DE3931618A1

DE3931618A1 - Zu- oder abschaltbare viskosekupplung

Info

Publication number: DE3931618A1
Application number: DE3931618A
Authority: DE
Inventors: Helmut Dipl Ing Wiese; Paul-Erich Schoenenbruecher
Original assignee: Viscodrive GmbH
Current assignee: GKN Viscodrive GmbH
Priority date: 1989-09-22
Filing date: 1989-09-22
Publication date: 1991-04-04
Also published as: JPH03113132A; DE3931618C2; JPH0819980B2; ATA165590A; US5156247A; AT397291B

Description

Die Erfindung betrifft eine zur Aufteilung des Antriebsmo mentes zwischen den Antriebsachsen und/oder den Rädern eines Kraftfahrzeuges dienende Schaltkupplung (1a) für eine zu- oder abschaltbare Viskosekupplung (1b), mit einer Hohlwelle (17), mit einem koaxial darin gelagerten Wellenzapfen (19), radial bewegliche Verschlußelemente (24), die in Führungsöffnungen (22) der Hohlwelle (17) umfangsfest aber radial beweglich gehalten sind, die mit korrespondierenden Rastausnehmungen (23) im Wellenzapfen (19), die den Führungsöffnungen (22) in der Hohlwelle (17) axial zugeordnet sind und in die die Verschlußelemente (24) zum verdrehfesten Verbinden der Hohlwelle (17) mit dem Wellenzapfen (19) einrasten können zusammenarbeiten und einen auf der Hohlwelle (17) begrenzt axial verschieblichen Verschlußring (25), der eine Auflauffläche zum radialen Verlagern der Verschlußelemente (24) nach innen und eine Sperrfläche zum Festhalten der Verschluß elemente (24) beim gleichzeitigen Eingriff mit Hohlwelle (17) und Wellenzapfen (19) besitzt, aufweist.

Abschaltbare Kupplungen, insbesondere Viskosekupplungen, werden im Antriebsstrang von Allradkraftfahrzeugen ein gesetzt, um die zweite Achse wahlweise bei besonderen Betriebsbedingungen einzukuppeln, z. B. bei schlechter Traktion und Schlupf an der permanent angetriebenen Achse, oder um die zweite Achse bei bestimmten Betriebsbedingun gen auszukuppeln, z. B. bei Betätigug der Fahrzeugbremse, um die Fahrstabilität und die fehlerfreie Funktion eines Antiblockiersystems sicherzustellen.

Eine Kupplung dieser Art ist aus der DE 38 22 115 Al be kannt, bei der der kraftübertragende Mechanismus aus einer Klauenkupplung besteht, eine Verriegelung der axial ver lagerbaren Klauenhülse erfolgt hierbei über Verschlußele mente in Kugelform, die in einer Nut der entsprechenden Hohlwelle eingreifen und über eine Sperrhülse radial gegen die Zahnkräfte der Klauenkupplung gehalten sind. Diese Kupplungen sind für das Ein- und Auskuppeln unter Be lastung kaum geeignet.

Aus der DE 37 07 115 Al ist es bekannt, eine Differential achse mit begrenztem Schlupf über eine elektromagnetische Steuereinrichtung mit einem variablen Reibungswiderstand für die Kupplung vorzubelasten und somit eine Voreinstel lung des Fahrers für unterschiedliche Straßenzustände zu ermöglichen. Diese Anordnung ist durch die vorhandenen Reibscheiben einem erhöhten Verschleiß unterworfen und erbringt mit der vorliegenden Steuereinrichtung nicht die notwendigen kurzen Schaltzeiten, wie sie für ein vierrad getriebenes Fahrzeug mit Antiblockiersystem gefordert werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine unter Be lastung zu- oder abschaltbare Viskosekupplung für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, die zuverlässig und störungs frei mit einer geringen Verzögerungszeit selektiv die Weiterleitung oder Unterbrechung der Antriebskraft auf die Räder der Hinter- und/oder Vorderachse ermöglicht.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der zwischen zwei Schaltstellungen axial bewegbare Verschluß ring in eine der beiden Schaltstellungen gegen die Rück stellkraft einer Feder mittels eines kraftbetätigten Stellgliedes verschiebbar ist und daß das Stellglied eine festverbundene Ringzunge aufweist, welche aus einem ferro-magnetischen Material mit geringer Remanenz besteht und in einem selektiv mit einem magnetischen Fluß beauf schlagbaren Ringspalt, der von einem Weicheisenkern gebil det und wobei die axiale Länge des Ringspaltes größer oder gleich dem Axialweg des Stellgliedes zwischen beiden Schaltstellungen ist, überführbar ist.

Der Verschlußring wird mit einem Sperrmittel in einer durch das Stellglied überführten Stellung abgestützt, da mit eine geringe Kraft auf das Stellglied ausreicht, um den Verschlußring gegen die Federkraft zu halten.

Durch den von dem Weicheisenkern gebildeten, mit einem magnetischen Fluß beaufschlagbare Ringspalt und der Ring zunge am Stellglied wird eine konstante Anzugskraft über den gesamten axialen Weg des Stellgliedes auf der Hohl welle erreicht. Die ringförmige Zunge kann sich in dem Ringsspalt hierbei mit einem beidseitigen Abstand zum Weicheisenkern frei drehen.

In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der magnetische Fluß durch einen als Ringmagneten ortsfest auf der Hohlwelle ausgebildeten Elektromagneten erzeugbar ist, und daß der Ringmagnet zwei gleiche Windungszahlen und gleiche Drahtdurchmesser aufweisende Magnetwicklungen besitzt und daß die Magnetwicklungen über eine Schaltungs anordnung zwischen Parallel- und Reihenschaltung umschalt bar sind.

Die Spule des Ringmagneten ist zweiteilig ausgebildet, damit der vom Ringmagneten erzeugte magnetische Fluß ver ändert werden kann und eine zur Betätigung notwendige höhere Durchflutung beim Schaltvorgang durch die Parallel schaltung erzielt wird.

In besonderer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen daß die Magnetwicklungen während der Anzugsphase der Ring zunge maximal eine halbe Sekunde parallel geschaltet sind und daß die Magnetwicklungen zur Haltung des Verschluß ringes gegen die Rückstellkraft der Feder in Reihe ge schaltet sind.

In einer ersten Anzugsphase sind beide Wicklungen mit einem hohen Anzugsmoment parallel und in einer an schließenden Haltephase in Reihe geschaltet, damit eine Stromreduzierung erzielt wird. Die schnelle Umschaltung der Magnetwicklungen durch die Schaltungsanordnung ver hindert hierbei gleichzeitig eine Überlastung der Spulen wicklungen, die kurzzeitig mehrere 100% überschreiten darf.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Verschlußring unmittelbar mit dem Stellglied ver bunden in der Sperrstellung für die Verschlußelemente in einer der Ringmagneten abgewandten Seite auf der Hohlwelle über die Feder gehalten ist und bei Beaufschlagung des Ringmagneten in die Freigabestellung überführbar ist, wobei die Sperrstellung durch zusätzliche Sperrmittel gegen Schwingungen gesichert ist.

Durch diese Ausführungsform ist die Viskosekupplung in dem unbeaufschlagten Zustand des Ringmagneten eingekuppelt und bewirkt eine weitere Mitnahme des Wellenzapfens beim Aus fall des Regelkreises für den Ringmagneten. Diese Aus führung ist für off-the-road-Fahrzeuge besonders vorteil haft, weil eine hohe Traktion erreicht wird.

Der weitere Vorteil dieser Ausführungsform liegt darin, daß die Schaltfunktion nur durch ein einziges axial beweg liches Teil vorgenommen wird und gegen Störung unempfind lich ist. Desweiteren müssen keine rotierenden Teile über zusätzliche Lager gegenüber feststehenden Teilen abge stützt werden.

In einer weiteren Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Verschlußring in der Freigabestellung durch die Rückstellkraft der Feder gehalten ist und daß der Ver schlußring durch Beaufschlagung des Ringmagneten mittelbar über einen zugehörigen Sicherungsring von dem Stellglied in die Sperrstellung überführbar ist und daß die erste Magnetwicklung einen größeren Drahtdurchmesser bei gering erer Windungszahl und die zweite Magnetwicklung einen kleineren Drahtdurchmesser bei höherer Windungszahl auf weist und daß in der Sperrstellung nur die Rückstellkraft der auf das Stellglied einwirkenden Hilfsfeder für die Haltekraft des Ringmagneten maßgebend ist und der Ver schlußring durch ein Sperrmittel verriegelbar ist und daß der Verschlußring zur Umschaltung in die Freigabestellung durch axiale Verschiebung des Sicherungsringes aufgrund der Rückstellkraft der Hilfsfeder zur Freigabe der Sperr kugel und durch die Rückstellkraft der Feder überführbar ist.

Durch diese alternative Ausführung ist die Viskosekupplung in dem beaufschlagten Zustand des Ringmagneten einge kuppelt und bewirkt im Falle einer Fehlfunktion des Regel kreises für den Ringmagneten eine Freigabe des Wellen zapfens.

Mit dieser Viskosekupplung ist es u.a. möglich, z. B. bei der Verwendung als VT (Viscous Transmission) im Längsstrang eines Kraftfahrzeuges mit Vierradantrieb, bei Betätigung der Fahrzeugbremse bzw. bei Einsetzen der Regel funktion eines Antiblockiersystems das Fahrzeug vom Vier radantrieb auf Zweiradantrieb umzuschalten. Hierdurch können die bekannten Schwierigkeiten, die beim Bremsen von vierradgetriebenen Fahrzeugen auftreten, vermieden werden.

Zusätzlich wird bei der Verwendung als VT sichergestellt, daß die Hinterachse im Falle einer Störung ausgekuppelt ist, so daß eine sogenannte "fail safe" Einrichtung für den Normalbetrieb vorhanden ist.

In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die elektrische Schaltungsanordnung aus einem über einen Kon densator eine negative Impulsplanke an ein Timer IC wei tergebenden Eingangstransistor, ein dem Timer IC zugeord netes zeitbestimmendes R-C Glied und einen nachgeschalte ten Leistungstransistor zur Ansteuerung eines oder mehre rer Relais besteht. Durch die Schaltungsanordnung wird eine kurze Umschaltzeit erzielt, die je nach gewünschter Funktion der Viskosekupplung eine sofortige Ein- oder Ausschaltung der Räder oder Achsen ermöglicht.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß die Sperrmittel im Durchbruch des Ver schlußringes radial beweglich korrespondierend zu einer Ringnut in der Hohlwelle in einer ein- und/oder ausge kuppelten Stellung der Schaltkupplung gehalten sind, und daß die Sperrmittel zur axialen Sicherung des Verschluß ringes in die Ringnut der Hohlwelle eingreifen.

Durch die Sperrmittel kann der Verschlußring gegenüber der Hohlwelle im belasteten Zustand der Ringfeder verriegelt werden und ermöglicht eine Reduzierung der Haltekraft des Ringmagneten.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorge sehen, daß das Sperrmittel aus mindestens einer federbe lasteten Rastkugel besteht.

Durch diese vorteilhafte Ausführungsform wird der Ver schlußring auf der Hohlwelle im verriegelten Kupplungszu stand mit geringer Federkraft über eine Rastkugel gesich ert.

Gemäß einem Unteranspruch der Erfindung ist vorgesehen, daß das Sperrmittel aus mindestens einer Sperrkugel und einem Sicherungsring mit einer zylindrischen Auflauffläche zum radialen Verlagern der Sperrkugel nach innen und mit einer zweiten zylindrischen Sperrfläche zum Festhalten der Sperrkugel in der Ringnut des Verschlußringes ausgestattet ist.

Durch diese alternative Ausführungsform wird der Ver schlußring über mindestens eine Sperrkugel in der Ringnut der Hohlwelle verriegelt, wobei die Sperrkugel und der Sicherungsring den Verschlußring gegen die Kraft der star ken Schraubenfeder in der Verriegelungsstellung hält.

Gemäß einem Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, daß die Schaltkupplung mit der Viskosekupplung zwischen zwei Ach sen eines Kraftfahrzeuges zur Beaufschlagung eines der beiden Achsen mit einem Drehmoment eingesetzt ist.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, daß die Schaltkupplung mit der Viskosekupplung zur be grenzten Sperrung von Zwischenachs und/ oder Zwischenrad differentialen eingesetzt ist.

Durch die kompakte Ausführung der Viskosekupplung mit integrierter Schaltkupplung ist der Einbau im Vorder- oder Hinterachsausgleichsgetriebe, sowie im Antriebsstrang zwischen Vorder- und Hinterachse problemlos möglich.

Nachstehend wird die Erfindung anhand zweier in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele und einer Schaltanordnung näher erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 eine geschnittene Darstellung einer abschalt baren Viskosekupplung mit einer Kugel-Feder- Verriegelung,

Fig. 2 eine Darstellung gemäß Fig. 1 mit einer Verriegelung über eine Sperrkugel und einen Sicherungsring.

Fig. 3 ein zweiradgetriebenes Kraftfahrzeug mit einer Antriebsanordnung für eine Hinterachse,

Fig. 4 eine Schaltungsanordnung für den Ringmagneten zur Umschaltung zwischen Parallel- und Reihenschaltung,

Fig. 5 eine Erweiterung der Schaltungsanordnung nach Fig. 4 mit zwei Schaltrelais.

Die in den Fig. 1, 2 dargestellte Antriebsanordnung 1 besteht aus einer Viskosekupplung 1a und einer Schaltkupp lung 1b mit einem Kupplungsgehäuse 2, mit einer in dem Kupplungsgehäuse 2 drehbar gelagerten Kupplungsnabe 3 und einem zwischen der Kupplungsnabe 3 und dem Kupplungsge häuse 2 gebildeten Freiraum 4. Mit dem Kupplungsgehäuse 2 drehfest verbundene Außenlamellen 5 und mit der Kupplungs nabe 3 drehfest verbundene Innenlamellen 6 sind wechsel weise in dem Freiraum 4 verbaut. Der verbleibende Freiraum 4 ist wenigstens teilweise mit einer viskosen Flüssigkeit, zum Beispiel Silikonöl gefüllt. Nach der Befüllung durch einen Füllkanal 7 wird das Kupplungsgehäuse 2 durch eine Verschlußkugel 8 verschlossen. Die Außenlamellen 5 sind durch axiale Distanzringe 9 auf einem gleichmäßigen Abstand zueinandergehalten. Der Freiraum 4 wird über Dich tungen 10, 11 nach außen abgedichtet und die Kupplungsnabe 3 ist gegenüber dem Kupplungsgehäuse 2 mit einem Lager 12 in einer radialen Lagerausnehmung 13 abgestützt. Ein Wel lenzapfen 14 weist einen endseitig angeformten Anschluß flansch 15 mit Befestigungsbohrungen 16 auf und ist in der Kupplungsnabe 3 gelagert. Mit dem Kupplungsgehäuse 2 und der Viskosekupplung la ist eine Schaltkupplung 1b mit einer Hohlwelle 17 über einen Flansch 18 verbunden und in der Hohlwelle 17 ist ein zweiter Wellenzapfen 19 über Wälzlager 20, 21 drehbar gelagert. Die Hohlwelle 17 ist mit Führungsöffnungen 22 versehen, die mit Rastausnehmun gen 23 im zweiten Wellenzapfen 19 korrespondieren. In den Führungsöffnungen 22 der Hohlwelle 17 sind Verschlußele mente, insbesondere Verschlußkugeln 24 gehalten, die in der Verriegelungsstellung in die Rastausnehmungen 23 des zweiten Wellenzapfens 19 eingreifen und durch einen Ver schlußring 25 in der Verriegelungsstellung gehalten wer den, wobei der Verschlußring 25 durch Sperrmittel, die in einer Ringnut 26 der Hohlwelle 17 eingreifen, in der Ver riegelungsstellung ebenfalls gesichert ist.

In der Fig. 1 ist der Verschlußring 25 durch eine sich mit ihrem einen Ende einerseits an einem Anschlag 27 der Hohlwelle 17 abstützende und mit ihrem zweiten Ende ander erseits am Verschlußring 25 anliegende Schraubenfeder 28 in der Verriegelungsstellung gehalten. An der der Schrau benfeder 28 abgewandten Seite 29 weist der Verschlußring 25 einen vergrößerten Innendurchmesser mit einer konischen Auflauffläche 30 und einer Sperrfläche 31 auf, wobei die Vergrößerung des Innendurchmessers mindestens der Tiefe der Rastausnehmung 23 für die Verschlußkugel 24 ent spricht. Durch einen Anschlagring 32 der Hohlwelle 17 wird die axiale Bewegung des Verschlußringes 25 begrenzt. In der Verriegelungsstellung wird der Verschlußring 25 mit mehreren gleichmäßig auf dem Umfang der Hohlwelle 17 ver teilten Sperrmitteln, insbesondere mindestens einer Rast kugel 33 mit Feder 34 in Durchbrüchen 35 des Verschluß ringes 25 gehalten. Der Verschlußring 25 ist mit einem Stellglied 36 aus einem ferro-magnetischen Material geringer Remanenz verbunden, das mit einer ringförmigen Zunge 37 versehen ist und mit dem von einem Weicheisenkern 38 gebildeten Ringspalt 39 eines drehfest an der Hohlwelle 17 gehaltenen Ringmagneten 40 zusammenwirkt. Der Ringmag net 40 ist vorzugsweise mit zwei Wicklungen 41, 42 aus gestattet, die in einer ersten Anzugsphase zur Entrie gelung der Viskosekupplung 1 parallel geschaltet sind, um eine hohe Zugkraft mit einer kurzen Schaltzeit auf die ringförmige Zunge 37 auszuüben. Der Verschlußring wird durch die Anzugskraft des Ringmagneten 40 gegen die Kraft der Schraubenfeder 28 in die Entriegelungsstellung gezogen und in einer zweiten Haltephase sind die Wicklungen 41, 42 in Reihe geschaltet, damit der Verschlußring 25 gegen die Kraft der Schraubenfeder 28 in der Entriegelungsstellung mit einer verminderten Anzugskraft des Ringmagneten 40 gehalten wird. Die Wicklungen 41, 42 können dabei die gleiche Windungszahl und den gleichen Drahtdurchmesser aufweisen, sie können aber auch unterschiedlich ausgebil det sein.

Bei der in der Fig. 2 dargestellten Ausführung ist auf dem Verschlußring 25 ein Sicherungsring 43 geführt, der mit dem Stellglied 36 direkt verbunden ist und mit der ringförmigen Zunge 37 in den Ringspalt 39 des Weicheisen kerns 38 gezogen auf dem Verschlußring 25 gehalten ist. Der Sicherungsring 43 weist eine ringförmige Ausnehmung 44, mit einer konischen Auflauffläche 45 und einer Sperrfläche 46 auf. In dem Durchbruch 35 des Verschluß ringes 25 ist eine Rastkugel 33 in der Ringnut 26 der Hohlwelle 17 gelagert und wird durch die Sperrfläche 46 des Sicherungsringes 43 gehalten. Der Sicherungsring 43 liegt mit einer Kante 47 an dem Verschlußring an und wird gegen die Federkraft der Schraubenfeder 28 mit der, in der Ringnut 26 der Hohlwelle 17 einliegenden Rastkugel 33 gehalten. Die Schraubenfeder 28 ist auf der Hohlwelle 17 zwischen dem Anschlag 48 des Verschlußringes 25 der Hohlwelle 17 und dem Anschlag des Sicherungsringes 43 gelagert. Eine Hilfsfeder 49 ist zwischen dem Sicherungs ring 43 und einem Anschlagzapfen 50 des Verschlußringes 25 eingespannt.

Bei Beaufschlagung des Ringmagneten 40 zieht in einer ersten Phase die ringförmige Zunge 37 mit dem verbundenen Sicherungsring 43 mittelbar über die Rastkugeln 33 den Verschlußring 25 gegen die Kraft der Schraubenfeder 28 in die Verriegelungsstellung und legt sich an den Verschluß ring 25 an, sobald die Rastkugeln 33 in die Ringnut 26 der Hohlwelle 17 eingefallen sind. Die Rastkugeln 33 sind dabei in der Ringnut 26 der Hohlwelle 17 durch den Siche rungsring 43 blockiert und nehmen die Kraft der Schrauben feder 28 auf. Der Ringmagnet 40 muß zur Aufrechterhaltung der Verriegelungsstellung in einer zweiten Phase den Sich erungsring 43 nur gegen die Kraft der wirksamen Hilfsfeder 49 zwischen dem Verschlußring 25 und dem Sicherungsring 43 halten. Auch bei dieser Ausführung ist die Spule des Ring magneten 40 zweckmäßigerweise zweiteilig aufgebaut, wobei in einer ersten Phase beide Wicklungen parallel und in der anschließenden Haltephase in Reihe geschaltet sind.

In der nichtbeaufschlagten Situation des Ringmagneten 40 wird der Sicherungsring 43 durch die Kraft der Hilfsfeder 49 aus dem Bereich der Führungsdurchbrüche 35 des Ver schlußringes 25 zurückgeschoben, so daß die Rastkugeln 33, aus der in der Hohlwelle 17 angeordneten Ringnut 26 aus weichen können und die Kraft der Schraubenfeder 28 den Verschlußring 25 aus der Verriegelungsstellung für die Verschlußkugeln 24 zurückschiebt, und die drehmomentmäßige Verbindung zwischen der Hohlwelle 17 und dem zweiten Wellenzapfen 19 gelöst ist.

In Fig. 3 ist ein vierradgetriebenes Kraftfahrzeug 51 dargestellt, dessen Motor 52 über ein Schaltgetriebe 53 und ein Vorderachsdifferential 54 und vordere Halbwellen 55 mit den angetriebenen Vorderrädern 56 verbunden ist. Zusätzlich ist über eine Längswelle 57 der Antrieb zur Hinterachse vom Vorderachsdifferential 54 abgezweigt. In der Längswelle 57 ist zum Beispiel eine Antriebsanordnung 1 mit einer Viskosekupplung 1a und einer Schaltkupplung 1b zwischengeschaltet, welche mit den Halbwellen 59 der Hin terräder 60 über das Hinterachsdifferential 58 verbunden ist.

Bestandteil der Antriebsanordnung 1 ist eine Viskosekupp lung 1a mit einer Schaltkupplung 1b, so wie sie in der Fig. 2 dargestellt ist. Wenn nur eine Viskosekupplung 1a vorgesehen wäre, so bestünde die Gefahr, daß immer dann, wenn die permanent angetriebenen Vorderräder 56 z. B. bei Betätigung des Bremspedals 61 blockieren würden, die Hin terräder 60 über die Viskosekupplung la in einen blockier ten Zustand überführt werden, wodurch die Hinterräder 60 die Seitenstabilität verlieren und das Fahrzeug ausbrechen könnte.

Aus diesem Grunde ist der Viskosekupplung 1a die Schalt kupplung 1b zugeordnet, welche über eine dem Bremspedal 61 zugehörige Steuereinrichtung 62 betätigbar ist. Die Steu ereinrichtung 62 beaufschlagt die Bremseinrichtung 63 mit Druckmittel. Die zu- oder abschaltbare Viskosekupplung 1 kann entweder in der Längswelle 57 oder im Hinter- 58 oder Vorderachsdifferential 54 eingebaut werden.

In der Fig. 4 ist eine Schaltungsanordnung für die beiden Wicklungen 41, 42 dargestellt, welche eine Umschaltung zwischen Parallel- und Reihenschaltung ermöglicht. Im Falle einer Parallelschaltung der Spulenwicklungen 41, 42 wird ein großes Anzugsmoment des Ringmagneten 40 erzielt. In der darauffolgenden Haltephase ist der durch die beiden in Reihe geschalteten Spulenwicklungen 41, 42 erzeugte magnetische Fluß ausreichend, um das Stellglied 36 mit der ferro-magnetischen Zunge 37 im Ringspalt 39 zu halten.

Die Schaltungsanordnung besteht aus einem Eingangstran sistor 64, welcher über einen Eingangswiderstand 65 an der Basis mit der Betriebsspannung U_B beaufschlagbar ist. Der Emitter des Eingangstransistors 64 ist über eine in Durchlaßrichtung geschaltete Diode 66 mit dem Null-Po tential der Versorgungsspannung verbunden. Der Kollektor des Eingangstransistors 64 ist über einen Vorwiderstand 67 einerseits mit U_B der Versorgungsspannung und anderer seits über einen Kondensator 68 mit einem Eingang 69 des Timer-IC′s 70 und einem Widerstand 71 verbunden, wobei der Widerstand 71 mit U_B der Versorgungsspannung verbunden ist und für eine positive Vorspannung am Eingang 69 des Timer-IC′s 70 sorgt. Bei Anlegen der Betriebsspannung +U_B schaltet der Transistor 64 sofort durch und leitet über den Kondensator 68 einen negativen Impuls an den Ein gang 69 des Timer-IC′s 70.

Das Timer-IC 70 ist über zwei Eingänge 72, 73 ebenfalls an +U_B der Versorgungsspannung angeschlossen und über einen weiteren Eingang 74 direkt und über einen Eingang 75 über einen Kondensator 76 mit dem Null-Potential der Versor gungsspannung verbunden. Zwei weitere Eingänge 77, 78 des Timer-IC′s 70 sind untereinander und mit dem gemeinsamen Punkt einer RC-Kombination 79, 80, 81 verbunden, wobei ein Kondensator 81 an das Null-Potential und die beiden in Reihe geschalteten Widerstände 79, 80 an +U_B angeschlos sen sind. Der Ausgang 82 des Timer-IC′s 70 ist über einen Widerstand 83 mit der Basis des Ausgangstransistors 84 verbunden. Der Kollektor des Ausgangstransistors 84 liegt unmittelbar an der Versorgungsspannung +U_B und der Emitter über eine in Sperrichtung geschaltete Diode 85 am Null-Potential an. Parallel zur Diode 85 sind zwei Relais 86, 87 geschaltet, welche die Spulenwicklungen 41, 42 des Ringmagneten 40 umschalten.

Das Timer-IC 70 schaltet in Abhängigkeit von den Wider ständen 79, 80 und dem Kondensator 81 den Ausgang 82 für eine einstellbare Zeit auf high. Die Einschaltzeit errech net sich hierbei aus den eingestellten Werten der RC-Kom bination 79, 80, 81. Durch die Wahl eines Potentiometers für den Widerstand 80 mit einem Wert von z. B. 50 kOhm und einem Kondensator 81 von 10 uF ist eine Einschaltzeit von 0,1 bis 0,5 sec. einstellbar. Für diese vorgegebene Zeit wird der Ausgangstransistor 84 durchgeschaltet und beauf schlagt die beiden Relais 86, 87, die wiederum für die vorgegebene Zeit die beiden Spulenwicklungen 41, 42 paral lel schalten. Nach Ablauf der eingestellten Einschaltzeit erfolgt die Umschaltung der beiden Spulenwicklungen 41, 42 in die Reihenschaltung. An der Stelle der beiden Relais 86, 87 kann natürlich auch ein einzelnes Relais mit zwei Umschaltkontakten eingesetzt werden. Die zu den Relais 86, 87 parallel geschaltete Diode 85 dient hierbei dem Schutz des Ausgangstransistors 84, gegen die beim Umschalten auf tretende Gegeninduktionsspannung. Der zum Potentiometer 80 in Reihe geschaltete Widerstand 79 hat hierbei die Auf gabe, eine mögliche Einstellung von 0 kOhm zu verhindern.

In der Fig. 5 wird eine Erweiterung der Schaltungsanord nung mit den beiden Schaltrelais 86, 87 dargestellt, wobei die beiden Schaltrelais 86, 87 jeweils einen Schaltkontakt 88, 89 und 90 aufweisen. Die Kontaktgebung der beiden Schaltkontakte 88, 89 entspricht in der Fig. 5 dem ein geschalteten Zustand der beiden Relais 86, 87, mit der daraus resultierenden Parallelschaltung der beiden Spulen wicklungen 41, 42. Hierbei ist die Spulenwicklung 41 einerseits mit +U_B der Versorgungsspannung und anderer seits mit einem geschlossenen Kontakt 88 des Relais 86 und einem derzeit offenen Kontakt 90 des Relais 87 verbunden. Über den geschlossenen Kontakt 88 ist die Spulenwicklung 41 an das Null-Potential angeschlossen. Die zweite Spulen wicklung 42 ist einerseits direkt mit dem Null-Potential und andererseits über den geschlossenen Kontakt 89 mit +U_B der Versorgungsspannung verbunden. Wenn die beiden Schaltrelais 86, 87 nicht mehr beaufschlagt sind, so öffnen sich die beiden Kontakte 88, 89 und der Kontakt 90 wird geschlossen, welcher zu einer Reihenschaltung der beiden Spulenwicklungen 41, 42 führt.

Bezugszeichenliste

1 Antriebsanordnung
1a Viskosekupplung
1b Schaltkupplung
2 Kupplungsgehäuse
3 Kupplungsnabe
4 Freiraum
5 Außenlamellen
6 Innenlamellen
7 Füllkanal
8 Verschlußkugel
9 Distanzring
10, 11 Dichtung
12 Lager
13 Lagerausnehmung
14 Wellenzapfen
15 Anschlußflansch
16 Befestigungsbohrung
17 Hohlwelle
18 Flansch
19 Wellenzapfen
20, 21 Wälzlager
22 Führungsöffnung der Hohlwelle
23 Rastausnehmung
24 Verschlußelement/Verschlußkugel
25 Verschlußring
26 Ringnut der Hohlwelle
27 Anschlag der Hohlwelle
28 Feder
29 Seite des Verschlußringes
30 Auflauffläche des Verschlußringes
31 Sperrfläche des Verschlußringes
32 Anschlagring der Hohlwelle
33 Rastkugel
33a Sperrkugel
34 Feder der Rastkugel
35 Durchbruch des Verschlußringes
36 Stellglied
37 Zunge
38 Weicheisenkern
39 Ringspalt
40 Ringmagnet
41, 42 Magnetwicklung
43 Sicherungsring
44 Ausnehmung des Sicherungsringes
45 Auflauffläche des Sicherungsringes
46 Sperrfläche des Sicherungsringes
47 Kante
48 Anschlag des Verschlußringes
49 Hilfsfeder
50 Anschlagzapfen
51 Kraftfahrzeug
52 Motor
53 Schaltgetriebe
54 Vorderachsdifferential
55 Halbwellen der Vorderräder
56 Vorderrad
57 Längswelle
58 Hinterachsdifferential
59 Halbwellen der Hinterräder
60 Hinterräder
61 Bremspedal
62 Steuereinrichtung der Schaltkupplung
63 Bremseinrichtung
64 Eingangstransistor
65, 67, 71, 79, 83 Widerstand
66, 85 Diode
68, 81, 76 Kondensator
69, 72, 73, 74, 75, 77, 78 Eingang des Timer-IC′s
70 Timer-IC
80 Potentiometer
82 Ausgang des Timer-IC′s
84 Ausgangstransistor
86, 87 Relais
88, 89, 90 Schaltkontakt

Claims

1. Zur Aufteilung des Antriebsmomentes zwischen den An triebsachsen und/oder den Rädern eines Kraftfahrzeuges dienende Schaltkupplung (1a) für eine zu- oder ab schaltbare Viskosekupplung (1b) , mit einer Hohlwelle (17), mit einem koaxial darin gelagerten Wellenzapfen (19), radial bewegliche Verschlußelemente (24), die in Führungsöffnungen (22) der Hohlwelle (17) umfangsfest aber radial beweglich gehalten sind, die mit korres pondierenden Rastausnehmungen (23) im Wellenzapfen (19), die den Führungsöffnungen (22) in der Hohlwelle (17) axial zugeordnet sind und in die die Verschluß elemente (24) zum verdrehfesten Verbinden der Hohl welle (17) mit dem Wellenzapfen (19) einrasten können zusammenarbeiten und einen auf der Hohlwelle (17) be grenzt axial verschieblichen Verschlußring (25), der eine Auflauffläche zum radialen Verlagern der Ver schlußelemente (24) nach innen und eine Sperrfläche zum Festhalten der Verschlußelemente (24) beim gleich zeitigen Eingriff mit Hohlwelle (17) und Wellenzapfen (19) besitzt, aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der zwischen zwei Schaltstellungen axial bewegbare Verschlußring (25) in eine der beiden Schaltstellungen gegen die Rückstellkraft einer Feder (28) mittels eines kraftbetätigten Stellgliedes (36) verschiebbar ist und daß das Stellglied (36) eine festverbundene Ringzunge (37) aufweist, welche aus einem ferro-mag netischen Material mit geringer Remanenz besteht und in einem selektiv mit einem magnetischen Fluß beauf schlagbaren Ringspalt (39), der von einem Weicheisen kern (38) gebildet und wobei die axiale Länge des Ringspaltes (41) größer oder gleich dem Axialweg des Stellgliedes (36) zwischen beiden Schaltstellungen ist, überführbar ist.

2. Antriebsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der magnetische Fluß durch einen als Ringmagneten (39) ortsfest auf der Hohlwelle (17) ausgebildeten Elektromagneten erzeugbar ist, und daß der Ringmagnet (39) zwei gleiche Windungszahlen und gleiche Draht durchmesser aufweisende Magnetwicklungen (41, 42) eine Schaltungsanordnung zwischen Parallel- und Rei henschaltung umschaltbar sind.

3. Antriebsanordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetwicklungen (41, 42) während der Anzugs phase der Ringzunge (37) maximal eine halbe Sekunde parallel geschaltet sind und daß die Magnetwicklungen (41, 42) zur Haltung des Verschlußringes (25) gegen die Rückstellkraft der Feder (28) in Reihe geschaltet sind.

4. Antriebsanordnung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschlußring (25) unmittelbar mit dem Stell glied (36) verbunden in der Sperrstellung für die Verschlußelemente (24) in einer der Ringmagneten (49) abgewandten Seite auf der Hohlwelle (17) über die Feder (28) gehalten ist und bei Beaufschlagung des Ringmagneten (40) in die Freigabestellung überführbar ist, wobei die Sperrstellung durch zusätzliche Sperr mittel (33, 34) gegen Schwingungen gesichert ist.

5. Antriebsanordnung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschlußring (25) in der Freigabestellung durch die Rückstellkraft der Feder (28) gehalten ist und daß der Verschlußring (25) durch Beaufschlagung des Ringmagneten (40) mittelbar über einen zugehörigen Sicherungsring (43) von dem Stellglied (36) in die Sperrstellung überführbar ist und daß die erste Mag netwicklung (41) einen größeren Drahtdurchmesser bei geringerer Windungszahl und die zweite Magnetwicklung (42) einen kleineren Drahtdurchmesser bei höherer Windungszahl aufweist und daß in der Sperrstellung nur die Rückstellkraft der auf das Stellglied (36) einwir kenden Hilfsfeder (49) für die Haltekraft des Ringmag neten (40) maßgebend ist und der Verschlußring (25) durch ein Sperrmittel (33a, 43) verriegelbar ist und daß der Verschlußring (25) zur Umschaltung in die Freigabestellung durch axiale Verschiebung des Siche rungsringes (43) aufgrund der Rückstellkraft der Hilfsfeder (49) zur Freigabe der Sperrkugel (33a) und durch die Rückstellkraft der Feder (28) überführbar ist.

6. Antriebsanordnung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Schaltungsanordnung aus einem über einen Kondensator eine negative Impulsplanke an ein Timer IC weitergebenden Eingangstransistor, ein dem Timer IC zugeordnetes zeitbestimmendes R-C Glied und einen nachgeschalteten Leistungstransistor zur An steuerung eines oder mehrerer Relais besteht.

7. Antriebsanordnung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrmittel im Durchbruch (35) des Verschluß ringes (25) radial beweglich korrespondierend zu einer Ringnut (36) in der Hohlwelle (17) in einer ein- und/oder ausgekuppelten Stellung der Schaltkupplung (1b) gehalten sind, und daß die Sperrmittel zur axia len Sicherung des Verschlußringes (25) in die Ringnut (26) der Hohlwelle (17) eingreifen.

8. Antriebsanordnung nach Anspruch 4 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrmittel aus mindestens einer federbelaste ten Rastkugel (33) besteht.

9. Antriebsanordnung nach Anspruch 5 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrmittel aus mindestens einer Sperrkugel (33a) und einem Sicherungsring (43) mit einer zylin drischen Auflauffläche (45) zum radialen Verlagern der Sperrkugel (33a) nach innen und mit einer zweiten zylindrischen Sperrfläche (46) zum Festhalten der Sperrkugel (33a) in der Ringnut (26) des Verschluß ringes (25) ausgestattet ist.

10. Antriebsanordnung nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltkupplung (1b) mit der Viskosekupplung zwischen zwei Achsen eines Kraftfahrzeuges (51) zur Beaufschlagung eines der beiden Achsen mit einem Dreh moment eingesetzt ist.

11. Antriebsanordnung nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltkupplung (1b) mit der Viskosekupplung (1a) zur begrenzten Sperrung von Zwischenachs- und/ oder Zwischenraddifferentialen eingesetzt ist.