FR2463322A1

FR2463322A1 - Vehicle magnetic friction coupling - has mutually engaging tangs and recesses contoured to disengage coupling halves above given torque

Info

Publication number: FR2463322A1
Application number: FR8016982A
Authority: FR
Inventors: Joachim Armbruster; Adolf Mohr; Willy Hoppe; Bernd Niklaus
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1979-08-11
Filing date: 1980-07-31
Publication date: 1981-02-20
Also published as: FR2463322B3; IT8024074A0; IT1132367B; DE2932661A1

Abstract

The coupling (10) comprises a coupling half (16) on an input shaft (12) and a coupling half (18) on the output shaft (14). One half (16) has a number of permanent magnets (20) whilst the other (18) has a corresponding disc (18) in a ferro-magnetic material. One of the halves (18) has axial projections (32) capable of engaging corresponding recesses (30) in the other half (16). The sides of the projections and recesses which are in mutual contact during torque transmission are inclined at an angle which is such that the halves disengage when the torque exceeds a pre-determined level.

Description

L'invention part d'un accouplement pour transmettre un couple à partir d'un élément d'entraînement sur un élément entraîné, accouplement dans lequel l'une des moitiés de cet accouplement comporte un générateur magnétique tandis que l'autre moitié comporte une pièce constitutive ferromagnétique. The invention starts from a coupling for transmitting a torque from a drive element to a driven element, coupling in which one of the halves of this coupling comprises a magnetic generator while the other half comprises a part ferromagnetic component.

On connaît déjà un accouplement magnétique dans lequel le générateur magnétique est séparé par un intervalle de l'autre moitié de l'accouplement. Le coupe transmis par un tel accouplement est uniquement dépendant de la force magnétique. En outre un "glissement" est prévu entre les moitiés de l'accouplement. Un tel accouplement n'est pas adapté à la transmission de surchargoe. A magnetic coupling is already known in which the magnetic generator is separated by an interval from the other half of the coupling. The cut transmitted by such a coupling is only dependent on the magnetic force. In addition, a "slip" is provided between the halves of the coupling. Such a coupling is not suitable for overload transmission.

L'invention a pour but de remédier à ces inconvénients et concerne à cet effet un accouplement caractérisé en ce que l'une des moitiés de l'accouplement comporte au moins un organe d'entraînement s'étendant vers l'autre moitié de l'accouplement, organe auquel est associée une cavité dans l'autre moitié de l'accouplement, tandis que les deux surfaces d'entrat- nement s'appliquant l'une contre l'autre lors du fonctionnement de l'accouplement forment avec la direction du couple à transmettre un angle de 900. The invention aims to remedy these drawbacks and for this purpose relates to a coupling characterized in that one of the halves of the coupling comprises at least one drive member extending towards the other half of the coupling, organ with which is associated a cavity in the other half of the coupling, while the two drive surfaces pressing against each other during the operation of the coupling form with the direction of the torque to transmit an angle of 900.

L'accouplement conforme à l'invention dssfini ci-dessus présente par rapport aux solutions connues l'avantage que selon l'importance du frottement entre les deux moitiés de l'accouplement et l'importance de la force magnétique l'accouplement peut être adapté de façon très précise à un couple déterminé de déclenchement par l'importance de l'angle entre les surfaces d'entraînement et la direction de déplacement. The coupling according to the invention defined above has the advantage over known solutions that, depending on the amount of friction between the two halves of the coupling and the magnitude of the magnetic force, the coupling can be adapted very precisely at a determined trigger torque by the importance of the angle between the drive surfaces and the direction of movement.

D'autres caractéristiques de l'invention permettent d'envisager d'autres formes avantageuses et des améliorations de l'accouplement défini ci-dessus. Other features of the invention make it possible to envisage other advantageous forms and improvements to the coupling defined above.

L'invention va être décrite plus en détail en se référant à un exemple de réalisation représenté sur les dessins ci-joints dans lesquels
- la figure 1 représente l'accouplement avec les deux moitiés de l'accouplement séparées l'une de l'autre,
- la figure 2 est une coupe de l'accouplement se trouvant en prise,
- la figure 3 est une coupe de l'accouplement se trouvant hors de prise,
- la figure 4 est une coupe partielle à échelle agrandie d'un accouplement se trouvant en prise,
- la figure 5 est une coupe partielle à échelle agrandie d'un accouplement se trouvant hors de prise,
- la figure 6 est un diagramme représentant l'évolution du couple au cours du fonctionnement de l'accouplement,
- la figure 7 est une vue latérale partielle à échelle agrandie de l'accouplement dans la zone de l'organe d'entrainement et d'une cavité.The invention will be described in more detail with reference to an exemplary embodiment shown in the accompanying drawings in which
FIG. 1 represents the coupling with the two halves of the coupling separated from each other,
- Figure 2 is a section of the coupling being engaged,
- Figure 3 is a section of the coupling being out of grip,
FIG. 4 is a partial section on an enlarged scale of a coupling being engaged,
FIG. 5 is a partial section on an enlarged scale of a coupling that is out of grip,
FIG. 6 is a diagram representing the evolution of the torque during the operation of the coupling,
- Figure 7 is a partial side view on an enlarged scale of the coupling in the area of the drive member and a cavity.

L'accouplement 10 conforme à l'invention selon la figure 1 sert à transmettre un mouvement de rotation réversible d'un arbre d'entraînement 12 sur un arbre entraîné 14. L'accouplement 10 comporte deux moitiés d'accouplement revêtant la forme de brides 16 et 18, l'une, 16, de ces moitiés d'accouplement étant disposée sur l'arbre d'entraînement 12 tandis que l'autre. moitié d'accouplement 18 est disposée sur l'arbre entraîné 14, L'une des moitiés, 16, de l'accouplement côté entraînement comporte quatre pièces d'aimatts permanents 20 disposées dans une cavité centrale en forme de cuvette ouverte vers la moitié d'accouplement 18 côté entraîné, et constituant un générateur magnétique (figures 1 à 3).Entre les pièces d'aimants permanents 20 et le fond 24 de la cavité 22 est disposé un élément ferromagnétique de fermeture en retour 26 en forme d'anneau. L'autre moitié 18 côté entraîné de l'accouplement est constituée d'un matériau magnétique. La profondeur de la cavité 22 correspond à l'épaisseur des pièces d'aimants permanents 20 à laquelle s'ajoute l'épaisseur de l'élément de fermeture en retour 26. Les diamètres des deux moitiés d'accouplement 16 et 18 sont les mêmes. La zone annulaire de bordure 29 formée par l'épaisseur de la paroi de la cuvette de la moitié d'accouplement 16 côté entraînement s'étend jusqu'à la face frontale des pièces d'aimant permanent 20 tournées vers la bride d'accouplement 18 du côté entraîné. The coupling 10 according to the invention according to Figure 1 is used to transmit a reversible rotational movement of a drive shaft 12 on a driven shaft 14. The coupling 10 comprises two coupling halves in the form of flanges 16 and 18, one, 16, of these coupling halves being disposed on the drive shaft 12 while the other. half of coupling 18 is arranged on the driven shaft 14, one of the halves, 16, of the coupling on the drive side comprises four pieces of permanent magnets 20 arranged in a central cavity in the form of a bowl open towards the half coupling 18 on the driven side, and constituting a magnetic generator (FIGS. 1 to 3). Between the permanent magnet pieces 20 and the bottom 24 of the cavity 22 is arranged a ferromagnetic return closure element 26 in the form of a ring. The other half 18 on the driven side of the coupling is made of magnetic material. The depth of the cavity 22 corresponds to the thickness of the pieces of permanent magnets 20 to which is added the thickness of the return closing element 26. The diameters of the two coupling halves 16 and 18 are the same . The annular border zone 29 formed by the thickness of the wall of the bowl of the coupling half 16 on the drive side extends to the front face of the permanent magnet pieces 20 facing the coupling flange 18 on the driven side.

Sur la face frontale 28 annulaire tournée vers la bride côté entraîné 18 sont disposées trois cavités 30 en forme de rainures (figure 1), qui sont ouvertes vers la face frontale et qui s'étendent radialement. Ces cavités en forme de rainures sont régulièrement réparties sur la surface frontale 28 en étant respectivement décalées de 1200. Ces cavités en forme de rainures constituent des logements pour les organes d'entraînement 32 qui font saillie en direction de l'axe de rotation sur la zone annulaire de bordure 34 de la bride caté entraîné 18, et qui sont opposés à la surface frontale 28 de la bride c8té entraînement 16.La bride 18 constituée d'un matériau ferromagnétique et formant la moitié d'accouplement côté entraîné, est munie d'un téton de centrage 36 disposé centralement et s'étendant en direction de l'axe de rotation, et auquel est associé un évidement de palier 38 dans le générateur magnétique (quatre pièces d'aimants permanents 20). Cet évidement de palier 38 se prolonge également dans le perçage central de l'élément annulaire de fermeture en retour 26. Comme on peut le voirsnotamment sur les figures 4 et 5, les organes d'entrat- nement 32 présentent une section transversale qui correspond essentiellement à celle d'une dent de roue dentée. La forme des cavités 30 associées aux organes d'entraînement 32 se rapproche essentiellement de la forme d'un intervalle entre les dents d'une roue dentée.Les faces latérales 40 correspondant aux flancs des dents constituent alors les surfaces d'entraînement quislors du fonctionnement de l'accouplement 109 sont appliquées l'une sur l'autre et qui transmettent le mouvement de rotation à partir de la moitié d'accouplement 16 côté entraînement sur la moitié d'accouplement 18 caté entraîne. La section transversale d'un tel organe d'entraînement 32 est alors choisie de façon telle queoselon le sens de rotationoseule la surface latérale 40 orientée dans le sens de rotation coopère avec la surface latérale 40 qui lui est associée de la cavité en forme de rainure 30; c'est-à-dire vient en contact avec elle.On the annular front face 28 facing the driven side flange 18 are arranged three cavities 30 in the form of grooves (FIG. 1), which are open towards the front face and which extend radially. These groove-shaped cavities are regularly distributed over the front surface 28, being offset by 1200 respectively. These groove-shaped cavities constitute housings for the drive members 32 which project towards the axis of rotation on the annular border zone 34 of the driven catenary flange 18, and which are opposite to the front surface 28 of the driving flange 16. The flange 18 made of ferromagnetic material and forming the coupling half on the driven side, is provided with 'a centering pin 36 centrally arranged and extending in the direction of the axis of rotation, and with which is associated a bearing recess 38 in the magnetic generator (four pieces of permanent magnets 20). This bearing recess 38 also extends into the central bore of the annular return closure element 26. As can be seen in particular in FIGS. 4 and 5, the drive members 32 have a cross section which essentially corresponds to that of a gear wheel tooth. The shape of the cavities 30 associated with the drive members 32 essentially approximates the shape of a gap between the teeth of a toothed wheel. The lateral faces 40 corresponding to the sides of the teeth then constitute the drive surfaces during operation. of the coupling 109 are applied one on the other and which transmit the rotational movement from the coupling half 16 on the drive side on the coupling half 18 caté drives. The cross section of such a drive member 32 is then chosen such that, according to the direction of rotation, only the lateral surface 40 oriented in the direction of rotation cooperates with the lateral surface 40 associated with it of the groove-shaped cavity. 30; that is to say, comes into contact with it.

Les surfaces latérales 40 sont par rapport au sens 42 du mouvement à transmettre disposées de façon telle qu'elles forment avec la direction de rotation 42 un angle décalé de 900 (figure 7). Il s'est avéré qu'il est avantageux dans de nombreux cas que l'une des surfaces latérales 40 coopérant ensemble d'une paire organe d'entraînement-cavité soit courbéeSde préférence de forme convexencar ainsi le moment de déclenchement peut être maintenu de façon précise.The lateral surfaces 40 are with respect to the direction 42 of the movement to be transmitted arranged so that they form with the direction of rotation 42 an angle offset by 900 (FIG. 7). It has been found that it is advantageous in many cases for one of the lateral surfaces 40 cooperating together with a pair of drive member-cavity to be curved. Preferably of convex shape so the triggering moment can be maintained so precise.

Au cours -du fonctionnement 9 l'accouplement tourne dans l'un des sens de la flèche double 42 (figure 7). During operation 9 the coupling rotates in one of the directions of the double arrow 42 (FIG. 7).

Dans ce cassla face latérale 409-orientée dans le sens de rotation d'un organe d'entraînementdéterminé 320s'applique sur la face latérale 40 qui lui est associée et qui est orientée vers lui de la cavité considérée. 30 en forme de rainure. Dans la cas de la représentation selon la figure 491'accouplement est représenté à l'état enclenché. Comme on peut le voirDaucune des paires de surfaces 40 n'est encore en contact. L'accouplement ne transmet donc encore aucun mouvement. La force d'entraînement en provenance du générateur magétique 20 maintient la moitié d'accouplement 18 côté entraîné en prise avec la moitié d'accouplement 16 côté entraînement (voir également figure 2).Selon l'importance de l'angle des flancs ; (figure 7), l'importance du coefficient de frottement entre les surfaces 40 tournées l'une vers l'autre et coopérant ensemble de l'organe d'entraînement 32 et des cavités en forme de rainure 30sains qu'en fonction de l'impor- tance de la force magnétique, seul un couple déterminé peut être transmis. Voir à cet effet le parallélogramme des forces représenté sur la figure 7. Si ce couple prédéterminé est dépassé, l'accouplement 10 déclencheSen ce que les organes d'entraînement 32 de la moitié d'accouplement côté entraîne 18 sont expulsés des cavités 30 en forme de rainure (figure 5).In this case the lateral face 409-oriented in the direction of rotation of a determined drive member 320 is applied to the lateral face 40 which is associated with it and which is oriented towards it from the cavity considered. 30 in the form of a groove. In the case of the representation according to FIG. 491, the coupling is shown in the engaged state. As can be seen, none of the pairs of surfaces 40 is yet in contact. The coupling therefore does not yet transmit any movement. The driving force coming from the magic generator 20 keeps the coupling half 18 on the driven side in engagement with the coupling half 16 on the driving side (see also Figure 2). Depending on the importance of the angle of the flanks; (Figure 7), the importance of the coefficient of friction between the surfaces 40 facing towards each other and cooperating together of the drive member 32 and the groove-shaped cavities 30 healthy only as a function of the importance of the magnetic force, only a specific torque can be transmitted. To this end, see the parallelogram of forces shown in FIG. 7. If this predetermined torque is exceeded, the coupling 10 triggers. In that the drive members 32 of the coupling half of the drive side 18 are expelled from the cavities 30 in the form groove (Figure 5).

Bien entendudla valeur des forces magnétiques joue dans ce cas un rôle non négligeable. Comme on peut le voir sur la figure 6, on peut gråce à l'accouplement 10 conforme à l'invention transmettre un effort qui se situe peu avant le point culminant 50 de la courbe 52. Au moment du déclenchementSla courbe de couple 52 tombe presque à zéro. Le couple transmis est alors déterminé uniquement par la force magnétique encore agissante et le frottement entre la surface frontale 54 et la surface frontale 28 du générateur magnétique 20. Cette force magnétique est toutefois fortement diminuée par l'entrefer 58 dont l'importance correspond à la hauteur de l'organe d'entraînement 32.Au moment du déclenchement de l'accouplement il en résulte ainsi un déplacement relatif entre la moitié d'accouplement 16 côté entraînement et la moitié de l'accouplement 18 c8té'entraîné. Of course, the value of magnetic forces plays a significant role in this case. As can be seen in FIG. 6, it is possible, thanks to the coupling 10 according to the invention, to transmit a force which is situated shortly before the highest point 50 of the curve 52. At the moment of tripping The torque curve 52 almost falls to zero. The transmitted torque is then determined only by the still active magnetic force and the friction between the front surface 54 and the front surface 28 of the magnetic generator 20. This magnetic force is however greatly reduced by the air gap 58 whose importance corresponds to the height of the drive member 32. When the coupling is triggered, this results in relative displacement between the coupling half 16 on the drive side and the coupling half 18 c8té'entrainée.

Il s'est avéré que l'angle - se situe dans la pratique,selon les exigences correspondant à l'accouplement du coefficient de frottement choisi et de la force magnétique existanteSavantageu- sement entre 850 et 300. Pour maintenir aussi faible que possible l'influence du frottement entre les faces frontales 40 des organes d'entraînement 32 et des cavités en forme de rainure 309 il peut être avantageux qu'unie des deux surfaces d'entraînement 40 soit courbée ou revête une forme convexe. Ainsi un contact linéaire ou ponctuel des parties qui s'interpénètrent etcs un angle de flanc décroissant sur les surfaces de glissement à tendance à être obtenu.La valeurolimite pour le déclenchement de l'accouplement peut être ainsi définie de façon particulièrement précise et la durée de désaccouplement peut être réduite. It turns out that the angle - is in practice, depending on the requirements corresponding to the coupling of the chosen coefficient of friction and the existing magnetic force. Advantageously between 850 and 300. To keep as low as possible the influence of the friction between the front faces 40 of the drive members 32 and of the groove-shaped cavities 309 it may be advantageous for the two of the two drive surfaces 40 to be curved or to have a convex shape. Thus a linear or punctual contact of the interpenetrating parts and a decreasing flank angle on the sliding surfaces tends to be obtained. The limit value for the triggering of the coupling can thus be defined in a particularly precise way and the duration of uncoupling can be reduced.

Même si l'exemple de réalisation décrit est orienté versun accouplement destiné à la transmission d'un mouvement de rotation, il est également concevable d'appliquer à un déplacement rectiligne un accouplement fonctionnant selon le principe décrit. Even if the example of embodiment described is oriented towards a coupling intended for the transmission of a rotational movement, it is also conceivable to apply to a rectilinear movement a coupling operating according to the principle described.

L'accouplement conforme à l'invention peu par exemple être utilisé dans les dispositifs de verrouillage central pour les ouvertures d'une carrosserie de véhicule. The coupling according to the invention can for example be used in central locking devices for the openings of a vehicle body.

D'autres possibilités d'application peuvent être envisagées pour des entraînements de portes de garages, des entraînements de portes pour ascenseurs, etc..., des entraînements de glaces de portières, de toits ouvrants et d'antennes sur des voitures automobiles, dans lesquelles le point de surcharge peut être prévu en fonction de critères déterminés de l'élément constitut positionné mais également aussi d'après des critères de sécurit pour les usagers. Other possibilities of application can be envisaged for garage door drives, door drives for elevators, etc., drives for door windows, sunroofs and antennas on motor cars, in which the overload point can be provided according to determined criteria of the positioned component but also also according to safety criteria for users.

Claims

1.- Coupling for transmitting a torque from a drive element to a driven element, coupling in which one of the halves of this coupling comprises a magnetic generator while the other half comprises a ferromagnetic component, coupling characterized in that one of the halves of the coupling (16 or 18) comprises at least one drive member (32) extending towards the other half of the coupling (18 or 16), member which is associated with a cavity (30) in the other half of the coupling (18 or 16), while the two drive surfaces (40) pressing against each other during operation of the coupling (10) form with the direction (42) of the torque to transmit an angle (oL) of 900.

2. A coupling according to claim 1, characterized in that the magnetic generator consists of at least one permanent magnet (20).

3.- Coupling for the transmission of a rotational movement, - according to any one of claims 1 and 2, characterized in that the halves of the coupling (16 and 18) are constituted by the flanges (16 or 18) associated with the opposite ends of a drive shaft (12) and a driven shaft (14), while the drive member (32) extends in the direction of the axis of rotation.

4.- coupling according to claim 3, characterized in that the drive member (32), cut parallel to the axis of rotation in the peripheral direction has a cross section which essentially corresponds to that of a tooth of a toothed wheel while the shape of the cavity (30) is close to that of a gap between the teeth of a toothed wheel, the tooth flanks facing each other constituting the drive surfaces (40).

5.- Coupling according to any one of claims 3 and 4, characterized in that the magnetic generator (20) is arranged in a central cavity (22) of one of the flanges (16 or 18) open towards the other flange (18 or 16).

6.- Coupling according to any one of claims 2 to 5, characterized in that the magnetic generator preferably consists of four draimant parts (20) while on the face of the magnetic generator (20) opposite the other flange (18) is disposed in the calté (22) a ferromagnetic element for closing in return (26).

7.- Coupling according to claim 6, characterized in that one of the flanges (16 or 18) receiving the magnetic generator (20) consists of a non-magnetically conductive material, preferably a plastic material.

8.- Coupling according to any one of claims 5 to 7, characterized in that the other flange (18 or 16) consists of a magnetic material.

9.- Coupling according to any one of claims 7 and 8, characterized in that the diameter of the two flanges (16, 18) is the same and that, in the annular front surface (28) 9 facing the side flange driven (18) of the flange c & é drive (16), are preferably arranged three cavities (30) taking the form of grooves oriented towards the axis of rotation0

10.- Coupling according to claim 9, characterized in that the annular border region (34) of the driven flange (18) gsitué vis-à-vis the annular border region (29) of the drive flange ( 16) sports the drive member (32) projecting towards the axis of rotation.

11.- Coupling according to any one of claims 9 and 10, characterized in that the drive member (32) or the cavities (30) associated with this member, are arranged on the periphery of the flanges (16 or well 18) by being uniformly distributed over this periphery.

12.- Coupling according to any one of claims 1 to 11, characterized in that the drive surfaces (40) form with the direction (42) of the torque to be transmitted an angle (g) between 850 and 300.

13.- Coupling according to any one of claims 1 to 11, characterized in that one of the two drive surfaces (40) cooperating with each other respectively, is curved, preferably convex.

14.- Coupling according to any one of claims 3 to 13, characterized in that preferably the other half of the coupling (18) comprising the ferromagnetic component part, comprises a centering stud (36) extending in the direction of the axis of rotation, with which is associated a bearing recess (38) in the other half (16) of the coupling.