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Title:
LOCKING ASSEMBLY THAT IS DISPLACED BY A MAGNETORHEOLOGICAL FLUID
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2006/032295
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a locking coupling for coupling a first coupling part (3) to a second coupling part (4) that rotates in relation to said first part. The locking assembly comprises: a toothed gear (14) for transmitting torque between the first coupling part (3) and the second coupling part (4); a chamber (18), which is sealed off from the exterior, contains the toothed gear (14) and is at least partially filled with a magnetorheological fluid; and a controllable solenoid (25), which is adjacent to the chamber (18) and can exert a magnetic flux on the latter (18). The viscosity of the magnetorheological fluid can be modified by activating the solenoid (25) in such a way that the transmission of torque between the first coupling part (3) and the second coupling part (4) can be controlled. The invention also relates to a locking differential (52), which can be controlled by the magnetisation of magnetorheological fluid.

Inventors:
GRUNWALD ARTUR (DE)
WENGENROTH WALTER (DE)
GASSMANN THEODOR (DE)
Application Number:
PCT/EP2004/010787
Publication Date:
March 30, 2006
Filing Date:
September 25, 2004
Export Citation:
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Assignee:
GKN DRIVELINE INT GMBH (DE)
GRUNWALD ARTUR (DE)
WENGENROTH WALTER (DE)
GASSMANN THEODOR (DE)
International Classes:
F16H48/30; (IPC1-7): F16D37/02; F16H48/04; F16H48/30; F16H48:10; F16H48:26
Domestic Patent References:
WO2004070224A12004-08-19
Foreign References:
US6585616B12003-07-01
EP1445512A22004-08-11
EP1154172A22001-11-14
DE10304140B32004-10-21
US6585616B12003-07-01
EP0446863B11996-06-05
DE3815225C21990-07-26
DE19847405C12000-07-20
DE19810940A11999-09-30
Attorney, Agent or Firm:
Neumann, Ernst D. (Brandstrasse 10, Siegburg, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Sperrkupplung zum Koppeln eines ersten Kupplungsteils (3) mit einem relativ hierzu drehbaren zweiten Kupplungsteil (4), umfassend eine Verzahnungsanordnung (14) zur Drehmomentübertragung zwischen dem ersten Kupplungsteil (3) und dem zweiten Kupplungsteil (4); eine nach außen abgedichtete Kammer (18), in der die Verzahnungsanord¬ nung (14) angeordnet ist und die zumindest teilweise mit einem magnetorheo logischem Fluid gefüllt ist; sowie eine steuerbare Magnetspule (25), die benachbart zur Kammer (18) angeord¬ net ist und einen magnetischen Fluß über die Kammer erzeugen kann, wobei die Viskosität des magnetorheologischen Fluids verändert wird.
2. Sperrkupplung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Verzahnungsanordnung (14) nach Art eines Planetengetriebes gestal¬ tet ist.
3. Sperrkupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzahnungsanordnung (14) ein mit dem ersten Kupplungsteil (3) drehfest verbundenes Hohlrad (15), ein mit dem zweiten Kupplungsteil (4) drehfest verbundenes Sonnenrad (16) sowie mehrere Planetenräder (17) um¬ faßt, die mit dem Hohlrad einerseits und dem Sonnenrad andererseits in Ver¬ zahnungseingriff sind, wobei zwischen dem Hohlrad (15) und dem Sonnenrad (16) die mit magnetorheologischem Fluid gefüllte Kammer (18) gebildet ist.
4. Sperrkupplung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetspule (25) derart angeordnet ist, daß ein torusförmiges Magnet¬ feld erzeugt wird, welches durch zumindest einige der Verzahnungseingriffe der Verzahnungsanordnung (14) verläuft.
5. Sperrkupplung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetspule (25) axial benachbart zur oder radial außerhalb der Ver¬ zahnungsanordnung (14) angeordnet ist.
6. Sperrkupplung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Gruppen von Planetenrädern (17, 17') axial benachbart zueinander angeordnet sind, wobei die Magnetspule (25) radial außerhalb der Planetenrä¬ der (14) angeordnet ist.
7. Sperrkupplung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden Gruppen von Planetenrädern (17, 17') Isoliermittel (47) aus paramagnetischem Material vorgesehen sind.
8. Sperrkupplung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest das Hohlrad (15), die Planetenräder (17) und das Sonnenrad (16) aus ferromagnetischem Material sind.
9. Sperrkupplung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzahnungen zwischen dem Hohlrad (15) und den Planetenrädern (17) jeweils axial kürzer sind als die Verzahnungen zwischen den Planetenrä¬ dern (17) und dem Sonnenrad (16).
10. Sperrkupplung nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß in der Kammer (18) ein das Kammervolumen reduzierender Füllkörper einsitzt, in dem die Planetenräder (17) drehbar gehalten sind.
11. Sperrkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Planetenräder (17) in einem Käfig (37) drehbar gehalten sind.
12. Sperrkupplung nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, daß der Käfig (37) zumindest eine Scheibe (39, 40) umfaßt, die auf der der Magnetspule (25) abgewandten Seite der Planetenräder (17) angeordnet ist.
13. Sperrkupplung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Planetenräder (17) im Käfig (37) derart gehalten sind, daß sie in Um fangsrichtung gegenüber dem Käfig (37) begrenzt beweglich sind.
14. Sperrkupplung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die der Magnetspule (25) entfernt angeordnete Scheibe (37, 40) ferromag netisch ist.
15. Sperrkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß eine Stützscheibe (20) mit dem ersten Kupplungsteil (3) fest verbunden ist, die die Kammer (18) in Richtung Magnetspule (25) begrenzt und gegen die sich die Planetenräder (17) axial abstützen können.
16. Sperrkupplung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß Dichtungsmittel (22) zwischen der Stützscheibe (20) und dem Sonnenrad (16) vorgesehen sind.
17. Sperrkupplung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützscheibe (20) paramagnetisch ist.
18. Sperrkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (18) mit einem volumenveränderlichen Reservoir (24) zur Aufnahme von magnetorheologischem Fluid verbunden ist.
19. Sperrkupplung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Reservoir (24) durch einen Kolben (26) begrenzt ist, der über Feder¬ mittel (27) beaufschlagt ist.
20. Sperrkupplung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (26) und die Federmittel (27) in einem rohrförmigen Abschnitt des zweiten Kupplungsteils (4) angeordnet und gegen einen Deckel (29) axial abgestützt sind.
21. Sperrkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß diese im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs angeordnet ist, das eine permanent angetriebene erste Achse und eine bedarfsweise zuschaltbare zweite Achse aufweist, wobei die Sperrkupplung zum An oder Abkoppeln der zuschaltbaren zweiten Achse () dient.
22. Sperrkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß diese im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs angeordnet ist, das eine permanent angetriebene erste Achse und eine bedarfsweise zuschaltbare zweite Achse aufweist, wobei die Sperrkupplung einer drehzahlfühlenden Kupplung () vorgeschaltet ist und zum Ein oder Ausschalten der drehzahlfüh¬ lenden weiteren Kupplung () dient.
23. Sperrdifferential zum Einsatz im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, umfas¬ send ein Eingangsteil (53), das drehend antreibbar ist; ein erstes Ausgangsteil (54) und ein zweites Ausgangsteil (61), die jeweils über Differentialräder (67) mit dem Eingangsteil (53) antriebsverbunden sind; eine nach außen abgedichtete Kammer (68), in der die Differentialräder (67) angeordnet sind und die zumindest teilweise mit einem magnetorheologischem Fluid gefüllt ist; sowie eine steuerbare Magnetspule (75), die benachbart zur Kammer (68) angeord¬ net ist und einen magnetischen Fluß über die Kammer (68) erzeugen kann, wobei die Viskosität des magnetorheologischen Fluids verändert wird.
24. Sperrdifferential nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß dieses in Form eines Planetendifferentials gestaltet ist und ein Hohlrad (65), ein Sonnenrad (66), mehrere Differentialräder (67), die mit dem Hohlrad (65) einerseits und dem Sonnenrad (66) andererseits in Verzahnungseingriff sind, sowie eine Steganordnung (58) zum Tragen der Differentialräder (67) um¬ faßt, wobei zwischen dem Hohlrad (65) und dem Sonnenrad (66) die mit ma gnetorheologischem Fluid gefüllte Kammer (68) gebildet ist.
25. Sperrdifferential nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetspule (75) derart angeordnet ist, daß ein torusförmiges Magnet¬ feld erzeugt wird, welches durch zumindest einige der Verzahnungseingriffe des Planetendifferentials (74) verläuft.
26. Sperrdifferential nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, daß das Eingangsteil (53) mit dem Hohlrad (65) drehfest verbunden ist, daß das erste Ausgangsteil (54) mit dem Sonnenrad (66) drehfest verbunden ist und daß das zweite Ausgangsteil (61) mit der Steganordnung (58) drehfest verbunden ist.
27. Sperrdifferential nach einem der Ansprüche 23 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß in der Kammer (68) ein das Kammervolumen reduzierender Füllkörper einsitzt.
28. Sperrdifferential nach einem der Ansprüche 24 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzahnungen zwischen dem Hohlrad (65) und den Planetenrädern (67) jeweils axial kürzer sind als die Verzahnungen zwischen den" Planetenrä¬ dern (67) und dem Sonnenrad (66).
29. Sperrdifferential nach einem der Ansprüche 24 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Steganordnung (58) zumindest einen Flansch umfaßt, der auf der der Magnetspule (75) entfernt abgewandten Seite der Differentialräder (67) ange¬ ordnet ist.
30. Sperrdifferential nach einem der Ansprüche 24 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß eine Stützscheibe (70) mit dem Hohlrad (65) fest verbunden ist, die die Kammer (68) in Richtung Magnetspule (75) begrenzt.
31. Sperrdifferential nach Anspruch 29 oder 30, dadurch gekennzeichnet, daß die Steganordnung (58) und/oder die Stützscheibe (70) paramagnetisch sind.
32. Sperrdifferential nach einem der Ansprüche 24 bis 31 , dadurch gekennzeichnet, daß das Hohlrad (65), die Differentialräder (67) und das Sonnenrad (66) ferro magnetisch sind.
33. Sperrdifferential nach einem der Ansprüche 23 bis 32, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (68) mit einem volumenveränderlichen Reservoir (74) zur Aufnahme von magnetorheologischem Fluid verbunden ist.
34. Sperrdifferential nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß das Reservoir (74) durch einen Kolben (76) begrenzt ist, der über Feder¬ mittel (77) beaufschlagt ist.
Description:
Sperranordnung mit Verstellung durch magnetorheologisches Fluid

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Sperranordnung, insbesondere zum Einsatz im Antriebs¬ strang eines Kraftfahrzeugs, die in Form einer Sperrkupplung oder eines Sperrdiffe- rentials ausgebildet sein kann. Sperrkupplungen umfassen üblicherweise wenigstens zwei Kupplungselemente, die miteinander zur Übertragung eines Drehmoments kop¬ pelbar sind. Sperrdifferentiale umfassen üblicherweise ein Eingangsteil sowie zwei Ausgangsteile, die miteinander zur Übertragung eines Drehmoments antriebsver¬ bunden sind, wobei eine Ausgleichswirkung zwischen den Ausgangsteilen erzeugt werden kann.

In mehrachsgetriebenen Kraftfahrzeugen sind Sperrkupplungen häufig im Antriebs¬ strang zu einer nur bedarfsweise angetriebenen Antriebsachse im Einsatz. Zur Betä¬ tigung solcher Sperrkupplungen sind unterschiedlichste Lösungen vorgeschlagen worden. Ein Beispiel einer Sperrkupplung mit einem elektromotorisch angetriebenen Rampenscheibenpaar findet sich in der DE 38 15 225 C2. Hierbei sind zwei Ram¬ penscheiben vorgesehen, die gegensinnig verlaufende Kugelrillen mit variabler Tiefe aufweisen, zwischen denen Kugeln gehalten sind. Bei Verdrehung einer der Schei¬ ben relativ zur anderen verändert sich ihr axialer Abstand zueinander, so daß das Lamellenpaket der Sperrkupplung beaufschlagt wird.

Aus der DE 198 47 405 C1 ist eine Sperrkupplung mit zwei Kupplungselementen bekannt, die formschlüssig miteinander koppelbar sind. Dabei ist das erste der bei¬ den Kupplungselemente axial abgestützt, während das zweite der Kupplungselemen- te hierzu axial verschiebbar ist. Zum axialen Festsetzen des zweiten Kupplungsele¬ ments ist ein Hohlraumsystem vorgesehen, das mit einer magnetorheologischen

Flüssigkeit gefüllt und von einem mit dem zweiten Kupplungselement verbundenen Verdrängungskörper begrenzt wird. Mittels eines Elektromagneten kann die magne- torheologische Flüssigkeit zur Formerstarrung magnetisiert werden, so daß die bei¬ den Kupplungselemente fest miteinander gekoppelt werden.

Die DE 103 04 140.0-12 zeigt eine Reibungskupplung mit zwei relativ zueinander drehbaren Kupplungselementen, die mittels eines Lamellenpakets drehfest miteinan¬ der koppelbar sind. Axial benachbart zum Lamellenpaket ist eine Ringkammer gebil¬ det, die einerseits von einem Kolben zum Betätigen des Lamellenpakets und ande- rerseits von einem Deckel begrenzt wird und mit einer magnetorheologischen Flüs¬ sigkeit gefüllt ist. In der Ringkammer ist eine Rotorscheibe angeordnet, die drehfest mit einem der Kupplungselemente verbunden ist. Durch Erregung einer benachbart zum Deckel befindlichen Magnetspule wird die Viskosität in der magnetorheologi¬ schen Flüssigkeit gesteigert, so daß die Rotorscheibe in der Ringkammer einen Druck erzeugt, der den Kolben gegen das Lamellenpaket verschiebt. Auf diese Wei¬ se werden die beiden Kupplungselemente miteinander gekoppelt.

Die US 6 585 616 B1 zeigt ein Differentialgetriebe mit zwei regelbaren Lamellen¬ kupplungen. Das Differentialgetriebe ist in Form eines Kegelraddifferentials gestaltet und umfaßt zwei Seitenwellenräder, die über mit dem Differentialkorb umlaufende Ausgleichsräder angetrieben werden. Zum Sperren der Ausgleichswirkung zwischen den Seitenwellenrädern sind die Lamellenkupplungen vorgesehen, die mit magneto- rheologischem Fluid gefüllt sind. Durch Aktivieren von Magnetspulen, die radial au¬ ßerhalb der Lamellenkupplungen angeordnet sind, ändert sich die Viskosität der ma- gneto-rheologischen Flüssigkeit, wodurch eine Sperrwirkung zwischen dem Differen¬ tialkorb und den Seitenwellenrädern erreicht wird.

Es ist weiterhin aus der EP 446 863 B1 eine drehzahlfühlende Kupplung zum Zu¬ schalten eines Antriebsstranges in einem Kraftfahrzeug mit mehreren Antriebssträn- gen bekannt. Derartige Anordnungen dienen dazu, bei einem im Normalfall nur auf der Achse des ersten Antriebsstrangs angetriebenen Fahrzeug bei unzureichender Traktion auch die Achse des zweiten Antriebstranges zuzuschalten. Hierfür wird eine sogenannte Viscokupplung verwendet.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sperranordnung mit einem einfachen Aufbau vorzuschlagen, die eine hohe Leistungsdichte, eine gute Regelbarkeit und kurze Aktivierungszeiten aufweist. Eine solche Sperranordnung kann in Form einer Sperrkupplung oder eines Sperrdifferentials gestaltet sein.

Eine erste Lösung der Aufgabe besteht in einer Sperrkupplung zum Koppeln eines ersten Kupplungsteils mit einem relativ hierzu drehbaren zweiten Kupplungsteil, um¬ fassend eine Verzahnungsanordnung zur Drehmomentübertragung zwischen dem ersten Kupplungsteil und dem zweiten Kupplungsteil, eine nach außen abgedichtete Kammer, in der die Verzahnungsanordnung angeord¬ net ist und die zumindest teilweise mit einem magnetorheologischem Fluid gefüllt ist, sowie eine steuerbare Magnetspule, die benachbart zur Kammer angeordnet ist und einen magnetischen Fluß über die Kammer erzeugen kann, wobei die Viskosität des ma- gnetorheologischen Fluids verändert wird. Durch Änderung der Viskosität vom flüssi¬ gen zum plastischen Zustand verändert sich auch die Formänderungsarbeit, so daß Zähne der Verzahnungsanordnung nicht mehr frei miteinander kämmen können und ein Drehmoment zwischen dem ersten und zweiten Kupplungsteil übertragen wird.

Der Vorteil dieser Sperrkupplung besteht darin, daß sie einfach aufgebaut ist und eine hohe Leistungsdichte aufweist. Die Magnetspule wird elektrisch angesteuert, so daß die Stärke des Magnetfeldes durch entsprechende Wahl der Stromstärke bzw. der Spannung beliebig eingestellt werden kann. Hierdurch ergibt sich eine hohe Kupplungsgenauigkeit und kurze Aktivierungszeiten, so daß schnell auf sich ändern¬ de Fahrzustände reagiert werden kann. Die Konfiguration von Magnetspule, Kammer und Verzahnungsanordnung ist so aufeinander abgestimmt, daß bei Erregung der Magnetspule ein möglichst gleichförmiges Magnetfeld im Bereich der Kammer er- zeugt wird, so daß eine gleichmäßige Viskosität der Flüssigkeit eingestellt werden kann. Dabei wird das Magnetfeld insbesondere im Bereich der abwälzenden Verzah¬ nungseingriffe der Verzahnungsanordnung erzeugt.

Nach einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Verzahnungsanordnung nach Art eines Planetengetriebes gestaltet. Sie kann aber auch nach Art eines Kegelraddifferentials oder eines Kronenraddifferentials gestaltet sein. Die Verzahnungsanordnung umfaßt vorzugsweise ein mit dem ersten Kupplungsteil drehfest verbundenes Hohlrad, ein mit dem zweiten Kupplungsteil drehfest verbundenes Sonnenrad sowie mehrere mit dem Hohlrad einerseits und dem Sonnenrad andererseits kämmende Planetenräder, wobei zwischen dem Hohlrad und dem Sonnenrad die mit magnetorheologischem Fluid gefüllte Kammer gebildet ist. Dabei sind die Spalte bzw. Verzahnungsspiele zwischen den Zahnrädern von der Kammer mit umfaßt. . Durch Aktivierung der Ma- gnetspule wird ein durch die Kammer laufendes Magnetfeld erzeugt, so daß die Vis¬ kosität der magnetorheologischen Flüssigkeit verändert wird. Je größer die Stärke des Magnetfeldes ist, desto größer die Viskosität des magnetorheologischen Fluids und desto größer die Sperrwirkung der Sperrkupplung.

Die Magnetspule ist nach einer bevorzugten Ausgestaltung derart angeordnet, daß ein torusfömiges Magnetfeld erzeugt wird, das durch zumindest einige der Verzah¬ nungseingriffe der Verzahnungsanordnung verläuft. Dabei kann die Magnetspule nach einer ersten Ausführungsform axial benachbart zur Verzahnungsanordnung angeordnet sein. Die so gebildete Sperrkupplung weist eine geringe radiale Baugrö- ße auf. Nach einer hierzu alternativen Ausführungsform kann die Magnetspule auch radial außerhalb der Verzahnungsanordnung angeordnet sein. Dies ist besonders günstig, wenn der axiale Bauraum der Sperrkupplung begrenzt ist. Zur Ausbildung eines optimalen Magnetfeldes sind zumindest das Hohlrad, die Planetenräder und das Sonnenrad aus ferromagnetischem Material. So ist gewährleistet, daß der Ma- gnetkreis zwischen einem der Pole der Magnetspule, über das Hohlrad, die Plane¬ tenräder und das Sonnenrad zum zweiten Pol der Magnetspule geschlossen ist. So wird insbesondere im Bereich der Verzahnungseingriffe eine genaue Einstellbarkeit der Viskosität des magnetorheologischen Fluids erreicht.

Insbesondere bei der letztgenannten Ausführungsform mit radialer Magnetspule ist es vorteilhaft, daß zwei Gruppen von Planetenrädern axial benachbart zueinander angeordnet sind. Auf diese Weise kann zwischen den axial entgegengesetzten Polen der Magnetspule ein torusfömiges Magnetfeld erzeugt werden, das durch beide

Gruppen von Planetenrädern verläuft. Durch Betätigen der Magnetspule wird die Viskosität der magnetorheologischen Flüssigkeit in den Verzahnungen beider Grup¬ pen von Planetenrädern erhöht, so daß ein Drehmoment übertragen werden kann. Vorzugsweise sind axial zwischen beiden Gruppen von Planetenrädern Isoliermittel aus paramagnetischem Material vorgesehen. Diese gewährleisten, daß der Magnet¬ fluß kreisförmig durch beide Gruppen von Planetenrädern verläuft.

Die Verzahnungen zwischen dem Hohlrad und den Planetenrädern sowie zwischen den Planetenrädern und dem Sonnenrad können Gerad- oder Schrägverzahnungen sein. Bei Verwendung von schrägverzahnten Rädern wird eine Axialkraftkomponente erzeugt, die zu größeren Reibungsverlusten führt. Dabei wird dem aufgrund von Rei¬ bung verursachten Grundsperrmoment ein aktives Sperrmoment überlagert, das auf¬ grund der Verformungsarbeit des magnetorheologischen Fluids entsteht. Die Verfor¬ mungsarbeit setzt sich aus Quetsch-, Pump- und Scherarbeit zusammen. Nach einer bevorzugten Weiterbildung sind die Verzahnungen zwischen dem Hohlrad und den Planetenrädern jeweils axial kürzer als die Verzahnungen zwischen den Planetenrä¬ dern und dem Sonnenrad gestaltet. Auf diese Weise ergibt sich ein besonders ho¬ mogenes Magnetfeld. In der Kammer kann ein das Kammervolumen reduzierender Füllkörper vorgesehen sein, in dem die Planetenräder drehbar gehalten sind. So ist lediglich eine geringe Menge des magnetorheologischen Fluids erforderlich.

Die Planetenräder sind vorzugsweise in einem Käfig drehbar gehalten. Dabei weist der Käfig zumindest eine Scheibe auf, die auf der der Magnetspule abgewandten Seite der Planetenräder angeordnet ist. Alternativ hierzu kann der Käfig auch zwei Scheiben umfassen, wobei die Planetenräder axial zwischen diesen angeordnet und auf Zapfen drehbar gelagert sind. Vorzugsweise ist die der Magnetspule entfernt an¬ geordnete Scheibe aus ferromagnetischem Material, so daß sie bei Aktivieren der Magnetspule von dieser angezogen wird. In bevorzugter Ausgestaltung sind die Pla¬ netenräder im Käfig derart gehalten, daß sie in Umfangsrichtung begrenzt beweglich sind. Hierfür weist der Käfig beispielsweise in Umfangsrichtung verlaufende Langlö¬ cher auf, in denen die Planetenräder befestigt sind. Der Käfig umfaßt weiterhin axiale Durchbrüche, die mit den Verzahnungseingriffen zwischen den Planetenrädern und dem Hohlrad bzw. dem Sonnenrad fluchten. Auf diese Weise kann - im nicht akti-

vierten Zustand, d. h. ausgeschaltetem Elektromagneten - magnetorheologisches Fluid aus den Bereichen der Verzahnungseingriffe durch die Durchbrüche des Käfigs in das Reservoir gelangen. In aktiviertem Zustand, d. h. bei angeschaltetem Elekro- magneten, wird aufgrund der erhöhten Viskosität des magnetorheologischen Fluids Verformungsarbeit zwischen den Verzahnungseingriffen geleistet. Durch die zusätz¬ lichen Scherkräfte wird der Käfig in Umfangsrichtung verdreht, so daß die Durchbrü¬ che nun nicht mehr mit den Verzahnungseingriffen fluchten. Die Kammer ist somit stirnseitig abgekapselt, so daß der Verformungsarbeit zusätzliche Pump- und Scher¬ arbeit überlagert wird. Diese Ausgestaltung bewirkt somit ein günstigeres Verhältnis zwischen dem maximal erreichbaren Drehmoment und dem Schleppmoment im nicht aktivierten Zustand.

Nach einer bevorzugten Weiterbildung ist mit dem ersten Kupplungsteil eine Stütz¬ scheibe fest verbunden, die die Kammer in Richtung Magnetspule begrenzt und ge- gen die sich die Planetenräder axial abstützen können. Es sind Dichtungsmittel zwi¬ schen der Stützscheibe und einem zylinderförmigen Abschnitt des Sonnenrads vor¬ gesehen. Diese verhindern, daß magnetorheologisches Fluid beim Abwälzen der Zahnräder aus der Kammer herausgepreßt wird. Die Stützscheibe ist vorzugsweise paramagnetisch, so daß - im Längsschnitt betrachtet - ein kreisförmiges Magnetfeld um die Magnetspule erzeugt wird.

Die mit magnetorheologischem Fluid gefüllte Kammer ist nach einer bevorzugten Weiterbildung mit einem Reservoir verbunden. Dies hat vorzugsweise ein veränderli¬ ches Volumen, damit aufgrund von Temperaturänderungen im magnetorheologi- sehen Fluid resultierende Volumenänderungen kompensiert werden können. Das Reservoir ist von einem Kolben begrenzt, der über Federmittel beaufschlagt ist. Der Kolben und die Federmittel sind vorzugsweise in einem rohrförmigen Abschnitt des zweiten Kupplungsteils angeordnet und gegen einen Deckel axial abgestützt. Eben¬ so kann das Reservoir auch im ersten Kupplungsteil angeordnet sein. Nach einem alternativen Ansatz kann die Kammer außer der magnetorheologischen Flüssigkeit zu einem geringen Anteil ein Gasvolumen enthalten, dessen Kompressibilität den Volumenausgleich herstellt.

Nach einer bevorzugten Ausgestaltung ist ein Gehäuse vorgesehen, in dem die Ver¬ zahnungsanordnung und die Magnetspuie angeordnet sind. Das Gehäuse ist vor¬ zugsweise topfförmig gestaltet und weist einen äußeren Wandungsabschnitt sowie einen hierzu koaxial inneren Wandungsabschnitt auf. Dabei kann das erste Kupp- lungsteil drehbar in dem äußeren Wandungsabschnitt und das zweite Kupplungsteil drehbar auf dem inneren Wandungsabschnitt gelagert werden. Es ist weiterhin vor¬ gesehen, daß das erste Kupplungsteil Anschlußmittel zum drehfesten Verbinden mit einer Längsantriebswelle eines Kraftfahrzeugs, und das zweite Kupplungsteil An¬ schlußmittel zum drehfesten Verbinden mit einem Achsdifferential aufweist. Die zwei- ten Anschlußmittel sind vorzugsweise in Form einer Längsverzahnung gestaltet, in die ein Achszapfen zur Drehmomentübertragung eingreifen kann.

Die erfindungsgemäße Sperrkupplung ist vielseitig einsetzbar. Nach einer ersten Verwendung ist die Sperrkupplung im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs angeord- net, das eine permanent angetriebene erste Achse und eine bedarfsweise zuschalt¬ bare zweite Achse aufweist, wobei die Sperrkupplung zum An- oder Abkoppeln der zweiten Achse dient. Je nach Fahrzustand des Kraftfahrzeugs wird die Sperrkupp¬ lung über einen Fahrdynamikregler nach Bedarf angesteuert. Dabei kann das zu übertragende Drehmoment durch die entsprechende Stärke des Magnetfeldes, d.h. durch entsprechende Wahl der Stromstärke bzw. der Spannung beliebig eingestellt werden. Hierdurch ergibt sich eine hohe Kupplungsgenauigkeit und kurze Aktivie¬ rungszeiten, so daß schnell auf sich ändernde Fahrzustände reagiert werden kann.

Nach einer zweiten Verwendung ist die Sperrkupplung im Antriebsstrang eines Kraft- fahrzeugs mit einer permanent angetriebenen ersten Achse und einer bedarfsweise zuschaltbaren zweiten Achse angeordnet, wobei die Sperrkupplung einer drehzahl¬ fühlenden weiteren Kupplung vorgeschaltet ist und zum Ein- oder Ausschalten dieser drehzahlfühlenden weiteren Kupplung dient. Im eingeschalteten Zustand ist die zu¬ schaltbare zweite Achse angekoppelt, wobei eine maximale Drehmomentkapazität verfügbar ist, während die zweite Achse im ausgeschalteten Zustand vom Antriebs¬ strang entkoppelt ist. Diese Anwendung hat den Vorteil, daß auf eine aufwendige Ansteuerung der weiteren Kupplung verzichtet werden kann und daß durch die Ent¬ kopplung der drehzahlfühlenden weiteren Kupplung der Antriebsstrang ESP-

kompatibel wird. ESP-kompatibel bedeutet in diesem Zusammenhang, daß Eingriffe in die Fahrdynamik des Kraftfahrzeugs mittels einem Fahrdynamikregler problemlos erfolgen können. Die drehzahlfühlende weitere Kupplung ist üblicherweise in Form einer Viscokupplung gestaltet.

Eine zweite Lösung der obigen Aufgabe besteht in einem Sperrdifferential zum Ein¬ satz im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, umfassend ein Eingangsteil, das dre¬ hend antreibbar ist; ein erstes Ausgangsteil und ein zweites Ausgangsteil, die jeweils über Differentialräder mit dem Eingangsteil antriebsverbunden sind; eine nach außen abgedichtete Kammer, in der die Differentialräder angeordnet sind und die zumindest teilweise mit einem magnetorheologischem Fluid gefüllt ist; sowie eine steuerbare Magnetspule, die benachbart zur Kammer angeordnet ist und einen magnetischen Fluß über die Kammer erzeugen kann, wobei die Viskosität des magnetorheologi- schen Fluids verändert wird. Durch Veränderung der Viskosität vom flüssigen zum plastischen Zustand verändert sich die Formänderungsarbeit, so daß die Differential¬ räder nicht mehr frei kämmen können und ein Drehmoment zwischen dem ersten und zweiten Kupplungsteil übertragen wird.

Der Vorteil dieses Sperrdifferentials besteht im einfachen Aufbau und in einer hohen Leistungsdichte. Die Magnetspule wird elektrisch angesteuert, so daß die Stärke des Magnetfeldes durch entsprechende Wahl der Stromstärke bzw. der Spannung belie¬ big eingestellt werden kann. Hierdurch ergibt sich eine hohe Schaltgenauigkeit und kurze Aktivierungszeiten, so daß schnell auf sich ändernde Fahrzustände reagiert werden kann. Die Konfiguration von Magnetspule, Kammer und Differentialrädern ist so aufeinander abgestimmt, daß bei Erregung der Magnetspule ein möglichst gleich¬ förmiges Magnetfeld im Bereich der Kammer erzeugt wird, so daß eine gleichmäßige Viskosität der Flüssigkeit eingestellt werden kann. Dabei wird das Magnetfeld insbe¬ sondere im Bereich der abwälzenden Verzahnungseingriffe der Differentialräder er¬ zeugt.

Nach einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Sperrdifferential in Form eines Plane¬ tendifferentials gestaltet und umfaßt ein Hohlrad, ein Sonnenrad, mehrere Differenti¬ alräder, die mit dem Hohlrad einerseits und dem Sonnenrad andererseits in Verzah-

nungseingriff sind, sowie eine Steganordnung zum Tragen der Differentialräder, wo¬ bei zwischen dem Hohlrad und dem Sonnenrad die mit magnetorheologischem Fluid gefüllte Kammer gebildet ist. Denkbar ist jedoch auch ein Sperrdifferential in Form eines Kegelraddifferentials oder eines Kronenraddifferentials. Die Spalte bzw. Ver- zahnungsspiele zwischen den Differentialrädern und den damit in Verzahnungsein¬ griff befindlichen Zahnrädern sind von der Kammer mit umfaßt. Das Sperrdifferential kann beliebig im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs angeschlossen sein. Beispiels¬ weise kann das Hohlrad als Drehmomenteingang dienen, so daß das Sonnenrad und die Steganordnung als Drehmomentausgänge dienen. In dieser Ausführungsform arbeitet das Sperrdifferential als Mittendifferential mit einer festen Grundübersetzung zwischen zwei angetriebenen Achsen. Durch Aktivieren der Magnetspule wird das Differential gesperrt, so daß ein Drehmomentausgleich zwischen den Ausgängen verhindert wird.

Die Magnetspule ist nach einer bevorzugten Ausgestaltung derart angeordnet, daß ein torusfömiges Magnetfeld erzeugt wird, das durch zumindest einige der Verzah¬ nungseingriffe des Planetendifferentials verläuft. Die Magnetspule ist vorzugsweise axial benachbart zur Verzahnungsanordnung angeordnet. Zur Ausbildung eines op¬ timalen Magnetfeldes sind zumindest das Hohlrad, die Differentialräder und das Sonnenrad aus ferromagnetischem Material. So ist gewährleistet, daß der Magnet¬ kreis zwischen einem der Pole der Magnetspule, über das Hohlrad, die Planetenrä¬ der und das Sonnenrad zum zweiten Pol der Magnetspule geschlossen ist. So wird insbesondere im Bereich der Verzahnungseingriffe eine genaue Einstellbarkeit der Viskosität des magnetorheologischen Fluids erreicht. Das erfindungsgemäße Sperr- differential kann aber auch in Form eines Achsdifferentials gestaltet sein.

Die Verzahnungen zwischen dem Hohlrad und den Planetenrädern sowie zwischen den Planetenrädern und dem Sonnenrad können Gerad- oder Schrägverzahnungen sein. Bei Verwendung von schrägverzahnten Rädern wird eine Axialkraftkomponente erzeugt, die zu größeren Reibungsverlusten führt. Nach einer bevorzugten Weiterbil¬ dung sind die Verzahnungen zwischen dem Hohlrad und den Planetenrädern jeweils axial kürzer als die Verzahnungen zwischen den Planetenrädern und dem Sonnen¬ rad gestaltet. So wird ein besonders homogenes Magnetfeld erzeugt. In der Kammer

kann ein das Kammervolumen reduzierender Füllkörper vorgesehen sein, in dem die Differentialräder drehbar gehalten sind. So ist lediglich eine geringe Menge des ma- gnetorheologischen Fluids erforderlich.

Vorzugsweise umfaßt die Steganordnung zumindest einen Flansch, der auf der der Magnetspule abgewandten Seite der Differentialräder angeordnet ist. Nach einer be¬ vorzugten Weiterbildung ist eine Stützscheibe mit dem Hohlrad fest verbunden, die die Kammer in Richtung Magnetspule begrenzt. Es sind Dichtungsmittel zwischen der Stützscheibe und einem zylinderförmigen Abschnitt des Sonnenrads vorgesehen. Diese verhindern, daß magnetorheologisches Fluid beim Abwälzen der Zahnräder aus der Kammer herausgepreßt wird. Die Stützscheibe und/oder die Steganordnung sind vorzugsweise paramagnetisch, so daß - im Längsschnitt betrachtet - ein kreis¬ förmiges Magnetfeld um die Magnetspule erzeugt wird.

Die mit magnetorheologischem Fluid gefüllte Kammer ist nach einer bevorzugten Weiterbildung mit einem Reservoir verbunden. Dies hat vorzugsweise ein veränderli¬ ches Volumen, damit aufgrund von Temperaturänderungen im magnetorheologi- schen Fluid resultierende Volumenänderungen kompensiert werden können. Das Reservoir ist von einem Kolben begrenzt, der über Federmittel beaufschlagt ist. Der Kolben und die Federmittel sind vorzugsweise in einem rohrförmigen Abschnitt des zweiten Ausgangsteils angeordnet und gegen einen Deckel axial abgestützt. Nach einem alternativen Ansatz kann die Kammer außer der magnetorheologischen Flüs¬ sigkeit zu einem geringen Anteil ein Gasvolumen enthalten, dessen Kompressibilität den Volumenausgleich herstellt.

Nach einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Sperrdifferential in einem Gehäuse drehbar gelagert. Das Gehäuse ist vorzugsweise topfförmig gestaltet und weist einen Ringraum zur Aufnahme der Magnetspule auf. Dabei ist das erste Ausgangsteil drehbar in einem zylindrischen Lagerabschnitt gelagert, während das zweite Aus- gangsteil radial im ersten Ausgangsteil koaxial zur Drehachse gelagert ist.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele werden nachfolgend anhand der Zeichnung erläu¬ tert. Hierin zeigt:

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Figur 1 eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Sperrkupplung a) im Längsschnitt; b) im Querschnitt gemäß Schnittlinie l-l aus Figur 1a);

Figur 2 eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Sperrkupplung mit Anschlußflansch;

Figur 3 eine dritte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Sperrkupplung mit verkürzter Verzahnung;

Figur 4 eine vierte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Sperrkupplung mit optimierter Dichtung;

Figur 5 eine fünfte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Sperrkupplung a) mit einfachen Käfig für die Planetenräder im Längsschnitt; b) einen Querschnitt durch die Käfigebene gemäß Figur 5 a);

Figur 6 eine sechste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Sperrkupplung mit doppeltem Käfig für die Planetenräder;

Figur 7 eine siebte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Sperrkupplung mit kompakter Nabe a) im Längsschnitt; b) im Querschnitt gemäß Schnittlinie VII-VIl aus Figur 7a);

Figur 8 eine siebte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Sperrkupplung mit kompakter Nabe;

Figur 9 eine achte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Sperrkupplung mit zwei Gruppen von Planetenrädern a) im Längsschnitt; b) das Prinzip der Planetenanordnung im Querschnitt;

c) im Längsschnitt mit Darstellung der Magnetfeldlinien;

Figur 10 ein Kraftfahrzeug mit erfindungsgemäßer Sperrkupplung im Längsan¬ triebsstrang;

Figur 11 ein Kraftfahrzeug mit erfindungsgemäßer Sperrkupplung und nachge¬ schalteter Viscokupplung im Antriebsstrang;

Figur 12 ein erfindungsgemäßes Sperrdifferential a) im Längsschnitt; b) im Querschnitt.

Figur 1 zeigt eine Sperrkupplung mit einem Gehäuse 2 und einem hierzu drehbar angeordneten ersten Kupplungsteil 3 sowie einem hiermit drehfest koppelbaren zwei- ten Kupplungsteil 4. Das erste Kupplungsteil 3 hat erste Anschlußmittel 5, die zum Einleiten eines Drehmoments, beispielsweise von einer Längsantriebswelle eines Kraftfahrzeugs, in die Sperrkupplung dienen. Das zweite Kupplungsteil 4 hat zweite Anschlußmittel 6, die in Form einer Längsverzahnung gestaltet sind und zum drehfe¬ sten Einstecken einer hier nicht dargestellten Anschlußwelle, beispielsweise zum Antreiben eines Achsdifferentials, dienen. Das erste Kupplungsteil 3 und das zweite Kupplungsteil 4 sind auf einer gemeinsamen Drehachse jeweils drehbar im Gehäuse 2 gelagert. Hierfür ist zwischen dem ersten Kupplungsteil 3 und dem Gehäuse 2 ein Wälzlager 7 vorgesehen. Das zweite Kupplungsteil 4 kann bei Bedarf gegenüber dem Gehäuse 2 gleitend gelagert werden.

Das Gehäuse 2 ist im wesentlichen topfförmig gestaltet und hat einen zylinderförmi¬ gen äußeren Wandungsabschnitt 9 sowie einen hierzu koaxial angeordneten zylin¬ derförmigen inneren Wandungsabschnitt 10 sowie einen diese beiden verbindenden Boden 12. Zwischen dem äußeren Wandungsabschnitt 9, dem inneren Wandungs- abschnitt 10 und dem Boden 12 ist ein Ringraum 13 gebildet, in dem eine Verzah¬ nungsanordnung 14 und eine Magnetspule 25 angeordnet ist. Die Verzahnungsan¬ ordnung 14 ist in Form eines Planetengetriebes gestaltet und umfaßt ein drehfest mit dem ersten Kupplungsteil 3 verbundenes Hohlrad 15, ein mit dem zweiten Kupp-

lungsteil 4 drehfest verbundenes Sonnenrad 16 sowie eine Mehrzahl von Planeten¬ rädern 17, welche jeweils mit dem Hohlrad 15 und dem Sonnenrad 16 kämmen. Da¬ bei kann die Anzahl der Planetenräder 17 beliebig gewählt werden, wobei die Min¬ destanzahl drei beträgt. Die Planetenräder 17 werden in den Ausführungsformen gemäß den Figuren 1 bis 4 sowie 7 und 8 schwimmend zwischen dem Hohlrad 15 und dem Sonnenrad 16 gehalten. Dabei ist zwischen dem Hohlrad 15 und dem Son¬ nenrad 16 eine abgedichtete Kammer 18 gebildet, die in axialer Richtung einerseits durch einen Flansch 19 und andererseits durch eine Stützscheibe 20 des ersten Kupplungsteils 3 begrenzt wird. Die Stützscheibe 20 trägt einen Dichtungsring 22, der die Kammer nach außen hin abdichtet. Die Kammer 18 ist zumindest weitestge- hend mit einer magnetorheologischen Flüssigkeit gefüllt, die von einer im Gehäuse 2 angeordneten Magnetspule 25 magnetisiert werden kann.

Die Funktionsweise der Sperrkupplung ist wie folgt. Im nicht-aktivierten Zustand dre- hen das erste Kupplungsteil 3, das Planetengetriebe 14 sowie das zweite Kupplungs¬ teil 4 gemeinsam mit gleicher Drehzahl um die Drehachse A. Treten unterschiedliche Drehzahlen zwischen dem ersten Kupplungsteil 3 und dem zweiten Kupplungsteil 4, beispielsweise aufgrund von sich ändernden Fahrzuständen zwischen der Vorder- und der Hinterachse des Kraftfahrzeuges auf, kommt es zur einer Drehzahldifferenz zwischen dem Hohlrad 15 und dem Sonnenrad 16. Die Planetenräder 17 wälzen ge¬ genüber dem Hohlrad 15 und dem Sonnenrad 16 ab, wobei die in der Kammer 18 befindliche magnetorheologische Flüssigkeit durch die jeweils aufeinander abwäl¬ zenden Zahnflanken verdrängt wird. Durch diese Pumpwirkung wird die magne¬ torheologische Flüssigkeit entsprechend der Drehzahldifferenz zwischen Hohlrad 15 und Sonnenrad 16 in der Kammer 18 im Kreis gefördert. Hieraus resultiert ein gerin¬ ges Schleppmoment, das zu einem gewissen Wärmeverlust führt. Um die hieraus resultierende Volumenvergrößerung der magnetorheologischen Flüssigkeit zu kom¬ pensieren, ist ein Reservoir 24 vorgesehen. Dieses befindet sich in einem rohrförmi- gen Abschnitt des zweiten Kupplungsteiles 4, in dem ein Kolben 26 axial verschieb- bar einsitzt. Dabei ist der Kolben 26 durch Federmittel 27 axial beaufschlagt, die ih¬ rerseits gegenüber einem im Rohrabschnitt fest einsitzenden Deckel 29 axial abge¬ stützt sind.

Zum Schließen der Sperrkupplung wird die Magnetspule 25 eingeschaltet, so daß das entstehende Magnetfeld die magnetorheologische Flüssigkeit in einen hochvis¬ kosen bzw. einen plastischen Zustand versetzt. Auf diese Weise werden die Plane¬ tenrädern 17 daran gehindert, gegenüber dem Hohlrad 15 bzw. dem Sonnenrad 16 frei abzuwälzen, so daß ein Drehmoment von dem Hohlrad 15 auf das Sonnenrad 16 übertragen wird. Durch Magnetisieren der magnetorheologischen Flüssigkeit erhöht sich deren Viskosität, so daß eine Abwälzbewegung zwischen den Planetenrädern 17 und dem Hohlrad 15 bzw. dem Sonnenrad 16 abgebremst wird. Durch Wahl der Verzahnung zwischen den Planetenrädern 17 und dem Hohlrad 15 bzw. dem Son- nenrad 16 kann das Schleppmoment variiert werden. Dieses entsteht - auch bei de¬ aktivierter Magnetspule - durch die Verdrängung der magnetorheologischen Flüssig¬ keit Während das Schleppmoment bei Geradverzahnungen relativ gering ist, bewir¬ ken Schrägverzahnungen eine axiale Kraftkomponente, wodurch größere Reibkräfte entstehen.

Für einen besonders günstigen Magnetfluß sind das Gehäuse 2, das Hohlrad 15, das Sonnenrad 16 und die Planetenräder 17 aus ferromagnetischem Werkstoff. Hierfür kommen beispielsweise nicht-austenitische Stähle in Frage. Die zwischen den Plane¬ tenrädern 17 und der Magnetspule 25 angeordnete Stützscheibe 20 besteht vor- zugsweise aus einem nicht-magnetischen Material, wofür vorzugsweise austeniti- sche Stähle oder Aluminium in Frage kommen. Die Konfiguration von Magnetspulen, Kammer und Planetengetriebe ist so aufeinander abgestimmt, daß bei Erregung der Magnetspule ein möglichst gleichförmiges Magnetfeld im Bereich der Kammer er¬ zeugt wird, so daß eine gleichmäßige Viskosität der Flüssigkeit eingestellt werden kann.

Figur 1 b zeigt einen Querschnitt durch die Sperrkupplung. Es sind das Hohlrad 15, das Sonnenrad 16 sowie die mit beiden Rädern kämmenden Planetenräder 17 er¬ sichtlich. In dieser Ausführungsform sind acht über den Umfang regelmäßig verteilte Planetenräder vorgesehen, wobei deren Anzahl je nach zu übertragendem Drehmo¬ ment variiert werden kann.

Figur 2 zeigt eine zweite Ausführungsform der Sperrkupplung, die hinsichtlich ihres

Aufbaus im wesentlichen derjenigen aus Figur 1 entspricht. Auf die Beschreibung zu Figur 1 wird insofern Bezug genommen, wobei gleiche Bauteile mit gleichen Bezugs¬ zeichen und unterschiedliche Bauteile mit um die Ziffer 2 tiefergestellten Bezugszei¬ chen versehen sind. Im Unterschied zu der Sperrkupplung nach Figur 1 hat das erste Kupplungsteil 3 2 einen Zapfen 30 mit einer Längsverzahnung 32 zum Einleiten eines Drehmoments. Hierfür wird ein Anschlußflansch 33 mit einer entsprechenden Ge¬ genverzahnung auf den Zapfen 30 aufgesteckt und axial mittels eines Sicherungs¬ rings 34 gesichert. Zur Lagerung der Baueinheit bestehend aus Anschlußflansch 33 und ersten Kupplungsteil 3 2 im Gehäuse 2 ist ein Wälzlager I 2 vorgesehen, welches mit einem Lageraußenring in einem Deckelteil 35 und mit einem Lagerinnenring auf einem Lagerabschnitt 36 des Anschlußflansches 33 angeordnet ist. Der Vorteil die¬ ser Ausführungsform besteht darin, daß das Wälzlager I 2 einen kleinen Durchmesser hat und somit kostengünstig herstellbar ist. Außerdem erzeugt das kleinere Wälzla¬ ger 7 2 nur geringe Schleppmomente.

Figur 3 zeigt eine dritte Ausführungsform der Sperrkupplung, die hinsichtlich ihres Aufbaus im wesentlichen derjenigen aus Figur 1 entspricht. Auf die Beschreibung zu Figur 1 wird insofern Bezug genommen, wobei gleiche Bauteile mit gleichen Bezugs¬ zeichen und unterschiedliche Bauteile mit um die Ziffer 3 tiefergestellten Bezugszei- chen versehen sind. Die vorliegende Ausführungsform unterscheidet sich von derje¬ nigen nach Figur 1 dadurch, daß die Verzahnung des Hohlrades 15 3 axial kürzer ist als die Verzahnung der Planetenräder 17. Auf diese Weise läßt sich bei Aktivierung der Magnetspule 25 ein besonders starkes Magnetfeld erzielen, weil die Dichte des Magnetflusses größer ist. Hierdurch entsteht zwischen dem Sonnenrad 16 und dem Hohlrad 15 3 ein besonders homogenes Magnetfeld in der magnetorheologischen Flüssigkeit, so daß auch die Viskosität über die Radialerstreckung gleichbleibend ist. Das Gehäuse 2 sowie das zweite Kupplungsteil 4 mit einstückig ausgeführtem Son¬ nenrad 16, ferner die Planetenräder 17 und das Hohlrad 15 3 bestehen aus magneti¬ schem Material, während der Flansch 19 und die Stützscheibe 20 des ersten Kupp- lungsteils 3 unmagnetisch sind. Auf diese Weise wird ein guter Magnetfluß durch die mit magnetorheologischer Flüssigkeit gefüllte Kammer 18 gewährleistet.

Figur 4 zeigt eine vierte Ausführungsform der Sperrkupplung, die hinsichtlich ihres

Aufbaus im wesentlichen derjenigen aus Figur 1 entspricht. Auf die Beschreibung zu Figur 1 wird insofern Bezug genommen, wobei gleiche Bauteile mit gleichen Bezugs¬ zeichen und unterschiedliche Bauteile mit um die Ziffer 4 tiefergestellten Bezugszei¬ chen versehen sind. Die Ausführungsform nach Figur 4 ist dadurch gekennzeichnet, ' daß die Stützscheibe 2O 4 , die mit dem ersten Kupplungsteil 3 4 fest verbunden ist und die Kammer 18 in Richtung zur Magnetspule 25 4 axial begrenzt, radial innen bis an einen außenzylinderförmigen Abschnitt des Sonnenrades 16 heranreicht. Auf diese Weise wirkt der durch die Abwälzbewegung der Zahnräder erzeugte Pumpendruck der magnetorheologischen Füssigkeit nicht unmittelbar auf den Dichtring 22, sondern drückt gegen die Stützscheibe 2O 4 . Besonders günstig ist es, wenn der Ringspalt zwischen dem zylindrischen Abschnitt des Sonnenrads 16 und der Stützscheibe 2O 4 derart nach radial außen verlagert ist, daß die Dichtfläche außerhalb der Fluchtung der Verzahnung zwischen dem Sonn'enrad 16 und den Planetenrädern 17 liegt. So wäre ebenfalls gewährleistet, daß der durch die magnetorheologische Flüssigkeit im Verzahnungsbereich erzeugte Druck nicht unmittelbar auf den Dichtring 22 wirkt.

Figur 5 zeigt eine fünfte Ausführungsform der Sperrkupplung, die hinsichtlich ihres Aufbaus im wesentlichen derjenigen aus Figur 1 entspricht. Auf die Beschreibung zu Figur 1 wird insofern Bezug genommen, wobei gleiche Bauteile mit gleichen Bezugs- zeichen und unterschiedliche Bauteile mit um die Ziffer 5 tiefergestellten Bezugszei¬ chen versehen sind. Das Besondere an dieser Ausführungsform ist, daß die Plane¬ tenräder 17 5 von einem scheibenförmigen Käfig 37 in Umfangsrichtung zueinander gehalten werden. Dabei werden die Planetenräder 17 jeweils auf mit dem Käfig 37 befestigten Bolzen 38 drehbar gehalten. Der Käfig 37 hat im Bereich zwischen zwei Planetenrädern 17 über den Umfang verteilte Durchbrüche zum Durchtritt der ma¬ gnetorheologischen Flüssigkeit in das Reservoir 24. Der Vorteil dieser Ausführungs¬ form ist, daß die Toleranzen zwischen dem Hohlrad 15, den Planetenrädern 17 und dem Sonnenrad 16 grob gehalten werden können, was sich positiv auf die Herstel¬ lungskosten auswirkt. Außerdem verringert sich durch die groben Toleranzen das Schleppmoment im nicht-aktivierten Zustand der Magnetspule 25, so daß die Rei¬ bungsverluste minimiert sind. Der scheibenförmige Käfig 37 besteht aus ferromagne- tischem Material und befindet sich auf der der Magnetspule 25 abgewandten Seite der Planetenräder 17. Auf diese Weise wirkt der Käfig 37 als Ankerscheibe und wird

bei Aktivieren des Magnetfeldes samt den Planetenrädern 17 in Richtung Magnet¬ spule 25 angezogen. Dies führt zu zusätzlicher Reibung und zur Verringerung der axialen Spaltmaße des Planetenradsatzes in der Kammer 18, so daß die durch die Plastifizierung der magnetorheologischen Flüssigkeit erzeugte Sperrwirkung erhöht wird. Durch diese Maßnahme ist die Leistungsdichte der Sperrkupplung besonders groß.

In Figur 5b) ist der insbesondere der Käfig aus Figur 5a) gezeigt, auf deren Be¬ schreibung insofern verwiesen wird. Es ist ersichtlich, daß die Planetenräder 17 im Käfig 37 5 derart gehalten, daß sie in Umfangsrichtung begrenzt beweglich sind. Hier¬ für weist der Käfig 37 5 in Umfangsrichtung verlaufende Langlöcher 28 auf, in denen die Planetenräder 17 befestigt sind. Zur Befestigung greifen die Bolzen 38 in die Langlöcher 28 ein, wobei zwischen den Bolzen 28 und der die Langlöcher in Um¬ fangsrichtung begrenzenden Wandung Federelemente 50 vorgesehen sind. Diese ermöglichen eine begrenzte Relativdrehung des Käfigs 37 5 zu den Planetenrädem 17. Dabei wandern die Bolzen 38, auf denen die Planetenräder 17 drehbar gehalten sind, in Umfangsrichtung in den Langlöchern 28. Der Käfig 37 5 umfaßt weiterhin axia¬ le Durchbrüche 31 , 31', die mit den Verzahnungseingriffen zwischen den Planetenrä¬ dem 17 und dem Hohlrad 15 bzw. dem Sonnenrad 16 fluchten. Auf diese Weise kann - im nicht aktivierten Zustand, d. h. bei ausgeschaltetem Elektromagneten - magnetorheologisches Fluid aus den Bereichen der Verzahnungseingriffe durch die Durchbrüche 31 , 31' des Käfigs in das Reservoir gelangen. In aktiviertem Zustand, d. h. bei angeschaltetem Elektromagneten, wird aufgrund der erhöhten Viskosität des magnetorheologischen Fluids Verformungsarbeit zwischen den Verzahnungseingrif- fen geleistet. Durch die zusätzlichen Scherkräfte wird der Käfig 37s in Umfangsrich¬ tung verdreht, so daß die Durchbrüche 31 , 31' nun nicht mehr mit den Verzahnungs- eingriffen fluchten. Die Kammer 18 ist somit stirnseitig abgekapselt, so daß der Ver¬ formungsarbeit zusätzliche Pump- und Scherarbeit überlagert wird. Diese Ausgestal¬ tung bewirkt somit ein günstigeres Verhältnis zwischen dem maximal erreichbaren Drehmoment und dem Schleppmoment im nicht aktivierten Zustand.

Eine weitere Ausführungsform zeigt Figur 6, die im wesentlichen derjenigen aus Fi¬ gur 5 entspricht, auf deren Beschreibung insofern Bezug genommen wird. Im Unter-

schied zur Sperrkupplung aus Figur 5 ist bei der vorliegenden Sperrkupplung ein Kä¬ fig 37 6 vorgesehen, der zwei miteinander gekoppelte Scheiben 39, 40 umfaßt, zwi¬ schen denen die Planetenräder 17 drehbar gehalten sind. In der linken Scheibe 40 sind in Umfangsrichtung zwischen den Planetenrädern 17 Durchbrüche vorgesehen, die zum Durchtritt von elektromagnetischer Flüssigkeit in das Reservoir 24 dienen. Es ist vorgesehen, daß die der Magnetspule 25 entfernte Scheibe 40 aus magneti¬ schem Material besteht, während die zur Magnetspule 25 benachbarte Scheibe 39 unmagnetisch ist. Auf diese Weise kann die Scheibe 40 als Ankerscheibe wirken, so daß die Planetenräder 17 beim Erzeugen eines Magnetfeldes in Richtung der Ma- gnetspule 25 gezogen werden, was die in der Beschreibung zu Figur 5 beschriebe¬ nen Vorteile hat.

Figur 7 zeigt eine siebte Ausführungsform der Sperrkupplung, welche hinsichtlich ihres Aufbaus im wesentlichen derjenigen aus Figur 1 entspricht. Auf die entspre- chende Beschreibung wird insofern Bezug genommen, wobei gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen und unterschiedliche Bauteile mit um die Ziffer 7 tieferge¬ stellten Bezugszeichen versehen sind. Das zweite Kupplungsteil 4 7 ist in der vorlie¬ genden Ausführungsform einstückig mit dem Sonnenrad 16 7 gestaltet und im we¬ sentlichen rohrförmig aufgebaut. Ein innerer Absatz 41 dient als Anlagefläche für den Deckel 29. Die vorliegende Ausführungsform hat den Vorteil, daß das zweite Kupp¬ lungsteil 4 7 leichter hergestellt werden kann, so daß Fertigungskosten eingespart werden. Für einen guten Magnetfluß ist vorgesehen, daß das zweite Kupplungsteil 4 7 , die Planetenräder 17, das Hohlrad 15 7 sowie der Boden 12 des Gehäuses 2 aus ferromagnetischem Material hergestellt sind. Demgegenüber sind der Flanschab- schnitt 19 7 des ersten Kupplungsteils 3 7 sowie der äußere Wandungsabschnitt 9 7 des Gehäuses 2 nicht magnetisch. Der Flanschabschnitt 19 7 ist mit dem Hohlrad 15 7 fest verbunden, wobei hierfür beliebige Verbindungsmittel, beispielsweise Schweißen, eine Schraubverbindung oder eine Längsverzahnung mit Axialsicherungsmitteln, in Frage kommen. Das Hohlrad 15 7 hat einen zylinderförmigen Abschnitt 42, der bis an den Boden 12 des Gehäuses 2 heranreicht, um den Magnetkreis zu schließen. Der Boden 12 kann mit dem äußeren Wandungsabschnitt 9 7 des Gehäuses 2 auf beliebi¬ ge Weise fest verbunden werden. Hierfür kommen beispielsweise eine Schraubver¬ bindung oder eine Schweißverbindung in Frage. In Figur 7c) ist der Magnetfluß durch

eine ähnliche Sperrkupplung, wie sie in Figur 7a) gezeigt ist, ersichtlich. Auf die Be¬ schreibung der Sperrkupplung nach Figur 7a) wird insofern Bezug genommen. Der einzige Unterschied besteht darin, daß bei der vorliegenden Ausführungsform das Magnetfeld durch den äußeren Wandungsabschnitt 9γ des Gehäuses 2 geleitet wird, welcher im vorliegenden Fall ferromagnetisch ist. Diese Ausführungsform bietet den Vorteil, daß ein größerer radialer Ringraum für die Magnetspule 25 zur Verfügung steht, die somit ebenfalls größer sein kann.

Figur 8 zeigt eine weitere alternative Ausführungsform, wobei das zweite Kupplungs- teil 4 8 gemäß der Ausführungsform nach Figur 7 aufgebaut ist. Auf deren Beschrei¬ bung wird insofern verwiesen, wobei gleiche Bauteile mit gleichen und unterschiedli¬ che Bauteile mit um die Ziffer 8 tiefergestellten Bezugsziffern versehen sind. Die Sperrkupplung gemäß Figur 8 hat im Unterschied zu derjenigen aus Figur 7 ein fer- romagnetisches Gehäuse 2 8 . Der kreisförmige Magnetfluß wird dabei über den Bo- den 12 axial, einen axial an den Boden 12 heranreichenden zylinderförmigen Ab¬ schnitt des Sonnenrads 16 8 , die Planetenräder 17, das Hohlrad 15 8 sowie den zylin¬ derförmigen Wandungsabschnitt 9 8 des Gehäuses 2 hergestellt. Das erste Kupp¬ lungsteil 3 8 samt Flansch 19 8 sowie die Stützscheibe 2O 8 sind aus nicht¬ magnetischem Material hergestellt.

Figur 9 zeigt eine weitere Ausführungsform der Sperrkupplung, welche im Hinblick auf ihre Funktionsweise den vorangehenden Sperrkupplungen entspricht. Auf die entsprechende Beschreibung wird insofern Bezug genommen, wobei gleiche Bautei¬ le mit gleichen Bezugszeichen und unterschiedliche Bauteile mit um die Ziffer 9 tie- fergestellten Bezugszeichen versehen sind. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Magnetspule 25g radial außerhalb der Verzahnungsanordnung 14g angeordnet und in einem Trägerelement 43 gehalten. Dabei ist das Trägerelement in einem Ringraum 13 9 zwischen dem Gehäuse 2 und dem Hohlrad 15 9 an der Innenseite des Gehäuses 2 angebracht. Die Verzahnungsanordnung ist nach Art eines Planetenge- triebes 14 gestaltet und umfaßt ein Hohlrad 15 9 , ein Sonnenrad 16 9 sowie zwei Gruppen von axial benachbart zueinander angeordneten Planetenrädem 17 9 17 9 ', die mit dem Hohlrad 15 g einerseits und mit dem Sonnenrad 16 9 andererseits käm¬ men. Dabei sind die Planetenräder - wie insbesondere aus Figur 9b) hervorgeht -

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lose, das heißt ohne Träger, zwischen dem Hohlrad 15 9 und dem Sonnenrad 16g kämmend gehalten. Die Anzahl der Planetenräder 17g, 17g 1 ist beliebig und richtet sich nach der Höhe des zu übertragenden Drehmoments. Das Hohlrad 15g ist mit dem ersten Kupplungsteil 3 g fest verbunden und in dem Gehäuse 2 einerseits und auf der Abtriebswelle 44 andererseits mittels Wälzlagern 7, 45 drehbar gelagert. Das Hohlrad 15 9 ist derart gestaltet, daß eine geschlossene Kammer 18 9 gebildet ist, in dem das Sonnenrad 16g drehbar angeordnet ist. Die Kammer 18 g ist teilweise mit magnetorheologischem Fluid gefüllt, wobei zwischen einem gekröpften Ansatz des Hohlrads 15 g und einer Nabe 46 des zweiten Kupplungsteils 4 g ein Dichtring 22 vor- gesehen ist, der den Austritt des magnetorheologischen Fluids aus der Kammer 18g verhindert. Außer dem magnetorheologischen Fluid ist in der Kammer 18g ein Gasvo¬ lumen enthalten, dessen Kompressibilität den Volumenausgleich herstellt. Die zwei Gruppen von Planetenrädern 17g, 17g' sind axial beabstandet zueinander angeord¬ net, wobei jeweils zwischen zwei in einer Schnittebene liegenden Planetenrädern Isoliermittel 47 vorgesehen sind. Die Isoliermittel 47 halten die Planetenräder 17g, 17g 1 in ihrer Position und bewirken einen - im Querschnitt betrachtet - kreisförmigen Magnetfluß um die Magnetspule 25 g herum, welcher von dem Trägerelement 43 über einen ersten ferromagnetischen Abschnitt 48 des Hohlrads 15 9 , die erste Gruppe von Planetenrädern 17g, das Sonnenrad 16 9 , die zweite Gruppe von Planetenrädem 17 g \ einen zweiten ferromagnetischen Abschnitt 48' des Hohlrads 15 9 zurück zum Träger¬ element 43 verläuft. Der Magnetfluß ist durch die ringförmigen Linien in Figur 9c) dargestellt. Um einen guten Magnetfluß zu gewährleisten, sind die Planetenräder 17 g , 17g', die Abschnitte 48, 48' des Hohlrads 15g und das Sonnenrad 16g aus ferro- magnetischem Material, während insbesondere der mittlere Abschnitt 49 des Hohl- rads 15g und die Isoliermittel 47 paramagnetisch sind.

Figur 10 zeigt ein vierradgetriebenes Kraftfahrzeug 80, dessen Motor 81 über ein Schaltgetriebe 82 und ein Verteilergetriebe (Winkeltrieb) mit Vorderachs-Differential 83 und vorderen Antriebswellen 84 mit den angetriebenen Vorderrädern 85 verbun- den ist. Zusätzlich ist über eine Längswelle 86 der Antrieb zur Hinterachse vom Ver¬ teilergetriebe (Winkeltrieb) mit Vorderachs-Differential 83 abgezweigt. In der Längs¬ welle 86 ist eine erfindungsgemäße Sperrkupplung 1 zwischengeschaltet, die Dreh¬ moment über das hintere Differentialgetriebe 88 und die Antriebswellen 89 auf die

Hinterräder 90 übertragen kann. Dabei dient die Sperrkupplung zum An- oder Ab¬ koppeln der von dem Differentialgetriebe angetriebenen Hinterachse. Je nach Fahr¬ zustand des Kraftfahrzeugs wird die Sperrkupplung 1 über einen Fahrdynamikregler nach Bedarf angesteuert. Dabei kann das zu übertragende Drehmoment durch die entsprechende Stärke des Magnetfeldes, d.h. durch entsprechende Wahl der Strom¬ stärke bzw. der Spannung beliebig eingestellt werden.

Figur 11 zeigt ein ähnliches Kraftfahrzeug 80 wie in Figur 10, auf deren Beschrei¬ bung insofern Bezug genommen wird. Gleiche Bauteile sind mit gleichen Bezugszif- fern versehen. Im Unterschied zur obigen Ausführungsform ist der erfindungsgemä¬ ßen Sperrkupplung 1 vorliegend eine Viscokupplung 87, beispielsweise wie sie in der DE 198 10 940 A1 dargestellt ist, nachgeschaltet. Die Viscokupplung dient zum be¬ darfsweisen Antrieb der Hinterräder 90 über die das hintere Differentialgetriebe 88 und die Antriebswellen 89. Bei Auftreten einer Drehzahldifferenz zwischen der Vor- der- und der Hinterachse geht die Viscokupplung automatisch in einen Zustand über, in der die Drehmoment zwischen den Achsen überträgt. Im Normalbetrieb ist die Sperrkupplung 1 geschlossen, so daß ein Drehmoment auf die Hinterachse übertra¬ gen wird. Um zu vermeiden, daß bei Abbremsung des Kraftfahrzeugs über die Vis¬ cokupplung auch ein Bremsmoment auf die Hinterachse übertragen wird, was zu er- höhtem Schlupf an der Hinterachse und verminderter Seitenstabilität des Kraftfahr¬ zeugs führen würde, wird die Viscokupplung 87 im Bedarfsfall mittels der Sperrkupp¬ lung 1 vom Antriebsstrang abgekoppelt. Auf diese Weise fungiert die Sperrkupplung 1 als Freischaltkupplung bei Eingriff in die Fahrdynamik des Kraftfahrzeugs, bei¬ spielsweise bei Eingriff eines Antiblockersystems oder eines elektronischen Stabili- tätsprogramms.

Figur 12 zeigt ein erfindungsgemäßes Sperrdifferential mit einem Gehäuse 52 und einem hierzu drehbar angeordneten Eingangsteil 53 sowie einem hiermit antriebs¬ verbundenen ersten Ausgangsteil 54 und einem zweiten Ausgangsteil 61 , wobei die beiden Ausgangsteile 54, 61 untereinander eine Ausgleichswirkung haben. Das Sperrdifferential ist in Form eines Planetendifferentials gestaltet und umfaßt ein mit dem Eingangsteil 53 drehfest verbundenes Hohlrad 65, ein mit dem ersten Aus¬ gangsteil 54 fest verbundenes Sonneπrad 66 sowie mehrere mit dem Hohlrad 65

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einerseits und mit dem Sonnenrad 66 andererseits kämmende Planetenräder 67. Die Planetenräder 67 sind auf einer Steganordnung 58 drehbar gehalten, die fest mit dem zweiten Ausgangsteil 61 verbunden ist.

Das Eingangsteil 53 hat erste Anschlußmittel 55 zum Einleiten eines Drehmoments in das Sperrdifferential, beispielsweise von einer Ausgangswelle eines Getriebes. Das erste Ausgangsteil 54 hat zweite Anschlußmittel 56, die in Form einer Längsver¬ zahnung gestaltet sind und zum drehfesten Einstecken einer hier nicht dargestellten Anschlußwelle, beispielsweise zum Antreiben einer ersten Achse, dienen. Das zwei- te Ausgangsteil 61 weist ebenfalls eine Längsverzahnung zum Anschließen einer hier nicht dargestellten Anschlußwelle auf, die beispielsweise eine zweite Achse an¬ treibt. Das Eingangsteil 53 und die beiden Ausgangsteile 54, 61 sind auf einer ge¬ meinsamen Drehachse jeweils drehbar im Gehäuse 52 gelagert. Hierfür ist zwischen dem Eingangsteil 53 und dem Gehäuse 52 ein Wälzlager 57 vorgesehen. Das erste Ausgangsteil 54 ist gegenüber dem Gehäuse 52 gleitend gelagert. Das zweite Aus¬ gangsteil 61 ist koaxial innerhalb des ersten Ausgangsteils 54 mittels eines Nadella¬ gers 60 drehbar gelagert.

Das Gehäuse 52 ist im wesentlichen topfförmig gestaltet und hat einen zylinderför- migen zylindrischen Wandungsabschnitt 59 und einen flanschförmigen Boden 62. Zwischen dem Wandungsabschnitt 59 und einem gekröpften Ansatz am Boden 62 ist ein Ringraum 63 gebildet, in dem eine Magnefspule 75 angeordnet ist. Axial benach¬ bart zur Magnetspule 75 ist das Planetendifferential 64 angeordnet, wobei zwischen Hohlrad 65 und Sonnenrad 76 bzw. Steganordnung 58 eine abgedichtete Kammer 68 gebildet. Diese ist in axialer Richtung einerseits durch das Eingangsteil 53 und andererseits durch eine in dem Hohlrad 65 einsitzende Stützscheibe 70 begrenzt. Die Stützscheibe 70 trägt einen Dichtungsring 72, der den Ringspalt zum Sonnenrad 66 abdichtet. Radial zwischen dem Sonnenrad 66 und der Steganordnung 58 ist ein weiterer Dichtungsring 71 vorgesehen, der die Kammer 68 nach außen hin abdichtet. Die Kammer 68 ist zumindest weitestgehend mit einer magnetorheologischen Flüs¬ sigkeit gefüllt, die von der im Gehäuse 52 angeordneten Magnetspule 75 magneti- siert werden kann.

Die Funktionsweise des Sperrdifferentials entspricht derjenigen eines üblichen Diffe¬ rentialgetriebes. Im normalen Fahrbetrieb drehen das Eingangsteil 53 sowie die bei¬ den Ausgangsteile 54, 61 gemeinsam mit gleicher Drehzahl um die Drehachse A. Treten unterschiedliche Drehzahlen zwischen dem ersten Ausgangsteil 54 und dem zweiten Ausgangsteil 61 auf, beispielsweise aufgrund sich ändernder Fahrzustände zwischen der Vorder- und der Hinterachse des Kraftfahrzeuges, so kommt es zu ei¬ ner Drehzahldifferenz zwischen dem Sonnenrad 66 und der Steganordnung 58. Die Planetenräder 67 wälzen gegenüber dem Hohlrad 65 und dem Sonnenrad 66 ab, wobei die in der Kammer 68 befindliche magnetorheologische Flüssigkeit durch die jeweils aufeinander abwälzenden Zahnflanken verdrängt wird. Durch diese Verformungsarbeit wird die magnetorheologische Flüssigkeit entsprechend der Drehzahldifferenz in der Kammer 68 im Kreis gefördert. Hieraus resultiert ein gerin¬ ges Schleppmoment, das zu einem gewissen Wärmeverlust führt. Um die hieraus resultierende Volumenvergrößerung der magnetorheologischen Flüssigkeit zu kom- pensieren, ist ein Reservoir 74 vorgesehen. Dieses befindet sich in einem rohrförmi- gen Abschnitt des zweiten Ausgangsteils 61 , in dem ein Kolben 76 axial verschieb¬ bar einsitzt. Der Kolben 76 ist durch Federmittel 77 axial beaufschlagt, die ihrerseits gegenüber einem im Rohrabschnitt fest einsitzenden Deckel 79 axial abgestützt sind.

Zum Schließen des Sperrdifferentials wird die Magnetspule 75 eingeschaltet, so daß das entstehende Magnetfeld die magnetorheologische Flüssigkeit in einen hochvis¬ kosen bzw. einen plastischen Zustand versetzt. Auf diese Weise werden die Plane¬ tenräder 67 daran gehindert, frei gegenüber dem Hohlrad 65 bzw. dem Sonnenrad 66 abzuwälzen, so daß ein Drehmoment von dem Hohlrad 65 auf das Sonnenrad 66 und die Steganordnung 58 übertragen wird. Durch Variation der Stromstärke kann die Stärke des erzeugten Magnetfeldes und damit die Viskosität der magnetorheolo¬ gischen Flüssigkeit genau eingestellt werden, so daß sich die Sperrwirkung des Sperrdifferentials genau dosieren läßt. Für einen besonders günstigen Magnetfluß sind das Hohlrad 65, das Sonnenrad 66 und die Planetenräder 67 sowie der Boden 62 des Gehäuses 52 aus ferromagnetischem Werkstoff. Hierfür kommen beispiels¬ weise nicht-austenitische Stähle in Frage. Die zwischen der Steganordnung 58 und der Magnetspule 75 angeordnete Stützscheibe 70 besteht vorzugsweise aus einem nicht-magnetischen Material, wofür vorzugsweise austenitische Stähle oder Alumini-

um in Frage kommen. Die Konfiguration von Magnetspulen, Kammer und Planeten¬ getriebe ist so aufeinander abgestimmt, daß bei Erregung der Magnetspule ein mög¬ lichst gleichförmiges Magnetfeld im Bereich der Kammer erzeugt wird, so daß eine gleichmäßige Viskosität der Flüssigkeit eingestellt werden kann.

Figur 12b zeigt einen Querschnitt durch das Sperrdifferential. Es sind das Hohlrad 65, das Sonnenrad 66, die mit beiden Rädern kämmenden Planetenräder 67 sowie die Steganordnung 58, die integral mit dem zweiten Ausgangsteil 61 verbunden ist, ersichtlich. In dieser Ausführungsform sind acht über den Umfang regelmäßig verteil- te Planetenräder vorgesehen, wobei deren Anzahl je nach zu übertragendem Dreh¬ moment variiert werden kann.

GKN Driveiine Internationa] GmbH 20. September 2004

Hauptstraße 130 Oy/- (20040171)

53797 Lohmar Q04027WO00

Sperranordnung mit Verstellung durch magnetorheologisches Fluid

Bezugszeichenliste

1 Sperrkupplung

2 Gehäuse

3 erstes Kupplungsteil

4 zweites Kupplungsteil

5 erste Anschlußmittel

6 zweite Anschlußmittel

7 Wälzlager

9 äußerer Wandungsabschnitt

10 innerer Wandungsabschnitt

12 Boden

13 Ringraum

14 Verzahnungsanordnung/Planetengetriebe

15 Hohlrad

16 Sonnenrad

17 Planetenrad/Differentialrad

18 Kammer

19 Flansch

20 Stützscheibe

22 Dichtring

23 Radialspalt

24 Reservoir

25 Magnetspule

26 Kolben

27 Federmittel

29 Deckel

Zapfen

Längsverzahnung

Anschlußflansch

Sicherungsring

Deckelabschnitt

Lagerabschnitt

Käfig

Bolzen

Scheibe

Scheibe

Absatz zylinderförmiger Abschnitt

Trägerelement

Abtriebswelle

Wälzlager

Nabe

Isoliermittel

Abschnitt

Abschnitt

Sperrdifferential

Gehäuse

Eingangsteil erstes Ausgangsteil erste Anschlußmittel zweite Anschlußmittel

Wälzlager

Steganordnung

Wandungsabschnitt

Nadellager zweites Ausgangsteil

Boden

Ringraum

Planetendifferential

Hohlrad

Sonnenrad

Differentialrad/Planetenrad

Kammer

Stützscheibe

Dichtungsring

Dichtungsring

Radialspalt

Reservoir

Magnetspule

Kolben

Federnnittel

Deckel

Kraftfahrzeug

Motor

Schaltgetriebe

Verteilergetriebe mit Differential

Antriebswelle

Vorderräder

Längsantriebswelle

Viscokupplung

Differentialgetriebe

Antriebswelle

Hinterräder

Drehachse