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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die Erfindung betrifft Fahrzeugantriebe und insbesondere ein hydraulisches Betätigungssystem zum Trennen eines sekundären Fahrzeugantriebs von einem primären Fahrzeugantrieb.
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HINTERGRUND
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Die aktuelle Verwendung von Heckantriebsmodulen (RDMs) in einem Fahrzeug mit Allradantrieb (AWD) kann den Betrieb des Fahrzeugs in einem Allradantriebsmodus ermöglichen. Aktuelle allradangetriebene Fahrzeuge können einen primären Antrieb, einen sekundären Antrieb und eine Nebenabtriebseinheit (PTU) umfassen, die den Betrieb des Fahrzeugs zwischen einem Zweirad- und dem Allradantriebsmodus ermöglicht. Das RDM kann ein Getriebedifferenzial umfassen, um Drehleistung zwischen einem oder mehreren Heckantriebsrädern zu übertragen, was unwirtschaftlich sein kann. Bei der Bemühung, Energieverlust zu minimieren und einen kraftstoffsparenderen Antrieb in einem allradangetriebenen Fahrzeug während des Zweiradantriebsmodus bereitzustellen, kann es erwünscht sein, das RDM, das ein hydraulisches Betätigungssystem verwendet, zu trennen, um Fahrzeugdynamik und parasitäre Verluste zu optimieren. Aktuelle Trennungssysteme können eine Klauenkupplung, die an der PTU angeordnet ist, und eine Heckantriebs-Verbindungskupplung, die an der Heckantriebsachse angebracht ist, umfassen, um den Antrieb zu synchronisieren, bevor das RDM wieder verbunden wird. Die aktuelle Konfiguration führt zu blockierten Verschiebungen in der PTU, wenn die Klauenkupplung eingerückt ist, und erfordert einen Aktuator, der in unmittelbarer Nähe zur PTU angeordnet ist, um die Klauenkupplung in Eingriff zu bringen. In der aktuellen Konfiguration muss die Verbindungskupplung den Antrieb rechtzeitig synchronisieren. Trennungsmechanismen für allradangetriebene Fahrzeuge wurden bereits in
U.S.-Patent Nr. 8.469.854 ;
U.S.-Patent Nr. 6.105.703 ;
U.S.-Patent Nr. 5.105.421 ;
U.S.-Patent Aktenzeichen 2012/0024614 ;
U.S.-Patent Aktenzeichen 2011/0275470 ; und
U.S.-Patent Aktenzeichen 2011/0256976 offenbart.
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KURZDARSTELLUNG
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Ein hydraulisches Betätigungssystem kann bereitgestellt sein, um einen sekundären Antrieb in einem allradangetriebenen Fahrzeug (AWD) zu trennen. Das allradangetriebene Fahrzeug kann eine Nebenabtriebseinheit (PTU) umfassen, um Drehleistung auf den sekundären Antrieb zu übertragen. Das hydraulische Betätigungssystem kann eine Quelle von Druckfluid und einen Fluidsumpf, eine hydraulisch betätigte Synchronisiervorrichtung zum Synchronisieren von Drehbewegung zwischen der PTU und dem sekundären Antrieb, zumindest eine hydraulisch betätigte Kupplungsanordnung zum Verbinden und Trennen sekundärer Fahrzeugräder in Bezug auf den sekundären Antrieb, ein Bereichssteuerungs-Solenoidventil (ACS) in fluider Kommunikation mit der Quelle von Druckfluid und der Synchronisiervorrichtung, und zumindest ein Solenoidventil mit variabler Kraft (VFS) umfassen.
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Das ACS-Ventil kann zumindest eine erste Position, eine zweite Position und eine dritte Position aufweisen, sodass die erste Position des ACS-Ventils fluide Kommunikation zwischen der Quelle von Druckfluid und der Synchronisiervorrichtung zum In-Eingriff-Bringen der Synchronisiervorrichtung ermöglichen kann, die zweite Position des ACS-Ventils fluide Kommunikation zwischen der Quelle von Druckfluid und der Synchronisiervorrichtung zum Halten der Synchronisiervorrichtung in einer der ersten und dritten Position verhindern kann, und die dritte Position des ACS-Ventils fluide Kommunikation zwischen der Synchronisiervorrichtung und dem Fluidsumpf zum Außer-Eingriff-Bringen der Synchronisiervorrichtung ermöglichen kann.
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Das zumindest eine Solenoidventil mit variabler Kraft (VFS) kann eine offene Position aufweisen, wobei fluide Kommunikation zwischen der Quelle von Druckfluid und der zumindest einen hydraulisch betätigten Kupplungsanordnung zum Bewegen der zumindest einen Kupplungsanordnung hin zu einer ersten Position ermöglicht wird, und eine geschlossene Position aufweisen, wobei fluide Kommunikation zwischen der Quelle von Druckfluid und der zumindest einen hydraulisch betätigten Kupplungsanordnung verhindert wird, während Druckfluid von der zumindest einen hydraulisch betätigten Kupplungsanordnung zum Bewegen der zumindest einen Kupplungsanordnung zu einer zweiten Position abgelassen wird.
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Das hydraulische Betätigungssystem kann ein ACS umfassen, das eine erste Position, eine zweite Position, eine dritte Position und eine vierte Position aufweist. Die erste Position des ACS-Ventils kann fluide Kommunikation zwischen der Quelle von Druckfluid und der Synchronisiervorrichtung zum In-Eingriff-Bringen der Synchronisiervorrichtung ermöglichen, die zweite Position des ACS-Ventils kann fluide Kommunikation zwischen der Quelle von Druckfluid und der Synchronisiervorrichtung zum Halten der Synchronisiervorrichtung in einer der ersten und dritten Position verhindern, die dritte Position des ACS-Ventils kann fluide Kommunikation zwischen der Synchronisiervorrichtung und dem Fluidsumpf zum Außer-Eingriff-Bringen der Synchronisiervorrichtung ermöglichen und die vierte Position des ACS-Ventils kann Oszillation mit der ersten Position und mit der dritten Position zum Steuern einer Geschwindigkeit des In-Eingriff-Bringens und Außer-Eingriff-Bringens der Synchronisiervorrichtung ermöglichen.
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Das hydraulische Betätigungssystem kann ein erstes Solenoidventil mit variabler Kraft (VFS) und ein zweites Solenoidventil mit variabler Kraft (VFS) umfassen, das in fluider Kommunikation mit der Quelle von Druckfluid ist. Jedes des ersten und zweiten VFS-Ventils kann in fluider Kommunikation mit einer entsprechenden der ersten und zweiten hydraulisch betätigten Kupplungen sein und eine offene Position aufweisen, die fluide Kommunikation mit den hydraulisch betätigten Kupplungen ermöglicht, um die erste und zweite Kupplung hin zu einer ersten Position anzusteuern. Jede der ersten und zweiten hydraulisch betätigten Kupplungen kann eine geschlossene Position aufweisen, wobei fluide Kommunikation mit den hydraulisch betätigten Kupplungen zum Ansteuern der ersten und zweiten Kupplung zu einer zweiten Position verhindert wird.
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Ein Verfahren zum Assemblieren eines hydraulischen Betätigungssystems zum Trennen eines sekundären Antriebs in einem allradangetriebenen Fahrzeug ist offenbart. Das allradangetriebene Fahrzeug kann eine PTU zum Übertragen von Drehleistung auf den sekundären Antrieb umfassen. Das Verfahren kann das Bereitstellen einer Quelle von Druckfluid und eines Fluidsumpfs, das Synchronisieren von Drehbewegung zwischen der PTU und dem sekundären Antrieb mit einer hydraulisch betätigten Synchronisiervorrichtung, das selektive Verbinden und Trennen sekundärer Fahrzeugräder in Bezug auf den sekundären Antrieb mit zumindest einer hydraulisch betätigten Kupplungsanordnung, das Verbinden eines ACS-Ventils für fluide Kommunikation mit einer Quelle von Druckfluid und einer Synchronisiervorrichtung für die PTU, und das Positionieren von zumindest einem Solenoidventil mit variabler Kraft (VFS) zur fluiden Kommunikation mit der Quelle von Druckfluid und der zumindest einen hydraulisch betätigten Kupplungsanordnung umfassen. Das ACS-Ventil kann in zumindest einer ersten, zweiten und dritten Position betreibbar sein. Die erste Position des ACS-Ventils kann fluide Kommunikation mit der Quelle von Druckfluid zum In-Eingriff-Bringen der Synchronisiervorrichtung ermöglichen, die zweite Position des ACS-Ventils kann fluide Kommunikation mit der Quelle von Druckfluid zum Halten der Synchronisiervorrichtung in einer der ersten oder dritten Position verhindern, und die dritte Position des ACS-Ventils kann fluide Kommunikation mit der Quelle von Druckfluid verhindern, während fluide Kommunikation mit einem Fluidsumpf zum Außer-Eingriff-Bringen der Synchronisiervorrichtung ermöglicht wird. Das zumindest eine VFS-Ventil kann eine offene Position aufweisen, die fluide Kommunikation der Quelle von Druckfluid mit der zumindest einen hydraulisch betätigten Kupplungsanordnung zum Steuern der Kupplungsanordnung zu einer ersten Position ermöglicht, und eine geschlossene Position aufweisen, die fluide Kommunikation der Quelle von Druckfluid mit der zumindest einen hydraulisch betätigten Kupplungsanordnung verhindert, während fluide Kommunikation der zumindest einen hydraulisch betätigten Kupplungsanordnung mit einem Fluidsumpf zum Steuern der hydraulisch betätigten Kupplungsanordnung zu einer zweiten Position ermöglicht wird.
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Andere Anwendungen der vorliegenden Erfindung sind Fachleuten auf dem Gebiet ersichtlich, wenn die folgende Beschreibung der besten Art, die für die Ausführung der Erfindung angedacht ist, in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen gelesen wird.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die Beschreibung hierin verweist auf die beiliegenden Zeichnungen, worin ähnliche Referenzzahlen sich auf gleiche Teile durch die verschiedenen Ansichten hindurch beziehen, und worin:
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1 eine schematische Ansicht eines Allradfahrzeugs ist, das ein hydraulisches Betätigungssystem zum Trennen eines sekundären Antriebs des Fahrzeugs und eine Nebenabtriebseinheit (PTU) zum Übertragen von Drehleistung auf den sekundären Antrieb aufweist; und
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2 eine schematische Ansicht des hydraulischen Betätigungssystems zum Trennen des sekundären Antriebs ist, wobei eine hydraulisch betätigte Synchronisiervorrichtung zum Synchronisieren von Drehbewegung zwischen der PTU und dem sekundären Antrieb, eine erste und zweite hydraulisch betätigte Kupplung zum Verbinden und Trennen entsprechender erster und sekundärer Fahrzeugräder in Bezug auf den sekundären Antrieb, ein Bereichssteuerungs-Solenoidventil, das in fluider Kommunikation mit einer Quelle von Druckfluid und der Synchronisiervorrichtung ist, die sich in einer Position befindet, die fluide Kommunikation zwischen der Quelle von Druckfluid und der Synchronisiervorrichtung zum Halten der Synchronisiervorrichtung in einer von zwei anderen Positionen verhindert, und ein erstes und zweites Solenoidventil mit variabler Kraft in fluider Kommunikation mit der Quelle von Druckfluid und einer entsprechenden der ersten und zweiten hydraulisch betätigten Kupplung veranschaulicht ist.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Nun auf 1 bezogen kann ein allradangetriebenes(AWD)-Fahrzeug 14 einen Verbrennungsmotor 24 und ein Getriebeelement 22 zum Erzeugen und Abgeben von Antriebsdrehmoment an einen primären Antrieb 26 und einen sekundären Antrieb 27 umfassen. Das allradangetriebene Fahrzeug 14 kann ferner ein Verteilergetriebe 30 zum Übertragen von Antriebsdrehmoment vom Verbrennungsmotor 24 und dem Getriebeelement 22 auf den primären Antrieb 26 und den sekundären Antrieb 27 umfassen. Das allradangetriebene Fahrzeug 14 kann eine Nebenabtriebseinheit (PTU) 42 umfassen, die zum Übertragen von Drehleistung vom Getriebeelement 22 auf den sekundären Antrieb 27 betreibbar ist, wenn der zweite Antrieb 27 verbunden ist. Die PTU 42 kann eine hydraulisch betätigte Synchronisiervorrichtung 44 zum Synchronisieren von Drehbewegung zwischen der PTU 42 und dem sekundären Antrieb 27 aufweisen. Der primäre Antrieb 26 kann ein Paar an primären Fahrzeugrädern 28 umfassen, die an distal entgegengesetzten Seiten einer primären Achse 15 verbunden sind. Die primäre Achse 15 kann ein erstes Differenzial 17 umfassen, das an ein Ende einer ersten Kardanwelle 18 gekoppelt ist. Die entgegengesetzte Seite der ersten Kardanwelle 18 kann an eine Abtriebswelle 36 des Verteilergetriebes 30 gekoppelt sein. Die Abtriebswelle 36 kann die erste Kardanwelle 18 antreiben, und das erste Differenzial 17 kann die Antriebsenergie auf das Paar an primären Fahrzeugrädern 28 durch die primäre Achse 15 übertragen. Der sekundäre Antrieb 27 kann ein Heckantriebsmodul (RDM) 46 und eine Kardanwelle 20 umfassen, die zum Verbinden einer Ausgangsleistung der PTU 42 an einen Eingang des RDM 46 betreibbar ist. Das RDM 46 kann ein Paar an sekundären Fahrzeugrädern 29a, 29b umfassen, die an distal entgegengesetzten Seiten einer sekundären Achse 16 gekoppelt sind. Die sekundäre Achse 16 kann das Paar an sekundären Fahrzeugrädern 29a, 29b verbinden. Das RDM 46 kann zumindest eine hydraulisch betätigte Kupplungsanordnung 11a, 11b zum Verbinden und Trennen jedes Paars an sekundären Fahrzeugrädern 29a, 29b in Bezug auf den sekundären Antrieb 27 umfassen. Jedes des Paars der sekundären Fahrzeugräder 29a, 29b kann eine entsprechende Achswelle 12a, 12b und eine hydraulisch betätigbare Kupplung 11a, 11b aufweisen, die zum Verbinden der entsprechenden Achswelle 12a, 12b an die sekundäre Achse 16 betreibbar sind. Die Kupplungen 11a, 11b ermöglichen Leistungsverteilung zwischen dem Paar an sekundären Fahrzeugrädern 29a, 29b, um transversale Kompensation zu ermöglichen.
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Die PTU 42 kann Leistung vom Getriebeelement 22 und dem Verteilergetriebe 30 übertragen, um den sekundären Antrieb 27 anzutreiben. Das Verteilergetriebe 30 kann Ausgangsleistung für den sekundären Antrieb 27 bereitstellen, wenn die PTU 42 betätigt wird und das hydraulische Betätigungssystem 10 betätigt wird. Die Übertragung von Rotationsenergie kann durch die hydraulische Betätigungsanordnung 10 zur Abgabe an die Kupplungen 11a, 11b gesteuert sein, um das Paar an sekundären Rädern 29a, 29b anzutreiben. Ein Steuersystem, das eine elektronische Steuereinheit 21 aufweist, kann mit einem Betriebsartenauswahlmechanismus 19 zum Steuern der Betätigung des hydraulischen Betätigungssystems 10 und zum Trennen des sekundären Antriebs 27 bereitgestellt sein, sodass das allradangetriebene Fahrzeug 14 in einem Zweiradantriebsmodus betrieben werden kann. Das Steuersystem kann Fahrzeugsensoren 23 zum Detektieren von Betriebsbedingungen des Fahrzeugs und zum Empfangen von Eingabe von einem Fahrer im allradangetriebenen Fahrzeug 14 umfassen. Das Steuersystem kann in einem Automatikbetrieb arbeiten, wobei es das hydraulische Betätigungssystem 10 automatisch steuert, oder dem Fahrer die Möglichkeit bieten, manuell einen der verfügbaren Fahrmodi in einem manuellen Antriebsmodus auszuwählen. In beiden Fällen kann das Steuersystem Steuersignale bereitstellen, die an das hydraulische Betätigungssystem 10 zum Verbinden und Trennen des sekundären Antriebs 27 gesendet werden. Es soll verstanden werden, dass der sekundäre Antrieb 27 einem Vorder- oder Heckantrieb entsprechen kann, sodass der Vorder- oder Heckantrieb in Bezug auf den anderen zum Betreiben des allradangetriebenen Fahrzeugs 14 in einem Zweiradantriebsmodus getrennt werden kann.
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Nun in Bezug auf 2 kann das hydraulische Betätigungssystem 10 eine Quelle von Druckfluid 50 in fluider Kommunikation mit einem Sumpf 52, einer hydraulisch betätigten Synchronisiervorrichtung 44, zumindest einer hydraulisch betätigten Kupplungsanordnung 11a, 11b zum Verbinden und Trennen der sekundären Fahrzeugräder 29a, 29b in Bezug auf den sekundären Antrieb 27, ein Bereichssteuerungs-Solenoidventil (ACS) 54 in fluider Kommunikation mit der Quelle des Druckfluids 50 und der Synchronisiervorrichtung 44, und zumindest ein Solenoidventil mit variabler Kraft (VFS) 56a, 56b in fluider Kommunikation mit der Quelle des Druckfluids 50 und der hydraulisch betätigten Kupplungsanordnung 11a, 11b umfassen. Das ACS-Ventil 54 kann Druckfluid in fluider Kommunikation mit der Synchronisiervorrichtung 44 abgeben, um das In-Eingriff-Bringen der Synchronisiervorrichtung 44 selektiv zu steuern. Das VFS-Ventil 56a, 56b kann selektiv Druckfluid in fluider Kommunikation mit der hydraulisch betätigten Kupplungsanordnung 11a, 11b zum Betätigen der hydraulisch betätigten Kupplungsanordnung 11a, 11b abgeben. Das ACS-Ventil 54 kann zumindest eine erste Position 54a, eine zweite Position 54b und eine dritte Position 54c umfassen. In der ersten Position 54a kann das ACS-Ventil 54 fluide Kommunikation zwischen der Quelle von Druckfluid 50 und der Synchronisiervorrichtung 44 zum In-Eingriff-Bringen der Synchronisiervorrichtung 44 ermöglichen. In der zweiten Position 54b kann das ACS-Ventil 54 fluide Kommunikation zwischen der Quelle von Druckfluid 50 und der Synchronisiervorrichtung 44 zum Halten der Synchronisiervorrichtung 44 in der ersten oder dritten Position 54a, 54c verhindern. In der dritten Position 54c kann das ACS-Ventil 54 fluide Kommunikation zwischen der Synchronisiervorrichtung 44 und einem Fluidsumpf 67 zum Außer-Eingriff-Bringen der Synchronisiervorrichtung 44 ermöglichen. Beispielhalber und nicht einschränkend kann das ACS-Ventil 54 wie in 2 veranschaulicht eine vierte Position 54d umfassen, die fluide Kommunikation zwischen der Quelle von Druckfluid und der Synchronisiervorrichtung 44 trennt, um Oszillation zwischen der vierten Position 54d und einer der ersten Position 54a und der dritten Position 54c zum Steuern einer Geschwindigkeit des In-Eingriff-Bringens und Außer-Eingriff-Bringens der Synchronisiervorrichtung 44 zu ermöglichen. Alternative Verfahren zum Steuern der Geschwindigkeit des In-Eingriff-Bringens und Außer-Eingriff-Bringens der Synchronisiervorrichtung wie Fachleuten auf dem Gebiet der Erfindung bekannt kommen infrage, innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung zu liegen.
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Beispielhalber und nicht einschränkend kann das hydraulische Betätigungssystem 10 ein erstes VFS-Ventil 56a und ein zweites VFS-Ventil 56a in fluider Kommunikation mit der Quelle von Druckfluid 50 und mit einer entsprechenden der ersten und zweiten hydraulisch betätigten Kupplungen 11a, 11b umfassen. Jedes VFS-Ventil 56a, 56b kann in einer offenen Position 94b betreibbar sein, wobei fluide Kommunikation zwischen der Quelle von Druckfluid 50 und der zumindest einen hydraulisch betätigten Kupplungsanordnung 11a, 11b zum Bewegen einer entsprechenden der ersten und zweiten hydraulisch betätigten Kupplungen 11a, 11b hin zu einer ersten Position ermöglicht wird. Jedes VFS-Ventil 56a, 56b kann in einer geschlossenen Position 94a betreibbar sein, wobei fluide Kommunikation zwischen der Quelle von Druckfluid 50 und der zumindest einen hydraulisch betätigten Kupplungsanordnung 11a, 11b verhindert wird, während Druckfluid von der zumindest einen hydraulisch betätigten Kupplungsanordnung 11a, 11b zum Bewegen der zumindest einen Kupplungsanordnung 11a, 11b hin zu einer zweiten Position abgegeben wird. Die Kupplungsanordnung 11a, 11b kann eine erste Kupplung 11a und eine zweite Kupplung 11b umfassen, und das zumindest eine VFS-Ventil 56a, 56b kann ein erstes VFS-Ventil 56a und ein zweites VFS-Ventil 56b umfassen. Jedes des ersten und zweiten VFS-Ventils 56a, 56b kann in fluider Kommunikation mit einer entsprechenden der Kupplungen 11a, 11b sein. Das erste VFS-Ventil 56a kann den Betrieb der ersten Kupplung 11a steuern, und das zweite VFS-Ventil 56b kann den Betrieb der zweiten Kupplung 11b steuern. Die erste und zweite Kupplung 11a, 11b können das Verbinden und Trennen von Drehleistungsverteilung an das Paar an sekundären Fahrzeugrädern 29a, 29b steuern. Jedes sekundäre Rad 29a, 29b kann an eine Koaxialachswelle 12a, 12b verbunden sein und sie können miteinander durch die sekundäre Achse 16 an entgegengesetzten Außenenden der sekundären Achse 16 verbunden sein. Die erste und zweite Kupplung 11a, 11b kann jede Achswelle 12a, 12b mit einer entsprechenden Außenseite der sekundären Achse 16 koppeln, um Leistungsverteilung zwischen den sekundären Fahrzeugrädern 29a, 29b zu ermöglichen, um transversale Kompensation sicherzustellen.
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Die Synchronisiervorrichtung 44 kann einen Betätigungskolben 66 umfassen, der innerhalb einer Kammer (nicht gezeigt) hin zu einer in Eingriff gebrachten Position 44a und einer außer Eingriff gebrachten Position 44b bewegbar ist. In der in Eingriff gebrachten Position 44a kann der Betätigungskolben 66 einen Ausgang der PTU 42 in Kämmeingriff mit einem Eingang des sekundären Antriebs 27 treiben. Der Eingang und der Ausgang können einen Getriebesatz umfassen. Die Synchronisiervorrichtung 44 kann zusätzlich dazu eine Vorspannfeder umfassen, die eine Vorspannkraft hin zur gewünschten Position im Fall einer temporär blockierten Schaltung bereitstellt, wobei die Federvorspannkraft ausreicht, um den Eingang und den Ausgang miteinander in den oder aus dem Kämmeingriff zu treiben. In der außer Eingriff gebrachten Position 44b kann der Betätigungskolben 66 den Ausgang der PTU 42 aus dem Kämmeingriff mit dem Eingang des sekundären Antriebs 27 bewegen, sodass der sekundäre Antrieb 27 vom Empfangen von Drehleistung vom Getriebeelement 22 getrennt werden kann. Das ACS-Ventil 54 kann zusätzlich eine vierte Position 54d umfassen. Das ACS-Ventil 54 kann normalerweise in der zweiten Position 54b durch eine Feder 69 vorgespannt werden und durch ein Solenoid 68 zwischen der ersten Position 54a, der zweiten Position 54b, der dritten Position 54c und der vierten Position 54d bewegt oder oszilliert werden. Der Betätigungskolben 66 kann in eine Richtung bewegt werden, wenn das ACS-Ventil 54 in der ersten Position 54a ist, und in eine entgegengesetzte Richtung bewegt werden, wenn das ACS-Ventil 54 in der dritten Position 54c ist, um die Synchronisiervorrichtung 44 in Eingriff und außer Eingriff zu bringen. Der Betätigungskolben 66 kann stationär bleiben, wenn das ACS-Ventil 54 in der zweiten Position 54b ist. In der zweiten Position 54b kann Druckfluid von der Kammer des Betätigungskolbens 66 zur endgültigen Abgabe an den Sumpf 52 durch eine fluide Sammelstelle 67 abgelassen werden. Das ACS-Ventil 54 kann zwischen der ersten und vierten Position 54a, 54d und zwischen der dritten und vierten Position 54c, 54d oszillieren, um eine Geschwindigkeit des In-Eingriff-Bringens und Außer-Eingriff-Bringens der Synchronisiervorrichtung 44 zu steuern. Wie in 2 beispielhalber und nicht einschränkend veranschaulicht, kann das ACS-Ventil 54 ein Vierwegeventil sein.
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Das hydraulische Betätigungssystem 10 kann ferner ein Überdruckventil 58 in fluider Kommunikation mit der Quelle von Druckfluid 50 umfassen, das zum Begrenzen der maximalen Menge an Druckfluid, das an das RDM 46 und in das hydraulische Betätigungssystem 10 geliefert wird, betreibbar ist. Das Überdruckventil 58 kann in einer geschlossenen Position 60a durch eine Vorspannfeder 62 vorgespannt sein, um fluide Kommunikation zwischen der Quelle von Druckfluid 50 und einer Abgabeöffnung 58a zu verhindern. Als Antwort auf das Erkennen eines vorbestimmten Drucks, der ausreicht, um die Vorspannkraft der Feder 62 zu überwinden, kann das Überdruckventil in eine offene Position 60b umschalten, wobei fluide Kommunikation zwischen der Quelle von Druckfluid 50 und dem Sumpf 52 zum Abgeben von übermäßigem Fluiddruck zum Begrenzen eines maximalen Wertes an Fluiddruck im hydraulischen Betätigungssystem 10 ermöglicht wird. Ein oder mehrere Drucksensoren oder -messgeräte 64, 74, 92a, 92b können im hydraulischen Betätigungssystem 10 wenn gewünscht bereitgestellt sein.
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Das hydraulische Betätigungssystem 10 kann ferner einen Akkumulator 72 in fluider Kommunikation mit der Quelle von Druckfluid 50 und dem zumindest einen VFS-Ventil 56a, 56b umfassen. Der Akkumulator 72 ist zum Erhalten des Fluiddrucks und -volumens bereitgestellt, die für die zumindest eine hydraulisch betätigte Kupplungsanordnung 11a, 11b durch das zumindest eine VFS-Ventil 56a, 56b bereitgestellt werden sollen. Der Akkumulator 72 kann Druckfluid ergänzen, um die hydraulisch betätigte Kupplungsanordnung 11a, 11b wenn nötig einzuschalten. Beispielhalber und nicht einschränkend kann der Akkumulator 72 Druckfluid für das zumindest eine VFS-Ventil 56a, 56b während Zeiten, in denen das Bedarfsschmierventil 82 in der offenen Position 82b ist, bereitstellen, wobei Druckfluid von der Quelle von Druckfluid 50 zur Schmieranlage 88 umgeleitet wird, wobei Fluiddruck oder -volumen möglicherweise ausreichend verringert werden, um Ergänzungen durch den Akkumulator 72 wie durch die Position des Rückschlagventils 70 festgelegt zu gewährleisten. Der Akkumulator 72 kann eine Fluidsammelstelle 76 zur endgültigen Abgabe an den Sumpf 52 umfassen. Der Akkumulator 72 kann durch die Feder 78 federbelastet sein, sodass Fluid, das in den Akkumulator 72 eintritt, die Feder 78 komprimiert, wobei dem Akkumulator 72 ermöglicht wird, hydraulische Energie zu speichern, um eine transiente Alternativ Quelle von Druckfluid zusätzlich zur Fluidpumpe 50 bereitzustellen. Beispielhalber und nicht einschränkend sind in 2 ein Überdruckventil 58 und ein Akkumulator 72 veranschaulicht. Es soll erkannt werden, dass mehr als ein Überdruckventil 58 und/oder mehr als ein Akkumulator 72 bereitgestellt werden können, wie für das hydraulische Betätigungssystem 10 gewünscht.
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Das hydraulische Betätigungssystem 10 kann ein Rückschlagventil 70 in fluider Kommunikation zwischen der Quelle von Druckfluid 50 und zumindest einem VFS-Ventil 56a, 56b umfassen. Das Rückschlagventil 70 kann Fluidströmung zu dem zumindest einen VFS-Ventil 56a, 56b ermöglichen, während Fluidrückströmung von dem zumindest einen VFS-Ventil 56a, 56b verhindert wird. Ein Akkumulator-Rückschlagventil 81 kann in fluider Kommunikation zwischen dem Akkumulator 72 und dem zumindest einen VFS-Ventil 56a, 56b bereitgestellt sein, wobei Fluidströmung vom Akkumulator 72 zu dem zumindest einen VFS-Ventil 56a, 56b ermöglicht wird. Das hydraulische Betätigungssystem 10 kann eine Flussverengungsdüse 81a in fluider Kommunikation zwischen der Quelle von Druckfluid 50 und dem Akkumulator 72 umfassen, wobei Fluidströmung bei gesteuerter Geschwindigkeit in den Akkumulator 72 zum Erhalt einer vorbestimmten Druckfluid-Volumenladung innerhalb des Akkumulators 72 ermöglicht wird. Die Rückschlagventile 70, 81 können Kugelventile sein, um Fluidströmung von der Quelle von Druckfluid 50 oder 72 bereitzustellen und um Fluidrückströmung zu verhindern. Beispielhalber und nicht einschränkend sind in 2 ein Rückschlagventil 70 und ein Akkumulator-Rückschlagventil 81 veranschaulicht. Es soll erkannt werden, dass mehr als ein Rückschlagventil 70 und/oder mehr als ein Akkumulator-Rückschlagventil 81 wie für das hydraulische Betätigungssystem 10 gewünscht bereitgestellt sein können.
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Das hydraulische Betätigungssystem 10 kann eine Bedarfsschmieranlage zum Schmieren der ersten und zweiten Kupplungsanordnung 11a, 11b während des In-Eingriff-Bringens der ersten und zweiten Kupplungsanordnung 11a, 11b umfassen. Ein Bedarfsschmierventil 82 kann in fluider Kommunikation mit der Quelle von Druckfluid 50 sein und durch eine Feder 86 in einer geschlossenen Position 82a vorgespannt sein. Das Schmierventil 82 kann ein Solenoid 84 zum Umschalten des Schmierventils 82 von der geschlossenen Position 82a zu einer offenen Position 82b umfassen. In der geschlossenen Position 82a kann das Schmierventil 82 Fluidströmung durch das Schmierventil 82 verhindern. In der geschlossenen Position 82a, wenn die erste und zweite Kupplungsanordnung 11a, 11b keine Schmierung benötigen. Wenn es in der offenen Position 82b ist, kann das Schmierventil 82 Fluidströmung durch das Schmierventil 82 ermöglichen, um einen ACS-Motor 88 zu betätigen. Der ACS-Motor 88 kann Fluidströmung messen und Schmierung für verschiedene Komponenten des Fahrzeugantriebs einschließlich der ersten und zweiten hydraulisch betätigten Kupplungsanordnung 11a, 11b bereitstellen.
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Das hydraulische Betätigungssystem 10 kann ein Steuersystem zum Betreiben der Ventile des hydraulischen Betätigungssystems 10 umfassen. Eine elektronische Steuereinheit (ECU) 21, die mit dem Antriebsstrang des allradangetriebenen Fahrzeugs 14 in Verbindung steht, kann zum Steuern des zumindest einen VFS-Ventils 56a, 56b, des ACS-Ventils 54 und des Bedarfsschmierventils 82 gemäß einem im Speicher gespeicherten Programm bereitgestellt sein, um fluide Kommunikation zwischen der Quelle von Druckfluid 50, der zumindest einen hydraulisch betätigten Kupplungsanordnung 11a, 11b, dem ACS-Bedarfsschmierventil 88 und der Synchronisiervorrichtung 44 zu steuern. Die ECU 21 kann selektiv Signale an die Solenoid-Aktuatoren, die mit jedem dieser Ventile verbunden sind, übertragen. Ein erstes Signal 21a kann selektiv durch die ECU 21 an das zumindest eine VFS-Ventil 56a, 56b übertragen werden. Das VFS-Ventil 56a, 56b kann fluide Kommunikation mit der entsprechenden hydraulisch betätigten Kupplungsanordnung 11a, 11b als Antwort auf das erste Signal 21a steuern. Beispielhaft und nicht einschränkend können das erste und zweite VFS-Ventil 56a, 56b Solenoid-Aktuatoren 90a, 90b umfassen, die als Antwort auf den Empfang des ersten Signals 21a erregt sind. Ein zweites Signal 21b kann selektiv durch die ECU 21 an das ACS-Ventil 54 übertragen werden, und ein drittes Signal 21c kann selektiv durch die ECU 21 an das Schmierventil 82 übertragen werden. Beispielhalber und nicht einschränkend kann der Solenoid-Aktuator 84 des Schmierventils 82 als Antwort auf den Empfang des dritten Signals 21c erregt sein, und der Solenoid-Aktuator 68 des ACS-Ventils 54 kann als Antwort auf den Empfang des zweiten Signals 21b erregt sein.
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Im Betrieb, wenn ein allradangetriebenes Fahrzeug 14 sich in einem Zweiradantriebsmodus befindet und ein Allradantriebsmodus gemäß den Fahrzeugbetriebsbedingungen, die durch die ECU 21 abgefühlt wurden und durch den Fahrer gewünscht sind, angefordert wird, kann das Fahrzeug 14 automatisch oder manuell den zweiten Antrieb 27 einschalten. Die ECU 21 des Antriebsstrangs des Fahrzeugs 14 kann Eingangssignale empfangen und selektiv Ausgangssignale übertragen, um die Ventile des hydraulischen Betätigungssystems 10 zu steuern. Die Quelle von Druckfluid 50 kann einen Motor 50a umfassen und Fluid, das von einer Fluidquelle oder einem Fluidsumpf 52 bezogen wurde, unter Druck setzen, um Druckfluid für das hydraulische Betätigungssystem 10 bereitzustellen. Die Quelle von Druckfluid 50 kann zumindest einen Filter 50b, 50c, um verunreinigende Substanzen aus dem Fluidzu entfernen, und ein Filterumleitungsrückschlagventil 50d umfassen, um Fluid zu ermöglichen, den Filter im Fall eines übermäßigen Druckabfalls durch den Filter 50c zu überbrücken, während Fluidrückstrom hin zur Quelle von Druckfluid 50 verhindert wird. Der Sumpf 52 kann Fluid für das hydraulische Betätigungssystem 10 empfangen. Der zumindest eine Filter 50b kann zwischen dem Sumpf 52 und der zumindest einen Quelle von Druckfluid 50 betreibbar sein, um zu verhindern, dass verunreinigende Substanzen vom Sumpf 52 durch die Fluidpumpe 50 in das hydraulische Betätigungssystem 10 gezogen werden. Der zumindest eine Filter 50c kann zwischen der zumindest einen Quelle von Druckfluid 50 und dem hydraulischen Betätigungssystem 10 betreibbar sein, um zu verhindern, dass verunreinigende Substanzen in das hydraulische Betätigungssystem 10 eindringen, wenn sie durch die Fluidpumpe 50 gesaugt werden.
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Druckfluid kann durch das Überdruckventil 58 freigesetzt werden, um übermäßigen Druckaufbau innerhalb des hydraulischen Betätigungssystems 10 zu verhindern. Fluiddruck, der größer als ein vorbestimmter Wert ist, kann die Vorspannkraft der Feder 62 überwinden, um das Überdruckventil 58 zu öffnen und dem Druckfluid zu ermöglichen, durch die Fluidsammelstelle 58a zur endgültigen Abgabe an den Sumpf 52 umzuwälzen.
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Als Antwort darauf, dass die ECU 21 selektiv ein drittes Signal 21c an das Solenoid 84 übermittelt, kann das Druckfluid die Vorspannkraft der Feder 86 überwinden, um das Bedarfsschmierventil 82 zu öffnen. Das Schmierventil 82 kann ermöglichen, dass Fluid hin zu ACS-Motor 88 der Schmieranlage fließt, um Schmierung für verschiedene Komponenten des Antriebsstrangs des Fahrzeugs, einschließlich der ersten und zweiten Kupplungsanordnung 11a, 11b, bereitzustellen. Es soll erkannt werden, dass das hydraulische Betätigungssystem 10 zusätzliche Filter wie etwa einen Schmierfilter 83a umfassen kann. Wenn keine Bedarfsschmierung angefordert wird, kann die ECU 21 aufhören, Signal 21c zu senden, um den Solenoid-Aktuator 84 abzuregen, um das Bedarfsschmierventil 82 in die geschlossene Position 82a zurückzubringen.
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Das Druckfluid kann zum ACS-Ventil 54 fließen. Das ACS-Ventil 54 kann durch die Feder 69 in der zweiten Position 54b vorgespannt sein. Wenn das Fahrzeug 14 in einem Zweiradantriebsmodus betrieben wird, ist der sekundäre Antrieb 27 getrennt, sodass der Betätigungskolben 66 innerhalb der Kammer in einer außer Eingriff gebrachten Position 44b wie oben offenbart gehalten werden kann. In der außer Eingriff gebrachten Position 44b kann die Kammer Fluid in eine Fluidsammelstelle 67 zur endgültigen Abgabe an den Sumpf 52 abgeben. Als Antwort darauf, dass die ECU 21 selektiv ein zweites Signal 21b an das Solenoid 68 übermittelt, kann das ACS-Ventil 54 sich in die erste Position 54a bewegen oder oszillieren, um die Synchronisiervorrichtung 44 in Eingriff zu bringen und den sekundären Antrieb 27 zu verbinden, um Drehleistung durch die PTU 42 vom Getriebeelement 22 zu empfangen. Das Druckfluid kann durch das ACS-Ventil 54 fließen und den Betätigungskolben 66 in die in Eingriff gebrachte Position 44a innerhalb der Kammer treiben. Das ACS-Ventil 54 kann zwischen der ersten Position 54a und der dritten Position 54c oszillieren, um die Geschwindigkeit des In-Eingriff-Bringens der Synchronisiervorrichtung 44 zu steuern. Als Antwort auf das In-Eingriff-Bringen der Synchronisiervorrichtung 44 in die zweite Position 54a kann das ACS-Ventil 54 durch die Feder 69 in der zweiten Position 54b vorgespannt werden, um den Betätigungskolben 66 in der in Eingriff gebrachten Position 44a während des Betriebs des Fahrzeugs 14 im Allradantriebsmodus zu halten.
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Das Druckfluid kann durch ein Rückschlagventil 70 fließen, um Fluidrückströmung von der hydraulisch betätigbaren Kupplungsanordnung 11a, 11b und/oder dem Akkumulator 72 zu verhindern. Die ECU 21 kann selektiv die Signale übermitteln, um den sekundären Antrieb 27 in Eingriff zu bringen und die hydraulisch betätigbare Kupplungsanordnung 11a, 11b zu betätigen, um Drehleistung durch den sekundären Antrieb 27 und die hydraulisch betätigbaren Kupplungen 11a, 11b an das Paar an sekundären Rädern 29a, 29b zu übertragen, um das Fahrzeug 14 im Allradantriebsmodus zu betreiben. Als Antwort darauf, dass die ECU 21 das erste Signal 21a selektiv an die Solenoid-Aktuatoren 90a und 90b übermittelt, können die VFS-Ventile 56a und 56b von der geschlossenen Position 94a zur offenen Position 94b umgeschaltet werden, wobei es Druckfluid ermöglicht wird, durch die VFS-Ventile 56a, 56b zu fließen, um die Kupplungen 11a, 11b in Eingriff zu bringen. Drucksensoren oder -messgeräte 92a, 92b können bereitgestellt sein, um Fluiddruck, der für die Kupplungen 11a, 11b bereitgestellt ist, zu beobachten, und können mit dem Steuersystem des Fahrzeugs 14 kommunizieren. Das In-Eingriff-Bringen der Kupplungen 11a, 11b kann die entsprechende Achswelle 12a, 12b mit der sekundären Achse 16 koppeln. Ein Drucksensor oder -messgerät 74 kann Fluiddruck zwischen dem Akkumulator und den Kupplungen 11a, 11b beobachten. Die Rückschlagventile 70 und 81 ermöglichen es, dass Druckfluid, das vom Akkumulator 72 und der Quelle von Druckfluid 50 empfangen wurde, zu den Kupplungen 11a, 11b fließt.
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Wenn gewünscht ist, dass das Fahrzeug 14 zum Zweiradantriebsmodus zurückkehrt, können die VFS-Ventile 56a, 56b, 82 im hydraulischen Betätigungssystem 10 geschlossen werden, wobei fluide Kommunikation mit der Quelle von Druckfluid durch die VFS-Ventile 56a, 56b verhindert wird, während fluide Kommunikation zwischen den Kupplungen 11a, 11b und einer Fluidsammelstelle zur endgültigen Angabe an den Fluidsumpf 52 ermöglicht wird. Mit den VFS-Ventilen 56a, 56b in der ersten Position 94a können die Kupplungen 11a, 11b außer Eingriff gebracht werden und die entsprechenden Achswellen 12a, 12b von der sekundären Achse 16 trennen. Das Paar an sekundären Rädern 29a, 29b kann unabhängig voneinander betrieben sein, basierend auf Traktionsbedingungen der Straße, wenn sie von der sekundären Achse 16 getrennt sind. Das ACS-Ventil 54 kann in die dritte Position 54c oszilliert werden und das Druckfluid kann zum Betätigungskolben 66 fließen, um den Betätigungskolben 66 in die außer Eingriff gebrachte Position 44b innerhalb der Kammer zu bewegen. Die Synchronisiervorrichtung 44 kann ferner Entlüftungsdurchlässe 45a, 45b umfassen, die in der Kammer zum Druckabbau in der Synchronisiervorrichtung 44 während des In-Eingriff-Bringens und Außer-Eingriff-Bringens der Synchronisiervorrichtung 44 angeordnet sind. Das ACS-Ventil 54 kann zwischen der dritten Position 54c und der vierten Position 54d oszilliert werden, um die Geschwindigkeit des Außer-Eingriff-Bringens der Synchronisiervorrichtung 44 zu steuern. Als Antwort auf das Außer-Eingriff-Bringen der Synchronisiervorrichtung 44 kann das ACS-Ventil 54 in die zweite Position 54b oszilliert werden, um den Betätigungskolben 66 in der außer Eingriff gebrachten Position 44b während des Betriebs des Fahrzeugs im Zweiradantriebsmodus zu halten.
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Im hydraulischen Betätigungssystem 10 ist Druck durch eine Pumpe 50 bereitgestellt, und Maximaldruck ist durch das Überdruckventil 58 begrenzt. Der Pumpendurchsatz kannfalls erforderlich intermittierend durch den Akkumulator 72 ergänzt werden. Das erste und zweite VFS-Ventil 56a, 56b können verwendet werden, um Druck auf die erste und zweite Kupplung 11a, 11b entsprechend dem Paar an sekundären Rädern 29a, 29b im RDM 46 zu modulieren. Das ACS-Ventil 54 kann verwendet werden, um Druck zu modulieren, um die Synchronisiervorrichtung 44 entsprechend der PTU 42 in Eingriff zu bringen und außer Eingriff zu bringen. Der ACS-Motor 88 kann bereitgestellt sein, um Fluidströmung zum Bedarfsschmiersystem durch das Bedarfsschmierventil 82 zu messen. Das hydraulische Betätigungssystem 10 ist vollständig mit geschlossenen Regelkreisen kompatibel und optimiert sowohl Fahrzeugdynamik als auch parasitäre Verluste.
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Ein Verfahren zum Assemblieren eines hydraulischen Betätigungssystems 10 zum Trennen eines sekundären Antriebs 27 in einem allradangetriebenen Fahrzeug 14 ist offenbart. Das Fahrzeug 14 kann eine PTU 42 zum Übertragen von Drehleistung auf den sekundären Antrieb 27 umfassen. Das Verfahren kann das Bereitstellen einer Quelle von Druckfluid 50 und eines Fluidsumpfs 52 umfassen, das Synchronisieren von Drehbewegung zwischen der PTU 42 und dem sekundären Antrieb 27 mit einer hydraulisch betätigten Synchronisiervorrichtung 44, das selektive Verbinden und Trennen sekundärer Fahrzeugräder 29a, 29b in Bezug auf den sekundären Antrieb 27 mit zumindest einer hydraulisch betätigten Kupplungsanordnung 11a, 11b, das Verbinden eines ACS-Ventils 54 zur fluiden Kommunikation mit einer Quelle von Druckfluid 50 und einer Synchronisiervorrichtung 44 für die PTU 42, und das Positionieren von zumindest einem VFS-Ventil 56a, 56b zur fluiden Kommunikation mit der Quelle von Druckfluid 50 und der zumindest einen hydraulisch betätigten Kupplungsanordnung 11a, 11b. Das ACS-Ventil 54 kann in zumindest einer ersten Position 54a, einer zweiten Position 54b und einer dritten Position 54c betreibbar sein. Die erste Position 54a des ACS-Ventils 54 kann fluide Kommunikation mit der Quelle von Druckfluid 50 ermöglichen, um die Synchronisiervorrichtung 44 in Eingriff zu bringen, die zweite Position 54b des ACS-Ventils 54 kann fluide Kommunikation mit der Quelle von Druckfluid 50 verhindern, um die Synchronisiervorrichtung 44 in einer der ersten und dritten Position 54a, 54c zu halten, und die dritte Position 54c des ACS-Ventils 54 kann fluide Kommunikation mit der Quelle von Druckfluid 50 verhindern, während fluide Kommunikation mit einem Fluidsumpf 67 ermöglicht ist, um die Synchronisiervorrichtung 44 außer Eingriff zu bringen. Das zumindest eine VFS-Ventil 56a, 56b kann eine offene Position 94b aufweisen, wobei fluide Kommunikation der Quelle von Druckfluid 50 mit der zumindest einen hydraulisch betätigten Kupplungsanordnung 11a, 11b ermöglicht wird, um die Kupplungsanordnung 11a, 11b zu einer ersten Position zu treiben. Das zumindest eine VFS-Ventil 56a, 56b kann eine geschlossene Position 94a aufweisen, wobei fluide Kommunikation der Quelle von Druckfluid 50 mit der zumindest einen hydraulisch betätigten Kupplungsanordnung 11a, 11b verhindert wird, während fluide Kommunikation der zumindest einen hydraulisch betätigten Kupplungsanordnung 11a, 11b mit einer Fluidsammelstelle zur endgültigen Abgabe an den Fluidsumpf 52 ermöglicht wird, um die hydraulisch betätigte Kupplungsanordnung 11a, 11b zu einer zweiten Position zu treiben.
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Das Verfahren kann ferner das Vorspannen eines Überdruckventils 58 zu einer geschlossenen Position 60a umfassen, wobei fluide Kommunikation zwischen der Quelle von Druckfluid 50 und einer Abgabeöffnung 58a verhindert wird. Das Überdruckventil 58 kann eine offene Position 60b aufweisen, wobei fluide Kommunikation zwischen der Quelle von Druckfluid 50 und einem Sumpf 52 ermöglicht wird, um übermäßigen Fluiddruckals Antwort auf einen vorbestimmten Druckwert außer Eingriff zu bringen, um einen Maximalwert an Fluiddruck im hydraulischen Betätigungssystem 10 zu begrenzen. Das Verfahren kann ferner das Positionieren eines Akkumulators 72 in fluider Kommunikation mit der Quelle von Druckfluid 50 und dem zumindest einen VFS-Ventil 56a, 56b umfassen, um Fluiddruck und -volumen zu erhalten, die für die zumindest eine hydraulisch betätigte Kupplungsanordnung 11a, 11b durch das zumindest eine VFS-Ventil 56a, 56b bereitgestellt werden sollen.
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Auch wenn die Erfindung in Verbindung damit, was momentan als die praktischste und bevorzugte Ausführungsform erachtet wird, beschrieben wurde, soll verstanden werden, dass die Erfindung sich nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt, sondern im Gegenteil verschiedene Modifikationen und äquivalente Anordnungen abdecken soll, die im Geist und Umfang der angehängten Ansprüche umfasst sind, wobei deren Schutzumfang die breiteste Auslegung gewährt werden soll, damit alle solche Modifikationen und äquivalente Strukturen wie gesetzlich erlaubt umfasst sein können.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 8469854 [0002]
- US 6105703 [0002]
- US 5105421 [0002]
- US 2012/0024614 [0002]
- US 2011/0275470 [0002]
- US 2011/0256976 [0002]