-
Die Erfindung betrifft eine Reibvorrichtung für eine Magnetkupplungsvorrichtung, mit mindestens einem Reibkörper, wobei der Reibkörper eine Reibfläche aufweist.
-
Die Erfindung betrifft ferner eine Magnetkupplungsvorrichtung mit einer Reibvorrichtung und mit einem Reibpartner sowie mit einem Elektromagneten, wobei die Reibvorrichtung einen Reibkörper mit einer Reibfläche aufweist, wobei mit dem Elektromagneten ein Magnetfeld erzeugbar ist, wobei die Reibvorrichtung und/oder der Reibpartner in dem Magnetfeld angeordnet sind, wobei mittels des Magnetfeldes die Reibvorrichtung und/oder der Reibpartner relativ zueinander bewegbar sind, wobei – vzw. im geschlossenen Zustand – ein Drehmoment zwischen der Reibvorrichtung und dem Reibpartner übertragbar ist.
-
Aus der
DE 196 51 798 A1 ist eine Reibvorrichtung mit mindestens einem Reibkörper bekannt. Der Reibkörper bildet eine Reibfläche. Die Reibvorrichtung ist als Bremsscheibe ausgebildet. Diese Bremsscheibe weist mindestens einen Formkörper auf. Der Reibkörper ist aus kohlenstoff-faserverstärktem Verbundwerkstoff gebildet und fest mit dem Formkörper zusammengefügt. Der Formkörper weist eine bevorzugte Wärmetransportrichtung auf, wobei diese Richtung im wesentlichen Richtung der Flächennormalen zur Reibfläche verläuft. Die in der Reibfläche entstehende Wärme wird über die Formkörper abgeführt. Die Kohlenstoff-Fasern der Formkörper sind derart orientiert, dass diese Kohlenstoff-Fasern im wesentlichen senkrecht zur Reibfläche stehen. Die auch als Wärmeleitkörper bezeichenbaren Formkörper sind zueinander gleichmäßig beabstandet. Die Wärmeleitkörper sind stiftförmig ausgebildet, wobei die Wärmeleitkörper mit ihrer Stirnfläche jeweils in der Reibfläche enden. Es sind zwei zueinander beabstandete Reibkörper vorgesehen, wobei zwischen den beiden Reibkörpern ein Zwischenraum ausgebildet ist. Die Wärmeleitkörper ragen mit ihren von der Reibfläche abgewandten Enden in diesen Zwischenraum hinein. Die Wärmeleitkörper weisen dünne Metallspäne oder Metalldrähte auf. Diese Metallteile sind so ausgerichtet, dass sie sich senkrecht zur Reibfläche in den Körper hinein erstrecken. Die Wärmeleitkörper bestehen ansonsten im wesentlichen aus dem Kohlenstoff-Faser-Material.
-
Aus der
GB 556,182 A1 ist eine Magnetkupplungsvorrichtung mit einer Reibvorrichtung und mit einem Reibpartner sowie mit einem Elektromagneten bekannt. Die Reibvorrichtung ist hier als Schwungrad ausgebildet, wobei das angetriebene Schwungrad eine zentrale Aufnahme aufweist, in der ein Elektromagnet angeordnet ist. Der Reibpartner wird durch eine Druckplatte gebildet, die mit dem Schwungrad über mehrere wechselweise aneinander geschichteter Reibscheiben in Verbindung steht. Die Druckplatte weist eine mit dem Elektromagneten zusammenwirkende und dem Elektromagneten zugewandte Reibplatte auf, wobei diese Reibplatte aus einem gepressten Metallpulver besteht. Diese Reibplatte ist daher magnetisierbar und wirkt mit der Stirnseite des Elektromagneten zusammen. Der Reibkontakt ist hier durch ein Metall/Metall-Reibkontakt gebildet, der akustisch auffällig ist.
-
Die im Stand der Technik bekannten Reibvorrichtungen und Magnetkupplungen sind noch nicht optimal ausgebildet. Der Magnetfluss in der Magnetkupplung ist noch nicht optimal. Dadurch kann auch die Verteilung in der Anpresskraft zwischen der Reibfläche und dem Reibpartner noch nicht optimal sein. Sofern der Reibkörper aus Metall im geschlossenen Zustand der Kupplung im ständigen Kontakt mit einer Metall-Reibfläche des Reibpartners steht, kann es zu akustischen Auffälligkeiten kommen.
-
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Reibvorrichtung und eine Magnetkupplungsvorrichtung derart auszugestalten und weiterzubilden, so dass akustische Auffälligkeiten insbesondere auch ein nicht optimaler Magnetfluss vermieden sind.
-
Diese der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird nun dadurch gelöst, dass die Reibvorrichtung eine Trägerplatte aufweist, wobei an der Trägerplatte mehrere magnetisierbare Leitkörper aufragend angeordnet sind. Der Reibkörper besteht vorzugsweise nicht aus Metall. Der Reibkörper kann aus einem gewickelten oder massegepressten Material bestehen bzw. dieses Material aufweisen. Dies hat den Vorteil, dass die Reibfläche im wesentlichen durch den Reibkörper gebildet ist, so dass eine Metall/Metall-Reibung zumindest vermindert ist. Hierdurch sind insbesondere akustische Auffälligkeiten reduziert. Die Leitkörper dienen ferner dazu, den Magnetfluss gezielt in den Luftspalt zwischen der Reibvorrichtung und dem Reibpartner zu leiten. Hierdurch ist die Verteilung der Anpresskraft deutlich verbessert. Durch die Leitkörper wird unter Schlupfbedingungen ein ständiger, großflächiger Eisen-Eisen-Tribokontakt vermieden. Hierdurch sind die akustischen Eigenschaften der Magnetkupplung entscheidend verbessert. Die Leitkörper ermöglichen eine gleichmäßigere Verteilung der Magnetkraft in der gesamten Reibvorrichtung und damit auch im Luftspalt. Die Magnetkraft ist durch die Anzahl und den Durchmesser der Leitkörper einstellbar bzw. steuerbar. Der Reibkörper hat vorzugsweise akustisch dämpfende Eigenschaften. Die Leitkörper und die Trägerplatte können aus einem Metall bestehen beziehungsweise ein Metall aufweisen. Die Leitkörper und die Trägerplatte können ein integrales Metallbauteil bilden. Der Reibkörper weist insbesondere mehrere Aufnahmen auf, wobei die Leitkörper in die Aufnahmen eingreifen. Die Leitkörper können im wesentlichen stiftförmig ausgebildet sein. Die Aufnahmen erstrecken sich von einer Innenseite der Trägerplatte bis zur Reibfläche. Die Länge der Leitkörper kann im wesentlichen der Tiefe der Aufnahmen entsprechen, so dass die Stirnseite der Leitkörper auch einen Teil der Reibfläche bilden. Die Reibvorrichtung bildet im wesentlichen eine Kupplungsscheibe aus. Die Leitkörper können eine Länge zwischen 0,5 mm und 1,5 mm aufweisen, insbesondere eine Länge zwischen 0,5 mm bis 1,0 mm aufweisen. Die Leitkörper können auch aus einem Metall, insbesondere aus einem Eisen bestehen. Durch diese „Eisenstifte” wird daher ein großflächiger Eisen-Eisen-Reibkontakt mit dem Reibpartner unter Schlupfbedingungen unterbunden. Hierdurch sind auch die akustischen Eigenschaften unter Schlupfbedingungen verbessert. Die in Richtung der Reibfläche weisenden Stirnflächen der Leitkörper bilden insbesondere einen Teil der Reibfläche und können die entstehende Wärme auch an die Trägerplatte weiterleiten, die wiederum die aufgenommene Wärmemenge ableiten kann. Dies hat den Vorteil, dass durch eine gleichmäßige Verteilung der Wärme die Entstehung von Hitzenestern in der Reibvorrichtung vermieden wird. Die Trägerplatte in Verbindung mit den Leitkörpern aus Eisen erhöht zudem die Stabilität und/oder die Berstfestigkeit der Reibvorrichtung. Die Trägerplatte und die Leitkörper bilden vzw. eine Einheit, insbesondere sind die Leitkörper als integrale Bestandteile der Trägerplatte ausgebildet. Die Trägerplatte und die Leitkörper bilden insbesondere einen „Metalleinleger”. Die Trägerplatte und die Leitkörper können über herkömmliche Verbindungstechnik zum Beispiel durch Aufnieten mit dem Reibkörper verbunden sein. Die Reibvorrichtung ist vorzugsweise Teil einer Magnetkupplungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug. Die eingangs genannten Nachteile sind daher vermieden und entsprechende Vorteile erzielt.
-
Es gibt nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, die erfindungsgemäße Reibvorrichtung und die erfindungsgemäße Magnetkupplungsvorrichtung in vorteilhafter Art und Weise auszugestalten und weiterzubilden. Hierfür darf zunächst auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche verwiesen werden. Im folgenden wird nun eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung anhand der Zeichnung und der dazugehörigen Beschreibung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:
-
1 in einer schematischen Schnittansicht eine Magnetkupplungsvorrichtung mit einer Reibvorrichtung,
-
2 in einer schematischen, perspektivischen Darstellung die Reibvorrichtung mit einem Reibkörper und mit mehreren Leitkörpern, und
-
3 in einer schematischen, perspektivischen Darstellung die an einer Trägerplatte angeordneten Leitkörper.
-
In 1 ist eine Magnetkupplungsvorrichtung 1 gut zu erkennen. Die Magnetkupplungsvorrichtung 1 weist eine Reibvorrichtung 2 auf. Die Reibvorrichtung 2 ist als Kupplungsscheibe 3 ausgebildet. Die Reibvorrichtung 2 ist vorzugsweise drehfest mit einer Antriebswelle 4 verbunden. Die Reibvorrichtung 2 beziehungsweise Kupplungsscheibe 3 ist hier antriebsseitig angeordnet. Die Magnetkupplungsvorrichtung 1 weist ferner einen Reibpartner 5 auf. Der Reibpartner 5 ist vorzugsweise als Druckplatte 6 ausgebildet.
-
Ferner weist die Magnetkupplungsvorrichtung 1 einen Elektromagneten 7 auf. Der Elektromagnet 7 ist hier radial beabstandet zur Antriebswelle 4 und in Höhe der Kupplungsscheibe 3 angeordnet. Die Kupplungsscheibe 3 ist insbesondere ringförmig ausgebildet. Der Elektromagnet 7 ist vorzugsweise relativ zur Antriebswelle 4 feststehend, das heißt nicht mitdrehend angeordnet. Alternativ kann der Elektromagnet 7 über entsprechende Schleifkontakte (nicht dargestellt) oder dergleichen mitdrehend relativ zur Antriebswelle 4 angeordnet sein.
-
Zwischen der Reibvorrichtung 2 und dem Reibpartner 5 ist im geöffneten Zustand der Magnetkupplungsvorrichtung 1 ein Luftspalt 8 vorhanden, so wie in 1 dargestellt. Die Kupplungsscheibe 3 beziehungsweise die Reibvorrichtung 2 weist einen Reibkörper 9 auf, wobei der Reibkörper 9 eine Reibfläche 10 begrenzt. Im geschlossenen Zustand der Magnetkupplungsvorrichtung 1 bildet die Reibfläche 10 zusammen mit der entsprechenden Stirnfläche 11 des Reibpartners 5 den Reibkontakt. Im geschlossenen Zustand ist ein Drehmoment zwischen der Reibvorrichtung 2 und dem Reibpartner 5 übertragbar.
-
Mit dem Elektromagneten 7 ist ein Magnetfeld (nicht dargestellt) erzeugbar. Die Reibvorrichtung 2 und/oder der Reibpartner 5 sind im angeschalteten Zustand des Elektromagneten 7 im Magnetfeld angeordnet. Mittels des Magnetfeldes sind die Reibvorrichtung 2 und/oder der Reibpartner 5 relativ zueinander bewegbar. Insbesondere ist der Reibpartner 5, hier die Druckplatte 6 relativ zur axial feststehenden Reibvorrichtung 2 bewegbar. Die Reibvorrichtung 2 ist hier drehfest mit der Antriebswelle 4 verbunden. Wenn der Elektromagnet 7 eingeschaltet wird, kann über eine entsprechende Spannungs- oder Stromregelung das Magnetfeld derart erzeugt werden, dass der Reibpartner 5 sich axial auf die Reibvorrichtung 2 zubewegt, so dass der Luftspalt 8 geschlossen wird und die Stirnfläche 11 und die Reibfläche 10 einen Reibkontakt bilden. Hierdurch wird das an der Antriebswelle 4 anliegende Drehmoment zumindest teilweise auf die Druckplatte 6 beziehungsweise den Reibpartner 5 übertragen. Der Reibpartner 5 steht mit einer Abtriebswelle 12 in Verbindung.
-
Der Reibpartner 5 ist hier über mindestens ein Federelement 13 mit der Abtriebswelle 12 verbunden. Das Federelement 13 kann insbesondere als Zugfeder ausgebildet sein. Die Zugfeder wirkt dem Magnetfeld entgegen und öffnet die Magnetkupplung 1, wenn das Magnetfeld entsprechend reduziert ist. Die Abtriebswelle 12 weist hier einen plattenförmigen Kopf 14 auf, wobei das Federelement 13 an dem Kopf 14 angreift. Übrige Komponenten der Magnetkupplungsvorrichtung 1 wie beispielsweise ein Gehäuse, insbesondere ein Außengehäuse, in dem der Reibpartner 5 axial verschiebbar gelagert ist und das eine Übertragung des Drehmomentes vom Reibpartner 5 auf den Kopf 14 der Abtriebswelle 12 ermöglicht, sind hier nicht dargestellt.
-
Wenn der Elektromagnet 7 nicht betätigt ist, dann wird der Reibpartner 5, insbesondere die Druckplatte 6 in Richtung der Abtriebswelle 12 zurückgezogen, wodurch der Luftspalt 8 geöffnet wird und sich dadurch der Reibpartner 5 von der Reibvorrichtung 2 trennt.
-
Im folgenden darf auf die Reibvorrichtung 2 näher anhand von den 2 und 3 eingegangen werden. Die Reibvorrichtung 2 ist insbesondere zur Verwendung in der in 1 dargestellten Magnetkupplungsvorrichtung 1 geeignet. Die Reibvorrichtung 2 weist mindestens einen Reibkörper 9 auf. Die Reibvorrichtung 2 weist in ihrer Gesamtheit vorzugsweise eine Ringform auf. Der Reibkörper 9 weist ebenfalls eine Ringform auf.
-
Die eingangs genannten Nachteile sind nun dadurch vermieden, dass die Reibvorrichtung 2 eine Trägerplatte 15 aufweist, wobei an der Trägerplatte 15 mehrere magnetisierbare Leitkörper 16 aufragend angeordnet sind. Die Leitkörper 16 sind insbesondere an der Trägerplatte 15 befestigt beziehungsweise einstückig mit der Trägerplatte 15 ausgebildet. Die Leitkörper 16 leiten den magnetischen Fluss durch die Reibvorrichtung 2 in den Luftspalt 8. Hierdurch ist der Magnetfluss und damit die Verteilung der Anpresskraft zwischen der Reibvorrichtung 2 und dem Reibpartner 5 verbessert. Da die Reibfläche 10 im wesentlichen – insbesondere zum größten Teil – durch den Reibkörper 9 gebildet ist, werden die akustischen Eigenschaften der Reibvorrichtung 2 auch im wesentlichen durch die Reibeigenschaften des Reibkörpers 9 bestimmt.
-
Die nicht näher bezeichneten Stirnflächen der Leitkörper 16 bilden nur einen kleinen Teil der Reibfläche 9. Der Reibkörper 9 bildet zum größten Teil die Reibfläche 10. Der Reibkörper 9 kann aus einem gewickelten und/oder aus einem massegepressten Material hergestellt sein: bspw. können organische, faserverstärkte Materialien, keramische Sinter-Materialien oder Carbon-Materialien eingesetzt werden. Dies ist abhängig vom jeweiligen Anwendungsfall. Insbesondere ist ein großflächiger Eisen-Eisen-Reibkontakt mit dem Reibpartner 5 unter Schlupfbedingungen unterbunden. Hierdurch sind die reibakustischen Eigenschaften verbessert. Durch die Leitkörper 16 ergibt sich eine gleichmäßige Verteilung der Magnetkraft in der gesamten Reibvorrichtung 2. Die Stärke der Magnetkraft ist durch die Anzahl und die Dicke der Leitkörper 16 einstellbar bzw. auch steuerbar. Durch den großflächigen Kontakt des Reibkörpers 9 mit dem Reibpartner 5 treten die Dämpfungseigenschaften des Reibkörpers 9 gegenüber den akustischen Eigenschaften der Leitkörper 16 in den Vordergrund. Durch die gleichmäßige Verteilung der Anpresskraft ergibt sich eine große Reibfläche 10. Der Verschleiß ist hierdurch reduziert. Es kann somit ein höheres Drehmoment übertragen werden.
-
Ferner kann über die Leitkörper 16 entstehende Reibungswärme zur Trägerplatte 15 hin abtransportiert werden. Dadurch ergibt sich eine geringere Erwärmung der Reibfläche 10. Über die Trägerplatte 15 wird die im Betrieb entstehende Reibungswärme in der gesamten Reibvorrichtung 2 vzw. gleichmäßig verteilt. Die Leitkörper 16 und die Trägerplatte 15 erwärmen insbesondere den Reibkörper 9, so dass die Entstehung von Hitzenestern im Reibkörper 9 vermieden wird. Ein Verbrennen des Reibkörpers 9 wird damit vermieden, wodurch der Verschleiß minimiert und dessen Lebensdauer erhöht wird. Der Reibkörper 9 ist über die Leitkörper 16 ferner an der Trägerplatte 15 bei einer Scherbelastung abgestützt, wodurch auch die Berstfestigkeit der Reibvorrichtung 2 heraufgesetzt ist. Die Leitkörper 16 sind insbesondere drehfest mit der Trägerplatte 15 verbunden. Die Stabilität des Reibkörpers 9 ist erhöht und die Reibvorrichtung 2 ist dadurch hoch belastbar.
-
Die Trägerplatte 15 ist im wesentlichen ringförmig ausgebildet. Der Innen- und Außendurchmesser der Trägerplatte 15 entspricht im wesentlichen dem Innen- und Außendurchmesser des Reibkörpers 9. Die Trägerplatte 15 und die Leitkörper 16 bilden eine nicht näher bezeichnete Baueinheit. Die Leitkörper 16 sind als integrale Bestandteile der Trägerplatte 15 ausgebildet. Die Trägerplatte 15 und die Leitkörper 16 sind vorzugsweise aus dem selben Werkstoff gefertigt. Die Trägerplatte 15 und die Leitkörper 16 bestehen vorzugsweise aus Metall. Die Trägerplatte 15 und die Leitkörper 16 bilden vorzugsweise ein magnetisierbares Metallbauteil 17. Dieses Metallbauteil 17 kann insbesondere aus Eisen oder Stahl bestehen. Die Leitkörper 16 können insbesondere als Stahlstifte (nicht näher bezeichnet) ausgebildet sein. Die Trägerplatte 15 kann insbesondere als Stahlplatte ausgebildet sein. Die Leitkörper 16 können eine Länge zwischen 0,5 mm bis 1,5 mm aufweisen. Der Reibkörper 9 kann eine Dicke, je nach Bedarf von Beispielsweise 0,5 mm bis 1,5 mm aufweisen. Der Reibkörper 9 kann durch Verkleben, Aufnieten oder dergleichen mit dem Metallbauteil 17 verbunden sein.
-
Die Leitkörper 16 sind insbesondere als Metallstifte ausgebildet. Die Leitkörper 16 sind zueinander beabstandet angeordnet. Die Reibvorrichtung 2 weist eine Vielzahl von Leitkörpern 16 auf, die sich im wesentlichen parallel zueinander erstrecken. Die Leitkörper 16 sind zueinander beabstandet und in einem Muster angeordnet. Die Leitkörper 16 sind im wesentlichen gleichmäßig beabstandet zueinander angeordnet. Die Leitkörper 16 erstrecken sich im wesentlichen quer zur Reibfläche 10. Die Leitkörper 10 erstrecken sich vorzugsweise von der Reibfläche 10 bis zur gegenüberliegenden Innenseite 18 des Reibkörpers 9. Die Länge der Leitkörper 16 beträgt vorzugsweise weniger als 1,5 mm. Die Länge der Leitkörper 16 kann beispielsweise zwischen 0,5 mm und 1,0 mm liegen. Der Querschnitt der Leitkörper 16 kann rund oder eckig, beispielsweise kreisförmig oder rechteckig sein. Die Leitkörper 16 sind insbesondere stiftförmig ausgebildet. Der Reibkörper 9 weist für die Leitkörper 16 entsprechende Aufnahmen 19 auf.
-
Die Leitkörper 16 sind in den Aufnahmen 19 angeordnet. Die Größe der Aufnahmen 19 ist an die Größe der Leitkörper 16 so angepasst, dass die Aufnahmen 19 durch die Leitkörper 16 im wesentlichen ausgefüllt sind. Der Querschnitt der Aufnahmen 19 kann rund oder eckig, beispielsweise kreisförmig oder rechteckig sein. Die Aufnahmen 19 erstrecken sich ebenfalls von der Innenseite 18 bis zur Reibfläche 10. Die Aufnahmen 19 und die Leitkörper 16 sind sowohl umfänglich als auch radial voneinander beabstandet.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Magnetkupplungsvorrichtung
- 2
- Reibvorrichtung
- 3
- Kupplungsscheibe
- 4
- Antriebswelle
- 5
- Reibpartner
- 6
- Druckplatte
- 7
- Elektromagnet
- 8
- Luftspalt
- 9
- Reibkörper
- 10
- Reibfläche
- 11
- Stirnfläche
- 12
- Abtriebswelle
- 13
- Federelement
- 14
- Kopf
- 15
- Trägerplatte
- 16
- Leitkörper
- 17
- Metallbauteil
- 18
- Innenseite
- 19
- Aufnahme
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 19651798 A1 [0003]
- GB 556182 A1 [0004]
