DE10200694A1

DE10200694A1 - Kopplungsvorrichtung

Info

Publication number: DE10200694A1
Application number: DE10200694A
Authority: DE
Inventors: Hyeongcheol Lee
Original assignee: Visteon Global Technologies Inc
Current assignee: Automotive Components Holdings LLC
Priority date: 2001-07-18
Filing date: 2002-01-10
Publication date: 2003-02-06
Anticipated expiration: 2022-01-11
Also published as: US6591714B2; DE10200694B4; GB2371840B; US20030015060A1; GB0200564D0; GB2371840A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Koppeln einer Eingangswelle mit einer Abtriebswelle eines Kraftfahrzeugs. Die Vorrichtung umfasst bevorzugt ein Wälzelement, ein Halteelement, das dazu ausgelegt ist, eine Ringbewegung des Wälzelements aufzunehmen und eine axiale Bewegung des Wälzelements zuzulassen, eine ringförmige Nocke, die dazu ausgelegt ist, eine Axialbewegung des Wälzelements bei einer relativen Drehbewegung der ringförmigen Nocke und des Halteelements hervorzurufen, eine Druckkammer und einen Kolben, der dazu ausgelegt ist, den Druck in der Druckkammer bei einer Axialbewegung des Wälzelements zu erhöhen und der Axialbewegung des Wälzelements bei Vorliegen von ausreichend hohem Druck in der Druckkammer zu widerstehen.

Description

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG

Diese Erfindung betrifft allgemein Vorrichtungen in der Kraftfahrzeugindustrie, und insbesondere Vorrichtungen zum Koppeln einer Eingangswelle mit einer Abtriebs- bzw. Ausgangswelle eines Kraftfahrzeugs.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Vorderradangetriebene Fahrzeuge mit Vierradantriebsfähigkeit verwenden typischerweise eine doppelte Kopplungsvorrichtung, um eine hintere Antriebswelle bzw. Hinterradantriebswelle, die sich vom Motor zur Rückseite des Fahrzeugs erstreckt, mit einer rechten Welle und einer linken Welle zu koppeln, die sich zu den Hinterrädern erstreckt. Die doppelte Kopplungsvorrichtung stellt typischerweise eine Drehmohentverteilung von den Vorderrädern auf die Hinterräder bereit sowie eine Drehmomentverteilung vom linken zum rechten hinteren Rad.

Auf Grund der Vorteile des Vierradantriebs besteht jedoch ein Bedarf in der Kraftfahrzeugindustrie für eine fortgesetzte Verbesserung der doppelten Kopplungsvorrichtung.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 zeigt eine Querschnittsansicht der (erfindungsgemäßen) Vorrichtung gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform;
Fig. 2 zeigt eine schematische Ansicht der Vorrichtung von Fig. 1, angeordnet in einem Fahrzeug mit Vorderradantrieb mit Vierradantriebsfähigkeiten;
Fig. 3 A zeigt eine Draufsicht der ringförmigen Nocke und des Wälzelements der Vorrichtung in Fig. 1;
Fig. 3B zeigt eine Seitenansicht der ringförmigen Nocke und des Wälzelements von Fig. 3A;
Fig. 3C zeigt eine Draufsicht des Halteelements und des Wälzelements der Vorrichtung von Fig. 1;
Fig. 3D zeigt eine Querschnittsansicht des Halteelements und des Wälzelements von Fig. 3C;
Fig. 4 zeigt eine schematische Ansicht der Ventile der Vorrichtung in Fig. 1;
Fig. 5 zeigt eine Querschnittsansicht der (erfindungsgemäßen) Vorrichtung gemäß der zweiten bevorzugten Ausführungsform;
Fig. 6A zeigt eine Draufsicht der ringförmigen Nocke und des Wälzelements der Vorrichtung in Fig. 5;
Fig. 6B zeigt eine Seitenansicht der ringförmigen Nocke und des Wälzelements von Fig. 6A;
Fig. 6C zeigt eine Draufsicht des Halteelements und des Wälzelements der Vorrichtung von Fig. 5;
Fig. 6D zeigt eine Querschnittsansicht des Halteelements und des Wälzelements von Fig. 6C;
Fig. 7 zeigt eine schematische Ansicht der Ventile der Vorrichtung in Fig. 5; und
Fig. 8 zeigt eine Querschnittsansicht der (erfindungsgemäßen) Vorrichtung gemäß der dritten bevorzugten Ausführungsform.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG

Die nunmehr folgende Erläuterung von drei bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung ist für den Umfang der Erfindung nicht beschränkend, sondern soll lediglich dazu dienen, den Fachmann auf dem Gebiet von Kraftfahrzeugkopplungsvorrichtungen in die Lage zu versetzen, die Erfindung auszuführen und zu nutzen.
Wie in Fig. 1 gezeigt, umfasst die Kopplungsvorrichtung 10 gemäß der ersten Ausführungsform ein Wälzelement 12, ein Halteelement 14, eine ringförmige Nocke 16, eine Druckkammer 18 und einen Kolben 20. Das Halteelement 14 ist bevorzugt mit dem Wälzelement 12 und einer Abtriebswelle 22 verbunden. Die ringförmige Nocke 16 ist bevorzugt mit einer Eingangswelle 24 und dem Wälzelement 12 verbunden. Der Kolben 20 ist bevorzugt mit dem Wälzelement 12 und der Druckkammer 18 verbunden.
Wie in Fig. 2 gezeigt, ist die Kopplungsvorrichtung 10 gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform speziell dazu ausgelegt, eine Antriebswelle 26, eine rechte Welle 28 und eine linke Welle 30 eines Fahrzeugs 32 mit Vorderradantrieb mit Vierradantriebsfähigkeiten zu verbinden. In dieser Anordnung ist die Kopplungsvorrichtung 10 gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform als doppelte Kopplungsvorrichtung 34 bekannt. Die Kopplungsvorrichtung 10 kann jedoch auch in anderen geeigneten Anordnungen eingesetzt werden. Beispielsweise kann die Vorrichtung verwendet werden, um eine vordere Antriebswelle und eine hintere Antriebswelle eines Fahrzeugs mit Vorderradantrieb mit Vierradantriebsfähigkeiten zu koppeln bzw. zu verbinden (bekannt als Kopplungsvorrichtung), oder die Vorrichtung kann verwendet werden, um einen Transmissions- bzw. Getriebeausgang und eine hintere Antriebswelle in einem Fahrzeug mit Hinterradantrieb mit Vierradantriebsfähigkeiten zu verbinden bzw. zu koppeln (als Transfer- bzw. Getriebegehäuse bekannt).
Das Wälzelement 12, das Haltelement 14 und die ringförmige Nocke 16 arbeiten kooperativ, um eine relative Drehbewegung der ringförmigen Nocke 16 und des Halteelements 14 in eine axiale Bewegung des Wälzelements 12 umzusetzen. Wie in Fig. 3A gezeigt, umfasst die erste bevorzugte Ausführungsform drei Wälzelemente 12. Alternative Ausführungsformen können selbstverständlich mehr oder weniger als drei Wälzelemente 12 umfassen. Das Wälzelement 12 ist bevorzugt kugelförmig; alternativ kann es jedoch eine andere geeignete Form aufweisen, wie etwa eine Rollen- bzw. Walzenform. Das Wälzelement 12 ist bevorzugt aus herkömmlichem, strukturellem Material, wie etwa Stahl, und mit herkömmlichen Verfahren hergestellt; alternativ kann es jedoch aus anderen geeigneten Materialien und mit anderen geeigneten Verfahren hergestellt werden.
Wie in Fig. 3B gezeigt, dient die ringförmige Nocke 16 bevorzugt dazu, eine axiale Bewegung des Wälzelement 12 hervorzurufen, wenn das Wälzelement 12 um die ringförmige Nocke 16 umläuft. Die ringförmige Nocke 16 erbringt diese Funktion bevorzugt mit einem Damm 36 und einer Mulde 38. Gemäß der bevorzugten Ausführungsform umfasst die ringförmige Nocke 16 drei Dämme 36 und drei Mulden 38 (jeweils einen bzw. eine für jedes Wälzelement 12). Gemäß alternativen Ausführungsformen kann die ringförmige Nocke 16 jedoch mehr oder weniger Dämine 36 und Mulden 38 umfassen. Die ringförmige Nocke 16 wird bevorzugt aus herkömmlichem, strukturellem Material, wie etwa Stahl, und mit herkömmlichen Verfahren hergestellt; alternativ kann sie jedoch aus anderen geeigneten Materialien und mit anderen geeigneten Verfahren hergestellt werden.
Wie in Fig. 3C gezeigt, dient das Halteelement 14 bevorzugt dazu, die Ringbewegung bzw. ringförmige Bewegung des Wälzelements 12 aufzunehmen und, wie in Fig. 3D gezeigt, dient das Halteelement 14 außerdem dazu, eine axiale Bewegung des Wälzelements 12 zuzulassen. Das Halteelement 14 erbringt diese Funktionen bevorzugt mit einem zylindrischen Hohlraum 40, der für das Wälzelement 12 bemessen ist. Gemäß der bevorzugten Ausführungsform umfasst das Halteelement 14 drei zylindrische Hohlräume 40 (einen für jedes Wälzelement 12). Gemäß alternativen Ausführungsformen kann das Haltelement 14 mehr oder weniger zylindrische Hohlräume 40 umfassen. Das Haltelement 14 wird bevorzugt aus herkömmlichem, strukturellem Material, wie etwa Stahl, und mit herkömmlichen Verfahren hergestellt; alternativ kann es jedoch aus anderen geeigneten Materialien und mit anderen geeigneten Verfahren hergestellt werden.
Wie in Fig. 1 gezeigt, umfasst die Kopplungsvorrichtung 10 gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform außerdem einen Ring 42 und ein Axiallager 44, das bzw. die zwischen dem Wälzelement 12 und dem Kolben 20 in Verbindung gebracht bzw. gekoppelt ist bzw. sind. Der Ring 42 und das Axiallager 44 dienen bevorzugt dazu, die Axialbewegung des Wälzelements 12 in eine Axialbewegung des Kolbens 20 zu überführen, während eine relative Drehbewegung des Wälzelements 12 und des Kolbens 20 zugelassen ist. Alternative Ausführungsformen können andere geeignete Vorrichtungen zum Überführen bzw. Umsetzen der Axialbewegung und zum Zulassen der relativen Drehbewegung vorsehen. Der Ring 42 und das Axiallager 44 sind bevorzugt aus herkömmlichen Materialien und mit herkömmlichen Verfahren hergestellt; alternativ können sie jedoch aus anderen geeigneten Materialien und mit anderen geeigneten Verfahren hergestellt werden.
Der Kolben 20, der bevorzugt mit dem Axiallager 44 und der Druckkammer 18 verbunden ist, dient bevorzugt dazu, den Druck in der Druckkammer 18 bei einer Axialbewegung des Wälzelements 12, des Rings 42 und des Axiallagers 44 zu erhöhen. Der Kolben 20 erbringt diese Funktion bevorzugt durch Pumpen eines (nicht gezeigten) Hydraulikfluids in die Druckkammer 18. Der Kolben 20 dient außerdem bevorzugt dazu, einer relativen Drehbewegung der ringförmigen Nocke 16 und des Halteelements 14 bei Vorliegen von ausreichendem Druck in der Druckkammer 18 zu widerstehen. Der Kolben 20 erfüllt diese Funktion bevorzugt durch Widerstehen der Axialbewegung des Wälzelements 12 und durch effektives Halten des Wälzelements 12 in der Mulde der ringförmigen Nocke 16 und durch Verhindern, dass das Wälzelement 12 um die ringförmige Nocke 16 umläuft. Ähnlich wie der Ring 42 und das Axiallager 44, ist der Kolben 20 bevorzugt ringförmig. Der Kolben 20 ist bevorzugt aus herkömmlichen Materialien und herkömmlichen Verfahren hergestellt; alternativ kann er jedoch aus anderen geeigneten Materialien und mit anderen geeigneten Verfahren hergestellt werden.
Wie in Fig. 1 und 4 gezeigt, umfasst die Kopplungsvorrichtung 10 gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform außerdem ein Rückschlagventil 46, ein Steuerventil 48 und ein Entlastungsventil 50, die jeweils bevorzugt mit der Druckkammer 18 verbunden sind. Das Rückschlagventil 46 dient bevorzugt dazu, einen Einwegdurchlass für das Hydraulikfluid zu ermöglichen. Das Steuerventil 48 dient bevorzugt dazu, den Druck in der Druckkammer 18 zu steuern, während das Entlastungsventil 50 bevorzugt dazu dient, den Druck in der Druckkammer 18 zu begrenzen. Die Kopplungsvorrichtung 10 gemäß der bevorzugten Ausführungsform kann alternativ andere geeignete Ventile oder Einrichtungen enthalten, die dazu dienen, das Hydraulikfluid oder den Druck in der Druckkammer 18 in geeigneter Weise aufzubereiten oder zu verändern. Das Rückschlagventil 46, das Steuerventil 48 und das Entlastungsventil 50 sind bevorzugt aus herkömmlichen Materialien und mit herkömmlichen Verfahren hergestellt; alternativ können sie jedoch aus anderen geeigneten Materialien und mit anderen geeigneten Verfahren hergestellt werden.
Die Kopplungsvorrichtung 10 gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform umfasst außerdem eine elektrische Steuereinheit 52, die mit dem Steuerventil 48 verbunden ist. Die elektrische Steuereinheit 52 dient bevorzugt dazu, das Steuerventil 48 durch modulierte Impulse zu steuern; sie kann jedoch auch dazu dienen, das Steuerventil 48 mit anderen geeigneten Verfahren zu steuern. Durch Steuern des Steuerventils 48 steuert die elektrische Steuereinheit 52 den Druck in der Druckkammer 18. Die elektrische Steuereinheit 52 ist bevorzugt mit herkömmlichen Materialien und mit herkömmlichen Verfahren hergestellt; alternativ kann sie jedoch mit anderen geeigneten Materialien und mit anderen geeigneten Verfahren hergestellt werden.
Wie in Fig. 1 gezeigt, umfasst die Kopplungsvorrichtung 10 gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform außerdem ein Gehäuse 54. Das Gehäuse 54 legt bevorzugt eine Eingangsöffnung 56 fest, um die Eingangswelle 24 aufzunehmen, eine Ausgangsöffnung 58, um die Ausgangswelle 22 aufzunehmen, und einen Innenraum, um das Wälzelement 12, das Halteelement 14, die ringförmige Nocke 16 und den Kolben 20 aufzunehmen. Die Eingangsöffnung 56 und die Ausgangsöffnung 58 können Dichtungen und Kugellager oder andere geeignete Einrichtungen enthalten, um die Eingangswelle 24 bzw. die Ausgangswelle 22 aufzunehmen. Zusätzlich zur Aufnahme des Wälzelements 12, des Halteelements 14, der ringförmigen Nocke 16 und des Kolbens 20 nimmt der Innenraum bevorzugt das Hydraulikfluid auf. Das Gehäuse 54 ist aus herkömmlichen, strukturellen Materialien, wie etwa Stahl, und mit herkömmlichen Verfahren hergestellt;
es kann jedoch alternativ aus anderen geeigneten Materialien und mit anderen geeigneten Verfahren hergestellt werden.
Die Kopplungsvorrichtung 10 gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform umfasst außerdem einen Ventilblock 60, der dazu dient, das Rückschlagventil 46, das Steuerventil 48 und das Entlastungsventil 50 aufzunehmen. Der Ventilblock 60 ist bevorzugt mit einer Außenseite 62 des Gehäuses 54 verbunden. Auf diese Weise kann der Ventilblock 60 abgenommen und ersetzt werden, ohne dass das Gehäuse 54 zerlegt werden muss. Gemäß weiteren Ausführungsformen können ein oder mehrere Ventile in den Umgrenzungen des Gehäuses 54 oder anderen entfernten Stellen angeordnet sein. Der Ventilblock 60 ist bevorzugt aus herkömmlichen, strukturellen Materialien, wie etwa bestimmten Kunststoffen oder Stahl, und mit herkömmlichen Verfahren hergestellt; alternativ kann er jedoch aus anderen geeigneten Materialien und mit anderen geeigneten Verfahren hergestellt werden.
Gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform legt das Gehäuse 54 die Druckkammer 18 fest. Gemäß alternativen Ausführungsformen können weitere geeignete Einrichtungen die Druckkammer 18 festlegen. Die Druckkammer 18, die dazu dient, mit dem Kolben 20 zusammenzuwirken, um das Hydraulikfluid während der Bewegung des Kolbens 20 unter Druck zu setzen, ist bevorzugt, ähnlich wie der Kolben 20, ringförmig. Die Druckkammer 18 und der Kolben 20 können jedoch alternativ andere geeignete Formen aufweisen.
Die Kopplungsvorrichtung 10 gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform umfasst außerdem einen Träger 64, der mit der Eingangswelle 24 und der ringförmigen Nocke 16 verbunden ist. Der Träger 64 dient bevorzugt dazu, die Drehbewegung der Eingangswelle 24 in eine Drehbewegung der ringförmigen Nocke 16 umzusetzen. Der Träger 64 umfasst bevorzugt ein Hohlrad 66 und eine interne Verlängerung 68. Das Hohlrad 66 des Trägers 64 dient bevorzugt dazu, die Drehbewegung der Eingangswelle 24 in eine Drehbewegung des Trägers 64 um eine senkrechte Achse umzusetzen bzw. zu überführen. Die interne Verlängerung 68 des Trägers 64 dient insbesondere dazu, eine Tragfläche für die ringförmige Nocke 16 bereit zu stellen. Der Träger 64 mit dem Hohlrad 66 und der internen Verlängerung 68 sind bevorzugt aus herkömmlichen, strukturellen Materialien, wie etwa Stahl, und mit herkömmlichen Verfahren hergestellt; alternativ können sie jedoch aus anderen geeigneten Materialien und mit anderen geeigneten Verfahren hergestellt werden.
In bestimmten Situationen kann das durch den Kolben 20 erzeugte Druckniveau oder die Anzahl von Umdrehungen des Wälzelements 12 um die ringförmige Nocke 16 zur Erzeugung eines bestimmten Druckniveaus in der Druckkammer 18 für die spezielle Anwendung der Kopplungsvorrichtung 10 ungeeignet sein. Unter diesen Umständen kann die Kopplungsvorrichtung 210 gemäß der zweiten bevorzugten Ausführungsform nützlich sein. Wie in Fig. 5 gezeigt, umfasst die Kopplungsvorrichtung 210 gemäß der zweiten bevorzugten Ausführungsform ein zweites Wälzelement 70, ein modifiziertes Halteelement 214, eine zweite ringförmige Nocke 72, eine zweite Druckkammer 74 und einen zweiten Kolben 76. Mit Ausnahme der nachfolgend erläuterten Elemente sind die übrigen Elemente der zweiten bevorzugten Ausführungsform bevorzugt identisch zu den Elementen der ersten bevorzugten Ausführungsform.
Das Wälzelement 12, das zweite Wälzelement 70, das modifizierte Halteelement 214, die ringförmige Nocke 16 und die zweite ringförmige Nocke 72 dienen bevorzugt dazu, die relative Drehbewegung der ringförmigen Nocke 16 und des modifizierten Halteelements 214 in eine axiale Bewegung von sowohl dem Wälzelement 12 wie dem zweiten Wälzelement 70 umzusetzen. Wie in Fig. 6A gezeigt, umfasst die zweite bevorzugte Ausführungsform sechs Wälzelemente 212 und sechs zweite Wälzelemente 70, die bevorzugt einwärts von den Wälzelementen 212 versetzt bzw. verschoben angeordnet sind. Gemäß der zweiten bevorzugten Ausführungsform sind die Wälzelemente 212 und die zweiten Wälzelemente 70 bevorzugt rollenförmig.
Wie in Fig. 6B gezeigt, dient die zweite ringförmige Nocke 72 dazu, eine Axialbewegung des zweiten Wälzelements 70 hervorzurufen, wenn das zweite Wälzelement 70 um die zweite ringförmige Nocke 72 mit einer relativen Drehbewegung umläuft. Ähnlich wie die ringförmige Nocke, erbringt die zweite ringförmige Nocke 72 diese Funktion bevorzugt mit einem Damm 36 und einer Mulde 38, die bevorzugt einwärts von der ringförmigen Nocke zu liegen kommen bzw. dorthin verschoben oder versetzt sind. Gemäß der bevorzugten Ausführungsform umfassen die ringförmige Nocke und die zweite ringförmige Nocke 72 sechs Dämme 36 und sechs Mulden 38.
Wie in Fig. 6C gezeigt, dient das modifizierte Halteelement 214 dazu, die ringförmige Bewegung von sowohl dem Wälzelement 212 wie dem zweiten Wälzelement 70 aufzunehmen bzw. zu begrenzen. Wie in Fig. 6D gezeigt, dient das modifizierte Halteelement 214 außerdem dazu, die Axialbewegung von sowohl dem Wälzelement 212 wie dem zweiten Wälzelement 70 zu ermöglichen. Das modifizierte Halteelement 214 erbringt diese Funktionen bevorzugt mit einem rechteckigen Hohlraum 78, der für das Wälzelement 212 und das zweite Wälzelement 70 bemessen ist. Gemäß der bevorzugten Ausführungsform umfasst das modifizierte Halteelement 214 zwölf rechteckige Hohlräume 78(jeweils einen für jedes Wälzelement 212 und jedes zweite Wälzelement 70).
Wie in Fig. 5 gezeigt, umfasst die Kopplungsvorrichtung 210 gemäß der zweiten bevorzugten Ausführungsform außerdem einen zweiten Ring 80 und ein zweites Axiallager 82, die zwischen dem zweiten Wälzelement 70 und dem zweiten Kolben 76 in Verbindung gebracht sind. Der zweite Ring 80 und das zweite Axiallager 82 dienen bevorzugt dazu, die Axialbewegung des zweiten Wälzelements 70 in eine Axialbewegung des zweiten Kolbens 76 zu überführen, während die relative Drehbewegung des zweiten Wälzelements 70 und des zweiten Kolbens 76 ermöglicht ist.
Der zweite Kolben 76, der bevorzugt mit dem zweiten Axiallager 82 und der zweiten Druckkammer 74 verbunden ist, dient bevorzugt zur Erhöhung des Drucks in der zweiten Druckkammer 74 bei einer Axialbewegung des zweiten Wälzelements 70, des zweiten Rings 80 und des zweiten Axiallagers 82. Der zweite Kolben 76 erbringt diese Funktion bevorzugt durch Pumpen des Hydraulikfluids in die zweite Druckkammer 74. Der zweite Kolben 76 dient bevorzugt dazu, einer relativen Drehbewegung des zweiten Nockenelements 72 und des modifizierten Halteelements 214 bei Vorliegen von ausreichend Druck in der zweiten Druckkammer 74 zu widerstehen. Der zweite Kolben 76 erbringt diese Funktion bevorzugt durch Widerstehen der Axialbewegung des zweiten Wälzelements 70 und wirksames Halten des zweiten Wälzelements 70 in der Mulde der zweiten ringförmigen Nocke 72 und durch Verhindern, dass das zweite Wälzelement 70 um die zweite ringförmige Nocke 72 umläuft. Ähnlich wie der zweite Ring 80 und das zweite Axiallager 82, ist der zweite Kolben 76 bevorzugt ringförmig.
Wie in Fig. 5 und 7 gezeigt, umfasst die Kopplungsvorrichtung 210 gemäß der zweiten bevorzugten Ausführungsform außerdem ein zweites Rückschlagventil 84, das bevorzugt mit der zweiten Druckkammer 74 verbunden ist. Das zweite Rückschlagventil 84 dient bevorzugt zur Ermöglichung eines Einwegdurchlasses des Hydraulikfluids durch die zweite Druckkammer 74. Gemäß der zweiten bevorzugten Ausführungsform sind die Druckkammer 18 und die zweite Druckkammer 74 bevorzugt jenseits des Rückschlagventils 46 und des zweiten Rückschlagventils 84 verbunden.
Wie in Fig. 5 gezeigt, legt das modifizierte Gehäuse 254 der zweiten bevorzugten Ausführungsform sowohl die Druckkammer 18 wie die zweite Druckkammer 74 fest. Die zweite Druckkammer 74, die dazu dient, das Hydraulikfluid von dem zweiten Kolben 76 aufzunehmen, ist, ähnlich wie der zweite Kolben 76, bevorzugt ringförmig.
Gemäß der zweiten bevorzugten Ausführungsform sind die ringförmige Nocke 16 und die zweite ringförmige Nocke 72 bevorzugt so angeordnet bzw. dazu ausgelegt, mit entgegengesetzter Phase zu arbeiten. Wenn, mit anderen Worten, das Wälzelement 12 sich auf dem Damm der ringförmigen Nocke 16 befindet, befindet sich das zweite Wälzlager 70 in der Mulde der zweiten ringförmigen Nocke 72. Auf diese Weise wirken der Kolben 20 und der zweite Kolben 76 als Doppelwirkungspumpe 86. In alternativen Ausführungsformen können die ringförmige Nocke 16 und die zweite ringförmige Nocke 72 so angeordnet bzw. dazu ausgelegt sein, mit derselben Phase zu arbeiten, während die Wälzelemente 12 und die zweiten Wälzelemente 70 in dem Halteelement angeordnet bzw. dazu ausgelegt sind, in Arbeitsphasen (bzw. mit entgegengesetzten Phasen) zu arbeiten.
Wie in Fig. 8 gezeigt, umfasst die Kopplungsvorrichtung 310 gemäß der dritten bevorzugten Ausführungsform einen modifizierten Träger 364. Die übrigen Elemente der dritten bevorzugten Ausführungsform sind bevorzugt identisch zu den Elementen der zweiten bevorzugten Ausführungsform. Bevorzugt umfasst der modifizierte Träger 364 eine Außenwand 88 mit einer äußeren Verlängerung 90. Die Verwirklichung dieser Modifikation erlaubt zusätzlich mehrere Lager zwischen dem modifizierten Träger 364 und dem Gehäuse 54, die dazu dienen, die Reibung der Kopplungsvorrichtung 310 zu verringern. Die Kopplungsvorrichtung 310 kann alternativ andere geeignete Einrichtungen zur Verringerung der Reibung enthalten.
Wie in Fig. 1, 5 und 8 gezeigt, umfassen die Kopplungsvorrichtungen 10, 210 und 310 gemäß den bevorzugten Ausführungsformen außerdem einen zweiten Satz von jedem vorstehend genannten Element, mit Ausnahme des Trägers 64, des Gehäuses 54 und der elektrischen Steuereinheit 52. Der Träger 64 ist bevorzugt dazu ausgelegt, die Eingangswelle 24 und eine ringförmige Nocke 16 zu verbinden bzw. zu koppeln, die zu beiden Seiten der internen Verlängerung 68 angeordnet sind. Das Gehäuse 54 ist außerdem bevorzugt mit einer zweiten Ausgangsöffnung 92 ausgelegt, die dazu dient, eine zweite Ausgangswelle bzw. Abtriebswelle 94 aufzunehmen. Die zweite Ausgangsöffnung 92 kann, ähnlich wie die erste Ausgangsöffnung 58, Dichtungen und Kugellager oder andere geeignete Vorrichtungen enthalten, um die zweite Abtriebswelle 94 aufzunehmen. Die elektrische Steuereinheit 52 ist bevorzugt getrennt mit einem zweiten Steuerventil 96 verbunden. Auf diese Weise kann die elektrische Steuereinheit 52 den Druck in der Druckkammer 18 auf einer Seite der Kopplungsvorrichtung 10 und in der Druckkammer 18 auf der anderen Seite der Kopplungsvorrichtung 10 selektiv steuern, indem sie die Verteilung des Drehmoments auf die rechten und linken Räder des Fahrzeugs selektiv vornimmt.
Wie in Fig. 1 gezeigt, dreht während der Betätigung der Kopplungsvorrichtung 10 gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform ein Motor oder eine andere geeignete Einrichtung die Eingangswelle 24. Die Hohlwelle 66 des Trägers 64 überträgt die Drehbewegung der Eingangswelle 24 in eine Drehbewegung des Trägers 64. Wenn die Abtriebswelle 22, die mit einem Rad des Fahrzeugs verbunden ist, mit derselben Drehbewegung des Trägers 64 sich dreht, läuft das Wälzelement 12 nicht um die ringförmige Nocke 16 um, und der Kolben 20 pumpt nicht Hydraulikfluid in die Druckkammer 18. Wenn jedoch die Abtriebswelle 22 sich nicht mit derselben Drehbewegung wie der Träger 64 dreht (d. h., es liegt eine relative Drehbewegung des Trägers 64 und der Abtriebswelle 22 vor), läuft das Wälzelement 12 um die ringförmige Nocke 16 um, und der Kolben 20 erhöht den Druck in der Druckkammer 18. Die relative Drehbewegung des Trägers 64 und der Abtriebswelle 22 führt außerdem zu einer weiteren Erhöhung des Drucks in der Druckkammer 18. Zu einem bestimmten Zeitpunkt widersteht der Druck der Druckkammer 18 ausreichend der Axialbewegung des Wälzelements 12. Durch Halten des Wälzelements 12 gegen die ringförmige Nocke 16 widersteht die Kopplungsvorrichtung 10 der relativen Drehbewegung des Trägers 64 und der Abtriebswelle 22. Die elektrische Steuereinheit 52 steuert bevorzugt den Widerstand der relativen Drehbewegung durch Öffnen des Steuerventils 48, wodurch ein Teil des Hydraulikfluids in den Innenraum des Gehäuses 54 freigegeben bzw. ausgelassen und der Druck verringert wird.
Wie jeder Fachmann auf dem Gebiet von Kraftfahrzeugkopplungsvorrichtungen aus der vorstehend angeführten Beschreibung und aus den Figuren und Ansprüchen erkennt, können an den bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung Modifikationen und Abwandlungen vorgenommen werden, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen, die in den nachfolgenden Ansprüchen festgelegt lSt.

Claims

1. Vorrichtung zum Koppeln einer Eingangswelle mit einer Ausgangswelle bzw. Abtriebswelle, aufweisend:
ein Wälzelement;
ein Halteelement, das mit dem Wälzelement und der Abtriebswelle verbunden sowie dazu ausgelegt ist, die ringförmige Bewegung des Wälzelements aufzunehmen und eine Axialbewegung des Wälzelements zuzulassen;
eine ringförmige Nocke, die mit der Eingangswelle und dem Wälzelement verbunden und dazu ausgelegt ist, eine Axialbewegung des Wälzelements bei einer relativen Drehbewegung der ringförmigen Nocke und des Halteelements hervorzurufen;
eine Druckkammer; und
einen Kolben, der mit dem Wälzelement und der Druckkammer verbunden und dazu ausgelegt ist, den Druck in der Druckkammer bei einer Axialbewegung des Wälzelements zu erhöhen und einer Axialbewegung des Wälzelements bei Vorliegen von ausreichendem Druck in der Druckkammer zu widerstehen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, außerdem aufweisend eine elektrische Steuereinheit, die mit dem Steuerventil verbunden und dazu ausgelegt ist, das Steuerventil zu steuern.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die elektrische Steuereinheit außerdem dazu ausgelegt ist, das Steuerventil durch Impulsbreitenmodulation zu steuern.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, außerdem aufweisend ein Gehäuse, das eine Eingangsöffnung festlegt, die dazu ausgelegt ist, die Eingangswelle aufzunehmen, das eine Ausgangsöffnung festlegt, die dazu ausgelegt ist, die Abtriebswelle aufzunehmen, und das einen Innenraum festlegt, der dazu ausgelegt ist, das Wälzelement, das Haltelement, die ringförmige Nocke und den Kolben aufzunehmen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei das Gehäuse die Druckkammer festlegt.

6. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, außerdem aufweisend ein Steuerventil, das mit der Druckkammer verbunden und dazu ausgelegt ist, den Druck in der Druckkammer zu steuern.

7. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, außerdem aufweisend ein Entlastungsventil, das mit der Druckkammer verbunden und dazu ausgelegt ist, den Druck in der Druckkammer zu begrenzen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, außerdem aufweisend einen Ventilblock, der mit einer Außenseite des Gehäuses verbunden und dazu ausgelegt ist, das Steuerventil und das Entlastungsventil aufzunehmen.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, außerdem aufweisend ein zweites Wälzelement, wobei das Halteelement außerdem mit dem zweiten Wälzelement verbunden und dazu ausgelegt ist, die Ringbewegung des zweiten Wälzelements aufzunehmen und die Axialbewegung des zweiten Wälzelements zuzulassen;
eine zweite ringförmige Nocke, die mit der Eingangswelle und dem zweiten Wälzelement verbunden und dazu ausgelegt ist, die Axialbewegung des zweiten Wälzelements bei einer relativen Drehbewegung der zweiten ringförmigen Nocke und des Halteelements hervorzurufen;
eine zweite Druckkammer; und
einen zweiten Kolben, der mit dem zweiten Wälzelement und der zweiten Druckkammer verbunden und dazu ausgelegt ist, den Druck in der zweiten Druckkammer bei der Axialbewegung des zweiten Wälzelements zu erhöhen und der Axialbewegung des zweiten Wälzelements bei ausreichendem Druck in der zweiten Druckkammer zu widerstehen.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei die ringförmige Nocke und die zweite ringförmige Nocke dazu ausgelegt sind, mit entgegengesetzter Phase zu arbeiten.