DE3543139A1

DE3543139A1 - HYSTERESIS RING BODY

Info

Publication number: DE3543139A1
Application number: DE19853543139
Authority: DE
Inventors: Gerhard 6721 Harthausen Flörchinger; Siegfried 7992 Tettnang Winkelmann
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1984-12-21
Filing date: 1985-12-06
Publication date: 1986-06-26
Also published as: EP0205507A1; WO1986003901A1

Abstract

An hysteresis ring comprises a jacket (2) made of hard magnetic alloy radially held and centered about a shaft by a ring disc-like bottom part (1) which may be made of a non magnetic alloy. A joint and clamp connection, achieved by a rolled edge (3) secured to a collar (5) of the jacket (2) during assembly, enables to obtain a butt-end axial connection of both hysteresis ring elements capable of withstanding high loads and enabling particularly to save hard magnetic alloy as well as production devices. The jacket (2) is rapidly, easily and economically produced by using a minimum of machine tools and with the most varied dimensions, either from pipes or from cut material bands which are rolled and riveted, rebated or welded in the longitudinal direction.

Description

Hysterese-Ringkörper Hysteresis ring body

Die Erfindung betrifft Hysterese-Ringkörper aus hartmagnetischem Werkstoff entsprechend dem Oberbegriff des Anspruches 1. The invention relates to hysteresis ring bodies made of hard magnetic material Material according to the preamble of claim 1.

Solche, meist als Glockenläufer gestaltete Hysterese-Ringkörper, werden insbesondere als Anker für Hysterese-Kupplungen und -Bremsen benötigt und sind beispielsweise dargestellt in "die Hysterese-Kupplung ..." von R. Hoffmann und anderen, ETZ 12, 1965, vom 11. Juni 1965, S. 385 ... 390 (siehe Bild 1: 'Glockenläufer") sowie ebenfalls z. B. US 37 00 941 (Pos. 58, 59). Hiernach ist es bekannt, sehr dünnwandige Ringkörper zu verwenden, um sehr kurze Hochlaufzeiten im Leerlauf zu erreichen. Die magnetisch wirksamen Funktionsflächen sind dabei an der Abtriebswelle bzw. einem Lager radial abgestützt über ein flanschartiges Bodenteil, welches allerdings bezüglich seiner Magneteinflüsse funktionslos bzw. sogar störend ist. Die Leistungsfähigkeit einer Hysterese-Kupplung ist hierbei also von der magnetischen Qualität des Ringkörpers entscheidend abhängig. Indessen verursachen die einzusetzenden Legierungswerkstoffe, trotz der geringen Wandstärken, beträchtlichen verfahrenstechnischen und finanziellen Aufwand für die bisher nur über Tiefzieh- oder Gießverfahren übliche Herstellung der Ringkörper. So ist beim Tiefziehen der Boden des Topfes funktionell nicht verwertbar.Such hysteresis ring bodies, usually designed as bell runners, are especially needed as an anchor for hysteresis clutches and brakes and are for example shown in "the hysteresis clutch ..." by R. Hoffmann and others, ETZ 12, 1965, from June 11, 1965, pp. 385 ... 390 (see Fig. 1: 'Glockenläufer ") and also z. B. US 37 00 941 (pos. 58, 59). According to this, it is known to have very thin-walled annular bodies to be used to achieve very short run-up times when idling. The magnetic effective functional surfaces are radial on the output shaft or a bearing supported by a flange-like bottom part, which, however, with regard to his Magnetic influences have no function or are even disruptive. The efficiency of a Hysteresis coupling is therefore of the magnetic quality of the ring body crucially dependent. However, the alloy materials to be used cause despite the small wall thicknesses, considerable procedural and financial Expenditure for the production, which was previously only customary using deep-drawing or casting processes the ring body. For example, the bottom of the pot cannot be used functionally during deep-drawing.

An Gußteilen ist eine kostspielige Bearbeitung und beträchtlicher Verlust des bei dieser Bearbeitung abzutragenden Materials in Kauf zu nehmen.On castings, machining is expensive and considerable Loss of the material to be removed during this processing must be accepted.

Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Hysterese-Ringkörper-Bauweise vorzuschlagen, bei welcher unter Aufrechterhaltung der magnetischen Qualitäten eine vorteilhaftere bzw. The object of the invention is therefore to provide a hysteresis ring body design to propose in which one, while maintaining the magnetic qualities more advantageous or

werkstoffsparendere Herstellung möglich ist.more material-saving production is possible.

Die Lösung wird nach den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 dadurch erreicht, - daß unter erheblicher Einsparung an Magnetwerkstoff nur noch der Mantelbereich hieraus hergestellt ist und das Bodenteil dagegen völlig aus nichtmagnetischem Werkstoff; - daß damit für ein in magnetischer Hinsicht funktionsloses Teil nun kein hochwertiger Werkstoff mehr erforderlich ist bzw. das Bodenmaterial eines im Tiefziehverfahren hergestellten Ringkörpers nicht mehr verlorengeht; - daß sich dabei gegenüber bisher auch gebräuchlichen, ebenfalls magnetisch leitfähigen Bodenteilen auch Streueinflüsse nun ausschalten lassen; - und daß eine kostenaufwendige und ebenfalls mit Materialverlust durch Bearbeitung verbundene Herstellung über Gießverfahren nun vermeidbar ist; - wobei eine Herstellmethode gefunden wurde, die ohne aufwendige Spezialwerkzeugmaschinen (z. B. Tiefziehpressen oder Gießmaschinen) auskommt, weil sie z. B. vom Rohrmaterial oder gerolltem Bandmaterial ausgehen kann.The solution is according to the characterizing features of the claim 1 achieved - that with considerable savings in magnetic material only the jacket area is made from this and the bottom part, on the other hand, is made entirely from non-magnetic Material; - that with it for a magnetically functionless one Part of the high-quality material is no longer required or the floor material an annular body produced in the deep-drawing process is no longer lost; - that compared to previously common, also magnetically conductive Now let ground parts also switch off the influence of scattering; - and that an expensive one and also manufacturing associated with loss of material through machining Casting process is now avoidable; - A manufacturing method was found that without complex special machine tools (e.g. deep drawing presses or casting machines) gets along because she z. B. can start from the pipe material or rolled strip material.

- sowie daß eine vielseitige Verwendbarkeit des benötigten Materiales für unterschiedlich große Mantelteil-Durchmesser bzw. -Längen ohne Spezialformen bzw. Preßwerkzeuge erreichbar ist.- as well as the versatility of the required material for different sized shell part diameters or lengths without special shapes or pressing tools can be reached.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen werden in den Unteransprüchen angegeben: Mit einer Rohr- oder Bandrnaterialverwendung besteht die Möglichkeit, noch dünnwandigere Ringkörper einzusetzen als mit (z. B. lunkergefährdetem bzw. kerbrissigem und Materialverluste erforderndem) Guß- bzw. Tiefziehmaterial. Bei Verwendung gerollten Bandmaterials hat sich eine Schweißung des Längsstoßes als vorteilhaft erwiesen. Further advantageous refinements are set out in the subclaims specified: With the use of pipe or strip material there is the possibility of use even thinner-walled ring bodies than with (e.g. void-prone or Cracked and material loss requiring) cast or deep-drawn material. at Using rolled strip material has proven to be a weld of the longitudinal joint proved beneficial.

mittels einer Einrollkante wird gleichzeitig mit der Verbindung von Boden- und Mantelteil eine gute Zentrierung und Versteifung des beanspruchten Kraftumlenkungsquerschnittes erreicht.by means of a curled edge is simultaneously with the connection of Bottom and shell part a good centering and stiffening of the stressed force deflection cross-section achieved.

- Durch eine, in die dem Manteilteil zugewandte, entspechend dessen Stärke und Durchmesser eingestochene Ringnut, kann eine sehr exakte und hochbelastbare axiale Stoßverbindung erreicht werden und können gewünschtenfalls auch Klebe-oder Lötungs-Befestigungstechnikum begünstigt werden.- By one in which the mShare part is facing, corresponding to it Thickness and diameter of the pierced ring groove, can be a very precise and heavy-duty axial butt joint can be achieved and, if desired, adhesive or Soldering and fastening technology center are favored.

Eine an der Befestigungsseite des Manteilteiles knapp vor der Stirnkante eingearbeitete Umfangsrille im Manteilteil kann ebenfalls dessen Verbindung mit der Ringnut des Bodenteiles oder einer davon vorspringenden Einrollkante begünstigen. One on the fastening side of the M component part just before the front edge incorporated circumferential groove in the M component part can also connect it with favor the ring groove of the bottom part or a protruding roll-in edge.

Die Möglichkeit, gemäß der Erfindung des Bodenteils (statt womöglich aus magnetischem Werkstoff), nun vollständig aus nichtmagnetischem (z. B. Aluminium) anzufertigen, bietet nun auch Gelegenheit, das Bodenteil unmittelbar (z. B. als Rotor oder Lagerring) doppelt zu nutzen. The possibility, according to the invention of the bottom part (instead of possibly made of magnetic material), now completely made of non-magnetic (e.g. aluminum) now also offers the opportunity to produce the bottom part directly (e.g. as a Rotor or bearing ring) can be used twice.

Damit kann z. B. das bisher übliche Anflanschen des Hysterese-Ringes an einen Tragkörper gespart und auch die Gesamtbaulänge der Kupplung bzw. Bremse dank kürzerer axialer Luftspalte verringert werden. This z. B. the previously common flanging of the hysteresis ring saved on a support body and also the overall length of the clutch or brake can be reduced thanks to shorter axial air gaps.

Die Bearbeitung des Mantelteiles beschränkt sich im wesentlichen auf Ablängung und gegebenenfalls auf Rollen und Schweißen. Verschnitt, wie es beim Tiefziehen vorkommt, entfällt nun völlig. Auch Materialverluste durch Gußbearbeitung gibt es nun nicht mehr. The machining of the shell part is essentially limited on cutting to length and, if necessary, on rolling and welding. Waste, as with the Deep drawing occurs is now completely eliminated. Also material losses due to cast machining doesn’t exist anymore.

Die weiteren Merkmale des Hysterese-Ringkörpers nach der Erfindung werden im folgenden in Verbindung mit dem in den Zeichnungen wiedergegebenen Ausführungsbeispiel erläutert. The further features of the hysteresis ring body according to the invention are in the following in connection with the embodiment shown in the drawings explained.

Fig. 1 zeigt das Bodenteil im Halbschnitt als Rohling; Fig. 2 zeigt das Mantelteil im Halbschnitt vor dem Zusammenfügen mit dem Bodenteil; Fig. 3 zeigt den zusammengefügten, fertigen Ringkörper ohne Anbauverbindungen; Fig. 4 zeigt eine Kombination des Ringkörpers mit einem angeschlossenen Kupplungsbauelement; Fig. 5 zeigt einen Einbaufall einer herkömmlichen Ringkörpergestaltung mit hohem Anteil axialer Streuflußkraftlinien. Fig. 1 shows the bottom part in half section as a blank; Fig. 2 shows the shell part in half-section before being joined to the bottom part; Fig. 3 shows the assembled, finished ring body without attachment connections; Fig. 4 shows a Combination of the ring body with a connected coupling component; Fig. 5 shows an installation case of a conventional ring body design with a high proportion axial leakage flux lines.

Nach Fig. 1 ist das Bodenteil 1 aus nichtmagnetisierbarem Werkstoff mit einer erheblich über die Wandstärke des (in Fig. 2 dargestellten) Mantelteiles 2 hinausgehenden Materialstärke als Ringscheibe vorgesehen, an dessen dem Mantelteil 2 zugewandter Ecke außen eine Einrollkante 3 und etwas nach innen abgesetzt eine Ringnut 4 eingearbeitet sind. Die Ringnut 4 erhält vorzugsweise einen sich zur Öffnung hin erweiternden Querschnitt und ist hier bezüglich Durchmesser, Breite und Tiefe auf das Einsetzen einer dem Bodenteil 1 zugewandten Bundkante 5 des Mantelteiles 2 eingerichtet. Nach dem Verringern des Durchmessers des Bodenteiles 1 durch radiales Stauchen der Einrollkante 3 kann sich dann eine unlösbare und genau zentrierte axiale Stoßverbindung 6 (gemäß Fig. 3) erreichen lassen. Zu dieser benötigt es keiner Verformung des hartmagnetischen Werkstoffes des Mantelteiles 2. Das Mantelteil 1 kann günstig entweder aus Rohrmaterial mit fertigen Wandstärken- bzw. Durchmesser-Endabmessungen oder aus gerolltem Bandmaterial hergestellt werden. Im letzteren Falle wird der Zylinder des Mantelteiles 2 mittels einer in der Zeichnung nicht gesondert dargestellten LängsstoRverbindung in Achsrichtung auf an sich bekannte Weise seitlich geschlossen. According to Fig. 1, the bottom part 1 is made of non-magnetizable material with a considerably greater than the wall thickness of the shell part (shown in FIG. 2) 2 going beyond material thickness provided as a washer, on the shell part 2 facing corner on the outside a roll-in edge 3 and a little offset inwards one Annular groove 4 are incorporated. The annular groove 4 is preferably given an opening widening cross-section and is here in terms of diameter, width and depth on the insertion of a bottom part 1 facing collar edge 5 of the shell part 2 set up. After reducing the diameter of the bottom part 1 by radial Compression of the curled edge 3 can then become an inseparable and precisely centered axial Allow butt joint 6 (according to FIG. 3) to be reached. No deformation is required for this the hard magnetic material of the shell part 2. The shell part 1 can be cheap either from pipe material with finished wall thickness or final diameter dimensions or made from rolled tape material. In the latter case, the Cylinder of the shell part 2 by means of a not shown separately in the drawing Longitudinal joint in the axial direction closed laterally in a manner known per se.

Hierfür können sowohl Niet- als auch Falz- oder Schweißverbindungsmethoden verwendet werden. Dabei sich eventuell aufgrund von Erwärmungseinflüssen einstellende Unrundheiten von noch unmontierten Mantelteilen 2 können dank der erfindungsgemäßen Merkmale ohne gesonderten Arbeitsaufwand beim ohnehin stattfindenden Einrollarbeitsgang präzise nachgerundet werden.Both riveting and folding or welded connection methods can be used for this be used. This may occur due to the effects of warming Out-of-roundness of unassembled shell parts 2 can thanks to the inventive Features without any additional work involved in the rolling-in operation that is taking place anyway be precisely rounded.

Nach Fig. 4 ist die Doppelnutzbarkeit des Bodenteiles 1, z. B. als Rotorbauelement eines durch die Kupplung in Mitnahme schaltbaren Gerätes (z. B. Ventilator) erkennbar. Dadurch, daß das Bodenteil 1 hier gleichzeitig das Mantelteil 2 radial trägt und zudem als Nabenkörper fungiert, wird sowohl Material als auch Baulänge gespart gegenüber den bisher üblichen Anflanschungen der dünnen, einstückig aus hartmagnetischem Werkstoff gefertigten Hysterese-Ringkörper am jeweils mitzunehmenden Teil der Kupplung bzw. Bremse. According to Fig. 4, the dual usability of the bottom part 1, for. B. as Rotor component of a device that can be switched via the coupling (e.g. Fan) recognizable. The fact that the bottom part 1 is here at the same time the shell part 2 radially and also acts as a hub body, both material and even Overall length saved compared to the previously customary flanges of the thin, one-piece Hysteresis ring body made of magnetically hard material on the one to be taken along Part of the clutch or brake.

Mit Fig. 5 seien für den Stand der Technik die Streueinflüsse bei der herkömmlichen Bodenteilgestaltung dargestellt. With FIG. 5, the scattering influences are assumed for the prior art the conventional bottom part design shown.

Statt radialer Kraftlinien entstehen auch zum großen Gebil axial ausgerichtete Kraftlinien mit einem für die Funktion der Kupplung ungenutzten Streufluß vom Außenpolring durch den Magnetring am Bodenteil 1 über einen axialen Luftspalt zum inneren Polring. Um solchen Streufluß klein zu halten, ist ein verhältnismäßig großer axialer Luftspalt vorgesehen worden. Zusätzlich wurde ein Zwischenstück aus nichtmagnetischem Werkstoff erforderlich, um einen inneren Streufluß über die Welle zum Magnetkörper zu vermeiden. Damit ergaben sich zusätzliche Bauteile und Baulängen. Ohne solche Streuflüsse kann entweder eine Wandstärkenverminderung und weitere Materialeinsparung, oder auch ein höheres Drehmoment bei vergleichbarer Wand stärke erreicht werden.Instead of radial lines of force, there are also lines that are axially aligned with the large structure Lines of force with a leakage flux from the outer pole ring that is not used for the function of the clutch through the magnetic ring on the bottom part 1 via an axial air gap to the inner pole ring. To keep such leakage flux small, there is a relatively large axial air gap has been provided. In addition, an intermediate piece made of non-magnetic material was added required in order to avoid an internal leakage flux via the shaft to the magnet body. This resulted in additional components and overall lengths. Without such leakage fluxes can either a reduction in wall thickness and further material savings, or else a higher torque can be achieved with a comparable wall thickness.

Bezugszeichen 1 Bodenteil 2 Mantelteil 3 Einrollkante 4 Ringnut 5 Bundkante 6 Stoßverbindung axial 7 Welle 8 Außenpolring 9 Innenpolring 10 Magnetspule 11 LagerReference number 1 base part 2 casing part 3 curled edge 4 annular groove 5 Collar edge 6 Axial butt joint 7 Shaft 8 Outer pole ring 9 Inner pole ring 10 Magnetic coil 11 bearings

Claims

Hysteresis ring body claims 1. Hysteresis ring body made of hard magnetic Material, in particular as an anchor for hysteresis clutches and brakes, which essentially from a base part (1) for the radial support of a thin-walled cylindrical shell part (2) on a shaft, thereby g e k e n n -z e i c h n e t that the bottom part (1) consists of non-magnetizable material and a centering, axial butt joint (6) with the casing part (2) made of hard magnetic material Has material.

2. Ring body according to claim 1, characterized in that g e k e n n -z e i c h n e t that the shell part (2) made of rolled strip material with a, z. B. riveted, folded or welded longitudinal joint is made in the axial direction.

3. Ring body according to claim 1 or 2, characterized in that g e -k e n n z e i c h ne t that the axial butt joint (6) by means of a rolled edge (3) of the Bottom part (1) is formed.

4. Ring body according to claim 3, characterized in that g e k e n n -z e i c h n e t that the bottom part (1) in the area of the roll-in edge (3) with an annular groove (4) is provided, which corresponds to the diameter and the wall thickness of the shell part (2) and the front edge of which is facing towards the bottom part.

5. Ring body according to one of claims 1 to 4, characterized g e k e n n z e i c h n e t that in the shell part (2) in front of the end face on the bottom part a circumferential groove (5) is incorporated.

6. Ring body according to one of the preceding claims, characterized g e it is not indicated that the bottom part (1) also has a dual function at the same time directly in one piece as a component of a further drive or output component (z. B. rotor or bearing rings, etc.) is designed.