Derartige Kupplungen finden in verschiedenen Konstellationen im An- triebsstrang von Kraftfahrzeugen Verwendung, zur direkten Übertragung eines Drehmomentes oder zur Sperrung eines verbundenen Differential- getriebes für den Antrieb der Räder einer Achse oder für die Verteilung des Antriebsmomentes zwischen zwei Achsen. Die hydrostatische Ver-

drängungsmaschine besteht beispielsweise aus einem Innenrotor und aus einem Außenrotor, genauso können aber auch hydrostatische Verdrän- gungsmaschinen anderer Bauart verwendet werden. In jedem Falle führen bei Drehzahldifferenz zwei Teile (beispielsweise Antriebsgehäuse und Ausgangswelle) eine Relativbewegung aus und erzeugen so einen den Kolben der Reibungskupplung beaufschlagenden Druck.

Um diesen Druck und damit den Schlupf der Kupplung zu steuern, sind Ventile vorgesehen, die gehäusefest sind und deren Aktuator außen am Gehäuse angebracht ist. Nachteilig ist daran vor allem, dass zur Verbin- dung mit der Verdrängungsmaschine Drehdurchführungen und lange Ka- näle nötig sind, und dass der Aktuator die Kupplung sperrig im Einbau macht und im Gelände leicht beschädigt wird. Außerdem sind die Ventile empfindlich und erfordern ein Ölfilter im Fluidkreislauf, da deren Regel- güte durch Verunreinigungen beeinträchtigt wird, und die Aktuatoren sind sehr aufwendig. Dazu kommt noch, dass sowohl in der Verdrängungs- maschine als auch in den Drehdurchführungen erhebliche Leckagen auf- treten, die den voll eingekuppelten Betrieb erschweren.

Eine derartige Kupplung ist beispielsweise in der WO 01/27487 A1 be- schrieben. Bei dieser wird das Arbeitsfluid aus einem Sumpf angesaugt und in diesen wieder entlassen, über ein kompliziertes von einem Schritt- motor betätigtes Ventil, und dann über eine DrehdurchRuhrung der Ver- drängungsmaschine zugeführt. Zwar ist es aus dem AT GM 5220 bekannt, ein mitrotierendes Ventil in einer der Wellen vorzusehen, die erwähnten Nachteile werden dadurch aber nicht behoben.

Andererseits sind Kupplungen bekannt, in denen ein magnetorheologi- sches oder elektrorheologisches Fluid (beide Begriffe werden hier und im

folgenden fälschlich aber der Kürze Willen unter magnetorheologisch subsummiert) als Arbeitsmittel dient. Es wird dort aber als Schermedium zwischen berührungslosen Kupplungslamellen verwendet, dessen Scher- widerstand durch Variation der magnetischen Feldstärke gesteuert ist. Die damit übertragbaren Drehmomente sind aber im Verhältnis zur erforder- lichen elektrischen Leistung und zum Bauraum klein. Auch sind magne- torheologische oder elektrorheologische Ventile an sich bekannt, etwa aus der DE 198 20 569 A1.

Daher ist es das Ziel der Erfindung, bei einer gattungsgemäßen Kupplung die obigen Nachteile zu beheben ; sie soll ohne funktionelle Zugeständ- nisse eine schnelle und einfachere Steuerung erlauben und Leckagen mi- nimieren, bei insgesamt minimalem Bauvolumen.

Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, dass das in der hydrosta- tischen Verdrängungsmaschine unter Druck gesetzte Fluidum eine mag- netorheologische Flüssigkeit, und mindestens ein Ventil ein magneto- rheologisches Ventil mit einer Magnetspule ist. Das Fluid wird hier somit als Druckfluid verwendet, seine magnetorheologische Eigenschaft wird nur in den Ventilen genutzt, die dadurch wesentlich einfacher und ein- facher zu steuern sind, und viel weniger Bauraum in Anspruch nehmen.

Weil die kurzen Leitungen immer gefüllt sind, und weil weder Massen- trägheiten noch Spiele zu überwinden sind, schnelles Ansprechen auf die Steuersignale. Auch der Stromverbrauch ist sehr gering, weil das Magnet- feld nur den kleinen Ventilquerschnitt durchsetzen muss. Insgesamt ver- mindert sich dadurch auch das Bauvolumen der ganzen Kupplung erheb- lich.

In Weiterverfolgung des Erfindungsgedankens besteht die Möglichkeit, den Raum mit einer federbelasteten Wand zu versehen und so einen Aus- gleichsraum zu schaffen (Anspruch 2), der Volumsänderungen durch Temperaturänderungen ausgleicht. So braucht für das Arbeitsfluid kein Sumpf im ortsfesten Gehäuse mehr vorgesehen zu werden, wodurch es noch kleiner wird. Vorzugsweise sind das mindestens ein Ventil, die Ka- näle und der Ausgleichsraum am bzw. im Treibgehäuse ausgebildet und rotieren mit diesem (Anspruch 3). Dadurch werden die Kanäle wesentlich kürzer und die Leckagen minimiert.

Vorzugsweise sind zwei zweite Kanäle vorgesehen, in deren jedem ein magnetorheologisches Ventil vorgesehen ist (Anspruch 4). Damit ist die Kupplung in beiden Fahrtrichtungen wirksam. Wenn zusätzlich noch im ersten Kanal ein magnetorheologisches Ventil vorgesehen ist (Anspruch 5), kann der Druckraum stromaufwärts der Verdrängungsmaschine abge- schlossen und die Kupplung so einige Zeit ohne Druckerzeugung im Ein- griff gehalten werden. Dadurch kann die Kupplung auch bei Gera- deausfahrt ohne nennenswerten Schlupf, wenn also mangels Drehzahl- differenz zwischen den beiden Wellen die Pumpe nicht fördert, in Eingriff gehalten werden.

Um ein sicheres und schnelles Öffnen der Kupplung und ein möglichst kleines Grundmoment (Schleifmoment bei ausgerückter Kupplung) si- cherzustellen, auch nach langem Betrieb im voll eingerückten Zustand, ist die im Druckraum vorgesehene, dem hydraulischen Beaufschlagungs- druck entgegenwirkende zweite Feder stärker als die erste Feder (An- spruch 6). Bei längerem Betrieb mit Schlupf wird Arbeitsfluid umgepumpt und erwärmt sich so und dehnt sich folglich aus, was zu einer Kompres- sion und damit zu einem Anstieg der Kraft der ersten Feder führt. Auch

dann muss die zweite Feder noch stärker sein als die erste, um schnelles Öffnen sicherzustellen.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist in Achsrichtung auf einer Seite der Verdrängungsmaschine der Druckraum und auf deren anderer Seite der mindestens eine erste Kanal mit dem magnetorheologischen Ventil angeordnet (Anspruch 7). Dadurch sind die Kanäle besonders kurz, ist der Stromzufuhrweg kürzer und der Zusammenbau erleichtert. In deren Wei- terbildung ist bei einer Kupplung bei der das Triebgehäuse sich auf der Antriebsseite in einer Triebwelle fortsetzt, der mindestens eine erste Kanal ein Rohr, das das Triebgehäuse mit dem in der Triebwelle ausgebildeten Ausgleichsraum verbindet, wobei das Rohr Teil des magnetorheologi- schen Ventiles ist (Anspruch 8). So ist das außerhalb des Triebgehäuses liegende Rohr für die Steuerung besonders leicht zugänglich und das in der Fertigung aufwendige Bohren von Kanälen eingespart.

Das magnetorheologische Ventil kann im Rahmen der Erfindung sehr ver- schieden gestaltet sein. In zwei besonders guten Ausführungsformen be- steht es entweder aus einem zylindrischen Kanalteil, der von einer Mag- netspule mit einem ihn umhüllenden Eisenkern umgeben ist, wobei sich die magnetischen Feldlinien über das Fluid im Kanalteil schließen (An- spruch 9) ; oder das magnetorheologische Ventil besteht aus einem Kanal- teil mit radialer Durchströmung und einer Magnetspule mit einem ihn um- hüllenden Eisenkern, wobei der Kanalteil mit radialer Durchströmung vom Eisenkern begrenzt werden, und wobei sich die magnetischen Feldli- nien über das Fluid im Kanalteil mit radialer Durchströmung schließen (Anspruch 10). Im ersten Fall verlaufen die Feldlinien in Strömungs- richtung, im zweiten zur Strömungsrichtung. In beiden wird auf minima- lem Bauraum maximale Sperrwirkung erzielt.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Abbildungen beschrieben und erläutert. Es stellen dar : Fig. 1 : ein Schema einer erfindungsgemäßen Kupplung, Fig. 2 : dieselbe, in einem anderen Betriebszustand, Fig. 3 : eine Variante zur Fig. 1, Fig. 4 : einen Längsschnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform, Fig. 5 : Detail V in Fig. 4, vergrößert, Fig. 6 : Variante zu Fig. 5, vergrößert.

In Fig. 1 ist eine hydrostatische Verdrängungsmaschine nur angedeutet und mit 1 bezeichnet. Von ihr führt mindestens ein erster Kanal 2 über ein Rückschlagventil 3 zu einer Druckkammer 4 einer allgemein mit 10 be- zeichneten Reibungskupplung. Weiters führt von der Maschine 1 min- destens ein zweiter Kanal 6 durch ein magnetorheostatisches Ventil 8 zu einem Ausgleichsraum 7. Um die Maschine 1 in beiden Richtungen be- treiben zu können, wobei Druckseite und Saugseite der Maschine 1 Platz tauschen, sind die Kanäle verdoppelt. Es gibt somit einen weiteren ersten Kanal 2'und einen weiteren zweiten Kananl 6'mit einem weiteren magnetorheostatischen Ventil 8'. Die beiden zweiten Kanäle 6, 6'führen beide in den Ausgleichsraum 7 und sind so auch miteinander verbunden, was mit der Leitung 9 angedeutet ist. Auch das Rückschlagventil wäre zu verdoppeln, doch ist es hier als ein einziges in beiden Richtungen wirken- des Rückschlagventil ausgebildet.

Von der Lamellenkupplung 10 ist nur ein Triebgehäuse 11 und eine Ab- triebswelle 12 angedeutet, zwischen denen Außenlamellen 13 und Innen- lamellen 14 ein Drehmoment übertragen, wenn sie von dem Kolben 15 zusammengepresst werden. Das geschieht, wenn der Druck in der Druck-

kammer 4 die Kraft einer ersten Feder 16 überwindend den Kolben 15 im Bild nach rechts bewegt. Der Ausgleichsraum 7 seinerseits enthält einen Kolben 18, der bei Ausdehnung des Arbeitsfluids gegen die Kraft einer Feder 17 nach links bewegt wird. Das Arbeitsfluid ist eine magnetorheo- logische Flüssigkeit ; das ist eine Flüssigkeit, die entweder selbst unter der Einwirkung eines Magnetfeldes oder eines elektrostatischen Feldes ihre Viskosität erhöht, oder diesen Effekt zeigende Teilchen in Suspension enthält. In Fig. 1 sind die beiden magnetorheologischen Ventile 8, 8'nicht bestromt, sodass die zweiten Kanäle 6, 6'offen sind und die bei Auftreten einer Drehzahldifferenz fördernde Maschine 1 das Fluid durch die Kanäle 6,9, 6' im Kreis fördert, sodass sich in den ersten Kanälen 2, 2'kein Druck aufbaut, der eine Kraft auf den Kolben auswirken könnte.

Fig. 2 zeigt das selbe Schema in einem anderen Betriebszustand : Das magnetorheologische Ventil 8 ist hier bestromt, sodass der Kanal 6 auf der Druckseite der Maschine 1 gesperrt ist. Dadurch wird in Kanal 2 ein Druck aufgebaut, der durch das geöffnete Rückschlagventil 3 hindurch in der Druckkammer 4 auf den Kolben 15 wirkt und so die Kupplung 10 schließt. Die Förderrichtung der Maschine l ist mit einem Pfeil angedeu- tet. Fördert die Maschine in der entgegengesetzten Richtung, so wird das magnetorheologische Ventil 8'im Kanal 6'bestromt. Wenn sich bei län- gerem Betrieb in diesem Zustand das Fluidum erwärmt, bewegt sich der Kolben 18 im Ausgleichsraum 7 wegen der Wärmeausdehnung gegen die Kraft der Feder 17 in die Stellung 18'.

In Fig. 3 ist in der vorgehend beschriebenen Anlage ein weiteres magneto- rheostatisches Ventil 19 hinzugefügt, welches die Verbindung zwischen der Druckkammer 4 und den ersten Kanälen 2, 2" behindert bzw. sperrt.

Wird dieses Ventil 19 bei eingerückter Kupplung 10-die Druckkammer 4

steht unter Druck-geschlossen, so wird der Druck gehalten bzw. kann er nur langsam absinken. Das ist erwünscht, wenn die Maschine 1 nicht för- dert und die Kupplung 10 trotzdem eingerückt bleiben soll. Wird ent- weder das magnetorheologische Ventil 19 oder in einem anderen Betriebs- zustand eines der beiden magnetorheologischen Ventile 8, 8 geöffnet, so soll die Kupplung möglichst schnell und zuverlässig öffnen. Dem dient die zweite Feder 16 in der Druckkammer 4. Dass das mit dem magneto- rheologischen Fluid gefüllte Leitungssystem keine Luft enthält bedeutet, dass die aus der Druckkammer verdrängte Menge vom Ausgleichsraum 7 aufgenommen werden muss, der aber auch unter dem von der ersten Feder 17 bestimmten Druck steht. Dieser kann aber noch durch den Tempera- turanstieg des Fluids weiter vergrößert sein, sodass die zweite Feder 17 weiter zusammengedrückt ist und entsprechend ihrer Kennlinie einen hö- heren Druck entfaltet. Daher muss die Kraft der Feder 16 signifikant grö- ßer als die Kraft der Feder 17 bei einem thermisch bedingt höheren Druck sein.

In Fig. 4 tragen die aus dem Vorhergehenden bekannten Teile wieder die selben Bezugszeichen. Das fahrzeugfeste, also nicht rotierende Gehäuse ist mit 20 bezeichnet. In ihm sind in Lagern 21 an seinem vorderen und hinteren Ende die ersten rotierenden Teile gelagert. Dies sind die Primär- welle oder Triebwelle 22 mit Flansch 23, an diese anschließend das Trieb- gehäuse 11, welches aus einem Pumpengehäuseteil 24 mit einem Pumpen- gehäusedeckel 25 und aus einem Kupplungsteil 26 und schließlich aus ei- nem Abschlussteil 28 besteht, der seinerseits im rechten Lager 21 gela- gert ist. Der Kupplungsteil 26 hat innen Kuppelzähne 27 für die Außen- lamellen 13.

Im Inneren dieses ersten rotierenden Teiles befindet sich ein zweiter rotie- render Teil, der gebildet wird von einer Sekundär-oder Ausgangswelle 12 am anderen Ende des Gehäuses 1, an dessen Ende über Kuppelzähne 30 die Kupplungsnabe 31 drehfest angebracht ist, auf deren äußeren Kuppel- zähnen 32 die Innenlamellen 14 drehfest, aber axial verschiebbar geführt sind. Weiters hat die Kupplungsnabe 31 im gezeigten Ausfüh- rungsbeispiel Mitnehmer 33, die einen Pumpeninnenteil 34, auf dem der Innenrotor 35 der hydrostatischen Verdrängungsmaschine 1 sitzt, antreibt.

Der Pumpengehäusedeckel 25 enthält auf der der Pumpe angewandten Seite einen Kolben 15, der die Druckkammer abschließt und auf die La- mellen 13,14 wirkt.

An den Pumpengehäuseteil 24 sind auf der der Pumpe 1 abgewandten Sei- te magnetorheologische Ventile 8, 8'befestigt, hier von außen ange- schraubt. Sie sind durchsetzt von einem Rohr 40, das von der Pumpe 1, ein Knie bildend zur Triebwelle 22 führt, welche den Ausgleichsraum 7 enthält. Dieser reicht hier in das Innere des Pumpeninnenteiles 34 hinein, in welchem der Kolben 18 und die Feder 17 untergebracht sind, die den Ausgleichsraum beaufschlagen. Eine Ausgleichsbohrung 36 stellt die Be- weglichkeit des Kolbens 18 sicher. An dem Ende des Gehäuse 1 auf der Seite des Flansches 23 ist ein Ring 41 mit Schleifkontakten oder derglei- chen vorgesehen, der die Leitungsverbindung vom stationären Gehäuse 1 zu den ersten rotierenden Teilen und zu den magnetorheologischen Ven- tilen 8, 8'erstellt. Die entsprechenden Leitungen sind im geschnittenen Teil der Triebwelle 22 angedeutet.

Fig. 5 zeigt das magnetorheologische Ventil 8. Es besteht aus dem an den Pumpengehäuseteil 24 angeschraubten Gehäuse 50 mit einem Deckel 51, welche eine Magnetspule 52 aufnehmen. Die Gehäuseteile 50,51 und die

Magnetspule 52 sind von dem Rohr 40 durchsetzt, welches hier einen zy- lindrischen Kanalteil 53 bildet. Wird die Magnetspule 52 bestromt, so er- zeugt sie ein Magnetfeld, dessen Feldlinien 54 angedeutet sind. Es ist zu erkennen, dass diese sich über dem zylindrischen Kanalteil 53 schließen.

Das in der Zone 55 des zylindrischen Kanalteiles 53 wirkende Magnetfeld führt zu einer erheblichen Erhöhung der Viskosität des Fluides, sodass sich dort im Extremfall (die Stärke des Magnetfeldes ist j a von außen steuerbar) ein Pfropfen bildet. Eine Dichtung 56 zwischen dem Rohr 40 und dem Gehäuse 50 ist auch vorgesehen.

In Fig. 6 ist das magnetorheologische Ventil 8'in einer Variante darge- stellt. Auch hier ist wieder ein Gehäuse 60 mit Deckel 61 an den Pum- pengehäuseteil 24 angeschraubt und enthält eine Magnetspule 62. Weiters ist hier am inneren Ende des Rohres 40 ein Kernstück 63 angebracht. Es bildet gemeinsam mit dem Gehäuseteil 60, 61 wieder einen die Magnet- spule 62 umgebenden Kern, der ein mit den Feldlinien 66 angedeutetes Magnetfeld ausbildet. Zum Unterschied von Fig. 5 begrenzt das an seinem Ende verschlossene Rohr 40'Kanäle 64 mit radialer Strömung und daran anschließend Kanäle 65 mit axialer Strömung. Über diese vorzugsweise über den Umfang des Rohres verteilten Kanäle schließen sich die Feld- linien, sodass hier bei Bestromung der Magnetspule 62 in beiden Kanälen eine Erhöhung der Viskosität des magnetorheologischen Fluides auftritt.

Auch hier bildet sich im Extremfall in der aus den Kanälen 64 und 65 be- stehenden Region 67 ein Pfropfen.

Die eben beschriebenen magnetorheologischen Ventile sind bevorzugte Ausführungsformen, sie könnten im Rahmen der Erfindung auch erheb- lich anders ausgebildet sein. Ebenso kann im Rahmen der Erfindung An- ordnung und Bauweise der Kanäle, der Kupplung und der hydrosta- 5 tischen Verdrängungsmaschine, auch deren Anordnung zueinander, in mannigfaltiger Weise variiert werden. In allen Fällen treten die weiter o- ben gepriesenen Vorteile auf.