DD292054A5 - Elektromagnetische kupplung, insbesondere zum ventilator von kraftfahrzeugen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektromagnetische Kupplung, insbesondere fuer Kraftfahrzeugventilatoren, welche einen an der einen Seite offenen ringfoermigen, feststehenden Magnetkoerper (11) und eine darin angeordnete Elektromagnetspule (10) aufweist, wobei vor der offenen Seite des Magnetkoerpers (11) ein an einer Achse (1) gekeilter Rotorteil (15) angeordnet ist, an dessen dem Magnetkoerper (11) entgegengesetzten Seite zwei umlaufende Nute (29; 30) ausgebildet sind, und neben dem Rotorteil (15) an der dem Magnetkoerper (11) entgegengesetzten Seite ein zweiter Rotorteil (21) angeordnet ist, an welchem mittels Federscheibe (24) ein zwischen den zwei Rotorteilen (15; 21) angeordneter Reibteller (23) aufgehaengt ist. Die erfindungsgemaesze elektromagnetische Kupplung kann dadurch gekennzeichnet werden, dasz die Mittelkreise (d 2; d 3) der im Rotorteil (15) neben dem Magnetkoerper (11) ausgebildeten Nute (29; 30) symmetrisch im Vergleich zum Mittelkreis (d 1) des ringfoermigen Teiles des Magnetkoerpers (11) angeordnet sind und der Abstand (h) zwischen dem Auszenmantel (30 k) der aeuszeren Nut (30) und dem Innenmantel (29 b) der inneren Nut (29) um 0,5 bis 1,0 mm breiter ist als die Breite (vt) zwischen dem Auszenmantel (11 k) und dem Innenmantel (11 b) des Magnetkoerpers * und dasz die Dicke (f) des Bodens (28; 31) der Nute (29; 30) 0,9 bis 1,1 mm betraegt. Fig. 1{Magnetkoerper; Rotorteil; elektromagnetische Kupplung; Mittelkreise; Auszenmantel; Innenmantel; Nut}

Description

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektromagnetische Kupplung, die insbesondere für den Ventilator von Kraftfahrzeugen geeignet ist und einen an der einen Seite offenen ringförmigen, feststehenden Magnetkörper und darin eine tie ,iromagnotspule aufweist, wobei vor der offenen Seite des Magnetkörpers ein Rotorteil angeordnet ist, an deren dem Magnetkörper entgegengesetzten Seite sich zwei umlaufende Nute befinden, und neben dem Rotorteil an der dem Magnetkörper entgegengesetzten Seite ein zweiter Rotorteil angeordnet ist, an welchem mittels Federscheibe ein zwischen den zwei Rotorteilen angeordneter Reibteller aufgehängt ist.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Elektromagnetische Kupplungen der beschriebenen Art sind bekannt, sie werden über den Antrieb der Ventilatoren von Kraftfahrzeugen hinaus auf zahlreichen Gebieten der Technik verwendet. Zwecks Verbesserung ihrer Eigenschaften wurden zahlreiche - mittels Patent geschützte - Lösungen ausgearbeitet. Bei der Entwicklung sind verschiedene Gesichtspunkte zur Geltung gekommen, die beispielsweise die Erhöhung des spezifischen übertragbaren Momentes betreffen.

Es soll nur als Beispiel erwähnt werden, daß in der US-PS4.632.236 für die Lösung dieses Problems die Aufrauhung der Reibflächen vorgeschlagen wurde. Bei anderen Lösungen strebte man danach, die spezifische Momentübertragungsfähigkeit mittels Erhöhung der Kraft der Elektromagnetspule oder mittels Verminderung des Selbstgewichtes der Kupplung zu verbessern.

Obwohl diese Versuche zu gewissen Ergebnissen ς,: Γ jnrt haben, wurde gefunden, daß das Problem nicht von den magnetischen Grundeigenschaften her gelöst wurde und somit ui lausgenutzte Möglichkeiten unterblieben sind.

2IeI der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, die Nachteile bekannter Einrichtungen zu vermeiden.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektromagnetische Kupplung, insbesondere für Kraftfahrzeugventilatoren zu schaffen, die es ermöglicht, die spezifische Momentübertragungsfähigkeit weiter zu steigern, und zwar auf dem Gebiet der magnetischen Eigenschaften. Dazu führte die Erkenntnis, daß die bekannte Wirkung der Form der Eisenkerne und der Luftspa.ie hier eine besondere Bedeutung hat und eine besondere Ausbildung erfordert. Die präzise Ausbildung kann zu einer wesentlichen Verbesserung führen.

Die Erfindung ist also eine elektromagnetische Kupplung, insbesondere für den Ventilator von Kraftfahrzeugen, welche einen an der einen Seite offenen ringförmigen, feststehenden Magnetkörper und darin eine Elektromagnetspule hat, vor der offenen Seite des Magnetkörpers ein Rotorteil angeordnet ist, a, deren dem Magnetkörper entgegengesetzten Seite sich zwei umlaufende Nute befinden, und neben dem Rotorteil an der dem Magnetkörper entgegengesetzten Seite ein zweiter Rotorteil angeordnet ist, an welchem mittels Federscheibe ein zwischen den zwei Rotorteilen angeordneter Reibteller aufgehängt ist, wobei die Ausbildung der elektromagnetischen Kupplung dadurch gekennzeichnet ist, daß die Mittelkreise der im Rotorteil neben dem Magnetkörper ausgebildeten Nute symmetrisch im Vergleich zum Mittelkreis des ringförmigen Teiles des Magnetkörpers angeordnet sind, und daß der Abstand zwischen dem Außenmantel der AuÄennut und dem Innenmantel der Innennut um 0,5 bis 1 mm breiter ist als die Breite zwischen dem Außenmantel und dem Innenmantel des Magnetkörpers, und daß die Dicke des Bodens der Nute 0,9 bis 1,1mm beträgt.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen elektromagnetischen Kupplung beträgt der Spalt zwischen dem Magnetkörper und dem daneben angeordneten Rotorteil das 0,2- bis 0,3fache der Dicke der Elektromagnetspule. Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen elektromagnetischen Kupplung sind im Reibteller bogenförmige Durchbrüche vorgesehen, deren Mittelkreise mit dem Mittelkreis des Magnetkörpers identisch sind und deren Enden durch die für den Reibteller zur Federscheibe befestigenden Schrauben ausgebildeten Ösen begrenzt sind. Schließlich ist bei einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen elektromagnetischen Kupplung die Federscheibe tellerförmig ausgebildet, wobei der durch deren Mantelerzeugende mit deren Aufliegeebene eingeschlossene Winkel 20 ± 5' beträgt.

Ausführungsbeispiele

Die Erfindung wird nachstehend mit Hilfe eines Ausführungsbeispiels aufgrund der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1: den Längsschnitt der erfindungsgemäßen elektromagnetischen Kupplung;

Fig. 2: den mit I bezeichneten Teil nach Fig. 1;

Fig. 3: den mit Il bezeichneten Querschnitt nach Fig. 1;

Fig.4: den mit III bezeichneten Teilschnitt nach Fig.3.

In Fig. 1 ist zu sehen, daß die Achse 1 der elektromagnetischen Kupplung mittels der Lager 2 und 3 in einem derartigen Lagergehäuse 4 geführt ist, welche mittels des Flansches 5, z. B. im Ventilatorgehäuse, aufgefangen werden kann. Das Auffangen kann mit der Verwendung der im Flansch 5 ausgebildeten Auffangbohrungen 6 erfolgen. ' An dem einen Ende der Achse 1 ist mittels einer Schraube 8 eine Flanschnabe 7 befestigt und gegen Verdrehung mittels einer Scheibenfeder 9 gosichert. Im Flansch der Flanschnabe 7 sind Auffangbohrungen 27 ausgebildet; hier kann z. B. der Ventilator befestigt werden.

Am Flansch 5 des Lagergehäuses 4 ist mittels Schrauben 12 ein Magnetkörper 11 befestigt. Der Magnetkörper 11 hat einen an der einen Seite offenen ringförmigen Teil, wo die Elektromagnetspule 10 angeordnet ist. Der Stromversorgung der Elektromagnetspule 10 dient der durch den Magnetkörper 11 hindurchgeführte Kabel, der an sich bekannt ist, so ist dessen gesonderte Beschreibung unnötig.

Von der offenen Seite des Magnetkörpers 11 ist ein Rotorteil 15 an der Achse 1 befestigt. Dieser ist mittels Scheibenfeder 14 gegen Verdrehung gesichert; die Befestigungsart wird später bekanntgemacht.

Der Rotorteil 15 hat ebenfalls einen ringförmigen Teil, der den Magnetkörper 11 einschließt. An der dem Magnetkörper 11 entgegengesetzten Seite sind im Rotorteil 15 zwei konzentrisch» Nute 29 und 30 ausgebildet. Die Lage der oben erwähnten Bauteile im Vergleich zueinander kann aus Fig. 2 genauer erkannt werden.

Das Profil des ringförmigen Teiles des M jgneikörpers ist symmetrisch zu dessun Mittelkreis mit Durchmesser dl, und sein Außenmantel 11k und Innenmantel 11b befinden sich in einer Breite vt voneinander. Die dann angeordnete Elektromagnetspule 10 hat eine Dicke vm, und dem vorangehenden entsprechend ist auch deren Mittelkreis mit dem Mittelkreis des Durchmessers d 1 identisch.

Die Nut 29 von dom Mitteldurchmesser d2 und die Nut 30 von dem Mitteldurchmesser d3 sind ebenfalls symmetrisch im Vergleich zum Mitteldurchmesser d1 angeordnet. Der Innenmantel 29 b der inneren Nut 29 und der Außenmantel 30k der äußeren Nut 30 befinden sich in einem Abstand h voneinander. Dieser Abstand h ist um 0,5 bis 1,0mm größer als die Breite vt zwischen dem Außenmantel 11 kund dem Innenmantel 11b des Magnetkörpers 11 (h = vt + [0,5-1,0mm]). Nach den Erfahrungen des Anmelders ist der Wirkungsgrad innerhalb des obigen Intervalls unverändert, daher ist es nicht nötig, die Varianten innerhalb des Intervalls mit gesonderten Beispielen darzustellen.

Die Nute 29 und 30 durchschneiden den Rotorteil 15 nahezu vollständig. Die Dicke f des dünnen Nutbodens 28 bzw. 31 kann 0,9 bis 1,1 mm betragen.

Schließlich hat die Lage des Magnetkörpers 11 und des Rotorteils 15 im Vergleich zueinander noch ein bestimmendes Kennzeichen, und zwar die Breite r des Spaltes 13 zwischen den beiden Bauteilen. Diese Breite soll auf das 0,2- bis 0,3fache der Dicke vm der Eiektromagnetspule gewählt werden (r = [0,2-0,3] vm). Das ist auch ein Intervall, innerhalb dessen gleiche Resultate erreicht werden können.

Der Rotorteil 21 ist an der Achse 1 an der dem Magnetkörper 11 entgegengesetzten Seite des Rotorteils 15 gelagert. Der Rotorteil 21 kann an der Achse 1 um einleger 16frei rotieren. Der Innenring des Lagers 16 ist mittels Schraube 17 an der Achse 1 befestigt, und dieser Innenring hält auch den Rotorteil 15 in fixer Lage an der Achse 1.

Nahe der dem Rotorteil 15 liegenden Seite des Rotorteiles 21 ist mittels Schrauben 20 eine Federscheibe 24 befestigt. Um die Schrauben 20 ist am Rotorteil 21 je eine Öse 26 ausgebildet; so liegt die Federscheibe 24 nicht auf dem Rotorteil 21 auf. Die Federscheibe 24-wie es in Fig.4 zu sehen ist- ist im wesentlichen eine Tellerfeder, deren Mantelerzeugende einen sehr geringen Neigungswinkel α mit der Aufliegefläche der Federscheibe 24 einschließt. Dieser Neigungswinkel α beträgt nur 20 ± 5' und hat die Sicherung des bestimmten Betriebs als Aufgabe.

Die oben erwähnte Aufliegeflächo ist durch einen Reibteller 23 bestimmt, der zwischen die Rotorteile 15 und 21 eingesetzt ist.

Der Reibteller 23 ist ein ringförmiges Bauteil, das mittels Schrauben 25 an der Federscheibe 24 befestigt ist. So ist also der Reibteller 23 am Rotorteil 21 derart aufgehängt, daß er sich in axialer Richtung bewegen kann, aber sich nur mit dem Rotorteil 21 zusammen verdrehen kann.

In Fig.3 ist zu sehen, daß im Reibteller 23 bogenförmige Durchbrüche 19 ausgebildet sind, deren Mitteldurchmesser d4 mit dem Mitteldurchmesser d1 des Magnetkörpers 11 identisch ist. Die bogenförmigen Durchbrüche sind an drei Stellen durch eine Öse 32 begrenzt, in diesen Ösen 32 sind die den Reibteller 23 an der Federscheibe 24 befestigenden Schrauben 25 eingeschraubt. Hier sind die bogenförmigen Durchbrüche 19 nutartig miteinander verbunden. Die bogenförmigen Durchbrüche 19 sind an drei Stellen ausgabreitet, hier ragen diejenigen drei Schrauben 20 hinein, durch welche die Federscheibe 23 am Rotorteil 21 befestigt ist.

Wie bereits erwähnt, kann der Ventilator an der Flanschnabe 7 bei den Auffangbohrungen 27 befestigt werden. Die gleichen Auffangbohrungen 18 und 22 sind auch im Rotorteil 21 ausgebildet, an denen die Keilriemenscheibe befestigt werden kann. Hier soll erwähnt worden, daß- auf die bekannte Weise- die Funktion der ei nzelnen Rotorteile aus dem Gesichtspunkt des Betriebes der elektromagnetischen Kupplung neutral ist, d.h., also von den Rotorteilen 15 und 21 kann jeder der antreibende Rotorteil und der angetriebene Rotorteil sein. Bei entsprechender Ausbildung kann die Keilriemenscheibe an der Flanschnabe 7 und der Ventilator am Rotorteil 21 befestigt werden.

Der Betrieb der erfindungsgemäßen elektromagnetischen Kupplung erfordert keine ausführliche Erklärung, denn er ist von den bisherigen Kupplungen grundsätzlich nicht abweichend. Solange bis die Elektromagnetspule 10 nicht unter Spannung gesetzt ist, können sich der an der Achse 1 befestigte Rotorteil 15 und der an der Achse 1 mittels Lager 16 angeführte Rotorteil 21 im Vergleich zueinander frei verdrehen, weil der Rotorteil 15 und der Reibteller 23 einander nicht berühren. Wenn die Elektromagnetspule 10 unter Spannung gesetzt wird, entsteht das Magnetfeld, und demzufolge schließt sich der Reibteller 23 an den Roiorteil 15. Dadurch entsteht die mechanische Verbindung zwischen den Rotorteilen 15 und 21, die so zusammen rotieren.

Das unter der Wirkung der Spannung entstandene magnetische Kraftfeld kann mit den in Fig. 1 mittels Strichellinio dargestellten magnetischen Kraftlinien gekennzeichnet werden.

Durch Versuche wurde ein wesentliches Ergebnis erreicht, das kurz so zusammengefaßt werden kann, daß bei einer zum Antrieb eines Ventilators von 630mm Durchmesser und 3000U/min Drehzahl gebauten elektromagnetischen Kupplung eine 30%ige Gewichtsverminderung bei gleicher übertragbarer Leistung erreicht werden konnte.

Claims (4)

1. Elektromagnetische Kupplung, insbesondere für Kraftfahrzeugventilatoren, welche einen an der einen Seite offenen ringföi migen, feststehenden.Magnetkörper und eine darin angeordnete Elektromagnetspule aufweist, wobei vor der offenen Seite des Magnetkörpers ein an einer Achse gekeilter Rotorteil angeordnet ist, an dessen dem Magnetkörper entgegengesetzten Seite zwei umlaufende Nute ausgebildet sind, und wobei neben dem Rotorteil an der dem Magnetkörper entgegengesetzten Seite ein zweiter Rotorteil angeordnet ist, an welchem mittels Federscheibe ein zwischen den zwei Rotorteilen angeordneter Reibteller aufgehängt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelkreise (d2; d3) der im Rotorteil (15) neben dem Magnetkörper (11) ausgebildeten Nute (29; 30) symmetrisch im Vergleich zum Mittelkreis (d 1) des ringförmigen Teiles des Magnetkörpers (11) angeordnet sind, und der Abstand (h) zwischen dem Außenmantel (30k) der äußeren Nut (30) und dem Innenmantel (29b) der inneren Nut (29) um 0,5 bis 1,0mm breiter ist als die Breite (vt) zwischen dem Außenmantel (11 k) und dem Innenmantel (11 b)des Magnetkörpers (11), und daß die Dicke (f) des Bodens (28; 31) der Nute (29; 30)0,9 bis 1,1 mm beträgt.

2. Elektromagnetische Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite (r) der Spalte (13) zwischen dem Magnetkörper (11) und dem daneben angeordneten Rotorteil (15) das 0,2- bisO,3fache der Dicke (vm) der Elektromagnetspule (10) ist.

3. Elektromagnetische Kupplung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Reibteller (23) bogenförmige Durchbrüche (19) ausgebildet sind, deren Mittelkreis (d4) mit dem Mittelkreis (d 1) des Magnetkörpers (11) identisch ist und deren Enden durch die für die den Reibteller (23) an der Federscheibe (24) befestigenden Schrauben ausgebildeten Ösen (32) begrenzt sind.

4. Elektromagnetische Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Federscheibe (24) tellerförmig ist, und der durch ihre Mantelerzeugende und ihre Aufliegefläche eingeschlossene Winkel (α) 20 ± 5' beträgt.