getriebegehäuse) ein Getriebezugdesign mit zwei bidirektionalen Drehmomenteingaben und einem (oder einer gemeinsamen) bidirektionalen Drehmomentausgabe auf. Die Vorrichtung (das Getriebe oder Getriebegehäuse) ist konfiguriert, um das Umschalten zwischen unabhängigem Übertragen von Drehmomenten über entweder einzelne Eingaben oder gleichzeitigem Übertragen der kombinierten Eingabedrehmomente auf die gemeinsame Drehmomentausgabe zu ermöglichen. In einer Ausführungsform kann der Getriebezug ein konstantes Eingriffssystem sein, das Gleitverzahnungen, Klauenkupplungen oder Synchronisierungen (wie sie in Fahrzeuggetrieben bekannt sind) eliminiert, um zwischen Betriebsmodi zu wechseln. Durch die Verwendung einer Kupplung oder Bremse wird die Leistung oder das Drehmoment von einer ersten bidirektionalen Drehmomenteingabe auf die gemeinsame bidirektionale Ausgabe übertragen, wobei eine zweite bidirektionale Eingabe als feste Rotationsreferenz verwendet wird. Ebenso kann die Leistung oder das Drehmoment von der zweiten bidirektionalen Drehmomenteingabe auf die gemeinsame bidirektionale Drehmomentausgabe die erste bidirektionale Drehmomenteingabe als feste Rotationsreferenz verwenden. Darüber hinaus können die Ausführungsformen der Offenbarung auch einen Lastkombinierer für Planetengetriebesätze beinhalten, um beide bidirektionalen Drehmomenteingaben dazu zu bringen, Drehmoment oder Leistung gleichzeitig auf die gemeinsame Drehmomentausgabe zu übertragen. Die Offenbarung stellt eine Reihe von Vorteilen dar, die eine Verbesserung gegenüber den bestehenden Getriebegehäusen oder Getrieben darstellen. Insbesondere das Getriebegehäuse oder die Getriebe der Offenbarung weisen einen konstanten Getriebeeingriff für eine hohe Zuverlässigkeit auf (d.h. keine Gleitverzahnungen oder Synchronisierungen). Die Offenbarung kann eine der bidirektionalen Drehmomenteingaben priorisieren, indem sie die zweite bidirektionale Drehmomenteingabe überschreibt. Darüber hinaus können die Ausführungsformen unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse zwischen den einzelnen bidirektionalen Drehmomenteingaben und der gemeinsamen Drehmomentausgabe aufweisen.
Figurenliste

1 ist eine perspektivische Seitenansicht einer Höhenantriebseinheit mit einem Getriebegehäuse gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung;
2 ist ein Funktionsblockdiagramm des allgemeinen, doppelten Antriebsgetriebegehäuses der Höhenantriebseinheit von 1;
3 ist eine Explosionszeichnung des doppelten Antriebsgetriebegehäuses, die dessen Einzelteile zeigt;
4 ist eine schematische Darstellung der motorisierten Getriebegehäusebauweise;
5 ist ein funktionales Kontextdiagramm der Höhenantriebseinheit;
6 ist eine Draufsicht auf die manuelle Eingabe für die Höhenantriebseinheit;
7 ist ein Zustandsübergangsdiagramm für die Höhenantriebseinheit.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, in denen sich ähnliche Bezugszeichen auf ähnliche Strukturen beziehen, ist 1 eine perspektivische Seitenansicht einer Ausführungsform der Offenbarung als Höhenantriebseinheit 10 für militärische Anwendungen. Die Höhenantriebseinheit weist ein Gehäuse 12 auf, das mit Befestigungsmitteln 14 an einem Eingabegehäuse 16 befestigt ist, das eine erste bidirektionale Drehmomenteingabe beinhaltet. Die Höhenantriebseinheit überträgt ein Drehmoment auf ein Elevationsgewindetriebsgehäuse (nicht dargestellt) und ermöglicht ein Umschalten zwischen Motor- und Griffradeingabe an einem Artilleriegeschütz oder Hauptgeschütz eines gepanzerten Fahrzeugs (nicht dargestellt). Der Motor, wie im Folgenden beschrieben wird, ist in ein kundenspezifisches Getriebegehäuse integriert, das eine doppelte, dreistufige (3) Getriebedrosselung, ein nahtloses Schalten der doppelten Eingaben und eine Motorsperre für einen Notfall oder Wartung bereitstellt. Die Höhenantriebseinheit kann zur Steuerung von Höhe und Positionierung von Feldartillerie oder eines Panzerhauptgeschützes verwendet werden. Fachleute verstehen, dass das Getriebegehäuse oder Getriebe mit einer doppelten bidirektionalen Eingabe und einer einzigen (gemeinsamen) bidirektionalen Ausgabe, wie hierin beschrieben wird, auch für Getriebe für Kraftfahrzeuge, wie beispielsweise Getriebe für Elektrofahrzeuge, oder andere Anwendungen angepasst werden kann.
Um zu 2 zu kommen, darin ist ein Flussdiagramm der motorisierten Getriebegehäuseanordnung 18 in einer Ausführungsform der Offenbarung dargestellt. Eine erste bidirektionale Drehmomenteingabe 20, dargestellt als Motor, normalerweise elektrisch, weist eine PS auf und ist mit einer Federkraftbremse elektrisch verbunden. Die erste ausrichtbare Drehmomenteingabe 20 überträgt ein Drehmoment über 22 auf einen ersten Getriebesatz 24. Die Anordnung ist mit einer manuellen Sperre 26 ausgestattet, die Service- oder Bedienungszwecken dient. Der erste Getriebesatz überträgt ein Drehmoment über 28 auf einen Planetenradsatz 30, der wiederum ein Drehmoment über 32 auf einen Kegelradsatz 34 überträgt. Der Kegelradsatz überträgt ein Drehmoment über 38 auf einen Elevationskugelgewindetrieb 36, um die Höhe eines Feld- oder Panzergeschützes zu steuern.
Eine zweite bidirektionale Drehmomenteingabe 42 (dargestellt als Handkurbel) überträgt ein Drehmoment über 44 auf eine bidirektionale Rücklaufsperrkupplung 46. Die bidirektionale Rücklaufsperrkupplung 46 kann als Bremse wirken, wenn die erste bidirektionale Drehmomenteingabe in Betrieb ist, um einen Rücklauf der zweiten bidirektionalen Drehmomenteingabe zu verhindern. Die bidirektionale Rücklaufsperrkupplung überträgt ein Drehmoment über 48 auf einen Getriebesatz 50. Der Getriebesatz 50 überträgt ein Drehmoment über 52 auf den Planetenradsatz. Die Übertragung von Drehmomenten von dem Planetenradsatz erfolgt wie zuvor beschrieben.
In einer Ausführungsform ist das Übersetzungsverhältnis der ersten bidirektionalen Drehmomenteinheit durch den Getriebesatz und den Planetenradsatz viel größer als das Übersetzungsverhältnis des zweiten bidirektionalen Drehmoments, das durch den entsprechenden Getriebesatz 50 zum Planetenradsatz zugeführt wird. Dies kann der Fall sein, wenn die zweite bidirektionale Drehmomenteingabe manuell betätigt wird und die erste bidirektionale Drehmomenteingabe ein Elektromotor oder dergleichen ist.
Um zu 3 zu kommen, 3 ist eine Explosionszeichnung des Mechanismus mit einer doppelten bidirektionalen Eingabe und einer einzigen bidirektionalen Ausgabe gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung. Eine erste bidirektionale Drehmomenteingabe, dargestellt als umkehrbarer Elektromotor 52, weist eine Welle 54 auf. Der Motor kann die Welle im oder gegen den Uhrzeigersinn drehen. Die Welle passt durch einen Kugellagerring 56, der einen Flansch 58 an einem Stirnrad 60 aufnimmt. Das Stirnrad 60 weist eine Welle 62 auf, auf der ein Nadellager 64 montiert ist. Nachdem die erste bidirektionale Eingabe beschrieben wurde, wird die erste bidirektionale Eingabeunterbrechung beschrieben. Ein zweites Stirnrad 66, das mehr Zähne aufweisen kann als das Stirnrad 60, ist an einer Welle 68 befestigt. Ein Stirnrad 70, das die gleiche Anzahl von Zähnen wie das Stirnrad 60 aufweisen kann, ist an einer Seite des Stirnrades 66 auf der Welle 68 befestigt. Auf der Welle, angrenzend an das Stirnrad 70, befindet sich ein Nadellager 72. Auf einer gegenüberliegenden Seite des Stirnrades 66 nimmt die Welle ein Kugellager 72 und ein Nadellager 74 auf. Das erste bidirektionale Eingabelaufrad wird nun beschrieben. Das Stirnrad 76 ist auf dem Nadellager 80 gelagert. Die Nadellageranordnung wird von der Spindel 78 getragen und durch ein Befestigungsmittel 82 an Ort und Stelle gehalten. Wenn die erste bidirektionale Eingabewelle gedreht wird, greift das Stirnrad 60 drehbar in das Stirnrad 66 ein, das wiederum das Stirnrad 70 veranlasst, in ein erstes Sonnenrad 86 einzugreifen, um die einfache bidirektionale Ausgabewelle 88 zu drehen. Die Ausgabewelle ist mit einem Kegelrad 90 ausgestattet, das mit einem Kegelrad 92 in Eingriff kommen kann oder auch nicht.
In Bezug auf die zweite bidirektionale Eingabe ist eine Welle 94 mit Ringkugellagern 96, 98 ausgestattet. Die Eingabewelle wirkt mit einer bidirektionalen Rücklaufsperrkupplung 100 zusammen, die ein- oder ausrastet, um eine Drehung der Ausgabewelle wie beschrieben zu ermöglichen. Die Ausgabe der Kupplung überträgt ein Drehmoment auf die Stirnradanordnung 104, die durch ein Ringkugellager 102 radial getragen wird. Das Stirnrad 104 weist ein Nadellager 106 auf, um das Sonnenrad 86 zu tragen. Ein Stirnrad 86 treibt eine Getriebeanordnung an, die aus einer Welle 108, ausgestattet mit einem Stirnrad 110 und an einem Ende mit einem Nadellager 112, sowie einem Stirnrad 114 besteht. Die Welle trägt auch ein Nadellager 116. Ein Stirnrad 114 treibt ein Hohlrad 126 an und über den Planetenradsatz bis zur Ausgabewelle 88.
Das Planetenradgehäuse wird nun beschrieben. Eine Vielzahl von Planetenradsätzen 118, die auf der von Kugellagern 120, 122 getragenen Wellenanordnung 88 mitgeführt werden, sind mit dem Sonnenrad 86 der ersten bidirektionalen Eingabe und der Hohlradanordnung 126, die mit der zweiten bidirektionalen Eingabe in Eingriff steht, in Eingriff. In dieser Ausführungsform weist das Hohlrad 126 ein Innen- und Außenrad auf, um mit den Planetenrädern 118 und dem Stirnrad 114 der zweiten bidirektionalen Eingabe in Eingriff zu kommen. Das Hohlrad 126 wird durch ein Kugellager 124 getragen. Der Planetensatz treibt die Ausgabewelle und das Kegelrad 90 an. Ein Sperrring 130 hält alle beschriebenen Komponenten auf der rechtwinkligen Ausgabewelle, die durch eine Buchse 128 vom Gehäuse getragen wird. Die bidirektionale Ausgabewelle ist mit einem Kegelrad 92 ausgestattet, das so konfiguriert ist, dass es mit dem Kegelrad 90 zusammenwirken kann.
Um nun zu 4 zukommen, in 4 ist eine schematische Architektur einer Ausführungsform des Getriebegehäuses oder Getriebes mit einer doppelten bidirektionalen Eingabe und einer einzigen bidirektionalen Ausgabe dargestellt. Insbesondere die erste bidirektionale Drehmomenteingabe, dargestellt als Motoreingabegetriebe 134, wirkt mit der Motorzwischengetriebeanordnung 136 zusammen, um die Ausgabewelle anzutreiben. Eine Sonnenradanordnung 140 wirkt mit der Planetenradanordnung 142 zusammen, wie zuvor erläutert, um eine Ausgabe der ersten bidirektionalen Eingabe, die als Motor dargestellt ist, zu übertragen. Die Planetenradanordnung greift in die Hohlradanordnung 144 ein, um die Trägerkegelradanordnung 146 anzutreiben, die wiederum in die Kegelradausgabewelle 148 eingreift. Die zweite bidirektionale Eingabe, dargestellt als Welle 150 des manuellen Eingabeelements, wird gedreht und greift in das manuelle Eingabegetriebe 152 ein. Das manuelle Eingabegetriebe greift in das manuelle Zwischengetriebe an der Getriebeschnittstelle 158 ein, wobei ein manuelles Zwischengetriebe 154 in das Hohlrad 144 zum Antreiben des Planetenradsatzes eingreift. Wie bereits zuvor erörtert, verwendet die Ausführungsform durchwegs verschiedene Kugellager 160 und Nadellager 162, wie durch die jeweiligen symbolischen Darstellungen derselben, bezeichnet durch die Bezugszeichen, angedeutet wird.
Während eines manuellen Betriebs wird eine Drehbewegung in die zweite bidirektionale Eingabe 150 eingegeben. Durch die bidirektionale Rücklaufsperrkupplung 100 und die Getriebeschnittstellen 152 bis 158 und 154 bis 144. Das Sonnenrad 140 des Planetenradsatzes wird entweder mit dem eingerasteten Sperrstift oder elektrisch gelöster, abgeschalteter (verriegelter) Federkraftbremse 156 gesperrt. Dies dient als Bezug um die Ausgabe 146 in Bezug auf das Hohlrad 114 anzutreiben. Während eines motorisierten Betriebs (erste bidirektionale Eingabe) muss der Sperrstift gelöst und die elektrisch gelöste Federkraftbremse eingeschaltet (frei drehbar) sein. Der Motor überträgt eine Drehung durch die Zahnräder 134, 136 und 138, um die Sonnenradanordnung 140 anzutreiben. Aufgrund der konstruierten Funktion der bidirektionalen Rücklaufsperrkupplung 100 ist das Hohlrad 144 wirksam gesperrt, da es die zweite bidirektionale Eingabe 150 nicht durch die Kupplung 100 drehen kann. Dieser Effekt stellt die festgelegte Rotationsreferenz für das Sonnenrad 140 zum Antreiben der bidirektionalen Eingabe 146 bereit. In dieser Ausführungsform können sowohl die erste als auch die zweite bidirektionale Eingabe zur einzigen bidirektionalen Ausgabe getrieben werden, vorausgesetzt, dass ihre Drehmomente ausgeglichen sind und dass der Sperrstift gelöst ist. Ihre gemeinsame Ausgabe ist die Summe ihrer Drehzahlen gemäß den für Planetengetriebe geltenden Gleichungen. Um diese Funktion zu ermöglichen, muss das Drehmoment am gemeinsamen Schnittstellenpunkt im Gleichgewicht sein.
Um nun zu 5 zukommen, in 5 ist ein Schaltplan des funktionalen Kontextdiagramms für eine Ausführungsform des Getriebegehäuses (Getriebes) mit einer doppelten bidirektionalen Eingabe und einer einzigen bidirektionalen Ausgabe der Offenbarung zu sehen. Insbesondere ist eine elektrische Energiequelle 166, wie beispielsweise eine Batteriepackung oder eine andere Energiequelle, mit der Motorsteuerung 170 über 168 elektrisch verbunden. Die Motorsteuerung ist über 172 elektrisch mit der Bedienoberfläche 174 verbunden. In einer Ausführungsform ist die Bedienoberfläche ein Rheostatschalter oder ein anderer variabler Schalter, der Energie an die Motorsteuerung sendet, um die Motordrehzahl und Drehrichtung zu steuern. Wenn sich die Bedienoberfläche in einer ersten Position befindet, dreht sich der Motor in eine erste Richtung mit einer variablen Geschwindigkeit, und wenn sich die Bedienoberfläche in einer zweiten Position befindet, dreht sich der Motor in eine entgegengesetzte Richtung mit einer variablen Geschwindigkeit. In noch einer weiteren Ausführungsform beinhaltet mindestens die Motorsteuerung und/oder die Bedienoberfläche 174 eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) 171 und einen Speicher zum Speichern von Anweisungen und anderen Daten. Die CPU greift auf den Speicher für darin gespeicherte Befehle zu. Die Befehle können auf Motor-UpM, eine Drehrichtung der Ausgabewelle oder andere Anweisungen, die sich auf das Drehmoment beziehen, bezogen sein. Andere Anweisungen können den Zustand oder die Funktion der bidirektionalen Rücklaufsperrkupplung und der Bremse beinhalten, um zu steuern, ob es der ersten, zweiten oder beiden bidirektionalen Eingaben gestattet sein soll, ein Drehmoment auf die einzige bidirektionale Ausgabe auszuüben. Der Speicher kann über RAM, ROM, DRAM, PROM, EEPROM, FLASH oder einen anderen Speicher verfügen. Die Befehle im Speicher können in Tabellen oder Kurven im Speicher gespeichert sein.
Die Bedienoberfläche ermöglicht es einem Bediener (oder einer Computervorrichtung), Befehle über 176 an die Motorsteuerung zu senden, um einen der im Motorspeicher gespeicherten Befehle auszuführen. Die Motorsteuerung kann Befehle 175 zum Aktivieren der motorisierten Antriebseinheit 178 senden und die Drehrichtung und die Größe des von der motorisierten Antriebseinheit zu erzeugenden Drehmoments regeln. Dies kann durch Steuern der vom Motor erzeugten Umdrehungen pro Minute (UpM) und/oder durch Steuern der Drehrichtung der Motorausgabewelle erreicht werden. Die Motorsteuerung sendet weiterhin Datensignale 182 an die Motorantriebseinheit bezüglich des Zustands und der Funktion der elektrisch gelösten Federkraftbremse oder Kupplung. Die Bremse oder Kupplung kann gesteuert werden, um auf UpM oder Drehmomente zu reagieren, um zu steuern, ob die erste, zweite oder beide bidirektionalen Eingaben auf die einzige bidirektionale Ausgabe angewendet werden sollen, dargestellt als die Antriebswelle 173. Dies kann durch Überwachen der UpM oder des Drehmoments 184 erreicht werden, das von der zweiten bidirektionalen Eingabe 186 erzeugt wird. Die motorisierte Antriebseinheit CPU kann die UpM oder das von der ersten bidirektionalen Eingabe erzeugte Drehmoment steuern, um die UpM der zweiten bidirektionalen Eingabe abzugleichen. In diesem Zustand wird ein Drehmoment 188 von der ersten und zweiten bidirektionalen Eingabe auf die einzige bidirektionale Ausgabe 190 übertragen. Der Zustand und die Betriebsleistung jeder der ersten und zweiten bidirektionalen Eingaben können zur Verarbeitung und Entscheidungsfindung an die Motorsteuerung 170 zurückgegeben werden. Wie bereits erwähnt, ist es je nach Zustand des Sperrstiftes und der Federkraftbremse auch möglich, das Getriebe (Getriebegehäuse) so zu betreiben, dass ein Drehmoment entweder mit der ersten oder zweiten bidirektionalen Eingabe auf die einzige bidirektionale Ausgabe übertragen wird.
6 ist eine Draufsicht auf eine Bedienoberfläche 174 gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung. Wie sich zeigt, ist 6 auf eine militärische Anwendung ausgerichtet und wird als solche ohne Einschränkung auf die Anwendbarkeit oder Modifizierungen beschrieben, die möglich sind, die Bedienoberfläche an jeden Verwendungszweck anzupassen, der mit dem weitesten Umfang der Offenbarung übereinstimmt.
Die Bedienoberfläche 174 weist eine Freigabetaste oder einen Schalter 192 auf, der es einem Bediener ermöglicht, auszuwählen, ob die Bedienoberfläche eingeschaltet werden soll, um das Getriebegehäuse (Getriebe) mit einer doppelten bidirektionalen Eingabe und einer einzigen bidirektionalen Ausgabe gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung zu steuern. In dieser Ausführungsform der Offenbarung, wenn der Schalter 192 nicht geschlossen (aktiviert) ist, sendet die Bedienoberfläche keine Befehle an die motorisierte Steuerung. In diesem Zustand ist die motorisierte Antriebseinheit nicht aktiviert und es kann kein Drehmoment von der Motorantriebseinheit erzeugt werden (erste bidirektionale Eingabe). In dieser Ausführungsform muss der Schalter 192 vom Bediener positiv aktiviert und in diesem Zustand gehalten werden, um die Bedienoberfläche zu aktivieren. Wenn die Bedienoberfläche aktiviert ist, ist es möglich, die erste bidirektionale Eingabe (motorisierte Antriebseinheit) zu bedienen, indem Befehle von der Bedienoberfläche, wie zuvor beschrieben wurde, an die Motorsteuerung gesendet werden. Die Bedienoberfläche kann mit einem variablen Schalter oder Rheostat 194 ausgestattet sein, um die von der motorisierten Antriebseinheit 178 erzeugten UpM und die Drehrichtung der Motoreingabewelle 54 zu steuern. In dieser Ausführungsform kann keine Bewegung der motorisierten Antriebseinheitswelle 54 erfolgen, es sei denn, der variable Schalter 194 wird von seiner nicht aktivierten Position 196 in eine erste Position 198 bewegt, um die Höhe eines Artilleriegeschützes oder eines Hauptgeschützes eines Panzerfahrzeugs schrittweise zu erhöhen. Wenn der Schalter 194 schrittweise von seinem inaktiven Zustand in seine erste Position 196 bewegt wird, erhöht sich die Geschwindigkeit der Änderung der Geschützhöhe. Dies ist auf die Erhöhung der UpM und des von der motorisierten Antriebseinheit erzeugten Drehmoments zurückzuführen. Sobald die UpM der motorisierten Antriebseinheit die durch eine manuelle Eingabe erzeugten UpM überschreiten, wird die manuelle Drehmomenteingabe (zweite bidirektionale Eingabe) über die Kupplung, wie vorstehend beschrieben wurde, deaktiviert, und das Drehmoment für die einzige bidirektionale Ausgabe wird ausschließlich durch die motorisierte Antriebseinheit (erste bidirektionale Eingabe) erzeugt. Wie in 6 angedeutet ist, bewirkt ein Bewegen des variablen Schalters 194 in eine zweite Position 199, dass die Geschützhöhe schrittweise abnimmt. Dies kann durch Umkehrung der Drehbewegung der motorisierten Antriebseinheit erreicht werden. Auch hier gilt: Wenn der Schalter 194 schrittweise in die zweite Position bewegt wird, erhöht sich die Geschwindigkeit der Änderung der Geschützhöhe.
Es ist ersichtlich, dass die Bedienoberfläche so einfach konfiguriert werden könnte wie die Steuerungen für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Elektrofahrzeug, und dass das Getriebegehäuse mit einer doppelten bidirektionalen Eingabe und einer einzigen bidirektionalen Ausgabe als Getriebe für das Fahrzeug konfiguriert ist. Der Schalter 194 könnte der Startschalter für das Fahrzeug sein, und der variable Schalter 196 könnte eine Getriebesteuerung sein, die es einem Bediener ermöglicht, sowohl die Geschwindigkeit als auch die Richtung der Fahrzeugbewegung zu steuern.
7 ist ein Zustandsübergangsdiagramm, das das Verhalten einer Ausführungsform der Offenbarung beschreibt. Insbesondere ist der voreingestellte Zustand 200 des Getriebegehäuses (Getriebes) mit einer doppelten bidirektionalen Eingabe und einer einzigen bidirektionalen Ausgabe ausgeschaltet. Wenn es eingeschaltet wird, wie beispielsweise durch Aktivieren des Schalters 192, zeigt der Übergangszustand 1 an, dass das Getriebegehäuse bereit ist, Bedingung 202 auszuführen. Wenn der Schalter 192 nicht aktiviert wird, ist das Getriebegehäuse mit einer doppelten bidirektionalen Eingabe und einer einzigen bidirektionalen Ausgabe ausgeschaltet und, wie bei 2 angedeutet ist, ist eine Geschützhöhenbewegung mit dem Getriebegehäuse nicht möglich. Wenn der Schalter 192 aktiviert und der variable Schalter 194 in eine erste Richtung bewegt wird, kann das Geschütz angehoben werden 204, wie bei 3. Wenn der variable Schalter in seine inaktive Position gebracht wird, befindet sich das Getriebegehäuse in einem Bereitschaftszustand 202, wie bei 4. Wenn der variable Schalter 194 in seine zweite Position bewegt wird, kann die Geschützhöhe 206 verringert werden. Das Getriebegehäuse kann durch den variablen Schalter aktiviert werden, vorausgesetzt, es wird eine minimale Spannung erkannt und steht der motorisierten Einheit zur Verfügung, wie bei 6.
Es ist vorgesehen, dass der Umfang der vorliegenden Verfahren und Vorrichtungen durch die folgenden Patentansprüche definiert wird. Es ist jedoch zu verstehen, dass die offenbarten Systeme und Verfahren anders gehandhabt werden können, als es ausdrücklich erklärt und veranschaulicht wurde, ohne von ihrem Sinn oder Umfang abzuweichen. Es sollte von Fachleuten verstanden werden, dass verschiedene Alternativen zu den hierin beschriebenen Konfigurationen bei der Ausübung der Patentansprüche angewendet werden können, ohne vom Sinn und Umfang, wie in den folgenden Patentansprüchen definiert ist, abzuweichen. Der Umfang der offenbarten Systeme und Verfahren sollte nicht unter Bezugnahme auf die vorstehende Beschreibung, sondern unter Bezugnahme auf die beigefügten Patentansprüche sowie den gesamten Umfang von Entsprechungen, zu denen diese Patentansprüche berechtigt sind, bestimmt werden. Es ist zu erwarten und beabsichtigt, dass zukünftige Entwicklungen in dem hier erörterten Fachgebiet stattfinden und dass die offenbarten Systeme und Verfahren in solche zukünftigen Beispiele einbezogen werden. Darüber hinaus sollen alle in den Patentansprüchen verwendeten Begriffe ihre weitestgehenden begründeten Bauarten und ihre gewöhnlichen Bedeutungen im Sinne der Fachwelt erhalten, sofern hierin nicht ausdrücklich etwas anderes angegeben wird. Insbesondere sollte die Verwendung der einzelnen Artikel wie „ein(e)“, „der/die/das“, „genannte(r)“, usw. so verstanden werden, dass sie eines oder mehrere der angegebenen Elemente bezeichnen, es sei denn, ein Patentanspruch verweist auf eine ausdrückliche gegenteilige Einschränkung. Es ist vorgesehen, dass die folgenden Patentansprüche den Umfang der Vorrichtung definieren und dass das Verfahren und die Vorrichtung im Umfang dieser Patentansprüche und ihrer Äquivalente dadurch abgedeckt werden. Zusammenfassend ist zu verstehen, dass die Vorrichtung modifizier- und veränderbar und nur durch die folgenden Patentansprüche eingeschränkt ist.

Claims

Ein Getriebe mit einer doppelten bidirektionalen Eingabe und einer einzigen bidirektionalen Ausgabe, umfassend: eine erste bidirektionale Drehmomenteingabe, eine zweite bidirektionale Drehmomenteingabe und eine einzige bidirektionale Drehmomentausgabe; wobei jede der genannten ersten und zweiten bidirektionalen Drehmomenteingabe konfiguriert ist, ein Drehmoment auf die einzige bidirektionale Drehmomentausgabe, die auf eine Drehmomentgröße an jeder der genannten ersten und zweiten bidirektionalen Eingaben reagiert, einzeln oder kombiniert zu übertragen.
Das Getriebe mit einer doppelten bidirektionalen Eingabe und einer einzigen bidirektionalen Ausgabe nach Patentanspruch 1, wobei eine elektronische Steuerung die Drehmomentgröße von der genannten ersten bidirektionalen Drehmomenteingabe mit der Drehmomentgröße von der genannten zweiten bidirektionalen Drehmomenteingabe vergleicht, um eine Drehmomentübertragung auf die einzige bidirektionale Drehmomentausgabe zu ermöglichen.
Das Getriebe mit einer doppelten bidirektionalen Eingabe und einer einzigen bidirektionalen Ausgabe nach Patentanspruch 1, wobei das Drehmoment von der ersten bidirektionalen Drehmomenteingabe und der zweiten bidirektionalen Drehmomenteingabe selektiv an die einzige bidirektionale Drehmomentausgabe übertragen wird.
Das Getriebe mit einer doppelten bidirektionalen Eingabe und einer einzigen bidirektionalen Ausgabe nach Patentanspruch 1, weiterhin enthaltend eine bidirektionale Rücklaufsperrfunktion an genannter zweiter bidirektionaler Drehmomenteingabe; wobei die genannte variable Sperrfunktion eine Übertragung von Drehmoment, das durch die zweite bidirektionale Drehmomenteingabe erzeugt wird, an die einzige bidirektionale Drehmomentausgabe selektiv beendet.
Das Getriebe mit einer doppelten bidirektionalen Eingabe und einer einzigen bidirektionalen Ausgabe nach Patentanspruch 1, weiterhin enthaltend eine Sperrfunktion, die einen Rücklauf von einer der genannten ersten oder zweiten bidirektionalen Eingabe verhindert, während das Drehmoment von der jeweils anderen bidirektionalen Eingabe übertragen wird.
Das Getriebe mit einer doppelten bidirektionalen Eingabe und einer einzigen bidirektionalen Ausgabe nach Patentanspruch 1, weiterhin enthaltend eine Sperre, um eine Drehmomentübertragung von der genannten ersten bidirektionalen Drehmomentausgabe zu der einzigen bidirektionalen Drehmomentausgabe selektiv zu beenden.
Das Getriebe mit einer doppelten bidirektionalen Eingabe und einer einzigen bidirektionalen Ausgabe nach Patentanspruch 1, weiterhin enthaltend einen variablen Schalter zum Steuern des Drehmoments, das durch die genannte erste bidirektionale Drehmomenteingabe erzeugt wird.
Das Getriebe mit einer doppelten bidirektionalen Eingabe und einer einzigen bidirektionalen Ausgabe nach Patentanspruch 1, wobei die genannte erste bidirektionale Drehmomenteingabe das Drehmoment über einen ersten Getriebesatz auf einen Planetenradsatz und über einen Kegelradsatz auf die einzige bidirektionale Drehmomentausgabe überträgt.
Das Getriebe mit einer doppelten bidirektionalen Eingabe und einer einzigen bidirektionalen Ausgabe nach Patentanspruch 1, wobei die genannte zweite bidirektionale Drehmomentausgabe das Drehmoment über eine bidirektionale Rücklaufsperrkupplung auf einen zweiten Getriebesatz auf den genannten Planetenradsatz und über den genannten Kegelradsatz auf die einzige bidirektionale Drehmomentausgabe überträgt.
Das Getriebe mit einer doppelten bidirektionalen Eingabe und einer einzigen bidirektionalen Ausgabe nach Patentanspruch 1, weiterhin enthaltend eine Bedienoberfläche, die elektrisch mit der genannten ersten bidirektionalen Drehmomenteingabe verbunden ist; wobei die genannte Bedienoberfläche einen Aktivierungsschalter und einen variablen Drehmomentschalter beinhaltet.
Das Getriebe mit einer doppelten bidirektionalen Eingabe und einer einzigen bidirektionalen Ausgabe nach Patentanspruch 1, wobei die genannte erste bidirektionale Drehmomenteingabe ein umkehrbarer Elektromotor ist.
Ein Verfahren zum Betreiben eines Getriebes mit einer doppelten bidirektionalen Eingabe und einer einzigen bidirektionalen Ausgabe, umfassend: Aktivieren einer Computersteuerung mit Zugriff auf einen Speicher, der Befehle enthält; wobei die genannte Steuerung in der Lage ist, Drehmomentdatensignale von einer ersten bidirektionalen Drehmomenteingabe, einer zweiten bidirektionalen Drehmomenteingabe und einer einzigen bidirektionalen Drehmomentausgabe zu empfangen; Bestimmen einer Drehmomenteingabe von der genannten ersten und zweiten bidirektionalen Drehmomenteingabe; Bestimmen, ob ein Drehmoment von der genannten ersten bidirektionalen Drehmomenteingabe und der genannten zweiten bidirektionalen Drehmomenteingabe auf die genannte einzige bidirektionale Drehmomentausgabe übertragen werden soll; und Übertragen des Drehmoments auf die genannte einzige bidirektionale Drehmomentausgabe.
Das Verfahren nach Patentanspruch 12, wobei das Drehmoment von der genannten ersten und zweiten bidirektionalen Drehmomenteingabe selektiv auf die genannte einzige bidirektionale Drehmomentausgabe übertragen werden kann.
Das Verfahren nach Patentanspruch 12, wobei das Drehmoment sowohl von der ersten als auch der zweiten bidirektionalen Drehmomenteingabe auf die einzige bidirektionale Drehmomentausgabe übertragen werden kann, wenn das Drehmoment von der ersten bidirektionalen Drehmomenteingabe kleiner oder gleich dem Drehmoment von der zweiten bidirektionalen Drehmomenteingabe ist.
Das Verfahren nach Patentanspruch 12, wobei das Drehmoment auf die einzige bidirektionale Drehmomentausgabe ausschließlich durch die erste bidirektionale Drehmomenteingabe übertragen wird, indem eine bidirektionale Rücklaufsperrkupplung an der genannten zweiten bidirektionalen Drehmomenteingabe aktiviert wird.
Das Verfahren nach Patentanspruch 12, wobei das Drehmoment auf die einzige bidirektionale Drehmomentausgabe ausschließlich durch die genannte zweite bidirektionale Drehmomenteingabe übertragen wird, indem eine Bremse an der genannten ersten bidirektionalen Drehmomenteingabe aktiviert wird.
Das Verfahren nach Patentanspruch 12, wobei das Drehmoment auf die einzige bidirektionale Drehmomentausgabe ausschließlich durch die zweite bidirektionale Drehmomenteingabe übertragen wird, indem eine Sperre an der genannten ersten bidirektionalen Drehmomenteingabe aktiviert wird.
Das Verfahren nach Patentanspruch 12, wobei die genannte erste bidirektionale Drehmomenteingabe ein umkehrbarer Elektromotor ist.
Ein Getriebe mit einer doppelten bidirektionalen Eingabe und einer einzigen bidirektionalen Ausgabe, umfassend: eine einzelne bidirektionale Ausgabewelle mit einem ersten Kegelrad; eine erste bidirektionale Drehmomenteingabe; wobei die genannte erste bidirektionale Drehmomenteingabe eine Welle, die mit einem ersten Getriebesatz ausgestattet ist, enthält; wobei der genannte erste Getriebesatz ein Stirnrad auf der ersten bidirektionalen Eingabewelle enthält; wobei der genannte erste Getriebesatz einen Sperrstift enthält; einen ersten Planetenradsatz, der mit dem genannten ersten Getriebesatz ineinandergreift; wobei der genannte erste Planetenradsatz ein erstes Sonnenrad und ein erstes Stirnrad, das sich um das genannte erste Sonnenrad dreht, enthält; eine zweite bidirektionale Drehmomenteingabe; wobei die genannte zweite bidirektionale Drehmomenteingabe eine bidirektionale Rücklaufsperrkupplung enthält; wobei die genannte zweite bidirektionale Drehmomenteingabe einen zweiten Getriebesatz enthält; einen zweiten Planetenradsatz, der mit dem zweiten Getriebesatz ineinandergreift; wobei der genannte zweite Planetenradsatz ein zweites Sonnenrad und ein zweites Stirnrad, das sich um das zweite Sonnenrad dreht, enthält; und ein durch den genannten ersten und zweiten Planetenradsatz betätigtes zweites Kegelrad, das mit dem genannten ersten Kegelrad ineinandergreift, um ein Drehmoment von der genannten ersten und zweiten bidirektionalen Drehmomenteingabe auf die genannte einzige bidirektionale Drehmomentausgabewelle zu übertragen.
Das Getriebe nach Patentanspruch 19, weiterhin enthaltend einen Lastkombinierer für Planetenradsätze, um sowohl der ersten als auch der zweiten bidirektionalen Drehmomenteingabe zu ermöglichen, das Drehmoment auf die einzige Drehmomentausgabe zu übertragen.
Das Getriebe nach Patentanspruch 19, weiterhin enthaltend eine Kupplung oder Bremse, wobei ein Aktivieren der Bremse oder Kupplung das Drehmoment von der ersten bidirektionalen Drehmomenteingabe auf die einzige bidirektionale Drehmomentausgabe unter Verwendung der zweiten bidirektionalen Drehmomenteingabe als feste Rotationsreferenz überträgt.
Das Getriebe nach Patentanspruch 19, wobei das Drehmoment von der zweiten bidirektionalen Drehmomenteingabe an die gemeinsame bidirektionale Drehmomentausgabe unter Verwendung der ersten bidirektionalen Drehmomenteingabe als feste Rotationsreferenz übertragen wird.
Das Getriebe nach Patentanspruch 19, wobei die Getriebesätze in ständigem Eingriff miteinander stehen.