DE69110884T2

DE69110884T2 - Rotorherstellungsverfahren und elektromagnetische kupplung, in welcher der rotor anwendung findet.

Info

Publication number: DE69110884T2
Application number: DE69110884T
Authority: DE
Inventors: Zdenek Brampton Ontario L6T 3X8 Cerny
Original assignee: Tesma International Inc
Current assignee: Tesma International Inc
Priority date: 1990-04-24
Filing date: 1991-04-23
Publication date: 1995-11-16
Anticipated expiration: 2011-04-24
Also published as: CA2081121A1; DE69110884D1; ATE124508T1; CA2081121C; EP0526505B1; WO1991016551A3; EP0526505A1; ES2074272T3; WO1991016551A2; JPH05506909A; AU7688291A

Description

Die Erfindung betrifft elektromagnetische Kupplungen und insbesondere elektromagnetische Kupplungen von der Art wie sie in Kraftfahrzeugklimaanlagen zum Antreiben des Kompressors verwendet werden.
Die Verwendung von elektromagnetischen Kupplungen zum selektiven Antrieb des Kompressors bietet besondere Schwierigkeiten, die bei anderen Anwendungen nicht unbedingt vorhanden sind. Eine vornehmliche Begrenzung besteht darin, daß die elektrischen Mittel der Kupplung zu der im Kraftfahrzeugbetrieb üblichen batteriebetriebenen Elektrik passen müssen. Die Randbedingungen an die zugehörigen elektrischen Mittel haben Auswirkung auf den erzeugbaren magnetischen Fluß und die Fließwege des magnetischen Flusses, die zwischen dem Rotor und der Läuferplatte erzeugt werden können, welche so angeschlossen ist, um den Kompressor anzutreiben, wenn die elektrischen Mittel eingeschaltet sind.
Eine typische elektromagnetische Kupplung enthält einen Rotor, welcher im allgemeinen einen inneren ringförmigen Lagerbereich, einen ringförmigen, reibschlüssig angreifenden Bereich oder Kupplungsbereich, der sich von einem Ende des Lagerbereichs im allgemeinen radial nach außen erstreckt, und einen äußeren ringförmigen Antriebsbereich aufweist, der sich von einem äußeren Ende des Kupplungsbereichs in Abstand über dem Lagerbereich liegend erstreckt. Der Zwischenraum zwischen dem inneren und dem äußeren ringförmigen Bereich nimmt die elektromagnetische Spule auf, die mit Energie versorgt wird, um das Flußfeld in dem Rotor zu erzeugen. Der Kupplungsbereich enthält eine Folge von gekrümmten Schlitzen, die häufig als Bananenschlitze bezeichnet werden, und wirkt mit einer Läuferplatte zusämmen, die selbst zusammenwirkende gekrümmte Schlitze aufweist. Der Zweck der gekrümmten Schlitze besteht darin, die Flußfeldlinien hin und her zwischen Läuferplatte und dem Kupplungsbereich des Rotors zu führen, was wiederum ein Maß für die Wirksamkeit der magnetischen Anziehung zwischen der Läuferplatte und dem Rotor ist. Die so erzeugte magnetische Anziehung zwischen dem Rotor und der Läuferplatte ermöglicht die Übertragung des Drehmoments des Rotors auf die Läuferplatte und daher auch auf den Kompressor. Die Übertragung von Drehmoment von dem Rotor auf den Läufer ist eine Funktion der magnetischen Anziehung, die zwischen dem Rotor und der Läuferplatte erzeugt werden kann, und des Hebelarms, über den die Anziehung wirkt. Mit ansteigenden Durchmesser von Rotor und Läuferplatte steigt der Betrag des Drehmoments an, der bei der gleichen magnetischen Anziehung übertragen werden kann. Bei jedem schrittweisen Anstieg des Durchmessers wächst jedoch die Größe und das Gewicht des Rotors quadratisch an, mit entsprechendem Anstieg in den Kosten.
Daher ist es nicht einfach damit getan, den Durchmesser des Rotors zu erhöhen, um sich an die elektrische Leistungsfähigkeit anzupassen. Dies trifft insbesondere zu, wenn man bedenkt, daß innerhalb des Motorraums sowohl Raum- als auch Gewichtsersparnis wertvoll sind. Ferner gibt es einen Trend zu Automobilklimaanlagen, die erfordern, daß der Kompressor bei höheren Geschwindigkeiten arbeitet. Die Rotorgeschwindigkeit ist einfach eine Funktion des Durchmessers der Rotorriemenscheibe oder anderer äußerer Antriebsflächen, die durch den äußeren ringförmigen Bereich gebildet werden. Immer mehr ist es erwünscht, den Durchmesser des Rotors am Kupplungsende zu maximieren, das der Läuferplatte gegenüberliegt, und den Durchmesser des übrigen Bereichs, der die äußere Antriebsfläche bilden muß und die magnetische Spule aufnehmen muß, zu minimieren.
Die Notwendigkeit, diese Gestaltung bereitzustellen, hat die Schwierigkeiten und Kosten der Herstellung des Rotors beträchtlich vergrößert. Während zuvor der innere und äußere ringförmige Bereich beide zylindrisch und parallel zueinander angeordnet sein konnten, wurde es nun notwendig, benachbart des Kupplungsbereichs einen Innenraum zu schaffen, der eine größere radiale Ausdehnung als die radiale Ausdehnung des übrigen Innenraums hat. Anders ausgedrückt, anstelle eines einfach nach außen entlang des äußeren Rotorbereichs zum äußeren Ende des Rotorkupplungsbereichs verlaufenden Flußweges, mußte der Flußweg nun nach oben und außen entlang des äußeren Bereichs zum äußeren Ende des Kupplungsbereichs verlaufen. Bei dieser Gestaltung des Innenraums konnte nicht mehr in einem Stück geschmiedet werden. Die gegenwärtige Praxis ist so, den Rotor in zwei Teilen zu schmieden oder anderweitig herzustellen, van denen eines den inneren zylindrischen Bereich und den Kupplungsbereich bildet und das andere den äußeren Bereich bildet. Es ist lange bekannt, daß die damit einhergehende Verbindung, die sich aus dem Verbinden der beiden Teile ergeben muß, ein Hindernis für den Weg des magnetischen Flusses bildet, das die magnetische Effiziens der Einheit vermindert. Ferner ist es kostenaufwendiger, zwei Teile herzustellen und die beiden Teile dann zusammenzufügen, als ein einstückiges Teil herzustellen.
Es gab viele Bemühungen, diese Art der Gestaltung mit einem einstückigen Teil zu erreichen, was die schwächende inherente Verbindung eliminiert.
Es wurde vorgeschlagen, einen einstückigen Rotor aus Stahl durch Schmieden und Bearbeitungsprozeduren herzustellen, aber die herstellbaren Gestaltungen sind begrenzt und die Kosten hoch. Dieser grundlegende Typ von Verfahren und seine Begrenzungen und Nachteile sind in US Patent Nr. 4 694 945 (Koitabashi) als Stand der Technik der einstückigen Rotortechnologie aufgeführt, ausgehend von dem der offenbarte Gegenstand als Verbesserung vorgeschlagen wird. Die Verbesserung des in diesem Patent vorgeschlagenen Gegenstandes liegt darin, von einer Platte mit scheibenartiger Gestalt auszugehen, die aus Stahl oder einem anderen magnetischen Material hergestellt ist, das gepreßt und gezogen werden kann. Das scheibenartige Werkstück wird zuerst gepreßt und gezogen, um eine innere zylindrische Wand, eine von deren einem Ende ausgehende radiale Wand und eine äußere zylindrische Wand zu schaffen, die sich von dem äußeren Rand der radialen Wand mit im wesentlichen gleicher Ausdehnung wie die innere zylindrische Wand erstreckt. Kurz gesagt besteht der erste Schritt darin, aus der flachen Scheibe durch Kaltformen eine an einer Seite offene U-förmige Gestaltung zu bilden. In diese Form werden die gekrüininten Schlitze in die radiale Wand geschnitten. Als nächstes wird das seitlich offene U-förmige Werkstück einem Stülpziehen oder Stauchen unterzogen, um innere und äußere zylindrische Erweiterungen am Übergang der radialen Wand zu den inneren und äußeren Wänden zu pressen, wonach die innere Wand bei größerem Durchmesser als ihre Erweiterüng und die äußere Wand bei kleinerem Durchmesser als ihre Erweiterung liegt.
Während die offenbarte Verfahrensweise und die resultierende Gestaltung im Vergleich zum Schmieden und den Gestaltungen, welche sich in dieser Weise erzielen lassen, als kostengünstig angesehen werden kann, ist es doch ohne weiteres ersichtlich, daß es immer noch schwerwiegende Begrenzungen der erreichbaren Gestaltungen gibt.
In der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 61-59028 (Kabayaschi) wird ein ähnlicher Aufbau wie der in dem zuvor genannten US Patent Nr. 4 694 945 (Koitabaschi) offenbart und als herstellbar beschrieben, indem man mit einem Werkstück mit einer äußeren Gestaltung wie derjenigen des bearbeiteten Rotors des US Patents und einer inneren Gestaltung beginnt, die durch zwei Zylinder geschnitten durch eine radiale Ebene definiert ist. Kurz gesagt hat der Anfangskörper eine einfache rechteckige Öffnung, aber die äußeren Erweiterungen sind bereits gebildet. Außerdem wird vorgeschlagen, daß in dem Anfangskörper bereits äußere, nicht hindurchgehende gekrümmte Öffnungen gebildet sind. Die japanische Beschreibung deutet an, daß der Anfangskörper durch ein Schmiedeverfahren in genau dergleichen Weise wie in dem US Patent für den Stand der Technik beschrieben hergestellt wird. Außerdem legt die japanische Veröffentlichung nahe, daß der Anfangskörper auch aus Gußstahl gegossen werden könnte. Sobald der Anfangskörper bereitgestellt ist, werden die inneren Oberflächen unter Verwendung eines Unterschneidewerkzeugs bearbeitet, um die Schlitze zu öffnen. Wiederum sind hier die endgültigen Gestaltungen, die man erhalten kann, in erheblicher Weise eingeschränkt. Es besteht nach wie vor der Bedarf für ein kostengünstiges Verfahren zum Herstellen eines elektromagnetischen Kupplungsrotors in einem Stück, der geeignet ist für Automobilanwendungen und nicht eingeschränkt ist auf die Gestaltungen, die mit den gegenwärtig bekannten Verfahren herstellbar sind.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den obengenannten Bedarf zu befriedigen. Es wurde gefunden, daß der Schlüssel zur Lösung des Problems der Herstellungsweise des Rotors nicht in der Entwicklung neuer Verfahren liegt, sondern in der Verwendung eines Materials zur Herstellung des einstückigen Kupplungsrotors, das, soweit bekannt, noch nie zuvor verwendet wurde, um einen solchen Kupplungsrotor herzustellen. Aus US-A-2 919 777 (Walter) ist bekannt, Gußeisen bei der Herstellung eines zweistückigen Rotorkörpers zu verwenden, aber die dargestellte Technik wurde nicht verwendet, um einen einstückigen Rotorkörper von dem Typ wie er in modernen Automobilanwendungen erforderlich ist herzustellen. Das Material, das gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung verwendet wird, ist keines, das in dem Verfahren von US Patent Nr. 4 694 945 (Koitabaschi) verwendet werden könnte, weil es nicht in der Weise gepreßt und gezogen werden kann, wie es für das Material des Verfahrens des US Patents erforderlich ist. Sowohl Stahl als auch Gußstahl, wie in JP-61-59 028 (Kabayaschi) vorgeschlagen, sind ungeeignet als Materialien gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines Rotors für eine elektromagnetische Kupplung geschaffen, welches Verfahren aufweist: Gießen eines Rotorkörpers und Bilden eines Rotors aus dem Rotorkörper; wobei der Rotor einen inneren ringförmigen Bereich, einen ringförmigen Kupplungsbereich, welcher sich von einem Ende des inneren ringförmigen Bereichs erstreckt und eine Folge von hindurchgehenden gekrümmten Schlitzen hat, und einen äußeren ringförmigen Bereich aufweist, der sich von einem äußeren Ende des ringförmigen Kupplungsbereichs erstreckt, wobei die gekrüinmten Schlitze eine innere Folge von gekrümmten Schlitzen, welche durch den Kupplungsbereich hindurch verlaufen, und eine äußere Folge von gekrümmten Schlitzen aufweisen, die durch den Kupplungsbereich hindurch verlaufen; wobei der Kupplungsbereich Kopplungsoberflächenmittel zum Angriff an zusainmenwirkenden Kopplungsoberflächenmitteln eines Läufers aufweist, der eine Folge von gekrümmten Schlitzen darin aufweist, die mit den gekrümmten Schlitzen des Kupplungsbereichs zusammenwirken können, um so einen Magnetflußweg zu bilden, der vielfach hin und her zwischen dem Rotorkupplungsbereich und dem Läufer verläuft; und wobei die inneren und äußeren ringförmigen Bereiche gegenüberliegende, ringförmige Oberflächenmittel zum Zusammenwirken mit einer feststehenden ringförmigen Magnetspule dazwischen aufweisen, um so, wenn die Magnetspule mit Strom versorgt wird, ein Feld magnetischen Flusses in den Flußwegen in den inneren und äußeren ringförmigen Bereichen zu bilden, das mit dem Flußweg zwischen dem Rotorkupplungsbereich und dem Läufer verbunden ist; wobei das Verfahren die Schritte aufweist: Gießen des Rotorkörpers als einstückigen Körper aus Gußeisen mit einer Gestaltung, die die Folgen von durch den Kupplungsbereich hindurchgehenden gekrümmten Schlitzen enthält und die nach Oberflächenbearbeitung die Gesamtheit des Rotors bildet, wobei der einstückige Körper aus Gußeisen mit gegossenen, durch das Gußverfahren definierten Oberflächenmitteln versehen ist, um nach der Oberflächenbearbeitung die Kopplungsoberflächenmittel und die gegenüberliegenden ringförmigen Oberflächenmittel des Rotors zu bilden, und Schaffen der oberflächenbearbeiteten Oberflächenmittel, indem eine relativ geringe Menge von Gußeisen von dem einstückigen Gußeisenkörper einschließlich des Gußeisens, welches die gegossenen Oberflächenmittel definiert, entfernt wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung schließt die relativ kleine Menge an von dem einstückigen Gußeisenkörper entfernten Gußeisen eine Schicht einschließlich der gegossenen Oberflächenmittel und mit einer Dicke zwischen 0,6 und 1,2 mm ein.
Ferner ist in bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung das Gußeisen ferritisches Kugelgraphitgußeisen mit Globulargraphit, das außer Eisen die folgenden Komponenten mit dem jeweiligen Gehalt aufweist:
C - 2,8 bis 3,8 Gew.%
Si - 1,8 bis 5,5 Gew.%
Mn - 0,01 bis 0,5 Gew.%
Mg - 0,01 bis 0,07 Gew.%
Cu - 0,1 bis 0,6 Gew.%
Co - 0,1 bis 0,5 Gew.%
P - 0,0 bis 0,2 Gew.%
S - 0,0 bis 0,2 Gew.%.
In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann dafür gesorgt werden, daß der Gehalt der Si-Komponente innerhalb des Bereichs von 1,8 bis 4,75 Gew.% liegt. In einer Ausführungsform weist das Gußeisen außer Eisen die folgenden Komponenten mit dem jeweiligen Gehalt daran auf:
C - 3,2 Gew.%
Si - 3,25 Gew.%
Mn - 0,1 Gew.%
Mg - 0,02 Gew.%
Cu - 0,3 Gew.%
Co - 0,3 Gew.%
P - 0,01 Gew.%
S - 0,01 Gew.%.
In solchen Ausführungsformen der Erfindung kann es so eingerichtet werden, daß das Verfahren zum Entfernen einer kleinen Menge von Gußeisen, welches die gegossenen Oberflächenmittel definiert, um die Kopplungsoberflächenmittel zu schaffen, ein Drehverfahren ist, mit dem man bearbeitete gegenüberliegende Oberflächenmittel erhält, wobei der Schritt, die oberflächenbearbeiteten gegenüberliegenden ringförmigen Oberflächenmittel zu erhalten, auch die Oberflächenhärtung der bearbeiteten gegenüberliegenden Oberflächenmittel enthält, um oberflächengehärtete gegenüberliegende Oberflächenmittel zu erhalten. Nützlicherweise ist das Oberflächenhärten eine Behandlung durch Gasnitrieren unter Hitzeeinwirkung. Vorteilhafterweise ist das Verfahren zum Entfernen einer kleinen Menge von Gußeisen, welches die gegossenen Oberflächenmittel definiert, um die Kopplungsoberflächenmittel zu schaffen, ein Drehverfahren, mit dem man bearbeitete gegenüberliegende Oberflächenmittel erhält, wobei der Schritt, die oberflächenbearbeiteten gegenüberliegenden ringförmigen Oberflächenmittel zu erhalten, auch die Oberflächenhärtung der bearbeiteten gegenüberliegenden Oberflächenmittel enthält, um oberflächengehärtete gegenüberliegende Oberflächenmittel zu erhalten, und danach das Bestreichen der oberflächengehärteten gegenüberliegenden Oberflächenmittel enthält, um die oberflächenbearbeiteten gegenüberliegenden Oberflächenmittel zu erhalten.
In anderen Ausführungsformen der Erfindung kann dafür gesorgt werden, daß der Gehalt der Si-Komponente innerhalb des Bereichs von 5,0 bis 5,25 Gew.% ist und bei dem Herstellungsschritt der oberflächenbearbeiteten Kopplungsoberflächenmittel das Verfahren zum Entfernen einer relativ kleinen Menge von Gußeisen, welches die gegossenen Oberflächenmittel definiert, zur Schaffung der oberflächenbearbeiteten Kopplungsoberflächenmittel ein elektrochemisches Abtragverfahren ist, das die oberflächenbearbeiteten Kopplungsoberflächenmittel erzeugt.
Vorteilhaft kann bei dem Verfahren der Erfindung allgemein dafür gesorgt werden, daß der Gußeisenkörper durch ein Gußverfahren gegossen wird, bei dem eine Musterform des Gußeisenkörpers aus einem Material, welches verdampft, wenn es in Kontakt mit geschmolzenem Gußeisen kommt, gebildet wird, um die Musterform herum Gußsand in der Weise gelegt wird, daß eine Stelle zur Aufnahme von geschmolzenem Gußeisen frei bleibt, geschmolzenes Gußeisen in die Aufnahmestelle gegossen wird, bis die Musterform durch das geschmolzene Gußeisen verdampft ist und das Gußeisen an die Stelle der Musterform innerhalb des Gußsandes tritt, man das geschmolzene Gußeisen sich verfestigen läßt, um den Gußeisenkörper zu bilden, und man den verfestigten Gußeisenkörper von dem Gußsand trennt.
Vorteilhaft wird die Musterform aus Polysterol gebildet und mit feuerfestem Material beschichtet, bevor der Gußsand darum herumgelegt wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird auch eine elektromagnetische Kupplung geschaffen, mit: einem Rotor, welcher um eine Drehachse drehbar ist, wobei der Rotor einen gegossenen Rotorkörper aufweist, einem Läufer, welcher dazu betreibbar ist, magnetisch mit dem Rotor zur Drehung damit gekoppelt zu werden, und einer feststehenden ringförmigen Magnetspule, welche mit Strom versorgbar ist, um den Rotor und den Läufer magnetisch zu koppeln, wobei der Rotor einen inneren ringförmigen Bereich, einen ringförmigen Kupplungsbereich, welcher sich von einem Ende des inneren ringförmigen Bereichs nach außen erstreckt, und einen äußeren ringförmigen Bereich aufweist, der sich von einem äußeren Ende des Kupplungsbereichs aus erstreckt, wobei der ringförmige Kupplungsbereich Rotorkopplungsoberflächenmittel und eine Folge von gekrümmten Schlitzen aufweist, die von den Kopplungsoberflächenmitteln durch den ringförmigen Kupplungsbereich verlaufen, wobei die gekrümmten Schlitze eine innere Folge von gekrümmten Schlitzen, welche durch den Kupplungsbereich verlaufen, und eine äußere Folge von gekrümmten Schlitzen aufweisen, die durch die Kupplung verlaufen, wobei der Läufer eine Läuferplatte aufweist, welche Läuferkopplungsoberflächenmittel zum Eingriff mit den Rotorkopplungsoberflächenmitteln und eine Folge von gekrümmten Schlitzen hat, die in zusammenwirkender Beziehung in bezug auf die Folge von gekrümmten Schlitzen des Rotorkupplungsbereichs angeordnet sind, um einen Weg für magnetischen Fluß zu schaffen, der vielfach hin und her zwischen dem Rotorkupplungsbereich und der Läuferplatte verläuft, wobei die inneren und äußeren ringförmigen Bereiche gegenüber und mit Abstand zueinander liegende ringförmige Oberflächenmittel zur Aufnahme der ringförmigen Magnetspule dazwischen aufweisen, so daß, wenn die Magnetspule mit Strom versorgt wird, ein Feld von magnetischem Fluß in den Magnetflußwegen in den inneren und äußeren ringförmigen Rotorbereichen gebildet wird, das mit dem Magnetflußweg zwischen dem Kupplungsbereich und der Läuferplatte verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor in einem Stück aus Gußeisen mit den inneren und äußeren Folgen von gekrüinmten Schlitzen hergestellt ist, die durch gegossene Oberflächen des einstückigen Gußeisenkörpers gebildet sind.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Gußeisen Kugelgraphitgußeisen mit Globulargraphit.
Nun werden weitere bevorzugte und optionale Merkmale und Merkmalskombinationen beschrieben. Gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung können die Ziele durch Verwendung von Gußeisen als Material erreicht werden, so daß es möglich wird, den Kupplungsrotor anfangs in jeglicher Gestalt herzustellen, die durch Sandgußverfahren erhältlich ist. Von besonderer Wichtigkeit sind die auftretenden relativ niedrigen Gießtemperaturen und die relativ niedrige Schrumpfung im Vergleich zu Stahl. Die relativ hohen Gießtemperaturen und Schrumpfung von Stahl verbieten die Verwendung von Stahl aufgrund von Spannungsrissen in den Bahnen zwischen den gekrümmten Schlitzen. Ferner machen es diese inhärenten Eigenschaften praktisch unmöglich, Genauigkeiten zu erreichen, die erforderlich sind, um die Anwendung von Gießverfahren kosteneffektiv zu machen. Die Genauigkeiten, die mit Gußeisen erreicht werden können, stellen sicher, daß nur eine relativ kleine Menge von Gußeisenmaterial entfernt werden muß, um einen oberflächenbearbeiteten Rotor zu erhalten, was hinsichtlich von Materialverbrauch zu erheblichen Einsparungen führt. Der Anmelder hat gefunden, daß der höhere Kohlenstoffgehalt von Gußeisen im Vergleich zu Stahl die magnetischen Flußübertragungseigenschaften des Materials nicht in dem Umfang nachteilig beeinflußt, der als wahrscheinlich erscheinen könnte. Vermutlich liegt dies daran, daß der höhere Kohlenstoffgehalt in Gußeisen im Vergleich zu Stahl vornehmlich in Form von Graphit vorliegt, der in bezug auf die magnetischen Flußträgereigenschaften nicht so nachteilig wie Kohlenstoff in anderen Formen ist, die in Stahl vornehmlich auftreten. Ferner hat der Anmelder gefunden, daß, wenn der Graphit eher sphärisch als lamellar ist, noch weniger nachteilige Einflüsse auf die magnetischen Fluß übertragungseigenschaften erkennbar sind. ferner führt der höhere Reibungskoeffizient von Gußeisen zu einer Verbesserung der Kupplungsfähigkeit des Rotors.
Es werden nun Ausführungsformen der Erfindung beispielhaft unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen beschrieben, in denen:
Figur 1 eine vertikale Schnittansicht eines Rotorkörpers ist, der aus Gußeisen gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung gegossen ist;
Figur 2 eine vertikale Schnittansicht einer elektromagnetischen Kupplung ist, die gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist;
Figur 3 eine Schnittansicht entlang der Linie 3-3 aus Figur 2 ist; und
Figur 4 eine Schnittansicht entlang der Linie 4-4 aus Figur 2 ist.
Unter Bezugnahme insbesondere auf Figur 1 der Zeichnungen ist ein elektromagnetischer Kupplungsrotorkörper gezeigt, der allgemein mit 10 bezeichnet ist und der gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung gegossen ist. Ein fundamentales Prinzip, das der vorliegenden Erfindung zugrundeliegt, ist, daß der Rotor aus Gußeisen anstelle von Stahl gegossen ist. In dieser Hinsicht wurde befunden, daß der höhere Gehalt an Kohlenstoff, der in Gußeisen im Vergleich zu Stahl vorhanden ist, die magnetischen Eigenschaften des Gußeisenrotors nicht in dem Maße nachteilig beeinflußt, das zu erwarten wäre. Vermutlich liegt der Grund dafür darin, daß ein Großteil des in den Güßeisen enthaltenen Kohlenstoffs eher in Form von Graphit als in den Formen vorliegt, die in Stahl erscheinen. Der Anmelder hat gefunden, daß, obwohl Perlitgußeisen mit lamellarem Graphit verwendet werden kann, es deutlich bevorzugt ist, ferritisches Gußeisen mit Globulargraphit zu verwenden. Die Globuarform von Graphit scheint ein geringeres Hindernis für den magnetischen Fluß zu bieten. Ferritisches Gußeisen mit Globulargraphit ist ein erwünschtes magnetisch weiches Material, das eine höhere Permeabilität zeigt und eine niedrigere Koerzitivkraft, was zu einem relativ niedrigeren Hystereseverlust führt als dem von Perlitgußeisen. Wenn auch die Erfindung in ihrer breitesten Form sowohl Perlitgußeisen als auch ferritisches Gußeisen in Betracht zieht, ist das ferritische Kugelgraphitgußeisen vorzuziehen und insbesondere ferritisches Kugelgraphitgußeisen, das neben Eisen die folgenden Komponenten mit dem jeweiligen Gehalt ausgedrückt in Bereichen aufweist:
C - 2,8 bis 3,8 Gew.%
Si - 1,8 bis 5,5 Gew.%
Mn - 0,01 bis 0,5 Gew.%
Mg - 0,01 bis 0,07 Gew.%
Cu - 0,1 bis 0,6 Gew.%
Co - 0,1 bis 0,5 Gew.%
P - 0,0 bis 0,2 Gew.%
S - 0,0 bis 0,2 Gew.%.
Im Zusammenhang mit der Verwendung von Gußeisen wurde gefunden, daß das Vorsehen einer Gußeisenkopplungsfläche tatsächlich die Fähigkeit des Rotors verbessert, Drehmoment auf den Läufer zu übertragen. Es wird angenommen, daß dies durch einen höheren Reibungskoeffizienten von Gußeisen im Vergleich zu Stahl begründet sein könnte. Die Härte der Kopplungsoberfläche ist auch ein Faktor, der zu der Drehmomentübertragungsfähigkeit des gegenwärtigen Rotors beiträgt. Der Siliziumanteil innerhalb des Gußeisens bestimmt in erheblichem Maße die Härte des Gußeisens. Der in der bevorzugten Ausführungsform angegebene Bereich ist 1,8 bis 5,5. Am oberen Ende dieses Bereichs (z.B. 4,75 bis 4,4) ist der Gehalt an Silizium so, daß er eine Härte des Gußeisenkörpers bewirkt, die es schwierig macht, die Oberflächenbearbeitung der Oberflächen vorzunehmen, die nach Beendigung des Gußvorgangs oberflächenbearbeitet werden müssen. Mit einem Siliziumanteil im oberen Endbereich ist das Gußeisen von einer solchen Härte, daß die Oberflächenbearbeitung durch einfache Bearbeitungsverfahren wie mit einer Drehmaschine oder Schleifen der Oberflächen nicht ökonomisch ausgeführt werden kann. Statt dessen ist es notwendig, kompliziertere Geräte zu verwenden, wie z.B. elektrische Entladungsmaschinen, die natürlich kostenaufwendiger als herkömmliche Maschinen sind.
Demgmäß liegt der bevorzugte Bereich von Silizium zwischen 1,8 und 4,75, weil innerhalb dieses Bereichs dem Gußeisen genügendem Härte gegeben wird, so daß Oberflächen, die oberflächenbearbeitet werden müssen, durch einfaches Bearbeiten auf einer Drehmaschine oder durch ähnliche Verfahren erhalten werden können, ohne daß man sich auf kompliziertere Geräte zurückziehen muß. Es wird jedoch bemerkt, daß, soweit die Kopplungsfläche selbst betroffen ist, es innerhalb des bevorzugten Bereichs wünschenswert ist, die Bearbeitung der Kopplungsfläche durch Oberflächenhärten der Fläche abzuschließen.
Unter Berücksichtigung des obengesagten wird unten ein bevorzugtes Gußeisen angegeben, das zusätzlich zum Eisenanteil die folgenden Komponenten mit dem jeweiligen Gehalt aufweist:
C - 3,2 Gew.%
Si - 3,25 Gew.%
Mn - 0,1 Gew.%
Mg - 0,02 Gew.%
Cu - 0,3 Gew.%
Co - 0,3 Gew.%
P - 0,01 Gew.%
S - 0,01 Gew.%.
Ein weiterer Vorteil der Verwendung von Gußeisen liegt darin, daß die Schmelztemperatur und das Schwindungsverhältnis es ermöglichen, daß das Material mit einer Genauigkeit gegossen wird, die lediglich die Entfernung von sehr wenig Material erfordert, so daß bei der Herstellung des Rotors nur sehr wenig Abfallmaterial anfällt. Ferner hat der resultierende Gußkörper eine gute Festigkeit und sind die Eigenschaften hinsichtlich Spannungsbrüchen zufriedenstellend.
Der Rotorkörper 10 kann unter Anwendung irgendeines der bekannten Sandgußverfahren hergestellt werden. Darunter sind Investmentguß, Wachsausschmelzverfahren und Gießverfahren mit verlorenen Modellen. Ein bevorzugtes Gußverfahren mit verlorenem Modell ist gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung ein Gießverfahren mit Schaumstoffmodell. Die angewendeten Verfahren zum Erhalten der Gußkörper sind die in dem Artikel mit dem Titel "Unbonded Sand Molds" aufgeführten, die auf den Seiten 230 bis 234 in der neunten Ausgabe, Band 50, der American Society for Metals, Metals Handbook, erscheinen und die als ausführlicher Hintergrund für das bevorzugte Verfahren angesehen werden können. Für den gegenwärtigen Zweck ist es ausreichend zu bemerkendaß das Gießverfahren die Schritte enthält, eine Musterform oder ein Modell des Gußeisenrotorkörpers aus einem Material zu bilden, das in der Lage ist zu verdampfen, wenn es mit geschmolzenem Gußeisen in Berührung kommt, Formsand um die Musterform herum in einer solchen Weise zu legen, daß eine Stelle zur Aufnahme von geschmolzenem Gußeisen freibleibt, das geschmolzene Gußeisen in die Aufnahmestelle zu gießen, bis die Musterform durch das geschmolzene Gußeisen verdampft ist und das Gußeisen die Musterform innerhalb des Gußsandes ersetzt, das Gußeisen sich verfestigen zu lassen, um den Gußeisenrotorkörper zu bilden, und dann den verfestigten Gußeisenrotorkörper von dem Guß sand zu trennen.
Insbesondere werden bei der Herstellung der Musterform Polystyrol-Kügelchen angeschmolzen in den Musterformen und dann mit einem Angußsystem zu Gießbäumen verklebt. Die Gießbäume werden dann in eine feuerfeste Beschichtung eingetaucht und getrocknet. Die beschichteten Gießbäume werden dann in geeigneter Position in individuellen Formkästen festgesetzt und ein Eingußtrichter wird an dem Gießbaum angebracht, um die Gießstelle zu bilden. Der Formkasten wird dann mit lockerem, unverklebtem Sand aufgefüllt und dieser um den Gießbaum dicht verteilt, indem der Formkasten und sein Inhalt in geeignete Vibrationsbewegungen versetzt werden. Das Gußeisen wird, gemäß den obenerwähnten Eigenschaften, zunächst in herkömmlicher Weise behandelt, um das genannte Eisen und die chemische Zusammensetzung zu erhalten, und wird dann bei einer Temperatur zwischen 1390º und 1410ºC in den Eingußtrichter gegossen, wo es die Musterform mit niedriger Dichte schnell verdampft und angeschnitten wird und sich in etwa vierzig Minuten auf eine Temperatur von etwa 400ºC verfestigt, um den Gußeisenrotorkörper zu erhalten, wie er in Figur 1 gezeigt ist. Wenn der Kühlungszyklus abgeschlossen ist oder nach einer zweiten Kühlung auf Raumtemperatur, wenn erwünscht, wird der Gießbaum aus dem Formkasten entfernt. Die individuellen Modellformen werden dann getrennt und gesäubert.
Wie in Figur 1 dargestellt, ist der Gußeisenrotorkörper 10 56 gegossen, daß er eine ähnliche Gestaltung mit derjenigen Gestaltung hat, die bei Anwendung in einer elektromagnetischen Kupplungsanordnung benötigt wird. Im wesentlichen enthält die Gestaltung einen inneren ringförmigen Bereich 12, einen ringförmigen Kupplungsbereich 14, der sich nach außen von einem Ende des inneren ringförmigen Bereichs 12 erstreckt und eine Folge von inneren, mittleren und äußeren hindurchgehenden, gekrümmten Schlitzen 16, 18 und 20 aufweist, und einen äußeren ringförmigen Bereich 22, der sich von einem äußeren Ende des ringförmigen Kupplungsbereichs 14 erstreckt. Der Kupplungsbereich 14 hat eine gegossene Oberfläche 24 auf der von dem inneren und äußeren Bereichen 12 und 22 abgewandten Seite, die in dem Gießverfahren hergestellt ist, anstelle einer Kopplungsoberfläche 26, die in Figur 1 mit gepunkteten Linien gezeigt ist, und die nach dem Gußvorgang endbearbeitet ist, um die Kopplungsfunktion der Kupplung im Betrieb auszuführen. Der innere und äußere ringförmige Bereich 12 und 22 haben gegenüberliegende, ringförmige Gußoberflächen 28 und 30, die in dem Gußvorgang anstelle von gegenüberliegenden ringförmigen Oberflächen 32 und 34 gebildet sind, die in Figur 1 mit gepunkteten Linien gezeigt und nach dem Gußvorgang endbearbeitet sind, um eine Aufnahmefunktion für das Feld des magnetischen Flusses auszuüben.
Zusätzlich zu den erforderlichen Oberflächen für die Funktionen von Flußübertragung und Kupplungkopplung muß der Rotor auch zum Anschluß an andere Strukturen ausgebildet sein, die seine drehbare Lagerung und Antriebsverbindung bewirken. Im einfachsten Fall kann dieser Anschluß eine feste Verbindung mit einer angetriebenen oder antreibenden Welle sein. Der in Figur 1 gezeigte Rotorkörper 10 ist besonders zur Verwendung in einer elektromagnetischen Kupplung gestaltet, die allgemein mit 36 bezeichnet ist und in den Figuren 2 bis 4 angeschlossen zum Antrieb durch den Treibriemen 38 eines Kraftfahrzeug-Treibriemenzusatzantriebs gezeigt ist, um eine Kompressorwelle 40 selektiv anzutreiben, die drehbar in einem Kompressorgehäuse 42 der Kompressoranordnung des Zusatzantriebs angebracht ist und sich nach außen aus dem Gehäuse heraus erstreckt.
Zu diesem Zweck, wie zu erkennen ist, hat der innere Bereich 12 des Gußeisenrotorkörpers 10 eine innere ringförmige gegossene Oberfläche 44, die bei dem Gußvorgang anstelle einer inneren ringförmigen Oberfläche 46 gebildet ist, die mit gepunkteten Linien in Figur 1 gezeigt ist. Wie am besten in Figur 3 gezeigt ist, ist die Oberfläche 46 so endbearbeitet, um an einem äußeren Laufring einer Kugellageranordnung 48 zu liegen, deren innerer Laufring an der feststehenden Halterung angebracht ist, die durch das Kompressorgehäuse 42 gebildet wird. Der äußere ringförmige Bereich 22 des Rotorkörpers 10 hat eine gegossene äußere ringförmige Oberfläche 50, die während des Gußvorgangs anstelle einer äußeren Keilrippenobeflächengestaltung 52 gebildet ist. Wie am besten in Figur 2 gezeigt, ist die Keilrippenoberflächengestaltung 52 nach dem Gußvorgang eingearbeitet, um zum Antrieb in Eingriff mit dem Keilrippenriemen 38 zu treten.
Der Rotorkörper 10 ist geeignet für die bestimmte Anwendung mit einem zusätzlichen Merkmal so gegossen, daß er einen ringförmigen Schmiermittelschutzbereich 54 aufweist. Wie dargestellt, ist der Schmiermittelschutzbereich 54 innerhalb des Übergangs zwischen dem inneren ringförmigen Bereich 12 und dem Kupplungsbereich 14 angeordnet und ist axial dazu ausgedehnt.
Wie zuvor angedeutet ist es ein wichtiges Merkmal, daß die endbearbeiteten Oberflächen 26, 32, 34, 46 und 52 in kostengünstiger Weise geschaffen werden können, nachdem der Rotorkörper 10 in einer kostengünstigen Weise gegossen worden ist. Kosteneffektivität wird dadurch erreicht, daß die Menge von Gußeisenmaterial, das entfernt werden muß, um die endbearbeiteten Oberflächen zu erhalten, minimiert wird und daß eher herkömmliche Bearbeitungsverfahren angewendet werden, um das Material zu entfernen. Ferner sind die einzigen Oberflächenbehandlungen, die erforderlich sind, Oberflächenhärtung und Korrosionsschutzbehandlung.
Die endbearbeiteten Oberflächen 26, 32, 34 und 46 sind alle vorzugsweise auf einer Drehmaschine gedreht. Es kann eine solche Genauigkeit in dem Gußkörper 10 erreicht werden, daß die Menge des entfernten Materials einschließlich der gegossenen Oberflächen 24, 28, 30 und 44 eine Schicht mit einer Dicke von 0,6 bis 1,2 mm ist. Die andere endbearbeitete Oberfläche 52 kann ebenso auf einer Drehmaschine gedreht werden. Die gegossene Oberfläche 50 ist anstelle einer Keilrippenoberfläche eine Zylinderfläche. Beim Drehen der Keilrippenoberfläche 52 ist es einfacher, von einer zylindrischen Oberfläche auszugehen als von einer Keilrippenoberfläche. Es ist zu bemerken, daß im Falle einer Antriebsgestaltung mit einem Keilriemen die gegossene Oberfläche parallel zu dem Keil wäre und das entfernte Material eine Schicht innerhalb des zuvor erwähnten Bereichs wäre. Es ist auch zu bemerken, daß der Materialabtrag zur Herstellung der Keilrippenoberfläche 52 dadurch minimiert wird, daß die Spitzen der Keilrippennuten innerhalb des zuvor erwähnten Bereichs von der gegossenen Oberfläche 50 liegen.
Bei der Endbearbeitung der Kopplungsfläche 26 der Kupplung ist die Oberflächenhärtung wünschenswert. Ein bevorzugtes Oberflächenhärtungsverfahren ist eine Behandlung durch Gasnitrieren, die für eine Zeitdauer und bei einer Temperatur ausgeführt wird, um eine resultierende weiße Schicht innerhalb des Bereichs von 10 bis 15 um zu bilden. Es ist selbstverständlich, daß auf Wunsch andere Oberflächenhärtungsverfahren angewendet werden können, wie etwa Brennhärten, Induktionshärten, Karbonitrieren, Beschichten, Ionenimplantation, Aufkohlen, Aufdampfen, elektrolytische Nickelabscheidung, Plasmaspritzen und thermisches Spritzen und ähnliche andere Verfahren. Das bevorzugte Gasnitrierungsverfahren wird ausgeführt, nachdem alle Bearbeitungsvorgänge abgeschlossen sind, und, weil das Gasnitrieren in einem Ofen ausgeführt wird, wird nicht nur die Kopplungsoberfläche 26 wärmebehandelt, sondern auch die anderen Oberflächen des Gußkörpers wie auch der anderen Maschinenoberflächen.
Hinsichtlich der Korrosionswiderstandsbehandlung ist zu bemerken, daß es sich dabei um eine spezielle Wärmebehandlung handeln könnte, aber eine bevorzugte Behandlung besteht darin, einfach eine Schicht Farbe auf die Oberflächen aufzutragen, für die das erforderlich ist. Die Art und Weise, in der das Aufstreichverfahren ausgeführt wird, besteht im wesentlichen darin, die Kopplungsoberfläche 26 und die Lagerfläche 46 abzudecken und die übrigen Oberflächen mit einer geeigneten Rostschutzfarbe zu besprühen, die die Fähigkeit magnetischen Fluß zu übertragen, nicht negativ beeinflußt.
Es ist zu bemerken, daß, sobald der Rotorkörper 10 mit den oberflächenbearbeiteten Oberflächen versehen ist; der endbearbeitete Rotor 10 dann ein Teil einer elektromagnetischen Kupplung bilden kann, wie z.B. der in Figur 2 gezeigten Kupplung 36. In Hinblick darauf ist zu erkennen, daß die Kupplung 36 auch eine ringförmige elektromagnetische Spule 56 aufweist, die an einer durch das Kompressorgehäuse 42 gebotenen Halterung durch irgendein geeignetes Mittel befestigt ist, wie etwa durch eine Klammer 58. Die magnetische Spule 56 wird feststehend innerhalb des Zwischenraums zwischen den endbearbeiteten Oberflächen 32 und 34 des Rotors 10 gehalten. Die elektromagnetische Kupplung 36 enthält auch eine Läuferanordnung, die allgemein mit 60 bezeichnet ist und die ein ringförmiges Befestigungsteil 62 aufweist, welches an dem Ende der Kompressorwelle 40 verkeilt ist und daran fest, beispielsweise durch einen Bolzen 64, gehalten ist. Die Läuferanordnung 60 enthält auch eine Läuferplatte 66, die mit dem Läuferhalteteil 62 verbunden ist, um sich damit zu drehen und um einen begrenzten Betrag axialer Bewegung in bezug darauf zu haben. Diese Anbringungsfunktion der Läuferplatte 66 in bezug auf das Läuferhalteteil 62 wird in der üblichen Weise durch drei nachgiebige Laschen 68 mit gegenüberliegenden Enden erreicht, die in geeigneter Weise an dem Läuferhalteteil 62 und der Läuferplatte 66 befestigt sind.
Es ist zu bemerken, daß die Läuferplatte 66 vorzugsweise in üblicher Weise aus Stahl gebildet wird, obwohl es innerhalb des Bereichs der vorliegenden Erfindung liegt, die Läuferplatte aus Gußeisen gemäß den oben für den Rotor beschriebenen Verfahren zu gießen. Gemäß der üblichen Praxis enthält die Läuferplatte 66 eine Kopplungsoberfläche 70 und eine Folge von inneren und äußeren gekrümmten Schlitzen 72 und 74, die in zusammenwirkender Beziehung in bezug auf die Folgen von gekrüinmten Schlitzen 16, 18 und 20 in dem Rotorkupplungsbereich 14 angeordnet sind, so daß der durch die magnetische Spule 56 erzeugte Fluß dazu gebracht wird, in einem Flußweg zu fließen, der eine Vielzahl von Malen zwischen dem Kupplungsbereich 14 und der Läuferplatte 66 verläuft.
Wie dargestellt wird, wenn die elektromagnetische Spule 56 mit Strom versorgt wird, ein magnetisches Feld gebildet, das einen Fließweg des magnetischen Flusses von der magnetischen Spule 56 durch den äußeren ringförmigen Bereich 22 des Rotors, vorbei an den äußeren gekrümmten Schlitzen 20 und dann auf die Läuferplatte 66 verläuft. Wegen der äußeren Schlitze 74 der Läuferplatte 66 fließt der magnetische Fluß auf einem Weg zurück zum Kupplungsbereich 14 radial innerhalb der äußeren gekrümmten Schlitze 20. Der magnetische Flußweg läuft weiter, bis er die mittleren gekrümmten Schlitze 18 erreicht, bei denen er zu der Läuferplatte 66 innerhalb von deren äußeren Schlitzen 74 hinüberläuft. Die inneren Schlitze 72 der Läuferplatte 66 bewirken, daß der magnetische Flußweg wieder zu dem Kupplungsbereich 14 innerhalb der mittleren Schlitze 18 zurückkehrt. Dann bewirken die inneren gekrümmten Schlitze 16 wiederum, daß der magnetische Flußweg wieder zur Läuferplatte 66 unterhalb der inneren Schlitze 72 zurückkehrt. Von dem inneren Bereich der Läuferplatte 66 wird der magnetische Flußweg durch den Kupplungsbereich 14 und den inneren Bereich 12 zur magnetischen Spule zurückgeführt. Die Art und Weise, in der der Flußweg zwischen dem Rotor 10 und der Läuferplatte 66 ausgebildet wird, dient dazu, die Läuferplatte axial zu bewegen, um so die Kopplungsoberfläche 70 des Läufers in Anlage an die Kopplungsoberflächen 26 des Rotors zu bringen. In dieser Weise wird die durch den Treibriemen 38 auf den Rotor 10 übertragene Drehbewegung auf die Kompressorwelle 40 übertragen.
Ein anderes wichtiges Merkmal des gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung aufgebauten Rotors 10 besteht darin, daß eine weit größere Variationsbreite von verschiedenen Gestaltungen hergestellt werden kann. Dies ist besonders wichtig im Hinblick darauf, daß die inneren und äußeren Schlitze durch den Kupplungsbereich 14 mit winkelmäßigen Neigungen oder bogenförmigen Wendungen gebildet werden können, und es nicht wesentlich ist, daß die Schlitze gerade hindurchverlaufen, wie es bei anderen Verfahren notwendig ist. Dies ermöglicht es, daß der magnetische Flußweg zwischen dem Rotor 10 und der Läuferplatte 66 in größerem äußeren Umfang entlang der äußeren Gebiete der Kreuzungswege und in größerem inneren Umfang entlang der inneren Kreuzungswege verläuft, was eine bessere Drehmomentübertragungsfähigkeit sicherstellt. Die vorliegende Erfindung befaßt sich insbesondere mit dem Verfahren zur Herstellung des Rotors und der grundlegenden Verbesserung der elektromagnetischen Kupplung, wenn der Rotor darin verwendet wird. Demgemäß sind das Verfahren und die Verbesserung der vorliegenden Erfindung nicht nur auf die spezielle, in den Figuren 2 bis 4 gezeigte elektromagnetische Kupplungsgestaltung und die anderen speziellen Gestaltungen der parallelen Anmeldung anwendbar, sondern genauso auch auf andere Gestaltungen.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines Rotors für eine elektromagnetische Kupplung, welches Verfahren aufweist:

Gießen eines Rotorkörpers und Bilden eines Rotors (10) aus dem Rotorkörper;

wobei der Rotor (10) einen inneren ringförmigen Bereich (12), einen ringförmigen Kupplungsbereich (14), welcher sich von einem Ende des inneren ringförmigen Bereichs (12) erstreckt und eine Folge von hindurchgehenden gekrümmten Schlitzen (16, 18, 20) hat, und einen äußeren ringförmigen Bereich (22) aufweist, der sich von einem äußeren Ende des ringförmigen Kupplungsbereichs (14) erstreckt, wobei die gekrümmten Schlitze eine innere Folge von gekrümmten Schlitzen (16), welche durch den Kupplungsbereich (14) hindurch verlaufen, und eine äußere Folge von gekrümmten Schlitzen (20) aufweisen, die durch den Kupplungsbereich (14) hindurch verlaufen;

wobei der Kupplungsbereich (14) Kopplungsoberflächenmittel (26) zum Angriff an zusaininenwirkenden Kopplungsoberflächenmitteln (70) eines Läufers (60) aufweist, der eine Folge von gekrümmten Schlitzen (72, 74) darin aufweist, die mit den gekrümmten Schlitzen (16, 18, 20) des Kupplungsbereichs (14) zusammenwirken können, um so einen Magnetflußweg zu bilden, der vielfach hin und her zwischen dem Rotorkupplungsbereich (14) und dem Läufer (60) verläuft; und

wobei die inneren und äußeren ringförmigen Bereiche (12, 22) gegenüberliegende, ringförmige Oberflächenmittel (32, 34) zum Zusammenwirken mit einer feststehenden ringförmigen Magnetspule (56) dazwischen aufweisen, um so, wenn die Magnetspule (56) mit Strom versorgt wird, ein Feld magnetischen Flusses in den Flußwegen in den inneren und äußeren ringförmigen Bereichen (12, 22) zu bilden, das mit dem Flußweg zwischen dem Rotorkupplungsbereich (14) und dem Läufer (60) verbunden ist;

wobei das Verfahren die Schritte aufweist:

Gießen des Rotorkörpers als einstückigen Körper aus Gußeisen mit einer Gestaltung, die die Folgen von durch den Kupplungsbereich (14) hindurchgehenden gekrümmten Schlitzen (16, 18, 20) enthält und die nach Oberflächenbearbeitung die Gesamtheit des Rotors (10) bildet, wobei der einstückige Körper aus Gußeisen mit gegossenen, durch das Gußverfahren definierten Oberflächenmitteln (24, 28, 30) versehen ist, um nach der Oberflächenbearbeitung die Kopplungsoberflächenmittel (26) und die gegenüberliegenden ringförmigen Oberflächenmittel (32, 34) des Rotors zu bilden, und

Schaffen der oberflächenbearbeiteten Oberflächenmittel (26, 32, 34), indem eine relativ geringe Menge von Gußeisen von dem einstückigen Gußeisenkörper einschließlich des Gußeisens, welches die gegossenen Oberflächenmittel (24, 28, 30) definiert, entfernt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die relativ kleine Menge an von dem einstückigen Gußeisenkörper entferntem Gußeisen eine Schicht einschließlich der gegossenen Oberflächenmittel und mit einer Dicke zwischen 0,6 und 1,2 mm enthält.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Gußeisen ferritisches Kugelgraphitgußeisen mit Globulargraphit ist, das außer Eisen die folgenden Komponenten mit dem jeweiligen Gehalt aufweist:

C - 2,8 bis 3,8 Gew.%

Si - 1,8 bis 5,5 Gew.%

Mn - 0,01 bis 0,5 Gew.%

Mg - 0,01 bis 0,07 Gew.%

Cu - 0,1 bis 0,6 Gew.%

Co - 0,1 bis 0,5 Gew.%

P - 0,0 bis 0,2 Gew.%

S - 0,0 bis 0,2 Gew.%.

4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei der Gehalt der Si-Komponente innerhalb des Bereichs von 1,8 bis 4,75 Gew.% liegt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Gußeisen außer Eisen die folgenden Komponenten mit dem jeweiligen Gehalt daran aufweist:

C - 3,2 Gew.%

Si - 3,25 Gew.%

Mn - 0,1 Gew.%

Mg - 0,02 Gew.%

Cu - 0,3 Gew.%

Co - 0,3 Gew.%

P - 0,01 Gew.%

S - 0,01 Gew.%.

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, wobei das Verfahren zum Entfernen einer kleinen Menge von Gußeisen, welches die gegossenen Oberflächenmittel definiert, um die Kopplungsoberflächenmittel (26) zu schaffen, ein Drehverfahren ist, mit dem man bearbeitete gegenüberliegende Oberflächenmittel erhält, wobei der Schritt, die oberflächenbearbeiteten gegenüberliegenden ringförmigen Oberflächenmittel (32, 34) zu erhalten, auch die Oberflächenhärtung der bearbeiteten gegenüberliegenden Oberflächemnittel enthält, um oberflächengehärtete gegenüberliegende Oberflächenmittel zu erhalten.

7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Oberflächenhärten eine Behandlung durch Gasnitrieren unter Hitzeeinwirkung ist.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei das Verfahren zum Entfernen einer kleinen Menge von Gußeisen, welches die gegossenen Oberflächenmittel definiert, um die Kopplungsoberflächemittel (26) zu schaffen, ein Drehverfahren ist, mit dem man bearbeitete gegenüberliegende Oberflächenmittel erhält, wobei der Schritt, die oberflächenbearbeiteten gegenüberliegenden ringförmigen Oberflächenmittel (32, 34) zu erhalten, auch die Oberflächenhärtung der bearbeiteten gegenüberliegenden Oberflächenmittel enthält, um oberflächengehärtete gegenüberliegende Oberflächenmittel zu erhalten, und danach das Bestreichen der oberflächengehärteten gegenüberliegenden Oberflächenmittel enthält, um die oberflächenbearbeiteten gegenüberliegenden Oberflächenmittel zu erhalten.

9. Verfahren nach Anspruch 3, wobei der Gehalt der Si-Komponente innerhalb des Bereichs von 5,0 bis 5,25 Gew.% ist und bei dem Herstellungsschritt der oberflächenbearbeiteten Kopplungsoberflächenmittel das Verfahren zum Entfernen einer relativ kleinen Menge von Gußeisen, welches die gegossenen Oberflächenmittel definiert, zur Schaffung der oberflächenbearbeiteten Kopplungsoberflächenmittel ein elektrochemisches Abtragverfahren ist, das die oberflächenbearbeiteten Kopplungsoberflächenmittel erzeugt.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Gußeisenkörper (10) durch ein Gußverfahren gegossen wird, bei dem eine Musterform des Gußeisenkörpers aus einem Material, welches verdampft, wenn es in Kontakt mit geschmolzenem Gußeisen kommt, gebildet wird, um die Musterform herum Gußsand in der Weise gelegt wird, daß eine Stelle zur Aufnahme von geschmolzenem Gußeisen frei bleibt, geschmolzenes Gußeisen in die Aufnahmestelle gegossen wird, bis die Musterform durch das geschmolzene Gußeisen verdampft ist und das Gußeisen an die Stelle der Musterform innerhalb des Gußsandes tritt, man das geschmolzene Gußeisen sich verfestigen läßt, um den Gußeisenkörper (10) zu bilden, und man den verfestigten Gußeisenkörper von dem Gußsand trennt.

11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Musterform aus Polystyren gebildet und mit feuerfestem Material beschichtet wird, bevor der Gußsand darum herum gelegt wird.

12. Elektromagnetische Kupplung mit:

einem Rotor (10), welcher um eine Drehachse drehbar ist, wobei der Rotor einen gegossenen Rotorkörper aufweist,

einem Läufer (60), welcher dazu betreibbar ist, magnetisch mit dem Rotor (10) zur Drehung damit gekoppelt zu werden, und

einer feststehenden ringförmigen Magnetspule (56), welche mit Strom versorgbar ist, um den Rotor und den Läufer (60) magnetisch zu koppeln,

wobei der Rotor (10) einen inneren ringförmigen Bereich (12), einen ringförmigen Kupplungsbereich (14), welcher sich von einem Ende des inneren ringförmigen Bereichs (12) nach außen erstreckt, und einen äußeren ringförmigen Bereich (22) aufweist, der sich von einem äußeren Ende des Kupplungsbereichs (14) aus erstreckt,

wobei der ringförmige Kupplungsbereich (14) Rotorkopplungsoberflächenmittel (26) und eine Folge von gekrümmten Schlitzen (16, 18, 20) aufweist, die von den Kopplungsoberflächenmitteln (26) durch den ringförmigen Kupplungsbereich (14) verlaufen, wobei die gekrümmten Schlitze eine innere Folge von gekrümmten Schlitzen (16), welche durch den Kupplungsbereich (14) verlaufen, und eine äußere Folge von gekrümmten Schlitzen (20) aufweisen, die durch die Kupplung (14) verlaufen,

wobei der Läufer (60) eine Läuferplatte (66) aufweist, welche Läuferkopplungsoberflächenmittel (70) zum Eingriff mit den Rotorkopplungsoberflächenmitteln (26) und eine Folge von gekrümmten Schlitzen (72, 74) hat, die in zusammenwirkender Beziehung in bezug auf die Folge von gekrümmten Schlitzen (16, 18, 20) des Rotorkupplungsbereichs (14) angeordnet sind, um einen Weg für magnetischen Fluß zu schaffen, der vielfach hin und her zwischen dem Rotorkupplungsbereich (14) und der Läuferplatte (66) verläuft,

wobei die inneren und äußeren ringförmigen Bereiche (12, 22) gegenüber und mit Abstand zueinander liegende ringförmige Oberflächenmittel (32, 34) zur Aufnahme der ringförmigen Magnetspule (56) dazwischen aufweisen, so daß, wenn die Magnetspule mit Strom versorgt wird, ein Feld von magnetischem Fluß in den Magnetflußwegen in den inneren und äußeren ringförmigen Rotorbereichen (12, 22) gebildet wird, das mit dem Magnetflußweg zwischen dem Kupplungsbereich (14) und der Läuferplatte (66) verbunden ist,

dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (10) in einem Stück aus Gußeisen mit den inneren und äußeren Folgen von gekrümmten Schlitzen (16, 18, 20) hergestellt ist, die durch gegossene Oberflächen des einstückigen Gußeisenkörpers gebildet sind.

13. Elektromagnetische Kupplung nach Anspruch 12, wobei das Gußeisen Kugelgraphitgußeisen mit Globulargraphit ist.

14. Elektromagnetische Kupplung nach Anspruch 12 oder 13, wobei das Gußeisen neben Eisen die folgenden Komponenten mit dem jeweiligen Gehalt aufweist: