WO1986003901A1

WO1986003901A1 - Hysteresis ring

Info

Publication number: WO1986003901A1
Application number: PCT/EP1985/000682
Authority: WO
Inventors: Gerhard FLÖRCHINGER; Siegfried Winkelmann
Original assignee: Zahnradfabrik Friedrichshafen Ag
Priority date: 1984-12-21
Filing date: 1985-12-06
Publication date: 1986-07-03
Also published as: EP0205507A1; DE3543139A1

Description

Hysterese-Ringkörper

Die Erfindung betrifft Hysterese-Ringkörper aus hartmagne¬ tischem Werkstoff entsprechend dem Oberbegriff des Anspruches 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: "Glocken¬ läufer") sowie ebenfalls z .- B. US 37 00 941 (Pos. 58, 59). Hier¬ nach ist es bekannt, sehr dünnwandige Ririgkörper zu verwenden, um sehr kurze Hochlaufzeiten im Leerlauf zu erreichen. Die magnetisch wirksamen Funktionsflächen sind dabei an der Ab¬ triebswelle bzw. einem Lager radial abgestützt über ein flansch¬ artiges Bodenteil, welches allerdings bezüglich seiner Magnet¬ einflüsse funktionslos bzw. sogar störend ist. Die Leistungsfä¬ higkeit einer Hysterese-Kupplung ist hierbei also von der mag¬ netischen Qualität des Ringkörpers entscheidend abhängig. In¬ dessen verursachendie 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 funktioneil nicht verwertbar. An Gußteilen ist eine kostspielige Bearbeitung und beträcht¬ licher Verlust des bei dieser Bearbeitung abzutragenden Mate¬ rials in Kauf zu nehmen.

Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Hysterese- Ringkörper-Bauweise vorzuschlagen, bei welcher unter Aufrecht¬ erhaltung der magnetischen Qualitäten eine vorteilhaftere bzw. Werkstoffsparendere Herstellung möglich ist. Die Lösung wird nach den kennzeichnenden Merkmalen des An¬ spruches 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, eben¬ falls magnetisch leitfähigen Bodenteilen auch Streuein¬ flüsse nun ausschalten lassen • und daß eine kostenaufwendige und ebenfalls mit Material¬ verlust durch Bearbeitung verbundene Herstellung über Gießverfahren nun vermeidbar ist; wobei eine Herstellmethode gefunden wurde, die ohne auf¬ wendige SpezialWerkzeugmaschinen (z. B. TiefZiehpressen oder Gießmaschinen) auskommt, weil sie z. B. vom Rohrmate¬ rial oder gerolltem Bandmaterial ausgehen kann . sowie daß eine vielseitige Verwendbarkeit des benötigten Materiales für unterschiedlich große Mantelteil-Durchmes¬ ser bzw. -Längen ohne Spezialfor en bzw. Preßwerkzeuge er¬ reichbar ist.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen werden in den Unter¬ ansprüchen angegeben:

Mit einer Rohr- oder Bandmaterialverwendung besteht die Möglichkeit, noch dünnwandigere Ringkörper einzusetzen als mit (z. B. lunkergefährdetem bzw. kerbrissigem und Mate¬ rialverluste erforderndem) Guß- bzw. Tiefziehmaterial. Bei Verwendung gerollten Bandmaterials hat sich eine Schweißung des Längsstoßes als vorteilhaft erwiesen. Mittels einer Einrollkante wird gleichzeitig mit der Ver¬ bindung von Boden- und Mantelteil eine gute Zentrierung und Versteifung des beanspruchten Kra.ftumlenkungsquer- schnittes erreicht.

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. Eine an der Befestigungsseite des Manteilteiles knapp vor der Stirnkante eingearbeitete Umfangsrille im Manteilteil kann ebenfalls dessen Verbindung mit der Ringnut des Bo¬ denteiles oder einer davon vorspringenden Einrollkante be¬ günstigen.

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.

Damit kann z. B. das bisher übliche Anflanschen des Hyste¬ rese-Ringes an einen Tragkörper gespart und auch die Gesamt¬ baulänge der Kupplung bzw. Bremse dank kürzerer axialer Luftspalte verringert werden.

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 Gußbear¬ beitung gibt es nun nicht mehr.

Die weiteren Merkmale des Hysterese-Ringkörpers nach der Erfindung werden im folgenden in Verbindung mit dem in den Zeichnungen wiedergegebenen Ausführungsbeispiel erläutert.

Fig. 1 zeigt das Bodenteil im Halbschnitt als Rohling;

Fig. 2 zeigt das Mantelteil im Halbschnitt vor dem Zu¬ sammenfügen 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 Ring¬ körpergestaltung mit hohem Anteil axialer Streu¬ flußkraftlinien.

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 vorzugs¬ weise einen sich zur Öffnung hin erweiternden Querschnitt und ist hier bezüglich Durchmesser, Breite und Tiefe auf das Einset¬ zen einer dem Bodenteil 1 zugewandten Bundkante 5 des Manteltei¬ les 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 Stoßver¬ bindung 6 (gemäß Fig. 3) erreichen lassen. Zu dieser benötigt es keiner Verformung des hartmagnetischen Werkstoffes des Man¬ telteiles 2. Das Mantelteil 1 kann günstig entweder aus Rohrma¬ terial 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 LängsstoßVerbindung in Achsrichtung auf an sich bekannte Weise seitlich geschlossen. Hierfür können sowohl Niet- als auch Falz- oder Schweißverbin¬ dungsmethoden 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 stattfin¬ denden Einrollarbeitsgang präzise nachgerundet werden.

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 Anflanschun¬ gen der dünnen, einstückig aus hartmagnetischem Werkstoff ge¬ fertigten Hysterese-Ringkörper am jeweils mitzunehmenden Teil der Kupplung bzw. Bremse.

Mit Fig. 5 seien für den Stand der Technik die Streuein¬ flüsse bei der herkömmlichen Bodenteilgestaltung dargestellt. Statt radialer Kraftlinien entstehen auch zum großen Teil axial ausgerichtete Kraftlinien mit einem für die Funktion der Kupp¬ lung ungenutzten Streufluß vom Außenpolring durch den Magnet¬ ring am Bodenteil 1 über einen axialen Luftspalt zum inneren Polring. Um solchen Streufluß klein zu halten, ist ein verhält¬ nismäßig großer axialer Luftspalt vorgesehen worden. Zusätzlich wurde ein Zwischenstück"aus nichtmagnetischem Werkstoff erfor¬ derlich, um einen inneren Streufluß über die Welle zum Magnet¬ körper zu vermeiden. Damit ergaben sich zusätzliche Bauteile und Baulängen. Ohne solche Streuflüsse kann entweder eine Wand¬ stärkenverminderung und weitere Materialeinsparung, oder auch ein höheres Drehmoment bei. vergleichbarer Wandstärke erreicht werden.

Bezugsze chen

1 Bodenteil

2 Mantelteil

3 Einrollkante

4 Ringnut

5 Bundkante

6 Stoßverbindung axial

7 Welle

8 Außenpolring

9 Innenpolring

10 Magnetspule

11 Lager

Claims

Hystereser ingkörperA n s p r ü c h e

1. Hysterese-Ringkδrper aus hartmagnetischem Werkstoff, insbesondere als Anker für Hysterese-Kupplungen und -Bremsen, welcher im wesentlichen aus einem Bodenteil (1) für die radiale Abstützung eines dünnwandigen zylindrischen Man¬ telteiles (2) auf einer Welle besteht, dadurch g e k e n n ¬ z e i c h n e t , daß das Bodenteil (1) aus nichtmagnetisier- bare Werkstoff besteht und eine zentrierende, axiale Stoßver¬ bindung (6) mit dem Mantelteil (2) aus hartmagnetischem Werk¬ stoff aufweist.

2. Ringkörper nach Anspruch 1, dadurch g e e n n ¬ z e i c h n e t , daß das Mantelteil (2) aus gerolltem Band¬ material mit einem, z. B. genieteten, gefalzten oder geschweiß¬ ten Längsstoß in Achsrichtung hergestellt ist.

3. Ringkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e ¬ k e n n z e i c h n e t , daß die axiale Stoßverbindung (6) mittels einer Einrollkante (3) des Bodenteiles (1) gebildet wird.

4. Ringkörper nach Anspruch 3, dadurch g e k e n n ¬ z e i c h n e t , daß das Bodenteil (1) im Bereich der Ein¬ rollkante (3) mit einer Ringnut (4) versehen ist, die dem Durch¬ messer und der Wandstärke des Mantelteiles (2) entspricht und dessen bodenteilseitiger Stirnkante zugewandt ist.

5. Ringkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß in das Mantelteil (2) vor der bodenteilseitigen Stirnseite eine umlaufende Rille (5) ein¬ gearbeitet ist.

6. Ringkörper nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß das Bodenteil (1) in Doppelfunktion auch gleichzeitig unmittelbar einstückig als Bauteil eines weiteren Antriebs- bzw. Abtriebsbauelementes (z. B. Rotor- oder Lagerringe etc.) ausgestaltet ist.