DE19908439A1

DE19908439A1 - Schalldämpfende Ankeranordnung für eine elektromagnetische Kupplung

Info

Publication number: DE19908439A1
Application number: DE19908439A
Authority: DE
Inventors: James M Heim; Dwight E Booth; James A Licari
Original assignee: Dana Inc
Current assignee: Warner Electric Technology LLC
Priority date: 1998-02-27
Filing date: 1999-02-26
Publication date: 1999-09-02
Also published as: JPH11280794A; GB9904390D0; FR2775503A1; GB2339861B; US6194803B1; KR100519028B1; US6591477B1; FR2775503B1; GB2339861A; KR19990072921A

Description

Die Erfindung befaßt sich allgemein mit einer Ankeranord nung für eine selektiv ein- und ausrückbare Kupplung, wie eine elektromagnetische Kupplung oder Bremse.

In US-A-4,493,407 ist eine typische elektromagnetische Kupplung angegeben, bei der eine mit Schlitzen versehene Ankerscheibe mit einer getriebenen Nabe über eine Trag platte verbunden ist und derart ausgelegt ist, daß sie in Eingriff mit einem treibenden Rotor angezogen werden kann, wenn ein Elektromagnet erregt ist. Die Ankerscheibe ist mit der Tragplatte über eine Reihe von Blattfedern ver bunden, welche die Ankerscheibe in der Tragplatte zur Ausführung einer Drehbewegung als Einheit koppeln, während die Ankerscheibe sich in Richtung auf den Rotor zu und von diesem weg bewegen kann, wenn der Elektromagnet erregt und entregt ist.

Eine weitere Bauart einer Ankeranordnung ist in US-A-5,150,779 beschrieben. Bei dieser Ankeranordnung dient eine federnd nachgiebige Kunststoffbahn zur Verbindung einer Ankerscheibe mit niedriger magnetischer Reluktanz mit einer angetriebenen Nabe zur Ausführung einer Drehbe wegung mit derselben. Die Bahn biegt sich axial, um zu ermöglichen, daß die Ankerscheibe in Richtung auf den Rotor zu und von diesem wegbewegt wird, wenn die Kupplung ein- und ausgerückt wird.

Eine Schwierigkeit jedoch besteht darin, daß Stoßgeräusche erzeugt werden, wenn die Ankerscheibe zu Beginn in den Eingriffszustand mit dem Rotor einschnappt. Auch werden Geräusche durch Vibrationen erzeugt, welche während des Schlupfzustandes der Ankerscheibe auftreten, und wenn die Scheibe von dem Rotor abgekoppelt ist.

In US-A-5,372,228 ist auch eine elektromagnetische Kupp lung beschrieben, bei der ein Ringkörper aus schalldämp fendem Material zwischen einer Ankerscheibe und einem Verstärkungsring angeordnet ist. Der Ringkörper und der Verstärkungsring wirken zusammen, um ein Zwangsschicht dämpfungssystem zur Herabsetzung von Geräuschbildungen zu bilden, wenn die Ankerscheibe in Eingriff mit dem Rotor der Kupplung durch Einschnappen kommt, und auch während des Schlupfzustands und beim Freikommen von der Anker scheibe. Bei diesem Lösungsvorschlag wird jedoch die axia le Länge der elektromagnetischen Kupplung größer, und die Verstärkungsscheibe führt zu einer zusätzlichen Zunahme des Gewichts der Gesamteinrichtung.

Es besteht daher ein Bedürfnis nach einer verbesserten elektromagnetischen Kupplung, bei der die vorstehend ge nannten Schwierigkeiten überwunden oder wenigstens weitge hend ausgeräumt sind.

Die Erfindung zielt allgemein darauf ab, eine weiterent wickelte Ankeranordnung bereitzustellen, bei der die wäh rend des anfänglichen Eingreifens des Ankers und während des Schlupfzustands und im ausgerückten Zustand erzeugten Geräusche herabgesetzt sind.

Nach der Erfindung wird hierzu eine Ankeranordnung bereit gestellt, bei der ein Ringkörper aus schalldämpfendem Material zwischen der Ankerscheibe und einem Bahnabschnitt einer Nabenanordnung angeordnet und zusammengedrückt ist, wobei der Bahnabschnitt im allgemeinen starr aber axial relativ zu einer Nabe der Nabenanordnung beweglich ist. Die Bahn dient als eine Halteschicht, um zu bewirken, daß sich Scherbelastungen in dem Dämpfungsmaterial aufbauen und hierdurch bewirkt wird, daß die Geräusche infolge der Scherdeformation des Dämpfungsmaterials gedämpft werden.

Die Ankeranordnung nach der Erfindung hat auch den Vorteil einer verminderten axialen Länge relativ zu üblichen An keranordnungen mit einer eingebauten Zwangsdämpfungs schicht. Ferner hat die Ankeranordnung nach der Erfindung ein vermindertes Gewicht relativ zu üblichen Ankeranord nungen, welche eine Zwangsdämpfungsschicht haben, da man keine Verstärkungsplatte benötigt.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung von bevor zugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beige fügte Zeichnung. Darin zeigt:

Fig. 1 eine vergrößerte, perspektivische Ansicht in Teilschnittdarstellung einer elektromagnetischen Kupplung nach der Erfindung,

Fig. 2 eine Teilschnittansicht im wesentlichen längs der Linie 2-2 in Fig. 1 einer elektromagneti schen Kupplung mit einer Ankeranordnung, welche nach der Erfindung ausgelegt ist,

Fig. 3 eine perspektivische auseinandergezogene Dar stellung der Ankeranordnung,

Fig. 4 eine Schnittansicht im wesentlichen längs der Linie 4-4 in Fig. 2,

Fig. 5 eine Schnittansicht im wesentlichen längs der Linie 5-5 in Fig. 4,

Fig. 6 eine Seitenansicht einer Nabenanordnung bei der erfindungsgemäßen Ankeranordnung,

Fig. 7 eine vergrößerte Ansicht eines Teils der Anker anordnung nach Fig. 5,

Fig. 8 eine Rückansicht einer ersten bevorzugten Aus führungsform eines Ringkörpers aus schalldämp fendem Material,

Fig. 9 eine zweite bevorzugte Ausführungsform eines Ringkörpers aus schalldämpfendem Material,

Fig. 10 eine dritte bevorzugte Ausführungsform eines Ringkörpers aus schalldämpfendem Material,

Fig. 11 und 12 vierte und fünfte bevorzugte Ausführungs formen von Ringkörpern aus schalldämpfendem Ma terial,

Fig. 13 eine sechste bevorzugte Ausführungsform eines Ringkörpers aus schalldämpfendem Material mit angeformten Eingriffslaschen, und

Fig. 14 eine siebte bevorzugte Ausführungsform eines Ringkörpers aus schalldämpfendem Material, wel ches einen Klebstoff integral mit einer Außen fläche des Ringkörpers hat.

Unter Bezugnahme auf die Zeichnung, in welcher gleiche oder ähnliche Teile mit denselben Bezugszeichen versehen sind, ist in Fig. 1 eine elektromagnetische Kupplung 10 gezeigt, welche eine Bremse sein kann, welche aber gemäß den dort dargestellten Beispielen als eine elektromagneti sche Kupplung 10 ausgelegt ist.

Fig. 2 zeigt die Kupplung 10 in Verbindung mit einem Na benantrieb, bei dem es sich um eine Fahrzeugaufladeein richtung 11 handeln kann, welche einen ringförmigen Nasen abschnitt 12 zum Anbringen der Kupplung und ferner eine Antriebswelle 13 hat, welche durch die Nase geht.

Die Kupplung 10 umfaßt einen Elektromagneten, welcher teilweise vorzugsweise von einem einteiligen, ringförmigen Feldmantel 14 gebildet wird, welcher im wesentlichen im radialen Querschnitt L-förmig ausgelegt ist und einen inneren Polring 16 und einen radial nach außen verlaufen den Polschenkel 18 (am deutlichsten aus Fig. 1 zu erse hen) hat. Ein Feldadapter 19 kann auch vorgesehen sein, um die Kupplung 10 fest mit der Aufladeeinrichtung 11 zu verbinden. Eine Wicklung 20 mit mehreren Windungen ist in einem ringförmigen Wicklungsgehäuse 14 festgelegt. Der Polschenkel 18 hat eine distale Fläche, welche in der Nähe der inneren Fläche der Motorscheibe (siehe nachstehende Beschreibung) verläuft, und zwar über den Großteil des Innenumfangs der Rotorscheibe hinweg (es ist etwa ein Spalt von 0,5 mm bei der dargestellten Ausführungsform vorhanden). Die radiale Höhe des Schenkels 18 jedoch ist durch einen vorbestimmten Umfangssektor reduziert, um den Eintritt von elektrischen Leitern zu der Wicklung 20 zu gestatten. Es sollte noch erwähnt werden, daß es sich bei den vorstehend beschriebenen strukturellen Einzelheiten nur um ein Ausführungsbeispiel handelt, in dessen Verbin dung die erfindungsgemäße Ankeranordnung eingesetzt werden kann. Die Ankeranordnung nach der Erfindung kann auch in Verbindung mit anderen Rotoranordnungen eingesetzt werden, welche andere Auslegungsformen haben, aber dennoch einen Elektromagneten einsetzen. Hier soll beispielsweise auf US-A-4,160,498 hingewiesen werden, welche eine alternative Auslegungsform eines Elektromagneten zeigt.

Ein ringförmiger Rotor 26 ist drehbeweglich auf der Nase 12 der Aufladeeinrichtung 11 über ein Lager 28 gelagert und derart beschaffen und ausgelegt, daß er von einer Brennkraftmaschine des Fahrzeugs über einen Endlostreib riemen 30 angetrieben wird. Der Rotor 26 ist im radialen Querschnitt im wesentlichen U-förmig ausgebildet und um faßt innere und äußere, konzentrische, ringförmige Pol stücke 32 und 34, welche aus Stahl mit einer geringen magnetischen Reluktanz ausgebildet sind. Das innere Pol stück ist fest mit dem Außenlaufring des Lagers verbunden. Einige axial beabstandete Ausnehmungen verlaufen in Um fangsrichtung um die äußere Seite des äußeren Polstücks 34 und liegen passend zu komplementären Rippen auf der Innen seite des Treibriemens 30. Folglich bildet das äußere Polstück eine Riemenscheibe für den Treibriemen 30.

Das innere Polstück 32 des Rotors 26 ist nach innen von dem Polring 16 des Feldmantels 14 beabstandet, während das äußere Polstück 34 des Rotors einen Abstand von der Wick lung 20 und dem Gehäuse 24 hat. Wenn die Wicklung 20 durch eine Spannungsquelle erregt ist, wird ein Magnetfluß er zeugt, und geht durch den Kern und den Rotor und über die verschiedenen Zwischenräume zwischen den Polringen und den Polstücken. Die Natur der gesteuerten Flußübertragung zwi schen dem Kern und dem Rotor ist an sich bekannt und nähe re Erläuterungen hierzu befinden sich in US-A-4,160,498.

Zwischen den Polstücken 32 und 34 des Rotors 26 und mit diesen verbunden ist eine axial weisende Reibfläche 36 vorgesehen, welche in Umfangsrichtung mit Schlitzen ver sehen ist (nicht gezeigt), und zwar auf eine an sich übli che Weise, um mehrere Magnetpole zu bilden. Bei einer dargestellten bevorzugten Ausführungsform wird die Fläche 36 von drei radial beabstandeten und in Umfangsrichtung verlaufenden Reihen von winkelmäßig beabstandeten Schlit zen gebildet. Diese Schlitze sind von zwei radial beab standeten Reihen von Schlitzen der Ankerscheibe versetzt. Die Schlitze bewirken, daß die Ankerscheibe Magnetpole hat, welche mit Polen der Fläche 36 des Rotors 26 zusam menarbeiten. Wenn die Wicklung 20 erregt ist, bildet die Reibfläche ein drehbares Magnetfeldteil.

In gegenüberliegender Anordnung zu der Motorfläche 36 ist eine Ankeranordnung 38 vorgesehen. Wenn die Wicklung 20 erregt ist, zieht der Magnetfluß einen Teil der Ankeran ordnung in Reibschlußeingriff mit der Rotorfläche 36 an, so daß die Ankeranordnung und der Rotor zur Ausführung einer Drehbewegung als Einheit gekoppelt sind. Die Drehbe wegung der Ankeranordnung 38 wird auf die Welle 30 über tragen, um die Auflageeinrichtung 11 anzutreiben.

Fig. 3 zeigt eine perspektivisch auseinandergezogene An sicht einer Ankeranordnung 38 nach der Erfindung. Die An keranordnung 38 kann in ähnlicher Weise wie in US-A-5,150,779 oder in jener in US-A-5,372,228 ausgelegt sein. Wie jedoch nachstehend noch näher beschrieben wird, umfaßt die Ankeranordnung 38 eine Weiterentwicklung im Hinblick hierauf. Insbesondere umfaßt die Ankeranordnung 38 eine Nabenanordnung 40, eine Ankerscheibe 42 und einen elasto meren Ringkörper 44 aus schalldämpfendem Material, welcher in einem Kompressionszustand zwischen der Scheibe 42 und einem Bahnabschnitt der Nabenanordnung 40 angeordnet ist.

Wie in Fig. 4 und am deutlichsten aus Fig. 5 zu ersehen ist, umfaßt die Nabenanordnung eine rohrförmige Nabe 46, welche eine Mittelachse und einen sternförmigen Körper 48 hat. Die rohrförmige Nabe 46 ist vorzugsweise aber nicht notwendigerweise aus einem Pulvermetallmaterial herge stellt und teleskopartig auf der Welle 13 in einem zusam mengebauten Zustand angeordnet. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Welle 13 mit einem Keilwellenpro fil mit Außenevolventenflanken versehen, während der In nendurchmesser der Nabe 46 entsprechende zugeordnete Keil wellenprofile mit Innenevolventenflanken hat. Hierdurch wird die Nabe mittels einer Keilverbindung mit der Welle 13 verbunden. Die Nabe 46 kann in einer axial festgelegten Position auf der Welle 13 mit Hilfe einer Mutter 50 (am besten aus Fig. 2 zu ersehen) eingespannt sein. Diese Mutter 50 ist auf einem freien Endabschnitt der Welle 30 geschraubt. Wie aus Fig. 6 zu ersehen ist, ist die Nabe 46 mit radial verlaufenden und in Winkelrichtung beabstan deten Ansätzen 52 zum nachstehend näher beschriebenen Zweck versehen.

Der sternförmige Körper 48 kann aus federnd nachgiebigem Material wie Kunststoff, spritzgegossen sein. Ein geeigne tes Material für den sternförmigen Körper kann DuPont ZY- TEL® 8019HS BK8085 oder Äquivalente hiervon sein.

Wie in Fig. 5 gezeigt ist, umfaßt der sternförmige Körper 48 eine zentrale Hülse 54, welche einen vorderen Endab schnitt der Nabe 46 umgibt. Die Nabe 46 ist vorzugsweise einsatzgegossen, wenn der sternförmige Körper spritzgegos sen ist, und somit ist der Kunststoff der Hülse 54 haftend mit dem äußeren Endabschnitt der Nabe diesen umschließend verbunden. Die Ansätze 52 dienen dazu, die Hülse 54 und die Nabe 46 zur Ausführung einer einheitlichen Drehbewe gung zu verbinden. Wenn daher der sternförmige Körper 48 spritzgegossen ist, fließt der Kunststoff in den Zwischen raum zwischen die Ansätze 52 und füllt diesen aus, so daß eine relative Verdrehung zwischen der Nabe 46 und der Hülse 54 verhindert wird. Jeder Ansatz 52 bildet auch zwei Schultern, welche in axiale Gegenrichtungen weisen, und welche in Eingriff durch den Kunststoff der Hülse 54 sind, um die Hülse 54 unverlierbar axial auf der Nabe 46 fest zu legen. Nähere Einzelheiten über die Ansätze 52 lassen sich der US-A-5,036,964 entnehmen.

Der sternförmige Körper 48 umfaßt ferner einen Bahnab schnitt 56, welcher integral mit der Hülse 54 ausgebildet ist und radial von dieser weg verläuft. Die Bahn 56 ist vorzugsweise kreisförmig und in axialer Richtung ver gleichsweise dünn ausgelegt. Da der Kunststoff relativ flexibel ist, kann sich der Bahnabschnitt 56 in axialer Richtung relativ zur Hülse 54 in Form eines aktiven Ge lenks biegen, welches in Fig. 5 mit 58 bezeichnet und an der Verbindungsstelle von der Bahn 56 mit der Hülse 54 gebildet wird.

Wie in den Fig. 6 und 7 gezeigt ist, ist der sternför mige Körper 48 mit drei in Winkelrichtung beabstandeten Auflagen oder Hülsen 60 ausgebildet. Die Auflagen 60 sind integral mit der Rückseite der Bahn 56 ausgebildet und grenzen an die Öffnungen 62 an, die in dem sternförmigen Körper 48 ausgebildet sind. Wie in Fig. 7 gezeigt ist, stehen Auflagen 60 axial nach rückwärts von der Rückseite der Bahn 56 vor und arbeiten mit der vorderen Seite der Ankerscheibe 42 an drei in Winkelrichtung beabstandeten Stellen in der Nähe des äußeren Umfangs der Scheibe zusam men. Ein axialer Nennspalt, welcher mit T₁ bezeichnet ist, wird zwischen der Bahn 56 und der Ankerscheibe 42 gebil det, welcher sich auf etwa 0,6 mm (0,023 inches) (+0,12 mm, -0,10 mm (+0,0005, 0,004 inches)) bei der dargestell ten Ausführungsform beläuft. Es ist zu ersehen, daß andere Spaltgrößen und Dicken zur Anwendung kommen können, wenn man eine geeignete Kompression mit dem Ringkörper erhält. Wie am deutlichsten aus Fig. 6 zu ersehen ist, kann der sternförmige Körper 48 auch mit drei in Winkelrichtung beabstandeten, nach hinten vorspringenden Streifen 63 versehen sein. Der Zweck dieser Streifen 63 wird nachste hend noch näher beschrieben.

Wie in Fig. 3 gezeigt ist, kann die Ankerscheibe 42 aus Material mit geringer magnetischer Reluktanz, wie AISI 1010-Stahl ausgebildet sein. Die Ankerscheibe 42 kann fer ner zwei radial beabstandete und in Umfangsrichtung ver laufende Reihen 64 und 66 von in Winkelrichtung beabstan deten Schlitzen haben. Die Schlitze bewirken, daß die An kerscheibe 42 Magnetpole hat, welche mit den Polen der Fläche 36 des Rotors 26 zusammenarbeiten. Wenn die Wick lung 20 entregt ist (das heißt in einem entregten Zu stand), ist ein schmaler axialer Luftspalt 68 (Fig. 2) zwischen den Polflächen des Rotors 26 und den Polflächen der Ankerscheibe 42 vorhanden. Der Spalt kann sich auf etwa 0,33 mm bei einer dargestellten bevorzugten Ausfüh rungsform belaufen. Beim Erregen der Spule 20 schneidet sich der Magnetfluß an dem Spalt 68 und geht durch die Pole der Reibfläche 36 und die Ankerscheibe 42 auf übliche und an sich bekannte Weise vor und zurück, um die Anker scheibe 42 in Reibschlußeingriff mit dem Rotor anzuziehen und hierdurch die Ankerscheibe zur Ausführung einer ein heitlichen Drehbewegung mit dem Rotor 26 zu verbinden.

Stoßgeräusche können erzeugt werden, wenn die Stahlanker scheibe 42 in den Eingriffszustand mit dem Stahlrotor 26 einschnappt. Auch können Geräusche im Schlupfzustand und beim Ausrücken der Ankerscheibe 42 erzeugt werden. Nach der Erfindung werden derartige Geräusche dadurch redu ziert, daß der Außenumfangsabschnitt der Ankeranordnung 38 als eine Zwangsschalldämpfungsschicht ausgelegt ist, wel che ein dazwischenliegendes Schalldämpfungsmaterial um faßt.

Insbesondere unter Bezugnahme auf Fig. 8 ist ein elasto merer Ringkörper 44 aus schalldämpfendem Material in der Ankeranordnung 38 vorgesehen, um Geräusche zu minimieren. Bei einer ersten bevorzugten Ausführungsform nach Fig. 8 kann der Ringkörper 44 kompressibles schalldämpfendes Material aufweisen, was aber nicht notwendigerweise der Fall zu sein braucht. Dieses Material kann einen Silikon verbundstoff aufweisen, welcher mit Strängen aus Verstär kungsfasern vergossen ist, vorzugsweise einem Glasfaser gitter. Dieses ist im Handel von der Firma Rogers Corpora tion, Elk Grove Village, Illinois, unter der Warenbezeich nung PORON® HT 1500 erhältlich. Ein "Gitter" kann Stränge aus Fasern umfassen, welche beispielsweise ähnlich eines Gewebes miteinander verwoben sind, oder man kann hierunter lediglich Stränge von Fasern verstehen, welche in gewisser Weise aufeinander abgestützt sind. Bei der ersten bevor zugten Ausführungsform hat der elastomere Ringkörper 44 etwa die folgenden Eigenschaften:

Der Ringkörper 44 ist vorzugsweise aus einem Flächenmate rial formgeschnitten (beispielsweise aus dem Flächenmate rial PORON® HT-1500). Bei einer alternativen Herstellungs weise kann der Ringkörper 44 aus Rohsilikon mit den ange gebenen Parametern ausgeformt werden und Stränge von Fa sern, vorzugsweise in Gitterform, oder vorzugsweise ein Glasfasergitter, können eingearbeitet werden. Es ist je doch noch zu erwähnen, daß andere Faserarten und/oder Gitterarten eingesetzt werden können, wie beispielsweise jene, welche aus Polyestermaterial hergestellt sind, oder die auch keine Fasern insgesamt haben, was von der Festig keit abhängig ist, welche für die spezielle Anwendung bei der Kupplung 10 gefordert wird. Das Weglassen von Faser strängen insgesamt bei dem Ringkörper 44 beispielsweise (das heißt ein Ringkörper besteht hauptsächlich aus Sili kon mit einer spezifischen Durometerhärte), kann bei be ständigen Drehgeschwindigkeiten einer Ankeranordnung 38 geeignet sein, welche im erwarteten Bereich 6000-7000 1/min nicht überschreiten.

Bei der ersten bevorzugten Ausführungsform des Ringkörpers 44 sind drei in Winkelrichtung beabstandete Ausnehmungen 70 vorgesehen, welche eine derartige Gestaltgebung und derartige Abmessungen haben, daß die drei Auflagen 60 aufgenommen werden können. Zusätzlich kann der Ringkörper 44 derart ausgebildet sein, daß er drei in Winkelrichtung beabstandete Zungen 72 umfaßt, welche dazwischen drei zu geordnete Schlitze 73 bilden. Die Zungen 72 sind hinsicht lich der Formgestaltung und den Abmessungen derart ausge legt, daß ein zugeordneter, bogenförmiger Ansatz 63 in einem der zugeordneten Schlitze 73 zwischen den Zungen 72 aufgenommen werden kann.

Der Ringkörper 44 ist vorzugsweise zwischen der Anker scheibe 62 und der Bahn 56 angeordnet, welche die Begren zungsschicht für das schalldämpfende Material bildet. Der Ringkörper 44 wird vorzugsweise im komprimierten Zustand zwischen der Ankerscheibe 42 und der Bahn 56 nach der Fertigmontage der Ankeranordnung 38 gehalten. Wie in Fig. 7 gezeigt ist, kann der Nennspalt zwischen der Ankerschei be 42 und der Bahn 56 sich etwa auf T₁ belaufen. Die Dicke des Ringkörpers 44 ist derart gewählt, daß sie größer als der Nennspalt ist, wobei eine solche Dicke schematisch mit T₂ bezeichnet wird. Der schalldämpfende Ringkörper 44 ist im komprimierten Zustand zwischen der Scheibe 42 und der Bahn 56 beispielsweise mit Hilfe von Nieten 74 gehalten, welche die Ankerscheibe 42 und den sternförmigen Körper 48 fest miteinander verbunden. Natürlich können auch andere Einrichtungen, wie Bolzen, Schrauben, Stifte, Formschluß teile oder dergleichen, eingesetzt werden, welche im we sentlichen den gleichen Effekt haben. Nieten 74 haben üblicherweise Schaftteile, welche durch axial ausgerichte te Öffnungen in der Bahn 56 und der Scheibe 42 verlaufen. Die Köpfe der Nieten liegen in der Nähe der vorderen Flä che der Bahn 56, während die gestauchten Enden der Nieten in Gegenbohrungen aufgenommen sind, welche in der Arbeits fläche der Ankerscheibe 42 ausgebildet sind. Bei einer bevorzugten Ausführungsform wurden die Gegenbohrungen weggelassen. Wenn die Nieten gestaucht sind, wird der schalldämpfende Ringkörper 44 zwischen der Ankerscheibe 42 und der Bahn 56 zusammengedrückt. Bei einer Auslegungsform beläuft sich der Spalt T₁ nominal auf 0,58 mm (0,023 in ches), während der Ringkörper 44 nominal 0,78 mm (0,031 inches) dick ist, wodurch sichergestellt wird, daß der Ringkörper 44 im eingebauten Zustand komprimiert ist. Die Schalldämpfungswirkung ist reduziert, wenn der Ringkörper 44 nicht unter Kompression gehalten wird.

Beispiel 1

Der schalldämpfende Ringkörper 44 hatte in einer Ausfüh rungsform im unkomprimierten Zustand etwa eine Dicke von 0,78 mm (0,031 inches) (± 0,12 mm (0,0005 inches)). Die ser Ringkörper 44 wurde aus verstärktem Silikonkautschuk der Firma Rogers PORON HT-1500 formgeschnitten, welcher etwa die folgenden Eigenschaften hatte: Durometerhärte = 75 (Shore "A"); Bruchfestigkeit = 250 pounds per inch (ppi); Reißfestigkeit = 70 ppi; Kompressionszustand = 35% Maximum; Gewichtsverlust < 1%; Zeit bevor ein "Kriechen" auftritt = 24 Stunden Minimum; und Strahlungswärmebestän digkeit bis zu 500°F. Die Gestalt entsprach im wesentli chen jener, welche in Fig. 8 gezeigt ist. Die Kupplung, welche die Ankeranordnung mit dem eingeschlossenen Ring körper 44 hat, erfüllte die folgenden Kriterien ohne Kom pressionsverluste bei dem Ringkörper 44, so daß man in effektiver Weise eine Schalldämpfung verwirklichen konnte:

(i) 13 500 1/min bei 250°F für zwei (2) Stunden; und
(ii) ein Testzyklus von 12 250 bis 4000 1/min bei 250°F für 509 Stunden.

Beispiel 2

Eine zweite bevorzugte Ausführungsform hatte eine Dicke von etwa 0,78 mm (0,031 inches) (± 0,12 mm (± 0,005 inches)) im unkomprimierten Zustand. Dieses Teil wurde aus Silikonmaterial mit einer Durometerhärte zwischen etwa 40-60 (Shore "A") gegossen, und es war ein Polyestergitter enthalten, welches eine lose Webstruktur hatte (beispiels weise Stränge mit einem Abstand von etwa 1/16 inch bzw. 16 Stränge pro inch). Die Stränge wurden in Form eines Kreuz gitters verlegt, wobei ein Satz von Strängen (welche alle parallel zueinander verlaufen) vorgesehen ist, welche einen zweiten Satz von Strängen (welche alle parallel verlaufen) unter etwa 45° schneiden. Die Ausgestaltungs form war in ähnlicher Weise wie in Fig. 8 gezeigt ver wirklicht, aber ohne, daß Zungen 72 an einem Innendurch messer ausgebildet waren. Die Ankeranordnung mit einem derartigen Ringkörper aus schalldämpfendem Material be wirkte eine Geräuschdämpfung von bis zu etwa 10 000 1/min.

Eine Ankeranordnung 38 nach der Erfindung hat Vorteile gegenüber der Ankeranordnung, welche in US-A-5,372,228 angegeben ist. Sie ist axial kompakter ausgelegt und man benötigt keine Verstärkungsplatte aus Stahl, so daß die Auslegung nach der Erfindung auch gewichtsmäßig leichter ist. Die durch die Verstärkungsstränge zusätzlich erhalte ne Festigkeit in Verbindung mit den Fasern, welche in dem Körper 44 eingeschlossen sind, führen dazu, daß (i) eine radiale Steifigkeit aber eine axiale Nachgiebigkeit der Bahn 56 vorhanden ist, um ein Zwangsdämpfungsschichtsystem zu bilden, und (ii) sehr hohe Drehgeschwindigkeiten zuge lassen sind und hierbei der Kompressionszustand des Ring körpers 44 aufrechterhalten bleibt.

Fig. 9 zeigt eine zweite bevorzugte Ausführungsform eines insgesamt mit 44A bezeichneten Ringkörpers. Dieser umfaßt drei in Winkelrichtung beabstandet, bogenförmige Ausneh mungen 76, welche hinsichtlich Abmessungen und Formgebung den drei in Winkelrichtung beabstandeten, bogenförmigen Ansätzen 63 entsprechen. Der Ringkörper 44A kann sich somit selbst ausrichten und ist unabhängig von den Ein spannkräften an der Ankerscheibe festgelegt. Zusätzlich ist der radiale Querschnitt dieser bevorzugten Ausfüh rungsform größer, wodurch der Reißwiderstand verbessert wird, ohne daß (i) die axiale Dicke größer gewählt wird und daß (ii) eine nennenswerte Vergrößerung der Federungs rate der Anordnung in Kauf genommen zu werden braucht. Der positive Eingriffszustand der bogenförmigen Ansätze 63 in Verbindung mit den bogenförmigen Ausnehmungen 76 hält den Ringkörper 44A von den Auflagen oder den Hülsen 60 bei der Montage fern.

Fig. 10 zeigt eine dritte bevorzugte Ausführungsform ins besondere eines schalldämpfenden Ringkörpers 44B. Radial kräfte während des Arbeitens der Kupplung 10 insbesondere infolge von hohen Drehgeschwindigkeiten der Ankeranordnung 38 können dazu führen, daß der Innendurchmesser und der Außendurchmesser des Ringkörpers in radialer Richtung in Richtung nach außen größer werden. Da der Ringkörper hier durch infolge von Radialkräften dünner wird, kann ein sol ches Dünnerwerden dazu führen, daß die Kompression des Ringkörpers verloren geht, wodurch das Vermögen und die Wirksamkeit des Ringkörpers 44 als ein akustischer Dämpfer herabgesetzt werden. Um die Auswirkungen von Zentrifugal kräften zu reduzieren, umfaßt die dritte bevorzugte Aus führungsform 44B einen Ring 78, welcher an dem Innendurch messer des Ringkörpers 44A angeformt oder auf eine andere Art und Weise an diesem angebracht ist (oder alternativ an dem Außendurchmesser - nicht gezeigt - vorgesehen ist). Der Ring versteift den Ringkörper 44B, um Radialkräften widerstehen zu können, so daß man einem "Ausdünnen des Ringkörpers 44B während Drehbewegungen mit hoher Geschwin digkeit einen Widerstand entgegensetzen kann. Somit läßt sich ein Kompressionszustand aufrechterhalten.

Die Fig. 11 und 12 zeigen vierte und fünfte bevorzugte Ausführungsformen eines Ringkörpers 44, insbesondere eines Ringkörpers 44C und eines Ringkörpers 44D. Der Ringkörper 44C ist mit einem relativ dicken Schenkel 80 auf einem Innendurchmesser ausgeformt. Bei dieser Ausführungsform hat die Nabenanordnung 40, und insbesondere der sternför mige Körper 48 daran ausgeformte bogenförmige Ansätze 63. In Wirklichkeit ersetzt der dicke, innen angeformte Schen kel 80 die Wirkungsweise der bogenförmigen Ansätze 63. Die Auslegung des Ringkörpers 44C selbst verstärkt somit die Reißfestigkeit, ohne daß man eine größere axiale Dicke hat und ohne daß die Federrate der Anordnung vergrößert zu werden braucht.

Der Ringkörper 44D nach Fig. 12 ist ähnlich wie der Ring körper 44C nach Fig. 11 ausgelegt. Hierbei ist aber ein relativ dünner Schenkel 62 am Innendurchmesser hiervon ausgebildet. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform ver laufen drei bogenförmige Ansätze 63 aufeinanderzu, um eine durchgehende, kreisförmige Rippe zu bilden. Der dünne Schenkel 82 ist derart bemessen, daß er zwischen die Rippe und den Innendurchmesser der Ankerscheibe 42 im zusammen gebauten Zustand paßt. Wie bei der in Fig. 11 gezeigten Ausführungsform wird der Ringkörper 44D ausgesteift, ohne daß die axiale Länge größer wird oder die axiale Packungs größe größer zu werden braucht. Zusätzlich legt der ange formte Schenkel 82 den Ringkörper 44D derart fest, daß eine Extrusionsbewegung aufgrund von hohen Drehzahlen wirksam verhindert wird, welche gegebenenfalls auftreten könnte und zu einem Kompressionsverlust führen könnte. Hierdurch könnte das Schalldämpfungsvermögen des Ringkör pers vermindert werden.

Fig. 13 zeigt eine weitere, sechste bevorzugte Ausfüh rungsform eines Ringkörpers 44, welcher insbesondere mit 44E bezeichnet ist. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform sind Formgitteransätze mit 84 bezeichnet, welche ausgebil det werden, wenn der Ringkörper 44E hergestellt wird. Die ser Ringkörper 44E wird derart gegossen, daß Maschenansät ze beispielsweise aus Glasfasergittern über die Oberfläche des Ringkörpers selbst sich erstrecken. Der Ringkörper 44E gestattet eine verbesserte Herstellungsweise einer Anker anordnung. Insbesondere kann der Ringkörper 44E, welcher mit angeformten Gitteransätzen ausgebildet ist, in einer Spritzformkavität angeordnet werden, in welcher der stern förmige Körper 48 durch Ausformen mit der rohrförmigen Nabe 46 ausgebildet wird. Der Kunststoff (das heißt, das Material, aus welchem der sternförmige Körper 48 ausgebil det ist) fließt um die verlängerten Ansätze 84 und legt somit den Ringkörper 44E in der Nabenanordnung 40 insbe sondere in der Bahn 56 des sternförmigen Körpers 48 fest. Diese Unterbaugruppe, welche die Nabe 46, den sternförmi gen Körper 48 und den schalldämpfenden Ringkörper 44E aufweist, kann beispielsweise in eine Vernietungsstation eingebracht werden, und dann kann ein Festlegen an eine Ankerscheibe 42 vorgenommen werden, ohne daß hierbei der Herstellungsdurchsatz gedrosselt werden braucht. Ein wei terer Vorteil ergibt sich bei dem Ringkörper 44E aus schalldämpfendem Material hinsichtlich der korrekten Win kelausrichtung während der Montage und anschließend. Diese Ausführungsform ermöglicht eine Vereinfachung des Montage vorganges und insbesondere wird eine korrekte Positionie rung des schalldämpfenden Ringkörpers 44E bei der Herstel lung sichergestellt. Auch lassen sich Ausrichtarbeiten für den Ringkörper 44 bezüglich der Nabenanordnung 40 vermei den, welche zu einer Produktionsgeschwindigkeitsreduzierung führen könnten.

Fig. 14 zeigt eine weitere bevorzugte Ausführungsform eines Ringkörpers 44, nämlich eines Ringkörpers 44F, wel cher eine Klebstoffschicht 86 auf einer Seite hat. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform wird das Herstellungs verfahren einer Ankeranordnung erleichtert. Der Ringkörper 44F ist mit der klebenden Seite derart angeordnet, daß diese der Innenseite des sternförmigen Körpers 48 zuge wandt ist. Es sollte noch erwähnt werden, daß der Kleb stoff auch auf die Ankerseite des Ringkörpers 44E aufge bracht werden kann (nicht gezeigt). Auch kann der Kleb stoff auf den sternförmigen Körper 48 und/oder den Anker 42 mit gleicher Wirkung aufgebracht werden. Wiederum kann diese Unterbaugruppe dann beispielsweise in eine Vernie tungsstation eingebracht werden, und diese Unterbaugruppe kann fest mit der Ankerscheibe 42 verbunden werden, ohne daß die Durchsatzleistungen beim Herstellungsprozeß redu ziert zu werden brauchen. Wiederum wird der Ringkörper 44F in korrekter Ausrichtung und in der gewünschten Winkelpo sition relativ zu dem sternförmigen Körper der Nabenanord nung 40 bei der Montage gehalten.

Obgleich voranstehend bevorzugte Ausführungsformen nach der Erfindung erläutert worden sind, ist die Erfindung natürlich nicht auf die dort beschriebenen Einzelheiten beschränkt, sondern es sind zahlreiche Abänderungen und Modifikationen möglich, die der Fachmann im Bedarfsfall treffen wird, ohne den Erfindungsgedanken zu verlassen.

Claims

1. Ankeranordnung für ein selektives Einrücken und Ausrücken einer elektromagnetischen Kupplung, welche folgendes aufweist:
eine Nabe (46), welche eine Mittelachse hat;
einen sternförmigen Körper (48), welcher aus federnd nachgiebigem Kunststoffmaterial hergestellt ist, und einen Hülsenabschnitt (54), einen Bahnab schnitt (56) und eine Gelenkeinrichtung (51) hat, welche integral mit dem Hülsenabschnitt (54) und dem Bahnabschnitt (56) ausgebildet ist, um zu ermögli chen, daß der Bahnabschnitt (56) axial relativ zu dem Hülsenabschnitt (54) vor und zurück auslenkbar ist, wobei der Hülsenabschnitt (54) teleskopartig auf der Nabe (46) vorgesehen ist und gegenüber einer Drehbe wegung und axialen Bewegung relativ zur Nabe (46) festgelegt ist, und wobei der Bahnabschnitt (56) radial von dem Hülsenabschnitt (54) vorsteht;
eine ringförmige Ankerscheibe (42), welche aus einem Material hergestellt ist, welches eine relativ geringe magnetische Reluktanz hat, und die axial beabstandet von dem Bahnabschnitt (56) angeordnet ist;
einen Ringkörper (44) aus kompressiblem, schall dämpfendem Material, welches zwischen der Anker scheibe (42) um dem Bahnabschnitt (56) des sternför migen Körpers (58) angeordnet ist, wobei der Ringkör per (44) Faserstränge umfaßt; und
eine Einrichtung, welche die Ankerscheibe (42) und den sternförmigen Körper (48) miteinander fest verbinden und hierbei der Ringkörper (44) unter im wesentlichen konstanter axialer Kompression zwischen der Scheibe (42) und dem Bahnabschnitt (56) angeord net ist.

2. Ankeranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß der Ringkörper (44) ein elastomeres Material aufweist, und daß die Stränge Polyestermaterial aufweisen.

3. Ankeranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich net, daß die Stränge aus Polyester von einem Poly estergitter gebildet werden.

4. Ankeranordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich net, daß gewisse Stränge sich unter einem Winkel von etwa 45° schneiden.

5. Ankeranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkörper (44) elastomeres Material aufweist und die Stränge Glasfa sermaterial aufweisen.

6. Ankeranordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich net, daß die Glasfaserstränge ein Glasfasergitter gebilden.

7. Ankeranordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich net, daß der Bahnabschnitt (56) eine Mehrzahl von in Winkelrichtung beabstandeten Ansätzen (63) umfaßt, und daß der Ringkörper (44) eine entsprechende Anzahl von in Winkelrichtung beabstandeten Zungen (72) umfaßt, welche Schlitze bilden, welche derart bemes sen sind, daß sie die zugeordneten Ansätze (63) aufnehmen.

8. Ankeranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Bahnabschnitt (56) eine Mehrzahl von in Winkelrichtung beabstandeten Ansätzen (63) umfaßt, und daß der Ringkörper (44) elastomeres Material aufweist, und eine entsprechende von in Winkelrichtung beabstandeten Ausnehmungen (72), welche derart bemessen sind, daß sie die zugeordneten Ansätze (63) aufnehmen.

9. Ankeranordnung nach einem der vorangehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß der Bahnabschnitt (56) eine kreisförmige Rippe aufweist, und daß der Ringkörper (44) ein elastomeres Material aufweist und einen Außendurchmesserabschnitt und einen Innendurch messerabschnitt umfaßt, wobei der Ringkörper (44) ferner einen Ring umfaßt, welcher sich von wenigstens einem Innendurchmesserteil oder dem Außendurchmesser teil in die entsprechend entgegengesetzt gerichtete radialer Erstreckung des Ringkörpers (44) erstreckt.

10. Ankeranordnung nach einem der vorangehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkörper (44) ein elastomeres Material aufweist und einen Innen durchmesserabschnitt sowie einen Außendurchmesser abschnitt umfaßt, wobei der Innendurchmesserabschnitt radial und axial verläuft, um einen Schenkel (68) zu bilden, welcher im wesentlichen radial zwischen dem Hülsenabschnitt (54) und dem Innendurchmesser der Ankerscheibe (42) verläuft.

11. Ankeranordnung nach einem der vorangehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß der Bahnabschnitt (56) eine kreisförmige Rippe umfaßt und daß der Ringkörper (44) ein elastomeres Material aufweist sowie einen Innendurchmesserabschnitt und einen Außendurchmesserabschnitt umfaßt, wobei der Innen durchmesserabschnitt axial zur Bildung eines Schen kels (80) verläuft, welcher sich im wesentlichen radial zwischen der Rippe und einem Innendurchmesser der Ankerscheibe (42) erstreckt.

12. Verfahren zum Herstellen eines Ankeranordnung, welche eine Ankerscheibe, einen Ringkörper aus schalldämp fendem Material und eine Nabenanordnung umfaßt, welche einen Bahnabschnitt hat, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

(A) Ausbilden eines Ringkörpers aus schall dämpfendem Material mit einer integralen Montageein richtung;
(B) Befestigen des Ringkörpers an dem Bahn abschnitt der Nabenanordnung unter Einsatz der Montageeinrichtung;
(C) Komprimieren des Ringkörpers dadurch, daß die Ankerscheibe fest mit dem Bahnabschnitt der Nabenanordnung verbunden wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt (A) gemäß folgenden Unterschritten durchgeführt wird:
Ausbilden eines Polyestergitters und eines Glasfasergitters, welche Formansätze haben, welche zur Bildung von Montageeinrichtungen vorstehen;
Anordnen eines Gitters in einer ersten Form; und
Einleiten eines elastomeren Materials in die erste Form, um hierdurch einen Körper auszubilden.

14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekenn zeichnet, daß der Schritt (B) nach den folgenden Unterschritten durchgeführt wird:
Anordnen des Ringkörpers in einer zweiten Form, welche derart gestaltet ist, daß die Nabenanordnung herstellbar ist, so daß die Formen in einem Bereich der zweiten Form zur Ausbildung des Bahnabschnitts verlaufen, und
Einbringen des Kunststoffmaterials in die Form, um die Nabenanordnung auszubilden, wobei die Form ansätze den Ringkörper fest mit dem Bahnabschnitt verbinden.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt (C) nach Maßgabe folgender Unterschritte ausgeführt wird:
Befestigen der Ankerscheibe an dem Bahnabschnitt der Nabenanordnung.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt (B) nach Maßgabe der folgenden Unterschritte durchgeführt wird:
Aufbringen eines Klebstoffs zur Bildung der Montageeinrichtung auf einer Seite des Ringkörpers.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt (B) gemäß folgenden Unterschritten durchgeführt wird:
Positionieren des Ringkörpers mit einer ge wünschten Winkelausrichtung relativ zu dem Bahn abschnitt, wobei die Klebstoffseite dem Bahnabschnitt zugewandt ist; und
Aufbringen einer Kontaktkraft auf eine Seite des Ringkörpers, welche der Klebstoffseite gegenüber liegt, um den Ringkörper fest mit dem Bahnabschnitt und der Ankeranordnung zu verbinden.