DE69006446T2

DE69006446T2 - Elektromagnetische Kupplung.

Info

Publication number: DE69006446T2
Application number: DE69006446T
Authority: DE
Inventors: Fumiaki Uehara
Original assignee: Sanden Corp
Current assignee: Sanden Corp
Priority date: 1989-10-12
Filing date: 1990-09-28
Publication date: 1994-06-01
Anticipated expiration: 2010-09-29
Also published as: DE69006446D1; JPH0357526U; CN1051415A; AU633146B2; KR0156931B1; US5059842A; AU6315890A; CA2027442C; CN1021472C; EP0422465B1; CA2027442A1; KR910008306A; EP0422465A1

Description

Diese Erfindung bezieht sich allgemein auf eine elektromagnetische Kupplung, wie sie zum Steuern der Übertragung von Kraft von einem Kraftfahrzeugmotor zu einem Kühlkompressor in einer Kraftfahrzeugklimaanlage benutzt werden, und insbesondere auf eine Reibungsoberfläche der elektromagnetischen Kupplung.
Eine Ausführungsform der japanischen Gebrauchsmusteranmeldungsveröffentlichung Nummer 52-151258 ist im wesentlichen in Figur 1 dargestellt. Eine elektromagnetische Kupplung 10' soll mit einem Kuhlkompressor in einer Kraftfahrzeugklimaanlage verbunden werden. Ein Kompressorgehäuse 11 ist mit einem vorragenden röhrenförmigen Vorsprung 12 versehen, der einen Vorsprung einer Antriebswelle 13 des Kompressors umgibt. Die Antriebswelle 13 ist drehbar in dem Kompressorgehäuse 11 durch Lager (nicht gezeigt) gelagert. Eine Achse X ist die horizontale Achse, um die Nabe 24, eine Ankerplatte 26 und ein Kupplungsrotor 25 rotieren.
Der Kupplungsrotor 15 ist drehbar auf dem röhrenförmigen Vorsprung 12 durch ein Lager 16 gelagert, das auf der äußeren Oberfläche des röhrenförmigen Vorsprungs 12 angebracht ist. Der Kupplungsrotor 15 ist aus einem magnetischen Material wie Stahl gemacht und weist einen äußeren ringförmigen zylindrischen Abschnitt 151, einen inneren ringförmigen zylindrischen Abschnitt 152 und einen axialen Endplattenabschnitt 153 auf, der den äußeren und inneren zylindrischen Abschnitt 151 und 152 an dem axial vorderen Ende (nach rechts in Figur 1) verbindet. Ein ringförmiger U-geformter Hohlraum 17 wird durch den Abschnitt 151, 152 und 153 begrenzt. Eine Mehrzahl von V-geformten Rillen 18 ist auf der äußeren Umfangsoberfläche des äußeren ringförmigen zylindrischen Abschnitts 151 zum Aufnehmen eines Riemens 40 vorgesehen, der den Kompressor mit dem Ausgang des Kraftfahrzeugmotors (nicht gezeigt) verbindet.
Der axiale Endplattenabschnitt 153 enthält einen oder mehrere konzentrische Schlitze 19, die in einem oder mehreren konzentrischen Kreisen angeordnet sind. Diese Schlitze 19 definieren eine Mehrzahl von ringförmigen oder bogenförmigen magnetischen Stücken, wobei die Oberfläche der Pole auf dem axialen Endplattenabschnitt 153 sind.
Eine elektromagnetische Spule 20 ist in dem ringförmigen Hohlraum 17 des Kupplungsrotors 15 zum Vorsehen eines Magnetflusses vorgesehen, der durch die gestrichelte Linie M gezeigt ist, zum Anziehen der Ankerplatte 26 zu dem axialen Endplattenabschnitt 153 des Rotors 15. Die Spule ist in einem ringförmigen magnetischen Gehäuse 21 mit einem U-förmigen Querschnitt enthalten. Das Gehäuse 21 ist an einer Tragplatte 22 befestigt, die an der achsialen Endoberfläche des Kompressorgehäuses 11 mit einer Mehrzahl von Nieten 221 befestigt ist. Ein kleiner Luftspalt wird zwischen dem Spulengehäuse 21 und dem Kupplungsrotor 15 aufrechterhalten.
Die Nabe 24 ist auf dem letzten Ende der Antriebswelle 13 vorgesehen. Die Nabe ist an der Antriebswelle 13 durch eine Mutter 25 gesichert. Die Nabe 24 weist ein röhrenförmiges Teil 241, das an dem letzten Ende der Antriebswelle 13 befestigt ist, und einen Flanschabschnitt 242, der sich radial von dem axialen Ende des röhrenförmigen Teiles 241 erstreckt, auf. Der Flanschabschnitt 242 ist einstückig mit dem röhrenförmigen Teil 241 gebildet. Alternativ kann der Flanschabschnitt 242 getrennt von dem röhrenförmigen Teil 241 gebildet werden und an dem röhrenförmigen Teil 241 durch ein beliebiges bekanntes Befestigungsverfahren, z.B. durch schweißen, befestigt werden.
Die ringförmige Ankerplatte 26 ist aus magnetischem Material zusammengesetzt, sie ist konzentrisch zu der Nabe 24 vorgesehen und der axialen Endplatte 153 mit einem vorbestimmten axialen Luftspalt "l" dazwischen zugewandt. Die Ankerplatte 26 ist elastisch mit dem Flanschabschnitt 242 der Nabe 24 durch eine Mehrzahl von Blattfedern 27 verbunden. Die Ankerplatte 26 enthält eine Reibungsoberfläche 26a, die einer Reibungsoberfläche 153a des axialen Endplattenabschnittes 153 des Rotors 15 zugewandt ist. Eine Stopperplatte 28 und ein Ende einer jeden Blattfeder 27 sind durch Nieten 29 auf der äußeren Oberfläche des Flanschabschnittes 242 durch ein Abstandsteil 30 gesichert. Das andere Ende einer jeden Blattfeder 27 ist an der Ankerplatte 26 durch eine Niete 21 zum flexiblen Tragen der Ankerplatte 26 für eine axiale Bewegung auf die Biegung der Blattfeder 27 hin befestigt.
Wenn somit die elektromagnetische Spule 20 erregt wird, wird die Ankerplatte 26 zu dem axialen Endplattenabschnitt 153 des Rotors 15 angezogen, und somit kommen die Reibungsoberflächen 26a und 153a in Eingriff miteinander. Die Antriebswelle 13 wird dann zusammen mit dem Rotor 15 durch die Motorausgabe über die Blattfeder 27 und die Nabe 24 gedreht.
Wenn die elektromagnetische Spule nicht erregt wird, ist die Ankerplatte 26 von dem Rotor 15 auf Grund der Elastizität der Blattfedern 27 getrennt. Somit wird der Rotor 15 durch die Motorausgabe gedreht, aber der Kompressor wird nicht angetrieben.
Zum Verstärken der Drehmomentsübertragung von dem Rotor zu der Ankerplatte ist ein ringförmiges Reibungsteil 60' aus nichtmagnetischem Material fest in einer ringförmigen Rille 26b vorgesehen, die nahe der radial äußersten Kante der Reibungsoberfläche 26a der Ankerplatte 26 gebildet ist. Eine obere Endoberfläche (nach links gerichtet in Figur 1) des Reibungsteiles 60' steht ein wenig über die Reibungsoberfläche 26a der Ankerplatte 26 vor. Es kann jedoch angenommen werden, daß die obere Endoberfläche des Reibungsoberteiles 60' im wesentlichen mit der Reibungsoberfläche 26a der Ankerplatte 26 fluchtet. Da die Dicke des Reibungsteiles 60' notwendigerweise relativ groß in Hinblick auf die Stabilität des Reibungsteiles 60' und die Leichtigkeit des Herstellungsverfahrens des Reibungsteiles 60' ist, muß die Tiefe der ringförmigen Rille 26b' relativ groß sein. Daher wird die Dicke des ringförmigen Abschnittes 26c' der Ankerplatte 26 an einem Punkt der ringförmigen Rille 26b' klein, so daß der magnetische Widerstand an dem ringförmigen Anschnitt 26c' der Ankerplatte 26 erhöht wird.
Folglich ist die Zahl der magnetischen Schlußlinien, die radial durch den ringförmigen Abschnitt 26c der Ankerplatte 26 gehen verringert, wodurch die elektromagnetische Anziehung nachläßt, die durch eine Einheit der elektrischen Leistung erzeugt wird.
Wenn weiterhin der obige Nachteil beseitigt wird, indem man die Dicke der Ankerplatte erhöht, wird er durch einen anderen Nachteil ersetzt, wie die Zunahme im Gewicht der elektromagnetischen Kupplung.
Weiterhin wird bei diesem Stand der Technik der Betrag des Leckflusses, der durch die gepunktete Linie "B" gezeigt ist, an einem radial äußeren Bereich 153b des achsialen Endplattenabschnittes 153 nicht in Betracht gezogen.
Folglich ist es eine Aufgabe dieser Erfindung, eine elektromagnetische Kupplung vorzusehen, die nicht unnötigerweise die Zahl der magnetischen Flußlinien verringert, die radial durch eine Ankerplatte gehen, ohne das ihr Gewicht erhöht wird.
Eine elektromagnetische Kupplung enthält ein erstes drehbares Teil aus magnetischem Material, wie ein Kupplungsrotor, und ein zweites drehbares Teil, wie eine Antriebswelle. Eine ringförmige Antriebsplatte aus magnetischem Material ist mit dem zweiten drehbaren Teil so verbunden, daß sich die Ankerplatte axial innerhalb eines begrenzten Bereiches bewegen kann. Eine Reibungsoberfläche der Ankerplatte ist eine Reibungsoberfläche des ersten drehbaren Teiles mit einem axialen Luftspalt dazwischen zugewandt. Ein ringförmiges Reibungsteil aus nichtmagnetischem Material ist fest auf der Reibungsoberfläche der Ankerplatte vorgesehen.
Eine elektromagnetische Vorrichtung ist mit dem ersten drehbaren Teil zum Anziehen der Ankerplatte zu der Reibungfsoberfläche des ersten drehbaren Teiles so verknüpft, daß die Rotation des ersten drehbaren Teiles zu dem zweiten drehbaren Teil durch die Ankerplatte durch den Betrieb der elektromagnetischen Einrichtung übertragen werden kann.
Das ringförmige Reibungsteil enthält eine Endoberfläche, die der Reibungsoberfläche des ersten drehbaren Teiles zugewandt ist. Die eine Endoberfläche des ringförmigen Reibungsteiles ist von der Reibungsoberfläche der Ankerplatte mit einem ausreichenden Abstand getrennt.
Das erste drehbare Teil enthält eine ringförmige Rille, die an der Reibungsoberfläche davon so gebildet ist, daß sie das Reibungsteil aufnimmt.
Figur 1 stellt eine seitliche Schnittansicht einer elektromagnetischen Kupplung gemäß einer Vorrichtung nach dem Stand der Technik dar.
Figur 2 stellt eine seitliche Schnittansicht einer elektromagnetischen Kupplung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
Figur stellt eine Teilschnittansicht der in Figur 2 gezeigten elektromagnetischen Kupplung dar.
Figur 4 ist eine Ansicht ähnlich der Figur 3, die eine elektromagnetische Kupplung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
Es wird Bezug genommen auf die Figuren 2 und 3, die elektromagnetische Kupplung 10 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist gezeigt. In Figuren 2 und 3 werden die gleichen Bezugszeichen benutzt zum Bezeichnen entsprechender Elemente, wie sie in Figur 1 gezeigt sind, so daß eine Erläuterung von ihnen weggelassen wird.
Das ringförmige Reibungsteil 60 aus nichtmagnetischem Material, z.B. aromatische Polyamidharzfieber (mit "Kevlar" als Handelsname bezeichnet) in geschmolzenem Fenolharz, ist fest in der ringförmigen Rille 26b vorgesehen, die nahe der radial äußersten Kante der Reibungsoberfläche 26a der Ankerplatte 26 gebildet ist. Eine obere Endoberfläche (nach links in den Figuren 2 und 3) des Reibungsteiles 60 steht ausreichend in Bezug auf die Reibungsoberfläche 26a der Ankerplatte 26 vor. Der axiale Endplattenabschnitt 153 des Kupplungsrotors 60 ist in einer ringförmigen Rille 153c in der Nähe des radialen äußeren Bereiches 153b zum Aufnehmen eines oberen Endabschnittes 60a des Reibungsteiles 60 vorgesehen, daß in Bezug auf die Reibungsoberfläche 26a der Ankerplatte 26 vorsteht. Daher kann die Tiefe der ringförmigen Rille 26b klein ausgelegt werden, d.h. die Dicke des ringförmigen Abschnittes 26 c der Ankerplatte 26 kann dick ausgelegt werden, obwohl die Dicke des Reibungsteiles 60 relativ groß ist.
Bei dieser Kontruktion kann das Verhältnis zwischen dem Abstand "t" zwischen der oberen Endoberfläche und des ringförmigen Reibungsteiles 60 und der Reibungsoberfläche 26a der Ankerplatte 26 und der Tiefe "t'" der ringförmigen Rille 153c durch die folgende Gleichung angegeben werden:
t > t' (1)
Daher steht die obere Endoberfläche des ringförmigen Reibungsteiles 60 ausreichend mit einer Bodenoberfläche der ringförmigen Rille 153c in Eingriff, dadurch wird die Drehmomentsübertragung von dem Rotor zu der Ankerplatte erhöht.
Da weiterhin die Dicke des ringförmigen Abschnittes 26c der Ankerplatte 26 dick ausgelegt werden kann, wird der magnetische Widerstand an dem ringförmigen Abschnitt 26c der Ankerplatte 26 verringert. Folglich wird die Zahl der magnetischen Flußlinien, die radial durch den ringförmigen Abschnitt 26c der Ankerplatte 26 geht, vergrößert, wodurch die durch die einheitselektrische Leistung erzeugte elektromagnetische Anziehung groß wird, ohne das sich das Gewicht der Ankerplatte 26 erhöht.
Da noch weiterhin die ringförmige Rille 153c an dem radial äußeren Bereich 153b der axialen Endplatte 153 gebildet ist, wird der magnetische Widerstand des radial äußeren Bereiches 153b der axialen Endplatte 153 erhöht. Daher wird der Betrag des Leckflusses "B" verringert.
Es wird Bezug genommen auf Figur 4, die eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt, die Ankerplatte 26 ist mit einem ringförmigen Vorsprung 26d versehen, der nahe der radial äußeren Kante der Reibungsoberfläche 26a der Ankerplatte 26 gebildet ist, so daß er zu einer ringförmigen Rille 600a paßt, die an der Mitte einer Bodenendoberfläche (nach rechts in Figur 4) des ringförmigen Reibungsteiles 600 gebildet ist. Bei dieser Ausführungsform ist das ringförmige Reibungsteil 600 fest mit der Reibungsoberfläche 26a der Ankerplatte 26 durch zwangsweises Einführen des Vorsprunges 26d der Ankerplatte 26 in die ringförmige Rille 600a des Reibungsteiles 600 verbunden. Das Verhältnis zwischen der Höhe "s" des Reibungsteiles 600 und der Tiefe "s'" der ringförmigen Rille 153c kann durch die folgende Formel angegeben werden:
s > s' (2)
Ein Effekt der zweiten Ausführungsform ist im wesentlichen ähnlich dem Effekt der ersten Ausführungsform, so daß dessen Erläuterung weggelassen wird.
Obwohl das Reibungsteil 600 als ringförmiges Reibungsteil beschrieben worden ist, ist die Erfindung nicht in dieser Hinsicht beschränkt. Zum Beispiel kann das ringförmige Reibungsteil mit einer Mehrzahl von bogenförmigen Abschnitten gebildet sein, die an vorbestimmten Positionen auf der Ankerplatte vorgesehen sind.
Diese Erfindung ist im Einzelnen in Verbindung mit der bevorzugten Ausführungsform beschrieben worden, aber die bevorzugten Ausführungsformen sind ein Beispiel nur und diese Erfindung ist nicht darauf beschränkt. Es ist für den Fachmann leicht verständlich, daß andere Variationen und Modifikationen leicht innerhalb des Umfanges der Erfindung gemacht werden können, die durch die beigefügten Ansprüche definiert ist.

Claims

1. Elektromagnetische Kupplung mit:

einem ersten drehbaren Teil (15) mit magnetischem Material und mit einer damit verbundenen ersten Reibungsoberfläche (153a);

einem zweiten drehbaren Teil (24);

einer mit dem zweiten drehbaren Teil so verbundenen ringförmigen magnetischen Ankerplatte (26), daß sie zu einer begrenzten axialen Bewegung fähig ist, wobei die ringförmige magnetische Ankerplatte (26) eine damit verbundene Reibungsoberfläche (26a) aufweist, die so angeordnet ist, daß sie der ersten Reibungsoberfläche mit einem axialen Luftspalt dazwischen zugewandt ist;

einem mit dem ersten drehbaren Teil und der ringförmigen magnetischen Ankerplatte verknüpften elektromagnetischen Mittel zum Anziehen der zweiten Reibungsoberfläche zu der ersten Reibungsoberfläche derart, daß Rotationskraft zu dem zweiten drehbaren Teil übertragen werden kann; und

einem Reibungsteil (60) aus nichtmagnetischem Material, das fest an der zweiten Reibungsoberfläche der ringförmigen magnetischen Ankerplatte (26) vorgesehen ist, wobei das Reibungsteil eine Endoberfläche aufweist, die der ersten Reibungsoberfläche des ersten drehbaren Teiles zugewandt ist, die eine Endoberfläche des Reibungsteiles in einem ausreichenden Abstand von der zweiten Reibungsoberfläche der ringförmigen Ankerplatte angeordnet ist; dadurch gekennzeichnet, daß das erste drehbare Teil (15) mit einer ersten ringförmigen Rille (153c) versehen ist, die an der ersten Reibungsoberfläche (153a) so gebildet ist, daß sie das Reibungsteil (60) aufnimmt.

2. Elektromagnetische Kupplung nach Anspruch 1, bei der die ringförmige magnetische Ankerplatte (26) eine zweite ringförmige Rille aufweist, die an der zweiten Reibungsoberfläche (26a) so gebildet ist, daß sie einen Teil des Reibungsteiles (60) aufnimmt.

3. Elektromagnetische Kupplung nach Anspruch 2, bei der das Reibungsteil eine ringförmige Form aufweist.

4. Elektromagnetische Kupplung nach Anspruch 1, bei der das Reibungsteil (600) und die ringförmige magnetische Ankerplatte (26) fest durch zwangsweises Einführen eines ringförmigen Vorsprunges (26d) der an der zweiten Reibungsoberfläche der ringförmigen magnetischen Ankerplatte gebildet ist, in eine dritte ringförmige Rille (600a), die an der anderen Endoberfläche des ringförmigen Reibungsteiles (600) gebildet ist, miteinander verbunden sind.

5. Elektromagnetische Kupplung nach Anspruch 4, bei der das Reibungsteil eine ringförmige Form aufweist.