DE2932661A1

DE2932661A1 - Kupplung

Info

Publication number: DE2932661A1
Application number: DE19792932661
Authority: DE
Inventors: Joachim Ing.(grad.) 7582 Bühlertal Armbruster; Willy 7590 Achern Hoppe; Adolf Dipl.-Ing. Dr. 7582 Bühlertal Mohr; Bernd 7550 Rastatt Niklaus
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1979-08-11
Filing date: 1979-08-11
Publication date: 1981-03-26
Also published as: FR2463322A1; IT8024074A0; IT1132367B; FR2463322B3

Description

H. 5631
3O.7.I979 Sa/Sm

ROBERT BOSCH GMBH, 7OOO Stuttgart 1

Kupplung

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Kupplung nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist schon eine Magnetkupplung bekannt, bei der der Magnetgenerator durch einen Spalt von der anderen Kupplungshälfte getrennt ist. Das von einer solchen Kupplung zu übertragende Moment ist alleine abhängig von der Magnetkraft. Ferner ist stets ein sogenannter Schlupf zwischen den Kupplungshälften vorhanden. Eine derartige Kupplung ist nicht als überlastkupplung geeignet.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Kupplung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil_s daß je nach Größe der Reibung zwischen den beiden Kupplungshälften und der Größe der Magnetkraft durch die Größe des Winkels zwischen den Mitnahmeflächen und der Bewegungsrichtung die Kupplung sehr genau auf ein bestimmtes Lösemoment abgestimmt werden kann.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Kupplung möglich.

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Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und' in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 die Kupplung mit auseinandergezogenen Kupplungshälften, Figur 2 einen Schnitt durch die in Eingriff befindliche Kupplung, Figur 3 einen Schnitt durch die außer Eingriff befindliche Kupplung, Figur 4 einen Teilschnitt durch die in Eingriff befindliche Kupplung in vergrößerter Darstellung, Figur 5 einen Teilschnitt durch die außer Eingriff befindliche Kupplung in vergrößerter Darstellung, Figur 6 ein Diagramm mit der Darstellung des Momentenverlaufs im Betrieb der Kupplung und Figur 7 eine Teil-Seitenansicht der Kupplung im Bereich eines Mitnehmers und einer Vertiefung in vergrößerter Darstellung.

Beschreibung des Ausführungsbeispieles

Die erfindungsgemäße Kupplung 10 gemäß Figur 1 dient zur Übertragung einer reversiblen Drehbewegung von einer Antriebswelle 12 auf eine Abtriebswelle Ik. Die Kupplung 10 weist zwei flanschartig ausgebildete Kupplungshälften l6 und l8 auf, von denen die eine Kupplungshälfte l6 auf der Antriebswelle 12 und die andere Kupplungshälfte l8 auf der Abtriebswelle angeordnet sind. Die eine, antriebsseitige Kupplungshälfte weist vier Permanetmagnetstücke 20 auf, welche in einer zentrischen, zur abtriebsseitigen Kupplungshälfte 18 hin offene topfartige Vertiefung 22 angeordnet sind und einen Magnetgenerator bilden (Figuren 1 bis 3)· Zwischen den Permanentmagnetstücken 20 und dem Boden 24 der Vertiefung 22 ist ein ringförmiges, ferromagnetisches Rückschlußelement 26 angeordnet. Auch die andere, abtriebsseitige Kupplungshälfte l8 besteht aus einem ferromagnetischen Material. Die Tiefe der Vertiefung 22 ist auf die Dicke der Pemanentmagnetstücke 20 zusätzlich der Dicke des Rückschlußelements 26 abgestimmt. Die Durchmesser der beiden Kupplungshälften l6 und 18 sind gleichgroß. Der

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29 durch die Dicke der Topfwand gebildete Ringrandbereich/der antriebsseitigen Kupplungshälfte 16 erstreckt sich also bis zu der Stirnfläche der Permanentmagnetstücke 20, welche dem abtriebsseitigen Kupplungsflansch 18 zugewandt ist. In der dem abtriebsseitigen Flansch 18 zugewandten ringförmigen Stirnfläche 28 sind drei nutartige Vertiefungen 30 angeordnet (Figur I), welche zur Stirnfläche hin offen sind und radial verlaufen. Diese nutartigen Vertiefungen sind an der Stirnfläche 28 gleichmäßig verteilt, also zur Nachbarvertiefung um jeweils 120° versetzt angeordnet. Diese nutartigen Vertiefungen bilden Aufnahmen für Mitnehmer 32, welche an dem Ringrandbereich 34 des abtriebsseitigen Flansches 18 in Richtung der Drehachse vorspringen-, der der ringförmigen Stirnfläche 28 des antriebsseitigen Flansches 16 gegenüberliegt. Der aus einem ferromagnetischen Material bestehende, die abtriebsseitige Kupplungshälfte bildende Flansch 18 ist mit einem zentrisch angeordneten, sich in Richtung der Drehachse erstreckenden Zentrierzapfen 36 versehen, dem eine Lagerausnehmung 38 in dem Magnetgenerator (vier Permanentmagnetstücke 20) zugeordnet ist. Diese Lagerausnehmung 38 setzt sich auch in die Zentralbohrung des ringförmigen Rückschlußelements 26 fort. Wie insbesondere aus den Figuren 4 und 5 ersichtlich ist, weisen die Mitnehmer 32 einen Querschnitt auf, der im wesentlichen den eines Zahnradzahnes entspricht. Die Form der den Mitnehmern 32 zugeordneten Vertiefungen 30 ist im wesentlichen der Form einer Zahnrad-Zahnlücke angenähert. Dabei bilden die den Zahnflanken entsprechenden Seitenflächen die Mitnahmeflächen, welche im Betrieb der Kupplung 10 aneinander anliegen und die Drehbewegung von der antriebsseitigen-Kupplungshälfte l6 auf die abtriebsseitige Kupplungshälfte übertragen. Dabei ist der Querschnitt eines jeden Mitnehmers so gewählt, daß je nach Drehrichtung nur die in Drehrichtung weisende Seitenfläche 40 mit der ihr zugeordneten Seitenfläche 40 der nutartigen Vertiefung 30 zusammenwirkt, das heißt an dieser zur Anlage kommt. Die Seitenflächen 40 sind, bezogen auf die Richtung 42 der zu übertragenden Bewegung so angeordnet,

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daß sie mit der Drehrichtung 42 einen von 90° abweichenden Winkel di bilden (Figur 7). Es hat sich gezeigt, daß es in manchen Fällen von Vorteil ist, wenn eine der miteinander zusammenwirkenden Seitenflächen 40 eines jeden Mitnehmer-Vertiefungspaares gekrümmt, vorzugsweise ballig ausgebildet ist, weil dadurch das Lösemoment präzise eingehalten werden kann.

Im Betrieb dreht die Kupplung nach einer der Richtungen des Doppelpfeiles 42 (Figur 7). Dabei liegt die in die jeweilige Drehrichtung weisende Seitenfläche 40 eines jeden Mitnehmers an der ihr zugeordneten, zugewandten Seitenflächen 40 der jeweiligen nutartigen Vertiefung 30 an. Bei der Darstellung gemäß Figur 4 ist die Kupplung in eingerücktem Zustand dargestellt. Wie jedoch ersichtlich ist, liegt noch keines der · Flächenpaare 40 aneinander an. Die Kupplung überträgt also noch keine Bewegung. Die von dem Magnetgenerator 20 ausgehende Einzugskraft hält die abtriebsseitige Kupplungshälfte 18 in Eingriff mit der antriebsseitigen Kupplungshälfte 16 (siehe auch Figur 2). Je nach Größe des Flankenwinkels oC (Figur 7), der Größe des Reibungskoeffizienten zwischen den einander zugewandten und miteinander zusammenarbeitenden Flächen 40 der Mitnehmer 32 und der nutartigen Vertiefungen 30 sowie in Abhängigkeit von der Größe der Magnetkraft kann nun ein bestimmtes Moment übertragen werden. Siehe dazu das in Figur 7 eingezeichnete Kräfteparallelogramm. Wird dieses vorbestimmte Moment überschritten, löst die Kupplung 10, indem die Mitnehmer 32 der abtriebsseitigen Kupplungshälfte l8 aus ihren nutartigen Vertiefungen 30 gedrückt werden (Figur 5)· Selbstverständlich spielt dabei auch die Größe der Magnetkräfte eine nicht unerhebliche Rolle. Wie aus Figur 6 ersichtlich ist, kann mit der erfindungsgemäßen Kupplung 10 eine Kraft übertragen werden, welche kurz vor dem Scheitelpunkt 50 der Kurve 52 liegt. Im Moment des Auslösens fällt die Momentkurve 52 fast auf Null ab. Das zu übertragende Moment wird nun alleine durch die noch wirksame Magnetkraft und die Reibung zwischen der

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Kopffläche 54 und der Stirnfläche 28 des Magnetgenerators 20 bestimmt. Diese Magnetkraft ist aber durch den Luftspalt 58, dessen Größe der Höhe der Mitnehmer 32 entspricht, erheblich herabgesetzt worden. Im Moment des Lösens der Kupplung erfolgt also eine Relativbewegung zwischen der antriebsseitigen Kupplungshälfte 16 und der abtriebsseitigen Kupplungshälfte l8. Es hat sich gezeigt, daß der Winkel oC in der Praxis je nach Anforderung an die Kupplung, des gewählten Reibungskoeffizienten und der vorhandenen Magnetkraft zweckmäßig zwischen 85° und 30° liegt. Um den Reibungseinfluß zwischen den Seitenflächen 40 der Mitnehmer 32 und der nutartigen Vertiefungen 30 so gering wie möglich zu halten, kann es von Vorteil sein, wenn eine der beiden Mitnahmeflächen 40 gekrümmt oder ballig ausgebildet ist. Dadurch wird eine linien- bzw. punktförmige Berührung der Formschlußteile und ein abnehmender Plankenwinkel auf der Gleitfläche angestrebt. Der Grenzwert zum Lösen der Kupplung kann dadurch besonders genau definiert und die Auskupplungszeit verkürzt werden.

Auch wenn das beschriebene Ausführungsbeispiel auf eine Kupplung zum übertragen einer Drehbewegung gerichtet ist, ist es auch denkbar, eine nach dem beschriebenen Prinzip arbeitende Kupplung zum Übertragen einer geradlinigen Bewegung zu verwenden.

Die erfindungsgemäße Kupplung kann beispielsweise in Zentralverriegelungseinrichtungen für Öffnungen in einer Kraftfahrzeugkarosserie verwendet werden. Weitere Verwendungsmöglichkeiten sind zu sehen bei Garagentorantrieben, Türantrieben für Aufzüge usw., Fensterheber-Schiebedach- und Antennenantrieben in Kraftfahrzeugen, wobei der Überlastpunkt nach bestimmten Kriterien des zu verstellenden Bauelements oder aber auch nach Kriterien der Sicherheit für die Bedienungsperson ausgelegt werden kann.

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Claims

R. 5631 30.7.1979 Sa/Sm ROBERT BOSCH GMBH, 7000 Stuttgart 1 Ansprüche

1. Kupplung zum Übertragen eines Moments von einem treibenden Element auf ein getriebenes Element, bei der die eine Kupplungshälfte einen Magnetgenerator und die andere Kupplungshälfte ein ferromagnetisches Bauteil aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Kupplungshälfte (16 bzw. 18) wenigstens einen sich zur anderen Kupplungshälfte (18 bzw. 16) erstreckenden Mitnehmer (32) hat, dem eine Vertiefung (30) in der anderen Kupplungshälfte (18 bzw. 16) zugeordnet ist und daß die beiden im Betrieb der Kupplung (10) aneinander anliegenden Mitnahmeflächen (40) mit der Richtung (42) des zu übertragenden Moments einen von 90 abweichenden Winkel ( OC ) bilden.

2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetgenerator durch wenigstens einen Permanentmagneten (20) gebildet ist.

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3. Kupplung zum übertragen einer Drehbewegung, nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungshälften (16 und 18) durch an den einander zugewandten Enden einer Antriebswelle (12) und einer Abtriebswelle (14) angeordnete Plansche (16 bzw. 18) gebildet sind und sich der Mitnehmer (32) in Richtung der Drehachse erstreckt.

4. Kupplung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Mitnehmer (32) parallel zur Drehachse in ümfangsrichtung geschnitten einen Querschnitt aufweist, der im wesentlichen dem eines Zahnradzahnes entspricht und daß die Form der Vertiefung (30) der einer Zahnrad-Zahnlücke angenähert ist, wobei die einander zugewandten Zahnflanken die Mitnahmef11chen

(40) bilden.

5. Kupplung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetgenerator (20) in einer zentrischen, zum anderen Flansch (18 bzw. 16) offenen Vertiefung (22) des einen Flansches (16) angeordnet ist.

6. Kupplung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetgenerator vorzugsweise aus vier Magnetstücken (20) besteht und daß auf der von dem anderen Flansch (18) abgewandten Seite des Magnetgenerators (20) in der Vertiefung (22) ein ferromagnetisches Rückschlußelement (26) angeordnet ist.

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7. Kupplung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der eine, den Magnetgenerator (20) aufnehmende Flansch (l3) aus einem magnetisch nichtleitenden Material, vorzugsweise einem Kunststoff gefertigt ist.

8. Kupplung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der andere Flansch (18) aus einem ferromagnetischen Material besteht.

9. Kupplung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchmesser der beiden Flansche (16, 18) gleichgroß sind und daß in der dem abtriebsseitigen Flansch (18) zugewandten ringförmigen Stirnfläche (28) des antriebsseitigen Flansches (16) vorzugsweise drei als zur Drehachse gerichtete Nuten ausgebildete Vertiefungen (30) angeordnet sind.

10. Kupplung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der dem ringförmigen Randbereich (29) des antriebsseitigen Flansches (16) gegenüberliegende Ringrandbereich (3*0 des abtriebsseitigen Flansches (18) die in Richtung der Drehachse vorspringenden Mitnehmer (32) trägt.

11. Kupplung nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Mitnehmer (32) bzw. die diesen zugeordneten Vertiefungen (30) am Umfang der Flansche (16 bzw. 18) gleichmäßig verteilt angeordnet sind.

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12. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Mitnahmeflächen (40) mit der Richtung (42) des zu übertragenden Moments einen Winkel (OC) zwischen 85° und 30° bilden.

13· Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine der beiden jeweils miteinander zusammenarbeitenden Mitnahmeflächen (40) gekrümmt, vorzugsweise ballig ausgebildet ist.

14. Kupplung nach einem der Ansprüche 3 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß vorzugsweise die andere, das ferromagnetische Bauteil aufweisende Kupplungshälfte (l8) einen sich in Richtung der Drehachse erstreckender Zentrierzapfen (36) aufweist, dem eine Lagerausnehmung (38) in der anderen Kupplungshälfte (16) zugeordnet ist.

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