DE102007060524A1

DE102007060524A1 - Magnetic friction clutch for drive systems such as vehicle door or lift gate opening mechanisms has magnetic circuit electromagnetic coil that is operable to clamp three friction discs together and allow torque transfer to drive device

Info

Publication number: DE102007060524A1
Application number: DE200710060524
Authority: DE
Inventors: Borys M. Thornhill Shchokin; John Oakville Grach; Dan Richmond Hill Cosmin; Victor Toronto GUSEV
Original assignee: Magna Closures Inc
Current assignee: Magna Closures Inc
Priority date: 2006-12-15
Filing date: 2007-12-13
Publication date: 2008-07-03
Also published as: CA2614413A1

Abstract

Three friction discs comprise a first driving disc (56) rotating with a drive gear and movable along an output shaft (24), and two driven discs (60), each being driven with the output shaft. Each friction disc is applied with frictional coating such as Ferrous Aluminide to enhance the frictional coefficient between respective discs. A magnetic circuit includes an electromagnetic coil that is operable, when energized, to clamp the three friction discs together and allow torque to be transferred from a prime mover to a driven device through the friction discs.

Description

Gebiet der ErfindungField of the invention

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kupplungsmechanismus für Antriebssysteme, wie bspw. Fahrzeugtür- oder Hub- bzw. Hebetüröffnungsmechanismen. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine magnetische Reibkupplung für solche Antriebsysteme und andere geeignete Anwendungen.The The present invention relates to a coupling mechanism for drive systems, such as vehicle door or lifting or lifting door opening mechanisms. In particular, the present invention relates to a magnetic Friction clutch for such drive systems and other suitable applications.

Hintergrund der ErfindungBackground of the invention

Viele Antriebssysteme, wie bspw. Fahrzeughebetüröffner, umfassen eine Kupplung, die arbeitet, um den elektrischen Antrieb von dem Mechanismus zu lösen bzw. zu entkuppeln, der normalerweise die Hebetür betätigt, so dass eine manuelle Betätigung der Hebetür erreicht werden kann. Herkömmlicherweise hatten solche Kupplungen mechanische verzahnte Kupplungen bzw. Zahnkupplungen, die die notwendigen Drehmoment-Handhabungsfähigkeiten bereitstellen, die für Antriebsysteme zum Betätigen schwerer Vorrichtungen erforderlich sind, wie bspw. Fahrzeughebetüröffner.Lots Drive systems, such as vehicle lift door openers, include a clutch, which works to power the electric drive from the mechanism solve or to uncouple, which normally operates the lift gate, leaving a manual Actuation of liftgate can be achieved. traditionally, had such couplings mechanical toothed couplings or toothed couplings, which provide the necessary torque handling capabilities that for drive systems to operate heavy devices are required, such as. Fahrzeughebetueröffner.

Obgleich solche gezahnten Kupplungen eine weite Verwendung hatten, haben diese einige Nachteile. Insbesondere müssen solche Kupplungen lediglich in Nichtlastzuständen eingekuppelt und entkuppelt sein, wobei keine relative Bewegung zwischen den Zahnringen oder eine Beschädigung der Kupplungskomponenten auftreten kann. Weiterhin gibt es für den Fall eines Überlastzustands, der in einem Antriebsystem auftritt, einschließlich einer gezahnten Kupplung, eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass eine Beschädigung bei Komponenten in dem Antriebsystem auftreten wird, da die Kupplung nicht schlupfen kann und somit müssen die Antriebskomponenten die Überlastkräfte übertragen. Ebenfalls sind gezahnte Kupplungen verhältnismäßig teuer in der Herstellung.Although Such serrated couplings have had wide use these are some disadvantages. In particular, such couplings only need in non-load conditions engaged and uncoupled, with no relative movement between the toothed rings or damage to the coupling components can occur. Furthermore, in the case of an overload condition, there is which occurs in a drive system, including a toothed coupling, a high probability of damage to components in the drive system will occur because the clutch can not slip and thus the need to Drive components transmit the overload forces. Also toothed couplings are relatively expensive to manufacture.

Eine bekannte Alternative zu mechanischen Zahnradkupplungen besteht darin, magnetische Reibkupplungen zu verwenden, wobei eine Antriebsscheibe in Reibkontakt zu einer angetriebenen Scheibe durch ein elektromagnetisches Feld gebracht wird. Wenn das elektromagnetische Feld erregt wird, wird eine Normalkraft durch die Scheiben erzeugt, die das angetriebene und die antreibende Scheibe zusammendrängen wird und es wird ein Drehmoment bei der antreibenden Scheibe zu der angetriebenen Scheibe durch die Reibkraft zwischen den Scheiben übertragen. Umgekehrt wird, wenn das elektromagnetische Feld abgeschaltet bzw. abgeregt wird, die Normalkraft entfernt und im wesentlichen kein Drehmoment wird zwischen der angetriebenen und der antreibenden Scheibe übertragen.A known alternative to mechanical gear clutches is to use magnetic friction clutches, wherein a drive pulley in frictional contact with a driven disk by an electromagnetic Field is brought. When the electromagnetic field is excited, a normal force is generated by the discs that the driven and the driving pulley will squeeze together and it becomes a torque at the driving pulley to the driven pulley transmit the frictional force between the discs. Conversely, when the electromagnetic field is turned off or de-energized, the normal force is removed and essentially no torque is transmitted between the driven and the driving pulley.

Anders als Zahnkupplungen können, wenn magnetische Reibkupplungen Überlastzuständen und/oder dynamischen Lasten ausgesetzt sind, diese augenblicklich schlupfen, was eine mechanische Beschädigung für die Kupplung und/oder die antreibende und angetriebene Vorrichtung verhindert.Different as toothed couplings, when magnetic friction clutches overload conditions and / or are exposed to dynamic loads, slipping them instantly, what a mechanical damage for the Clutch and / or the driving and driven device prevents.

Während magnetische Reibkupplungen des Stands der Technik in einer Vielzahl von Anwendungen verwendet werden und Vorteile gegenüber Zahnkupplungen bieten, haben diese ebenfalls Nachteile, wenn der Raum, in den die Kupplung zu installieren ist, begrenzt ist und/oder das Drehmoment, das die Kupplung übertragen muss, verhältnismäßig hoch ist. Im allgemeinen steht die Drehmomentübertragungsfähigkeit von bekannten magnetischen Reibkupplungen in bezug zu dem Durchmesser der angetriebenen und antreibenden Scheibe und höhere Drehmomentübertragungsfähigkeiten können nur mit Scheiben mit verhältnismäßig großen Durchmessern erreicht werden. Insbesondere waren bekannte magnetische Reibkupplungen nicht für Fahrzeuganwendungen geeignet, wie bspw. für Hebetüröffner, die eine verhältnismäßig hohe Drehmomentübertragungsfähigkeit erfordern und bislang ein begrenztes Volumen haben, in dem die Kupplung installiert werden kann.While magnetic Friction clutches of the prior art in a variety of applications be used and offer advantages over gear couplings, These also have disadvantages when the space in which the clutch to install is limited and / or the torque that transmitted the clutch must, is relatively high. In general, the torque transmission capability stands known magnetic friction clutches with respect to the diameter the driven and driving pulley and higher torque transmission capabilities can achieved only with discs with relatively large diameters become. In particular, known magnetic friction clutches were not for vehicle applications suitable, such as for Lift gate opener, the one relatively high Torque capacity require and so far have a limited volume in which the clutch can be installed.

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine neue magnetische Reibkupplung bereitzustellen, die zumindest einen Nachteil des Stands der Technik vermeidet oder mindert.It It is an object of the present invention to provide a novel magnetic friction clutch to provide at least one disadvantage of the prior art avoids or reduces.

Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine magnetische Reibkupplung bereitgestellt, die aufweist: ein Antriebszahnrad bzw. antreibendes Zahnrad, um ein Drehmoment von einer Antriebsmaschine zu empfangen, eine Ausgabewelle, um das Drehmoment von der Antriebsmaschine zu einer angetriebenen Vorrichtung auszugeben, wenn die Kupplung in Eingriff bzw. eingekuppelt ist, drei Reibscheiben, wobei eine erste Scheibe von den drei Scheiben eine erste antreibende Scheibe ist, jede antreibende Scheibe sich mit dem Antriebszahnrad dreht und entlang der Ausgabewelle beweglich bzw. bewegbar ist, eine zweite Scheibe der Reibscheiben eine erste angetriebene Scheibe ist, jede angetriebene Scheibe sich mit der Ausgabewelle dreht und eine dritte Scheibe der Reibscheiben eine von einer zweiten an getriebenen Scheibe oder einer zweiten antreibenden Scheibe ist, wobei jede Reibscheibe einen Reibüberzug umfasst, der auf deren Oberflächen angebracht ist, um den Reibkoeffizienten zwischen jeweiligen Scheiben zu erhöhen, und einen magnetischen Schaltkreis einschließlich einer elektromagnetischen Spule, die betriebsbereit ist, wenn diese erregt ist, um die drei Reibscheiben aneinander zu klemmen, um zu ermöglichen, dass ein Drehmoment von einer Antriebsmaschine zu einer angetriebenen Vorrichtung durch die Reibscheiben übertragen wird.According to a first aspect of the present invention, there is provided a magnetic friction clutch comprising: a driving gear for receiving torque from an engine, an output shaft for outputting torque from the engine to a driven device when the clutch three friction plates, wherein a first disc of the three discs is a first driving disc, each driving disc rotates with the drive gear and is movable along the output shaft, a second disc of the friction discs is a first driven one Disk is each driven pulley rotating with the output shaft and a third pulley of the friction pulleys is one of a second driven pulley or a second driving pulley, each friction pulley comprising a friction coating mounted on the surfaces thereof to increase the coefficient of friction between j to increase discs, and a magnetic circuit including an electromagnetic coil which is operable when energized to clamp the three friction plates together to allow a Torque is transmitted from a prime mover to a driven device through the friction plates.

Vorzugsweise ist der Reibüberzug Eisenaluminid. Ebenfalls bevorzugt wird der Überzug durch thermisches Sprühen aufgebracht.Preferably is the rubbing coating Iron aluminide. Also preferably, the coating is applied by thermal spraying.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine magnetische Reibkupplung bereitgestellt, die aufweist: ein Antriebszahnrad, um ein Drehmoment von einer Antriebsmaschine zu empfangen, eine Ausgabewelle, um das Drehmoment von der Antriebsmaschine zu einer angetriebenen Vorrichtung auszugeben, wenn die Kupplung in Eingriff ist, drei Reibscheiben, wobei jede Reibscheibe einen äußeren ringförmigen Bereich aufweist, der von einem inneren ringförmigen Bereich durch zumindest zwei Luftspalte getrennt ist, wobei die Fläche des äußeren ringförmigen Bereichs im wesentlichen dieselbe wie die Fläche des inneren ringförmigen Bereichs ist, und wobei ein Reibüberzug auf zumindest die innere ringförmige Fläche und die äußere ringförmige Fläche von jeder Reibscheibe angewendet wird, wobei eine erste Scheibe der drei Reibscheiben eine erste angetriebene Scheibe ist, die sich mit dem Antriebszahnrad dreht und entlang der Ausgabewelle beweglich ist, eine zweite Scheibe der Reibscheiben zumindest eine erste angetriebene Scheibe ist, die sich mit der Ausgabewelle dreht und entlang der Ausgabewelle beweglich ist und eine dritte Scheibe der Reibscheiben eine zweite antreibende Scheibe ist, die sich mit dem Antriebszahnrad dreht und entlang der Ausgabewelle beweglich ist, einen Rotor, der sich mit der Ausgabewelle dreht, eine Armatur, die sich mit dem antreibenden Zahnrad dreht, einen magnetischen Kern und einen magnetischen Schaltkreis einschließlich einer elektromagnetischen Spule, die innerhalb einer ringförmigen Aussparung angeordnet ist, die zwischen dem Rotor und dem magnetischen Kern gebildet ist, wobei die elektromagnetische Spule betriebsbereit, wenn diese eingeschaltet bzw. erregt ist, um die drei Reibscheiben und die Armatur und den Rotor aneinander zu klemmen, um zu ermöglichen, dass ein Drehmoment von einer Antriebsmaschine zu einer angetriebenen Vorrichtung durch die Reibscheiben übertragen wird.According to one Another aspect of the present invention is a magnetic A friction clutch is provided, comprising: a drive gear to receive torque from an engine, an output shaft, about the torque from the prime mover to a driven one Issue device when the clutch is engaged, three Friction discs, each friction disc has an outer annular portion of an inner annular Area is separated by at least two air gaps, wherein the Surface of the outer annular area substantially the same as the area of the inner annular portion is, and being a rubbing coating on at least the inner annular area and the outer annular surface of each friction disc is applied, wherein a first disc of three friction discs is a first driven disc, which is rotates with the drive gear and movable along the output shaft is a second disc of the friction discs at least a first driven Disk is that rotates with the output shaft and along the Output shaft is movable and a third disc of the friction discs a second driving pulley is connected to the drive gear rotates and is movable along the output shaft, a rotor that turns with the output shaft, a fitting that fits with the driving gear rotates, a magnetic core and a magnetic Circuit including an electromagnetic coil that is inside an annular recess is arranged between the rotor and the magnetic core is formed, with the electromagnetic coil ready, when it is energized or energized to the three friction plates and to clamp the armature and the rotor together to allow that a torque from a prime mover to a driven Device is transmitted through the friction plates.

Vorzugsweise wird der Reibüberzug ebenfalls auf den Rotor und die Armatur angebracht. Ebenfalls bevorzugt ist der Reibüberzug Eisenaluminid.Preferably becomes the rubbing coating also attached to the rotor and the fitting. Also preferred is the rubbing coating Iron aluminide.

Die vorliegende Erfindung stellt eine neue magnetische Reibkupplung bereit, die in der Lage ist, eine verhältnismäßig hohe Drehmomentübertragung für Reibscheiben eines gegebenen Durchmessers im Vergleich zu magnetischen Kupplungen des Stands der Technik zu übertragen. Ein Reibüberzug mit einer guten magnetischen Permeabilität, wie bspw. Eisenaluminid ober dergleichen, wird an den inneren und äußeren ringförmigen Bereich der drei Reibscheiben angebracht und erhöht den Reibkoeffizienten der Scheiben mit einer geringen Verringerung in der Klemmkraft, die durch die Kupplung entwickelt wird.The The present invention provides a novel magnetic friction clutch ready, which is capable of a relatively high torque transmission for friction plates of a given diameter compared to magnetic couplings of the prior art. A friction coating with a good magnetic permeability, such as iron aluminide above, is attached to the inner and outer annular portions of the three friction plates and increased the coefficient of friction of the discs with a small reduction in the clamping force developed by the coupling.

Kurze Beschreibung der ZeichnungShort description of the drawing

Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nunmehr beschrieben, lediglich beispielhaft und unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren.preferred embodiments The present invention will now be described, only by way of example and with reference to the attached figures.

1 zeigt eine Einzelteilansicht einer magnetischen Reibkupplung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung. 1 shows an exploded view of a magnetic friction clutch in accordance with the present invention.

2 zeigt einen Querschnitt der magnetischen Reibpumpe aus 1. 2 shows a cross section of the magnetic friction pump 1 ,

3 zeigt eine angetriebene Scheibe, die mit der magnetischen Reibkupplung aus 1 verwendet wird. 3 shows a driven pulley, with the magnetic friction clutch 1 is used.

4 zeigt eine antreibende Scheibe, die mit der magnetischen Reibkupplung aus 1 verwendet wird. 4 shows a driving disc, which with the magnetic friction clutch 1 is used.

Detaillierte Beschreibung der ErfindungDetailed description the invention

Eine Ausführungsform einer magnetischen Reibkupplung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung wird im allgemeinen mit Bezugsziffer 20 in 1 und 2 bezeichnet. Die Kupplung 20 umfasst eine Ausgabewelle 24, die sich auf einem Paar von Lagern 28 und 32 dreht. Die Ausgabewelle 24 ist mit einer Vorrichtung, die anzutreiben ist, zu verbinden, wie bspw. eine Fahrzeughebetür oder eine andere Vorrichtung, die ein Drehmoment von einer Antriebsmaschine erfordert, die über die Kupplung 20 geliefert wird.An embodiment of a magnetic friction clutch in accordance with the present invention is generally indicated by reference numeral 20 in 1 and 2 designated. The coupling 20 includes an output shaft 24 that are on a pair of camps 28 and 32 rotates. The output wave 24 is to be connected to a device that is to be driven, such as a vehicle lift door or other device that requires torque from a prime mover, via the clutch 20 is delivered.

In der Ausführungsform, die in 1 und 2 dargestellt ist, wird angenommen, dass die Vorrichtung, die anzutreiben ist, mit dem Ende der Ausgabewelle 24 neben dem Lager 28 verbunden wird, es wird aber ebenfalls angenommen, dass in anderen Ausführungsformen die Vorrichtung, die an zutreiben ist, mit dem Ende der Ausgabewelle 24 neben dem Lager 32 verbunden sein kann.In the embodiment which is in 1 and 2 2, it is assumed that the device to be driven is at the end of the output shaft 24 next to the camp 28 it is also believed, however, that in other embodiments, the device to be driven is connected to the end of the output shaft 24 next to the camp 32 can be connected.

Die Kupplung 20 umfasst weiterhin einen magnetischen Kern 36, der eine elektromagnetische Windung bzw. Wicklung 40 hält. Der magnetische Kern 36 wird vorzugsweise aus einem Material, wie bspw. Eisen, hergestellt, das eine gute magnetische Permeabilität aufweist, was die Erzeugung und Bildung von magnetischen Feldern unterstützt.The coupling 20 further comprises a magnetic core 36 that is an electromagnetic winding 40 holds. The magnetic core 36 is preferably made of a material, such as iron, which has good magnetic permeability, which aids in the generation and formation of magnetic fields.

Die elektromagnetische Wicklung 40 wird über einen geeigneten elektrischen Strom eingeschaltet, der an einem Satz von Anschlüssen 44 vorgesehen ist, die auf der Wicklung 40 für diesen Zweck enthalten sind, und die Anschlüsse 44 erstrecken sich durch den magnetischen Kern 36, um sich mit der Versorgung des elektrischen Stroms zu verbinden. Das Lager 28 ist innerhalb des Kerns 36 angebracht, so dass die Ausgabewelle 24 frei bezüglich des Kerns 36 drehen kann, während das Lager 32 in einem Gehäuse (nicht dargestellt) für die Kupplung 20 angebracht ist.The electromagnetic winding 40 becomes Turned on by a suitable electrical current, connected to a set of connectors 44 is provided on the winding 40 included for this purpose, and the connections 44 extend through the magnetic core 36 to connect to the supply of electric power. The warehouse 28 is inside the core 36 attached so that the output shaft 24 free with respect to the nucleus 36 can rotate while the bearing 32 in a housing (not shown) for the clutch 20 is appropriate.

Ein Rotor 48 ist an der Ausgabewelle 24 befestigt und dreht sich mit dieser. Der Rotor 48 umfasst eine zylindrische Wand an seinem äußeren Umfang, die sich zurück zu dem Kern 36 erstreckt, so dass, wenn die Kupplung 20 zusammengebaut ist, die Wicklung 40 in einem Gehäuse aufgenommen ist, das durch den Kern 36 und den Rotor 48 gebildet ist, wie am besten in 2 zu sehen ist. Wie der Kern 36 ist der Rotor 48 ebenfalls vorzugsweise aus einem Material, wie bspw. Eisen, hergestellt, das eine gute magnetische Permeabilität aufweist, was die Erzeugung und Bildung von magnetischen Feldern unterstützt.A rotor 48 is at the output shaft 24 attached and turns with this. The rotor 48 includes a cylindrical wall at its outer periphery, which is back to the core 36 extends, so when the clutch 20 assembled, the winding 40 housed in a housing that passes through the core 36 and the rotor 48 is formed as best in 2 you can see. Like the core 36 is the rotor 48 also preferably made of a material, such as iron, which has good magnetic permeability, which promotes the generation and formation of magnetic fields.

Die Ausgabewelle 24 umfasst weiterhin eine Nabe 52, die sich mit der Welle 24 und dem Rotor 48 dreht. Die Nabe 52 umfasst eines oder mehrere Indexregister, wie bspw. den dargestellten Satz von vier Zähnen. Ein Satz von drei Reibscheiben einschließlich einer ersten antreibenden Scheibe 56, einer angetriebenen Scheibe 60 und einer zweiten antreibenden Scheibe 64 sind entlang der Ausgabewelle 24 neben dem Rotor 48 angeordnet.The output wave 24 further includes a hub 52 that deals with the wave 24 and the rotor 48 rotates. The hub 52 includes one or more index registers, such as the illustrated set of four teeth. A set of three friction disks including a first driving disk 56 , a powered disc 60 and a second driving disc 64 are along the output shaft 24 next to the rotor 48 arranged.

Wie am besten in 3 zu sehen ist, umfasst die angetriebene Scheibe 60 an ihrer radialen Mitte einen Satz von Indexregistern 62, die komplementär zu denjenigen der Nabe 52 sind, und somit dreht sich angetriebene Scheibe 60 mit der Ausgabewelle 24, ist aber entlang der Ausgabewelle 24 beweglich.How best in 3 can be seen, includes the driven pulley 60 at its radial center a set of index registers 62 that are complementary to those of the hub 52 are, and thus driven disc rotates 60 with the output wave 24 but is along the output shaft 24 movable.

Jede der ersten antreibenden Scheibe 56 und der zweiten antreibenden Scheibe 64 greift nicht direkt an die Nabe 52 an und auch nicht an den Schaft 24, und, wie nachstehend beschrieben ist, bewegt sich unabhängig von der Welle 24, wenn die Wicklung 40 abgeregt ist.Each of the first driving disc 56 and the second driving disc 64 does not access the hub directly 52 on and not on the shaft 24 , and as described below, moves independently of the shaft 24 when the winding 40 is exhausted.

Jede der ersten antreibenden Scheibe 56 und der zweiten antreibenden Scheibe 64 ist weg von der angetriebenen Scheibe 60 durch eine jeweilige von zylindrischen Federn 68 und 72 vorgespannt und jede der angetriebenen Scheibe 60, der ersten antreibenden Scheibe 56 und der zweiten antreibenden Scheibe 64 hat einen Reibüberzug, der auf ihre Flächen aufgebracht ist, wie nachstehend beschrieben wird.Each of the first driving disc 56 and the second driving disc 64 is off the powered disk 60 by a respective one of cylindrical springs 68 and 72 preloaded and each of the driven pulley 60 , the first driving disc 56 and the second driving disc 64 has a rubbing coating applied to its surfaces, as will be described below.

Eine Armatur bzw. ein Anker 76, die bzw. der ebenfalls bevorzugt aus einem Material, wie bspw. Eisen hergestellt ist, das eine gute magnetische Permeabilität aufweist, was die Erzeugung und Bildung von magnetischen Feldern unterstützt, ist fern von dem Rotor 48 und neben der zweiten antreibenden Scheibe 64 angeordnet. Ähnlich zu der angetriebenen Scheibe 60 umfasst die Armatur 76 an ihrer radialen Mitte einen Satz von Indexregistern, die komplementär zu denjenigen der Nabe 52 sind und somit dreht sich die Armatur 76 mit der Ausgabewelle 24, ist aber entlang der Nabe 52 auf der Ausgabewelle 24 beweglich.A fitting or an anchor 76 Also preferably made of a material, such as iron, that has good magnetic permeability, which aids in the generation and formation of magnetic fields, is remote from the rotor 48 and next to the second driving disc 64 arranged. Similar to the driven disc 60 includes the fitting 76 at its radial center, a set of index registers complementary to those of the hub 52 are and thus the valve turns 76 with the output wave 24 but is along the hub 52 on the output shaft 24 movable.

Eine Scheibe bzw. Unterlegscheibe 80 ist auf der Welle 24 zwischen der Nabe 52 und einem antreibenden Zahnrad 84 angeordnet. Das antreibende Zahnrad 84 dreht sich unabhängig von der Ausgabewelle 24 und umfasst einen Satz von Zahnradzähnen um seinen Umfang. Diese Zahnradzähne sind komplementär zu einem Satz an Schnecken- bzw. Schraubenzähnen (nicht dargestellt) auf einer Antriebsmaschine, die ein Eingabedrehmoment für die Kupplung 20 bereitstellt.A washer or washer 80 is on the wave 24 between the hub 52 and a driving gear 84 arranged. The driving gear 84 rotates independently of the output shaft 24 and includes a set of gear teeth around its circumference. These gear teeth are complementary to a set of worm teeth (not shown) on a prime mover that provides an input torque to the clutch 20 provides.

Wie in 1 zu sehen ist, umfasst das antreibende Zahnrad 84 einen ringförmigen Ring, der sich von seiner Fläche zu dem Kern 36 erstreckt und dieser ringförmige Ring umfasst an seiner inneren Oberfläche einen Satz von Indexregistern (in der dargestellten Ausführungsform ein Satz von Schlitzen, die sich entlang dem ringförmigen Ring zu dem Kern 36 erstrecken), die komplementär zu einem Satz von Indexregistern an dem äußeren Umfang der ersten antreibenden Scheibe 56 und der zweiten antreibenden Scheibe 64 sind.As in 1 can be seen, includes the driving gear 84 an annular ring extending from its surface to the core 36 and this annular ring includes on its inner surface a set of index registers (in the illustrated embodiment, a set of slots extending along the annular ring to the core 36 extending) complementary to a set of index registers on the outer circumference of the first driving pulley 56 and the second driving disc 64 are.

In der dargestellten Ausführungsform sind die Indexregister auf der ersten antreibenden Scheibe 56 und der zweiten antreibenden Scheibe 64 in der Form von Streifen 88, wie am besten in 4 zu sehen ist, die gleitend in den Schlitzen des antreibenden Zahnrads 84 aufgenommen sind. Somit sollte nun deutlich werden, dass, obgleich die erste antreibende Scheibe 56 und die zweite antreibende Scheibe 64 sich entlang der Ausgabewelle 24 drehen können, diese sich nicht mit der Ausgabewelle 24 drehen und anstelle dessen sich mit dem antreibenden Zahnrad 84 drehen.In the illustrated embodiment, the index registers are on the first driving disk 56 and the second driving disc 64 in the form of stripes 88 how best in 4 which can be seen sliding in the slots of the driving gear 84 are included. Thus, it should now be clear that, although the first driving disc 56 and the second driving disc 64 along the output shaft 24 they can not rotate with the output shaft 24 turn and instead with the driving gear 84 rotate.

Obgleich die dargestellte Ausführungsform eine einzelne angetriebene Scheibe 60 und ein Paar 56, 64 von antreibenden Scheiben zeigt, sollte deutlich werden für Fachleute, dass die vorliegende Erfindung alternativ eine einzelne antreibende Scheibe verwenden kann, die zwischen zwei angetriebenen Scheiben angeordnet ist, wenn dies erwünscht ist.Although the illustrated embodiment is a single driven disk 60 and a few 56 . 64 of driving pulleys, it should be apparent to those skilled in the art that the present invention may alternatively use a single driving pulley disposed between two driven pulleys, if desired.

Der Betrag eines Drehmoments, das wirksam durch die Kupplung 20 übertragen werden kann, ist durch die Größe der Normalkraft begrenzt, die entwickelt werden kann, wenn die Wicklung 40 erregt ist, und durch den Koeffizienten der Reibung, der zwischen den vier Reibgrenzflächen in der Kupplung 20 entwickelt ist, nämlich die Grenzfläche zwischen der Oberfläche des Rotors 48 und der ersten antreibenden Scheibe 56, die Grenzfläche zwischen der ersten antreibenden Scheibe 56 und der angetriebenen Scheibe 60, die Grenzfläche zwischen der angetriebenen Scheibe 60 und der zweiten antreibenden Scheibe 64 und die Grenzfläche zwischen der zweiten antreibenden Scheibe 64 und der Armatur 76. Somit wird eine Erhöhung der Normalkraft oder eine Erhöhung des Reibungskoeffizienten die Drehmomentübertragungsfähigkeit der Kupplung 20 erhöhen bzw. verbessern.The amount of torque that is effective through the clutch 20 can be transferred is limited by the magnitude of the normal force that can be developed when winding 40 is excited, and by the coefficient of friction, between the four friction interfaces in the clutch 20 is developed, namely the interface between the surface of the rotor 48 and the first driving disc 56 , the interface between the first driving disc 56 and the driven pulley 60 , the interface between the driven pulley 60 and the second driving disc 64 and the interface between the second driving pulley 64 and the fitting 76 , Thus, an increase in the normal force or an increase in the friction coefficient becomes the torque transmitting capability of the clutch 20 increase or improve.

Eine Erhöhung der Normalkraft erfordert jedoch eine höhere elektrische Energie, die für die Wicklung 40 bereitgestellt wird, und dies kann unerwünscht oder unmöglich sein. Der Reibungskoeffizient kann durch Aufbringen eines geeigneten Überzugs oder durch eine Behandlung bei zumindest den antreibenden Scheiben 56 und 64 und der angetriebenen Scheibe 60 erhöht werden. Herkömmliche Reibüberzüge, die auf Scheiben in magnetischen Kupplungen ange gebracht werden, wirken jedoch, um den magnetischen Fluss durch die Scheiben zu verringern und somit die Normalkraft zu verringern, die die Scheibe in Reibkontakt bringt. Somit kann bei herkömmlichen magnetischen Reibkupplungen ein Bereitstellen eines Reibüberzugs keine Erhöhung in der Drehmomentübertragungsfähigkeit bereitstellen und kann tatsächlich die Gesamtfähigkeit der Kupplung verringern, ein Drehmoment zu übertragen.However, increasing the normal force requires higher electrical energy for the winding 40 is provided, and this may be undesirable or impossible. The coefficient of friction can be achieved by applying a suitable coating or by treatment in at least the driving disks 56 and 64 and the driven pulley 60 increase. However, conventional friction coatings applied to disks in magnetic couplings act to reduce the magnetic flux through the disks and thus reduce the normal force which frictionally contacts the disk. Thus, in conventional magnetic friction clutches, providing a frictional coating can not provide an increase in torque transmitting capability and can actually reduce the overall ability of the clutch to transmit torque.

Im Gegensatz dazu haben die vorliegenden Erfinder bestimmt, dass ein Aufbringen eines thermisch gesprühten (wie bspw. eines Hochgeschwindigkeitslichtbogensprühens) Überzugs aus einem geeigneten magnetisch permeablen Reibmaterials, wie bspw. Eisenaluminid (Fe3Al und FeAl und/oder Fe-Al/WC) einen verbesserten Reibungskoeffizienten mit lediglich einer moderaten Verringerung in dem magnetischen Fluss durch die Reibscheiben bereitstellen kann.in the In contrast, the present inventors have determined that Applying a thermally sprayed (such as a high speed arc spraying) coating from a suitable magnetically permeable friction material, such as. Iron aluminide (Fe3Al and FeAl and / or Fe-Al / WC) improved Coefficients of friction with only a moderate reduction can provide in the magnetic flux through the friction plates.

Die vorliegenden Erfinder haben bestimmt, dass bei einer vorliegenden Ausführungsform der Erfindung, wenn zumindest die drei Reibscheiben einen solchen Überzug haben, der auf ihre Kontaktoberflächen angebracht ist, die resultierende Drehmomentübertragungsfähigkeit der Kupplung etwa fünfzig Prozent höher als bei einer gleichermaßen großen magnetischen Reibkupplung ohne einen solchen Überzug ist.The The present inventors have determined that in a present embodiment of the invention, if at least the three friction disks have such a coating, the on their contact surfaces is attached, the resulting torque transmission capability the clutch about fifty Percent higher as with one alike huge magnetic friction clutch without such a coating.

Um eine solche Erhöhung in der Drehmomentübertragungsfähigkeit zu erreichen, ist es erwünscht, sorgsam die angetriebene Scheibe 60 und die erste antreibende Scheibe 56 und die zweite antreibende Scheibe 64 zu gestalten. Wie in 3 und 4 zu sehen ist, umfasst jede der angetriebenen Scheibe 60 und der ersten antreibenden Scheibe 56 und der zweiten antreibenden Scheibe 64 einen inneren ringförmigen Bereich 100 und einen äußeren ringförmigen Bereich 104, die durch Luftspaltschlitze 108 getrennt sind. Um eine akzeptable Flussdichte durch die Reibscheiben 56, 60 und 64 zu erreichen, ist es erwünscht, dass die jeweiligen Flächen des inneren ringförmigen Bereichs 100 und des äußeren ringförmigen Bereichs 104 im wesentlichen gleich sind.In order to achieve such an increase in torque transmitting capability, it is desirable to carefully drive the driven pulley 60 and the first driving disc 56 and the second driving disc 64 to design. As in 3 and 4 can be seen, includes each of the driven disc 60 and the first driving disc 56 and the second driving disc 64 an inner annular area 100 and an outer annular area 104 passing through airgap slots 108 are separated. To get an acceptable flux density through the friction discs 56 . 60 and 64 To achieve, it is desirable that the respective surfaces of the inner annular region 100 and the outer annular region 104 are essentially the same.

In 3 und 4 ist das Vorliegen des thermisch gesprühten Überzugs mit Punktmuster angezeigt. Obgleich in diesen Figuren die Verbindungsstreifen bzw. -bänder 112, die den inneren ringförmigen Bereich 100 mit dem äußeren ringförmigen Bereich 104 über Luftspaltschlitze 108 verbindet, und Indexregister 88 und 62 zur Verdeutlichung gezeigt sind, dass diese nicht den thermisch gesprühten Überzug aufweisen, ist das Weglassen des Überzugs von diesen Flächen nicht notwendig und somit kann der Überzug auf die gesamte Oberfläche der Scheiben aufgebracht werden, was das Überzugverfahren vereinfacht.In 3 and 4 the presence of the thermally sprayed coating with dot patterns is indicated. Although in these figures the connecting strips or bands 112 forming the inner annular area 100 with the outer annular area 104 via airgap slots 108 links, and index registers 88 and 62 to illustrate that they do not have the thermally sprayed coating, the omission of the coating from these surfaces is not necessary and thus the coating can be applied to the entire surface of the discs, which simplifies the coating process.

Wie nunmehr Fachleuten offensichtlich sein wird, sichern beim Betrieb der vorliegenden Erfindung, wenn die Wicklung 40 abgeregt ist, die Federn 68 und 72, dass eine geringe, wenn überhaupt, Normalkraft zwischen den Flächen des Rotors 48, der Armatur 76 und den Reibflächen der angetriebenen Scheibe 60, der ersten antreibenden Scheibe 56 und der zweiten antreibenden Scheibe 64 besteht. Somit kann sich das antreibende Zahnrad 84 unabhängig von der Ausgabewelle 24 drehen.As will now be apparent to those skilled in the art, when operating the present invention, when the winding is in place 40 is tired, the springs 68 and 72 in that a small, if any, normal force between the faces of the rotor 48 , the faucet 76 and the friction surfaces of the driven pulley 60 , the first driving disc 56 and the second driving disc 64 consists. Thus, the driving gear can 84 regardless of the output wave 24 rotate.

Im Gegensatz dazu dient, wenn die Wicklung 40 erregt ist, eine Erzeugung eines magnetischen Felds durch den Rotor 48, die Armatur 76 und die angetriebene Scheibe 60, die erste antreibende Scheibe 56 und die zweite antreibende Scheibe 64, dieses Magnetfeld dazu, den Rotor 48, die Armatur 76 und die angetriebene Scheibe 60, die erste antreibende Scheibe 56 und die zweite antreibende Scheibe 64 an einander zu klemmen, was eine signifikante Normalkraft an ihren Reibgrenzflächenoberflächen erzeugt und somit ermöglicht, dass ein Drehmoment zu der Ausgabewelle 24 über den Rotor 48, die angetriebene Scheibe 60 und die Armatur 76 von der ersten antreibenden Scheibe 56 und der zweiten antreibenden Scheibe 64 übertragen wird, die durch das antreibende Zahnrad 84 angetrieben werden.In contrast, when the winding is used 40 is excited, a generation of a magnetic field by the rotor 48 , the faucet 76 and the driven pulley 60 , the first driving disc 56 and the second driving disc 64 , this magnetic field, the rotor 48 , the faucet 76 and the driven pulley 60 , the first driving disc 56 and the second driving disc 64 clamped to each other, which produces a significant normal force on their Reibgrenzflächenoberflächen and thus allows a torque to the output shaft 24 over the rotor 48 , the driven disc 60 and the fitting 76 from the first driving disc 56 and the second driving disc 64 transmitted by the driving gear 84 are driven.

Als ein spezifisches Beispiel der vorliegenden Erfindung wurde eine Ausführungsform der Kupplung 20 mit der angetriebenen Scheibe 60, der ersten antreibenden Scheibe 56 und der zweiten antreibenden Scheibe 64 konstruiert, mit einem äußeren Durchmesser von etwa fünf Komma acht Zentimetern und diese Ausführungsform einer Kupplung 20 hat eine Drehmomentübertragungsfähigkeit von soviel wie 30 Newtonmetern (Nm) eines Drehmoments, wenn die Klemmkraft, die durch die elektromagnetische Wicklung 40 erzeugt wird, etwa ein Tausend Newton beträgt, für einen wirksamen Reibkoeffizienten für die angetriebene Scheibe 60, die erste antreibende Scheibe 56 und die zweite antreibende Scheibe 64 von etwa null Komma vier (d. h. 0,4).As a specific example of the present invention, an embodiment of the coupling 20 with the driven disc 60 , the first driving disc 56 and the second one driving disc 64 constructed, with an outer diameter of about five point eight centimeters and this embodiment of a clutch 20 has a torque transfer capability of as much as 30 Newton meters (Nm) of torque when the clamping force generated by the electromagnetic coil 40 is about one thousand Newton, for an effective friction coefficient for the driven pulley 60 , the first driving disc 56 and the second driving disc 64 from about zero comma four (ie, 0.4).

Die vorliegende Erfindung stellt eine neue magnetische Reibkupplung bereit, die für eine verhältnismäßig hohe Drehmomentübertragung für Reibscheiben eines gegebenen Durchmessers geeignet ist, im Vergleich zu magnetischen Kupplungen des Stands der Technik. Ein Reibüberzug mit einer guten magnetischen Permeabilität, wie bspw. Eisenaluminid oder dergleichen, wird auf zumindest den inneren und äußeren ringförmigen Bereich der drei Reibscheiben angebracht und erhöht den Reibkoeffizienten der Scheiben mit einer geringen Verringerung in der elektromagnetischen Klemmkraft, die durch die Kupplung entwickelt wird.The The present invention provides a novel magnetic friction clutch ready for that a relatively high one torque transmission for friction discs of a given diameter, compared to magnetic Couplings of the prior art. A friction coating with a good magnetic Permeability, such as. Eisenaluminid or the like, at least the inner and outer annular area attached the three friction plates and increases the coefficient of friction of Slices with a low reduction in the electromagnetic Clamping force developed by the coupling.

Die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung sind dazu gedacht, Beispiele der vorliegenden Erfindung zu sein und Änderungen und Modifikationen können daran bewirkt werden durch Fachleute, ohne den Bereich der vorliegenden Erfindung zu verlassen, der nur durch die hieran angefügten Ansprüche definiert ist.The Embodiments described above The invention is intended to be examples of the present invention to be and changes and Modifications can to be effected by those skilled in the art without the scope of the present invention which is defined only by the claims attached hereto.

Claims

Magnetic friction clutch comprising: one driving gear to torque from a prime mover to recieve, an output shaft to the torque of the Output drive machine to a powered device, when the clutch is engaged, three friction disks, wherein: a first disc of the three friction discs a first driving disc is, each driving pulley rotates with the drive gear and is movable along the output shaft, a second disc of the friction discs a first driven disc with each driven pulley rotating with the output shaft, and a third disc of the friction discs one of a second driven pulley or a second driving pulley, each friction disc comprising a friction coating applied to its Surfaces applied is to the coefficient of friction between the respective discs to increase, and a magnetic circuit including an electromagnetic Coil ready when energized, the three friction discs to clamp together to enable that a torque from a prime mover to a driven Device is transmitted through the friction plates.

A magnetic friction clutch according to claim 1, wherein the friction coating Iron aluminide is.

A magnetic friction clutch according to claim 2, wherein the friction coating applied by thermal spraying is.

A magnetic friction clutch according to claim 2, wherein the third disc is a second driving disc.

A magnetic friction clutch according to claim 2, further a rotor that rotates with the output shaft, and a Fitting that rotates with the driving gear, the Rotor frictionally contact the friction coating of one of the first driving pulley and the fitting produces what a frictional contact to the second driving disk manufactures when the magnetic circuit is excited.

A magnetic friction clutch according to claim 2, wherein each of the three friction plates has an outer annular portion which from an inner annular Area is separated by at least two air gaps, wherein the area of the outer annular area substantially the same as the area of the inner annular area is.

A magnetic friction clutch according to claim 6, wherein the friction coating on the outer annular surface and the inner ring-shaped area is applied.

A magnetic friction clutch according to claim 2, wherein each driving disc has a set of radially outwardly extending ones Has tabs to grip the driving gear.

A magnetic friction clutch according to claim 2, wherein each driven disc a set of radially inward extending index registers to a set of complementary index registers to grab on the output shaft.

A magnetic friction clutch according to claim 5, further a magnetic core, wherein the electromagnetic coil in an annular Recess is arranged between the rotor and the magnetic Core is formed.

A magnetic coupling according to claim 5, wherein the friction coating also on the surfaces the rotor and the fitting is applied to the driving Touch discs or contact.

Magnetic friction clutch comprising: one driving gear to torque from a prime mover take, an output shaft to the torque from the prime mover to output to a driven device when the clutch engaged or engaged, three friction plates, where each friction disc has an outer annular area has that of an inner annular Area is separated by at least two air gaps, in which the area of the outer annular area in essentially the same as the area of the inner annular area is, and being a rubbing coating on at least the inner annular Area and the outer annular surface of each Friction disc is applied, wherein: a first disc of three friction discs is a first driving disc that deals with the drive gear rotates and movable along the output shaft is a second disc of the friction discs a first driven Disk is that rotates with the output shaft and along the Output shaft is movable, and a third disc of friction discs a second driving pulley is connected to the drive gear rotates and is movable along the output shaft, a rotor, which rotates with the output shaft, a fitting that is turns with the driving gear, a magnetic core, and a magnetic circuit including an electromagnetic Coil inside an annular Recess is arranged between the rotor and the magnetic Core is formed, with the electromagnetic coil is ready, when it is energized, the three friction plates and the fitting and clamp the rotor together to allow for a torque from a prime mover to a powered device transmit the friction discs becomes.

A magnetic friction clutch according to claim 12, wherein the friction coating also applied to the rotor and the fitting.

A magnetic friction clutch according to claim 12, wherein the friction coating Iron aluminide is.