ITMI20100838A1 - FRICTION CLUTCH WITH ELECTROMAGNETIC CONTROL AND REDUCED AXIAL SIZES - Google Patents

FRICTION CLUTCH WITH ELECTROMAGNETIC CONTROL AND REDUCED AXIAL SIZES Download PDF

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Fabio Natale
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Description

DESCRIZIONE DESCRIPTION

Forma oggetto del presente trovato una frizione ad attrito con comando elettromagnetico, che presenta ridotti ingombri assiali. The present invention relates to a friction clutch with electromagnetic control, which has reduced axial dimensions.

Sono note nel settore tecnico della trasmissione del moto di rotazione da un albero motore ad un albero condotto i dispositivi di innesto comprendenti almeno una frizione ad attrito con comando elettromagnetico sostanzialmente comprendente un rotore, collegato all'albero principale motore, un'ancora assialmente richiamabile a contatto con il rotore contro l'azione di trattenuta di mezzi elastici e almeno un elettromagnete, la cui eccitazione/diseccitazione determina il richiamo/rilascio dell'ancora verso/dal rotore. In the technical sector of the transmission of the rotation motion from a driving shaft to a driven shaft are known clutch devices comprising at least one friction clutch with electromagnetic control substantially comprising a rotor, connected to the main driving shaft, an anchor axially recallable to contact with the rotor against the holding action of elastic means and at least one electromagnet, whose excitation / de-excitation determines the return / release of the anchor towards / from the rotor.

E' anche noto, come ad esempio descritto in EP 1 748 207, che, al fine di ridurre i costi di produzione della frizione, à ̈ stato messo a punto un rotore formato da un disco piano che risulta privo di estensioni assiali nell'area compresa tra il suo bordo circonferenziale più esterno e il foro radialmente più interno di accoppiamento all'albero, . It is also known, as described for example in EP 1 748 207, that, in order to reduce the production costs of the clutch, a rotor formed by a flat disc has been developed which has no axial extensions in the area between its outermost circumferential edge and the radially innermost hole for coupling to the shaft,.

Sebbene funzionali allo scopo, tali frizioni a rotore piano sono sostanzialmente basate su un utilizzo di linee di flusso del campo magnetico indotto dall'elettromagnete, quando eccitato, per il richiamo del'ancora, le quali devono avere sviluppo radiale per evitare indesiderati carichi sui cuscinetti di accoppiamento della frizione all 'albero. Although functional for the purpose, these flat rotor clutches are substantially based on the use of flux lines of the magnetic field induced by the electromagnet, when excited, for the return of the anchor, which must have radial development to avoid unwanted loads on the bearings. coupling of the clutch to the shaft.

La necessità di elevati flussi radiali, per aumentare la coppia trasmissibile, impone, tuttavia, di prolungare in senso assiale il supporto anulare dell'elettromagnete al fine di formare le necessarie superfici di flusso delle linee di forza del campo magnetico indotto, determinando un indesiderato aumento degli ingombri assiali della frizione nel suo complesso. The need for high radial fluxes, to increase the transmissible torque, however, imposes an axial extension of the annular support of the electromagnet in order to form the necessary flux surfaces of the lines of force of the induced magnetic field, causing an undesirable increase of the axial dimensions of the clutch as a whole.

Si pone pertanto il problema tecnico di realizzare una frizione ad attrito con comando elettromagnetico, comprendente un rotore piano, la quale presenti ridotti ingombri assiali a parità di ingombri radiali, ma anche elevata capacità di i trasmissione di coppia. The technical problem therefore arises of providing a friction clutch with electromagnetic control, comprising a flat rotor, which has reduced axial dimensions with the same radial dimensions, but also a high torque transmission capacity.

Nell'ambito di tale problema si richiede inoltre It is also required under that problem

che tale frizione risulti di facile ed economica produzione ed assemblaggio e quindi atta a consentire una riduzione dei costi di produzione. that this clutch is easy and inexpensive to produce and assemble and therefore capable of allowing a reduction in production costs.

Tali risultati sono ottenuti secondo il presente trovato da una frizione ad attrito con comando elettromagnetico secondo le caratteristiche di rivendicazione 1. These results are obtained according to the present invention by a friction clutch with electromagnetic control according to the characteristics of claim 1.

Maggiori dettagli potranno essere rilevati dalla seguente descrizione di un esempio non limitativo More details can be found in the following description of a non-limiting example

di attuazione dell'oggetto del presente trovato effettuata con riferimento ai disegni allegati, in embodiment of the object of the present invention carried out with reference to the attached drawings, in

cui si mostra: which shows:

in figura 1 : una sezione schematica secondo un piano diametrale di un primo esempio in figure 1: a schematic section according to a diametrical plane of a first example

di attuazione di una frizione secondo il presente trovato; for the actuation of a clutch according to the present invention;

in figura 2 : una sezione analoga a quella di fig. in figure 2: a section similar to that of fig.

1 di un secondo esempio di attuazione di una frizione secondo il presente trovato e 1 of a second example of embodiment of a clutch according to the present invention and

in figura 3 : una sezione analoga a quella di fig. in figure 3: a section similar to that of fig.

1 di un terzo esempio di attuazione di una frizione secondo il presente trovato . 1 of a third example of embodiment of a clutch according to the present invention.

Come illustrato in fig.l e assunte per sola comodità di descrizione e senza significato limitativo una coppia di assi di riferimento con direzioni rispettivamente longitudinale/assiale X-X, e trasversale/radiale Y-Y, una parte anteriore corrispondente al lato di accoppiamento con l'elemento condotto, una parte posteriore opposta alla precedente e un albero motore 1 con asse di rotazione esteso in senso longitudinale X-X, la frizione secondo il presente trovato comprende sostanzialmente : As illustrated in fig. 1, a pair of reference axes with longitudinal / axial X-X and transverse / radial Y-Y directions respectively, a front part corresponding to the coupling side with the driven element, is assumed for convenience of description only and without limiting meaning, a rear part opposite to the previous one and a drive shaft 1 with axis of rotation extended in the longitudinal direction X-X, the clutch according to the present invention substantially comprises:

+ una supporto anulare 10, fisso, nel quale sono ricavate: + a fixed annular support 10, in which are obtained:

. una prima sede anulare 11 aperta verso la parte anteriore della frizione e delimitata in senso trasversale Y-Y da un bordo circonferenziale Ila, radialmente più esterno, e da un bordo circonferenziale llb, radialmente più interno; . a first annular seat 11 open towards the front of the clutch and delimited in a transverse direction Y-Y by a circumferential edge 11a, radially outermost, and by a circumferential edge 11b, radially innermost;

. una seconda sede anulare 13, concentrica alla prima sede 11 e aperta verso la parte posteriore della frizione, ovvero da parte opposta alla prima sede 11; . a second annular seat 13, concentric with the first seat 11 and open towards the rear part of the clutch, or on the opposite side to the first seat 11;

detta seconda sede 13 presenta un foro coassiale 13a passante per l'inserimento del supporto sull'albero 1; detto foro passante 13a del supporto 10 Ã ̈ tale da determinare una superficie anulare Ile estesa in senso radiale e assialmente contrapposta ad un rotore 30, piano, solidale all'albero 1; said second seat 13 has a coaxial through hole 13a for inserting the support on the shaft 1; said through hole 13a of the support 10 is such as to determine an annular surface 11e extending in a radial direction and axially opposed to a flat rotor 30 integral with the shaft 1;

+) un elettromagnete anulare 20 contenuto all'interno della detta prima sede 11 del supporto 10 fisso; +) an annular electromagnet 20 contained inside said first seat 11 of the fixed support 10;

+) un'ancora 40 solidale ad un elemento elastico 41 di richiamo, a sua volta fissato alla parte 2 da porre in rotazione e atto a consentire un movimento di traslazione assiale dell'ancora, ma impedire alla stessa movimenti di rotazione relativa. +) an anchor 40 integral with an elastic return element 41, in turn fixed to the part 2 to be rotated and able to allow an axial translation movement of the anchor, but prevent it from relative rotation movements.

Come illustrato il supporto 10 à ̈ montato sull'albero 1 tramite un cuscinetto 3, interamente alloggiato all'interno della sede 13 del supporto fisso 10, risultando concentrico all'elettromagnete 20; il cuscinetto à ̈ assialmente in battuta ad un distanziale 12 di diametro opportunamente ridotto per determinare vuoti assiali 12a nel tratto radiale compreso tra il suo bordo esterno e il bordo interno della superficie anulare Ile in modo da costituire traferri di interruzione del flusso magnetico generato dall'eccitazione dell'elettromagnete; analoghe aperture assiali 30c,40c sono realizzate sul rotore 30 e sull'ancora 40 in modo da determinare un concatenamento multiplo del flusso magnetico che à ̈, conseguentemente, forzato a concatenarsi assialmente più volte con il rotore e con l'ancora come illustrato. As illustrated, the support 10 is mounted on the shaft 1 by means of a bearing 3, entirely housed inside the seat 13 of the fixed support 10, resulting concentric with the electromagnet 20; the bearing is axially abutting a spacer 12 of suitably reduced diameter to determine axial voids 12a in the radial portion between its outer edge and the inner edge of the annular surface 11e so as to constitute interruption gaps for the magnetic flux generated by the excitation of the electromagnet; similar axial openings 30c, 40c are made on the rotor 30 and on the anchor 40 so as to determine a multiple concatenation of the magnetic flux which is, consequently, forced to concatenate axially several times with the rotor and with the anchor as illustrated.

Con tale soluzione il detto flusso magnetico si sviluppa con linee di forza estese in senso assiale tra la superficie anulare Ile del supporto 10 e il rotore 30 e in senso radiale tra il bordo anulare radialmente esterno Ila del supporto 10 e il bordo anulare esterno 30a del rotore 30, detto concatenamento assiale determinando sostanzialmente la capacità di trasmissione di coppia della frizione . With this solution the said magnetic flux develops with lines of force extending axially between the annular surface 11e of the support 10 and the rotor 30 and in a radial direction between the radially external annular edge 11a of the support 10 and the external annular edge 30a of the rotor 30, called axial linkage substantially determining the torque transmission capacity of the clutch.

Come illustrato in fig.2 la frizione secondo il trovato può essere anche attuata con supporto fisso 110 dotato di due prime sedi 111 tra loro concentriche e singola seconda sede 113 per il contenimento di un cuscinetto doppio 103; in ciascuna sede 111 à ̈ alloggiato un corrispondente elettromagnete 120a,120b la cui eccitazione determina il richiamo di una relativa ancora 140a,140b contro l'azione di mezzi elastici 141a,141b . As illustrated in fig.2, the clutch according to the invention can also be implemented with a fixed support 110 provided with two first seats 111 concentric with each other and a single second seat 113 for containing a double bearing 103; in each seat 111 there is housed a corresponding electromagnet 120a, 120b whose excitation determines the return of a relative anchor 140a, 140b against the action of elastic means 141a, 141b.

Dette ancore potendo essere collegate ad una stessa oppure a due parti condotte 2a,2b tra loro indipendenti . Said anchors being able to be connected to the same or to two independent parts 2a, 2b.

Con tale configurazione si determina un aumento dei bordi anulari lllb interni e delle corrispondenti superfici anulari lllc attraverso le quali si concatenano in senso assiale le linee di flusso dei campi elettromagnetici che attraversano il rotore piano 30 e le ancore 140a,140b, il che consente, a parità di ingombri assiali, di ottenere coppie di trasmissione differenziate per il richiamo dell'una e/o dell'altra ancora. This configuration causes an increase in the internal annular edges 11b and the corresponding annular surfaces 11c through which the flow lines of the electromagnetic fields crossing the plane rotor 30 and the anchors 140a, 140b are concatenated in an axial direction, which allows, with the same axial dimensions, to obtain differentiated transmission pairs for the recall of one and / or the other anchor.

Al fine di evitare eventuali interferenze elettromagnetiche tra le due frizioni, all'attivazione delle stesse, nel terzo esempio di attuazione illustrato in fig.3 si prevede di rendere indipendenti i due elettromagneti 220 determinando un traferro 211d tra i bordi anulari 211b intermedi del supporto 210, in modo da isolare tra loro i due elettromagneti. In order to avoid any electromagnetic interference between the two clutches, upon activation of the same, in the third example of embodiment illustrated in fig. 3 it is envisaged to make the two electromagnets 220 independent, determining an air gap 211d between the intermediate annular edges 211b of the support 210 , in order to isolate the two electromagnets from each other.

In entrambe le attuazioni con doppio elettromagnete la frizione radialmente più interna à ̈ soggetta ad un concatenamento solamente assiale non essendo presenti accoppiamenti radiali. In both actuations with double electromagnet, the radially innermost clutch is subject to an axial chaining only since there are no radial couplings.

Risulta pertanto come la frizione secondo il trovato consenta di mantenere ridotti ingombri assiali grazie all'alloggiamento concentrico del cuscinetto 3,103 all'interno del supporto fisso 10,110, ma, nel contempo, sia anche atta a garantire elevata capacità di trasmissione di coppia grazie all'elevato flusso magnetico in senso assiale di richiamo dell'ancora 40/delle ancore 140a,140b. It therefore appears that the clutch according to the invention allows to maintain reduced axial dimensions thanks to the concentric housing of the bearing 3.103 inside the fixed support 10.110, but, at the same time, is also able to guarantee high torque transmission capacity thanks to the high magnetic flux in the axial direction of return of the anchor 40 / of the anchors 140a, 140b.

Benché descritta nel contesto di alcune forme di realizzazione e di alcuni esempi preferiti di attuazione dell'invenzione si intende che l'ambito di protezione del presente brevetto sia determinato solo dalle rivendicazioni che seguono. Although described in the context of some embodiments and some preferred examples of embodiment of the invention, it is intended that the scope of protection of the present patent is determined only by the following claims.

Claims (8)

RIVENDICAZIONI 1. Frizione ad attrito con comando elettromagnetico comprendente una supporto anulare (10;110) fisso, almeno un elettromagnete anulare (20;120a,120b; 220a,220b) contenuto all'interno del detto supporto (10;110;210) , un rotore (30), piano, solidale all'albero (1), almeno un ancora (40;140a,140b) solidale a mezzi elastici (41;141a;141b) di richiamo, un cuscinetto (3;103) di accoppiamento ad un albero (1) caratterizzata dal fatto che detto supporto anulare (1010;110;210) presenta almeno una prima sede anulare (11;11;211) aperta verso la parte anteriore della frizione e delimitata in senso trasversale Y-Y da un bordo circonf erenziale (Ila;llla;2 Ila) radialmente più esterno, e da un bordo circonferenziale (llb;lllb;211b) radialmente più interno; una seconda sede anulare (13) concentrica alla prima sede (11;111 ;211) e aperta verso la parte posteriore della frizione, ovvero da parte opposta alla prima sede (11;11;211), detta seconda sede (13) , presentando un foro coassiale (13a) passante di diametro tale da determinare una superficie anulare (Ile) estesa in senso radiale e assialmente contrapposta a detto rotore (30). CLAIMS 1. Electromagnetic controlled friction clutch comprising a fixed annular support (10; 110), at least one annular electromagnet (20; 120a, 120b; 220a, 220b) contained inside said support (10; 110; 210), a rotor (30), flat, integral with shaft (1), at least one anchor (40; 140a, 140b) integral with elastic return means (41; 141a; 141b), a bearing (3; 103) for coupling to a shaft (1) characterized in that said annular support (1010; 110; 210) has at least a first annular seat (11; 11; 211) open towards the front of the clutch and delimited in a transverse direction Y-Y by a circumferential edge ( Ila; llla; 2 Ila) radially outermost, and by a circumferential edge (llb; lllb; 211b) radially innermost; a second annular seat (13) concentric to the first seat (11; 111; 211) and open towards the rear part of the clutch, or on the opposite side to the first seat (11; 11; 211), said second seat (13), presenting a coaxial through hole (13a) having a diameter such as to determine an annular surface (Ile) extending in a radial direction and axially opposed to said rotor (30). 2. Frizione secondo rivendicazione 1 caratterizzata dal fatto che detti rotore (30) e ancora (40 ;140a,140b) presentano rispettive aperture assiali (30c,40c; 140c) atte a determinare un concatenamento multiplo in senso assiale tra supporto, rotore e ancora delle linee di flusso del campo magnetico generato dal elettromagnete (20; 120;220) . 2. Clutch according to claim 1 characterized by the fact that said rotor (30) and anchor (40; 140a, 140b) have respective axial openings (30c, 40c; 140c) suitable for causing multiple concatenation in the axial direction between support, rotor and anchor of the flux lines of the magnetic field generated by the electromagnet (20; 120; 220). 3 . Frizione secondo rivendicazione 1 caratterizzata dal fatto che detto cuscinetto (3;103) à ̈ assialmente contenuto nella detta seconda sede (13) del supporto (10;110). 3. Clutch according to claim 1 characterized in that said bearing (3; 103) is axially contained in said second seat (13) of the support (10; 110). 4. Frizione secondo rivendicazione 3 caratterizzata dal fatto che detto cuscinetto (3;103) à ̈ concentrico all'elettromagnete (20;120a,120b;220a,220b). 4. Clutch according to claim 3 characterized in that said bearing (3; 103) is concentric with the electromagnet (20; 120a, 120b; 220a, 220b). 5. Frizione secondo rivendicazione 1 caratterizzata dal fatto che detti supporto, rotore e ancora sono in materiale magneticamente permeabile . 5. Clutch according to claim 1 characterized in that said support, rotor and anchor are made of magnetically permeable material. 6. Frizione secondo rivendicazione 1 caratterizzata dal fatto che comprende una coppia di elettromagneti (120a,120b;220a,220b) tra loro concentrici e una coppia di corrispondenti ancore (140a,14Ob). 6. Clutch according to claim 1 characterized in that it comprises a pair of electromagnets (120a, 120b; 220a, 220b) concentric with each other and a pair of corresponding anchors (140a, 14Ob). 7. Frizione secondo rivendicazione 6 caratterizzata dal fatto che detta coppia di elettromagneti (220a,220b) tra loro concentrici sono tra loro elettromagneticamente isolati da un traferro (221d) compreso tra due bordi anulari interni (211b), intermedi compresi tra il bordo anulare (211a) radialmente più esterno e il bordo anulare (211b) radialmente più interno. 7. Clutch according to claim 6 characterized in that said pair of electromagnets (220a, 220b) concentric with each other are electromagnetically isolated from each other by an air gap (221d) between two internal annular edges (211b), intermediate between the annular edge ( 211a) radially outermost and the annular edge (211b) radially innermost. 8. Frizione secondo rivendicazione 6 caratterizzata dal fatto che la frizione radialmente più interna à ̈ soggetta ad un concatenamento solamente assiale tra supporto, rotore e ancore.8. Clutch according to claim 6 characterized in that the radially innermost clutch is subject to an axial linkage only between support, rotor and anchors.
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