DE1575760A1

DE1575760A1 - Kupplungsvorrichtung

Info

Publication number: DE1575760A1
Application number: DE19661575760
Authority: DE
Inventors: Hans Stuermer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1966-08-19
Filing date: 1966-08-19
Publication date: 1970-01-15
Also published as: US3426875A; GB1189875A

Description

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Anlage zur

Patent- und λ*™»«·»,*,««.

Gebrauchsmusterhilfs-^Anineldung R O B Ξ RT B O SC Hj GMBH, Stuttgart W,_ BreJtscheidstrasse 4 Kupplungsvorrichtung

Die Erfindung betrifft eine elektromagnetisch betätigte Reibsöheibenkupplung mit - insbesondere feststehendem - ringförmigem Magnetkompass axial beweglichem, drehfest mit der Äntriebsseite verbundenem Anker und einer auf der getriebenen Welle drehfest, aber axial verschiebbar angeordneten Reibscheibe, die aus einer Trage.rseäeibe mit einem Reibbelag besteht.

Eine derartige Reibscheibenkupplung hat den Nachteil, daß der Elektromagnet mit Rücksicht auf die aufzubringenden Kräfte sehr groß sein muß, oder daß — wie es beispielsweise aus der deutschen Patentschrift 1 122 840 bekannt ist - zur Verkleinerung des Elektromagneten ein EusätslichBS Kupplungsorgan, bestehend aus Tellerfeder und KraftuberfcragungSOfganen, notwendig ist. Das vergrößert und ' verteuert einerseits den Bauaufwand der Kupplung, andererseits wird die afotrieDSseifcigö Masse der Kupplung vergrößert, was beispielsweise

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bei Kraftfahrzeuggetrieben zum Überlasten der Synchronisiereinrichtung führen kann. Außerdem erfordern derartige, einseitig beaufschlagte Kupplungen eine relativ hohe Erregerleistung für den Kupplungsvorgang.

Der Erfinder hat sich die Aufgabe gestellt, eine Scheibenreibungskupplung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, die einfach im Aufbau ist, eine geringe abtriebsseitige Masse aufweist, weitgehend wartungsfrei zu betreiben ist und nur eine geringe Leistungsaufnahme erfordert.

Dies vfird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß die Trägerscheibe aus magnetisch leitendem Werkstoff besteht, an der zwei innere Polringe und zwei äußere Polringe angeordnet sind und der Bereich zwischen den Polringen durch einen magnetisch nicht leitenden Reibbelag ausgefüllt ist, daß in der Trägersoheibe im Bereich des Reibbelags auf einem Kreisring liegende, durch schmale Stege voneinander getrennte Durchbrüche ausgebildet sind, und daß die Reibscheibe zwischen einer axial nicht beweglichen Polscheibe und dem axial beweglichen Anker angeordnet ist.

Durch diese Ausbildung wird eine doppelt beaufschlagte, magnetisch durchflutete Trockenkupplung geschaffen, die sich besonders für Kraftfahrzeuggetriebe mit elektronischer Impulssteuerung mittels Transistoren eignet.

Weitere vorteilhafte Ausbildungen des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus den ünteransprüchen. Ein AüsfÜhrungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung ist in der Zeichnung wiedergegeben. Diese zeigt in ;

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine elektromagnetisch betätigte Reibscheibenkupplung, , > Flg. 2 einen Teilquerachnitt längs II-II der Fig. 1, Fig. 3 und. 4 Einzelheiten des AüsfÜhrungsbeispiels der Fig. 1 Fig. 3 und 6 eine Abwandlung einer Einzelheit des Aüsführungsheispieis äer Fig. 1,

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Fig. 7 einen Teilschnitt durch ein als Mehrscheibenkupplung ausgebildetes Ausführungsbeispiel.

In der Fig. 1 ist mit 1 eine Antriebswelle eines Motors, ζ« B. die Kurbelwelle einer Brennkraftmaschin® bezeichnete Fest auf dem Stirnzapfen der Antriebswelle sitzt eine Schwungscheibe 2-. Im Stirnzapfen der Antriebswelle ist eine Lagerstelle 3 für eine erste Abtriebewelle 4 gebildet, auf der wiederum eine zweite hohle Abtriebswelle 5 gelagert ist. -

An die Schwungscheibe schließt sich eine elektromagnetisch betätigte Doppelkupplung an, die aus einem linken Kupplungsteil A und einem rechten Kupplungsteil B besteht. Auf der Abtriebswelle ist &xial|verschiebbar, aber unverdrehbar unter Zwischenschaltung eines Schwingungsdämpfers 6 eine Reibscheibe 7 angeordnet. Sie hat eine Trägerscheibe 8 aus magnetisch leitendem Werkstoff, an deren Außenumfang ein linker äußerer Polring 9 und ein rechter äußerer Polring 9' angeordnet sind. An die Polringe schließt sich radial nach innen ein ringförmiger Reibbelag 10 an. Ein innerer linker Polring 11 und ein innerer rechter Polring II¹ grenzen an den Reibbelag 10 und sind ebenfalls an der Trägerscheibe 8 befestigt.

Im Bereich des Reibbelags 10 sind in der Trägerscheibe 8 Durchbrüche I? angeordnet, die etwas schmäler als dessen radiale Breite und durch schmale Stege 14 voneinander getrennt Bind. Zwischen der Reibscheibe 7 und der Schwungscheibe 2 ist eine Ankerplatte 15 angeordnet, die mit Hilfe mehrerer Blattfedern l6 drehfest mit der Schwungscheibe verbunden ist. Die Blattfedern übertragen des Drehmoment bei eingerückter Kupplung von der Antriebswelle auf die Reibscheibe} bei gelöster Kupplung heben sie die Ankerplatte von der Reibscheibe abc

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Die gesamte Kupplungsvoaichtung ist von einer Kupplungsglocke 17 umgeben, die im Innern durch ein Ringblech 18 in zwei Räume unterteilt ist. Links des Ringblechs liegt ein Ringraum 19, der einen Magnetkörper 20 aufnimmt, rechts des Ringblechs ist ein ebensolcher Ringraum 21, der einen Magnetkörper 22 enthält. Die Ringräume 19, dienen zusammen mit dem Ringblech 18 auch zur Zentrierung der Magnetkörper 20, 22.

In den Ringraum 19 taucht mit ihrem oberen Rand 25 eine Polscheibe 2k. Sie hat nahe ihres Außenrandes Stege 25* mit denen sie an der Schwungscheibe 2 befestigt ist. Diese Stege liegen auf einem Kreis, dessen Durchmesser größer ist als der Außendurchmesser der Ankerplatte 15 und der Reibscheibe 7. Der Innendurchmesser der Polscheibe entspricht dem Innendurchmesser der Ankerplatte und dem der inneren Polringe 11,11', und hat einen Fortsatz 26, der außerhalb des Ringraums 19 liegt und sich bis zur Mitte des Ringblechs 18 erstreckt. An einer Verstärkung des Fortsatzes 26 ist ein Innengewinde ausgebildet.

In der Polscheibe 24 sind mehrere Durchbrüche 27 angeordnet, die den Durchbrüchen 13 der Reibscheibe 7 gegenüberliegen, aber ^; schmäler sind als .jene. Diese Durchbrüche sind ebenfalls durch schmale Stege 28 voneinander getrennt.

Der rechte Kupplungsteil B ist ähnlich wie der beschriebene linke A ausgebildet.

Eine Reibscheibe 30 ist axial verschiebbar aber nicht verdrehbar unter Zwischenschaltung eines Schwingungsdämpfers 31 auf der Abtriebswelle 5 angeordnet. Sie besteht aus einer magnetisch leitenden Trägerscheibe 32, an der beidseitig innere Polringe 33, 33¹ und äußere Polringe 3^*3^' angeordnet sind, zwischen denen ein Reibbelag 35 liegt. In der Trägerscheibe 32 befinden sich wiederum Durchbrüche 36, die denjenigen in der Reibscheibe 7 gleichen^ sie sind durch schmale Stege 37 voneinander getrennt; Zwischen der Reibscheibe

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und dem Magnetkörper 22 ist eine Polseheibe 38 angeordnet. Sie hat nahe ihrem Außenrand mehrere Stege 39, die sieh .übeijdie Reibscheibe 30 hinweg erstrecken. An den Enden der Stege 39 sind Blattfedern 4o. befestigt, deren nach innen gerichtete Enden fest mit einer Ankerplatte 4l verbunden sind. Diese liegt rechts von der Reibscheibe 30, Die Fig. 4 zeigt im einzelnen die Anordnung der Blattfedern 16, 4ö des linken und des rechten Kupplungsteils in Pfeilrichtung IV der Fig. 1. Je eine Blattfeder 1st an zwei aufeinanderfolgenden Stegenden der.Polscheiben befestigt* Sie reicht mit ihrem Mittelteil bis etwa zur Mitte der Ankerplatten, mit denen sie fest verbunden ist« Die Blattfeder ist gewellt, so daß sie In entspanntem Zustand die Polscheibe von der Reibscheibe abhebt (Kupplung gelöst)»

Die Pols-cheibe 38 hat ebenfalls Durchbrüche 42, die denen der Polscheibe 24 gleichen. Weiterhin hat die Polscheibe an ihrem inneren Umfang einen Fortsatz 43 mit einem Innengewinde, der dem Fortsatz 26 der Polsoheifoe 24 zugewandt ist unä an diesen angrenzt. Die beiden Pclscheiben sind mittels eines Gewinderings 44 an ihren Fortsätzen zusammengehalten und zentriert. Die Innendurchmesser ihrer Fortsätze haben Abstand gegenüber den Ringräunien I9, 20. Dieser Abstand bildet Luftspalte Ll und L2.

Zwischen dem Außendurchmesser der Polscheiben 24, 38 und dem benachbarten Innendurchmesser der Ringräme 19,21 herrscht ebenfalls Abstand, de? Luftspalte L3, l4 darstellt-»

In jeder Stirnseite eines Stegs 25, 39 der Polscheiben 24, 38 ist eine Sackbohrung 45 ausgebildet, die sich bis in die Polscheibe hinein erstreckt (Fig. 3). In jeder dieser Bohrungen ist ein Löseanschlag 46 angeordnet. Er besteht aus einem abgewinkelten Federstahldraht. „ Sein langer, etwas abgeknickter Schenkel 47 liegt in<fer Bohrung 45, während sein kurzer Schenkel in eine Radialbohrung 48 greift, die im Außenrand der Ankerplatte liegt. In jeder Ankerplatte 15, 41 sind derartige Radialbohrungen in derselben Anzahl ausgebildet, wie Bohrungen 45 in den Polscheiben vorgesehen sind. Durch Sfine abgeknickte Form liegt der lange Schenkel 47 des Löeeanschlags 46 mit Vorspannung in-der Bohrung 45. Er berührt sie auf einer

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Seite mit seinen Enden, auf der entgegengesetzten Seite mit einem dazwischen liegenden, vorgewölbten Abschnitt. An dem langen Schenkel des Anschlags sind ein kurzer Hebelarm a und eine Strecke b zwischen den Anlegepunkten eingetragen.

An jeder Radialbohrung 48 der Ankerplatten ist eine Nase 49 ausgebildet, gegen die sich bei geschlossener Kupplung der obere Teil des abgewinkelten, kürzeren Schenkels 50 des Löseanschlags 46 legt. Der Abstand von der Mitte der Bohrung 45 bis zum Ende des Schenkels 50 bildet einen Hebelarm d, der Abstand von der Mitte der Bohrung 45 bis zum Anliegepunkt des Schenkels 50 an der Nase 49 einen Hebelarm c.

Der Abstand zwischen dem rechten Rand der Radialbohrung 48 bis zum Ende des Schenkels 50 ist mit sbezeichnet, und stellt d?n Löseweg der Ankerplatte dar.

Wie in Pig. 3 dargestellt ist, sind zwischen der Trägerscheibe 8 und der Ankerplatte 15 einerseits und der Polscheibe 24 andererseits je eine Wellfeder 51, 51' angeordnet. Sie schließen sich unmittelbar und radial nach innen an die inneren Polringe 11, 11' an. Entsprechende Wellfedern können auch an der Reibscheibe 30 der rechten Kupplung B angeordnet sein, Die Wellfedern haben den Zweck, ein Kleben der Polscheibe und der Ankerplatte an den Reibscheiben bei gelöster Kupplung infolge magnetischer Remanenz zu verhindern.

Eine weitere Möglichkeit, das Kleben zu verhindern, besteht darin, die Reibscheibe selbst als Wellfeder auszubilden. Eine derartige Scheibe ist in den Flg. 5 und 6 dargestellt. Die Trägerecheibe 1st mit 8* bezeichnet. Die inneren und äußeren Polringe sind an den Stellen U unterbrochen, um ein Schränken der Trägerscheibe zu ermöglichen. Der Reibbelag besteht aus einzelnen Segmenten 52, die im Abstand voneinander angeordnet sind. Durchbrüche 54 der Trägerscheibe, die radial innerhalb der inneren Polringe liegen, ermöglichen es« die Zwischenrafiume 53 zwischen den Segmenten abwechselnd mit einem Knick nach der einen oder der anderen

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Seite zu versehen, so daß der Rand der Trägerscheibe mit den Segmenten im geöffneten Zustand der Kupplung den in Fig. 6 abgewickelt dargestellten, geschränkten Verlauf nimmt» Beim Schließen der Kupplung federn die Zwischenräume zwischen den Segmenten in eine Ebene, und die Pol- bzw. Reibflächen kommen voll zur Anlage. Diese geschränkte Ausführung der Reibscheibe hat noch den Vorteil, daß die Kupplung infolge Eigenfederung weicher schließt und eine gleichmäßige Lastverteilung ermöglicht. Für die Höhe h der Sohränlcung genügen einige zehntel Millimeter.

Die beschriebene Kupplungsvorrichtung kann auch als Einfachkupplung, d. h. mit nur einem Magnetkörper, einer Reibscheibe, Polscheibe und Ankerplatte ausgebildet sein. Sie eignet sich dann besonders für automatische Getriebe mit Zugkraftunterbrechung, für Kälteverdichter von Autoklimaanlagen und für abschaltbare Ktthlgebläse in Fahrzeugen, sowie im Werkzeugmaschinenbau und der Antriebstechnlk allgemein.

Als Doppelkupplung, wie dargestellt, eignet sie sich besonders für automatische Getriebe ohne Zugkraftunterbrechung. Die Einzelkupplungen A und B werden dabei abwechselungsweise, sich zeitlich überschneidend, geschaltet, so daß einmal diee?ste Abtriebswelle 4, das andere Mal die sweite Abtriebswelle 5 mit der Antriebswelle kraftschlUsslg verbunden ist« Die Steuerung der Kupplung erfolgt in diesem Fall zweckmSßigerweise über eine elektronische Schalteinrichtung.

Beim Schließen des linken Kupplungsteils erfolgt der magnetische Kraftschluß vom Magnetkörper 20 über den oberen Teil der PoI-scheibe 24, die äußeren Polringe 9, 9^f der Reibscheibe 7» die Ankerplatte 15 und zurück zum Magnetkörper über die inneren Polrings 11, 11' und die Polscheibe 24. Die übertragung des Drehmoments von der Schwungscheibe auf die Ankerplatte geschieht über die Blattfedern 16.

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Beim Lösen der Kupplung heben die Blattfedern die Ankerplatte von " der Reibscheibe ab. Der Löseweg wird dabei durch die Löseanschläge 46 begrenzt, die beim Verschleiß der Kupplungsteile selbsttätig nachgestellt werden. Beim Schließen der Kupplung wird der Lößeanschlag durch die Nase 49 der Ankerplatte jeweils um den Betrag der Abnützung in dis Bohrung 15 hineingeschoben. Da hierbei die Einsohubkraft am kurzen Hebelarm c angreift und das Gegenmoment durch die große Führungslänge b gebildet wird, tritt keine Selbsthemmung ein. Beim Lösen der Kupplung drückt die Radialbohrung 48 auf das frsia Ende des kurzen Schenkels 50 des Löseanschlags. Die Lösekraft der Blattfedern 16 wirkt auf den lagen Hebelarm d, wobei das Gegenmoment durch die kurze Führungslänge a gebildet wird., welches go bemessen ist, daß Selbsthemmung eintritt und der Löseansohlag nicht aus dar Bohrung 45 herausgezogen werden kann. Der Löseweg^sist also immer konstant. Dieselben Vorgänge spielen sich auch beim Schließen und Lösen der rechten Kupplung ab.

Der Löseansohlag mit Verschleißausgleich gewährleistet gleichbleibenden, niedrigen Anzugsstrora für die Kupplung unabhängig vom Verschleiß, was für ein gleichbleibendes Arbeiten der Kupplungssteuerung, insbesondere beim Anfahren, wichtig ist. Die beschriebene Kupplungsvorrichtung stellt eine doppeltbeaufschlagte Kupplung ohne Luftspalt dar, da die Polflächen sich auch bei Verschleiß unmittelbar berühren, weil Polflächen und Reibflächen identisch Bind. Die Doppelbeaufschlagung mittels der Ankerplatte ermöglicht es, die Erregerleistung bei gegebenem Drehmoment etwa auf die Hälfte des Wertes zu senken, der bei einer einfach beaufschlagten Kupplung erforderlich wäre. Die großflächigen Luftspalte Ll bis L4 ermöglichen es, die Spaltverluste klein su halten.

Wie aus der Fig. 7 ersiehtxich ist, können zwischen einer Polscheibe 55 und einer Ankerplatte 56 auch mehrere Reibscheiben 57 angeordnet sein, die jeweils durch eine magnetisch leitende Lamelle 58 voneinander getrennt sind. Die Lamelle ist unverdrehbar, aber verschiebbar an den Stegen der Polscheibo gehalten. Der übrige Aufbau der Kupplungsvorrichtung 1st derselbe wie oben beschrieben«

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Für besonders hohe Drehmomente können auoh die Magnetkörper 20,22 umlaufen, so daß sie ohne Luftspalte an die Polringe grenzen, und ihren Strom durch gleitende oder rollende Zuführungen erhalten.

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Claims

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Ansprüche;

1„ Elektromagnetisch betätigte Reibscheibenkupplung mit - insbesondere feststehendem - ringförmigem Magnetkörper, axial beweglichem, drehfest mit der Antriebsseite verbundenem Anker und einer auf der getriebenen Welle drehfest, aber axial verschiebbar angeordneten Reibscheibe, die aus einer Trägerscheibe mit einem Reibbelag besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerscheibe (8,32) aus magnetisch leitendem Werkstoff besteht, an der zwei innere Polringe (11,1I¹; 35,33') und zwei äußere Polringe (9,9^f; 34,34') angeordnet sind und der Bereich zwischen denjPolringen durch einen magnetisch nicht leitenden Reibbelag (10,35) ausgefüllt ist, daß in der Trägerscheibe (8,32) im Bereich des Reibbelags auf einem Kreisring liegende, durch schmale Stege (14,37) voneinander getrennte Durchbrüche (13/36) ausgebildet sind, und daß die Reibscheibe (7,30) zwischen einer axial nicht beweglichen Polsoheibe (24, 38) und dem axial beweglichen Anker (15,41) angeordnet ist.

2. Reibscheibenkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Doppelkupplung mit zwei axial hintereinanderliegenden Einzelkupplungen (A,B) ausgebildet ist, die unabhängig voneinander betätigbar sind, und daß Jeder Einzelkupplung eine eigene Abtriebswelle (4,5) zugeordnet ist*

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J. Reibscheibenkupplung nach Anspruch 1 oder 2., dadurch gekenn-

der

zeichnet, daß an der Polscheibe (24,38), die auf der/Reibscheibe (7,30) zugewandten Seite des Magnetkörpers (20,22) liegt, durch schmale Stege unterbrochene Durchbrüche (27,42) ausgebildet sind, die auf einem Kreisring liegen, dessen Durchmesser etwa dem mittleren Durchmesser des kreisförmigen Magnetkb'rpers (20,22) entspricht.

4. Reibscheibenkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ankerplatte (15,4l) lediglich über" das Drehmoment übertragende Blattfedern (l6,4o) mit der Antriebsseite verbunden ist, und daß die Blattfedern auch die nach dem Ausschalten des Kupplungsstroms zum Abheben der Ankerplatte (15*4l) von der Reibscheibe (7,30) notwendige Kraft erzeugen.

5. Reibscheibenkupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetkörper (20,22) der Einzelkupplungen (A,B) Rücken an Rücken an einer feststehenden Kupplungsglocke (17) angeordnet und jeweils an einer Polscheibe (24,38) umfaßt sind, die mittels eines insbesondere ein Gewinde tragenden, Ringes (44) miteinander verbunden sind.

6. Reibscheibenkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerscheibe (8*) gewellt ist, und der Reibbelag aus einzelnen, durch schmale Zwischenräume voneinander getrennten Segmenten (52) besteht (Fig. 6).

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7. Reibscheibenkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß beidseitig der Trägerseheibe (8, J52) im Bereich der Ankerplatte bzw. der Polscheibe eine Wellfeder (51,5I¹) angeordnet ist, welche die Reibscheibe bei gelöster Kupplung von den benachbarten Flächen abhebt.

8. Reibscheibenkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß in eier Nähe des Außenumfangs der Polsoheibe (24,58) Ausnehmungen (45) ausgebildet sind, in denen Löseansohläge (46) angeordnet sind, die in Ausnehmungen (48) der Ankerplatte (15/41) greifen und unter dem Einfluß der Ankerplatte (15,41) in die Ausnehmung hinein, aber nicht aus dieser heraus verschiebbar sind.

9. Reibscheibenkupplung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Löseanschlag (46) hakenartig gebogen ist, mit einem im wesentlichen geraden Schenkel (50) in die Ausnehmung (48) der Ankerplatte (15,4.1) und mit einem abgeknickten Schenkel (47) in die Aussparung der Polscheibe (24,38) greift, wobei er den Wänden der letztgenannten Aussparung einerseits an beiden Schenkelenden., andererseits an einer dazwischenliegenden Stelle nahekommt, während er die= Ausnehmung (48) der Ankerplatte in Schließrichtung nahe dem geknickten Schenkel, in öffnungsrichtung am freien Ende des Schenl eis berührt.

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10. Reibscheibenkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet« daß zwischen der Ankerplatte (56) und der Polscheibe (55) mindestens zwei axial hintereinanderllegende Reibscheiben (57) angeordnet sind, die £*eils eine magnetisch leitende, mit der Polscheibe unverdrehbar verbundene _s axial verschiebbare Lamelle (58) zwischen sich aufnehmen.

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