DE3000358C2

DE3000358C2 - Elektromagnetisch betätigbare Reibscheiben-Kupplung

Info

Publication number: DE3000358C2
Application number: DE3000358A
Authority: DE
Inventors: Hisanobu Katsuta Kanamaru; Kosaku Katsuta Sayo; Atsushi Suginuma; Hideo Mito Tatsumi
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1979-01-08
Filing date: 1980-01-07
Publication date: 1983-10-20
Also published as: DE3000358A1; JPS5839257B2; JPS5594032A; US4295553A

Description

dadurch gekennzeichnet, daß der Innenschenkel (153) des Spulenkörpers (15) an einem dem

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35 Boden (152) des Spulenkörpers benachbarten zweiten Teil (153a) seiner axialen Erstreckung mit dem Spulenhalter (20) durch Preßpassung verbunden ist

2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Materialdicke des ersten und des zweiten Teils (152,153S^m wesentlichen gleich groß ist, jedoch größer als die Materialdicke der übrigen Teile der Schenkel (151,153) des Spulenkörpers (15).

3. Kupplung nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch eine im zweiten Teil (153aJ des Innenschenkels (153) ausgebildete Ringnut (154), die mit einem Teil des Materials des Spulenhalters (20) ausgefüllt ist aufgrund von dessen unter Preßdruck erfolgter plastischer Verformung.

4. Kupplung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringnut (154) am Grund abgerundet ist und einen im wesentlichen V-förmigen Querschnitt hat

5. Kupplung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringnut (154) am Grund flach ist und einen im wesentlichen trapezförmigen Querschnitt hat.

6. Kupplung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringnut (154) oben 0,6 bis 1,6 mm breit und 0,1 bis 1 mm, vorzugsweise 0,2 bis 0,6 mm tief ist.

7. Kupplung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die einander gegenüberliegenden Enden der Ringnut (154) einen Winkel von 80 bis 120° einschließen.

Die Erfindung betrifft eine elektromagnetisch betätigbare Reibscheiben-Kupplung mit einer zylindrischen treibenden Kupplur.gshälfte, die stirnseitig mit einer Reibfläche versehen ist, mit einer mit Abstand axial neben dieser Reibfläche angeordneten Ankerscheibe, die mit einer getriebenen Welle verbunden ist, mit einem mit einer Erregerwicklung versehenen ringförmigen Spulenkörper mit zur Ankerscheibe offenem U-förmigen Querschnitt, der fest mit einem feststehenden Gehäuse verbunden ist und in eine mit zylindrischen Wänden versehene Ringnut in der treibenden Kupplungshälfte hineingreift, wobei die Außen- und Innenschenkel des U-förmigen Spulenkörpers auf ihrer den zylindrischen Wänden der Ringnut der treibenden Kupplungshälfte zugewandten Seite jeweils eine zylindrische Fläche und auf ihrer der Wicklung zugewandten Seite jeweils eine kegelige Fläche derart aufweisen, daß sich die Schenkelquerschnitte zur Ankerscheibe hin verjüngen, und ein erster Teil des Spulenkörpers einen Boden bildet, der die beiden Schenke! miteinander verbindet und auf der der Ankerscheibe abgewandten Seite angeordnet ist.

Eine derartige betätigbare Reibungskupplung zeigt die US-PS 35 65 223. Dabei sind drei voneinander unabhängige Teile zu einer einzigen Vorrichtung mit wenigstens zwei Verbindungsstellen verbunden, so daß ein zeitraubender Vorgang für die Herstellung der Verbindungen ausgeführt werden mußte.

Wenn die Erregervorrichtung dieser Art mit den Bauteilen einer elektromagnetischen Kupplung zusammengebaut wird, werden die Flächen der zylindrischen Spulenkörper mit sehr kleinen Spielen neben einer umlaufenden Welle angeordnet. Die vielen konzentrisch zueinander zu haltenden Flächen der Vorrichtung gehören zu unterschiedlichen Teilen, so daß eine dieser ■ Flächen als Bezugsfläche verwendet und die übrigen Flächen spanabhebend bearbeitet werden müssen. Dies macht den Bearbeitungsvorgang zeitraubend und mühsam.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine elektromagnetisch betätigbare Reibungskupplung der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß die Feinbearbeitung von miteinander zu verbindenden Teilen eingespart wird.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Hauptanspruchs angeführten Merkmale.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Gesamtanordnung läßt sich leicht herstellen, da sie eine kleinere Anzahl von eine Bearbeitung erfordernden Oberflächen als im Stand der Technik üblich aufweist.

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Kupplung ist in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 einen senkrechten Schnitt der wesentlichen Teile der elektromagnetischen Kupplung einschließlich der Erregervorrichtung;

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F i g. 2 bis 4 die Art, in der die Spulenhalter auf den Spulenkörper der Erregervorrichtung aufgepaßt wird,' wobei

F i g. 2 ein senkrechter Schnitt des Spulenkörpers und F i g. 3 ein senkrechter Schnitt des Spulenhalters ist, und wobei

Fig.4 die Art zeigt, in der Druck auf die Anordnung des Spulenkörpers und des Spulenhalters durch Metallgesenke ausgeübt wird; ι ο

Fig.5 eine Detaildarstellung der zwischen dem Spulenkörper und dem Spulenhalter ausgebildeten Verbindung;

F i g. 6 eine Ansicht zur Erläuterung der Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Kupplung;

F i g. 7 einen senkrechten Schnitt der Anordnung der Erregervorrichtung mit einer weiteren Ausführungsform.

F ι g. 1 zeigt einen senkrechten Schnitt der oberen Hälfte einer elektromagnetischen Reibscheiuen-Kupplung. Die Kupplung enthält eine an einer getriebenen Welle 1 eines nicht gezeigten Kompressors befestigte Nabe 2, ein aus einem magnetischen Material im wesentlichen in Form eines liegenden U gebildeten Eingangsdrehglieds 6, das über einen nicht gezeigten Keilriemen mit einer als Antriebsquelle dienenden Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschine verbunden ist, eine Ankerscheibe 5 aus magnetischem Material, die im Abstand neben dem Eingangsdrehglied 6 angeordnet ist, eine Federplatte 4 zur Befestigung der Ankerscheibe 5 an der Nabe 2 über eine Tragplatte 3, und die Erregervorrichtung 10, die die Ankerscheibe 5 in und außer Reibeingriff mit dem Eingangsdrehglied 6 bringt. Das Eingangsdrehglied 6 enthält drei durch Kupferringe 65a und 656 miteinander verbundene Teile 61,62 und 63. Die Erregervorrichtung 10 enthält eine Erregerwicklung 11. Wenn der Erregerwicklung 11 Strom zugeführt wird, wird durch die Erregerwicklung 11 eine magnetomotorische Kraft erzeugt, die längs eines Hauptmagnetkreises einen Magnetfluß erzeugt, um die bewegliche Ankerscheibe 5 gegen die Vorspannkraft der Federplatte 4 so in Reibeingriff mit dem Eingangsdrehglied 6 zu bringen, daß das Antriebsmoment der Antriebsquelle über die Ankerscheibe 5, die Federplatte 4, die Tragplatte 3, die Nabe 2 und die Welle 1 auf den Kompressor zu dessen Betätigung übertragen wird. Wenn kein Strom zur Erregerwicklung 11 geleitet wird, wird die Ankerscheibe 5 durch die Vorspannkraft der Federplatte 4 außer Eingriff mit dem Eingangsdrehglied 6 gehalten.

Die Erregervorrichtung 10 enthält ferner einen Spulenkörper 15 und einen Spulenhalter 20, der vorzugsweise aus einem nichtmagnetischen Material hergestellt ist. Gemäß F i g. 2 enthält der Spulenkörper 15 einen äußeren Schenkel 151, einen inneren Schenkel 153 und einen Boden 152, der die beiden Schenkel 151 und 153 miteinander verbindet. Der Spulenkörper 15 hat eine ringförmige zylindrische Gestalt im wesentlichen in Form eines liegenden U. Der Spulenkörper 15 wird mittels einer Presse in einem Stück aus einem <>o ringförmigen Blech aus niedriggekohltem Stahl (ferromagnetischer Weichstahl) geformt. Auf der inneren Umfangsfläche des Innenflansches 153 des Spulenkörpers 15 ist eine Ringnut 154 ausgebildet. Die beiden Schenkel 151 und 153 haben in der Nähe des Bodens 152 einen Teil großer Dicke. Der Innenschenkel 153 hat in der Nähe des Bodens 152 einen Teil 153a großer eeeebener Dicke t mit einer Höhe H. Die Dicken eines an den Teil 153a angrenzenden sich verjüngenden Teils 153Ä nimmt bis zu einem oberen Teil kleiner Dicke ' allmählich ab. Bei der dargestellten .Ausführungsform hat der Schenkel 153 einen Außendurchmesser Da, = 104 mm, während der Teil 153a eine Höhe H von 6 mm und eine Dicke t von 4,5 mm hat

Gemäß Fig.3 hat der Spulenhalter 20 einen zylindrischen Teil 201, einen Flansch 202 und einen umgebogenen Teil 203. Der Spulenhalter 20 wird durch Kalt- oder Warmformen in einem Stück aus Eisenblech geformt Ein Lager 12 ist zum Lagern des Eingangsdrehglieds durch Preßsitz auf der äußeren Umfangsfläche des zylindrischen Teils 201 befestigt. Zwischen dem Außendurchmesser des umgebogenen Teils 203 des Spulenhalters 20 und dem Innendurchmesser des Innenschenkels 153 besteht ein Unterschied.

Die Anordnung 14 (Fig. 1) wird ausgebildet durch Einsetzen des Spulennalters 20 in einen durch den Innenschenkel 153 gebildeten Raum von der Seite des Bodens 152 her, durch Preßpassen der äußeren Umfangsfläche des umgebogenen Teils 203 auf die Innenseite des Schenkels 153 und durch Klemmen des umgebogenen Teils 203 an seinem Einbauort an den Innenschenkel 153.

Der Spulenhalter 20 wird gemäß F i g. 1 bei 13 auf einen Aufnahmeteil 8 eines Kompressorgehäuses geschraubt.

F i g. 4 zeigt die Art, in der der Spulenkörper 15 und der Spulenhalter 20 fest miteinander verbunden werden. Der Spulenhalter 20 wird in den durch den Innenschenkel 153 gebildeten Raum so eingesetzt, daß eine Schulter des Flansches-202 und der umgebogene Teil 203 des letzteren auf den Teil 153a und die Innenseite des Bodens 152 gepreßt werden. Dann werden der Spulenkörper 15 und der Spulenhalter 20 in den angegebenen gegensekigen Stellungen gehalten und durch Metallgesenke 301 und 302 anein andergeklemmt. Das Metallgesenk 302 übt auf den Spulenkörper 15 eine Klemmkraft aus, die groß genug ist, um eine plastische Verformung des Spulenkörpers 15 herbeizuführen. Danach wird ein weiteres Metallgesenk 303 in einen zwischen dem Innenschenkel 153 und dem zylindrischen Teil 201 des Spulenhalters 20 gebildeten Raum eingesetzt. In diesem Zeitpunkt wird ein Teil des Flansches 202 durch einen Vorsprung 304 am vorderen Ende des Metallgesenks 303 beaufschlagt und unterliegt einer plastischen Verformung, so daß das Material des Flansches 201 in die Ringnut 154 fließt, so daß der Spulenkörper 15 und der Spulenhalter 20 fest aufeinandergepreßt sind. Die zwischen dem Innenschenkel 153 und dem umgebogenen Teil 203 wirkende Schub- oder Scherkraft beträgt etwa 6 t.

Fig. 5 zeigt im einzelnen die zwischen dem Spulenkörper 15 und dem Spulenhalter 20 ausgebildete Verbindung. Die Ringnut 154 auf der inneren Umfangsfläche des Innenschenkels 153 befindet sich vorzugsweise um eine Strecke l\ = 1,0 bis 1,2 mm von der oberen Fläche des Flansches 202 entfernt und hat einen Neigungswinkel von <x = 80 bis 120°. Die durch den Vorsprung 304 des Metallgesenks 303 am Flansch 202 ausgebildete Ausnehmung ist von der oberen Fläche des Flansches 202 um eine Strecke h = 0,6 bis 0,8 mm entfernt, hat einen Neigungswinkel von β = 30 bis 45° und e'ne Breite von B = 0,3 bis 0,8 mm. Die Ringnut 154 hat an ihrer Oberseite eine Breite von vorzugsweise 0,6 bis 1,6 mm und eine Tiefe von 0,1 bis 1,0 mm, vorzugsweise 0,2 bis 0,6 mm. Der Grund der Ringnut 154 kann, wie dareeiitellt. eekrümmt oder flach sein. Im

letzteren Fall hat die Ringnut einen trapezförmigen Querschnitt.

Nachdem zur Herstellung der oben beschriebenen Anordnung 14 der Spulenhalter 20 auf den Spulenkörper 15 gepaßt ist, wird die äußere Umfangsfläche des zylindrischen Teils 201 des Spulenhalters 20 bearbeitet unter Verwendung der äußeren Umfangsfläche des Schenkels 151 und der inneren Umfangsfläche des Innenschenkels 153 (mit dem Durchmesser Ch in F i g. 2) als Bezugsflächen. Die äußere und die innere Umfangsfläche des Spulenkörpers 15 können leicht konzentrisch zueinander gemacht werden, wenn sie durch eine Presse hergestellt werden, da sie zum gleichen Teil gehören. Ihre Konzentrizität wird durch das Aufpassen des Spulenhaliers 20 auf den Spulenkörper 15 nicht wesentlich beeinträchtigt aufgrund der Querschnittsform des Spulenkörpers 15 und der sorgfältigen Wahl der Stellung, in der die Verbindung zwischen ihnen, wie oben ausgeführt, ausgebildet ist.

Durch Bearbeiten der äußeren Umfangsfläche des zylindrischen Teils 201 des Spulenhalters 20 durch Verwenden der äußeren und inneren Umfangsflächen der Schenkel 151 und 153 des Spulenkörpers 15 als Bezugsflächen, ist es möglich, den zylindrischen Teil 201 mit einem hohen Maß an Genauigkeit konzentrisch mit den Schenkeln 151 und 153 zu machen, so daß Spalte g\ und g₂ (vgl. F i g. 6) zwischen der Anordnung 14 und dem Eingangsdrehglied 6 im wesentlichen dieselben Konstruktionswerte haben können.

Nach Beendigung der Bearbeitung des zylindrischen Teils 201 wird die innere Umfangsfläche des umgebogenen Teils 203 bearbeitet unter Verwendung des Schenkels 151 und des Innenschenkels 153 als Bezugsflächen. Danach wird die Unterseite des Flansches 202 so bearbeitet, daß sie mit der inneren Umfangsfläche des umgebogenen Teils 203 einen rechten Winkel einschließt, wodurch eine Öffnung 204 (vgl. F i g. 6) zur Bildung einer Zapfenverbindung hergestellt wird.

Der Aufnahmeteil 8 des Kompressorgehäuses hat einen rechten Winkel. Seine äußere umfangsfläche ist so bearbeitet, daß sie konzentrisch zur Achse der Welle 1 ist, so daß. wenn der Aufnahmeteil 8 in die öffnung 204 zur Bildung der Zapfenverbindung eingesetzt ist, die Anordnung 14 dera-t auf das Kompressorgehäuse gepaßt werden kann, daß die äußeren und inneren Umfangsflächen der Anordnung 14 konzentrisch zur Achse der Welle 1 sind.

Die Erregerwicklung 11 wird in einen Raum 155 zwischen dem Spulenkörper 15 und der wie oben sr^e^^ebenen sn^iTebr2cht£n Anordnun° 14 cirKTPcpt^t In den Raum 155 wird ein Isolierharz 21 gegossen, das aushärtet und die Erregerwicklung 11 am Spulenkörper 15 befestigt, wodurch die Erregervorrichtung 10 gebildet wird.

Zur Erzielung einer zufriedenstellenden magnetischen Wirkungsweise ist die Anordnung 14 der Erregervorrichtung 10 vorzugsweise so gebaut, daß die Spalte g\ und g-> zwischen ihr und dem Eingangsdrehglied 6, das durch die Lagerung 12 konzentrisch zur Anordnung 14 getragen wird, auf ein Minimum gebracht sind. In der Praxis müssen diese Spalte jedoch Größen im Bereich von 0,2 bis 0,5 mm haben, um eine gegenseitige Beeinflussung zwischen einem stationären Teil und einem sich drehenden Teil zu verhindern.

Hierzu müssen die Durchmesser Ch und D₄ des Spulenkörpers 15 eine Toleranz von etwa 0,1 mm haben, wenn der Spulenkörper 15 durch eine Presse hergestellt ist. Die Verformung des Spulenkörpers 15 muß auf unter 0,2 mm herabgesetzt werden, wenn der Spulenhalter 20 zur Herstellung der Anordnung 14 daran angepaßt ist. Es ist wichtig, daß der Spulenkörper 15 konzentrisch zum Spulenhalter 20 ist. Hierzu müssen insbesondere die äußere Umfangsfläche des zylindrischen Teils 201 des Spulenhalters 20 und die innere Umfangsfläche von dessen umgebogenen Teil 203 genau oberflächenbearbeitet werden, um die Konzentrizität des zylindrischen

ίο Teils 201 (mit dem Durchmesser Di) und des umgebogenen Teils 203 (mit dem Durchmesser D₂) auf einem hohen Genauigkeitsniveau (unter ±0,1 mm) zu halten, vgl. F i g. 3. Die übrigen Teile des Spulenhalters 20 müssen nicht bearbeitet werden.

Wenn der Spulenkörper 15 in einer vertikalen Presse hergestellt wird, haben der Außenflansch 151 und der Innenflansch 153 des Spulenkörpers 15 eine Mindestdikke. Wenn der Außen- und der Innenschenkel verjüngt ausgebildet sind, kann die Dicke der unteren Teile des Schenkels dort erhöht werden, wo der Magnetfluß groß ist, und die Dicke der oberen Teile der Flansche kann dort verringert werden, wo der Magnetfluß klein ist. Somit kann die Arbeit einer Presse leicht ausgeführt und trotzdem die Magnetflußdichte in den verschiedenen Teilen des Spulenkörpers 15 gleichmäßig gemacht werden. Von diesem Standpunkt aus sind die Schenkel

151 und 153 des Spulenkörpers 15 vorzugsweise verjüngt ausgebildet.

Wenn aber der Spulenhalter 20 derart auf den Spulenkörper 15 gepaßt ist, daß ein Teil des Flansches 201 des Spulenhalters 20 einer plastischen Verformung unterliegt, die sein Material in die Ringnut 154 zur Bildung der oben beschriebenen Verbindung fließen läßt, kann folgende Störung auftreten:

Der Außenschenkel 151 und der Innenschenkel 153 sind um die kleinen Spalte g, und g₂ mit gegebenen Größen vom Eingangsdrehglied 6 entfernt. Die Größen dieser Spalte sollten durch das Aufpassen des Spulenhalters 20 auf den Spulenkörper 15 keiner Veränderung unterliegen.

Wenn aber der Spulenhalter 20 gemäß F i g. 4 und wie oben beschrieben auf den Spulenkörper 15 aufgepaßt wird, wird der Innenschenkel 153 des Spulenkörpers 15 durch eine große Kraft radial nach außen gedrückt und leicht verformt. Der Innenschenkel 153 befindet sich durch einen kleinen Spalt im Abstand vom Eingangsdrehglied 6, so daß der Innenschenkel 153 eine möglichst große Dicke hat. Der Spulenhalter 20 sollte mit einer öffnung 204 zur Aufnahme des Aufnahmeteils 8 des Kompressorgehäuses zur Bildung einer Zapfenverbindung versehen sein. Dies erfordert, daß die Ringnut 154 auf der inneren Umfangsfläche des Innenschenkels 153, in dem die Verbindung zwischen dem Spulenkörper 15 und dem Spulenhalter 20 ausgebildet ist, sich geringfügig aufwärts vom Boden

152 des Spulenkörpers 15 befindet Somit sollte der Teil 153a von gegebener Dicke und bestimmter Höhe des Innenschenkels 153 sich vom Boden 152 des Spulenkörpers 15 aus aufwärts zu dessen oberer Öffnung

W) erstrecken.

Nachdem der Spulenhalter 20 auf den Spulenkörper 15 aufgepaßt ist, muß die Verbindung zwischen dem Spulenkörper 15 und dem Spulenhalter 20 eine verhältnismäßig große Festigkeit haben, damit die durch elastische Verformung des Flansches 202 des Spulenhalters 20 erzeugte Klemmkraft auf einem hohen Niveau gehalten werden kann. Anders ausgedrückt, das Vorhandensein des Teils 153a von gegebener Dicke ist

wesentlich.

Aus den obigen Gründen enthält der Innenschenkel des Spulenkörpers den Teil 153a gegebener Dicke und Höhe, der sich vom Boden 152 des Spulenkörpers 15 aus aufwärts erstreckt und den an diesen Teil 153a angrenzenden, sich verjüngenden Teil 1536.

F i g. 7 zeigt eine weitere Konstruktionsform der Erfindung, die der dargestellten und oben beschriebenen Ausführungsform mit der Ausnahme ähnlich ist, daß sie den umgebogenen Teil 203 des Spulenhalters 20 nicht aufweist.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Elektromagnetisch betätigbare Reibscheiben-Kupplung

mit einer zylindrischen treibenden Kupplungshälfte, die stirnseitig mit einer Reibfläche versehen ist,

mit einer mit Abstand axial neben dieser Reibfläche angeordneten Ankerscheibe, die mit einer getriebenen Welle verbunden irt,
mit einem mit einer Erregerwicklung versehenen ringförmigen Spulenkörper mit zur Ankerscheibe offenem U-förmigem Querschnitt, der fest mit einem feststehenden Gehäuse verbunden ist und in eine mit zylindrischen Wänden versehene Ringnut in der treibenden Kupplungshälfte hineingreift,

wobei die Außen- und Innenschenkel des U-förmigen Spulenkörpers auf ihren den zylindrischen Wänden der Ringnut der treibenden Kupplungshälfte zugewandten Seite jeweils eine zylindrische Fläche und auf ihrer der Wicklung zugewandten Seite jeweils eine kegelige Fläche derart aufweisen, daß sich die Schenkelquerschnitte zur Ankerscheibe hin verjüngen, und ein erster Teil des Spulenkörpers einen Boden bildet, der die beiden Schenkel miteinander verbindet und auf der der Ankerscheibe abgewandten Seite angeordnet ist,