DE1284853B

DE1284853B - Elektro- und/oder permanentmagnetische Schlupfkupplung, insbesondere fuer Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE1284853B
Application number: DEL41679A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Gerhard; Hagedorn
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1962-04-06
Filing date: 1962-04-06
Publication date: 1968-12-05
Also published as: GB1000585A

Description

Die Erfindung betrifft eine elektro- und/oder permanentmagnetische Schlupfkupplung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, die mit einem feststehenden Erregerteil und einem umlaufenden induzierten Teil ausgebildet ist. 1.
Als Kupplungen für Fahrzeuge werden in der überwiegenden Zahl der Fälle mechanische Kupplungen verwendet. Diese sind einem erheblichen Verschleiß unterworfen und bedingen außerdem für den Fahrer eine relativ hohe Erfahrung, um das Fahrzeug durch stetiges Einkuppeln sanft anfahren zu lassen. Die Nachteile derartiger mechanischer Kupplungen sind, also sehr groß.
Andererseits sind elektromagnetische Kupplungen bekanntgeworden, die beispielsweise zwischen dem treibenden und oetriebenen Teil zusätzlich ein Ferritpulver verwenden, welches durch ein magnetisches Feld ausgerichtet Wiffl. und so ein Drehmoment überträgt, teilweise also mittels des Magnetfeldes und teilweise durch Reibung. Auch hier tritt jedoch Verschleiß ein. Außerdem sind Schleifringe mit Bürsten anzuordnen, um den Erregerteil der elektromagnetisehen Kupplung mit einer Spannungsquelle verbinden zu können; diese bedürfen ebenfalls der Wartung und unterliegen dem Verschleiß.
Ferner ist eine homopolare Kupplung bekanntgeworden (Zeitschrift »Automobile Engineer«, Nr. 9, September 1959, S. 353), welche am Umfang mit Polflächen gleicher Polarität ausgebildet ist. Kupplungen, die als solche homopolaren Gleichpolinaschinen gebaut sind, werden sehr schwer, und es ergibt sich außerdem bei der angeführten Anordnung durch den. stillstehenden schweren Magneten mit der Erregerwicklung ein hohes totes. Gewicht.
Weiterhin ist in der USA.-Patentschrift 2 864 016 ein Drehmomentwandler angegeben. Die elektrische Maschine ist vom Induktionstyp mit normal ausgebildeten Polen und ineinandergeschachtelten Käfigankern, die alle verschiedene Drehzahlen haben und so ein Stufengetriebe bilden. Die Anordnung ist ungewöhnlich groß und schwer und somit bei normalen Kraftfahrzeugen schwerlich zu verwenden.
In der USA.-Patehtschrift 2 986 251 wird eine elektromagnetisch betätigte Reibungskupplung beschrieben. Sie arbeitet mit der Reibung zwischen Metallteilen und überträgt das Dauerdrehmoment über einen Luftspalt ohne Reibung. Infolge der den Wirbelstrom reduzierenden lamellierten Metallteile ist eine übertragung eines nennenswerten Drehmomentes elektromagnetisch nicht möglich. Ferner muß die Betätigung dieser Kupplung durch einen Schalter erfol-,gen, wodurch ein zusätzlicher Bauteil benötigt wird und bei seiner Betätigung ein harter Einschaltstoß erfolgt. Auch wird der- schwerste Teil der Kupplung`,-der Elektromagnet, nicht zur Schwungmomenterhöhung herangezogen, wodurch er als totes Gewicht zu betrachten ist. Weiterhin sei ei wähnt, daß Klauenpolmaschinen mit Wechselpolen als solche bekannt sind (z. B. Niethammer, Elektrische Maschinen, Leipzig 1906, S. 390).
Aufgabe der Erfindung ist es, eine möglichst verschleißarme oder praktisch verschleißfreie Kupplung zu schaffen, bei welcher außerdem keinerlei Schleifringe, Kommutatoren, Bürsten oder Regel- und Schaltorgane notwendig sind, also eine Kupplung, die hinsichtlich der Betätigung des Kraftfahrzeuglenkers und des Einbaus selbst vom Herkömmlichen nicht abweicht. Da die Kupplung insbesondere zur Verwendung auf Kraftfahrzeugen dient, soll sie ein ,möglichst geringes Gewicht aufweisen und auch möglichst wenige Teile haben, die als totes Gewicht gelten.
Diese Aufgabe wird bei einer Schlupfkupplung der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen dem Erregerteil und dem induzierten Teil von diesen beiden Teilen jeweils durch einen Luftspalt getrennt ein Klauenpolläufer mit Wechselpolen angeordnet ist.
Eine derartio, ausgebildete Kupplung überträgt das ,Drehmoment, über einen Luftspalt, ohne daß eine mechanische V6rb'indung zwischen treibendem und getriebenem Cr Teil notwendig ist. Da der Erregerteil selbst feststeht, fallen auch die unerwünschten Schleifringe, Kommutatoren und Bürsten fort. Bildet man zudem, in Weiterbildung des Gegenstandes der Erfindung, den induzierten Teil so aus, daß er verschiebbar ist und dabei der Luftspalt zwischen ihm und dem Klauenpolläufer variiert wird, so hat man in einfacher Weise ein Mittel in der Hand, das über den Luftspalt zu übertragende Drehmoment zu ändern, ohne den Erregerstrom_ des Erregerteils, sofern dieser elektromagnetisch ist, ebenfalls verändern zu müssen. Da eine derartige Luftspaltänderung in besonders einfacher Weise stetig regelbar ist, wird ein überraschend sanftes Anfahren beim Einkuppeln die Folge sein. Stropregulierende Widerstände und Schaltorgane können also entfallen.
Es ist auch möglich, in Weiterbildung des Gegenstandes der Erfindung, den Klauenpolläufer gleichzeitig -als Schwungrad Nx - den Fahrz-eugmotor auszubilden und so praktisch einen Bauteil einzusparen und außerdem dabei erheblich weniger Raum für die gesamte Anlage in Anspruch zu nehmen. Werden außerdem noch der Klauenpolläufer und der umlaufende induzierte Teil gleichzeitig als mechanische Kupplung, vorwiegend als Reibungskupplung, ausgebildet, so hat man zusätzlich den Vorteil, daß bei Ausfall der elektromagnetischen Erregung für den Notfall immer'noch die herkömmliche Reibungskupplung zur Verfügung steht.
Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen be- schrieben, von denen die F i g. 1 ein Ausführungsbeispiel im achsparallelen Schnitt darstellt, F i g. 2 ein Schaubild: »Drehmoment über relativer Drehzahl« mit dem Luftspalt als Parameter.
In der F i g. 1 ist auf der treibenden Welle 1, die im !Motorgehäuse-2 gelagert ist, der Klauenpolläufer 3 angeordnet und fest mit dem Teil 4 zu einem gemeinsamen Schwungrad 5 verbunden-Radial innerhalb des Schwungrades 5 ist der hier als Ringspule ausgebildete Erregerteil 6"auf dem Motorgehäuse 2 angeordnet. Von der Riiigspule ausgehend nimmt der magnetische Fluß 7 den entsprechend der gestrichelten Pfeillinie eingezeielmptep Verlauf.
Vom-Klauenpö . fläufe#3 wird Über einen Luftspalt 8 das- Drehmoment auf den induzierten Teil 9, welcher mit der getriebenen Welle 10 fest verbunden ist, übertragen. Dabei kann für den induzierten Teil 9 als Werkstoff Eisen oder eine Eisenlegierung, auch in lamellierter Form, Verwendung finden, wobei Käfigwicklungen zusätzlich angeordnet sein können, je nach dem geforderten Kurvenverlauf entsprechend der F i g. 2. Die entsprechend dem Doppelpfeil 11 gerichtete achsparallele Verschiebung des induzierten Teils 9 wird beispielsweise mittels der Gestängevorrichtung 12 vorgenommen. Diese besteht aus einem im Drehpunkt13 gelagerten Hebel, welcher entgegen dem Druck der Feder 14 beim Treten der Kupplung in Pfeilrichtung 15 den induzierten Teil 9 nach rechts verschiebt, somit den Luftspalt8 vergrößert und dadurch gleichzeitig das zu übertragende Drehmoment verringert.
Zusätzlich ist am Klauenpolläufer 3 sowie am induzierten Teil 9 eine Reibungskupplung 16 mit Reibungsbelag angeordnet, die aber nur zum Eingriff kommt, wenn der Kupplungsvorgang beendet ist und keinerlei oder nur noch eine sehr geringe Drehzahldifferenz zwischen dem treibenden Teil, also dem Klauenpolläufer 3, und dem getriebenen Teil, also dem induzierten Teil 9, besteht. Infolgedessen wird die Reibungskupplung 16 praktisch kaum einem Verschleiß unterworfen sein.
In F i g. 2 sind drei beliebige Kennlinien 1 bis 111 für das Drehmoment über der relativen Drehzahl aufgezeichnet, wobei als Parameter drei verschiedene Größen für den Luftspalt 8 (gemäß F i 1) angegeben sind. Dabei ist dem kleineren Luftspalt 1 das größere Drehmoment zugeordnet.
Die Erregerleistung der Ringspule des Erregerteils 6 entsprechend der F i g. 1 ist sehr gering und entspricht etwa der einer kleinen Glühlampe. Je nach Ausbildung des induzierten Teils 9 ist die Kennlinie nach F i g. 2 entsprechend den gestellten Erfordernissen ebenfalls in einfacher Weise auswählbar. Es ist auch möglich, den Erregerteil 6 statt elektromagnetisch durch Dauermagnete zu erregen.

Claims

Patentansprüche: 1. Elektro- und/oder permanentmagnetische Schlupfkupplung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, die mit einem feststehenden Erregerteil und einem umlaufenden induzierten Teil ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Erregerteil(6) und dem induzierten Teil(9) von diesen beiden Teilen jeweils durch einen Luftspalt(8) getrennt ein Klauenpolläufer (3) mit Wechselpolen angeordnet ist.
2. Kraftfahrzeugkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Klauenpolläufer (3) gleichzeitig als Schwungrad (5) des Fahrzeugmotors ausgebildet ist. 3. Kraftfahrzeugkupplung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite des Luftspalts (8) zwischen dem Klauenpolläufer (3) und dem induzierten Teil (9) durch an sich bekannte Mittel zwecks Änderung der Größe des zu übertragenden Drehmoments veränderlich ist. 4. Kraftfahrzeugkupplung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Klauenpolläufer (3) und der umlaufende induzierte Teil (9) zugleich als mechanische Kupplung, insbesondere als Reibungskupplung (16), ausgebildet sind. 5. Kraftfahrzeugkupplung nach den Ansprilchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der vom Erregerteil (6) ausgehende Magnetfluß (7) in bekannter Weise durch Dauermagnete erzeugt wird.