DE1284853B - Electric and / or permanent magnetic slip clutch, especially for motor vehicles - Google Patents

Electric and / or permanent magnetic slip clutch, especially for motor vehicles

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DE1284853B DEL41679A DEL0041679A DE1284853B DE 1284853 B DE1284853 B DE 1284853B DE L41679 A DEL41679 A DE L41679A DE L0041679 A DEL0041679 A DE L0041679A DE 1284853 B DE1284853 B DE 1284853B
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Description

Die Erfindung betrifft eine elektro- und/oder permanentmagnetische Schlupfkupplung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, die mit einem feststehenden Erregerteil und einem umlaufenden induzierten Teil ausgebildet ist. 1.The invention relates to an electro- and / or permanent magnetic Slip clutch, especially for motor vehicles with a fixed exciter part and a circumferential induced part is formed. 1.

Als Kupplungen für Fahrzeuge werden in der überwiegenden Zahl der Fälle mechanische Kupplungen verwendet. Diese sind einem erheblichen Verschleiß unterworfen und bedingen außerdem für den Fahrer eine relativ hohe Erfahrung, um das Fahrzeug durch stetiges Einkuppeln sanft anfahren zu lassen. Die Nachteile derartiger mechanischer Kupplungen sind, also sehr groß.In the majority of cases, mechanical couplings are used as clutches for vehicles. These are subject to considerable wear and tear and also require a relatively high level of experience for the driver in order to allow the vehicle to start gently by constantly engaging the clutch. The disadvantages of such mechanical couplings are very great.

Andererseits sind elektromagnetische Kupplungen bekanntgeworden, die beispielsweise zwischen dem treibenden und oetriebenen Teil zusätzlich ein Ferritpulver verwenden, welches durch ein magnetisches Feld ausgerichtet Wiffl. und so ein Drehmoment überträgt, teilweise also mittels des Magnetfeldes und teilweise durch Reibung. Auch hier tritt jedoch Verschleiß ein. Außerdem sind Schleifringe mit Bürsten anzuordnen, um den Erregerteil der elektromagnetisehen Kupplung mit einer Spannungsquelle verbinden zu können; diese bedürfen ebenfalls der Wartung und unterliegen dem Verschleiß.On the other hand, electromagnetic clutches have become known that For example, an additional ferrite powder between the driving and driven part use which Wiffl aligned by a magnetic field. and such a torque transmits, partly by means of the magnetic field and partly by friction. However, wear occurs here too. In addition, slip rings with brushes are to be arranged, to connect the excitation part of the electromagnetic clutch to a voltage source to be able to; these also require maintenance and are subject to wear and tear.

Ferner ist eine homopolare Kupplung bekanntgeworden (Zeitschrift »Automobile Engineer«, Nr. 9, September 1959, S. 353), welche am Umfang mit Polflächen gleicher Polarität ausgebildet ist. Kupplungen, die als solche homopolaren Gleichpolinaschinen gebaut sind, werden sehr schwer, und es ergibt sich außerdem bei der angeführten Anordnung durch den. stillstehenden schweren Magneten mit der Erregerwicklung ein hohes totes. Gewicht.Furthermore, a homopolar coupling has become known ("Automobile Engineer" magazine, No. 9, September 1959, p. 353), which is designed with pole faces of the same polarity on the circumference. Couplings, which are built as such homopolar homopolar machines, are very heavy, and it also results from the above arrangement by the. resting heavy magnet with the excitation winding a high dead. Weight.

Weiterhin ist in der USA.-Patentschrift 2 864 016 ein Drehmomentwandler angegeben. Die elektrische Maschine ist vom Induktionstyp mit normal ausgebildeten Polen und ineinandergeschachtelten Käfigankern, die alle verschiedene Drehzahlen haben und so ein Stufengetriebe bilden. Die Anordnung ist ungewöhnlich groß und schwer und somit bei normalen Kraftfahrzeugen schwerlich zu verwenden.Further, in the USA. Patent 2,864,016 there is provided a torque converter. The electrical machine is of the induction type with normal poles and nested cage armatures, all of which have different speeds and thus form a stepped transmission. The arrangement is unusually large and heavy and thus difficult to use in normal motor vehicles.

In der USA.-Patehtschrift 2 986 251 wird eine elektromagnetisch betätigte Reibungskupplung beschrieben. Sie arbeitet mit der Reibung zwischen Metallteilen und überträgt das Dauerdrehmoment über einen Luftspalt ohne Reibung. Infolge der den Wirbelstrom reduzierenden lamellierten Metallteile ist eine übertragung eines nennenswerten Drehmomentes elektromagnetisch nicht möglich. Ferner muß die Betätigung dieser Kupplung durch einen Schalter erfol-,gen, wodurch ein zusätzlicher Bauteil benötigt wird und bei seiner Betätigung ein harter Einschaltstoß erfolgt. Auch wird der- schwerste Teil der Kupplung`,-der Elektromagnet, nicht zur Schwungmomenterhöhung herangezogen, wodurch er als totes Gewicht zu betrachten ist. Weiterhin sei ei wähnt, daß Klauenpolmaschinen mit Wechselpolen als solche bekannt sind (z. B. Niethammer, Elektrische Maschinen, Leipzig 1906, S. 390). In the USA. Patehtschrift-2986251 an electromagnetically actuated friction clutch will be described. It works with the friction between metal parts and transmits the continuous torque via an air gap without friction. As a result of the laminated metal parts which reduce the eddy current, transmission of a significant torque is not possible electromagnetically. Furthermore, this clutch must be actuated by a switch, which means that an additional component is required and when it is actuated, a hard switch-on surge occurs. Also, the heaviest part of the clutch, the electromagnet, is not used to increase the moment of inertia, which means that it is to be regarded as dead weight. It should also be mentioned that claw pole machines with alternating poles are known as such (e.g. Niethammer, Electrical Machines, Leipzig 1906, p. 390).

Aufgabe der Erfindung ist es, eine möglichst verschleißarme oder praktisch verschleißfreie Kupplung zu schaffen, bei welcher außerdem keinerlei Schleifringe, Kommutatoren, Bürsten oder Regel- und Schaltorgane notwendig sind, also eine Kupplung, die hinsichtlich der Betätigung des Kraftfahrzeuglenkers und des Einbaus selbst vom Herkömmlichen nicht abweicht. Da die Kupplung insbesondere zur Verwendung auf Kraftfahrzeugen dient, soll sie ein ,möglichst geringes Gewicht aufweisen und auch möglichst wenige Teile haben, die als totes Gewicht gelten.The object of the invention is to provide a low-wear or practical to create a wear-free coupling, which also does not have any slip rings, Commutators, brushes or regulating and switching devices are necessary, i.e. a coupling, those with regard to the actuation of the motor vehicle driver and the installation itself does not deviate from the conventional. As the clutch in particular to use on Serves motor vehicles, it should have the lowest possible weight and also have as few parts as possible that count as dead weight.

Diese Aufgabe wird bei einer Schlupfkupplung der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen dem Erregerteil und dem induzierten Teil von diesen beiden Teilen jeweils durch einen Luftspalt getrennt ein Klauenpolläufer mit Wechselpolen angeordnet ist.In the case of a slip clutch, this task becomes the one described at the beginning Art according to the invention solved in that between the exciter part and the induced Part of these two parts, each separated by an air gap, is a claw pole rotor is arranged with alternating poles.

Eine derartio, ausgebildete Kupplung überträgt das ,Drehmoment, über einen Luftspalt, ohne daß eine mechanische V6rb'indung zwischen treibendem und getriebenem Cr Teil notwendig ist. Da der Erregerteil selbst feststeht, fallen auch die unerwünschten Schleifringe, Kommutatoren und Bürsten fort. Bildet man zudem, in Weiterbildung des Gegenstandes der Erfindung, den induzierten Teil so aus, daß er verschiebbar ist und dabei der Luftspalt zwischen ihm und dem Klauenpolläufer variiert wird, so hat man in einfacher Weise ein Mittel in der Hand, das über den Luftspalt zu übertragende Drehmoment zu ändern, ohne den Erregerstrom_ des Erregerteils, sofern dieser elektromagnetisch ist, ebenfalls verändern zu müssen. Da eine derartige Luftspaltänderung in besonders einfacher Weise stetig regelbar ist, wird ein überraschend sanftes Anfahren beim Einkuppeln die Folge sein. Stropregulierende Widerstände und Schaltorgane können also entfallen.A clutch designed in this way transmits the torque an air gap without creating a mechanical connection between the driving and the driven Cr part is necessary. Since the exciter part itself is fixed, the unwanted ones also fall Slip rings, commutators and brushes continued. If you are also educated, in further training of the subject matter of the invention, the induced part so that it is displaceable and the air gap between it and the claw pole rotor is varied, so you have a means in hand that over the air gap in a simple manner to change the transmitted torque, without the Erregerstrom_ of the exciter part, provided this is electromagnetic, must also be changed. Since such an air gap change is continuously adjustable in a particularly simple manner, becomes a surprisingly gentle one Starting when the clutch is engaged. Strop regulating resistors and switching devices can therefore be omitted.

Es ist auch möglich, in Weiterbildung des Gegenstandes der Erfindung, den Klauenpolläufer gleichzeitig -als Schwungrad Nx - den Fahrz-eugmotor auszubilden und so praktisch einen Bauteil einzusparen und außerdem dabei erheblich weniger Raum für die gesamte Anlage in Anspruch zu nehmen. Werden außerdem noch der Klauenpolläufer und der umlaufende induzierte Teil gleichzeitig als mechanische Kupplung, vorwiegend als Reibungskupplung, ausgebildet, so hat man zusätzlich den Vorteil, daß bei Ausfall der elektromagnetischen Erregung für den Notfall immer'noch die herkömmliche Reibungskupplung zur Verfügung steht.It is also possible, in a further development of the subject matter of the invention, to design the claw pole rotor at the same time - as a flywheel Nx - to form the vehicle engine and thus practically save a component and also to take up considerably less space for the entire system. If the claw pole rotor and the rotating induced part are also designed at the same time as a mechanical clutch, predominantly as a friction clutch, then there is the additional advantage that the conventional friction clutch is always available in the event of an emergency if the electromagnetic excitation fails.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen be- schrieben, von denen die F i g. 1 ein Ausführungsbeispiel im achsparallelen Schnitt darstellt, F i g. 2 ein Schaubild: »Drehmoment über relativer Drehzahl« mit dem Luftspalt als Parameter.The present invention is made sawn to the drawings, of which the F i g. 1 represents an exemplary embodiment in an axially parallel section, FIG. 2 a diagram: "Torque versus relative speed" with the air gap as a parameter.

In der F i g. 1 ist auf der treibenden Welle 1, die im !Motorgehäuse-2 gelagert ist, der Klauenpolläufer 3 angeordnet und fest mit dem Teil 4 zu einem gemeinsamen Schwungrad 5 verbunden-Radial innerhalb des Schwungrades 5 ist der hier als Ringspule ausgebildete Erregerteil 6"auf dem Motorgehäuse 2 angeordnet. Von der Riiigspule ausgehend nimmt der magnetische Fluß 7 den entsprechend der gestrichelten Pfeillinie eingezeielmptep Verlauf.In FIG. 1 is on the driving shaft 1 which is mounted in the! Motor housing 2, the claw-pole rotor 3 is disposed and fixed to the portion 4 to form a common flywheel 5 connected radial inside of the flywheel 5 is formed here as a ring coil excitation part 6 "on the Arranged in the motor housing 2. Starting from the coil, the magnetic flux 7 takes the course indicated in accordance with the dashed arrow line.

Vom-Klauenpö . fläufe#3 wird Über einen Luftspalt 8 das- Drehmoment auf den induzierten Teil 9, welcher mit der getriebenen Welle 10 fest verbunden ist, übertragen. Dabei kann für den induzierten Teil 9 als Werkstoff Eisen oder eine Eisenlegierung, auch in lamellierter Form, Verwendung finden, wobei Käfigwicklungen zusätzlich angeordnet sein können, je nach dem geforderten Kurvenverlauf entsprechend der F i g. 2. Die entsprechend dem Doppelpfeil 11 gerichtete achsparallele Verschiebung des induzierten Teils 9 wird beispielsweise mittels der Gestängevorrichtung 12 vorgenommen. Diese besteht aus einem im Drehpunkt13 gelagerten Hebel, welcher entgegen dem Druck der Feder 14 beim Treten der Kupplung in Pfeilrichtung 15 den induzierten Teil 9 nach rechts verschiebt, somit den Luftspalt8 vergrößert und dadurch gleichzeitig das zu übertragende Drehmoment verringert.From the claw poof . Runs # 3, the torque is transmitted to the induced part 9, which is firmly connected to the driven shaft 10 , via an air gap 8. For the induced part 9, iron or an iron alloy, also in lamellar form, can be used as material, with cage windings also being able to be arranged, depending on the required curve shape according to FIG. 2. The axially parallel displacement of the induced part 9 directed in accordance with the double arrow 11 is carried out, for example, by means of the linkage device 12. This consists of a lever mounted in pivot point 13, which moves the induced part 9 to the right against the pressure of the spring 14 when the clutch is stepped in the direction of arrow 15 , thus increasing the air gap 8 and thereby reducing the torque to be transmitted at the same time.

Zusätzlich ist am Klauenpolläufer 3 sowie am induzierten Teil 9 eine Reibungskupplung 16 mit Reibungsbelag angeordnet, die aber nur zum Eingriff kommt, wenn der Kupplungsvorgang beendet ist und keinerlei oder nur noch eine sehr geringe Drehzahldifferenz zwischen dem treibenden Teil, also dem Klauenpolläufer 3, und dem getriebenen Teil, also dem induzierten Teil 9, besteht. Infolgedessen wird die Reibungskupplung 16 praktisch kaum einem Verschleiß unterworfen sein.In addition, a friction clutch 16 with a friction lining is arranged on the claw pole rotor 3 as well as on the induced part 9 , but this only comes into engagement when the coupling process has ended and no or only a very small speed difference between the driving part, i.e. the claw pole rotor 3, and the driven part, so the induced part 9, exists. As a result, the friction clutch 16 is practically hardly subject to wear.

In F i g. 2 sind drei beliebige Kennlinien 1 bis 111 für das Drehmoment über der relativen Drehzahl aufgezeichnet, wobei als Parameter drei verschiedene Größen für den Luftspalt 8 (gemäß F i 1) angegeben sind. Dabei ist dem kleineren Luftspalt 1 das größere Drehmoment zugeordnet.In Fig. 2 any three characteristic curves 1 to 111 for the torque are plotted against the relative speed, three different sizes being specified as parameters for the air gap 8 (according to F i 1) . The smaller air gap 1 is assigned the larger torque.

Die Erregerleistung der Ringspule des Erregerteils 6 entsprechend der F i g. 1 ist sehr gering und entspricht etwa der einer kleinen Glühlampe. Je nach Ausbildung des induzierten Teils 9 ist die Kennlinie nach F i g. 2 entsprechend den gestellten Erfordernissen ebenfalls in einfacher Weise auswählbar. Es ist auch möglich, den Erregerteil 6 statt elektromagnetisch durch Dauermagnete zu erregen.The excitation power of the ring coil of the excitation part 6 according to FIG. 1 is very low and roughly corresponds to that of a small incandescent lamp. Depending on the design of the induced part 9 , the characteristic curve according to FIG. 2 can also be easily selected according to the requirements. It is also possible to excite the excitation part 6 by permanent magnets instead of electromagnetically.

Claims (2)

Patentansprüche: 1. Elektro- und/oder permanentmagnetische Schlupfkupplung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, die mit einem feststehenden Erregerteil und einem umlaufenden induzierten Teil ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Erregerteil(6) und dem induzierten Teil(9) von diesen beiden Teilen jeweils durch einen Luftspalt(8) getrennt ein Klauenpolläufer (3) mit Wechselpolen angeordnet ist. Claims: 1. Electric and / or permanent magnetic slip clutch, in particular for motor vehicles, which is designed with a fixed exciter part and a rotating induced part, characterized in that between the exciter part (6) and the induced part (9) of these two parts a claw pole rotor (3) with alternating poles is arranged in each case separated by an air gap (8). 2. Kraftfahrzeugkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Klauenpolläufer (3) gleichzeitig als Schwungrad (5) des Fahrzeugmotors ausgebildet ist. 3. Kraftfahrzeugkupplung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite des Luftspalts (8) zwischen dem Klauenpolläufer (3) und dem induzierten Teil (9) durch an sich bekannte Mittel zwecks Änderung der Größe des zu übertragenden Drehmoments veränderlich ist. 4. Kraftfahrzeugkupplung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Klauenpolläufer (3) und der umlaufende induzierte Teil (9) zugleich als mechanische Kupplung, insbesondere als Reibungskupplung (16), ausgebildet sind. 5. Kraftfahrzeugkupplung nach den Ansprilchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der vom Erregerteil (6) ausgehende Magnetfluß (7) in bekannter Weise durch Dauermagnete erzeugt wird.2. Motor vehicle clutch according to claim 1, characterized in that the claw pole rotor (3) is designed at the same time as a flywheel (5) of the vehicle engine. 3. Motor vehicle coupling according to claims 1 and 2, characterized in that the width of the air gap (8) between the claw pole rotor (3) and the induced part (9) is variable by means known per se for the purpose of changing the magnitude of the torque to be transmitted. 4. Motor vehicle clutch according to claims 1 to 3, characterized in that the claw pole rotor (3) and the rotating induced part (9) are also designed as a mechanical clutch, in particular as a friction clutch (16) . 5. Motor vehicle coupling according to claims 1 to 4, characterized in that the magnetic flux (7) emanating from the exciter part (6) is generated in a known manner by permanent magnets.
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