DE2312486A1

DE2312486A1 - Elektromagnetische kupplungseinrichtung

Info

Publication number: DE2312486A1
Application number: DE2312486A
Authority: DE
Inventors: Byron Lester Brucken
Original assignee: Motors Liquidation Co
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 1972-03-20
Filing date: 1973-03-13
Publication date: 1973-10-04
Also published as: US3735847A; FR2177354A5; JPS496342A; DE2312486C2; CA963833A; JPS5652173B2; GB1368048A

Description

DR. MOlLcR-SORE DiPL-PKYS. DR. MANiTC DIPL.-CHEM. DR. DEUFEL DIPL.-ING. FiNSTERWALD DIPL.-ING. GRÄMKOW ,

München, den 13. iiärz 1973 Hl/Sv - G 2306

GENERAL MOTORS CORPORATION Detroit, Michigan, USA.

Elektromagnetische Kupplungseinrichtung

Die Erfindung betrifft eine elektromagnetische Kupplungseinrichtung.

Aus der US-PS 3 1*9 706 ist eine elektromagnetische Kupplungseinrichtung bekannt mit axial gefluchteten Antriebsund Abtriebsgliedern, die relativ zueinander um eine gemeinsame Achse drehbar sind, mit einer elektromagnetischen Spule, die in einem stationären Gehäuse angeordnet ist, und mit einer Schraubenfeder, die um sich axial erstreckende Teile der Glieder angebracht ist und mit einem Ende an dem Abtriebsglied befestigt ist.

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Bei dieser bekannten Konstruktion bildet die Federschraube an dem anderen, freien Ende der Feder den Anker, der, wenn die Spule erregt wird, zu dem Antriebsglied gezogen wird, um das Antriebsglied und das Abtriebsglied für eine Antriebsübertragung zu kuppeln. Dieses Anziehen der Endschraube der Feder bzw. des Endes der Schraubenfeder erfordert eine axiale Verlängerung der Feder und, da der Widerstand der Feder gegen eine solche axiale Verlängerung"überwunden werden muß, um Antriebskraft von dem Antriebsglied zu dem Abtriebsglied zu übertragen, ist die Breite des Luf,tspaltes begrenzt, die zwischen der Spule und dem Anker toleriert werden kann. Dadurch werden andererseits Beschränkungen bezüglich der Abmessungen der Kupplungseinrichtung und der bei der Herstellung der Einrichtung zulässigen Toleranzen aufgezwungen.

Eine elektromagnetische Kupplungseinrichtung gemäß der Erfindung -umfaßt einen Anker, der mit dem anderen Ende der Schraubenfeder für eine Drehung mit dieser und eine Bewegung axial zu dieser im Eingriff steht, und ein sich radial erstreckendes Polglied an dem Antriebsglied, das sich zwischen dem Spulengehäuse und dem Anker erstreckt, wobei die Einrichtung so angeordnet ist, daß bei einer Erregung der Spule der Anker axial zu der leder und in Antriebseingriff mit dem Polglied bewegt wird, ohne die Feder axial auszudehnen, und durch ein

^röhen des Polgliedes die Feder in festen Eingriff mit dem sich axial erstreckenden Teil des Antriebsgliedes gebracht wird, so daß das Abtriebsglied angetrieben wird.

Die erfindungsgemäße Einrichtung weist einen Anker getrennt von der Feder auf, der zu der Spule ohne das Erfordernis, die Feder axial auszudehnen, angezogen wird. Es besteht somit kein Erfordernis, den Widerstand der Feder gegenüber einer Axial-dehnung zu überwinden. Der Luftspalt zwischen dem Anker und der Spule ist nicht länger abhängig von dem Federwiderstand und kann infolgedessen größer sein als bei der oben erwähnten bekannten Einrichtung. Da die Breite des Luftspaltes bei

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der erfindungsgemäßen Einrichtung nicht kritisch ist, können größere Herstellungstoleranzen und mehr Großzügigkeit in der Dimensionierung der Einrichtung zugelassen werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung beispielsweise beschrieben; in dieser zeigt:

Fig. 1 eine Querschnittsansicht einer erfindungsgemäßen elektromagnetischen Kupplungseinrichtung,

Fig. 2 eine Querschnittsansicht entlang Linie 2-2 in Fig. 1 in Richtung der Pfeile gesehen,

Fig. 3 eine Querschnittsansicht entlang Linie 3-3 in Fig. 1 in Richtung-der Pfeile gesehen und

Fig. 4 eine Querschnittsansicht ähnlich Fig. 1 einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen elektromagnetischen Kupplung.

Nach Fig. 1 umfaßt eine elektromagnetische Kupplungseinrichtung 10, die zum Antreiben eines Kompressors 11 für einen Air-Conditioner bzw. eine Luftaufbereitungsanlage geeignet ist, an ihrem vorderen Ende eine rohrförmige Verlängerung 12. Eine Antriebswelle 14, die den Kompressor 11 antreibt, ist auf Nadellagern 15 drehbar gelagert und erstreckt sich durch die rohrförmige Verlängerung 12 nach außen. Eine Drehwellendichtung 16 ist um einen reduzierten mittleren Abschnitt 17 der Welle 14 angeordnet. Die Wellendichtung 16 steht im Dichtungseingriff mit einem stationären Dichtungsring 18_r der mit der rohrförmigen Verlängerung 12 durch einen O-Dichtungsring 20 dicht verbunden ist, der in einer in der Rohrverlängerung 12 vorgesehenen Nut 22 'angeordnet ist. Der Dichtungsring 18 ist zwischen einer Schulter 24, die in der rohrförmigen Verlängerung 12 vorgesehen ist, und einem Springring 26, der in einer in der rohrförmigen Verlängerung 12 vorgesehenen Nut 28 ange-

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ordnet ist, axial eingegrenzt. Die Innenbohrung der rohr- < förmigen Verlängerung 12 ist bei 30 vergrößert, um das Einsetzen und Entfernen des Springringes 26, des stationären Dichtungsringes 18 und des sich drehenden Teils der Wellendichtung 16 zu erleichtern.

Die verbreiterte Innenbohrung 30 der rohrförmigen Verlängerung 12 sieht ebenfalls einen Raum für die Aufnahme des größeren 'Teils einer Nabe 32 eines Kupplungs-Abtriebsgliedes 34 vor. Die Nabe 32 ist auf einem reduzierten Endabschnitt 36 der Welle 14 angeordnet, mit der Antriebswelle 14 durch einen Keil 38 verkeilt und wird auf dem Endabschnitt 36 der Welle 14 durch einen Bolzen 40 gehalten, der durch in einer Haltekappe 42 und in der Nabe 32 vorgesehene Mittelöffnungen angeordnet und in eine mit Schraubgewinde vorgesehene öffnung 44 in dem Wellenende 36 eingeschraubt ist·

Eine ringförmige elektromagnetische Spule 46 mit einer vorbestimmten Anzahl von Windungen ist um die rohrförmige Verlängerung 12 angeordnet. Die Spule 46 ist in einem geeigneten Harz 48, beispielsweise Epoxy- oder Nylon- oder Polyesterharz eingebettet und die Gesamtheit ist in einem ringförmigen Spulengehäuse 50 angeordnet. Eine Klemmeneinrichtung 51 ist an der Spulen-Harz-G-esamtheit 46/48 vorgesehen und erstreckt sich durch einen ausgeschnittenen Teil des Gehäuses 50 nach außen für eine Verbindung mit einer elektrischen Leistungsguelle zur Erregung der Spule 46.

Das Spulengehäuse 50 besteht aus paramegnetisehern Material, beispielsweise aus Stahl oder schmiedbarem Eisen und weist Verriegelungs- bzw. Befestigungsaussparungen 52 auf, in welche das Harz 48 gegossen ist. Das Spulengehäuse 50 ist ebenfalls mit integralen Vorsprüngen 54 vorgesehen, die sich in entsprechende Aussparungen 56 erstrecken, die in der angrenzenden Vorderwand 57 des Kompressors 11 vorgesehen sind. Ein sich

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radial nach außen erstreckender Flansch oder Bundring 58 ist an der äußeren rechten Ecke (Fig.1) des Spulengehäuses 50 ausgebildet. Ein Wandglied 59 ist an der inneren zylindrischen Wand 60 des Spulengehäuses 50 (beispielsweise mittels Presspaßsitz) befestigt, um eine vierte Wand um die Spule 46 zu bilden. Die äußere Oberfläche 61 des Wandgliedes 59 ist radial gefluchtet mit einer Fläche 62 des sich nach außen erstreckenden Flansches 58.

Eine Riemenscheibeneinrichtung 63 umfaßt eine Nabe 64, die auf Lagern 66 um die rohrförmige Verlängerung 12 angeordnet ist, wobei eine sich radial erstreckende Wand 68 -auf der Nabe 64 vorgesehen und eine Riemennut 70 an dem äußeren Ende der Wand 68, die radial mit der Nabe 64 gefluchtet ist, ausgebildet ist. Der Ort der äußeren Oberfläche 71 der radialen Wand 68 ist so vorgesehen, daß ein radialer Luftspalt oder Zwischenraum 72 mit einer vorbestimmten Breite zwischen der äußeren Oberfläche 71 und den benachbarten gefluchteten Oberflächen 61 und 62 des Wandgliedes 59 bzw. des Radialflansches 58 des Spulengehäuses 50 vorhanden ist. Eine Vielzahl von in Umfangsrichtung gefluchteten, gebogenen Schlitzen 73 ist durch die Radialwand 68 an einer mittleren Stelle von dieser ausgebildet. Ein motorgetriebener Riemen 74 ist in der Riemenscheibennut 70 angeordnet. Die Lager 66 sind zwischen einem scheibenähnlichen Lager-Abstandshalter 75 und einem Haltering 76, der in einer im Bereich des Endes der rohrförmigen Verlängerung 12 vorgesehenen Nut angeordnet ist, axial eingegrenzt.

Eine schraubenförmig gewickelte Feder 77 ist um die Riemenscheibennabe 64 und die radiale äußere Oberfläche des Abtriebsgliedes 34 angeordnet. Eine Windung 78 der Feder 77 weist eine gebogene, rohrförmige Endschelle 80 bzw. einen gebogenen Endansatz 80 auf, der sich nach außen durch eine Öffnung 82 erstreckt, die in einem zylindrischen Abschnitt 84 eines Kupplungs-Ankerringes 86 vorgesehen ist. Die Windung 78 befindet

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sich an dem linken oder inneren Ende der Feder in !ig. 1 gesehen. Der Ring 86 weist ebenfalls einen radialen geflanschten Abschnitt 88 auf, dessen äußere Fläche 90 mit einer vorbestimmten Luftspalt- oder Zwischenraum-92-Breite von der benachbarten Oberfläche 93 der radialen Wand 68 der Riemenscheibe angebracht ist. Der Anker ist somit betriebsmäßig in Eingriff bringbar mit dem inneren Ende der Schraubenfeder für eine Drehung mit dieser und eine Bewegung axial zu dieser.

Die Feder 77 ist in einer zylindrischen Wand 94 der Haltekappe 42 eingegrenzt und in ihrem freien Zustand von der Riemenscheibennabe 64- über im wesentlichen die linke Hälfte (Fig.1) ihrer Länge radial mit Abstand angeordnet. Die rechte Hälfte der Feder 77 is* ^von d-©¹" zylindrischen Wand' 94· radial mit Abstand angeordnet und an dem Abtriebsglied 34- durch einen Ring 96 (Fig.3) befestigt, der an der' äußersten Windung 98 der Feder 77 vorgesehen ist, die in einer Tasche oder einem ausgesparten Abschnitt 100 in der Fläche 102 des Abtriebsgliedes 34· angeordnet ist. Der zylindrische Abschnitt 84- des Ankerringee 86 ist um die zylindrische Wand 94· der Haltekappe 4-2 gleitbar angeordnet i

Es wird 3etzt die Funktionsweise der Kupplungseinrichtung beschrieben. Im Betrieb wird die Kupplungseinrichtung 10 in Eingriff gebracht durch die Erregung der elektromagnetischen Spule 46 über die Klemraeneinrichtung 51 und den Magnetfluß, der quer über einen Pfad durch die benachbarten paramagnetischen Materialien erzeugt wird, wie es durch die strichpunktierte Linie 104 (Fig.1) dargestellt ist. Der Flußpfad verläuft primär von der Spule 46 zu den umgebenden Wänden des Spulengehäuses zu dem an dem Spulengehäuse 50 vorgesehenen Radialflansch 58, dann quer über den Radialspalt 72 in die Radialwand 68 der Riemenscheibeneinrichtung 63 außerhalb der gebogenen Schlitze 73.

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Der Fluß überquert als nächstes den Radialspalt 92 außerhalb der gebogenen Schlitze 73 von der Radialwand 68, um in den Ankerring 86 einzutreten, von dem er aus wiederum den sich radial erstreckenden Spalt 92 überquert zu der Radialwand 68 der Riemenscheibeneinrichtung 63 innerhalb der gebogenen Schlitze 73· Dann überquert der Fluß den Spalt 72 zu dem Spulengehäusen-Wandglied 59, um den Kreis zu der inneren Zylinderwand 60 des Spulengehäuses 50 zu schließen.

Durch diese Anordnung ist ein starkes Vierpol-Magnetkupplungs-FeId vorgesehen, das den Ankerring 86 in Eingriff mit der Radialwand 68 der Riemenscheibeneinrichtung 63 zieht, ohne die Feder 77 axial auszudehnen, wenn sich der Anker axial zu der Feder bewegt. Wenn dies eintritt, wird die linke Hälfte (Fig.1) der schraubenförmig gewickelten Feder 77 aufgrund der Drehung des Ankers in einen Greifkontakt um die sich drehende Nabe 68 der Riemenscheibeneinrichtung 63 gewickelt. Da die rechte Hälfte (Fig.1) der Feder 77 an dem Abtriebsglied 3²I- durch den Ring 96 befestigt ist, der in die in dem Abtriebsglied 34- vorgesehene Tasche 100 eingesetzt ist, wird das Glied 34- in Drehung versetzt, um seinerseits die Nabe 32, die Antriebswelle 14- und den Kompressor 11 anzutreiben.

Wenn die Spule 4-6 entregt wird und die magnetische Anziehung quer über die Spalte 72 und 92 aufgehoben wird, tritt der Ankerring 86 außer Eingriff von der Riemenscheiben-Radialwand 68 und gibt dadurch den abgebogenen Endansatz 80 der Feder 77 frei, so daß sich die Feder von der Riemenscheibennabe 64- abwickeln kann, wodurch die Verbindung zwischen der Riemenschei- ' beneinrichtung 63 und der Antriebswelle 14- unterbrochen wird.

In Fig. 4- ist eine v/eitere Ausführungsform einer elektromagnetischen Kupplungseinrichtung 110 dargestellt, die im allgemeinen der Kupplungseinrichtung 10 in Fig. 1 ähnlich ist und bei der gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen

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bezeichnet sind.

Eine Riemenscheibeneinrichtung 112 umfaßt eine Nabe die auf den Lagern 66 um die rohrförmige Verlängerung 12 angeordnet ist, eine sich radial erstreckende Wand 116, die an der Nabe 114 ausgebildet ist und einen ersten zylindrischen Flansch 118 aufweist, und eine Riemenscheibennut 120, die auf einem zweiten zylindrischen Flansch 122 vorgesehen ist, der an dem ersten zylindrischen Flansch 118 befestigt ist. Die Riemenscheibennut 120 ist so ausgebildet, daß sie mit der Nabe 114 radial fluchtet. Der zylindrische Flansch 118 erstreckt sich an einem Teil des Spulengehäuses 50 vorbei und ist von dieser mit einem vorbestimmten Luftspalt oder Zwischenraum 124 mit Abstand angeordnet. Wie bei der in Fig. 1 dargestellten Einrichtung ist ein Luftspalt 72 zwischen der Radialwand 116 und dem Wandglied 59 des Spulengehäuses 50 vorgesehen. Eine Klemmeneinrichtung 126 ist an der Spulen-Harz-Anordnung 46/48 vorgesehen und erstreckt sich durch einen ausgeschnittenen Teil des Spulengehäuses 50 nach außen links (Fig.4) der Enden der Flansche 118 und 122.

Die Betriebsweise der Kupplung 110 ist ähnlich der Betriebsweise der Kupplung 10 in Fig. 1 mit der Ausnahme, daß der Pfad des Flußes, der aus der Erregung der Spule 46 resultiert, von dem Spulengehäuse 50 sowohl radial außerhalb quer über den Luftspalt 124 zu dem zylindrischen Flansch 118 als auch axial quer über den Luftspalt 72 zu der Riemenscheiben-Radialwand 116 verläuft. Eine Abtriebseinheit 130 ist mit der Nabe 32 anstelle des Abtriebsgliedes 34 der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform verbunden und diese Einheit 130 umfaßt einen Drehmomentpuffer 132. Der Drehmomentenpuffer 132 ist zwischen einen Radialflansch 134 an der Nabe 32 und eine Platte 136 verbunden bzw. geklebt, die einen ringförmigen ausgesparten Teil 138 aufweist, der an deren äußeren Umfang vorgesehen ist. Ein Radialschlitz 150 ist in einer äußeren ringförmigen Wand 141

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des ausgesparten Teils 138 vorgesehen. Eine Anke1 bzw. ein Zapfen 142, die bzw. der an einem Ende (dem äußeren Ende) der schraubenförmig gewickelten Feder 77 vorgesehen ist, ist in dem radialen Schlitz 140 angeordnet. Der Drehmomentennffer 132 umfaßt einen Scheibenteil 144, der zwischen dem Radialflansch 134 und der Platte 136 eingegrenzt ist, und einen zylindrischen Flanschteil 145, der in dem ausgesparten Teil 138 radial angrenzend an die Platte 136 angeordnet ist.

Im Betrieb werden, wenn einmal der Ankerring 86 mit der Radial wand 116 in Eingriff getreten ist und somit die" Feder 77 in einen Greifeingriff mit der Riemenscheibennabe 114 gebracht ist, die Platte 136, der Drehmomentenpuffer 132 und der Radialflansch 134 gedreht, die die Antriebswelle 14 über die Nabe 32 antreiben, wobei der Drehmomentenpuffer 132 dazu dient, Drehmomentenimpulse zu absorbieren und das Betriebsgeräusch herabzusetzen bzw. zu beseitigen.

Erfindungsgemäß ist eine vereinfachte, kompakte und wirkungsvolle elektromagnetische Kupplungseinrichtung vorgesehen, bei der die Eingangsriemenscheibe einen in geeigneter Weise geschützen Magnetpolteil aufweist, der zwischen dem Spulengehäuse und einem Ankerringglied, das der schraubenförmig gewickelten Feder zugeordnet ist, mit einem vorbestimmten •Luftspalt von beiden angeordnet ist, so daß eine vorteilhafte Vierpol-Magnetkupplungs-Feldanordnung vorgesehen ist.

- Patentansprüche -

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Claims

Patentansprüche

M.JElektromagnetisehe Kupplungseinrichtung mit axial gefluchteten Antriebs- und Abtriebsgliedern, die relativ zueinander um eine gemeinsame Achse drehbar sind, mit einer elektromagnetischen Spule, die in einem stationären Gehäuse angeordnet ist, und mit einer Schraubenfeder, die um sich axial erstreckende Teile der. Glieder angeordnet ist und mit einem Ende an dem Abtriebsglied befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Anker (86) mit dem anderen Ende (78) der Schraubenfeder (77) betriebsmäßig in Eingriff steht für eine Drehung mit dieser und eine Bewegung axial zu dieser und daß sich ein radial erstreckendes Polglied (68; 116) an dem Anicciebsglied (63; 112) zwischen dem Spulengehäuse (50) und dem Anker (86) erstreckt, wobei die Einrichtung (10) so angeordnet ist, daß bei einer Erregung der Spule (46) der Anker (86) axial zu der Feder (77) und in Antriebseingriff mit dem Polglied (68; 116) ohne axiale Ausdehnung der Feder (77) bewegt wird und eine Drehung des Polgliedes (68; 116) die Feder (77) in Berührung mit dem sich axial erstreckenden Teil (64; 114) des Antriebsgliedes (63; 112) festzieht, so daß das Abtriebsglied (34; 134)angetrieben wird.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (86) eine» Ring mit einem zylindrischen Abschnitt (84) und einem Flansch (88) ist und mit der Feder (77) durch das Eintreten eines Ansatzes (80) an dem anderen Ende (78) der Feder (77) in eine öffnung (82) in dem zylindrischen Abschnitt (84) des Ankers (86) betriebsmäßig in Eingriff bringbar ist.
3· Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Drehmomentenpuffer (132) aus elastischem Material zwischen dem Antriebsglied (112) und dem Abtrdebsglied (134) angeordnet ist, welches Drehmomentenimpulse ausglättet·

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Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Drehmomentenpuffer (132) an einer Nabe (32) des Abtriebsgliedes (134) befestigt ist.

Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Drehmomentenpuffer (132) zwischen einem sich radial erstreckenden Flansch (13²O an der Nabe (32) und einer ringförmigen Platte (136), mit der die Feder (77) in Eingriff steht, angeordnet und mit dem Flansch und der Nabe verbunden bzw· verklebt ist.

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