DE2932661A1

DE2932661A1 - CLUTCH

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/SmH. 5631
3O.7.1979 Sa / Sm

ROBERT BOSCH GMBH, 7OOO Stuttgart 1

Kupplungcoupling

State of the art

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.The invention is based on a coupling according to the preamble of the main claim. A magnetic coupling is already known in which the magnetic generator is separated from the other coupling half by a gap. That of such a clutch The torque to be transmitted is solely dependent on the magnetic force. Furthermore, there is always a so-called slip between the coupling halves. Such a coupling is not suitable as an overload clutch.

Advantages of the invention

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.The coupling according to the invention with the characterizing features of the main claim are the advantage _s that tuned depending on the magnitude of the friction between the two coupling halves and the size of the magnetic force by the size of the angle between the driving surfaces and the moving direction of the coupling very accurately to a specific release torque can.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Kupplung möglich.The measures listed in the subclaims are advantageous developments and improvements of the main claim specified coupling possible.

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- f- R- 5631- f- R- 5631

(ρ Sa/Sm (ρ Sa / Sm

Zeichnungdrawing

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.An embodiment of the invention is shown in the drawing and explained in more detail in the following description. FIG. 1 shows the coupling with the coupling halves pulled apart, and FIG. 2 shows a section through the in Engaging clutch, Figure 3 is a section through the disengaging clutch, Figure 4 is a partial section through the engaged clutch in an enlarged view, Figure 5 is a partial section through the disengaged clutch in an enlarged view, FIG. 6 is a diagram showing the torque curve during operation of the coupling and FIG. 7 shows a partial side view of the coupling in the area of a driver and a Enlarged deepening.

Description of the embodiment

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. DerThe coupling 10 according to the invention according to FIG. 1 serves to transmit a reversible rotary movement from a drive shaft 12 to an output shaft Ik. The coupling 10 has two flange-like coupling halves l6 and l8, of which one coupling half l6 is arranged on the drive shaft 12 and the other coupling half l8 is arranged on the output shaft. The one drive-side coupling half has four permanent magnet pieces 20, which are arranged in a central, pot-like recess 22 open towards the output-side coupling half 18 and form a magnet generator (FIGS. 1 to 3) between the permanent magnet pieces 20 and the bottom 24 of the recess 22 an annular, ferromagnetic yoke element 26 is arranged. The other coupling half l8 on the output side also consists of a ferromagnetic material. The depth of the recess 22 is matched to the thickness of the permanent magnet pieces 20 in addition to the thickness of the return path element 26. The diameters of the two coupling halves l6 and 18 are of the same size. Of the

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- rf - R. 5631- rf - R. 5631

Sa/SmSat / Sm

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,29 ring edge area formed by the thickness of the pot wall / the drive-side Coupling half 16 extends up to the end face of the permanent magnet pieces 20, which is the output side Coupling flange 18 faces. In the annular end face facing the flange 18 on the output side 28 three groove-like depressions 30 are arranged (FIG. I), which are open towards the end face and are radial get lost. These groove-like depressions are evenly distributed on the end face 28, that is to say with respect to the adjacent depression arranged offset by 120 °. These groove-like depressions form receptacles for drivers 32, which on the Ring edge area 34 of the output-side flange 18 in the direction projecting from the axis of rotation, which lies opposite the annular end face 28 of the flange 16 on the drive side. The one made of a ferromagnetic material, the one on the output side The flange 18 forming the coupling half has a centrally arranged, extending in the direction of the axis of rotation extending centering pin 36 is provided, which has a bearing recess 38 is assigned in the magnetic generator (four permanent magnet pieces 20). This bearing recess 38 is set also continues into the central bore of the annular return path element 26. As can be seen in particular from FIGS. 4 and 5 is, the drivers 32 have a cross section which corresponds essentially to that of a gear tooth. the The shape of the depressions 30 assigned to the drivers 32 is shown in FIG substantially approximated the shape of a gear-tooth gap. The side surfaces corresponding to the tooth flanks form here the driving surfaces which bear against one another during operation of the coupling 10 and the rotary movement of the coupling half on the drive side Transfer l6 to the coupling half on the output side. Here is the cross-section of each driver chosen so that, depending on the direction of rotation, only the side face 40 pointing in the direction of rotation with the side face assigned to it 40 of the groove-like recess 30 interacts, that is to say comes to rest against it. The side surfaces 40 are, based on the direction 42 of the movement to be transmitted is arranged so

130013/0069 "^M 130013/0069 " ^M.

-X- R. 5631 -X- R. 5631

Sa/SmSat / Sm

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. that they form an angle di other than 90 ° with the direction of rotation 42 (FIG. 7). It has been shown that in some cases it is advantageous if one of the interacting side surfaces 40 of each driver recess pair is curved, preferably convex, because this allows the loosening torque to be maintained precisely.

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 derDuring operation, the coupling rotates in one of the directions of the double arrow 42 (FIG. 7). In this case, the side surface 40 of each driver, pointing in the respective direction of rotation, rests against the associated, facing side surfaces 40 of the respective groove-like recess 30. In the illustration according to FIG. 4, the clutch is shown in the engaged state. As can be seen, however, none of the pairs of surfaces 40 are in contact with one another. So the clutch does not yet transmit any movement. The pull-in force emanating from the magnetic generator 20 keeps the output-side coupling half 18 in engagement with the drive-side coupling half 16 (see also FIG. 2). Depending on the size of the flank angle oC (Figure 7), the size of the coefficient of friction between the facing and cooperating surfaces 40 of the drivers 32 and the groove-like depressions 30 and depending on the size of the magnetic force, a certain moment can now be transmitted. See the parallelogram of forces drawn in FIG. If this predetermined torque is exceeded, the clutch 10 releases by pressing the drivers 32 of the output-side clutch half 18 out of their groove-like depressions 30 (FIG. 5). Of course, the magnitude of the magnetic forces also plays a not insignificant role. As can be seen from FIG. 6, with the coupling 10 according to the invention, a force can be transmitted which lies shortly before the apex 50 of the curve 52. At the moment of triggering, the moment curve 52 drops almost to zero. The torque to be transmitted is now only due to the still effective magnetic force and the friction between the

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R. 5631 Sa/SmR. 5631 Sa / Sm

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.Head surface 54 and the end face 28 of the magnetic generator 20 are determined. However, this magnetic force has been considerably reduced by the air gap 58, the size of which corresponds to the height of the driver 32. At the moment when the clutch is released, there is a relative movement between the drive-side clutch half 16 and the driven-side clutch half l8. It has been shown that the angle oC in practice is appropriately between 85 ° and 30 °, depending on the requirements of the clutch, the selected coefficient of friction and the existing magnetic force. In order to keep the influence of friction between the side surfaces 40 of the driver 32 and the groove-like depressions 30 as low as possible, it can be advantageous if one of the two driver surfaces 40 is curved or convex. As a result, a line or point contact of the form-fitting parts and a decreasing plank angle on the sliding surface are sought. The limit value for releasing the clutch can thereby be defined particularly precisely and the disengagement time shortened.

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. Even if the embodiment described is directed to a coupling for transmitting rotary motion, it is it is also conceivable to use a coupling operating according to the principle described for transmitting a linear movement.

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.The coupling according to the invention can, for example, be used in central locking devices can be used for openings in a motor vehicle body. Other uses can be seen on garage door drives, door drives for elevators, etc., window lifters, sunroofs and antenna drives in motor vehicles, the overload point according to certain criteria of the component to be adjusted or else can be designed according to criteria of safety for the operator.

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Claims

R. 5631 7/30/1979 Sa / Sm ROBERT BOSCH GMBH, 7000 Stuttgart 1 claims

1. Clutch for transmitting a moment from a driving force Element on a driven element with one coupling half a magnetic generator and the other coupling half have a ferromagnetic component, characterized in that that one coupling half (16 or 18) extends at least one to the other coupling half (18 or 16) Has driver (32) to which a recess (30) in the other coupling half (18 or 16) is assigned and that the two driving surfaces (40) resting against one another during operation of the coupling (10) with the direction (42) of the to be transmitted Moments form an angle (OC) other than 90.

2. Coupling according to claim 1, characterized in that the magnetic generator by at least one permanent magnet (20) is formed.

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Sat / Sm

3. Coupling to transmit a rotary movement, after one of the Claims 1 or 2, characterized in that the coupling halves (16 and 18) through at the mutually facing ends a drive shaft (12) and an output shaft (14) arranged planes (16 or 18) are formed and the driver (32) extends in the direction of the axis of rotation.

4. Coupling according to claim 3, characterized in that the driver (32) cut parallel to the axis of rotation in the circumferential direction has a cross section which corresponds essentially to that of a gear tooth and that the shape of the recess (30) approximates that of a gear tooth gap, whereby the tooth flanks facing each other are the driving surfaces

(40) form.

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

6. Coupling according to one of claims 2 to 5, characterized in that that the magnet generator preferably consists of four magnet pieces (20) and that on that of the other flange (18) facing away from the magnetic generator (20) in the recess (22) a ferromagnetic yoke element (26) is arranged.

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Sat / Sm

7. Coupling according to claim 6, characterized in that the one, the magnetic generator (20) receiving the flange (L3) a magnetically non-conductive material, preferably a plastic is made.

8. Coupling according to one of claims 5 to 7, characterized in that that the other flange (18) consists of a ferromagnetic material.

9. Coupling according to one of claims 7 or 8, characterized in that that the diameters of the two flanges (16, 18) are of the same size and that in the flange on the output side (18) facing the annular end face (28) of the drive-side flange (16) preferably three than to the axis of rotation directed grooves formed recesses (30) are arranged.

10. Coupling according to claim 9, characterized in that the ring-shaped edge region (29) of the drive-side flange (16) opposite the annular edge region (3 * 0 of the output-side flange (18) carries the projecting driver (32) in the direction of the axis of rotation.

11. Coupling according to one of claims 9 or 10, characterized in that that the drivers (32) or the depressions (30) assigned to them on the circumference of the flanges (16 or 18) are arranged evenly distributed.

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Sat / Sm

12. Coupling according to one of claims 1 to 11, characterized in that that the driving surfaces (40) with the direction (42) of the torque to be transmitted an angle (OC) between Form 85 ° and 30 °.

13 · Coupling according to one of Claims 1 to 11, characterized in that that one of the two mutually cooperating driving surfaces (40) is curved, preferably is convex.

14. Coupling according to one of claims 3 to 13, characterized in that that preferably the other, the ferromagnetic component having coupling half (l8) is in Has centering pin (36) extending in the direction of the axis of rotation, to which a bearing recess (38) is assigned in the other coupling half (16).

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