AT404519B

AT404519B - Verfahren und vorrichtung zur steuerung einer kupplung

Info

Publication number: AT404519B
Application number: AT0156594A
Authority: AT
Original assignee: Gkn Viscodrive Gmbh
Priority date: 1993-08-17
Filing date: 1994-08-11
Publication date: 1998-12-28
Also published as: DE4345484C2; GB2281109A; US5706923A; FR2709160B1; GB2281109B; JPH0777225A; IT1274621B; DE4327519A1; ITMI941746A1; FR2709160A1; DE4327519C2; ATA156594A; GB9416589D0; ITMI941746A0; US5526912A; JP2884474B2

Description

AT 404 519 B

Die gegenständliche Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Kupplung zur Übertragung von Drehmomenten zwischen zwei relativ zueinander verdrehbaren Teilen, welche eine Reibungskupplung enthält, deren Reibelemente jeweils mit dem einen und dem anderen der verdrehbaren Teile drehfest verbunden sind, wobei die Reibungskupplung über zumindest einen verschiebbaren Kolben, der eine mit viskoser Flüssigkeit gefüllte Kammer begrenzt, beaufschlagbar ist.

Die gegenständliche Erfindung betrifft weiters eine Kupplung zur Übertragung von Drehmomenten zwischen zwei relativ zueinander verdrehbaren Teilen, welche eine Reibungskupplung enthält, deren miteinander wirksame Reibelemente jeweils mit dem einen und dem anderen der verdrehbaren Teile drehfest verbunden sind, wobei die Reibungskupplung über zumindest einen verschiebbaren Kolben beaufschlagbar ist, welcher eine mit viskoser Flüssigkeit gefüllte Kammer begrenzt, deren Rotationsgehäuse von dem einen der verdrehbaren Teile und dem dagegen abgedichteten Kolben gebildet ist und in welcher ein mit dem anderen der verdrehbaren Teile verbundener Rotationskörper umläuft.

Unter viskoser Flüssigkeit wird eine Flüssigkeit mit hoher Viskosität verstanden, wie sie z.B. in Viskokupplungen üblich ist.

Ein Verfahren und eine Kupplung dieser Art sind aus der JP 63-240 249 A bekannt. Hierbei rotiert bei einer Differenzgeschwindigkeit zwischen den verdrehbaren Teile in einer mit viskoser Flüssigkeit gefüllten Kammer eine in Axialansicht sternförmige Scheibe. Zwischen der Scheibe und dem Gehäuse der Kammer wird in der Flüssigkeit ein Staudruck aufgebaut, welcher auf einen die Kammer begrenzenden Kolben für die Betätigung der Reibungskupplung einwirkt. Diese bekannte Kupplung ist jedoch deshalb nachteilig, da nur geringe Möglichkeiten bestehen, die Charakteristik dieser Kupplung in Abhängigkeit von der Differenzdrehzahl zu variieren. Der Grund hierfür liegt darin, daß im wesentlichen nur der Befüllungsgrad und die Viskosität der viskosen Flüssigkeit frei wählbar sind. Ein weiterer Nachteil dieser bekannten Kupplung besteht in dem geringen erreichbaren Druckniveau und der damit verbundenen geringen Leistungsdichte.

Die gegenständliche Erfindung betrifft weiters ein Verfahren zur Steuerung einer Kupplung zur Übertragung von Drehmomenten zwischen zwei relativ zueinander verdrehbaren Teilen, welche eine Viskokupplung enthält, deren Lamellen axial wechselweise mit dem einen und dem anderen der verdrehbaren Teile drehfest verbunden sind und welche in einer mit viskoser Flüssigkeit gefüllten Kammer angeordnet sind, wobei die Viskokupplung über eine Druck- oder Mengenänderung in der Kammer steuerbar ist.

Die gegenständliche Erfindung betrifft zudem auch eine Kupplung zur Übertragung von Drehmomenten zwischen zwei relativ zueinander verdrehbaren Teilen, welche eine Viskokupplung enthält, deren Lamellen jeweils wechselweise mit dem einen und dem anderen der verdrehbaren Teile drehfest verbunden sind und in einer mit einer viskosen Flüssigkeit gefüllten Kammer angeordnet sind, welche durch die zueinander verdrehbaren Teile gebildet wird, und welche mit einer Ausgleichskammer ausgebildet ist, aus welcher viskose Flüssigkeiten zur Mengen- oder Druckerhöhung in das Innere der Kammer der Viskokupplung förderbar ist.

Ein derartiges Verfahren und eine derartige Kupplung sind aus der DE 37 01 884 C1 bekannt. Hierbei befindet sich die Ausgleichskammer in der Nabe der Viskokupplung und ist sie über einen Stellkolben veränderbar.

Zur Steuerung der Charakteristik der Kupplung ist eine externe Steuereinheit erforderlich, welche einen besonderen Aufwand erfordert. Bei dieser bekannten Viskokupplung ist jedoch keine Druckerzeugung durch Scherung der viskosen Flüssigkeit in einer zusätzlichen Einheit zur Viskokupplung vorgesehen.

Die JP 63-240 340 A offenbart eine hydraulische Kupplung mit Druckerzeugung durch eine Differentialpumpe, über deren Bauweise jedoch keine Aussage gemacht ist.

Die JP 63-240 431 A offenbart eine Viskokupplung mit einem zweigeteilten Nabenkörper, wobei einer der Nabenkörper über eine Freilaufkupplung mit seiner Welle gekuppelt ist.

Bekannte derartige Kupplungen werden in Antriebssträngen von Kraftfahrzeugen und Landmaschinen zur Erzeugung eines von der Drehzahldifferenz abhängigen Sperrmomentes zwischen zwei relativ zueinander rotierenden Teilen eingesetzt.

Eine erste Anwendung betrifft dabei Ausgleichsgetriebe, in welchen die Kupplung zwischen Teilen eingesetzt wird, welche bei Ausgleichsvorgängen im Getriebe relativ zueinander rotieren. Durch die Wirkung der Kupplung erhalten diese Ausgleichsgetriebe eine selbstsperrende Wirkung. Eine bevorzugte Anwendung für diese Ausgleichsgetriebe findet sich als Achsdifferentiale oder Mittendifferentiale in Kraftfahrzeugen.

Eine zweite Anwendung betrifft den unmittelbaren Einsatz in einer Wellenverbindung zwischen zwei jeweils direkt angetriebenen Antriebsteilen. Ein Beispiel hierfür ist der Einsatz in einem Kraftfahrzeug, wobei die Kupplung unmittelbar in einem Antriebsstrang zu einer nur fallweise angetriebenen Achse eingesetzt ist. Hierdurch wird der entsprechende Antriebsstrang bei einer Drehzahldifferenz der zugeordneten Achse gegenüber einer ständig angetriebenen weiteren Achse durch die Wirkung der Kupplung drehmomentbe- 2

AT 404 519 B aufschlagt, wogegen der Antriebsstrang bei Drehzahlgleichheit zwischen den Achsen durch die Wirkung der Kupplung drehmomentfrei bleibt und die Achse dieses Antriebsstranges frei mitläuft.

Differenzdrehzahlfühlende Kupplungen dieser Art kommen gegenüber drehmomentfühlenden Systemen deutliche Vorteile in Bezug auf die Fraktion und die Fahrdynamik zu. Unter Berücksichtigung der vorstehenden Ausführungen liegt der gegenständlichen Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine differenzdrehzahlfühlende Kupplung mit hoher Leistungsdichte und mit in weitem Rahmen wählbarer Charakteristik zu schaffen, welche eine einfache konstruktive Gestaltung aufweist.

Diese Aufgaben werden ausgehend von dem vorstehend erstgenannten Verfahren erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der den Kolben beaufschlagende Druck durch die Förderung einer in einem in Umfangsrichtung verlaufenden, seitlich begrenzten Scherkanal zwischen zwei sich relativ zueinander verdrehenden Wandungen in Form von Scheiben- oder Rotationsflächen befindlichen viskosen Flüssigkeit aufgrund von Scherkräften erzeugt wird.

Eine Kupplung zur Durchführung dieses Verfahrens ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß der Rotationskörper in der Kammer axial so verschiebbar ist, daß er sich mit seinen Stirnflächen an die Endflächen der Kammer anlegen kann, daß Rotationsflächen des Rotationskörpers mit Gegenflächen der die Kammer bildenden Teile zumindest einen Scherkanal bilden, der sich zwischen einem Anfang und einem Ende in Umfangsrichtung erstreckt und seitlich abgedichtet ist und daß der zumindest eine Scherkanal an seinem Anfang mit einem Reservoir verbunden ist und an seinem Ende in einen Verbindungskanal oder einen Ringspalt, welcher der zwischen einer radialen Stirnfläche des Rotationskörpers und der anliegenden radialen Endfläche der Kammer endet, mündet.

Ausgehend von dem vorstehend zweitgenannten Verfahren werden diese Aufgaben erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Druck in der Kammer durch die Förderung einer in einem in Umfangsrichtung verlaufenden seitlich begrenzten Scherkanal zwischen zwei sich relativ zueinander verdrehenden Wandungen in Form von Scheiben- oder Rotationsflächen befindlichen viskosen Flüssigkeit aufgrund von Scherkräften erzeugt wird.

Eine Kupplung zur Durchführung dieses Verfahrens ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß ein Rotationskörper und ein Rotationsgehäuse vorgesehen sind, von denen der eine mit dem einen der verdrehbaren Teile und der andere mit dem anderen der verdrehbaren Teile umläuft, daß eine Rotationsfläche des Rotationskörpers an die zugeordnete Rotationsfläche des anderen Rotationsgehäuses anliegt und beide miteinander zumindest einen seitlich abgedichteten Scherkanal bilden, welcher sich zwischen einem Anfang und einem Ende in Umfangsrichtung erstreckt, wobei der Anfang des Scherkanals mit der Ausgleichskammer und das Ende des Scherkanals mit der Kammer der Viskokupplung verbunden ist.

Den erfindungsgemäßen Lösungen liegt das gemeinsame Wirkprinzip der Druckschleppströmung zugrunde, welches auf der Scherung eines viskosen Mediums zwischen zwei relativ zueinander bewegten Platten beruht. Bei einer derartigen Relativbewegung wird ein Teil des Mediums, jeweils bezogen auf eine der Platten, in Richtung der Bewegung der anderen der Platten befördert. Sobald ein Spalt zwischen zwei Platten im wesentlichen parallel zur relativen Bewegungsrichtung seitlich abgedichtet wird, entsteht ein Scherkanal, welcher in Abhängigkeit von Größe und Richtung der Relativbewegung fluider Medien von dem einen Ende des so entstandenen Scherkanals zum anderen Ende fördert. Der Förderdruck ist der Länge des Scherkanals, der Viskosität des gescherten Mediums und der Scherrate, also der Relativgeschwindigkeit, direkt proportional. Bei geeigneter Anordnung dieses Scherkanals in einer solchen Weise, daß dieser zwei Kammern miteinander verbindet und die beiden den Scherkanal bildenden Körper mit dem einen und dem anderen der drehenden Teile einer Kupplung verbunden sind, wird ein differenzdrehzahlabhängiger Förderdruck erzeugt, welcher in unterschiedlicher Weise genutzt werden kann.

Die erste Art der Nutzung besteht darin, daß mit dem Förderdruck eine Kammer beaufschlagt wird, welche auf zumindest einen Kolben einwirkt, welcher die Reibelemente einer Reibungskupplung beaufschlagt. Eine zweite Möglichkeit besteht darin, daß das Fördermedium unmittelbar in die Kammer erner Viskokupplung gefördert wird, so daß der Kammerdruck bzw. die Kammerfüllung erhöht wird, wodurch sich auf diese Weise die Charakteristik der Füllung ändert. Der Druck in einem Scherkanal, welcher von einer umfangsbegrenzten Nut in einem der Teile und einer abdeckenden Fläche in dem anderen der Teile erzeugt wird, wird jeweils bezogen auf die relative Drehrichtung des ersten der die Nut aufnehmenden Teile gegenüber dem zweiten der Teile vom vorderen Ende zum hinteren Ende der Nut aufgebaut.

Um hierbei eine optimal reproduzierbare Funktion der Vorrichtung sicherstellen zu können, ist eine vollkommene Füllung der durch den Kolben begrenzten Kammer erforderlich. Dies muß insbesondere dann sichergestellt werden, wenn thermische Schwankungen zu einer Volumenänderung der viskosen Flüssigkeit führen oder wenn im Betrieb durch Auswandem des Kolbens, z.B. infolge von Reibflächenverschleiß, sich das Volumen der vom Kolben begrenzten Kammer verändert. 3

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Bevorzugten Ausgestaltungen liegt somit die Aufgabe zugrunde. Maßnahmen zu schaffen, mit welchen eine stets gleichmäßig vollkommene Füllung der Kammer garantiert werden kann. Eine Möglichkeit hierfür besteht darin, daß das Volumen des Reservoirs größenveränderlich ist und daß Steuerelemente zum wechselseitigen Verschließen und Öffnen der Verbindungen zwischen den Anfängen der beiden Scherkanäle und dem Reservoir in Abhängigkeit von der relativen Drehrichtung des Rotationskörpers gegenüber dem Rotationsgehäuse und dem Kolben vorgesehen sind. Das Reservoir mit größenveränderlichem Volumen stellt hierbei die dauernd vollständige Füllung der Kammer, d.h. insbesondere der Scherkanäle, sicher. Durch die Steuerelemente wird verhindert, daß von der Druckseite des Rotationskörpers in der Kammer auf das Reservoir ein Einfluß ausgeübt wird, d.h. daß ein Rückfluß von unter Druck stehender viskoser Flüssigkeit zum Reservoir erfolgen könnte. Die Steuerelemente können als selbsttätige, insbesondere nicht vorgespannte Rückschlagventile ausgebildet sein. In bevorzugter Weise können die Ventilkörper beider Steuerelemente einstückig ausgeführt sein. Für die Anordnung des Reservoirs bieten sich zwei grundsätzliche Möglichkeiten an. Das Reservoir kann im Rotationskörper oder im Rotationsgehäuse angeordnet sein, wobei im letzteren Fall eine Ringnut im Rotationskörper und bzw. oder im Rotationsgehäuse eine dauernd offene Verbindung zur Kammer sicherstellen muß. Eine Ausführungsform des Reservoirs, welche sich insbesondere für die Anordnung des Reservoirs im Rotationskörper eignet, besteht darin, daß das Reservoir einen gasdichten gasgefüllten elastischen Hohlkörper zur elastischen Kompensation einer Volumenveränderung enthält. Ein andere vorteilhafte Ausführungsform des Reservoirs besteht darin, daß das Reservoir einen volumenveränderlichen elastischen Vollkörper, insbesondere aus Schaumstoff, mit gasdichter Oberfläche für den genannten Zweck enthält.

Eine weitere Ausgestaltung, welche sich sowohl für die Aufnahme im Rotationskörper als auch im Rotationsgehäuse eignet, besteht darin, daß das Reservoir von einer gasdichten, gegen eine Rückstellkraft beweglichen Rexiblen Membran begrenzt ist, welche jeweils von ihrer Rückseite von einer Tellerfeder oder sonstigen Federmitteln beaufschlagt wird.

Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung des Reservoirs besteht darin, daß dieses von einer abgedichteten verschiebbaren Wand, insbesondere einem Ringkolben, begrenzt wird, die ebenfalls von Federmitteln auf ihrer Rückseite abgestützt wird. Weitere bevorzugt Merkmale sind nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen erläutert und sind in den Patentansprüchen angeführt.

Die Erfindung betrifft auch Kraftfahrzeuge, welche mit erfindungsgemäßen Kupplungen ausgerüstet sind.

Die erfindungsgemäßen Verfahren sowie erfindungsgemäße Kupplungen sind nachstehend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Ausbruch aus zwei relativ zueinander beweglichen Platten, zwischen denen in einer der Platten eine einen Scherspalt erzeugende Nut ausgebildet ist;

Fig. 2 die Ansicht einer den Rotationskörper einer erfindungsgemäßen Kupplung bildenden Scheibe, in deren erster Stirnfläche eine erste einen Scherkanal bildende Nut und in deren zweiter Stirnfläche eine zweite einen Scherkanal bildende Nut ausgebildet ist, in einer ersten Ausführung;

Fig. 3 eine erfindungsgemäße Kupplung in einer ersten Ausführung im Längsschnitt;

Fig. 4 Einzelheiten der Kupplung nach Fig. 3 in Schrägansicht mit einem angeschnittenen Kolben;

Fig. 5 das Arbeitsprinzip an Einzelheiten der Kupplung nach Fig. 3 a) bei einer ersten relativen Drehrichtung b) bei der zweiten relativen Drehrichtung;

Fig. 6 eine erfindungsgemäße Kupplung in einer zweiten Ausführung im Längsschnitt;

Fig. 7 eine erfindungsgemäße Kupplung in einer dritten Ausführung im Längsschitt;

Fig. 8 Einzelheiten einer Kupplung gemäß der ersten Lösung mit Steuerelementen a) in Form eines fliehkraftbetätigten Ventiles b) in Form eines extern betätigten Schiebers;

Fig. 9 eine den Rotationskörper einer erfindungsgemäßen Kupplung bildende Scheibe, in deren erster Stirnfläche eine erste einen Scherkanal bildende Nut und in deren zweiter Stirnfläche eine zweite einen Scherkanal bildende Nut ausgebildet ist, in einer zweiten Ausführung a) in Ansicht b) im Längshalbschnitt;

Fig. 10 eine erfindungsgemäße Kupplung in einer vierten Ausführung im Längsschnitt;

Fig. 11 Einzelheiten von den Rotationskörper der erfindungsgemäßen Kupplung bildenden Scheiben nach Fig. 10 in verschiedenen Abwandlungen a) mit einem druckdichten Hohlkörper im Reservoir 4

AT 404 519 B b) mit einer federbelasteten Membran im Reservoir c) mit einem federbelasteten Ringkörper im Reservoir d) mit einem volumenveränderlichen Vollkörper im Reservoir;

Fig. 12 eine erfindungsgemäBe Kupplung in einer fünften Ausführung im Längshalbschnitt;

Fig. 13 eine erfindungsgemäBe Kupplung in einer sechsten Ausführung im Längshalbschitt mit einer

Einzelheit;

Fig. 14 eine erfindungsgemäBe Kupplung mit einer Viskokupplung im Längsschnitt;

Fig. 15 Einzelheiten der Kupplung nach Figur 14 in Schrägansicht mit einem angeschnittenen Rotationsteil;

Fig. 16 ein Diagramm mit Charakteristiken des Drehmomentes über der Differenzdrehzahl für verschiedene Kupplungstypen;

Fig. 17 ein Kraftfahrzeug mit erfindungsgemäBen Kupplungen in schematischer Darstellung in einer ersten Ausführung;

Fig. 18 ein Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäBen Kupplung in schematischer Darstellung in einer zweiten Ausführung.

Figur 1 zeigt den Ausschnitt einer ersten Platte oder Scheibe 1 und einer zweiten Platte oder Scheibe 2, deren Stirnflächen 3, 4 aneinander anliegen. Die erste Platte 1 wird als fest angenommen; die zweite Platte 2 bewegt sich demgegenüber mit der Geschwindigkeit VR. In der Stirnfläche 3 der ersten Platte 1 ist eine im Querschnitt rechteckige Nut 5 mit seitlich begrenzenden Wänden 6, 7 ausgebildet. Nut 5 und Stirnfläche 3 bilden einen Scherkanal 8, der ein viskoses Medium aufnimmt. Das betrachtete Element des Scherspalts hat die Länge 1sp und die Höhe bzw. Tiefe s. Bei Bewegung der Platte 2 verhält sich das Medium im Scherkanal 8 entsprechend dem angegebenen linearen Geschwindigkeitsprofil, das sich auf die feste Platte 1 bezieht. An den Oberflächen gelten selbstverständlich jeweils Haftbedingungen sowohl für die Platte 1 wie für die Platte 2. Auf die Platte 2 bezogen sähe das Geschwindigkeitsprofil also reziprok aus. Auf die Platte 1 bezogen ergibt sich im Scherkanal 8 aufgrund der Scherung ein Druck p und ein Mengenstrom Q.

Da die hier dargestellten Anwendungen nicht von relativen Linearbewegungen ausgehen, sondern von relativen Rotationsbewegungen werden die Scherkanäle bildenden Nuten vorzugsweise wie in Figuren 2 und 9 dargestellt ausgebildet.

In Figur 2 ist eine Scheibe 11 gezeigt, in deren sichtbarer Stirnfläche 13 eine Nut 15 mit Seitenwänden 16, 17 ausgebildet ist, die mit einer ebenen Gegenfläche einen Scherkanal bildet, der Spiralform hat. Der Anfang 15a der Nut liegt in Randnähe und läuft in eine als Reservoir dienende Ringnut 18. Das achsnah liegende Ende 15e der Nut läuft in eine in Achsrichtung verlaufende Ausnehmung 19 ein, die sich zwischen den beiden Stirnflächen der Scheibe 11 erstreckt und eine Verbindung des Scherkanals mit der Gegenseite der Scheibe 11 herstellt. Die zentrale Bohrung 20 der Scheibe wird gegenüber einer Achse, auf der die Scheibe antreibend zu befestigen ist, abgedichtet.

In gestrichelten Linien ist eine auf der Rückseite liegende weitere Nut 25 mit Seitenwänden 26, 27 erkennbar, die mit einer ebenen Gegenfläche einen weiteren Scherkanal bilden kann. Diese Nut 25 ist gegensinnig zur Nut 15 in Spiralform ausgebildet. Sie läuft auBen mit ihrem Anfang 25a ebenso in eine Ringnut 28 ein, wie sie mit ihrem Ende 25e ebenso Verbindung mit der Ausnehmung 19 hat. Dreht sich die Scheibe gegenüber einer auf ihrer Stirnfläche 13 fest aufliegenden Gegenfläche in der durch den Reil angedeuteten Uhrzeigerrichtung so wird das Medium im Scherkanal vom Anfang 15a zum Ende 15e der Nut 15 gefördert. Anders betrachtet, das an der feststehenden Gegenfläche haftende Medium wird durch die Drehung der Scheibe durch den Scherkanal gezogen. Es wird hierbei Medium, das aus der Ringnut 18 gespeist wird, letztendlich über die Ausnehmung 19 auf die Rückseite der Scheibe 11 befördert. Bei entgegengesetzter Drehrichtung bewirkt die Nut 25 auf der Rückseite aufgrund ihrer gegensinningen Ausbildung gerade das Gegenteil, d. h. Medium wird aus der Ringnut 28 über den Scherkanal auf der Rückseite der Scheibe vom Anfang 25a zum Ende 25e der Nut und über die Ausnehmung 19 auf die Vorderseite der Scheibe gefördert.

In Figur 3 ist eine erfindungsgemäBe Kupplung 31 gezeigt, die eine Lamellenkupplung 32 umfaßt. Die Außenlamellen 33 sind mit dem mehrteiligen Gehäuse 35 der Kupplung drehfest verbunden, welches das erste Teil der Kupplung bildet. Die dazu jeweils wechselweise angeordneten Innenlamellen 34 sind mit dem als Nabe 36 ausgebildeten zweiten Teil der Kupplung drehfest verbunden. Gehäuse 35 und Nabe 36 sind gegeneinander abgedichtet. Im Gehäuse sitzt drehfest mit diesem verbunden ein Kolben 37, der mit einer zum Gehäuse gehörenden Wandung 38 eine Kammer 40 bildet. In der Kammer läuft über Verzahnungsmittel 42 drehtest mit der Nabe 36 verbunden eine Scheibe 41, die im Prinzip ausgebildet ist, wie die Scheibe 11 gemäß Figur 2. Es sind eine achsnahe Ausnehmung 49 sowie Scherkanäle bildende Spiralnuten 45, 55 in den Oberflächen der Scheibe erkennbar. 5

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In Figur 4 ist ein Teil des Gehäuses 35, der damit umlaufende Kolben 37 und die dahinterliegende zum Gehäuse gehörende Wandung 38 jeweils halb weggeschnitten dargestellt. Zwischen Kolben 37 und Wandung 38 liegt eine Scheibe 41, deren Einzelheiten im wesentlichen denen der aus Figur 2 entsprechen. Es ist eine als Reservoir dienende außenliegende Ringnut 48 sowie eine spiralige Nut 45 erkennbar. Letztere verläuft zwischen ihrem Anfang 45a und ihrem Ende 45e und bildet mit der Gegenfläche des Kolbens 37 einen Scherkanal. Die Verbindung vom Ende 45e der Nut zur Gegenseite der Scheibe wird im vorliegenden Fall durch mehrere Axial-bohrungen 49’ dargestellt, die anstelle der offenen Ausnehmungen 49 nach Figur 3 treten. Die Drehrichtung der Scheibe entgegen dem Uhrzeigersinn gegenüber dem Gehäuse ist durch einen ersten Pfeil angedeutet; die dadurch erzeugt Förderrichtung im Scherkanal durch einen zweiten Pfeil im Uhrzeigersinn. Diese letztere Förderrichtung gilt nur relativ zur Scheibe.

In Figur 5 ist ein Ausschnitt der Figur 3 im Bereich der Scheibe 41 dargestellt, wobei der axiale Abstand der Scheibe 41 jeweils gegenüber dem Kolben 37 oder der Wandung 38 übertrieben dargestellt ist. Die Scheibe 41 ist über eine Wellenverzahnung 42 axial verschieblich mit der Nabe 36 verbunden. Bei einer ersten relativen Drehrichtung zwischen Nabe und Gehäuse (Figur 5a) fördert der durch die Nut 55 gebildete Scherkanal Medium auf die linke Seite der Scheibe, wodurch der Kolben 37 vom Druck des Mediums be- aufschlagt wird und seinerseits die Lamellenkupplung 32 beaufschlagt. Bei einer entgegengesetzten relativen Drehrichtung zwischen Gehäuse 35 und Nabe 36 wird der durch die Nut 45 gebildete Scherkanal wirksam und fördert Medium über die Ausnehmung 49 auf die rechte Seite der Scheibe. Durch den dort entstehenden Überdruck wird die Scheibe mit ihrer Stirnfläche gegen die Stirnseite des Kolbens 37 gedrückt, so daB die Nut 45 gut abgedichtet wird. Die Wirkung hiervon ist, daß der Kolben unmittelbar von der Scheibe beaufschlagt und nach links verschoben wird und seinerseits die Lamellenkupplung 32 beaufschlagt. Eine Betätigung der Kupplung findet somit bei jeglicher Differenzdrehzahl zwischen den beiden Teilen der Kupplung 31 statt, d. h. bei einer relativen Drehung des Gehäuses 35 gegenüber der Nabe 36. Da abhängig von relativen Drehrichtung jeweils der eine oder der andere Scherkanal wirksam wird, wird verständlich, daß über eine unterschiedliche Gestaltung der beiden Nuten eine fahrzustandsabhängig unterschiedliche Charakteristik der Kupplung dargestellt werden kann, insbesondere ein Aufheben oder Reduzieren der Sperrwirkung beim Bremsen des Fahrzeuges gegenüber einer möglichst hohen Sperrwirkung zum Zwecke einer verbesserten Traktion beim Anfahren und Beschleunigen des Fahrzeuges.

Figur 6 zeigt eine Kupplung, die im wesentlichen mit der in Figur 3 gezeigten übereinstimmt. Entsprechende Einzelheiten sind mit gleichen Bezugsziffem versehen. Auf die Beschreibung von Figur 3 wird insoweit Bezug genommen. Ergänzend dazu ist im Gehäuse 35 auf der Gegenseite der Lamellenkupplung 32 zum Kolben 37 eine Ausnehmung 50 ausgebildet, in der eine Tellerfeder 51 einsitzt, die sich am Gehäuse abstützt und die Lamellenkupplung 32 mit einer Vorspannung Fp beaufschlagt. Erst nach Überwinden dieser Vorspannung stützt sich die Lamellenkupplung starr am Gehäuse 35 ab. Dies beeinflußt die Charakteristik der Kupplung in später noch zu erläuternder Weise.

In Figur 7 ist eine Kupplung gezeigt, die im wesentlichen der in Figur 3 dargestellten entspricht. Entsprechende Einzelheiten sind mit gleichen Bezugsziffern versehen. Auf die Beschreibung von Figur 3 wird insoweit Bezug genommen. Ergänzend ist in dem Kolben 37’ auf der Gegenseite zur Scheibe 41 eine Ausnehmung 50’ ausgebildet, in der eine Tellerfeder 51' einliegt. Diese stützt sich über einen Sicherungsring im Gehäuse 35 ab und beaufschlagt den Kolben 37’ mit einer Vorspannung Fc. Erst nach Übewinden dieser Vorspannung beaufschlagt der Kolben 37' die Lamellenkupplung. Die Lamellen der Lamellenkupplung 32 stützen sich auf der anderen Seite starr am Gehäuse 35 ab.

Hieraus ergibt sich eine Charakteristik der Kupplung, auf die später noch eingegangen wird.

In Figur 8a ist jeweils im Halbschnitt ein Teil der Kupplung entsprechend den Darstellungen in Figur 5 wiedergegeben, wobei im wesentlichen das Gehäuse 35 zwischen Wandung 38 und Kolben 37 mit der Scheibe 41 dargesteift ist. Gleichfalls ist die Nabe 36 und ein Teil der Reibungskupplung 32 zu erkennen. Innerhalb der Scheibe 41 liegt ein radialer KurzschluBkanal 52, der die Ausnehmung 49 mit den beiden Ringnuten 48, 58 am äußeren Rand der Scheibe bzw. mit dem jeweiligen Anfang der die Scherkanäle bildenden Nuten 45, 55 verbindet. Der Kanal 52 ist durch einen Schieber 59 steuerbar, der unter der Kraft einer Feder 60 schließt und fliehkraftbetätigt öffnet. Wahlweise kann auch nur eine der beiden Scherkanäle bildenden Nuten 45, 55 mit einem Kurzschlußkanal versehen werden.

In Figur 8b ist im wesentlichen der gleiche Ausschnitt einer Kupplung wie in Figur 8a dargestellt. Ein radialer Kurzschlußkanal 52' in der Scheibe stellt in diesem Fall nur die Verbindung der nicht erkennbaren inneren Ausnehmung mit einer der auBenliegenden Ringnuten 48 bzw. dem Anfang der einen Scherkanal bildenden Nut 45 her. Der Querschnitt des Kurzschlußkanals 52 ist am radial innenliegenden Ende Uber einen Schieber 61, der Uber eine Klaue 62 betätigbar ist, offen- und schließbar.

In Figur 9 ist eine Scheibe 111 gezeigt, in deren sichtbarer Stirnfläche 113 eine Nut 115 mit Seitenwänden 116, 117 ausgebiidet ist, die mit einer ebenen Gegenfläche einen Scherkanal bildet, der 6

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Spiralform hat. Der Anfang 115a der Nut liegt in Nähe einer zentralen Bohrung 120 und endet in einer zum Reservoir führenden Bohrung 119. Das randnah liegende Ende 115e der Nut läuft in den äußeren Rand der Scheibe 111 ein, der einen Ringspalt gegenüber dem Gehäuse bildet und eine Verbindung des Scherkanals mit der Gegenseite der Scheibe 111 herstellt. Die zentrale Bohrung 120 der Scheibe wird gegenüber einer Nabe, auf der die Scheibe antreibend zu befestigen ist, abgedichtet. Die zentrale Bohrung 120 zum Einstecken einer Nabe weist Verzahnungsmittel 142 auf.

Auf der Rückseite ist eine weitere Nut 125 mit Seitenwänden anzunehmen, die mit einer ebenen Gegenfläche einen weiteren Scherkanal bilden kann. Diese Nut 125 ist gegensinnig zur Nut 115 in Spiralform ausgebildet. Sie läuft außen mit ihrem Ende 125Θ ebenso in den äußeren Rand der Scheibe 111 ein, wie sie mit ihrem Anfang 125a ebenso über die Bohrung 119 Verbindung mit dem Reservoir hat. Dreht sich die Scheibe gegenüber einer auf ihrer Stirnfläche 113 fest aufliegenden Gegenfläche in Uhrzeigerrichtung so wird das Medium im Scherkanal vom Anfang 115a zum Ende H5e der Nut 115 gefördert. Anders betrachtet, das an der feststehenden Gegenfläche haftende Medium wird durch die Drehung der Scheibe durch den Scherkanal gezogen. Es wird hierbei Medium, das aus der Bohrung 119 gespeist wird, letztendlich über den Rand auf die Rückseite der Scheibe 111 befördert. Bei entgegengesetzter Drehrichtung bewirkt die Nut 125 auf der Rückseite aufgrund ihrer gegensinningen Ausbildung gerade das Gegenteil, d. h. Medium wird aus der Bohrung 119 über den Scherkanal auf der Rückseite der Scheibe vom Anfang 125a zum Ende 125θ der Nut und über den Rand auf die Vorderseite der Scheibe gefördert. Eine Verbindung der Bohrung 119 mit dem Reservoir ist im Längsschnitt nicht erkennbar und in einer anderen Ebene anzunehmen.

In Figur 10 ist eine erfindungsgemäße Kupplung 131 gezeigt, die eine Lamellenkupplung 132 umfaßt. Die Außenlamellen 133 sind mit dem mehrteiligen Gehäuse 135 der Kupplung drehfest verbunden, welches das erste Teil der Kupplung bildet. Die dazu jeweils wechselweise angeordneten Innenlamellen 134 sind mit dem als Nabe 136 ausgebildeten zweiten Teil der Kupplung drehtest verbunden.

Gehäuse 135 und Nabe 136 sind gegeneinander abgedichtet. Im Gehäuse sitzt drehtest mit diesem verbunden ein Kolben 137, der mit einer zum Gehäuse gehörenden Wandung 138 eine Kammer 140 bildet. In der Kammer 140 läuft über Verzahnungsmittel 142 drehtest mit der Nabe 136 verbunden eine Scheibe 141, die im Prinzip ausgebildet ist, wie die Scheibe 111 gemäß Figur 9. Es sind eine randnahe Bohrung 149 sowie Scherkanäle bildende Spiralnuten 145, 155 in den Oberflächen der Scheibe erkennbar. In der Bohrung 149 ist ein Ventilkörper 150 vorgesehen, der mit Absätzen in der Bohrung wechselseitig wirksame Rückschlagventile bildet. Von der Bohrung 149 geht ein radialer Verbindungskanal 151 ab, der zu einem Reservoir 152 führt, das beispielsweise als Ringraum in dem zweiteiligen Scheibenkörper 141 ausgebildet sein kann. Im Reservoir befindet sich ein gasdichter Hohlkörper 153, der der Form des Reservoirs 152 angepaßt ist, z. B. ebenfalls ringförmig ist. In der hier dargestellten Ausführung mit der randnahen Bohrung 149 erfolgt das Überströmen von dem Ende eines Scherkanals zur Gegenseite der Scheibe über einen axialen Ringspalt 154 in Nabennähe, der durch die Verzahnungsmittel 142 gebildet wird.

Bei einer ersten relativen Drehrichtung zwischen Nabe und Gehäuse fördert der durch die Spiralnut 155 gebildete Scherkanal Medium auf die linke Seite der Scheibe, wodurch der Kolben 137 vom Druck des Mediums beaufschlagt wird und seinerseits die Lamellenkupplung 132 beaufschlagt. Bei einer entgegengesetzten relativen Drehrichtung zwischen Gehäuse 135 und Nabe 136 wird der durch die Spiralnut 145 gebildete Scherkanal wirksam und fördert Medium über den Ringspalt 154 auf die rechte Seite der Scheibe. Durch den dort entstehenden Überdruck wird die Scheibe mit ihrer Stirnfläche gegen die Stirnseite des Kolbens 137 gedrückt, so daß die Spiralnut 145 gut abgedichtet wird. Die Wirkung hiervon ist, daß der Kolben 137 unmittelbar von der Scheibe beaufschlagt und nach links verschoben wird und seinerseits die Lamellenkupplung 132 beaufschlagt. Eine Betätigung der Kupplung findet somit bei jeglicher Differenzdrehzahl zwischen den beiden Teilen der Kupplung 131 statt, d. h. bei einer relativen Drehung des Gehäuses 135 gegenüber der Nabe 136. Da abhängig von der relativen Drehrichtung jeweils der eine oder der andere Scherkanal wirksam wird, wird verständlich, daß über eine unterschiedliche Gestaltung der beiden Spiralnuten eine fahrzustandsabhängig unterschiedliche Charakteristik der Kupplung dargestellt werden kann, insbesondere ein Aufheben oder Reduzieren der Sperrwirkung beim Bremsen des Fahrzeuges gegenüber einer möglichst hohen Sperrwirkung zum Zwecke einer verbesserten Traktion beim Anfahren und Beschleunigen des Fahrzeuges.

In Figur 11 sind jeweils die Scheibenkörper 141 als Einzelheit dargestellt, wobei sie jeweils aus zwei Hälften 141a, 141b zusammengesetzt sind. Relativ randnah befindet sich die axiale Bohrung 149, in der der Ventilkörper 150 axial beweglich geführt ist. Auf beiden Seiten der Scheibe öffnet sich die Bohrung 149 jeweils in den Anfang 145a, 155a einer spiralförmigen Nut 145, 155, die mit einer anliegenden Gegenfläche eines Gehäuses jeweils einen Scherkanal bilden kann. In der zentralen Durchgangsbohrung 160 befinden sich Mitnehmer- bzw. Verzahnungsmittel 142 zur drehfesten Verbindung mit der Nabe der Kupplung. 7

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Zwischen der axialen Bohrung 149 und einem zwischen den beiden Hälften 141a, 141b ausgebildeten Reservoir 152 ist ein radialer Verbindungskanal 151 vorgesehen. Der Ventilkörper 150 bewegt sich druckabhängig so, daß jeweils entweder der eine oder der andere Scherkanal über den Anfang 145a, 155a der jeweiligen Spiralnut mit dem Reservoir 152 verbunden ist. Die vorstehenden Einzelheiten finden sich in allen Ausführungen der Figur 11. Das Reservoir dient jeweils zum Ausgleich von Volumenänderungen, um die Kammer unter allen Bedingungen vollkommen gasfrei befüllt zu halten, sei es daß die Volumenänderungen druck- und temperaturabhängig am viskosen Medium erfolgen, oder daß sich die geometrischen Verhältnisse der Kammerbegrenzungen ändern.

In Figur 11a ist zur Kompensation von Volumenänderungen ein gasdichter und mit Gas gefüllter Hohlkörper 153 in das Reservoir 152 eingelegt, so daß dessen effektives Aufnahmevolumen für viskoses Medium variabel ist.

In Figur 11b ist das Reservoir 152 mittig durch eine Membran 156 geteilt, die zwischen den Hälften 141a, 141b eingespannt ist und die im Sinne einer Verkleinerung der mit dem Kanal 151 verbundenen Hälfte des Reservoirs von einer Tellerfederanordnung 157 vorgespannt ist.

In Figur 11c ist das Reservoir 152 mittig durch einen gegenüber den Längswänden des Reservoirs 152 abgedichteten verschiebbaren Ringkolben 158 geteilt, der ebenfalls von einer Tellerfederanordnung 157 in Richtung auf die mit dem Kanal 151 verbundenen Hälfte des Reservoirs vorgespannt ist.

In Figur 11d ist zur Kompensation von Volumenänderungen ein elastischer volumenveränderlicher Vollkörper 159 mit einer gasdichten Oberfläche in das Reservoir 152 eingesetzt, so daß dessen effektives Aufnahmevolumen für die viskose Flüssigkeit variabel ist.

In Figur 12 ist ein Teil der Kupplung 131 dargestellt, wobei das mehrteilige, hier abweichend aufgebaute Gehäuse 135 und die Nabe 136 erkennbar ist. Im Gehäuse 135 ist der verschiebbare Kolben 137 erkennbar. Die vorgenannten Teile bilden die Kammer 140 in der ein über Verzahnungsmittel 142 mit der Nabe 136 drehfest verbundener zweiteiliger Scheibenkörper 141 umläuft. Einzelne der Außenlamellen 133 und Innenlamellen 134 einer Lamellenkupplung, auf die der Kolben 137 einwirkt, sind erkennbar. Gehäuse 135 und Nabe 136 sind über ein Kugellager 170 gegeneinander abgestützt. Eine mittels einer Schraube 161 verschlossene Bohrung 162 dient dem Befüllen der Kammer 140. An der Scheibe 141 sind die bereits im Zusammenhang mit Figur 10 erläuterten Einzelheiten erkennbar, nämlich eine hier in Nabennähe ausgeführte axiale Bohrung 149 zwischen den Enden der Nuten 145, 155, mit einem darin geführten Ventilkörper 150 sowie einem hier radial nach innen führenden Ringraum 151, der sich über einen wellennahen Verbindungskanal 166 in der Scheibe in einen Ringspalt 154 nach innen im Gehäuse öffnet. Dieser stellt die Verbindung mit einem in der dargestellten Ausführung auf Null-Volumen reduzierten Reservoir 152 dar, das durch einen Ringkolben 163 begrenzt wird, der von einer Tellerfeder 164 beaufschlagt wird. Ringkolben 163 und Gehäuse 135 sind durch einen Stift 65 gegeneinander drehgesichert.

In Figur 13 ist in gleicher Weise wie in Figur 12, jedoch in anderer konstruktiver Ausgestaltung, eine Kupplung 131 mit einer integrierten Lamellenkupplung 132 dargestellt, wobei in einem mehrteiligen Gehäuse 135 in einer Kammer 140 ein mehrteiliger Scheibenkörper 141 gehalten ist. Der Scheibenkörper 141 ist über Verzahnungsmittel 142 mit der Nabe 136 drehtest verbunden. Die Kammer 140 wird von einem Kolben 137 begrenzt, der axial auf die Reibungskupplung 132 mit ihren Außenlamellen 133 und ihren Innenlamellen 134 einwirkt. Dem Kolben 137 wirkt die Kraft einer Tellerfeder 167 entgegen. Eine mittels einer Kugel 171 verschlossene Bohrung 162 dient dem Befüllen der Kammer 140. An der Scheibe 141 sind die bereits im Zusammenhang mit Figur 10 erläuterten Einzelheiten erkennbar, nämlich eine hier in Nabennähe ausgeführte axiale Bohrung 149 zwischen den Enden der Nuten 145, 155, mit einem darin geführten Ventilkörper 150 sowie einem hier radial nach innen führenden Ringraum 151, der sich über einen wellennahen Verbindungskanal 166 in der Scheibe in einen Ringspalt 154 nach innen im Gehäuse öffnet. Dieser stellt die Verbindung mit einem in der dargestellten Ausführung auf Null-Volumen reduzierten Reservoir 152 dar, das durch einen Ringkolben 163 begrenzt wird, der von einer Tellerfeder 164 beaufschlagt wird.

Am Scheibenkörper 141 können besondere Dichtlippen zur Abdichtung gegenüber dem Gehäuse 135 einstückig ausgeformt werden.

Die nicht im einzelnen angesprochenen Einzelheiten der Figuren 12 und 13 entsprechen bei gleicher Bezifferung denen der Figur 10.

In Figur 14 ist eine erfindungsgemäße Kupplung 71 gemäß dem zweiten Typ gezeigt, die eine Viskokupplung 72 umfaßt. Die Kupplung besteht aus einem mehrteiligen Gehäuse 75 und einer Nabe 76, die gegeneinander abgedichtet sind, und die Kammer 91 der Viskokupplung 72 ausbilden. Die Außenlamellen 73 der Viskokupplung sind drehfest mit dem Gehäuse 75 verbunden, die Innenlamellen 74 mit der Nabe 76. 8

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Am Ende wird die Kammer von einer mit dem Gehäuse 75 fest verbundenen Wandung 78 abgeschlossen, die mit einer Scheibe 81 in Anlage ist, die drehtest mit der Habe 76 verbunden ist. In der Scheibe 81 ist stirnseitig eine Nut 85 ausgebildet, die mit der Gegenfläche der Wandung 78 einen Scherkanal bildet. Im Gehäuse 75 sitzt weiterhin ein verschiebbarer Ringkolben 79 ein, der sich über eine Tellerfeder 93 abstützt. Zwischen Wandung 78 und Ringkolben 79 ist eine Ausgleichskammer 92 ausgebildet. Diese ist über eine Axialbohrung 90 in der Wandung 78 mit dem äußeren Ende der einen Scherkanal bildenden Nut 85 verbunden. Das innere Ende der den Scherkanal bildenden Nut 85 ist über eine Axialbohrung 89 mit dem Inneren der Kammer 91 verbunden.

Weitere Einzelheiten sind in Figur 15 erkennbar. Ein Teil des Gehäuses 75, die Wandung 78 und der Ringkolben 79 sind teilweise weggeschnitten dargestellt. Hierin ist die Scheibe 81 in Schrägansicht dargestellt. Es ist eine Ringnut 88 im Randbereich erkennbar; weiterhin die spiralförmige Nut 85 mit ihrem Anfang 85a radial außen und ihrem Ende 85e radial innen, die mit der Gegenfläche der Wandung 78 den Scherkanal bildet. Am Ende 85e der Nut 85 befindet sich eine Axialbohrung 89, die eine Verbindung mit der Gegenseite und damit zum Inneren der Kammer 91 der Viskokupplung 72 darstellt. Im der gehäusefesten Wandung 78 finden sich Axialbohrungen 90, die Verbindungen zwischen der Ringnut 88 und damit dem Anfang 85a der Nut und der links von der Wandung 78 liegenden Ausgleichskammer 92 herstellen. Je nach relativer Drehrichtung zwischen Kupplungsgehäuse 75 und Nabe 76 und damit zwischen Scheibe 77 und Wandung 81 fördert die Anordnung Medium aus der Kupplungskammer 91 in die Ausgleichskammer 92 oder umgekehrt. Bei der durch den Pfeil entgegen der Uhrzeigerrichtung bezeichneten Drehrichtung der Scheibe 81 wird Medium in der durch den weiteren Pfeil bezeichneten Richtung im Scherkanal vom Anfang zum Ende der Spirainut 85 gefördert und damit aus der Ausgleichskammer 92 ins Innere der Viskokupplung.

In Figur 16 sind mögliche Kennlinien C von erfindungsgemäßen Kupplungstypen dargestellt, wobei die Indeces der charakteristischen Linien die Kupplungen nach ihrer entsprechenden Zeichnungsnummer bezeichnen. Es ist jeweils das Drehmoment über der Differenzdrehzahl angegeben. Zum Vergleich ist eine wesentlich flacher verlaufende Kennlinie Cvc einer ungesteuerten Viskokupplung nach dem Stand der Technik dargestellt.

In den Figuren 17 und 18 ist in schematischer Aufsicht ein Kraftfahrzeug 201, 301 dargestellt, das folgende Einzelheiten erkennen läßt. Das Kraftfahrzeug verfügt über jeweils zwei Vorderräder 202, 302, die von den Teilen einer Vorderachse 203, 303 mit einem Achsdifferential 204, 304 angetrieben werden und über jeweils zwei Hinterräder 205, 305, die von den Teilen einer Hinterachse 206, 306 mit einem Achsdifferential 207, 307 angetrieben werden. Es weist einen vorne quer eingebauten Verbrennungsmotor 208, 308 als Antriebsquelle auf, der mit einem mehrstufigen oder stufenlosen Übersetzungsgetriebe 209, 309 zur Anpassung des Drehzahlbereiches des Verbrennungsmotors an den Geschwindigkeitsbereich des Kraftfahrzeuges gekoppelt ist.

In Figur 17 ist der Ausgang des Untersetzungsgetriebes 209 sowohl mit dem Eingang des Achsdifferen-tials 204 als auch über einen Durchtrieb drehzahlgleich mit einer Kupplungseinheit 210 verbunden, die über eine Längswelle 211 den Eingang des Hinterachsdifferentials 207 antreibt. Über die Achsdifferentiale 204, 207 wird jeweils das eingeleitete Drehmoment auf die Räder der jeweiligen Achswelle verteilt. Die Achsdifferentiale 204, 207 können jeweils mit einer Kupplung vom Typ einer der beiden erfindungsgemä-ßen Art ausgerüstet sein, wobei eines der gegeneinander drehbaren Teile durch den Differentialkorb oder eines der Achswellenräder und das andere der gegeneinander drehbaren Teile durch das andere der Achswellenräder gebildet wird. Die Kupplung 210 kann unmittelbar durch eine Kupplung vom Typ einer der beiden erfindungsgemäßen Arten ausgerüstet sein, wobei eines der gegeneinander drehbaren Teile durch die Antriebsteile des Übersetzungsgetriebes 209 und das andere der gegeneinander drehbaren Teile durch die Anschlußteile der Längsweile 211 gebildet werden. ln Figur 18 weist das Kraftfahrzeug abweichend von Figur 17 ein Mittendifferentialgetriebe 310 auf, dessen Eingang über einen Durchtrieb mit dem Ausgang des Übersetzungsgetriebes 309 verbunden ist. Das Achsdifferentialgetriebe verteilt das eingeleitete Drehmoment auf die Achsdifferentiale 304 der Vorderachse 303 sowie 307 der Hinterachse 306. Jedes der genannten Differentialgetriebe, die Achsdifferentialgetriebe 306 und 307 sowie das Mittendifferential 310, können hierbei mit einer Kupplung vom Typ einer der beiden erfindungsgemäßen Arten ausgerüstet sein, wobei eines der beiden gegeneinander drehbaren Teile durch den Differentialkorb oder eines der Achswellenräder und das andere der gegeneinander drehbaren Teile durch das andere der Achswellenräder gebildet wird.

Claims

AT 404 519 B Patentansprüche 1. Verfahren zur Steuerung einer Kupplung zur Übertragung von Drehmomenten zwischen zwei relativ zueinander verdrehbaren Teilen, welche eine Reibungskupplung enthält, deren Reibelemente jeweils s mit dem einen und dem anderen der verdrehbaren Teile drehtest verbunden sind, wobei die Reibungskupplung über zumindest einen verschiebbaren Kolben, der eine mit viskoser Flüssigkeit gefüllte Kammer begrenzt, beaufschlagbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der den Kolben beaufschlagende Druck durch die Förderung einer in einem in Umfangsrichtung verlaufenden seitlich begrenzten Scherkanal zwischen zwei sich relativ zueinander verdrehenden Wandungen in Form von Scheiben- io oder Rotationsflächen befindlichen viskosen Flüssigkeit aufgrund von Scherkräften erzeugt wird.
2. Verfahren zur Steuerung einer Kupplung zur Übertragung von Drehmomenten zwischen zwei relativ zueinander verdrehbaren Teilen, welche eine Viskokupplung enthält, deren Lamellen axial wechselweise mit dem einen und dem anderen der verdrehbaren Teile drehfest verbunden sind und welche in einer rs mit viskoser Flüssigkeit gefüllten Kammer angeordnet sind, wobei die Viskokupplung über eine Druckoder Mengenänderung in der Kammer steuerbar ist. dadurch gekennzeichnet, daß der Druck in der Kammer durch die Förderung einer in einem in Umfangsrichtung verlaufenden seitlich begrenzten Scherkanal zwischen zwei sich relativ zueinander verdrehenden Wandungen in Form von Scheibenoder Rotationsflächen befindlichen viskosen Flüssigkeit aufgrund von Scherkräften erzeugt wird. 20
3. Kupplung zur Übertragung von Drehmomenten zwischen zwei relativ zueinander verdrehbaren Teilen, welche eine Reibungskupplung enthält, deren miteinander wirksame Reibelemente jeweils mit dem einen und dem anderen der verdrehbaren Teile drehfest verbunden sind, wobei die Reibungskupplung über zumindest einen verschiebbaren Kolben beaufschlagbar ist, welcher eine mit viskoser Flüssigkeit 25 gefüllte Kammer begrenzt, deren Rotationsgehäuse von dem einen der verdrehbaren Teile und dem dagegen abgedichteten Kolben gebildet ist und in welcher ein mit dem anderen der verdrehbaren Teile verbündender Rotationskörper umläuft, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotationskörper (41) in der Kammer axial so verschiebbar ist, daß er sich mit seinen Stirnflächen an die Endflächen der Kammer (40) anfegen kann, daß Rotationsflächen des Rotationskörpers mit Gegenflächen der die Kammer 30 bildenden Teile zumindest einen Scherkanal (15, 25, 45, 55) bilden, der sich zwischen einem Anfang und einem Ende in Umfangsrichtung erstreckt und seitlich abgedichtet ist und daß der zumindest eine Scherkanal an seinem Anfang mit einem Reservoir (18, 28; 152) verbunden ist und an seinem Ende in einen Verbindungskanal (49) oder einen Ringspalt (54), welcher der zwischen einer radialen Stirnfläche des Rotationskörpers (41) und der anliegenden radialen Endfläche der Kammer (40) endet, mündet. 35
4. Kupplung nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß Rotationsflächen des Rotationskörpers mit Gegenflächen der die Kammer bildenden Teile zwei Scherkanäle (15, 25; 45, 55) bilden, welche sich in Umfangsrichtung gegensinnig zwischen jeweils einem Anfang und einem Ende erstrek-ken und seitlich abgedichtet sind. 40
5. Kupplung nach einem der Patentansprüche 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Scherkanäle durch Nuten (15, 25; 45, 55) in den Rotationsflächen des Rotationskörpers (11, 41) oder in den Gegenflächen des Rotationsgehäuses (35) bzw. des Kolbens (37) gebildet sind.
6. Kupplung nach einem der Patentansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotationsflä chen des Rotationskörpers (11, 41) und die Gegenflächen des Rotationsgehäuses (35) bzw. des Kolbens (37), welche die Scherkanäle bilden, radial eben, konisch oder zylindrisch ausgebildet sind.
7. Kupplung nach Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet daß die einen Scherkanal bildenden 50 Nuten (15, 25; 45, 55) spiralig oder wendeiförmig verlaufen.
8. Kupplung nach einem der Patentansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet daß als Reservoir (18, 28) in den Rotationsflächen des Rotationskörpers (11, 41) oder in den Gegenfiächen des Rotationsgehäuses (35) bzw. des Kolbens (37) am Anfang einer einen Scherkanal bildenden Nut (15, 25; 45, 55) 55 jeweils eine konzentrische Ringnut vorgesehen ist.
9. Kupplung nach einem der Patentansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet daß als Reservoir in den Rotationsflächen des Rotationskörpers (11, 41) oder in den Gegenflächen des Rotationsgehäuses 10 AT 404 519 B (35) bzw. des Kolbens (37) am Anfang einer einen Scherkanal bildenden Nut (15, 25; 45, 55) jeweils eine Ausnehmung vorgesehen ist.
10. Kupplung nach einem der Patentansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden die gegensinnigen Scherkanäle bildenden Nuten (15, 25; 45, 55) unterschiedlich ausgebildet sind, insbesondere unterschiedlich lang sind.
11. Kupplung nach einem der Patentansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß an zumindest einer einen Scherkanal bildenden Nut (15, 25; 45, 55) ein Kurzschlußkanal (52) vorgesehen ist, der den Anfang (a) der Nut mit deren Ende (e) steuerbar verbindet.
12. Kupplung nach einem der Patentansprüche 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß als Steuermittel im Kurzschlußkanal (52) ein gegen die Kraft einer Feder fliehkraftbetätigter Steuerschieber (59) vorgesehen ist.
13. Kupplung nach einem der Patentansprüche 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß als Steuermittei im Kurzschlußkanal (52) ein extern steuerbarer Schieber vorgesehen ist.
14. Kupplung nach einem der Patentansprüche 3 bis 13, dadurch gekennzeichnet daß das Volumen des Reservoirs (152) größenverändertich ist.
15. Kupplung nach einem der Patentansprüche 3 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß Steuerelemente zum wechselseitigen Verschließen und Öffnen der Verbindungen zwischen den Anfängen der beiden Scherkanäle und dem Reservoir (152) in Abhängigkeit von der relativen Drehrichtung des Rotationskörpers gegenüber dem Rotationsgehäuse und dem Kolben vorgesehen sind.
16. Kupplung nach einem der Patentansprüche 3 bis 15, dadurch gekennzeichnet daß die Steuerelemente als vom Förderdruck in den Scherkanälen gesteuerte Rückschlagventile ausgebildet sind.
17. Kupplung nach Patentanspruch 16, dadurch gekennzeichnet daß die Steuerelemente durch einen gemeinsamen Ventilkörper (150) mit zwei Ventilsitzen in einem durchgehenden axialen Kanal (149) im Rotationskörper (41) gebildet sind.
18. Kupplung nach Patentanspruch 17, dadurch gekennzeichnet daß vom axialen Kanal (149) ein einzelner Verbindungskanal (151) zum Reservoir (152) zwischen den Ventilsitzen abzweigt.
19. Kupplung nach einem der Patentansprüche 3 bis 18, dadurch gekennzeichnet daß das Reservoir (52) durch eine einzige Kammer gebildet ist.
20. Kupplung nach einem der Patentansprüche 3 bis 19. dadurch gekennzeichnet daß das Reservoir (52) innerhalb des Rotationskörpers (41) ausgebildet ist.
21. Kupplung nach einem der Patentansprüche 3 bis 19, dadurch gekennzeichnet daß das Reservoir (52) im Rotationsgehäuse (35) ausgebildet ist und über einen Ringraum (66) im Rotationskörper (41) und bzw. oder eine Ringnut (62) im Rotationsgehäuse (35) andauernd mit den die Steuerelemente aufnehmenden Kanälen (49, 51) im Rotationskörper verbunden ist.
22. Kupplung nach einem der Patentansprüche 3 bis 21, dadurch gekennzeichnet daß im Reservoir (52) ein gasdichter, gasgefüllter elastischer Hohlkörper (53) zur elastischen Kompensation einer Volumensveränderung angeordnet ist.
23. Kupplung nach einem der Patentansprüche 3 bis 21, dadurch gekennzeichnet daß im Reservoir ein volumensveränderlicher Vollkörper (59), insbesondere aus Schaumstoff, mit gasdichter Oberfläche zur elastischen Kompensation einer Volumensveränderung angeordnet ist.
24. Kupplung nach einem der Patentansprüche 3 bis 21, dadurch gekennzeichnet daß das Reservoir (53) von einer gasdichten, gegen eine Rückstellkraft beweglichen flexiblen Membran (56) begrenzt ist. 11 AT 404 519 B
25. Kupplung nach einem der Patentansprüche 3 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß das Reservoir (52) durch einen abgedichteten, gegen eine Rückstellkraft verschiebbaren Kolben (58, 63) begrenzt ist.
26. Kupplung nach einem der Patentansprüche 3 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibungskupplung (32) als Lamellenkupplung ausgebildet ist, deren Lamellen (33, 34) axial wechselweise mit dem einen und dem anderen der verdrehbaren Teile verbunden sind und daS der Kolben (37) axial verschiebbar ist.
27. Kupplung nach Patentanspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß Federmittel (51) vorgesehen sind, welche sich an das Gehäuse (37) abstützen und welche die Lamellen (33, 34) auf der dem Kolben (37) entgegengesetzten Seite beaufschlagen.
28. Kupplung nach Patentanspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß Federmittel (51') vorgesehen sind, welche sich an das Gehäuse (37) abstützen und den Kolben (37) auf der den Lamellen (33, 34) zugewandten Seite beaufschlagen.
29. Kupplung nach einem der Patentansprüche 3 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß die viskose Flüssigkeit ein dilatantes Medium ist, dessen Viskosität über der Schergeschwindigkeit zunimmt.
30. Kupplung zur Übertragung von Drehmomenten zwischen zwei relativ zueinander verdrehbaren Teilen, welche eine Viskokupplung enthält, deren Lamellen jeweils wechselweise mit dem einen und dem anderen der verdrehbaren Teile drehfest verbunden sind und in einer mit einer viskosen Flüssigkeit gefüllten Kammer angeordnet sind, welche durch die zueinander verdrehbaren Teile gebildet wird und welche mit einer Ausgleichskammer ausgebildet ist, aus welcher viskose Flüssigkeit zur Mengen- oder Druckerhöhung in das Innere der Kammer der Viskokupplung förderbar ist, dadurch gekennzeichnet daß ein Rotationskörper (81) und ein Rotationsgehäuse (75) vorgesehen sind, von denen der eine mit dem einen der verdrehbaren Teile und der andere mit dem anderen der verdrehbaren Teile umläuft, daß eine Rotationsfläche des Rotationskörpers (81) an die zugeordnete Rotationsfläche des anderen Rotationsgehäuses (75) anliegt und beide miteinander zumindest einen seitlich abgedichteten Scherkanal bilden, welcher sich zwischen einem Anfang und einem Ende in Umfangsrichtung erstreckt, wobei der Anfang des Scherkanals mit der Ausgleichskammer (92) und das Ende des Scherkanals mit der Kammer (91) der Viskokupplung (72) verbunden ist.
31. Kupplung nach Patentanspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß der zumindest eine Scherkanal durch eine Nut (85) in einer der aneinanderliegenden Rotationsflächen gebildet ist.
32. Kupplung nach einem der Patentansprüche 30 und 31, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotationsflächen, welche den Scherkanal bilden, als Radialebenen, als Konusflächen oder als Zylinderflächen ausgebildet sind.
33. Kupplung nach Patentanspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß die den Scherkanal bildende Nut wendelförmig oder spiralig verläuft.
34. Kupplung nach einem der Patentansprüche 30 bis 33. dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgleichskammer (92) von einem der zueinander verdrehbaren Teile und von einem mit diesen umlaufenden, axial verschiebbaren, federbelasteten Kolben (79) begrenzt ist.
35. Kupplung nach einem der Patentansprüche 30 bis 34, dadurch gekennzeichnet, daß der Anfang (a) der den Scherkanal bildenden Nut (85) über zumindest eine in dem einen der Rotationskörper vorgesehene axiale Bohrung oder Ausnehmung (90) mit der Ausgleichskammer (92) verbunden ist.
36. Kupplung nach einem der Patentansprüche 30 bis 35, dadurch gekennzeichnet, daß das Ende (e) der den Scherkanal bildenden Nut (85) über zumindest eine in dem zweiten der Rotationskörper vorgesehene axiale Bohrung oder Ausnehmung (89) mit der Kammer (91) der Viskokupplung (72) verbunden ist.
37. Kraftfahrzeug mit zumindest einer ständig angetriebenen Achse, welches ein Differentialgetriebe zur Drehmomentverteilung von einer Antriebswelle auf die auf der Achse befindlichen Antriebsräder 12 AT 404 519 B aufweist und das drehmomentübertragende Mittel zur Erzeugung einer Sperrwirkung zwischen den Antriebsrädern aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die drehmomentübertragenden Mittel durch eine Kupplung nach einem der Patentansprüche 3 bis 36 gebildet sind.
38. Kraftfahrzeug mit zwei ständig angetriebenen Achsen, welches ein Differentialgetriebe zur Drehmomentverteilung von einer Antriebswelle auf die Achsen aufweist und welches drehmomentübertragende Mittel zur Erzeugung einer Sperrwirkung zwischen den Achsen enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die drehmomentübertragenden Mittel durch eine Kupplung nach einem der Patentansprüche 3 bis 36 gebildet sind.
39. Kraftfahrzeug mit einer ständig angetriebenen Achse und einer fallweise angetriebenen Achse, welches eine differenzdrehzahlabhängig wirksame Kupplung zwischen einem ersten und einem zweiten Teil einer Antriebswelle zur fallweise angetriebenen Achse aufweist, dadurch gekennzeichnet daß die differenzdrehzahlabhängige Kupplung durch eine Kupplung nach einem der Patentansprüche 3 bis 36 gebildet ist. Hiezu 9 Blatt Zeichnungen 13