CH329848A - Magnetic coupling - Google Patents

Magnetic coupling

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CH329848A
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magnetic
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magnetic coupling
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Inventor
Philip Winther Martin
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Smith & Sons Ltd S
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    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D37/00Clutches in which the drive is transmitted through a medium consisting of small particles, e.g. centrifugally speed-responsive
    • F16D37/02Clutches in which the drive is transmitted through a medium consisting of small particles, e.g. centrifugally speed-responsive the particles being magnetisable
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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Description

  

      Magnetkupplung       Gegenstand vorliegender Erfindung ist  eine     lIagnet.kttpplung    von der Art, in welcher  ein fliessbares magnetisches Material zur Bil  dung einer Verbindung in einem Ringraum  zwischen dem treibenden und dem angetrie  benen     Element    der Kupplung verwendet wird.  Hierbei ist das magnetische Material aus dem  Ringraum     entfernbar,    wenn das Magnetfeld  vollständig     aberregt    ist.  



  Die Erfindung bezweckt die Schaffung  einer kurzen, kompakten Magnetkupplung, ins  besondere für Fahrzeuge, welche für ein ge  gebenes, zu übertragendes Drehmoment gegen  über den bisher bekannten Kupplungen dieser  Art ein kleineres Gewicht. aufweist.  



  Nach der Erfindung ist zu diesem Zweck  eine Magnetkupplung mit rotierenden An  triebs- und     Abtriebselementen,    die je     magneti-          sierbare    Teile aufweisen, zwischen welchen ein  zur Aufnahme eines fliessbaren magnetischen  Materials dienender ringförmiger Raum ge  bildet ist, und mit Mitteln zur Erzeugung  eines magnetischen Feldes zwischen diesen       magnetisierbaren    Teilen, dadurch gekennzeich  net, dass die felderzeugenden Mittel eine ring  förmige Feldspule und axial mit Zwischen  raum voneinander angeordnete, an einem jener  rotierenden Elemente befestigte Zylinder um  fassen,

   welch letztere Zylinder zwischen sich  und einem     magnetisierbaren    Teil dieses rotie  renden Teils einen ringförmigen Raum ein  schliessen, in welchem eine mit dem andern die-         ser    rotierenden Elemente verbundene     magneti-          sierbare    Hülse derart angeordnet ist, dass an  gegenüberliegenden Seiten dieser Hülse Spal  ten gebildet sind, in welche das fliessbare  magnetische Material fliessen kann, wobei die  genannte ringförmige Feldspule zur Erzeu  gung eines Ringmagnetfeldes mit Kraftlinien  dient, die durch "die verschiedenen     magneti-          sierbaren    Teile gehen und die Hülse zweimal  durchdringen, dadurch vier Magnetspalten, je  zwei auf jeder Seite der Hülse, bildend,

   und  wobei die verschiedenen Teile so angeordnet  sind, dass bei Erregung der Spule das magne  tische Material in die genannten Magnetspal  ten gezogen wird und bei     Aberregung    der  Spule wieder aus diesen Spalten abfliessen  kann.  



  Der vorerwähnte, zur Bildung des Ring  raumes dienende,     magnetisierbare    Teil kann  einen     ferromagnetischen    Zylinder bilden, der  die genannten in axialer Richtung mit Zwi  schenraum voneinander angeordneten Zylin  der umgibt und mit diesen verbunden ist und  in welchem die genannte     Ringfeldspule    inner  halb dieser letztgenannten     magnetisierbaren     Zylinder angeordnet ist.  



  Die Verbindung zwischen dem     ferro-          magnetischen    und den axial mit Zwischenraum  voneinander angeordneten Zylinder kann  durch einen nichtmagnetischen Ring gebildet  sein.      Die Hülse kann in einer Ebene zwischen  den genannten axial mit Zwischenraum von  einander angeordneten Zylindern einen Teil  aufweisen, dessen magnetischer Widerstand  grösser ist als derjenige der übrigen Hülse.  Beispielsweise kann sie dort mit einer in     Um-          fangsrichtung    verlaufenden Nut, oder mit       Durchbrechungen    versehen sein.  



  In der beiliegenden Zeichnung ist eine bei  spielsweise Ausführungsform des Erfindungs  gegenstandes dargestellt; es zeigt:       Fig.    1 einen     Axialschnitt    durch eine     erregte     Magnetkupplung, wobei der Schnitt in der  obern Hälfte nach der Linie     A-A    der     Fig.    2  und der Schnitt.

   in der untern Hälfte nach  der Linie B -B der     Fig.    2 verläuft,       Fig.    2 eine teilweise Abwicklung zur Dar  stellung der Form einer     ferromagnetischen     Hülse nach der Linie 2-2 der     Fig.    1,       Fig.3    einen teilweisen Schnitt zur Dar  stellung der Lage des feinverteilten,     ferro-          magnetischen    Materials, wenn die gefüllte  Kupplung     aberregt    ist,

   und       Fig.    4 ein Schnitt     entsprechend    der     Fig.    3  zur Darstellung der Lage des genannten fein  verteilten     ferromagnetischen    Materials, wenn  die gefüllte Kupplung erregt ist, und ein Dreh  moment überträgt.  



  In den Zeichnungen sind für entspre  chende Teile durchwegs gleiche Bezugszeichen  verwendet.  



  In     Fig.    1 der Zeichnung bezeichnet 1 einen  Mutnehmer, beispielsweise den     Flanschteil    der  Kurbelwelle eines Explosionsmotors und 3 eine       Abtriebswelle.    Mit dem Mutnehmer 1 ver  schraubt und allgemein mit 5 bezeichnet ist  das Antriebselement der Kupplung dargestellt.  Dieses Antriebselement 5 umfasst einen radia  len scheibenförmigen Teil 7 sowie einen äussern  peripheren,     ferromagnetischen    (Stahl) zylin  drischen Ring 9. Die Elemente 7 und 9 sind  vorzugsweise durch ein einziges schalenförmi  ges     Stahlstanzstück    gebildet.

   Die Übergangs  stelle 10     zwischen    den Elementen 7 und 9 ist       ausspringend    ausgebildet, wie aus     Fig.1    er  sichtlich. Der Zylinder 9 ist von einem Ver  stärkungsband 11 umgeben und mit einem An  lassergetriebeteil 13 verbunden. An die Ele-         mente    9 und 11 ist ferner (durch Schweissen)  ein     nichtmagnetischer,    schalenförmiger Ring  15 beispielsweise aus     Aluminium,    befestigt.  Dieser Ring 15 wirkt als Stütze für eine  innere Feldanordnung 17, welche einen Teil  des Antriebselementes 5 bildet. Diese Feld  anordnung besitzt eine gestanzte Stahlnabe 19  mit einem radialen Flansch 21.

   Innerhalb der  Nabe 19 ist. ein Wälzlager 23 angeordnet, das  durch eine zweite, mit. der Welle 3 verkeilte  Nabe 25 getragen ist. Ein Lager 27, das zwi  schen einem verjüngten Ende 29 der Welle  3 und dem Teil 1 angeordnet ist, dient zusam  men mit. dem Lager 23 zur Erhaltung der     Ko-          a.xialität    zwischen den angetriebenen und an  treibenden Teilen.  



  Die Feldanordnung 17 weist ein Paar ring  förmiger     Stahlstanzstücke    37, 39 und ring  förmige     Stahlstanzstücke    33, 35 und 29, 31  auf. Alle diese     Stanzstüeke    sind durch Nie  ten 47. zusammengehalten. Die     Stanzstücke    37  und 39 sind     vorteilhafterweise    gleich ausge  bildet, ebenso wie die Stücke 33 und 35 sowie  die Stücke 29 und 31. Die     Stanzstücke    29,  33 und 37 wie auch die     Stanzstücke    31, 35 und  39 sind so gebündelt, dass sie     Lamellierungen     bilden.

   Vor der Montage und dem Zusammen=  nieten werden zwischen die beiden resultieren  den     Lamellierungen    29, 33, 37 und 31, 35, 39  eine ringförmige Feldspule 43 und ein nicht  magnetischer Abstandsring 45, letzterer vor  zugsweise aus Aluminium oder Messing, ange  ordnet. Nach dem Zusammennieten der Teile  erscheint die Kupplung, wie in     Fig.    1 darge  stellt, wobei die Feldspule 43 zwischen den       Lamelliernngen    29, 33, 3 7 und 31, 35, 39 ge  halten ist. Der Ring 45 wird durch die Kanten  der äussern zylindrischen Teile der     Stanzstücke     29 und 31 in Lage gehalten und durch Zylin  derteile der Stücke 33 und 35 überlappt.

   Die  äussern Zylinderflächen der     Stanzstücke    33  und 35 sind mit Nuten versehen, wie beispiels  weise bei 47 angedeutet.  



  An der Nabe 19 ist eine Stütze 49 für eine  Isolierspule 51 verbunden, welche Schleifringe  53 für Bürsten trägt, welche in einem geeig  neten Erregerstromkreis angeordnet. sind. Die  Bürsten sowie der Erregerstromkreis sind, da      bekannt, nicht dargestellt. Leitungen 55, wel  che in geeigneter Weise bei 5 7 befestigt sind,  vervollständigen den Stromkreis durch die  Spule 43. Nicht dargestellte geeignete Öff  nungen gestatten die Durchführung der Lei  tungen 55 durch die Feldanordnung 17 zu der  Spule 43.  



  Die bisher     beschriebenen    Teile können im  folgenden als Antriebsteil oder Feldvorrich  tung der Magnetkupplung bezeichnet, werden.  Sie werden durch den Teil 1 angetrieben. Die       Abtriebsanordnung    wird durch ein geeignetes  tellerförmiges,     ferromagnetisches        Stahlstanz-          stüek    59 gebildet. Ihre Mittelpartie 61 ist mit  tels Nieten 63 mit der Nabe 25 verbunden. Der  äussere     zylindrisehe    Rand oder Hülse 65 des  Teils 59 ist zwischen den äussern Flächen der       Stanzstücke    33 und 35 und dem zylindrischen  Rand der Scheibe 7 angeordnet.

   Diese Hülse  65 hat in Abstand voneinander angeordnete  Gruppen von äussern Nuten 67, sowie eine grö  ssere zentrale Nut 69. Dadurch werden vier  voneinander getrennte Spalten 71, 72, 73, 74  gebildet. Alle diese Spalten haben vorzugs  weise radiale Dimensionen von 1,2-1,6 mm  bis     111s    Zoll).  



  Zwecks Abisolierung des linken Spalt  paares 73, 74 vom. rechten Spaltpaar 71, 72  sind periphere     längliehe    Schlitze oder Durch  brechungen 75 in der Hülse 65 vorgesehen.  Diese Schlitze 75 bewirken zusammen mit der  Nut 69 einen vergrösserten magnetischen Wi  derstand in der Mittelebene der Hülse 65 und  damit einen erhöhten Grad magnetischer Iso  lation zwischen dem linken und dem rechten  Ende der Hülse.  



  Jedem zweiten der Schlitze 75 sind Quer  schlitze 77 zugeordnet. Weitere Querschlitze  79, welche sich axial ;durch den Teil 59 er  strecken und gegenüber Randschlitzen 81 die  ses Teils liegen, sind in gestufter Anordnung  zu den Querschlitzen 77 angeordnet. Die  Querschlitze 77, 79 und die Schlitze 81 sind  alle axial angeordnet, wobei jedoch gewisse  Abweichungen toleriert werden können. Die  benachbarten Enden 83 der Schlitze 79 und  der Schlitze 81 überlappen, in peripherer Rich  tung gesehen, die beiden Enden 85 der Schlitze    77. Die Schlitze 77, 79 und 81 dienen der  Erleichterung der Verteilung von fliessbarem,  magnetischem Material M, wie nachfolgend be  schrieben wird.

   Für den Fall einer Magnet  kupplung mit einem mittleren Durchmesser  von etwa 30 cm werden beispielsweise je  acht dieser in     Fig.    2 dargestellten Schlitze ver  wendet.  



  Konische, mit dem Teil 7 bzw. 25 verbun  dene     Ablenker    87 und 89 dichten den äussern  Teil des     Zwischenraumes    zwischen den Teilen  7 und 59 ab. Weitere     Ablenker    91 und 93,  welche mit der Nabe 25 verbunden sind, die  nen zum Abdichten des     Zwischenraumes    zwi  schen den Teilen 59 bzw. 17. Die Nieten 63  halten die     Ablenker    89, 91 und 93 in Lage.  Zusätzliche Dichtungen für die Lager 27 und  23 sind in den Figuren mit 95 und 97 an  gedeutet. Die Übergangsstelle 10 zwischen den  Teilen 7 und 9 ist so geformt, dass sie einen  ringförmigen Raum 99 bildet.

   Der     niehtmagne-          tische    Teil 15 ist ebenfalls so geformt, dass  er einen ringförmigen Raum 101 bildet.  



  In die durch die Spalten 71, 72, 73, 74 und  Räume 99 und 101 gebildeten Kammern ist  eine fliessbare magnetische     Mischung    M ein  gefüllt. Diese Mischung kann irgendwelcher  bekannter Art sein. Sie muss fliessbar und  von variabler magnetischer Scherfestigkeit  sein, um die Magnetspalten     zwischen    relativ  zueinander beweglichen     Magnetteilen    abschlie  ssen zu können, wenn ein Magnetfeld erzeugt  wird. Das Magnetmaterial kann unter Wir  kung der Zentrifugalkraft aus den Spalten  entfernt werden, um diese zu leeren, wenn  das Feld     aberregt    wird     (Fig.    3).

   Es kann  beispielsweise eine Mischung von trockenem,  pulverförmig fein verteiltem     Eisen    zusammen  mit einem entsprechend fein verteilten Zusatz  von Graphit     verwendet    werden, wie beispiels  weise in der     USA-Patentschrift    Nr. 2 519 449  beschrieben ist. Selbstverständlich kann auch  ein anderes geeignetes Material den gleichen  Zweck erfüllen.

   Die Menge dieses fein ver  teilten     Materials    wird so gewählt, dass, wenn  die Spule 43     aberregt    ist und das Antriebs  element 5     rotiert,    die Mischung unter der Wir-           kung    der Zentrifugalkraft in die Speicher  räume 99          und 101 verdrängt wird, wie in       Fig.    3 dargestellt, und zwar teilweise durch die  Durchgänge 75, 77, 79 und 81 und teilweise  direkt durch die Spalten 71, 72, 73 und 74.  



  Durch Erregung der Spule 43 wird ein  Ringmagnetfeld erzeugt, wie beispielsweise  durch die gestrichelten Linien<B>F</B> in den     Fig.    1  und 4 angedeutet ist. Dieses     Ringmagnetfeld     umschliesst die Spule 43 und durchdringt die  Spalten 71, 72, 73 und 74. Durch Induktion  magnetisiert dieses Feld die fein verteilten       magnetisierbaren    Teilchen des Materials 1T  und zieht sie in die Spalten 71, 72, 73, 74.  Gleichzeitig verändert es die Scherfestigkeit  der Masse des Materials 31. Es wird eine rasche  und gleichmässige, axiale und nach einwärts  gerichtete Verteilung der Teilchen durch die  Öffnungen 75, 77, 79 und 81 erzielt.

   Diese  Öffnungen haben vorzugsweise in Querrich  tung Dimensionen, welche mindestens das Dop  pelte der Dicke der Hülse 65 übertreffen, so  dass die auftretenden magnetischen     Ausfran-          sungserscheinungen    die freie Bewegung des       Materials    durch die Öffnungen nicht stören.  Im Anschluss an eine teilweise Erregung ge  stattet die Feldstärke, welche ihr Maximum  noch nicht erreicht hat, eine gewisse     Scher-          wirkung    im Material     111    in dessen in     Fig.    4  dargestellten Stellung, so dass die Kupplung  mit Schlupf arbeitet.  



  Bei voller Erregung wird die Scherfestig  keit des Materials M genügend gross, um die  Antriebs- und     Abtriebsteile    5 bzw. 59     derart          zusammenzukuppeln,    dass sie unter voller Be  lastung synchron rotieren.  



  Der     nichtmagnetische    Ring 45, der Zwi  schenraum 103 zwischen den     Stanzstücken    33  und 35 und die peripheren Nuten 69 und  Schlitze 75 verhindern einen Kurzschluss des       Ringfeldflusses    F sowohl bezüglich der     Stanz-          stücke    33 und 35 als auch durch den mittleren  Teil des Ringes 65. Dadurch wird der grösste  Teil des Feldflusses zweimal abgelenkt durch  den Ring 65 und über die vier Spalten     77.,     72, 73 und 74,     wie    aus der Zeichnung ersicht  lich.

           Bemerkenswert    ist ferner, dass die äussern  Elemente 37 und 39 nicht. bis zu den Enden  der ringförmigen     Stanzstüeke    29, 31, 33 und  35 reichen. Dadurch wird ungefähr der gleiche  Materialquerschnitt bei einem grösseren Durch  messer, wie bei 0, durch die Schnitte von nur  zwei Elementen 29 und 33 (oder 31 und 35)  erzielt, wie bei einem kleineren mittleren  Durchmesser, beispielsweise bei I, durch drei  Elemente, beispielsweise durch 31, 35 und 39  (oder 29, 33, 37). Dadurch wird eine gleich  mässigere     Flussdichte    in allen Querschnitten  des ringförmig die Spule umschliessenden  magnetischen Materials erzielt. Mit andern  Worten wird das Eisen im     Flusskreis    bestens  ausgenützt, so dass mit einer minimalen Menge  auszukommen ist.

   Die Folge davon ist eine  Gewichtsverminderung, die so weit gehen kann,       da.ss    die Elemente 29, 31, 33, 35, 37, 39 eben  als     Stanzstücke    hergestellt werden können, was  sonst nicht. möglich wäre.  



  Ein weiterer Vorteil der beschriebenen  Magnetkupplung liegt darin, dass die Länge  des magnetischen Kreises minimal gehalten  ist, obschon sie vier Magnetspalten enthält.  Der Grund dafür liegt darin, dass diese Spal  ten einer einzigen Hülse 65 zugeordnet sind,  statt, mehreren solchen Hülsen, wie auch schon  vorgeschlagen wurde. Hinzu kommt noch, dass  die vier Spalten den     Feldfluss    von einer ein  zigen Spule erhalten.

   Während für eine ge  gebene Kapazität diese Spule grösser gemacht  werden muss als eine Einzelspule für eine       Zweispaltenkupplung,    geht dies doch nicht. so  weit, dass ihre     Amperewindungen    und ihr     (Te-          wicht    verdoppelt werden müssen, um die  gleiche Kapazität zu erzielen, wie zwei der  vorerwähnten Kupplungen, deren jede     zwei-          Spalten    aufweist, die einer einzigen Hülse zu  geordnet sind. Der vom magnetischen Ma  terial     zurückzulegende    Weg von den Speicher  räumen 99 und 101 zu ihren Wirkstellen  innerhalb der Spalten 71, 72, 73,     7.1    ist. wesent  lich verkürzt.

   Die Folge davon ist eine schnel  lere Wirkung der Kupplung im Anschluss an  eine Erregung oder     Aberregung.    Der ver  grösserte magnetische Widerstand der vier in  Serie geschalteten Spalten     begünstigt    eben-      falls eine rasche Öffnung der Kupplung durch  Verminderung der     Remanenz    des magneti  schen Kreises.  



       Wie    ohne weiteres verständlich, könnte  unter besonderen Umständen statt der be  schriebenen Ausführungsform, in welcher die  mit dem Element 1 verbundenen Teile die trei  benden Teile sind und die mit der Welle 3  verbundenen Teile angetrieben sind, diese An-.       triebs-    und     Abtriebsanordnung    umgekehrt  werden. Desgleichen kann die Anordnung der  Feldteile und des Zylinders 9 bezüglich der       lIülse    65     umgekehrt        werden.     



  Bezüglich der Schlitze 77, 79 und 81 ist  noch festzustellen, dass die erwähnte Breite  von nicht weniger als dem doppelten Wert der  Dicke der Hülse den Zweck verfolgt, einen  raschen Eintritt des Magnetmaterials in die  Spalten im Anschluss an eine Erregung, wie  auch ein rasches Austreten des Materials aus  diesen Spalten im Anschluss an eine     Aberre-          gung    zu erzielen. Vorzugsweise weisen die  Schlitze 75 die gleiche Breite auf, doch     ist    dies  weniger wichtig, da diese Schlitze nicht in  erster Linie zur Verbesserung der freien Be  wegung des Materials M dienen.

   Wie früher  erwähnt, dienen diese Schlitze 75 hauptsäch  lich der Verhinderung eines Kurzschliessens  des magnetischen Kreises     h'    durch die Hülse  65, da ein solcher Kurzschluss die     Magneti-          sierung    in den Spalten 72 und 73 beeinträch  tigen könnte.



      Magnetic coupling The subject of the present invention is a magnetic coupling of the type in which a flowable magnetic material is used to form a connection in an annular space between the driving and the driven element of the coupling. The magnetic material can be removed from the annular space when the magnetic field is completely de-excited.



  The invention aims to create a short, compact magnetic coupling, in particular for vehicles, which for a given ge, to be transmitted torque compared to the previously known couplings of this type a smaller weight. having.



  According to the invention for this purpose a magnetic coupling with rotating drive and output elements, each having magnetizable parts, between which an annular space serving to accommodate a flowable magnetic material is formed, and with means for generating a magnetic field between these magnetizable parts, characterized in that the field-generating means comprise an annular field coil and axially spaced apart cylinders attached to one of those rotating elements,

   which latter cylinder between itself and a magnetizable part of this rotating part enclose an annular space in which a magnetizable sleeve connected to the other of these rotating elements is arranged in such a way that gaps are formed on opposite sides of this sleeve, in which the flowable magnetic material can flow, said ring-shaped field coil being used to generate a ring magnetic field with lines of force that go through the various magnetizable parts and penetrate the sleeve twice, thus four magnetic gaps, two on each side of the sleeve , forming,

   and wherein the various parts are arranged so that when the coil is excited, the magnetic material is drawn into said magnetic gaps and can flow out of these gaps again when the coil is de-excited.



  The aforementioned, for the formation of the annular space serving, magnetizable part can form a ferromagnetic cylinder, which surrounds the mentioned in the axial direction with inter mediate space of each other and is connected to these and in which the said ring field coil is arranged within the latter magnetizable cylinder is.



  The connection between the ferromagnetic cylinder and the axially spaced apart cylinder can be formed by a non-magnetic ring. The sleeve can have a part in a plane between the said cylinders, which are axially spaced apart from one another, the magnetic resistance of which is greater than that of the rest of the sleeve. For example, it can be provided there with a groove running in the circumferential direction or with openings.



  In the accompanying drawing, an example embodiment of the invention is shown; It shows: FIG. 1 an axial section through an excited magnetic coupling, the section in the upper half along the line A-A of FIG. 2 and the section.

   in the lower half of the line B -B of Fig. 2, Fig. 2 is a partial development for Dar position of the shape of a ferromagnetic sleeve according to the line 2-2 of Fig. 1, Fig. 3 is a partial section for Dar position the position of the finely divided, ferromagnetic material when the filled coupling is de-excited,

   and Fig. 4 is a section corresponding to FIG. 3 to show the position of said finely divided ferromagnetic material when the filled clutch is excited and a torque transmits.



  In the drawings, the same reference numerals are used throughout for corresponding parts.



  In Fig. 1 of the drawing, 1 denotes a nut, for example the flange part of the crankshaft of an explosion engine and 3 denotes an output shaft. With the nut 1 screwed ver and generally denoted by 5, the drive element of the clutch is shown. This drive element 5 comprises a radia len disk-shaped part 7 and an outer peripheral, ferromagnetic (steel) cylindrical ring 9. The elements 7 and 9 are preferably formed by a single shell-shaped steel stamped piece.

   The transition point 10 between the elements 7 and 9 is formed protruding, as he can be seen from Figure 1. The cylinder 9 is surrounded by a reinforcement band 11 and connected to a part 13 of the engine gearbox. A non-magnetic, shell-shaped ring 15, for example made of aluminum, is also attached to the elements 9 and 11 (by welding). This ring 15 acts as a support for an inner field arrangement 17 which forms part of the drive element 5. This field arrangement has a stamped steel hub 19 with a radial flange 21.

   Inside the hub 19 is. a roller bearing 23 is arranged, which by a second, with. the shaft 3 keyed hub 25 is carried. A bearing 27, which is arranged between a tapered end 29 of the shaft 3 and the part 1, is used together with men. the bearing 23 to maintain the co-axiality between the driven and the driving parts.



  The field assembly 17 has a pair of ring-shaped steel stampings 37, 39 and ring-shaped steel stampings 33, 35 and 29, 31. All of these punched pieces are held together by rivets. The punched pieces 37 and 39 are advantageously formed the same, as are the pieces 33 and 35 and the pieces 29 and 31. The punched pieces 29, 33 and 37 and the punched pieces 31, 35 and 39 are bundled so that they form lamellations.

   Before assembly and riveting, between the two resulting lamellations 29, 33, 37 and 31, 35, 39, an annular field coil 43 and a non-magnetic spacer ring 45, the latter preferably made of aluminum or brass, is arranged. After the parts are riveted together, the coupling appears, as shown in Fig. 1 Darge, the field coil 43 between the Lamelliernngen 29, 33, 37 and 31, 35, 39 is kept ge. The ring 45 is held in position by the edges of the outer cylindrical parts of the punching pieces 29 and 31 and the pieces 33 and 35 overlap by Zylin derteile.

   The outer cylindrical surfaces of the stamped pieces 33 and 35 are provided with grooves, as indicated at 47, for example.



  At the hub 19, a support 49 for an insulating coil 51 is connected, which carries slip rings 53 for brushes, which are arranged in a suitable excitation circuit. are. The brushes and the excitation circuit are, as they are known, not shown. Lines 55, which are attached in a suitable manner at 5 7, complete the circuit through the coil 43. Suitable openings (not shown) permit the lines 55 to be passed through the field arrangement 17 to the coil 43.



  The parts described so far can hereinafter be referred to as the drive part or Feldvorrich device of the magnetic coupling. You are powered by Part 1. The output arrangement is formed by a suitable plate-shaped, ferromagnetic steel punch 59. Its central part 61 is connected to the hub 25 by means of rivets 63. The outer cylindrical edge or sleeve 65 of the part 59 is arranged between the outer surfaces of the punched pieces 33 and 35 and the cylindrical edge of the disc 7.

   This sleeve 65 has groups of outer grooves 67 arranged at a distance from one another, as well as a larger central groove 69. This forms four separate gaps 71, 72, 73, 74. All these columns preferably have radial dimensions of 1.2-1.6 mm to 111s inches).



  For the purpose of stripping the left gap pair 73, 74 from. Right pair of gaps 71, 72 peripheral elongated slots or openings 75 are provided in the sleeve 65. These slots 75 together with the groove 69 cause an increased magnetic resistance in the center plane of the sleeve 65 and thus an increased degree of magnetic isolation between the left and right ends of the sleeve.



  Every second of the slots 75 transverse slots 77 are assigned. Further transverse slots 79, which extend axially through the part 59 and lie opposite the edge slots 81 of this part, are arranged in a stepped arrangement with respect to the transverse slots 77. The transverse slots 77, 79 and the slots 81 are all arranged axially, although certain deviations can be tolerated. The adjacent ends 83 of the slots 79 and the slots 81 overlap, seen in the peripheral direction, the two ends 85 of the slots 77. The slots 77, 79 and 81 serve to facilitate the distribution of flowable, magnetic material M, as described below becomes.

   In the case of a magnetic coupling with a mean diameter of about 30 cm, for example, eight of these slots shown in Fig. 2 are used ver.



  Conical, with the part 7 and 25 verbun dene deflectors 87 and 89 seal the outer part of the space between the parts 7 and 59 from. Further deflectors 91 and 93, which are connected to the hub 25, the NEN for sealing the space between tween the parts 59 and 17. The rivets 63 hold the deflectors 89, 91 and 93 in position. Additional seals for the bearings 27 and 23 are indicated in the figures with 95 and 97. The transition point 10 between the parts 7 and 9 is shaped in such a way that it forms an annular space 99.

   The non-magnetic part 15 is also shaped in such a way that it forms an annular space 101.



  In the chambers formed by the columns 71, 72, 73, 74 and spaces 99 and 101, a flowable magnetic mixture M is filled. This mixture can be of any known type. It must be flowable and of variable magnetic shear strength in order to be able to close the magnetic gaps between magnet parts that can move relative to one another when a magnetic field is generated. The magnetic material can be removed from the columns under the action of centrifugal force in order to empty them when the field is de-excited (Fig. 3).

   For example, a mixture of dry, powdery, finely divided iron together with a correspondingly finely divided addition of graphite can be used, as is described, for example, in US Pat. No. 2,519,449. Of course, another suitable material can also serve the same purpose.

   The amount of this finely divided material is chosen so that when the coil 43 is de-excited and the drive element 5 rotates, the mixture is displaced into the storage spaces 99 and 101 under the action of centrifugal force, as in FIG. 3 partly through the passages 75, 77, 79 and 81 and partly directly through the columns 71, 72, 73 and 74.



  By exciting the coil 43, a ring magnetic field is generated, as indicated for example by the dashed lines <B> F </B> in FIGS. 1 and 4. This ring magnetic field surrounds the coil 43 and penetrates the gaps 71, 72, 73 and 74. This field magnetizes the finely distributed magnetizable particles of the material 1T by induction and pulls them into the gaps 71, 72, 73, 74. At the same time, it changes the shear strength the mass of the material 31. A rapid and even, axial and inwardly directed distribution of the particles through the openings 75, 77, 79 and 81 is achieved.

   These openings preferably have dimensions in the transverse direction which are at least twice the thickness of the sleeve 65, so that the magnetic fraying phenomena that occur do not interfere with the free movement of the material through the openings. Following partial excitation, the field strength, which has not yet reached its maximum, creates a certain shear effect in the material 111 in its position shown in FIG. 4, so that the clutch works with slip.



  When fully energized, the shear strength of the material M is sufficiently large to couple the drive and output parts 5 and 59 together in such a way that they rotate synchronously under full loading.



  The non-magnetic ring 45, the intermediate space 103 between the punched pieces 33 and 35 and the peripheral grooves 69 and slots 75 prevent a short circuit of the ring field flux F both with respect to the punched pieces 33 and 35 and through the middle part of the ring 65 most of the field flux is deflected twice by the ring 65 and across the four columns 77, 72, 73 and 74, as can be seen from the drawing.

           It is also noteworthy that the outer elements 37 and 39 are not. extend to the ends of the annular punching pieces 29, 31, 33 and 35. As a result, approximately the same material cross-section is achieved with a larger diameter, as with 0, through the cuts of only two elements 29 and 33 (or 31 and 35), as with a smaller mean diameter, for example with I, through three elements, for example through 31, 35 and 39 (or 29, 33, 37). As a result, a more uniform flux density is achieved in all cross sections of the magnetic material surrounding the coil in a ring shape. In other words, the iron in the river circle is optimally used, so that a minimal amount is enough.

   The consequence of this is a weight reduction that can go so far that the elements 29, 31, 33, 35, 37, 39 can be manufactured as stamped pieces, which otherwise cannot. it is possible.



  Another advantage of the magnetic coupling described is that the length of the magnetic circuit is kept to a minimum, although it contains four magnetic gaps. The reason for this is that these columns are assigned to a single sleeve 65, instead of several such sleeves, as has already been proposed. In addition, the four columns receive the field flux from a single coil.

   While this coil must be made larger for a given capacity than a single coil for a two-gap clutch, this is not possible. so far that their ampere-turns and their weight have to be doubled in order to achieve the same capacity as two of the aforementioned couplings, each of which has two columns which are assigned to a single sleeve. The material to be covered by the magnetic material Clear away from the memory 99 and 101 to their effective points within the columns 71, 72, 73, 7.1 is significantly shortened.

   The consequence of this is a faster action of the coupling following excitation or de-excitation. The increased magnetic resistance of the four columns connected in series also favors a quick opening of the coupling by reducing the remanence of the magnetic circuit.



       As is readily understandable, under special circumstances, instead of the embodiment described, in which the parts connected to the element 1 are the driving parts and the parts connected to the shaft 3 are driven, this could. drive and output arrangement are reversed. Likewise, the arrangement of the field parts and the cylinder 9 with respect to the sleeve 65 can be reversed.



  With regard to the slots 77, 79 and 81 it should also be noted that the mentioned width of not less than twice the value of the thickness of the sleeve serves the purpose of rapid entry of the magnetic material into the gaps following excitation, as well as rapid exit of the material from these gaps following an aberration. The slots 75 are preferably of the same width, but this is less important since these slots are not primarily used to improve the free movement of the material M.

   As mentioned earlier, these slots 75 mainly serve to prevent the magnetic circuit h 'from being short-circuited by the sleeve 65, since such a short-circuit could impair the magnetization in the gaps 72 and 73.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH Magnetkupplung mit rotierenden Antriebs und Abtriebselementen, die je magnetisierbare Teile aufweisen, zwischen welchen ein zur Auf nahme eines fliessbaren magnetischen Materials dienender ringförmiger Raum gebildet ist, und mit Mitteln zur Erzeugung eines magnetischen Feldes zwischen diesen magnetisierbaren Tei len, dadurch gekennzeichnet, dass die feld erzeugenden Mittel eine ringförmige Feldspule und axial mit Zwischenraum voneinander an geordnete, an einem jener rotierenden Ele mente befestigte Zylinder (33, 35) umfassen, welch letztere Zylinder zwischen sich und einem magnetisierbaren Teil (9) dieses rotie- renden Teils einen ringförmigen Raum ein schliessen, PATENT CLAIM Magnetic coupling with rotating drive and output elements, each having magnetizable parts, between which an annular space serving to receive a flowable magnetic material is formed, and with means for generating a magnetic field between these magnetizable parts, characterized in that the field Generating means comprise an annular field coil and axially spaced apart cylinders (33, 35) attached to one of those rotating ele ments, which latter cylinder between itself and a magnetizable part (9) of this rotating part enclose an annular space , in welchem eine mit dem andern dieser rotierenden Elemente verbundene ma- ; gnetisierbare Hülse (65) derart angeordnet ist, dass an gegenüberliegenden Seiten dieser Hülse Spalten gebildet sind, in welche das fliessbare magnetische Material fliessen kann, wobei die genannte ringförmige Feldspule zur Er- ; in which one ma- connected to the other of these rotating elements; gnetisbaren sleeve (65) is arranged in such a way that gaps are formed on opposite sides of this sleeve, into which the flowable magnetic material can flow, said annular field coil for the purpose of; zeugung eines Ringmagnetfeldes mit Kraft linien dient, die durch die verschiedenen magnetisierbaren Teile gehen und die Hülse zweimal durchdringen, dadurch vier Magnet spalten, je zwei auf jeder Seite der Hülse, bildend, und wobei die verschiedenen Teile so angeordnet sind, dass bei Erregung der Spule das magnetische Material in die genannten Magnetspalten gezogen wird und bei Aberre- gung der Spule wieder aus diesen Spalten ab fliessen kann. Generation of a ring magnetic field with lines of force that go through the various magnetizable parts and penetrate the sleeve twice, thereby splitting four magnets, two on each side of the sleeve, and the different parts are arranged so that when the coil is excited the magnetic material is drawn into the aforementioned magnetic gaps and can flow out of these gaps again when the coil is de-energized. UNTERANSPRÜCHE 1. Magnetkupplung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der genannte magnetisierbare Teil (9) einen ferromagneti- schen Zylinder bildet, der die genannten axial mit Zwischenraum voneinander angeordneten Zylinder umschliesst und an diesen befestigt ist, und dass die genannte Ringfeldspule inner halb dieser letztgenannten magnetisierbaren Zylindern angeordnet ist. 2. SUBClaims 1. Magnetic coupling according to claim, characterized in that said magnetizable part (9) forms a ferromagnetic cylinder which encloses said axially spaced cylinders and is attached to them, and that said ring field coil is inside the latter magnetizable cylinders is arranged. 2. Magnetkupplung nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung zwischen dem ferromagnetischen Zylinder und den axial mit Zwischenraum voneinander an geordneten Zylindern durch einen nicht magnetischen Ring (15) gebildet ist. 3. Magnetkupplung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (65) in einer Ebene zwischen den axial mit Zwi schenraum voneinander angeordneten Zylin dern einen Teil aufweist, dessen magnetischer Widerstand grösser ist als derjenige des übri gen Hülsenteils. Magnetkupplung nach Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwecks Bil dung des Teils mit höherem magnetischem Widerstand die Hülse in Umfangsrichtung mit wenigstens einer Nute (69) versehen ist. 5. Magnetic coupling according to dependent claim 1, characterized in that the connection between the ferromagnetic cylinder and the axially spaced apart cylinders is formed by a non-magnetic ring (15). 3. Magnetic coupling according to claim, characterized in that the sleeve (65) in a plane between the axially arranged with inter mediate space from each other Zylin countries has a part whose magnetic resistance is greater than that of the remaining sleeve part. Magnetic coupling according to dependent claim 3, characterized in that for the purpose of forming the part with higher magnetic resistance, the sleeve is provided with at least one groove (69) in the circumferential direction. 5. Magnetkupplung nach Unteransprueh 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwecks Bil dung des Teils mit höherem magnetischem Wi derstand die Hülse Durchbrechungen (75) aufweist. 6. Magnetkupplung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass an der Hülse längliche Durchbrechungen vorgesehen sind. 7. Magnetkupplung nach Unteranspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse zu sätzliche, axial gerichtete Durchbrechungen (79, 81, 85) aufweist, die dazu bestimmt sind, die Bewegungen des magnetischen Materials in die genannten Spalten und aus diesen zu rück zu erleichtern, um ein rasches Füllen und Entleeren dieser Spalten zu ermöglichen. B. Magnetic coupling according to sub-claim 3, characterized in that the sleeve has openings (75) for the purpose of forming the part with a higher magnetic resistance. 6. Magnetic coupling according to claim, characterized in that elongated openings are provided on the sleeve. 7. Magnetic coupling according to dependent claim 6, characterized in that the sleeve has additional, axially directed openings (79, 81, 85) which are intended to facilitate the movements of the magnetic material in and out of said columns, to allow these gaps to be filled and emptied quickly. B. Magnetkupplung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse und die genannten axial mit Zwischenraum von einander angeordneten Zylinder an ihrer Au ssenseite nicht durchbrochene, in Umfangsrich tung verlaufende Nuten aufweisen. 9. Magnetkupplung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass an den Enden des die Hülse umschliessenden Zylinders ring förmige Teile gebildet sind, welche einen Speicherraum für das aus den Magnetspalten verdrängte magnetische Material bilden. 10. Magnetic coupling according to claim, characterized in that the sleeve and the said cylinders, which are axially spaced apart from one another, have non-perforated grooves running in the circumferential direction on their outside. 9. Magnetic coupling according to claim, characterized in that ring-shaped parts are formed at the ends of the cylinder surrounding the sleeve, which form a storage space for the magnetic material displaced from the magnetic gaps. 10. Magnetkupplung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Feldspule von mindestens einem Satz ringför miger ferromagnetischer Stanzstücke um- schlossen ist, die die genannte Spule allseitig umfassen, wobei jedes dieser Stanzstücke einen innern Flansch aufweist, mittels welchem es innerhalb der Spule an seinem Träger be festigt ist. 11. Magnetic coupling according to claim, characterized in that the said field coil is enclosed by at least one set of ring-shaped ferromagnetic punched pieces which encompass the said coil on all sides, each of these punched pieces having an inner flange by means of which it can be attached to its carrier inside the coil is consolidated. 11. Magnetkupplung nach rnteransprueh 10, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Satz zusätzlich ein äusseres, mit. ihm gebündeltes, ferromagnetisches Element aufweist, das mit den ringförmigen Stanzstücken verbunden ist, wobei jedes dieser äussern Elemente einen Flansch aufweist, der an den Flanschen der Stanzstücke befestigt ist. 12. Magnetic coupling according to claim 10, characterized in that each set also has an outer, with. it has bundled, ferromagnetic element which is connected to the annular stampings, each of these outer elements having a flange which is attached to the flanges of the stampings. 12. Magnetkupplung nach Patentansprueh, gekennzeichnet durch eine ringförmige Feld spule, durch mindestens ein Paar ringförmiger ferromagnetischer Stanzstücke, welche diese Spule allseitig umschliessen, wobei jedes Stanz- stück einen nach einwärts gerichteten Flansch innerhalb des Spulenkernes aufweist und Mit tel zum Befestigen dieses Flansches an T äger des Stanzstüekes. 13. Magnetic coupling according to patent claim, characterized by an annular field coil, by at least one pair of annular ferromagnetic stamped pieces which surround this coil on all sides, each stamped piece having an inwardly directed flange within the coil core and means for attaching this flange to the day of the Stampings. 13th Magnetkupplung nach Unteransprueh 12, gekennzeichnet. durch ein äusseres ferro- magnetisches Stanzstüek, welches mit dem ge nannten Paar ringförmiger ferromagnetischer Stanzstüeke gebündelt ist, wobei innere und äussere kreisförmige Flussquerschnitte des ferromagnetisehen Kreises, welche durch die gebündelten Teile gebildet werden, mindestens angenähert gleich gross sind. Magnetic coupling according to Unteransprueh 12, marked. by an outer ferromagnetic punch, which is bundled with the pair of ring-shaped ferromagnetic punched pieces mentioned, inner and outer circular flow cross-sections of the ferromagnetic circle, which are formed by the bundled parts, are at least approximately the same size.
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