DE3511300A1

DE3511300A1 - Elektromagnetkupplung zur herstellung einer rotationsverbindung

Info

Publication number: DE3511300A1
Application number: DE19853511300
Authority: DE
Inventors: Selcuk Dipl.-Ing. 7129 Talheim Geldec
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1985-03-28
Filing date: 1985-03-28
Publication date: 1986-10-02
Also published as: DE3511300C2

Description

Elektromagnetkupplung zur Herstellung einer Rotationsverbindung
Die Erfindung betrifft eine Elektromagnetkupplung zur Herstellung einer Rotationsverbindung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Wie in Figur 1 dargestellt, ist bereits eine ElektromagnetkuDplung zur Herstellung einer Rotationsverbindung bekannt, bei welcher der Anker eine plane Polfläche aufweist. Eine Vergrößerung der Anzugskraft kann nur durch eine größere Polfläche erreicht werden, wodurch das übertragbare Drehmoment verkleinert wird. Wenn das übertragbare Drehmoment vergrößert werden soll, muß die Polfläche verkleinert werden. Eine kleinere Polfläche hat zur Folge, daß die Anzugskraft zur Überwindung der den Anker in seiner Ruhelage haltenden Federkraft geringer wird. Eine geringere Federkraft führt aber dazu, daß ein sicherer Betrieb der Anlage im ungekuppelten Zustand nicht mehr möglich ist.
Die Anzugskraft kann auch durch einen kleineren Pol abstand vergrößert werden. Ein kleinerer Pol abstand kann aber im nicht gekuppelten Zustand zu Störungen führen (Anker schlägt gegen Antriebsdrehelement).
Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Polflächen einer Elektromagnetkupplung so zu gestalten, daß bei gleichem Bauvolumen das übertragbare Drehmoment vergrößert werden kann, ohne den maximal überbrückbaren Luftspalt wesentlich zu beeinflussen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Dadurch, daß die sich berührenden Flächen verkleinert wurden, wird eine höhere Anpreßkraft erzielt, wodurch ein höheres Drehmoment übertragen werden kann. Die Kraft, die zum Schalten der Kupplung - Überwindung der Federkraft - aufgebracht werden muß, wird nur unwesentlich verkleinert, so daß der maximal überbrückbare Luftspalt nicht wesentlich beeinflußt wird. Die höhere Flächenpressung bei kleineren Kontaktflächen führt zu einem geringeren Schlupf.
Durch die erfindungsgemäße Gestaltung der Polfläche kann eine höhere Federkraft, welche den Anker im nicht erregten Zustand zurückhält, realisiert werden, wodurch einem Flattern des Ankers vorgebeugt und ein unerwünschtes Anschlagen an das Antriebsdrehelement verhindert werden kann. Damit ist ein sicheres Schalten der Kupplung sowohl bei minimalem als auch bei maximalem Spiel gewährleistet. Ein weiterer Vorteil besteht in der Verbesserung des Erstmomentes. Vorteilhaft kann sich auch auswirken, daß gleiche Außenabmaße für unterschiedliche Anwendungen vorgesehen sind. Ein fertigungstechnischer Vorteil ist die einfache und somit günstigere Fertigung des Ankers. Ein weiterer Vorteil wird durch das Anbringen von durchgehenden radialen Rillen erzielt. Hier tritt der Effekt der Selbstreinigung ein, d.h., daß Staub oder Ö1 im gekuppelten Zustand in die Rillen gelangt und abgeführt wird.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen: Figur 1 die Elektromagnetkupplung für ein mit dem Antriebsdrehelement zu verbindenden Abtriebsdrehelement, Figur 2 eine erfindungsgemäß gestaltete Polfläche.
Die in Figur 1 der Zeichnung dargestellte Elektromagnetkupplung enthält eine an einer Welle 4 befestigte Nabe 2, ein aus einem maynetist-h Material bestehende Antriebsdrehelement 3, das zum einen über zinken nicht gezeigten Keilriemen mit einer Antriebsquelle und zumani fest mit der Nabe 2 verbunden ist, einen beweglichen Anker 4 aus ferromagnetischem oder magnetisierbarem Material, der durch einer Luftspalt 5 getrennt stirnseitig neben dem Antriebsdre element 3 ar.-geordnet ist, eine Federplatte 6 zur Befestigung des beweglichen Ankers 4 an dem Abtriebsdrehelement 7 und eine Erregungsvorrichtung 8, die den Anker 4 in und außer Kupplungseingriff mit dem hntriebsdrehelement 3 bringt. Das Antriebsdrehelement enthält zwei durch einen Kupferring 10 miteinander verbundene Teile 3.1 und 3.2. Die Erregungsvorrichtung enthält ein Joch 11, eine Spule 9 und einen Jochhalter 12 der am Gehäuse 13 befestigt ist. Das Abtriebsdrehelement 7 ist über ein Lager 14 auf der. Welle 1 abgestützt.
Soll nun das Abtriebsdrehelement 7 zugeschaltet werden, so wird in bekannter Weise über eine Steuerschaltung die Spule 9 erregt und somit die Erregungsvorrichtung aktiviert. Hierbei wird der Anker 4 angezogen und an das rotierende Antriebsdrehelement 3 angekuppelt. Da der Anker 4 mit dem anzutreibenden Abtriebsdrehelement 7 drehfest verbunden ist, ist der Kraftfluß zur Übertragung des Drehmomentes von der Antriebsquelle zum Abtriebsdrehelement 7 hergestellt. Damit die Kupplung jedoch hergestellt werden kann, muß eine Magnetkraft aufgebracht werden, die größer ist als die Federkraft der Federplatten 6. Die Abhängigkeit der Magnetkraft von der Größe der Polflächen 15 und vom Luftspalt 5 zwischen den Polflächen wird, unter Vernachlässigung der sonstigen Verluste im Magnetkreis, durch die Gleichung beschrieben. Aus der Gleichung geht hervor, daß eine große Magnetkraft F entweder durch eine große Fläche 15 (Ap) oder durch einen kleinen Luftspalt 5 (1) erzielt werden kann. Große Magnetkräfte sind notwendig, da große Federkräfte, die den Anker im ungekuppelten Zustand in sicherem Abstand vom Antriebsdrehelement halten, überwunden werden müssen.
Ein sehr kleiner Luftspalt 5 hat den Nachteil, daß der Anker auch im ungekuppelten Zustand am Antriebsdrehelement anschlagen kann.
Eine große Kontaktfläche führt im angekuppelten Zustand dazu, daß das übertragbare Drehmoment verkleinert wird, da das übertragbare Drehmoment von der Anpreßkraft des Ankers 4 an das Antriebsdrehelement 3 abhängt, welche nach der Gleichung berechnet wird. Aus diesem Grund wird die Polfläche 15 des Ankers 4, wie in Figur 3 dargestellt, mit radial verlaufenden Rillen 16 versehen. Dadurch wird die Kontaktfläche verkleinert. Der Luftspalt 5 jedoch, also der maximale Polabstand, wird dadurch nur unwesentlich vergrößert.
Mit der so gestalteten Oberfläche kann eine hohe Federkraft überwunden werden, ohne daß das übertragbare Drehmoment verkleinert wird.
Desweiteren ist es auch möglich, das übertragbare Drehmoment so zu vergrößern, daß der Pol abstand 5 nur unwesentlich verkleinert werden muß, damit die Magnetkraft zur Überwindung der Federkraft aufgebracht werden kann.
Das nachfolgende Beispiel einer Elektro-Magnetlüfterkupplung soll die Wirkungsweise verdeutlichen.
Eine Elektro-Magnetlüfterkupplung für das minimale Drehmoment von 13 Nm benötigt für die festgelegten Daten (Bauraum, Blechdicke, Ankerdurchmesser usw.) eine Polfläche von 600 mm2. Mit einem maximalen Polabstand Von 1,4 mm und einer Federkraft im abgeschalteten Zustand von 30 N wäre für die gleiche Spule eine Polfläche von 750 mm2 erforderlich.
Die Aufbringung von z.B. kreisförmigen Vertiefungen mit einer Tiefe von 0,3 mm, einem Durchmesser von 0,5 mm und einem prozentualen Anteil von 20 % ermöglicht eine Verkleinerung der Polfläche um 20 % # 150 mm2 im zugeschalteten Zustand (hier sind die sich terührenden Flächen wirksam).
Die durchschnittliche Vergrößerung des Polabstandes durch Ciese Maßnahme ist dann lediglich 0,3 mm x 0,2 = 0,06 mm oder 0,06 vnm = 0,043 =4,3 %. 1,4 mm Die Herstellung solcher Polflächen kann mit allen bèkanneven Bearbeitungsverfahren, in verschiedenen Maßen und geometrischen Formen erfolgen.
- Leerseite -

Claims

Ansprüche 1. Elektromagnetkupplung zur Herstellung einer Rotationsverbindung zwischen einem Antriebsdrehelement - vorzugsweise einer Penenscheibe -und einem Abtriebsdrehelement - vorzugsweise einem ,üfterrotor -, mit einer stationären Erregungsvorrichtung und einem über Federplatten mit dem Abtriebsdrehelement drehfest verbundenen Anker, welcher bei aktiver Erregungsvorrichtung mit dem Antriebsdrehelement gekuppelt wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Polfläche (15) des Ankers (4) mit feinen konkaven Ausnehmungen (16) versehen ist.
2. Elektromagnetkupplung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Ausnehmungen (16) eine Tiefe von 0,2 mm bis 0,5 mm, vorzugsweise 0,3 mm, aufweisen.
3. Elektromagnetkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (16) in radialer Richtung verlaufende Rillen sind.
4. Elektromagnetkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Negativflächenanteil (Anteil der Ausnehmungen) 10 - 30 %, vorzugsweise 20 %, beträgt.
5. Elektromagnetkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen kalotten- , pyramiden-, kegelförmig etc. ausgebildet sind.