DE1198143B

DE1198143B - Magnetic particle clutch

Info

Publication number: DE1198143B
Application number: DEL26136A
Authority: DE
Inventors: Cecil Leff; Gunnar H Janson
Original assignee: Lear Inc
Current assignee: Lear Inc
Priority date: 1956-11-05
Filing date: 1956-11-05
Publication date: 1965-08-05

Description

Magnetpulverkupplung Die Erfindung bezieht sich auf eine Magnetpulverkupplung, bei der die getriebene, schalenförmige Kupplungshälfte unter Belassung eines allseitigen Zwischenraums für das Magnetpulver in eine entsprechende Ausnehmung der treibenden Kupplungshälfte eingreift.Magnetic particle clutch The invention relates to a magnetic particle clutch, in which the driven, shell-shaped coupling half leaving one on all sides Space for the magnetic powder in a corresponding recess of the driving Coupling half engages.

Es ist bekannt, bei derartigen Kupplungen den vom scheibenförmigen Teil der getriebenen Kupplungshälfte ausgehenden flanschförinigen Teil mit Schlitzen zu versehen, die über einen Teil der axialen Länge des flanschförinigen Teils reichen und dazu bestimmt sind, den Durchtritt von Magnetpulver zu ermöglichen und die Reibung zwischen der getriebenen Kupplungshälfte und dem Magnetpulver zu verringern. Die schalenförnüge Kupplungshälfte ist dabei im wesentlichen in sich starr, und sämtliche Bereiche ihres flanschförinigen Teils liegen auf demselben Umkreis. Kupplungen dieser bekannten Ausführungsform haben eine bestimmte, von den Konstruktionsparametern abhängige Drehmomentcharakteristik. Für jede unterschiedliche, in der Praxis erwünschte Drehmomenteharakteristik muß infolgedessen eine Kupplung eigens konstruiert, in Sonderfertigung produziert und auf Lager gehalten werden. Bei der Massenfertigung von Kupplungen auftretende Schwankungen der Drehmomenteharakteristik lassen sich nicht oder nur unter großen Schwierigkeiten ausgleichen.It is known, in such couplings, from the disk-shaped Part of the driven coupling half outgoing flange-shaped part with slots to be provided, which extend over part of the axial length of the flange-shaped part and are designed to allow the passage of magnetic powder and the friction between the driven coupling half and the magnetic powder. the shell-shaped coupling half is essentially rigid in itself, and all Areas of their flange-shaped part lie on the same circumference. Clutches this known embodiment have a certain, from the design parameters dependent torque characteristics. For each different, desirable in practice As a result, a clutch must be specially designed in Custom-made products can be produced and kept in stock. In mass production Fluctuations in the torque characteristics caused by clutches can be not or only with great difficulty compensate.

Mit der Erfindung sollen diese Nachteile beseitigt werden. Ihr liegt die Aufgabe zugrunde, das angetriebene Teil einer Magnetpulverkupplung so auszubilden, daß es in bezug auf die Erzielung verschiedener Drehmomentcharakteristiken einstellbar ist.The invention is intended to eliminate these disadvantages. Her lies the task is to design the driven part of a magnetic particle clutch in such a way that that it is adjustable to achieve different torque characteristics is.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die schalenförmige Kupplungshälfte durch von dem scheibenförinigen Teil ausgehende und bis zum äußeren Rand des flanschförmigen Teils durchgehende Schlitze in mehrere Segmente aufgeteilt ist, so daß der radiale Abstand der durch die Schlitze gebildeten Segmentes von der Kupplungsachse und damit das übertragbare Drehmoment innerhalb bestimmter Grenzen wählbar ist.This object is achieved in that the shell-shaped coupling half by starting from the disk-shaped part and up to the outer edge of the flange-shaped Partly through slots is divided into several segments, so that the radial Distance of the segment formed by the slots from the coupling axis and thus the transmittable torque can be selected within certain limits.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung können zweckmäßig die Seginente abwechselnd verschiedenen radialen Abstand von der Kupplungsachse haben.In a further embodiment of the invention, the segments can expediently have alternately different radial distances from the coupling axis.

Die Erfindung ist im folgenden an Hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäß ausgebildete Magnetpulverkupplung, F i g. 2 eine Draufsicht auf den angetriebenen Teil der Kupplung nach F i g. 1, F i g. 3 einen Schnitt entlang der Linie 3-3 der Fig.2 und F i g. 4 und 5 in Drauf- und Seitenansicht die Art der Herstellung des angetriebenen Kupplungsteils. Die Magnetpulverkupplung nach F i g. 1 weist ein antreibendes Kupplungsteil 10, ein angetriebenes schalenförmiges Kupplungsteil 12 und eine Magnetpulverfüllung 14 auf. Das antreibende Kupplungsteil 10 bildet das Kupplungsgehäuse, dessen aus magnetisch leitendem Material bestehender Körper 16 einen Kein 18 konzentrisch umfaßt. Der Körper 16 und der Kein 18 bilden einen Ringraum zur Aufnahme einer Erregerwicklung 20. Zwischen der Wicklung 20 und dem Körper 16 befindet sich ein Ring 22 aus nichtmagnetischem Material, welcher dazu beiträgt, den magnetischen Fluß auf den angrenzenden Spalt zwischen dem Körper 16 und dem Kein 18 zu konzentrieren. Die den Spalt begrenzenden Bereiche des Körpers 16 und des Kerns 18 dienen als Polstücke.The invention is explained in more detail below using an exemplary embodiment. It shows F i g. 1 shows a section through a magnetic particle clutch designed according to the invention, FIG . 2 is a plan view of the driven part of the coupling according to FIG. 1, Fig. 3 shows a section along the line 3-3 of FIG. 2 and FIG . 4 and 5, in plan and side views, the type of manufacture of the driven coupling part. The magnetic particle clutch according to FIG. 1 has a driving coupling part 10, a driven, shell-shaped coupling part 12 and a magnetic powder filling 14. The driving coupling part 10 forms the coupling housing, the body 16 of which is made of magnetically conductive material and comprises a concentric groove 18. The body 16 and the no 18 form an annular space for receiving an excitation winding 20. Between the winding 20 and the body 16 is a ring 22 made of non-magnetic material, which contributes to the magnetic flux on the adjacent gap between the body 16 and the No 18 focus. The regions of the body 16 and core 18 delimiting the gap serve as pole pieces.

Ein Deckel 26 ist mittels Schrauben 27 am einen Ende des Körpers 16 befestigt. Das schalenförmige Kupplungsteil 12 ist in der von dem Körper 16, dem Kein 18 und dem Deckel 26 gebildeten Ausnehmung angeordnet und greift mit seinem flanschförmigen Teil 28 in den Spalt zwischen den Polstücken. Der Deckel 26 trägt eine Außenverzahnung, über welche die Kupplung, z. B. mittels eines nicht veranschaulichten Antriebsritzels, angetrieben werden kann. Auf dem Körper 16 sitzt ein Isolierring 30, der von einem anstoßenden Schrumpfring 32 gehalten ist und zwei Schleifringe 34,36 trägt. Ein Isolierkörper 38 ist irn Körper 16 zwischen dem Schleifring 34 und der Wicklung 20 angeordnet. Das eine Ende der Wicklung 20 ist durch den Isolierkörper 38 und den Isolierring 30 hindurchgeführt und mit dem Schleifring 34 leitend verbunden. Das andere Ende der Wicklung 20 ist durch einen ähnlichen Isolierkörper und den Isolierring 30 hindurch zu dem anderen Schleifring 36 geführt. Über nicht veranschaulichte, mit den Schleifringen zusammenwirkende Bürsten wird der Wicklung 20 Strom zugeführt.A cover 26 is attached to one end of the body 16 by means of screws 27. The cup-shaped coupling part 12 is arranged in the recess formed by the body 16, the no 18 and the cover 26 and engages with its flange-shaped part 28 in the gap between the pole pieces. The cover 26 carries external teeth through which the coupling, e.g. B. by means of a drive pinion, not shown, can be driven. On the body 16 sits an insulating ring 30 which is held by an abutting shrink ring 32 and carries two slip rings 34,36. An insulating body 38 is arranged in body 16 between slip ring 34 and winding 20. One end of the winding 20 is passed through the insulating body 38 and the insulating ring 30 and is conductively connected to the slip ring 34. The other end of the winding 20 is passed through a similar insulating body and the insulating ring 30 to the other slip ring 36 . The winding 20 is supplied with current via brushes which interact with the slip rings and which are not illustrated.

Das Kupplungsteil 12 ist mit einer Abtriebswelle 40 verbunden, die durch den Kern 18 hindurch aus dem Kupplungsgehäuse herausreicht und an ihrem einen Ende ein Ritzel 42 trägt. Die Welle 40 ist in Büchsen 44,45 geführt, zwischen denen ein gegen die Innenfläche des Kerns 18 anliegender Abstandsring 48 angeordnet ist. Zur Abdichtung der die Magnetpulverfüllung 14 aufnehmenden Ausnehmung ist ein Gummiring 50 vorgesehen, der mittels eines gegen die Innenfläche des Kerns 18 anliegenden Metallstegs 52 zwischen dem Steg 52 und der Welle 40 festgeklemmt ist.The coupling part 12 is connected to an output shaft 40 which extends through the core 18 out of the coupling housing and carries a pinion 42 at one end. The shaft 40 is guided in bushes 44, 45, between which a spacer ring 48 resting against the inner surface of the core 18 is arranged. Receiving for sealing the magnetic powder filling recess 14, a rubber ring 50 is provided, of the shaft and is clamped by means of a 40 abutting against the inner surface of the core metal 18 the web 52 between the web 52nd

Der Deckel 26 trägt einen zapfenförmigen Ansatz 54, der koaxial zur Welle 40 liegt. Mittels des Ansatzes 54 und der Welle 40 kann die Kupplung drehbar gelagert werden.The cover 26 has a peg-shaped extension 54 which is coaxial with the shaft 40. The coupling can be rotatably mounted by means of the projection 54 and the shaft 40.

Das Kupplungsteil 10 wird über die Zahnung des Deckels 26 angetrieben. Fließt durch die Wicklung 20 kein Strom, ist die Magnetpulverfüllung 14 unwirksam, so daß das Kupplungsteil 12 nicht mitgenommen wird. Wird die Wicklung 20 an Spannung gelegt, richten sich die Pulverteilchen unter der Wirkung des magnetischen Feldes im Spalt zwischen den Polen aus und stellen eine feste Verbindung zwischen den Kupplungsteilen 10, 12 her. Das Kupplungsteil 12 dreht sich infolgedessen mit und treibt das Ritzel 42 an.The coupling part 10 is driven via the teeth of the cover 26 . If no current flows through the winding 20, the magnetic powder filling 14 is ineffective, so that the coupling part 12 is not carried along. If the winding 20 is connected to voltage, the powder particles align themselves under the action of the magnetic field in the gap between the poles and establish a firm connection between the coupling parts 10, 12. As a result, the coupling part 12 also rotates and drives the pinion 42.

Das Kupplungsteil 12 kann einteilig aus magnetisierbarem Werkstoff gefertigt sein. Es kann aber auch nur sein flanschförmiger Teil 28 magnetisch leitend und dieser auf einen nichtmagnetischen scheibenförmigen Teil aufgesetzt sein. Schlitze 60 gehen von dem scheibenförmigen Teil aus und reichen von dort bis zum äußeren Rand des flanschförmigen Teils 28. Die Schlitze 60 und weitere Ausnehmungen 62 im scheibenförmigen Teil verkleinern die Oberfläche des angetriebenen Kupplungsteils, beschränken während des Leerlaufs die unerwünschte Reibung zwischen dem Kupplungsteil 12 und der Pulverfüllung 14 auf ein Minimum und erleichtern beim Einschalten der Kupplung die Verteilung des Magnetpulvers irn Spalt während sie gleichzeitig die Haftwirkung des Pulvers verstärken. Darüber hinaus aber teilen die Schlitze 60 das Kupplungsteil 12 in mehrere Segmente 64 auf und ermöglichen es dadurch, den radialen Abstand der Segmente 64 von der Kupplungsachse innerhalb bestimmter Grenzen einzustellen. Eine derartige Einstellung verändert, wie gefunden wurde, die Drehmomentcharakteristik der Kupplung, und zwar wird das übertragene Drehmoment vergrößert, wenn eines oder mehrere der Segmente 64 aus einer anfänglichen Mittellage im Spalt zwischen den Polen radial nach innen oder nach außen gebogen werden, während umgekehrt das Drehmoment verändert wird, wenn Segmente 64 aus einer Lage nahe einem der Pole in Richtung auf die Spaltmitte zu abgebogen werden.The coupling part 12 can be made in one piece from magnetizable material. However, only its flange-shaped part 28 can be magnetically conductive and this can be placed on a non-magnetic disk-shaped part. Slots 60 start from the disk-shaped part and extend from there to the outer edge of the flange-shaped part 28. The slots 60 and further recesses 62 in the disk-shaped part reduce the surface area of the driven clutch part and limit the undesired friction between the clutch part 12 and 12 during idling the powder filling 14 to a minimum and, when the clutch is switched on, facilitate the distribution of the magnetic powder in the gap while at the same time increasing the adhesive effect of the powder. In addition, however, the slots 60 divide the coupling part 12 into several segments 64 and thereby make it possible to adjust the radial distance between the segments 64 and the coupling axis within certain limits. Such an adjustment has been found to change the torque characteristics of the clutch, namely the transmitted torque is increased when one or more of the segments 64 are bent radially inward or outward from an initial central position in the gap between the poles, while vice versa Torque is changed when segments 64 are bent from a position near one of the poles in the direction of the gap center.

Das Kupplungsteil 12 kann als flache Scheibe in einem einzigen Stanzvorgang ausgestanzt und dann an der Welle 40 befestigt werden. Auf die Welle 40 wird dann, wie in den F i g. 4 und 5 gezeigt, eine Form 70, z. B. aus gehärtetem Werkzeugstahl, aufgeschoben, über deren Rand die Segmente 64 umgebogen werden. Die Form 70 kann so bemessen sein, daß sämtliche Segmente 64 im wesentlichen in die Mitte des Ringspalts zwischen den Polen zu liegen kommen. Gewünschtenfalls können aber auch am Ort einzelner Segmente 64 Lehren auf den Formrand aufgelegt werden, so daß die betreffenden Segmente einen größeren radialen Abstand von der Kupplungsachse erhalten.The coupling part 12 can be punched out as a flat disk in a single punching process and then fastened to the shaft 40. The shaft 40 is then, as shown in FIGS. 4 and 5 , a mold 70, e.g. B. made of hardened tool steel, pushed over the edge of the segments 64 are bent. The shape 70 can be dimensioned so that all segments 64 come to lie essentially in the center of the annular gap between the poles. If desired, however, 64 gauges can also be placed on the edge of the mold at the location of individual segments, so that the segments in question have a greater radial distance from the coupling axis.

Wie in F i g. 5 angedeutet ist, können die Segmente 64 auch wechselweise versetzt gegen eine der Spaltmitte entsprechende mittlere Umfangslinie angeordnet werden. Eine Verlagerung eines Segments aus seiner ursprünglichen Stellung in Richtung der mittleren Umfangslinie fährt dann zu einer Verringerung des übertragenen Drehmoments. Wird eines der zunächst radial innenliegenden Segmente über die mittlere Umfangslinie hinaus bis in die Nähe des äußeren Pols bewegt, wird das Drehmoment erhöht, weil die dem äußeren Pol näheren Segmente mehr zum Anlauf- und Betriebsdrehmoment beitragen als die dem inneren Pol näheren Segmente. Das dürfte darauf zurückzuführen sein, daß die den äußeren Segmenten zugewandten Außenpolflächen größer als die den inneren Segmenten zugewandten Innenpolflächen sind.As in Fig. 5 , the segments 64 can also be arranged alternately offset from a middle circumferential line corresponding to the center of the gap. A displacement of a segment from its original position in the direction of the central circumferential line then leads to a reduction in the transmitted torque. If one of the initially radially inner segments is moved beyond the central circumference to the vicinity of the outer pole, the torque is increased because the segments closer to the outer pole contribute more to the starting and operating torque than the segments closer to the inner pole. This is likely to be due to the fact that the outer pole surfaces facing the outer segments are larger than the inner pole surfaces facing the inner segments.

Die erfindungsgemäße Ausbildung des Kupplungsteils 12 ermöglicht es infolgedessen, sowohl unter Verwendung gleicher Ausgangsteile Kupplungen unterschiedlicher Drehmomentcharakteristik zu fertigen als auch innerhalb von in Massenproduktion hergestellten Kupplungsserien Schwankungen der Drehmomenteharakteristik auszugleichen, die unter anderem auf Dimensionsschwenkungen der metallischen Teile, wie des Körpers 16 und des Kerns 18, und den Einfluß dieser Schwankungen auf den magnetischen Weg und den Luftspalt, auf Änderungen der Zusammensetzung des Magnetpulvers, Lagerreibung, Reibung an den Dichtungen und Schwankungen der Permeabilität der metallischen Teile auf Grund ungleichföriniger Wärinebehandlung zurückzuführen sind. Zeigt sich nach dem Zusammenbau der Kupplung, daß die Drehmomentwerte von den Sollwerten abweichen, brauchen nur eines oder mehrere Segmente 64 entsprechend gebogen zu werden, um in den zulässigen Toleranzbereich zu kommen.The design of the coupling part 12 according to the invention therefore makes it possible both to manufacture couplings with different torque characteristics using the same output parts and to compensate for fluctuations in the torque characteristics within mass-produced coupling series, which among other things are due to dimensional fluctuations of the metallic parts, such as the body 16 and the core 18 , and the influence of these fluctuations on the magnetic path and the air gap can be traced back to changes in the composition of the magnetic powder, bearing friction, friction on the seals and fluctuations in the permeability of the metallic parts due to uneven heat treatment. If, after the coupling has been assembled, it becomes apparent that the torque values deviate from the nominal values, only one or more segments 64 need to be correspondingly bent in order to come within the permissible tolerance range.

Claims

Claims: 1. Magnetic powder clutch, in which the driven, shell-shaped clutch half engages in a corresponding recess of the driving clutch half while leaving a space on all sides for the magnetic powder, characterized in that the shell-shaped clutch half (12) by starting from the disk-shaped part and up to the outer Edge of the flange-shaped part (28) through slots (60) is divided into several segments (64) so that the radial distance of the segments formed by the slots from the coupling axis and thus the transferable torque can be selected within certain limits.

2. Magnetic powder clutch according to claim 1, characterized in that the segments (64) alternately have different radial distances from the clutch axis. Documents considered: Austrian patent specification No. 189 862; Belgian Patent No. 526 879; French Patent Nos. 1073 452, 1076 274, 1 124 943; USA.- Patent Nos. 2,705,064, 2,712,371.