Aus der GB 2 371 840 B sind Doppelkupplungen bekannt, bei denen in einem Ge- häuse Axialkolbenanordnungen vorgesehen sind, die von Nockenscheiben beauf- schlagt werden, die an einem drehend antreibbaren Korb angeordnet sind, der im Gehäuse gelagert ist. Kolben von achsparallel angeordneten Kolben-Zylinder- Einheiten sind drehfest mit Abtriebswellen verbunden. Die Kolben-Zylinder-Einheiten saugen hydraulisches Medium aus dem Gehäuse an und fördern es über regelbare Ventile zurück ins Gehäuse. Mit zunehmender hydraulischer Drosselung wird die Drehbewegung der Abtriebswellen an die Drehbewegung des drehend antreibbaren Korbes angekoppelt. Es ist ausschließlich eine Verwendung als Doppelkupplungsan- ordnung vorgesehen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine differenzdrehzahlab- hängig steuerbare Kupplung in einfacher Bauweise bereitzustellen, die als einfache steuerbare Sperrkupplung in Antriebssträngen von Kraftfahrzeugen oder als Doppel- kupplung in Antriebssträngen von Kraftfahrzeugen zum Einsatz kommen kann. Die Lösung besteht zum einen in einer differenzdrehzahlabhängig steuerbaren Kupplung mit einem Gehäuse und einem Rotor, der um eine Achse drehbar im Gehäuse gela- gert ist, wobei das Gehäuse und der Rotor die miteinander koppelbaren Teile der Kupplung bilden, im Gehäuse ist zumindest ein Paar auf dem Umfang verteilter par- allel zur Achse angeordneter Kolben-Zylinder-Einheiten ausgeführt, die hydrauli- sches Medium enthalten, der Rotor ist stirnseitig als Nockenscheibe ausgeführt, die

unmittelbar oder mittelbar auf die Kolben des zumindest einen Paares der Kolben- Zylinder-Einheiten einwirkt, die Zylinder von Kolben-Zylinder-Einheiten mit gegensin- niger Kolbenbewegung bei relativer Drehung von Rotor und Gehäuse sind paarweise miteinander hydraulisch verbunden.

Der bevorzugte Anwendungsfall einer derartigen erfindungsgemäßen Kupplung ist zum einen der Einsatz als sogenannte hang-on Kupplung im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges mit einer ständig angetriebenen und einer bedarfsweise angetriebe- nen Kupplung. Hierbei kann in einer Längsantriebswelle des Kraftfahrzeuges das Gehäuse beispielsweise mit einer Eingangsseite und der Rotor mit einer Ausgangs- seite verbunden werden. Bei Drehzahldifferenz zwischen Eingangs-und Ausgangs- seite, d. h. zwischen primär angetriebener Antriebsachse und bedarfsweise angetrie- bener Antriebsachse, wird Drehmoment auf letztere übertragen. Die genannte Kupp- lung kann nach einer weiteren Anwendungsmöglichkeit als Sperrkupplung in einem Differentialgetriebe zum Einsatz kommen, wobei eines der gegeneinander drehbaren Teile der Kupplung mit dem Differentialkorb und das andere mit einem Seitenwellen- rad oder beide der gegeneinander drehbaren Teile mit jeweils einem der Seitenwel- lenräder mechanisch verbunden werden. Auch hierbei findet bei Auftreten einer Drehzahldifferenz zwischen den beiden Teilen eine zunehmende Sperrung der Kupp- lung und damit der Aufbau eines Sperrmomentes zwischen den beiden Seitenwellen- rädern des Differentialgetriebes statt.

Die Lösung besteht weiterhin in einer differenzdrehzahlabhängig steuerbaren Dop- pelkupplung mit einem Gehäuse und zwei Rotoren, die um eine Achse drehbar im Gehäuse gelagert sind, wobei das Gehäuse und die Rotoren die miteinander koppel- baren Teile der Doppelkupplung bilden, im Gehäuse sind zumindest zwei Paare von auf dem Umfang verteilten parallel zur Achse angeordneten Kolben-Zylinder- Einheiten ausgeführt, die hydraulisches Medium enthalten, die Rotoren sind jeweils stirnseitig als Nockenscheiben ausgeführt, die jeweils unmittelbar oder mittelbar auf die Kolben zumindest eines Paares der Kolben-Zylinder-Einheiten einwirken, die Zy- linder von Kolben-Zylinder-Einheiten mit gegensinniger Kolbenbewegung bei relativer Drehung eines der Rotoren gegenüber dem Gehäuse sind paarweise miteinander hydraulisch verbunden.

Für diese Doppelkupplung besteht die bevorzugte Anwendung im Einsatz in einer bedarfsweise angetriebenen Achse eines Kraftfahrzeuges mit einer primär und einer bedarfsweise angetriebenen Achse, wobei das drehend angetriebene Gehäuse mit einer Eingangswelle und die Rotoren mit den Seitenwellen der Achse verbunden werden. Bei Auftreten einer Drehzahldifferenz zwischen Gehäuse und Rotoren, d. h. damit auch einer Drehzahldifferenz zwischen der primär angetriebenen Achse und den Seitenwellen der sekundär angetriebenen Achse, wird eine zunehmende Sperr- wirkung zwischen dem Gehäuse und den beiden Rotoren der Doppelkupplung auf- gebaut.

In beiden genannten Lösungsvarianten besteht die Wirkungsweise darin, daß bei einer Relativdrehung zwischen Gehäuse und Rotoren die Nockenfläche der Rotoren auf die Kolben der Kolben-Zylinder-Einheiten einwirken, wobei die Ausgestaltung der Nockenscheibe jeweils so ist, daß die Bewegung der Kolben zweier hydraulisch mit- einander gekoppelten Kolben-Zylinder-Einheiten gegenläufig ist. Hierdurch wird hy- draulisches Medium über Verbindungsleitungen zwischen den Kolben-Zylinder- Einheiten hin und her geschoben. Allein hierdurch entsteht eine Drosselwirkung, die die Relativdrehung von Gehäuse und Rotoren abbremst. Diese Drosselwirkung kann durch ein in die Verbindungsleitung eingesetztes steuerbares Ventil erhöht werden.

Eine andere Möglichkeit der Erhöhung der Drosselwirkung besteht darin, ein elek- trorheologisches Fluid als hydraulisches Medium zu verwenden und dieses bei Be- darf einem Magnetfeld auszusetzen, wodurch die Viskosität des Mediums stark er- höht wird und ein erhöhter hydraulischer Widerstand gegen das Verdrängen aus ei- nem Zylinderraum in den anderen Zylinderraum zweier miteinander verbundener Kolben-Zylinder-Einheiten zu bewirken. Andere Anwendungsfälle der hiermit genann- ten Kupplung sind denkbar. Die erfindungsgemäßen Kupplungen sind einfach im Aufbau und das Kupplungsmoment ist durch einfache Ansteuerung eines oder meh- rerer Drosselventile einfach steuerbar, bzw. durch die Ansteuerung eines oder meh- rerer Magnete bei Einsatz des vorstehend genannten elektrorheologischen Fluids als hydraulisches Medium.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden nachstehend beschrieben.

Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäße Kupplung mit einem Gehäuse und einem Rotor a) im Längsschnitt b) in Stirnansicht auf den Rotor c) in Schrägansicht auf den Rotor d) in Seitenansicht auf eine hälftige Abwicklung des Rotors ; Figur 2 zeigt eine erfindungsgemäße Kupplung mit einem Gehäuse und zwei Roto- ren in einer ersten Ausführung a) im Längsschnitt b) in Stirnansicht auf den Rotor c) in Schrägansicht auf den Rotor d) in Seitenansicht auf eine hälftige Abwicklung des Rotors ; Figur 3 zeigt eine erfindungsgemäße Kupplung mit einem Gehäuse und zwei Roto- ren in einer zweiten Ausführung a) im Längsschnitt b) in Stirnansicht auf den Rotor c) in Schrägansicht auf den Rotor d) in Seitenansicht auf eine hälftige Abwicklung des Rotors ; Figur 4 zeigt ein Kraftfahrzeug mit einem Prinzipbild des Antriebsstranges mit einer angetriebenen Achse zur Anwendung einer Doppelkupplung nach den Figu- ren 2 oder 3 ; Figur 5 zeigt ein Kraftfahrzeug mit einem Prinzipbild des Antriebsstranges mit einer primär angetriebenen Antriebsachse und einer bedarfsweise angetriebenen Antriebsachse zur Anwendung einer Kupplung nach Figur 1 im Antriebs- strang zur bedarfsweise angetriebenen Achse oder einer Doppelkupplung nach den Figuren 2 oder 3 innerhalb einer der Antriebsachsen.

In Figur 1 ist eine erfindungsgemäße Kupplung 11 mit einem Gehäuse 12 mit einer Längsachse D und einem in dem Gehäuse um die Längsachse D drehend gelager- ten und relativ zum Gehäuse drehbaren Rotor 13 gezeigt. Das mehrteilig aufgebaute Gehäuse 12 ist mit einer Antriebswelle 14 verbunden, der Rotor 13 mit einer Ab- triebswelle 15. Umfangsverteilt im Gehäuse angeordnet sind zwei Kolben-Zylinder- Einheiten 16,, 162, die jeweils einen Zylinderraum 171, 172 mit einem darin axial ver- schieblichen und abgedichteten Kolben 18"182 umfassen. Die Kolben-Zylinder- Einheiten haben jeweils eine parallel zur Achse A verlaufende Achse C1, C2. Die Zylinderräume 17r, 172 der Kolben-Zylinder-Einheiten sind über eine Verbindungslei- tung 191 miteinander hydraulisch verbunden, wobei die Zylinderräume mit hydrauli- schem Medium gefüllt sind. Es ist eine weitere Verbindungsleitung 192 erkennbar, die die Verbindungsleitung 191 senkrecht kreuzt und zwei weitere Kolben-Zylinder- Einheiten gleicher Art wie die hier gezeigten miteinander verbindet, so daß insge- samt auf dem Umfang verteilt vier Kolben-Zylinder-Einheiten angeordnet sind, von denen jeweils zwei paarweise hydraulisch miteinander verbunden sind. Die Kolben 18r, 182 der Kolben-Zylinder-Einheiten stehen in Kontakt mit der Stirnfläche 21 des Rotors 13, der, wie die Darstellungen b) und c) zeigen, als Nockenscheibe mit peri- odisch veränderlicher Erhebung ausgebildet ist. Die Rückseite 22 des Rotors 13 ist als radial ebene Fläche ausgebildet und stützt sich über ein Nadellager 23 an einer Gegenfläche 24 des Gehäuses ab. In den Darstellungen b) und c) sind Maxima und Minima mit radialen Mantellinien bezeichnet. Die Nockenscheibe bewirkt die in Dar- stellung a) erkennbare axiale Gegenbewegung zweier diametral gegenüberliegender Kolben 181, 182, die zu einem Paar einer miteinander hydraulisch verbundenen Kol- ben-Zylinder-Einheiten 16r, 162 zählen. Aufgrund dieser axialen Gegenbewegung wird das hydraulische Medium ständig von einer Kolben-Zylinder-Einheit in die ande- re umgeschoben. Hierbei kann an der Verbindungsleitung 19 eine nicht dargestellte Drosselstelle vorgesehen sein. In der hier dargestellten Ausführung ist im Gehäuse ein Magnet 25 für die Verbindungsleitungen 19 vorgesehen, der über elektrische Lei- tungen 26,27 ansteuerbar ist, um die Viskosität der hier als magneto-rheologisches Medium eingesetzten Flüssigkeit durch Aufbau eines Magnetfeldes beeinflussen zu können.

In Figur 2 ist eine erfindungsgemäße Doppelkupplungsanordnung 31 gezeigt, die ein Gehäuse 32 mit einer Längsachse D umfaßt, in der ein erster Rotor 33 und ein zwei- ter Rotor 53 um die Längsachse D drehbar angeordnet sind. Das Gehäuse 32 ist mit einem Antriebsflansch 34 verbunden. Die Rotoren 33, 53 sind jeweils mit einer Welle 35,55 fest verbunden. In dem Gehäuse sind zwei Paare von Kolben-Zylinder- Einheiten 36"362, 561, 562 umfangsverteilt angeordnet, die jeweils einen Zylinder- raum 37r, 372, 571, 572 mit einem darin axial verschieblichen und abgedichteten Kol- ben 38,, 382, 58r, 582 umfassen. Die Kolben-Zylinder-Einheiten haben jeweils eine parallel zur Achse A verlaufende Achse C1, C2. Die Zylinderräume 37,, 372, 571, 572 der Kolben-Zylinder-Einheiten sind über Verbindungsleitungen 39,, 59i paarweise miteinander hydraulisch verbunden, wobei die Zylinderräume mit hydraulischem Me- dium gefüllt sind. Es sind weitere Verbindungsleitungen 392, 592 erkennbar, die die Verbindungsleitungen 391, 591 senkrecht kreuzen und zwei weitere Kolben-Zylinder- Einheiten gleicher Art wie die hier gezeigten miteinander verbinden, so daß insge- samt auf dem Umfang verteilt zweimal vier Kolben-Zylinder-Einheiten angeordnet sind, von denen jeweils zwei paarweise hydraulisch miteinander verbunden sind. Die Kolben 381, 382, 581, 582 der Kolben-Zylinder-Einheiten stehen in Kontakt mit den Stirnflächen 41,61 der Rotoren 33, 53, die, wie die Darstellungen b) und c) zeigen, als Nockenscheiben mit periodisch veränderlicher Erhebung ausgebildet sind. Die Rückseiten 42,62 der Rotoren sind als radial ebene Flächen ausgebildet und stützen sich über Nadellager 43,63 jeweils an einer Gegenfläche 44,64 des Gehäuses ab.

In den Darstellungen b) und c) sind Maxima und Minima mit radialen Mantellinien bezeichnet. Die Nockenscheiben bewirken die in Darstellung a) erkennbaren Gegen- bewegungen jeweils zweier diametral gegenüberliegender Kolben, die zu einem Paar einer miteinander hydraulisch verbundenen Kolben-Zylinder-Einheiten zählen. Auf- grund dieser Gegenbewegungen wird das hydraulische Medium ständig von einer Kolben-Zylinder-Einheit in die andere umgeschoben. Hierbei kann in den Verbindungsleitungen 39,59 jeweils eine nicht dargestellte Drosselstelle vorgesehen sein.

In Figur 3 ist eine erfindungsgemäße Doppelkupplungsanordnung 31'gezeigt, die weitgehend mit der in Figur 2 gezeigten übereinstimmt. Gleiche Einzelheiten sind mit gleichen Bezugsziffern versehen. Auf die vorangehende Beschreibung wird Bezug genommen. Ergänzend ist in einer der Verbindungsleitungen 391 eine steuerbare

Drosselstelle 68 vorgesehen. Weiterhin ist im Gehäuse ein Magnet 65 für die Verbin- dungsleitungen 391, 392 vorgesehen, der über elektrische Leitungen ansteuerbar ist, um die Viskosität der hier als magneto-rheologisches Medium eingesetzten Flüssig- keit beeinflussen zu können.

In Figur 4 ist ein Fahrzeug 71 mit einer angetriebenen Vorderachse 72 und einer an- triebslosen Hinterachse 73 gezeigt. Es ist im einzelnen ein Antriebsmotor 74, ein Ge- triebe 75 sowie ein Differentialgetriebe 76 gezeigt, das zwischen dem Differentialkorb und einer der Seitenwellen oder zwischen den beiden Seitenwellen eine erfindungs- gemäße Kupplung 11 aufweisen kann.

In Figur 5 ist ein Fahrzeug 81 mit einer primär angetriebenen Vorderachse 82 und einer bedarfsweise angetriebenen Hinterachse 83 dargestellt. Hierbei ist im einzel- nen ein Antriebsmotor 84, ein Getriebe 85 sowie ein Verteilergetriebe 87 zwischen Vorder-und Hinterachse gezeigt. Die Vorderachse umfaßt ein Differentialgetriebe 86, in dem zwischen dem Differentialkorb und einer der Seitenwellen oder zwischen den beiden Seitenwellen eine erfindungsgemäße Kupplung 11 eingesetzt sein kann. Vom Verteilergetriebe 87 geht eine Längsantriebswelle 88 zur Hinterachse 83, in dem eine erfindungsgemäße Doppelkupplung 31 zum Einsatz kommen kann. Alternativ, jedoch hier nicht dargestellt, kann die Hinterachse 83 auch ein Differentialgetriebe mit einer erfindungsgemäßen Kupplung 11 zwischen dem Differentialkorb und einer der Sei- tenwellen oder zwischen den beiden Seitenwellen aufweisen.

Bezugszeichenliste 11 Kupplung 12 Gehäuse 13 Rotor <BR> <BR> 14 Welle<BR> 15 Welle 16 Kolben-Zylinder-Einheit 17 Zylinder 18 Kolben 19 Verbindungsleitung 20 21 Nockenfläche 22 Stirnfläche 23 Axiallager 24 Stützfläche 25 Magnet 26 Leitung (elektrisch) 27 Leitung (elektrisch) 31 Doppelkupplung 32 Gehäuse 33,53 Rotor 34 Flansch 35,55 Welle 36,56 Kolben-Zylinder-Einheit 37, 57 Zylinder 38,58 Kolben 39,59 Kanal 41,61 Stirnfläche (Rotor) 42,62 Rückseite (Rotor) 43,63 Nadellager 44,64 Stützfläche (Gehäuse) 71 Fahrzeug 72 Vorderachse 73 Hinterachse 74 Motor 75 Getriebe 76 Differential 81 Fahrzeug 82 Vorderachse 83 Hinterachse 84 Motor 85 Getriebe 86 Differential 87 Verteilergetriebe 88 Längswelle