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Die Erfindung betrifft eine elektromagnetische Kupplung zur Verwendung bei einem Kompressor für eine Kraftfahrzeug-Klimaanlage, die in Hinblick auf die Verhinderung des Eintritts von Kompressor Schmieröl zwischen die Kontaktflächen zwischen dem Rotor und dem Anker verbessert ist.
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Bei einer elektromagnetischen Kupplung zur Verwendung bei einem Kompressor für eine Kraftfahrzeug-Klimaanlage des Standes der Technik gemäss Darstellung in 6A kann gesammeltes Kompressoröl an einer Ringabschirmung, die am Innenumfang des Rotors der Kupplung vorgesehen ist, oder Öl, das entlang der Drehwelle des Kompressors entlangläuft, spritzen und zu den Berührungsflächen 202 durch bogenförmige Schlitze 201 zum Ausbilden eines Magnetflussweges hindurch vordringen.
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Die geprüfte japanische Gebrauchsmusterveröffentlichung (Kokoku)
JP 4-3 133 Y offenbart einen Kompressor mit einer rückseitigen Abdeckung, die an einer Stirnwand des Ankers befestigt ist, um das Vordringen von Kompressor-Schmieröl, das durch die Wellendichtung des Kompressors hindurch austritt, zu den Berührungsflächen des Ankers und des Rotors der elektromagnetischen Kupplung zu verhindern, so dass der Verlust bzw. die Verringerung der durch Reibberührung bedingten Kraft an den Berührungsflächen verringert wird. Der Stand der Technik verhindert gemäss
6B das Eindringen von Öl durch bogenförmige Schlitze
201 hindurch, weil eine rückseitige Abdeckung an der Stirnwand der Ankerplatte die bogenförmige Schlitze in der Ankerplatte verschliesst.
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Jedoch tritt bei der vorstehend beschriebenen elektromagnetischen Kupplung das Problem auf, dass das Geräusch, das durch die beim Unterstromsetzen der elektromagnetischen Spule stattfindende plötzliche Komprimierung von Luft zwischen Anker und Rotor verursacht wird, infolge des Vorsehens der rückseitigen Abdeckung beschleunigt wird.
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Wenn der Anker zum Rotor hin angezogen wird, wird die Luft zwischen Anker und Rotor plötzlich komprimiert, um zu komprimierter Luft zu werden, und durch den Spalt zwischen Anker und Rotor abgeführt. Die abgeführte Luft erzeugt eine Stosswelle, die das menschliche Ohr als Geräusch erreicht. Im Stand der Technik gemäss Darstellung in 7 ist der Weg für das Entweichen der komprimierten Luft auf ausschliesslich den Spalt zwischen Anker und Rotor beschränkt, was die glatte Abführung der komprimierten Luft beeinträchtigt. Die übermässige Komprimierung wird sogar vergrössert im Vergleich mit dem Fall, bei dem keine rückseitige Abdeckung vorgesehen ist, weil die rückseitige Abdeckung 204, die an der Stirnwand der Ankerplatte 203 befestigt ist, die bogenförmigen Schlitze 201 verschliesst, was zu dem Problem eines weiter erhöhten Geräusches bedingt durch die Stosswelle führt.
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Die Erfindung verbessert den Kompressor des in der geprüften japanischen Gebrauchsmusterveröffentlichung (Kokoku)
JP 4-3 133 Y offenbarten Typs, um das Geräusch zu minimieren, das durch die Luft verursacht wird, die komprimiert wird, wenn der Anker angezogen wird.
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Im Stand der Technik nach
US 5,199,541 A ist eine elektromagnetische Kupplung offenbart, bei welcher möglichst das Eindringen von Leckageöl zwischen die Reibflächen des Rotors und des Ankers verhindert werden. Um dies zu erreichen, werden bei dieser Kupplung eine Ölhülse und eine rückseitige Abdeckung vorgeschlagen. Die Ölhülse erstreckt sich koaxial zu der Drehwelle und ist an ihrem freien Ende mit einem sogenannten Ölabscheidabschnitt versehen.
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Die Abdeckung selbst ist als sich radial erstreckende Ringplatte ausgestaltet und überdeckt die Stirnseite des Ankers vollständig. Dabei ist in dem Anker 24 ein axialer Schlitz vorgesehen, welcher von der Abdeckung vollständig abgedeckt wird.
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Nach
JP 05 332 374 A ist eine rückwärtige Abdeckung entlang dem Anker vorgesehen, die ebenfalls die Schlitze des Ankers vollständig abdeckt.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine elektromagnetische Kupplung bereitzustellen, bei welcher einerseits störende Geräusche im Betrieb aufgrund von komprimierter Luft zwischen Anker und Rotor möglichst vermieden werden und andererseits auch bei längerem Betrieb der Kupplung ein Eindringen von Öl seitens der Drehwelle verhindert wird.
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Diese Aufgabe wird mit einer elektromagnetischen Kupplung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie mit einer elektromagnetischen Kupplung mit den Merkmalen des Anspruchs 4 gelöst.
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Die Erfindung schafft eine elektromagnetische Kupplung, die umfasst einen ringförmigen Rotor, der um eine Drehwelle drehbar angebracht ist, wobei der ringförmige Rotor an der Stirnwand eine Reibfläche aufweist; einen ringförmigen Anker, der der Reibfläche des Rotors zugewandt ist, wobei der Anker eine Reibfläche, die durch Reibung mit der Reibwand des Rotors zu erfassen ist, und einen bogenförmigen Schlitz zum Ausbilden eines Magnetflussweges aufweist; eine elektromagnetische Spule zum Anziehen des Ankers zum Rotor hin bei Stromzuführung; eine Ringabschirmung zum Sammeln des Öls, das durch die Wellendichtung hindurch austritt die am Innenumfang des Rotors und des Ankers vorgesehen ist; eine rückseitige Abdeckung in der Form einer Ringplatte, die am Anker an der der Reibwand gegenüberliegenden Stirnfläche vorgesehen ist; wobei die rückseitige Abdeckung einen mit dem bogenförmigen Schlitz des Ankers ausgerichtet angeordneten Spalt aufweist zum Abführen der Luft zwischen Rotor und Anker durch den bogenförmigen Schlitz hindurch, wenn die elektromagnetische Spule unter Strom gesetzt wird, um den Anker zum Rotor hin anzuziehen, und einen Schirm aufweist, der über dem Spalt radial nach außen sich erstreckend vorgesehen ist, um das Vordringen von aus der Ringabschirmung austretendem Öl in den Kontaktbereich zwischen den Reibwänden durch die bogenförmigen Schlitze des Ankers hindurch zu verhindern.
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Das aus der Wellendichtung des Kompressors austretende Öl wird an der ringförmigen Ringabschirmung, die am Vorderbereich des Rotorlagers vorgesehen ist, angehalten, so dass es zu den Berührungsflächen der Kupplung nicht vordringen kann. Wenn das ausgetretene Öl über eine maximale Ölkapazität der Ringabschirmung hinaus zunimmt, strömt das Öl zu der rückseitigen Abdeckung am Anker über. Das Öl, das auf die rückseitige Abdeckung gelangt, wird infolge des erfindungsgemässen Schirms zur Aussenseite der Kupplung hin abgegeben, ohne zu den Kontaktflächen der Kupplung durch die bogenförmige Schlitze des Ankers hindurch vorzudringen. Auf diese Weise schafft die Erfindung eine elektromagnetische Kupplung, die die Aufgabe hat, sowohl das Geräusch der komprimierten Luft zum Zeitpunkt des Anziehens an der Kupplung herabzusetzen als auch das ausgetretene Öl am Vordringen zu den Kontaktflächen der Kupplung zu verhindern, indem eine einfache Bauweise zur Ausbildung eines abgeschirmten Schlitzes in der rückseitigen Abdeckung für den Anker ausgebildet wird.
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Diese und weitere Aufgaben und Vorteile und eine weitere Beschreibung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erörtert, in denen zeigen:
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1 einen schematischen Schnitt durch die erfindungsgemässe elektromagnetische Kupplung;
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2 eine Seitenansicht der erfindungsgemässen elektromagnetischen Kupplung;
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3A eine Draufsicht auf die erfindungsgemässe rückseitige Abdeckung;
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3B eine Seitenansicht der rückseitigen Abdeckung von 3A entlang der Linie III-III;
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4 einen vergrösserten Teilschnitt durch die erfindungsgemässe elektromagnetische Kupplung;
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5A einen Teilschnitt durch die erfindungsgemässe elektromagnetische Kupplung mit der Darstellung, wie das Öl abgeführt wird;
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5B einen vergrösserten Teilschnitt durch die elektromagnetische Kupplung von 5A;
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6A einen Teilschnitt durch eine elektromagnetische Kupplung des Standes der Technik mit der Darstellung, wie das Öl bei der elektromagnetischen Kupplung des Standes der Technik strömt;
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6B einen Teilschnitt durch eine elektromagnetische Kupplung eines anderen Standes der Technik ähnlich derjenigen von 6B; und
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7 eine vergrösserte Teilansicht der elektromagnetischen Kupplung von 6B.
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Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf 1 bis 5 die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung beschrieben. 1 ist ein Schnitt durch eine erfindungsgemässe elektromagnetische Kupplung, die beispielsweise bei einem Kompressor für eine Kraftfahrzeug-Klimaanlage Anwendung findet. In 1 bezeichnet 1 ein Gehäuse des Kompressors für eine Kraftfahrzeug-Klimaanlage, und bezeichnet 2 eine erfindungsgemässe elektromagnetische Kupplung zum Anschliessen und Trennen bzw. Abschalten der Drehkraftübertragung zwischen dem Kompressor und dem Fahrzeugmotor als Drehkraftquelle.
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Ein Rotor 3 ist mittels eines Lagers 5 um den Außenumfang des zylindrischen Bereichs des Gehäuses 1 des Kompressors drehbar gelagert. Eine Riemenscheibe 4 zur Aufnahme der Drehkraft von der Kurbelwelle des Fahrzeugmotors mittels eines Antriebsriemens ist mit dem Rotor 3 durch Verschweißen etc. einstückig verbunden. Bogenförmige Schlitze 8 und 9 zur Ausbildung eines vierpoligen Magnetflußweges sind in der Stirnwand 7 des Rotors 3 derart vorgesehen, daß sie sich entlang innerer und äußerer konzentrischer Kreise (nicht dargestellt) erstrecken. Eine Ringabschirmung 10 zum Sammeln von Öl ist am inneren Umfang der Stirnwand 7 befestigt.
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Ein Statorgehäuse 12, das im Querschnitt im wesentlichen C-förmig gestaltet ist, ist in einem Hohlraum 11 des Rotors 3 unter Belastung eines kleinen Spalts angeordnet (in den Zeichnungen ist der kleine Spalt nicht dargestellt). Das Statorgehäuse 12 ist am Gehäuse des Kompressors mittels einer Ringplatte 13a und eines Seegerrings 13b befestigt. Eine elektromagnetische Spule 14 ist innerhalb des Statorgehäuses 12 vorgesehen. Beim Unterstromsetzen zieht die elektromagnetische Spule 14 den Anker 15 zum Rotor 3 hin an, um den Anker 15 und den Rotor 3 durch Reibung miteinander zu verbinden, so daß die Drehkraft vom Fahrzeugmotor an den Kompressor übertragen wird.
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Die Stirnwand 7 des Rotors 3 besitzt eine Stirnfläche 16 zur Ausbildung einer ringförmigen Reibfläche 17, die dem Anker 15 unter Belastung eines kleinen Spalts zu diesem zugewandt ist. Ein ringförmiges Reibelement 18 ist an der Reibfläche 17 durch Klebung befestigt, um die Reibverbindung zwischen Rotor 3 und Anker 15 zu unterstützen.
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Der Anker 15 ist aus einem Eisen enthaltenden magnetischen Material zu einer Ringplatte ausgebildet bzw. hergestellt und mittels einer Gummibuchse 23 zum axialen Verschieben gegenüber einer Nabe 22 elastisch gelagert, die mit der Drehwelle 21 des Kompressors über einen Keil 19 und eine Schraube 20 verbunden ist. Bogenförmige Schlitze 24 zur Ausbildung eines Magnetflußweges sind im Anker 15 längs eines Kreises unter Einhaltung eines Abstandes so vorgesehen, daß sie mit den Spalten 8 und 9 des Rotors 3 fluchten. Bei dieser Ausführungsform sind drei bogenförmige Schlitze 24 derart vorgesehen, das sie sich durch den Anker 15 hindurch von der Reibfläche 25 zu der gegenüberliegenden Stirnfläche 26 erstrecken.
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Eine rückseitige Abdeckung 28, die verhindert, daß durch eine Wellendichtung 27 hindurch austretendes Öl die Kontaktflächen erreicht, ist an der Stirnwand 26 des Ankers 15 mittels einer Klebefolie 29 befestigt. Gemäß Darstellung in 3A und 3B ist die rückseitige Abdeckung im wesentlichen zu einer Ringplatte mit abgeschirmten Spalten 30 ausgebildet, die derart angeordnet sind, daß sie in zusammengebautem Zustand mit den bogenförmigen Öffnungen 24 des Ankers 15 fluchten. Die abgeschirmten Spalten 30 besitzen Schirme 30a, die über die Spalten 30 mit einem Freiraum nach außen vorstehen. Die abgeschirmten Spalten 30 sind im Wege einer Preßbearbeitung so ausgebildet, daß die Schirme 30a axial in Richtung nach außen vorstehen, während die Schirme 30a mit der Ringplatte entlang des radial inneren Umfangs derselben verbunden sind. Die Nabe 22 ist mit dem Anker 15 über Nieten 33 durch Nietlöcher 32 hindurch verbunden. In einem Abstand entlang des Außenumfangs der rückseitigen Abdeckung 28 sind Erfassungsbereiche 34 durch Umbiegen um den Außenumfang des Ankers 15 ausgebildet.
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Entlang des Innenumfangs der rückseitigen Abdeckung 28 ist ein Hülsenbereich 35 vorgesehen. Der Hülsenbereich 35 erstreckt sich axial entlang des Innenumfangs des Ankers 15, um zwischen dem Innenumfang des Ankers 15 und dem Außenumfang der Ringabschirmung 10 zugewandt zu sein, so dass das Öl nicht vom Innenumfang des Rotors 3 und des Ankers 15 aus direkt in den Kontaktbereich vordringen kann, an dem die Reibfläche 17 des Rotors 3 und die Reibwand 25 des Ankers 15 miteinander in Berührung stehen. Somit ist der Magnetflussweg durch den Rotor 3, das Statorgehäuse 12 und den Anker 15 gebildet.
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Es folgt jetzt eine Erläuterung der Arbeitsweise der Ausführungsform der erfindungsgemässen elektromagnetischen Kupplung.
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Wenn die Magnetspule 14 unter Strom steht, erzeugt die Magnetspule 14 einen Magnetstrom, der die Druckkraft der Gummibuchse 23 überwindet, so dass der Anker 15 zur Reibfläche 17 des Rotors 3 angezogen wird. Auf diese Weise wird die Drehbewegung des Rotors 3 über den Anker 15 und den Niet 33 an die Nabe 22 übertragen. Wenn der elektrische Strom zur Magnetspule 14 abgeschaltet wird, bewegt sich der Anker 15 infolge der Druckkraft der Gummibuchse 23 vom Rotor 3 weg und wieder zu der in 1 dargestellten Stellung hin, so dass die Übertragung der Drehbewegung an die Drehwelle 21 des Kompressors angehalten wird.
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Nach einer langen Betriebs zeit der elektromagnetischen Kupplung 2 bei einem Kompressor des Standes der Technik wie oben beschrieben tritt das Öl aus dem Gehäuse 1 des Kompressors durch die Wellendichtung 27 hindurch aus, um an der Ringabschirmung 10 rund um einen mit dem Bezugszeichen 36 bezeichneten Bereich (5A) gesammelt zu werden, und tritt dieses Öl danach weiter aus, oder spritzt es von dem Ende der Drehwelle 21 des Kompressors weg, um an der Stirnwand 26 des Ankers 15 oder an der Innenfläche des Ankers 15 anzuhaften. Die elektromagnetische Kupplung des Standes der Technik weist daher das Problem auf, dass das ausgetretene Öl zu den Kontaktflächen der Kupplung durch die bogenförmigen Schlitze des Ankers hindurch, wie in 6A dargestellt ist, vordringt. Die erfindungsgemässe elektromagnetische Kupplung 2 ist mit der rückseitigen Abdeckung 28 an der Stirnwand 16 des Ankers ausgestattet, um die bogenförmigen Schlitze 24 abzudecken. Die rückseitige Abdeckung 28 weist die Schirme 30a über den bogenförmigen Schlitzen 24 auf, so daß das ausgetretene Öl, das durch die Wellendichtungen 27 entlang der rückseitigen Abdeckung 28 austritt, zum Äußeren des Kompressors hin abgeführt wird, insbesondere über den Schirmen 30a, wie mittels des Pfeils 38 in 5A dargestellt ist, und daran gehindert ist, in die bogenförmigen Schlitze 24 einzudringen.
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Des weiteren besitzt die rückseitige Abdeckung
28 der Erfindung im Gegensatz zu der Ringplatte der geprüften
japanischen Gebrauchsmusterveröffentlichung (Kokoku) Nr. 4-3 133 Y die abgeschirmten Schlitze
30 mit den Schirmen
30a, die die bogenförmigen Schlitze
24 des Ankers
15 abdecken, während die Spalten durchgehende Öffnungen bilden, die mit den bogenförmigen Schlitzen
24 zusammenarbeiten. Dies macht es möglich, daß die Luft zwischen Anker
15 und Rotor
3 durch den Spalt zwischen Anker und Rotor hindurch abgegeben wird, wenn die Luft durch das Anziehen des Ankers
15 plötzlich komprimiert wird, wodurch der Druck dieser komprimierten Luft verringert wird, um die Stoßwelle zu minimieren, die erzeugt wird, wenn die Luft abgegeben wird; und das Geräusch, das durch die Luft, die komprimiert wird, wenn der Anker angezogen wird, erzeugt wird, wird verringert, da die komprimierte Luft glatt abgeführt werden kann.
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Obwohl die hier beschriebene Ausführungsform eine elektromagnetische Kupplung für das Anschließen und das Abtrennen bzw. Abschalten der Kraftübertragung zwischen einem Fahrzeugmotor und einem Kompressor für eine Fahrzeugklimaanlage ist, kann die Erfindung bei einer elektromagnetischen Kupplung für das Anschließen bzw. Trennen bzw. Abschalten der Kraftübertragung zwischen einer anderweitigen Antriebswelle und einem anderweitigen angetriebenen Element Anwendung finden.
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Es ist für den Fachmann selbstverständlich, dass die vorstehende Beschreibung eine bevorzugte Ausführungsform der offenbarten Vorrichtung ist und zahlreiche Modifikationen durchgeführt werden können, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen.
