DE102020109940A1

DE102020109940A1 - Coupling arrangement with switchable magnetic coupling

Info

Publication number: DE102020109940A1
Application number: DE102020109940.1A
Authority: DE
Inventors: Marc Finkenzeller
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2020-04-09
Filing date: 2020-04-09
Publication date: 2021-10-14
Anticipated expiration: 2040-04-10
Also published as: DE102020109940B4; WO2021204324A1; CN219062268U

Abstract

Die Erfindung betrifft eine schaltbare Magnetkupplung sowie eine Kupplungsanordnung. Schaltbare Magnetkupplung zur Übertragung eines Drehmoments auf einer Rotationsachse (1) von einer Antriebseite (10) zu einer Abtriebseite (11), wobei auf einer Seite der Magnetkupplung eine magnetische Einrichtung (20) zur Ausübung einer magnetischen Anziehungskraft (24) sowie ein erstes Anlageelement (30) angeordnet sind, und auf der anderen Seite der Magnetkupplung ein zweites Anlageelement (40), mit welchem bei Anlage am ersten Anlageelement (30) ein Drehmoment übertragbar ist, sowie ein Nabenelement (60) zur Aufnahme eines am zweiten Anlageelement (40) anliegenden Drehmoments, und ein bezüglich des Nabenelements (60) durch Anziehungskraft (24) der magnetischen Einrichtung (20) axial verschiebbares Anziehungselement (70), welches drehfest und axial fest mit dem zweiten Anlageelement (40) verbunden ist, angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetkupplung des Weiteren ein an dem Nabenelement (60) oder dem Anziehungselement (70) reibschlüssig fixiertes und unter Überwindung der Reibkraft axial verschiebbares Positionierungselement (80) aufweist, und an dem jeweils anderem Element von Nabenelement (60) und Anziehungselement (70) an einer der magnetischen Einrichtung (20) axial zugewandten Seite des Positionierungselements (80) ein Anschlag (91) angeordnet ist.The invention relates to a switchable magnetic coupling and a coupling arrangement. Switchable magnetic coupling for the transmission of a torque on an axis of rotation (1) from a drive side (10) to an output side (11), whereby on one side of the magnetic coupling a magnetic device (20) for exerting a magnetic force of attraction (24) and a first contact element ( 30) are arranged, and on the other side of the magnetic coupling a second contact element (40), with which a torque can be transmitted when contacting the first contact element (30), and a hub element (60) for receiving a contact element (40) applied to the second contact element Torque, and an attraction element (70) which is axially displaceable with respect to the hub element (60) by the attraction force (24) of the magnetic device (20) and which is rotationally fixed and axially fixed to the second contact element (40) are arranged, characterized in that the magnetic coupling is also a frictionally fixed to the hub element (60) or the attraction element (70) and is overcome ng of the frictional force has axially displaceable positioning element (80), and a stop (91) is arranged on the respective other element of the hub element (60) and attraction element (70) on a side of the positioning element (80) axially facing the magnetic device (20) .

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine schaltbare Magnetkupplung sowie eine Kupplungsanordnung, die die schaltbare Magnetkupplung umfasst.The present invention relates to a switchable magnetic coupling and a coupling arrangement which comprises the switchable magnetic coupling.

Die Funktion der Magnetkupplung beruht auf der Wirkung eines Magnetfeldes. Zu dieser Kupplungsart gehört insbesondere die Elektromagnetkupplung, die auch als elektrisch fernschaltbare, kraft- oder formschlüssige Kupplung in Kraftfahrzeugen Anwendung findet, und insbesondere als eine Vorsteuerkupplung zur Betätigung eines Betätigungssystems einer Hauptkupplung ausgestaltet ist, um die Hauptkupplung zu öffnen und/ oder zu schließen.The function of the magnetic coupling is based on the effect of a magnetic field. This type of coupling includes, in particular, the electromagnetic coupling, which is also used as an electrically remotely switchable, non-positive or positive coupling in motor vehicles, and in particular is designed as a pilot coupling for actuating an actuation system of a main clutch in order to open and / or close the main clutch.

Es besteht dabei ein ständiges Bedürfnis, mit geringem konstruktivem Aufwand die Vorsteuerkupplung als auch die Hauptkupplung komfortabel öffnen und schließen zu können.There is a constant need to be able to open and close the pilot clutch and the main clutch comfortably with little structural effort.

Magnetkupplungen weisen gegebenenfalls den Nachteil auf, dass die zum Schließen der Magnetkupplung benötigte Kraft im geöffneten Zustand der Kupplung von der Weite des Arbeitsluftspalts bzw. vom Abstand der durch Magnetkraft axial zu verlagernden Komponenten der Magnetkupplung abhängt. Das bedeutet, dass je größer der Arbeitsluftspalt ist, desto höher muss der notwendige Anzugstrom definiert werden, um die Magnetkupplung sicher schließen zu können. Um sicherzustellen, dass eine ausreichend große Magnetkraft bewirkt werden kann, sind entsprechend große bzw. leistungsfähige Magnete vorzusehen, die die jedoch den Nachteil aufweisen, dass sie bauraumintensiv und/ oder kostenintensiv sind.Magnetic couplings may have the disadvantage that the force required to close the magnetic coupling in the open state of the coupling depends on the width of the working air gap or on the distance between the components of the magnetic coupling to be axially displaced by magnetic force. This means that the larger the working air gap, the higher the required starting current must be defined in order to be able to securely close the magnetic coupling. In order to ensure that a sufficiently large magnetic force can be produced, correspondingly large or powerful magnets are to be provided which, however, have the disadvantage that they are space-intensive and / or cost-intensive.

Andererseits muss auch gewährleistet werden, dass ein Öffnen der Magnetkupplung ohne Erzeugung von Schleppmomenten möglich ist, um einen reibungsbedingten Verschleiß im geöffneten Zustand der Magnetkupplung zu vermeiden. Entsprechend muss ein genau definierter, optimaler Luftspalt zwischen den im geschlossenen Zustand das Drehmoment übertragenden, aneinander anliegenden Kupplungskomponenten eingehalten werden. Weiterhin ist nicht auszuschließen, dass fertigungsbedingte Toleranzen in der Magnetkupplung bestehen, die es ebenfalls notwendig machen, den Arbeitsluftspalt mit sehr großer Genauigkeit einzustellen. Dies ist zum einen mittels sehr genauer Vermessungsprozesse bei der Montage und der Einstellung des Luftspaltes über Distanzscheiben möglich. Eine andere Möglichkeit ist es, die Eingangsseite sowie die Ausgangsseite der Magnetkupplung gesondert zu lagern, was jedoch mit dem Nachteil zusätzlich zu überwindender Schleppmomente verbunden ist.On the other hand, it must also be ensured that the magnetic coupling can be opened without generating drag torques in order to avoid friction-related wear when the magnetic coupling is open. Accordingly, a precisely defined, optimal air gap must be maintained between the clutch components that are in contact with one another and transmit the torque in the closed state. Furthermore, it cannot be ruled out that there are manufacturing-related tolerances in the magnetic coupling, which also make it necessary to set the working air gap with a very high degree of accuracy. This is possible on the one hand by means of very precise measurement processes during assembly and the setting of the air gap using spacers. Another possibility is to store the input side and the output side of the magnetic coupling separately, which, however, has the disadvantage of having to overcome drag torques.

Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Magnetkupplung sowie eine damit ausgestattete Kupplungsanordnung zur Verfügung zu stellen, die in kostengünstiger Bauart einen verschleißarmen Betrieb mit einer einfach zu realisierenden Montage kombinieren.Proceeding from this, the present invention is based on the object of providing a magnetic coupling and a coupling arrangement equipped therewith, which combine, in a cost-effective design, low-wear operation with easy-to-implement assembly.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die schaltbare Magnetkupplung gemäß Anspruch 1 sowie durch die Kupplungsanordnung gemäß Anspruch 10. Vorteilhafte Ausgestaltungen der schaltbaren Magnetkupplung sind in den Unteransprüchen 2 bis 9 angegeben.This object is achieved by the switchable magnetic coupling according to claim 1 and by the coupling arrangement according to claim 10. Advantageous embodiments of the switchable magnetic coupling are specified in the dependent claims 2 to 9.

Die Merkmale der Ansprüche können in jeglicher technisch sinnvollen Art und Weise kombiniert werden, wobei hierzu auch die Erläuterungen aus der nachfolgenden Beschreibung sowie Merkmale aus den Figuren hinzugezogen werden können, die ergänzende Ausgestaltungen der Erfindung umfassen.The features of the claims can be combined in any technically meaningful manner, in which case the explanations from the following description and features from the figures can also be used, which include additional embodiments of the invention.

Die Erfindung betrifft eine schaltbare Magnetkupplung zur Übertragung eines Drehmoments auf einer Rotationsachse von einer Antriebseite zu einer Abtriebseite, wobei auf einer Seite der Magnetkupplung eine magnetische Einrichtung zur Ausübung einer magnetischen Anziehungskraft sowie ein erstes Anlageelement angeordnet sind. Auf der anderen Seite der Magnetkupplung sind ein zweites Anlageelement, mit welchem bei Anlage am ersten Anlageelement ein Drehmoment übertragbar ist, sowie ein Nabenelement zur Aufnahme eines am zweiten Anlageelement anliegenden Drehmoments, und ein bezüglich des Nabenelements durch Anziehungskraft der magnetischen Einrichtung axial verschiebbares Anziehungselement, welches drehfest und axial fest mit dem zweiten Anlageelement verbunden ist, angeordnet. Die Magnetkupplung weist des Weiteren ein an dem Nabenelement oder dem Anziehungselement reibschlüssig fixiertes und unter Überwindung der Reibkraft axial verschiebbares Positionierungselement auf. An dem jeweils anderem Element von Nabenelement und Anziehungselement ist an einer der magnetischen Einrichtung axial zugewandten Seite des Positionierungselements ein Anschlag angeordnet, zur Anlage des Positionierungselements zwecks Begrenzung einer Entfernung des Anziehungselements von der magnetischen Einrichtung.The invention relates to a switchable magnetic coupling for transmitting a torque on an axis of rotation from a drive side to an output side, a magnetic device for exerting a magnetic force of attraction and a first contact element being arranged on one side of the magnetic coupling. On the other side of the magnetic coupling are a second contact element, with which a torque can be transmitted when contacting the first contact element, as well as a hub element for absorbing a torque applied to the second contact element, and an attraction element which is axially displaceable with respect to the hub element by the attraction of the magnetic device, which is rotatably and axially fixedly connected to the second contact element, arranged. The magnetic coupling also has a positioning element which is frictionally fixed on the hub element or the attraction element and can be axially displaced while overcoming the frictional force. On the other element of the hub element and the attraction element, a stop is arranged on a side of the positioning element axially facing the magnetic device, for contacting the positioning element in order to limit a distance of the attraction element from the magnetic device.

Der Begriff „axial“ bezieht sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung immer auf die Drehachse der Magnetkupplung.In the context of the present invention, the term “axial” always refers to the axis of rotation of the magnetic coupling.

Die Magnetkupplung bewirkt somit von einer Antriebseite zu einer Abtriebseite eine magnetische Anziehungskraft.The magnetic coupling thus produces a magnetic force of attraction from a drive side to an output side.

Das erste Anlageelement kann dabei als ein erstes Reibelement ausgestaltet sein, welches gleichzeitig die Funktion einer ersten Nabe hat zur Kopplung mit einer ersten Welle, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass das erste Anlageelement zur magnetischen Einrichtung relativ drehbar angeordnet ist.The first contact element can be designed as a first friction element which at the same time has the function of a first hub for coupling to a first shaft, it being provided in particular that the first contact element is arranged so that it can rotate relative to the magnetic device.

Entsprechend kann auch das zweite Anlageelement als ein zweites Reibelement ausgeführt sein, mit welchem bei Anlage am ersten Anlageelement ein Drehmoment reibschlüssig übertragbar ist.Correspondingly, the second contact element can also be designed as a second friction element, with which a torque can be transmitted in a frictionally locking manner when the contact element is applied to the first contact element.

Das dem zweiten Anlageelement zugeordnete Nabenelement ist dazu eingerichtet, das am zweiten Anlageelement anliegende Drehmoment unmittelbar oder mittelbar auf eine an das Nabenelement angeschlossene Welle zu übertragen.The hub element assigned to the second contact element is designed to transmit the torque applied to the second contact element directly or indirectly to a shaft connected to the hub element.

Auf Grund dessen, dass das Positionierungselement axial verschiebbar ist, kann es in einer einfachen Weise an einer axialen Position positioniert werden, bei der das auch als Ankerscheibe bezeichnete Anziehungselement bei Anlage des Anschlags am Positionierungselement einen optimalen und definierten Abstand zur magnetischen Einrichtung aufweist. Derart ist gewährleistet, dass das Anziehungselement auch bei geöffneter Kupplung derart dicht an der magnetischen Einrichtung positioniert ist, dass die magnetische Einrichtung eine ausreichend starke Magnetkraft auf das Anziehungselement ausüben kann, um das Anziehungselement und damit auch das zweite Anlageelement derart in Richtung auf die magnetische Einrichtung zu verschieben, dass die Anlageelemente aneinander zur Anlage gebracht werden und derart Drehmoment übertragen können.Due to the fact that the positioning element is axially displaceable, it can be positioned in a simple manner at an axial position in which the attraction element, also known as the armature disk, has an optimal and defined distance from the magnetic device when the stop is in contact with the positioning element. This ensures that the attraction element is positioned so close to the magnetic device, even when the clutch is disengaged, that the magnetic device can exert a sufficiently strong magnetic force on the attraction element to move the attraction element and thus also the second contact element in the direction of the magnetic device to move so that the contact elements are brought into contact with one another and can thus transmit torque.

In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass das jeweils andere Element von Nabenelement und Anziehungselement auf der dem Anschlag axial abgewandten Seite des Positionierungselements eine Mitnahmeeinrichtung in einer Entfernung, die der Summe der axialen Breite des Positionierungselements sowie einer gewünschten Spaltbreite zwischen dem ersten Anlageelement und dem zweiten Anlageelement entspricht, aufweist. Die Mitnahmeeinrichtung ist dazu eingerichtet, bei einer Verschiebung des die Mitnahmeeinrichtung aufweisendes Elements in Richtung auf die magnetische Einrichtung das Positionierungselement axial in Richtung auf die magnetische Einrichtung unter Überwindung der Reibkraft zu verschieben. Auf Grund dessen, dass das erste Anlageelement axial fest in Bezug zur magnetischen Einrichtung angeordnet ist und das zweite Anlageelement axial fest in Bezug zum Anziehungselement angeordnet ist, definiert der Spalt zwischen den Anlageelementen auch den Abstand zwischen der magnetischen Einrichtung und dem Anziehungselement.In one embodiment it is provided that the other element of the hub element and the attraction element on the side of the positioning element axially facing away from the stop has a driving device at a distance equal to the sum of the axial width of the positioning element and a desired gap width between the first contact element and the second contact element corresponds to. The entrainment device is designed to move the positioning element axially in the direction of the magnetic device while overcoming the frictional force when the element having the entrainment device is displaced in the direction of the magnetic device. Due to the fact that the first contact element is arranged axially fixed in relation to the magnetic device and the second contact element is arranged axially fixed in relation to the attraction element, the gap between the contact elements also defines the distance between the magnetic device and the attraction element.

Durch die Mitnahmeeinrichtung wird bei der Montage gewährleistet, dass bei einer axialen Bewegung des Anziehungselements sowie auch des zweiten Anlageelements in Richtung auf die magnetische Einrichtung das Positionierungselement unter Überwindung der Reibkraft ausreichend weit verschoben wird, bis die Anlageelemente aneinander zur Anlage gebracht sind.
Auf Grund dessen, dass der axiale Abstand zwischen der Mitnahmeeinrichtung und dem Anschlag der Summe der axialen Breite des Positionierungselements sowie der gewünschten Spaltbreite zwischen dem ersten Anlageelement und dem zweiten Anlageelement entspricht, kann danach, durch eine Rückstellkraft zwischen dem Anziehungselement und dem Nabenelement, eine Entfernung des Anziehungselements und damit auch des zweiten Anlageelements von der magnetischen Einrichtung erfolgen, die jedoch nur so weit ausgeführt werden kann, bis der Anschlag am Positionierungselement anliegt.The entrainment device ensures during assembly that when the attraction element and the second contact element move axially in the direction of the magnetic device, the positioning element is moved sufficiently far, overcoming the frictional force, until the contact elements are brought into contact with one another.
Due to the fact that the axial distance between the driving device and the stop corresponds to the sum of the axial width of the positioning element and the desired gap width between the first contact element and the second contact element, a distance can then be set by a restoring force between the attraction element and the hub element of the attraction element and thus also of the second contact element are carried out by the magnetic device, which, however, can only be carried out until the stop rests on the positioning element.

Insgesamt kann somit mittels der Mitnahmeeinrichtung sichergestellt werden, dass bei Montage der Magnetkupplung der Spalt zwischen den Anlageelementen nicht zu gering ausgeführt wird und entsprechend das Auftreten von Schleppmomenten sowie ein damit einhergehender Verschleiß verhindert wird.
Zudem bewirkt die Mitnahmeeinrichtung bei einem betriebsbedingtem Verschleiß der Anlageelemente, insbesondere wenn diese als Reibelemente bzw. Reibscheiben ausgestaltet sind, und einer damit einhergehenden Vergrößerung des Spaltes zwischen den Anlageelementen, dass bei Wirkung der Anziehungskraft von der magnetischen Einrichtung auf das Anziehungselement bei Anlage der Mitnahmeeinrichtung an dem Positionierungselement die das Positionierungselement fixierende Reibkraft überwunden werden kann und entsprechend das Positionierungselement in Richtung auf die magnetische Einrichtung verschoben werden kann, bis die Anlageelemente aneinander anliegen. Derart ist eine automatische Selbstnachstellung der Magnetkupplung hinsichtlich ihrer Spaltbreite gewährleistet.Overall, it can thus be ensured by means of the entrainment device that the gap between the contact elements is not made too small when the magnetic coupling is installed and accordingly the occurrence of drag torques and the associated wear are prevented.
In addition, in the event of operational wear of the contact elements, in particular if they are designed as friction elements or friction disks, and an accompanying enlargement of the gap between the contact elements, the effect of the attraction force from the magnetic device on the attraction element when the driver device is in contact the positioning element, the frictional force fixing the positioning element can be overcome and accordingly the positioning element can be shifted in the direction of the magnetic device until the contact elements are in contact with one another. In this way, an automatic self-adjustment of the magnetic coupling with regard to its gap width is guaranteed.

Des Weiteren ist in einer vorteilhaften Ausführungsform vorgesehen, dass das Anziehungselement und das Nabenelement über eine Federeinrichtung zur Ausübung einer Rückstellkraft auf das Anziehungselement miteinander verbunden sind.Furthermore, it is provided in an advantageous embodiment that the attraction element and the hub element are connected to one another via a spring device for exerting a restoring force on the attraction element.

Das Nabenelement ist axial fixiert. Die Rückstellkraft bewirkt eine Rückstellbewegung des Anziehungselements und damit auch des zweiten Anlageelements aus einer geschlossenen Stellung, in der die Anlageelemente aneinander anliegen, in eine geöffnete Stellung, in der die Magnetkupplung geöffnet ist.The hub element is fixed axially. The restoring force brings about a restoring movement of the attraction element and thus also of the second contact element from a closed position, in which the contact elements are in contact with one another, into an open position, in which the magnetic coupling is opened.

Insbesondere ist die Federeinrichtung durch mehrere Blattfedern ausgebildet, die das Nabenelement mit dem Anziehungselement verbinden.In particular, the spring device is formed by a plurality of leaf springs which connect the hub element to the attraction element.

Die Federeinrichtung dient des Weiteren zur Übertragung des Drehmoments von dem zweiten Anlageelement auf das Nabenelement.The spring device also serves to transmit the torque from the second contact element to the hub element.

Dabei sollte die von der Federeinrichtung auf das Anziehungselement bewirkte maximale Rückstellkraft geringer sein als die das Positionierungselement fixierende Reibkraft.The maximum restoring force brought about by the spring device on the attraction element should be less than the frictional force fixing the positioning element.

Derart wird gewährleistet, dass auch bei Anlage der Anlageelemente aneinander das Positionierungselement nicht durch die Rückstellkraft verschoben werden kann, so dass die eingestellte Breite des Spaltes zwischen den Anlageelementen erhalten bleibt.This ensures that the positioning element cannot be displaced by the restoring force even when the contact elements are in contact with one another, so that the set width of the gap between the contact elements is maintained.

Weiterhin kann die magnetische Einrichtung drehfest angeordnet sein und das erste Anlageelement bezüglich der magnetischen Einrichtung kann drehbar angeordnet sein. Die magnetische Einrichtung kann dabei ein Gehäuse umfassen, in welchem ein oder mehrere Magnete der magnetischen Einrichtung untergebracht sind. Dabei ist in einer Ausführungsform ein Drehlager zwischen der magnetischen Einrichtung und dem ersten Anlageelement angeordnet, zwecks Abstützung des ersten Anlageelements an der magnetischen Einrichtung bei gleichzeitiger Ermöglichung der Relativ-Rotation.
Das erste Anlageelement kann dabei ebenfalls als eine Nabe ausgestaltet sein. Die magnetische Einrichtung kann sich dabei auf der dem Spalt bzw. dem zweiten Anlageelement axial gegenüberliegenden Seite des ersten Anlageelements positioniert sein, so dass sich das erste Anlageelement axial zwischen der magnetischen Einrichtung und dem zweiten Anlageelement befindet und die von der magnetischen Einrichtung bewirkte magnetische Anziehungskraft auf das Anziehungselement durch das erste Anlageelement hindurch wirkt.Furthermore, the magnetic device can be arranged non-rotatably and the first contact element can be arranged rotatably with respect to the magnetic device. The magnetic device can include a housing in which one or more magnets of the magnetic device are accommodated. In one embodiment, a rotary bearing is arranged between the magnetic device and the first contact element for the purpose of supporting the first contact element on the magnetic device while at the same time enabling the relative rotation.
The first contact element can also be designed as a hub. The magnetic device can be positioned on the side of the first contact element axially opposite the gap or the second contact element, so that the first contact element is axially between the magnetic device and the second contact element and the magnetic attraction force produced by the magnetic device is applied the attraction element acts through the first contact element.

Insbesondere können das zweite Anlageelement sowie das verschiebbare Anziehungselement durch ein integrales Bauteil ausgeführt sein.In particular, the second contact element and the displaceable attraction element can be designed as an integral component.

Dabei kann das zweite Anlageelement durch ein dem ersten Anlageelement zugewandtes Formelement oder eine Reibfläche ausgebildet sein.The second contact element can be formed by a shaped element facing the first contact element or a friction surface.

Bei Anziehung des Anziehungselements durch die magnetische Einrichtung wird entsprechend auch das zweite Anlageelement verschoben und zur Anlage an das erste Anlageelement gebracht.When the attraction element is attracted by the magnetic device, the second contact element is correspondingly also displaced and brought into contact with the first contact element.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der schaltbaren Magnetkupplung sind die beiden Anlageelemente Reibelemente, zur reibschlüssigen Übertragung eines Drehmoments von der Antriebseite zur Abtriebseite.
Hierfür kann ein jedes der Anlageelemente einen Reibbelag aufweisen.In a further advantageous embodiment of the switchable magnetic coupling, the two contact elements are friction elements for the frictional transmission of torque from the drive side to the output side.
For this purpose, each of the contact elements can have a friction lining.

Das Positionierungselement kann als ein Reibring ausgestaltet sein, welcher mit einer radial ausgerichteten Seite unter radialer Vorspannung an dem Nabenelement oder an dem Anziehungselement anliegt. Entsprechend wirkt auf den Reibring eine radiale Normalkraft, aus der in Abhängigkeit vom zwischen dem Reibring und dem den Reibring tragenden Element wirkenden Reibfaktor die den Reibring fixierende Reibkraft resultiert.The positioning element can be designed as a friction ring which, with a radially oriented side, rests against the hub element or against the attraction element under radial prestress. Correspondingly, a radial normal force acts on the friction ring, from which the friction force fixing the friction ring results as a function of the friction factor acting between the friction ring and the element carrying the friction ring.

Dabei kann in dem Element, an welchem der Anschlag angeordnet ist, eine Nut ausgebildet sein, in welcher der Reibring angeordnet ist, und welche mit ihrer der magnetischen Einrichtung zugewandten Wandung den Anschlag ausbildet und mit ihrer der magnetischen Einrichtung abgewandten Wandung die Mitnahmeeinrichtung ausbildet. In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Positionierungselement als Reibring ausgestaltet mit seiner radialen Innenseite unter radialer Spannung auf einer Zylindermantelfläche eines Absatzes des Nabenelements sitzt. Die radiale Außenseite des Reibrings befindet sich dabei in einer Nut, die im Anziehungselement ausgebildet ist. Die axiale Breite der Nut ist dabei so groß wie die Summe aus der Breite des Reibrings sowie des eingestellten Spaltes zwischen den Anlageelementen.A groove can be formed in the element on which the stop is arranged, in which the friction ring is arranged and which forms the stop with its wall facing the magnetic device and forms the entrainment device with its wall facing away from the magnetic device. In one embodiment, it is provided that the positioning element, designed as a friction ring, sits with its radial inside under radial tension on a cylinder jacket surface of a shoulder of the hub element. The radial outside of the friction ring is located in a groove that is formed in the attraction element. The axial width of the groove is as large as the sum of the width of the friction ring and the set gap between the contact elements.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Kupplungsanordnung für ein Kraftfahrzeug, welches umfassend eine erfindungsgemäße schaltbare Magnetkupplung sowie eine Hauptkupplung aufweist, wobei die schaltbare Magnetkupplung als Vorsteuerkupplung der Hauptkupplung dient. Das bedeutet, dass die Magnetkupplung als eine Einrichtung zur Betätigung eines Betätigungssystems der Hauptkupplung ausgestaltet ist, um die Hauptkupplung zu öffnen und/ oder zu schließen.Another aspect of the present invention is a clutch arrangement for a motor vehicle, which comprises a switchable magnetic clutch according to the invention and a main clutch, the switchable magnetic clutch serving as a pilot clutch of the main clutch. This means that the magnetic coupling is designed as a device for actuating an actuation system of the main coupling in order to open and / or close the main coupling.

Die oben beschriebene Erfindung wird nachfolgend vor dem betreffenden technischen Hintergrund unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen, welche bevorzugte Ausgestaltungen zeigen, detailliert erläutert. Die Erfindung wird durch die rein schematischen Zeichnungen in keiner Weise beschränkt, wobei anzumerken ist, dass die in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsbeispiele nicht auf die dargestellten Maße eingeschränkt sind. Es ist dargestellt in

1: die schaltbare Magnetkupplung im geöffneten Zustand,
2: die schaltbare Magnetkupplung im geschlossenen Zustand, und
3: ein Kraft-Weg-Diagramm.

The invention described above is explained in detail below against the relevant technical background with reference to the accompanying drawings, which show preferred embodiments. The invention is in no way restricted by the purely schematic drawings, it being noted that the exemplary embodiments shown in the drawings are not restricted to the dimensions shown. It is shown in

1 : the switchable magnetic coupling when open,
2 : the switchable magnetic coupling when closed, and
3 : a force-displacement diagram.

Zunächst wird der Aufbau der schaltbaren Magnetkupplung anhand 1 erläutert. Die schaltbare Magnetkupplung umfasst auf einer gemeinsamen Rotationsachse 1 angeordnet auf einer Antriebseite 10 eine magnetische Einrichtung 20, die einen Magneten 21 in einem Gehäuse 22 umfasst. Über ein Drehlager 23 ist ein erstes Anlageelement 30, welches bezüglich der magnetischen Einrichtung 20 drehbar angeordnet ist, an dem Gehäuse 22 radial sowie axial gelagert.First, the structure of the switchable magnetic coupling is based on 1 explained. The switchable magnetic coupling comprises a common axis of rotation 1 arranged on a drive side 10 a magnetic device 20th who have favourited a magnet 21 in one housing 22nd includes. Via a pivot bearing 23 is a first investment element 30th which regarding the magnetic device 20th is rotatably arranged on the housing 22nd mounted radially and axially.

Dieses erste Anlageelement 30 dient zur Anlage eines zweiten Anlageelements 40, welches auf der Abtriebseite 11 der der Magnetkupplung angeordnet ist. In der hier dargestellten Ausführungsform ist das zweite Anlageelement 40 als ein integrales, ein Anziehungselement 70 der Magnetkupplung umfassendes Bauteil ausgebildet. Entsprechend kann mittels der magnetischen Einrichtung 20 eine Anziehungskraft 24 auf das Anziehungselement 70 ausgeübt werden, sodass sich dieses unter Überwindung eines Spaltes 50 zwischen dem zweiten Anlageelement 40 und dem ersten Anlageelement 30 in Richtung auf die magnetische Einrichtung 20 bewegt. Aufgrund dessen, dass das Anziehungselement 70 und das zweite Anlageelement 40 als ein integrales Bauteil ausgeführt sind, gelangt somit das zweite Anlageelement 40 zur Anlage am ersten Anlageelement 30. Des Weiteren umfasst die Magnetkupplung auf der Abtriebseite 11 ein Nabenelement 60, welches über eine Federeinrichtung 100 mit dem Anziehungselement 70 drehfest gekoppelt ist. In der hier dargestellten Ausführungsform ist die Federeinrichtung 100 durch mehrere am Umfang verteilte Blattfedern 110 ausgebildet.This first investment element 30th serves to create a second contact element 40 , which is on the output side 11 which is arranged by the magnetic coupling. In the embodiment shown here, the second contact element is 40 as an integral, an element of attraction 70 the magnetic coupling comprehensive component formed. Correspondingly, by means of the magnetic device 20th an attraction 24 on the attraction element 70 be exercised, so that this is overcoming a gap 50 between the second contact element 40 and the first contact element 30th towards the magnetic device 20th emotional. Because of that the element of attraction 70 and the second contact element 40 are designed as an integral component, the second contact element thus arrives 40 for contact with the first contact element 30th . It also includes the magnetic coupling on the output side 11 a hub element 60 , which has a spring device 100 with the element of attraction 70 is rotatably coupled. In the embodiment shown here, the spring device is 100 by several leaf springs distributed around the circumference 110 educated.

Das erste Anlageelement 30 dient in der hier dargestellten Ausführungsform als formschlüssig wirkendes Verbindungselement mit einer ersten, nicht dargestellten Welle. Das Nabenelement 60 dient in der hier dargestellten Ausführungsform der formschlüssigen Verbindung mit einer hier nicht dargestellten zweiten Welle.The first investment element 30th serves in the embodiment shown here as a form-fitting connecting element with a first shaft, not shown. The hub element 60 serves in the embodiment shown here for the positive connection with a second shaft, not shown here.

Auf einem Absatz 61 des Nabenelements 60 sitzt ein als Reibring ausgestaltetes Positionierungselement 80 mit einer radial wirkenden Vorspannung 82, sodass auf die radiale Innenseite des Positionierungselements 80 radial eine Normalkraft 83 wirkt, die in Abhängigkeit der herrschenden Reibverhältnisse zwischen dem Positionierungselement 80 sowie dem Absatz 61 eine entsprechende Reibkraft ausbildet, die das Positionierungselement 80 in axialer Richtung fixiert.On a paragraph 61 of the hub element 60 a positioning element designed as a friction ring sits 80 with a radially acting preload 82 so that on the radial inside of the positioning element 80 radial a normal force 83 acts, which depends on the prevailing friction conditions between the positioning element 80 as well as the paragraph 61 a corresponding frictional force that the positioning element 80 fixed in the axial direction.

Dabei befindet sich das Positionierungselement 80 innerhalb einer vom Anziehungselement 70 ausgebildeten Nut 90. In der in 1 dargestellten Situation, in der die Magnetkupplung geöffnet ist, liegt das Positionierungselement 80 an einem von der Nut 90 ausgebildeten Anschlag 91 an und verhindert somit, dass sich das Anziehungselement 70 und demzufolge auch das damit gekoppelte zweite Anlageelement 40 zu weit von der magnetischen Einrichtung 20 entfernen.The positioning element is located here 80 within one of the attraction 70 trained groove 90 . In the in 1 illustrated situation in which the magnetic coupling is open, the positioning element is 80 on one of the groove 90 trained stop 91 and thus prevents the element of attraction 70 and consequently also the second contact element coupled therewith 40 too far from the magnetic facility 20th remove.

Bei der Montage der Magnetkupplung kann unter Überwindung der das Positionierungselement 80 fixierenden Reibkraft dieses in seiner axialen Position derart eingestellt werden, dass sich ein Spalt 50 mit optimaler Spaltbreite 51 zwischen den Anlageelementen 30,40 ausbildet.When assembling the magnetic coupling, the positioning element can be overcome 80 fixing frictional force this can be adjusted in its axial position in such a way that there is a gap 50 with optimal gap width 51 between the plant elements 30th , 40 trains.

Bei einer Aktivierung des Magneten 21 der magnetischen Einrichtung 20 bildet sich ein wie in 2 dargestellter magnetischer Fluss 25 in der Magnetkupplung aus. Dadurch wird von der magnetischen Einrichtung 20 eine Anziehungskraft 24 auf das Anziehungselement 70 ausgeübt, sodass dieses in Richtung auf die magnetische Einrichtung 20 verlagert wird und entsprechend der in 1 dargestellte Spalt 50 geschlossen wird, so dass die beiden Anlageelemente 30,40 aneinander anliegen. In der hier dargestellten Ausführungsform umfasst das erste Anlageelement 30 einen Reibbelag 31, zur Erhöhung des Reibfaktors zwischen den Anlageelementen 30,40 zwecks reibschlüssiger Übertragung eines Drehmoments zwischen den Anlageelementen 30,40.When the magnet is activated 21 the magnetic device 20th imagines as in 2 illustrated magnetic flux 25th in the magnetic coupling. This is done by the magnetic device 20th an attraction 24 on the attraction element 70 exercised so this in the direction of the magnetic device 20th is relocated and according to the in 1 illustrated gap 50 is closed so that the two plant elements 30th , 40 rest against each other. In the embodiment shown here, the first contact element comprises 30th a friction lining 31 , to increase the friction factor between the contact elements 30th , 40 for the purpose of frictional transmission of a torque between the contact elements 30th , 40 .

Aufgrund der axialen Verlagerung des Anziehungselements 70 und damit auch des zweiten Anlageelements 40 in Richtung auf die magnetische Einrichtung 20 hat sich der Anschlag 91 der Nut 90 im Anziehungselement 70 vom Positionierungselement 80 gelöst. Es ist nunmehr ersichtlich, dass das Positionierungselement 80 mit seiner dem Anschlag 91 axial gegenüberliegenden Seite an einer Mitnahmeeinrichtung 92 anliegt, die ebenfalls von der Nut 90 ausgebildet ist. Diese Mitnahmeeinrichtung 92 sorgt dafür, dass bei einer Montage der Magnetkupplung das Positionierungselement 80 mittels der Mitnahmeeinrichtung 92 unter Überwindung der Reibkraft in Richtung auf die magnetische Einrichtung 20 geschoben werden kann, bis die Anlageelemente 30,40 zur Anlage aneinander gelangen. Die Breite der Nut 90 ist dabei so dimensioniert, dass sie der Summe der axialen Breite 81 des Positionierungselements 80 und der Spaltbreite 51 entspricht.Due to the axial displacement of the attraction element 70 and thus also of the second contact element 40 towards the magnetic device 20th did the attack 91 the groove 90 in the element of attraction 70 from the positioning element 80 solved. It can now be seen that the positioning element 80 with its the stop 91 axially opposite side on a driving device 92 is applied, which is also from the groove 90 is trained. This take-away device 92 ensures that when the magnetic coupling is installed, the positioning element 80 by means of the take-away device 92 overcoming the frictional force in the direction of the magnetic device 20th can be pushed until the plant elements 30th , 40 come together to the system. The width of the groove 90 is dimensioned so that it is the sum of the axial width 81 of the positioning element 80 and the gap width 51 is equivalent to.

Bei einer Aufhebung der magnetischen Wirkung und auf Grund einer durch die Federeinrichtung 100 auf das Anziehungselement 70 ausgeübten Rückstellkraft 111 wird das Anziehungselement 70 wieder in eine axiale Position bewegt, die in 1 dargestellt ist, in der das Positionierungselement 80 an dem Anschlag 91 anliegt. Die Rückstellkraft 111, die von der Federeinrichtung 100 bzw. deren Blattfedern 110 bewirkt wird, darf dabei nicht größer sein als die das Positionierungselement 80 fixierende Reibkraft.When the magnetic effect is canceled and due to one caused by the spring device 100 on the attraction element 70 exerted restoring force 111 becomes the attraction 70 moved back to an axial position, which in 1 is shown in which the positioning element 80 at the stop 91 is present. The restoring force 111 by the spring device 100 or their leaf springs 110 caused, must not be larger than that of the positioning element 80 fixing frictional force.

Durch die Mitnahmeeinrichtung 92 ist gewährleistet, dass bei einer gegebenenfalls verschleißbedingten Zunahme der Spaltbreite 51 und einer dadurch bedingten größeren axialen Verlagerung des zweiten Anlageelements 40 das Positionierungselement 80 unter Überwindung der fixierenden Reibkraft derart weit verschoben werden kann, dass die Anlageelemente 30,40 wieder zur Anlage kommen. Es kann dementsprechend durch die Magnetkupplung eine selbsttätige Nachstellung erfolgen.Through the take-away device 92 it is ensured that in the event of an increase in the gap width due to wear and tear 51 and a resulting larger axial displacement of the second contact element 40 the positioning element 80 while overcoming the fixing frictional force can be moved so far that the contact elements 30th , 40 come back to the facility. An automatic readjustment can accordingly take place through the magnetic coupling.

3 zeigt ein Kraft-Weg-Diagramm zur Verdeutlichung der in Abhängigkeit von der Spaltbreite 51 wirkenden Anziehungskraft 24. Es ist ersichtlich, dass eine von der magnetischen Einrichtung 20 bewirkte Anziehungskraft 24 umso größer ist, je geringer der zurückzulegende Weg zwischen den Anlageelementen 30,40 ist bzw. umso geringer die Spaltbreite 51 ist. Es ist hieraus zudem ersichtlich, dass die Abnahme der Anziehungskraft 24 bei Zunahme der Spaltbreite 51 exponentiell verläuft. 3 shows a force-displacement diagram to illustrate the depending on the gap width 51 acting attraction 24 . It can be seen that one of the magnetic device 20th caused attraction 24 the greater, the shorter the distance to be covered between the contact elements 30th , 40 is or the smaller the gap width 51 is. It can also be seen from this that the decrease in attraction 24 when the gap width increases 51 exponentially.

Durch das Positionierungselement 80 und den Anschlag 91 ist gewährleistet, dass sich das zweite Anlageelement 40 und damit auch das Anziehungselement 70 nicht derart weit von der magnetischen Einrichtung 20 entfernen können, dass die Anziehungskraft so gering wird, dass keine zuverlässige Anlage der Anlageelemente 30,40 aneinander gewährleistet werden kann.
Die Mitnahmeeinrichtung 92 wiederum bewirkt, dass die Anlageelemente 30,40 bei geöffneter Kupplung nicht derart dicht aneinander positioniert sein können, dass ein Schleppmoment zwischen den Anlageelementen 30,40 und demzufolge erhöhter Verschleiß auftreten kann. Insbesondere ist vorgesehen, dass der hier dargestellte Arbeitsbereich 120 durch eine entsprechende axiale Positionierung des Positionierungselements 80 sowie durch einen entsprechenden Abstand zwischen dem Anschlag 91 und der Mitnahmeeinrichtung 92 realisiert ist.Through the positioning element 80 and the stop 91 it is guaranteed that the second contact element 40 and thus also the element of attraction 70 not that far from the magnetic facility 20th can remove that the force of attraction is so low that no reliable installation of the contact elements 30th , 40 can be guaranteed to each other.
The take-away device 92 in turn causes the plant elements 30th , 40 when the clutch is disengaged, they cannot be positioned so close to one another that a drag torque between the contact elements 30th , 40 and consequently increased wear can occur. In particular, it is provided that the work area shown here 120 by appropriate axial positioning of the positioning element 80 as well as by a corresponding distance between the stop 91 and the take-away device 92 is realized.

Mit der hier vorgeschlagenen Magnetkupplung lässt sich der Arbeitsluftspalt auf ein Minimum reduzieren, so dass die magnetische Einrichtung nur so leistungsfähig dimensioniert werden muss, dass der minimale Arbeitsluftspalt geschlossen werden kann. Entsprechend ist auch ein geringerer Strom nötig, um die Magnetkupplung schließen zu können. Des Weiteren weist die Magnetkupplung den Vorteil auf, dass die Montage mit verringertem Aufwand ausgeführt werden kann.With the magnetic coupling proposed here, the working air gap can be reduced to a minimum, so that the magnetic device only has to be dimensioned so powerfully that the minimum working air gap can be closed. Correspondingly, a lower current is also required in order to be able to close the magnetic coupling. Furthermore, the magnetic coupling has the advantage that the assembly can be carried out with less effort.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11: RotationsachseAxis of rotation
1010: AntriebseiteDrive side
1111: AbtriebseiteOutput side
2020th: magnetische Einrichtungmagnetic facility
2121: Magnetmagnet
2222nd: Gehäusecasing
2323: DrehlagerPivot bearing
2424: AnziehungskraftAttraction
2525th: magnetischer Flussmagnetic river
3030th: erstes Anlageelementfirst investment element
3131: ReibbelagFriction lining
4040: zweites Anlageelementsecond contact element
5050: Spaltgap
5151: SpaltbreiteGap width
6060: NabenelementHub element
6161: Absatzunit volume
7070: AnziehungselementAttraction element
8080: PositionierungselementPositioning element
8181: axiale Breite des Positionierungselementsaxial width of the positioning element
8282: radiale Vorspannungradial preload
8383: NormalkraftNormal force
9090: NutGroove
9191: Anschlagattack
9292: MitnahmeeinrichtungTake-away device
100100: FedereinrichtungSpring device
110110: BlattfederLeaf spring
111111: RückstellkraftRestoring force
120120: ArbeitsbereichWorkspace

Claims

Switchable magnetic coupling for transmitting a torque on an axis of rotation (1) from a drive side (10) to an output side (11), whereby on one side of the magnetic coupling a magnetic device (20) for exerting a magnetic force of attraction (24) and a first contact element ( 30) are arranged, and on the other side of the magnetic coupling a second contact element (40), with which a torque can be transmitted when contacting the first contact element (30), and a hub element (60) for receiving a contact element (40) applied to the second contact element Torque, and one with respect to the hub member (60) through Attractive force (24) of the magnetic device (20) axially displaceable attraction element (70), which is non-rotatably and axially fixedly connected to the second contact element (40), characterized in that the magnetic coupling also has an on the hub element (60) or the attraction element (70) frictionally fixed and axially displaceable under overcoming the frictional force positioning element (80), and on the respective other element of the hub element (60) and attraction element (70) on one of the magnetic device (20) axially facing side of the positioning element (80) a stop (91) is arranged to abut the positioning element (80) in order to limit a distance of the attraction element (70) from the magnetic device (20).

Switchable magnetic coupling according to Claim 1 , characterized in that the other element of the hub element (60) and the attraction element (70) on the side of the positioning element (80) axially facing away from the stop (91) has a driving device (92) at a distance equal to the sum of the axial width ( 81) of the positioning element (80) as well as a desired gap width (51) between the first contact element (30) and the second contact element (40), wherein the entrainment device (92) is set up for a displacement of the entrainment device (92 ) having element (60,70) in the direction of the magnetic device (20) to move the positioning element (80) axially in the direction of the magnetic device (20) overcoming the frictional force.

Switchable magnetic coupling according to one of the preceding claims, characterized in that the attraction element (70) and the hub element (60) are connected to one another via a spring device (100) for exerting a restoring force (111) on the attraction element (70).

Switchable magnetic coupling according to Claim 3 , characterized in that the maximum restoring force (111) caused by the spring device (100) on the attraction element (70) is less than the frictional force fixing the positioning element (80).

Switchable magnetic coupling according to one of the preceding claims, characterized in that the magnetic device (20) is arranged non-rotatably and the first contact element (30) is arranged rotatably with respect to the magnetic device (20).

Switchable magnetic coupling according to one of the preceding claims, characterized in that the second contact element (40) and the displaceable attraction element (70) are designed as an integral component.

Switchable magnetic coupling according to one of the preceding claims, characterized in that the two contact elements (30, 40) are friction elements for the frictional transmission of a torque from the drive side (10) to the output side (11).

Switchable magnetic coupling according to one of the preceding claims, characterized in that the positioning element (80) is designed as a friction ring which, with a radially oriented side, rests against the hub element (60) or the attraction element (70) under radial prestress (82).

Switchable magnetic coupling according to Claim 8 , characterized in that a groove (90) is formed in the element on which the stop is arranged, in which the friction ring is arranged and which, with its wall facing the magnetic device (20), forms the stop (91) and with its wall facing away from the magnetic device (20) forms the entrainment device (92).

A clutch arrangement for a motor vehicle, comprising a switchable magnetic clutch according to one of the Claims 1 until 9 and a main clutch, the switchable magnetic clutch serving as a pilot clutch for the main clutch.