DE1625690A1 - Als Kupplung oder Bremse dienende,elektromagnetische betaetigbare Drehmoment-UEbertragungseinrichtung - Google Patents

Description

• Als Kupplung oder Bremse dienende, elektromagnetisch betätigbare Drehmoment-ÜbertragunMenrichtung Die Erfindung bezieht sich auf eine'elektromagnetisch betätioare,. i insbesondere zur. Verwendung als Kraf tf ahrzeugkupplung- öder Kkaf t-w i fahrzeugbremse bestimmte Drehmoment-Übertragungseinrichtung finit wenigstens einer magnetisierbaren Reibscheibe, die zur Erhöhung der Mitnahmereibung an ihrer Randzoni3 einen Reibbelag trägt.
• Es sind bereits elektromagnetisch betätigbare Reibscheibenkupplun--. gen für Kraftfahrzeuge bekanntgeworden, bei welchen der an dbr Innenseite des Kupplungsgehäuses festsitzende Elektromagnet einen im (Querschnitt hufeisenförmigen Eieenke3@h$t,. der die mit ihrer Wikkelachse konzentrisch zur Ahtriebswelle der Kupplung -liegendb.: E1eki tromagnetwicklung aufnimmt und mit einem »ebenfalls korizentri)Bch zur 1Abtriebswelle angeordneten, büchsenförmigen Anker zusammenarbeitet,, welcher beim Einschalten. des Elektromagneten der von einer Feder über. ein Druckstück @.uf die Reibscheibe ausgeübten Schließkraft entgegenwirkt.und die Kupplung in ihre Ausrückstellung bringt, in welcher die entlang der Randzone der Reibscheibe auf deren Vorder--und Rückseite angeordneten Reibbeläge mangels ausreichenden Anpreßdruckes an ihren. Gegenflächen entlanggleitem können. Es sind auch schon elektromagnetisch einrückbare hamellenkupplungen bekanntgeworden,.bei welchen im Gegensatz zu den vorher beschriebenen Ausführungsformen der vom Elektromagneten.ausgehende Magnetfluß die

  Lamellen nahe an ihrer äußeren Randzone rdurchsetzt, daß die

  Lamellen' gegeneinander gezogen werden -und dann das Drehmoment U'ber--tragen können. Bei diesen bekannten Lamellenkupplungen liegen. jedoch die aus Stahlblech hergestellten Lamellen ohne Verwendung von Reibbelägen unmittelbar aufeinander. Hierdurch ergibt sich die Gefahr, daß die Lamellen durch die entstehende Reibungswärtee rasch zerstört werden, wenn die Kupplung in einem Arbeitsbereich betrieben wird, in welchem die antreibenden gegenüber den angetriebenen Lamellen einen 'starken Sc#lupf aufweisen. Besonders bei den' als Anfahr- und Schaltkupplungen verwendeten Drehtmament-Übertragungseinrichtungen trit dieser Betriebszustand hohen Schlüpf es verhältnis-

  mäßig häufig-auf. Auch.muß beim Betrieb auf Kraftfahrzeugen für

  ,l Al raw,.®arewsevh

  einen sanften und ruckfreien Anst` eg beim Einrücken der Kupplung

  Vorsorge getroffen werden.
• Der Erfindung liegt'darüber hinaus die Aufgabe zugrunde, eine elektromagnetisch betätigbare Drehmoment-Übertragungseinrichtung zu schaffenq welche einfach in ihrem konstruktiven .Aufbau ist, jedoch durch Verwendung von hochabreibfesten Reibbelägen eine hohe-Standzeit gewährleistet. Zur Lösung dieser Aufgaben ist erfindungsgemäß vorgesehen,-da3 der auf wenigstens einer, Reibscheibe sitzende Reibbelag aus Sinteretaen besteht und im Kraftlinienweg des vom Elektromagneteri erzeugten; Magnetflusses liegt. Es hat'sich nämlich gezeigt, daß das In bekannter -Weise verarbeitbare Sintereisen hochwertige Beibbeläge erg4bt,' de in bezug auf Reibleistung, Wärmebeanspruchung und hohen Reibwert weäentliche, tür die Benützung wichtige Vorteile bieten und: es möglich-mache n, .gegenüber den bekannten, mit vielen Lamellen ausgerüsteten Anordnungen die Zahl der Reibschei--ben vorzugsweise.bis auf-eine einzige zu reduzieren und dadurch einen sehr einfachen und gedrängten Aufbau zu erzielen.
• In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Verankerung des aus Sintereis;en-bestehen,den Reibbelages in der Reibscheibe mit Hilfe von in der Reibschreibe vorgesehenen Durchbrechungen erfolgt, in welche das Sinterpulver während des Formpreßverfahrens zusammen mit dem auf der Reibscheibenfläche vorstehenden Teil des Belages eins tückig eingeformt wird.
• Bei einer bevorzugten Ausführungsform .der Erfindung ist der Sintereisenbelag in mehrere, ringsektorf örmige Belagstücke unterteilt, die konzentrisch zueinander, jedoch_in Umfangsrichtung mit Abstand voneinander auf einer gemeinsamen Ringzone angeordnet sind. Eine besonders wirkungsvolle Anordnung ergibt sich hierbei,-wenn sowohl auf der dem Elektromagneten zugekehrten Vorderseite der Reibscheibe als auch . auf deren Rückseite je eine.äüßere und eine innere, mit Belagstücken besetzte Ringzone vorgesehen ist und die an der Vorderseite angeordneten Belagstücke durch die vorher erwähnten, in der Reibscheibe angebrachten Ausnehmungen hindurch-über Stege einstückig mit einem an der Rückseite angeordneten, vorzugsweise deckungsgleich ausgebildeten und angeordneten Belagstück verbunden sind. Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen in Verbindung mit dem nachstehend.beschriebenen, in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel, einer elektromagnetisch einrückbaren Anfahr- und Schaltkupplung für ein Kraftfahrzeug. Es--zeigen: -Fig. 1 die Kupplung in ihrem axialen Längsschnitt, rig. 2 in einem nach der Linie, II-II. in Fig. 1 geführten .- Schnitt und Fig. 3 im Schnitt und in der Ansicht nach der Linie III-III. Die.'nur in ihren wesentlichen Teilen wiedergegebene Kupplung ist zum Anbau an das bei 1 angedeutete Kurbelwellengehäuse einer im übrigen nicht dargestellten Brennkraftmaschine bestimmt, deren Kurbelwelle" _ @bei_2-angedeutet ist. In einer'zentralen Längsbohrung der Kurbel- -welle 2 ist die zu-einem nicht dargestellten Zahnräderwechselgetriebe des von der Brennkraftmaschine antreibbaren Kraftfahrzeugs führende Kupplungswelle 3 lose gelagert. Diese trägt-an ihrem-verstärkten Mittelabschnitt eine Keilnutverzahnung 4, auf welcher die Mitnehmerbüchse 5 für die einzige, in der Kupplung vorgesehene Reibscheibe 6 längsverschiebbar geführt ist. Die durch vier Radialschnitte unterteilte Reibscheibe 6 besteht .aus Stahlblech-und trägt sowohl an ihrer Vorderseite als auch an ihrer Rückseite je einen Reibbelag, der im einzelnen aus je vier größeren; ringsektorförmigen Belagstücken ?.an der Vorderseite und zu diesen deckungsgleichen Belagstücken 8 an der Rückseite'und außerdem aus je vier kleineren Belagstücken 9 an der Vorderseite uüd Belagstücken 10 an der Rückseite der Reibscheibe besteht. Die jeweils in Achsrichtung der Kupplung gesehen zueinander deckungsgleich ausgebildeten und angeordneten größeren Belagstücke 7, 8 liegen nahe dem Rand der Reibscheibe auf einer zur Drehachse konzn'etrischen Ringzone, während die kleineren, ebenfalls ringsektorförmigen Belagstücke 9 und 10 auf einer inneren Ringzone liegen. Innerhalb der von einem vorderen und einem rückwärtigen Belagstück bedeckten Fläche der Reibscheibe sind jeweils eine mittlere Ausnehmung 11 und je-eine in Umfangsrichtung der Scheibe an den Endzonen der Belagstücke liegende Durchbrechung 12 vorßesehen.'An diesen Durch-. brechengen sind jeweils zwei Belagstücke miteinander über Stege einstückig verbunden. Die Reibscheibe 6 ist mit ihren Reibbelägen äwisch en einer als Schwungscheibe der Brennkr aftmaschine dienenden Polscheibe 15-und einem Druckring 16 angeordnet, welcher mit Hilfe einer Federstahl- - _ scheibe 1'7 und vier in die Polscheibe 15 eingesetzter Stehbüchsen 18 gegen die Polscheibe verschraubt ist und von der Federscheibe 17 gegen die Reibscheibe mit nur sehr geringem-Druck zur Anlage gebracht wird. - - - Die für die Mitnahme der Reibscheibe 6 erf orderliche-Preßkraft wird durch einen Elektromagneten erzeugt, welcher an der von der Reibscheibe abgekehrten Vorderseite in eine 'Ringnut 20 der Polscheibe 15 eingesetzt ist: Im einzelnen umfaßt der Elektromagnet einen im dargestellten radialen Querschnitt U-förmigen, zweischenkligen Eisenring 21, der.mt einem Tragring 23 durch Punktschweißung verbunden ist. Der Tragring wird am Kurbelwellengehäuse 1 mit-Schrauben festgehalten. Zwischen die konzentrischen- Schenkel-des Weicheisenringes 21 ist die Elektromagnetwicklung 22 eingesetzt. Die offene Stirnseite des Weicheisenringes 21 steht, dem Grund der Ringnut 20 in der Polscheibe 15 mit verhältnismäßig großem Abstand gegenüber. Der radiale Luftspalt gegenüber den zur Drehachse konzentrischen Nutwänden ist jedoch nur sehr klein und in der Zeichnung in einem unnatürlich großen Maßstab wiedergegeben. Er beträgt in Wirklichkeit nur etwa jeweils 0,3 mm und erlaubt es,.daß der von der Magnetwicklung 22 ausgehende, in Fig. 1 mit unterbrochenen Linien angedeutete Magnet-. fluß 24 leicht von den-Schenkeln des Weicheisenringes in die Polscheibe-15 übertreten kann.'Diese ist an ihrer der Reibscheibe 6 . zugekehrten Stirnseite in zwei zueinander gegensinnig polarisierbare Polflächen durch insgesamt acht bogenförmig verlaufende Aussparengen 27 unterteilt. Zwischen diesen Aussparungen verbleiben. nur schmale Stege 28, welche für die mechanische Stabilität der Polscheibe 15 ausreichen, sich jedoch bereits bei kleinen magnetischen Feldstärkem so stark sättigen, daß sie einen hohen magnetischen Widerstand bilden und daher nur eine"-geringe Nebensehußwirkung für den die Polscheibe durchsetzenden magnetischen Fluß haben. Hei der in Fig. 1 angenommenen Polarität tritt der magnetische Fluß auf die zur äußeren Ringzone gehörenden Belagstücke 7 über und kann sowohl seinen Weg über das die Ausnehmungeh 11-_ünd 12 ausfüllende Sinterweisen als auch unmittelbar über den Werkstoff der, Lamelle 6 zum gegenüberliegenden Belagstück S nehmen. Von dort tritt.der.Fluß in den Druckring 16 über und 'kehrt über die zur inneren Ringaone-gehärenden Belagstücke 10 und 9 auf die innere Polfläche 15-Über. Von äcrt kehrt der Magnetfluß zum. Weicheisenring 21 zurück.. Infolge-der guten magnetischen Lei@tfähgkeit des für die Reibbeläge verwendeten Sintereisens wird eine Preßkraf t zwischen dem Druckstück 16 und der Polscheibe 15 erzielt, die sich durch impulsförmige Unterbrechung des-.die Elektromagnetwicklung 22 durchfließenden elektrischen -Stromes auf verhältnismäßig einfache Weise so dosieren läßt, daß das von der Kupplung.. übertragene. Mitnahmemoment auf- jeden beliebigen Wert zwischen. Null und dem durch die Baugröße. der Kupplung festgelegten höchsten Drehmoment eingestellt werden kann. , . -Der besondere Vorteil der beschriebenen Kupplung besteht darin, däß sie sehr einfach in.ihreän Aufbau und auch im Dauerbetrieb praktisch wartungsfrei ist. Sie eignet sich daher besonders gut für automatisch gesteuerte Zahnräderwechselgetriebe vön- Kraftfahrzeugen.
• Als besonders zweckmäßig hat es sich erwiesen, währenddes unter starkem Preßdruck erfolgenden Einformgangs die Belagstücke an ihren Randzonen entlang ihrem Umfang besonders stark zu verdichten, um eine hohe Ksntenbruchfestigkeit und gute magnetische Leitfähigkeit zu erreichen.

Claims (11)

1. Ansprüche 1. Elektromagnetisch betätigbare, insbesondere zur Verwendung als Kraftfahrzeugkupplung oder Kraftfahrzeugbremse bestimmte Drehmoment-Übertragungseinrichtung mit wenigstens einer magnetisierbaren-Reibscheibe, dadurch gekennzeichnet, daß ein Reibbeläg 8, 9, 10) aus Sintereisen vorgesehen ist-, der im Kraftlin:enweg des vom Elektromagneten (21, 22) erzeugten Magnetflusses liegt.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sintereisenbeläg (? bis 10) formschlüssig in Durchbrechungen (11,-12) der Reibscheibe (6) verankert ist:
3. 3. Einrichtung nach Anspruch l oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der-Sintereisenbelag in mehrere ringsektorförmiße Belagstücke (?, 8, 9, 10) unterteilt ist, die konzentrisch zueinander, jedoch in Umfangsrichtun5 mit Abstand voneinander auf einer gemeinsamen Ringzone angeordnet sind:
4. 4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens auf der dem Elektromagneten zugekehrten Vorderseite der Reibscheibe (6) zwei mit Belagstücken ('7 bzw. 9) besetzte Ringzonenvorgesehen sind. -
5. 5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl.-auf . - der Vorderseite als auch auf der Rückseite vier Reibscheibe (6) je-eine äußere und je eine innere, mit Belagstücken besetzte Ringzone. vorgesehen ist, wobei die an-der Vorderseite angeordneten Eielagstücke (7, 9) über durch Ausnehmungen (11, 12) in der Reibscheibe (6) hindurchgreifende Stege-einstückig mit einem der an der Rückseite angeordneten Belagstücke (8, 10) verbunden sind.
6. 6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Belagstücke (7, 9) der Vorderseite - in Achsrichtung der Reibscheibe gesehen - wenigstens annähernd deckungsgleich zu denjenigen (8, 10) auf der Rückseite angeordnet sind.
7. 7. Einriditung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch Bekennzeichnet, daß die ringsektorförmigen -Belagstücke (7 bis 10) wenigstens an ihren in Drehrichtung vorn liegenden Kopfzonen (12) stärker verdichtet sind. B.
8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch Bekennzeichnet, daß die ringsektorf örmigen Belagstücke (7 bis 10) an ihren Randzonen entlang ihrem Umfang stärker verdichtet sind. y. .
9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch Bekennzeichnet, daß zu jedem Paar von untereinander verbundenen Belagstücken,(7 bis 10) jeweils mindestens zwei Ausnehmungen (i2)
10. 10. Einrichtung nach Einem der Ansprüche I bis 9; dadurch gekennzeichnet, daß sie eine zur Drehachse gleichachsige, vorzugsweise teststehende Elektromagnetwicklung (22) und-eine - insbesondere als Schwungscheibe für eine Brennkraftmaschine (1) ausgebildete - Polscheibe (15) hat, die an ihrer der Reibscheibe (6) zugekehrten Fläche in wenigstens zwei gegensinnig magAetisierbare Polflächen unterteilt.und an ihrer anderen, der Polfläche abgekehrten Scheibenfläche eine zur Drehachse konzentrische-Nut . (20) zur Aufnahme der Elektromagnetwicklung.(22) hat.
11. 11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die-Elektromagnetwicklung (22) zwischen den konzentrischen Scheit keln eines zweischenkligen, in seinen zur Drehachse radialen .,uerschnitten U-förmigen Weicheisenrinßes (21) liegt, der_in die Nut (20) mit geringem radialen Luftspalt gegenüber den als Übertrittsflächen für den Magnetfluß dienenden Nutwärideneingesetzt-ist. ..