DE3828110A1 - Eddy-current coupling - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Wirbelstromkupplung mit einer Antriebswelle, mit der ein Permanentmagnet drehfest verbunden ist, einer Abtriebswelle, mit der eine Wirbelstromscheibe drehfest verbunden ist, und einem Ge häuse, an welchem die beiden Wellen im wesentlichen koaxial angeordnet sind.The invention relates to an eddy current clutch with a drive shaft, with which a permanent magnet is rotatably connected, an output shaft, with which an eddy current disk is rotatably connected, and a Ge housing on which the two shafts are arranged essentially coaxially are.
Bei Wirbelstromkupplungen wird das Drehmoment eines Antriebsmotors über ein Magnetfeld von einem Permanentmagneten auf eine Wirbelstrom scheibe übertragen. Wird die Wirbelstromscheibe abgebremst, z.B. durch die von ihr angetriebene Einrichtung, so wird durch das Magnetfeld, in dem sich die Wirbelstromscheibe bewegt, ein Gegendrehmoment er zeugt, das dem Drehmoment des Antriebsmotors das Gleichgewicht hält. Dabei entstehen Wirbelströme in der Wirbelstromscheibe, welche die Bremsleistung in Wärme umsetzen, d.h. die Wirbelstromscheibe und die mit ihr verbundenen Teile erwärmen. Das Drehmoment und damit die Wärmeleistung, d.h. die durch das Abbremsen entstehende Wärme, hängen vom Abstand der beiden Kupplungsteile, d.h. vom Abstand zwischen Permanentmagnet und Wirbelstromscheibe ab.With eddy current clutches the torque of a drive motor via a magnetic field from a permanent magnet to an eddy current disc transferred. If the eddy current disc is braked, e.g. by the device driven by it, the magnetic field, in which the eddy current disc moves, a counter torque testifies that the torque of the drive motor keeps the balance. This creates eddy currents in the eddy current disk, which the Convert braking power into heat, i.e. the eddy current disk and heat the parts connected to it. The torque and therefore the heat output, i.e. the heat generated by braking, depend on the distance between the two coupling parts, i.e. from the distance between permanent magnet and eddy current disc.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Wirbelstromkupplung der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß das Drehmoment und die entstehende Verlustwärme und damit die Temperatur steuerbar sind.The invention is based on the object of an eddy current clutch of the type mentioned in such a way that the torque and the resulting heat loss and thus the temperature can be controlled are.
Nach der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß der axiale Abstand zwischen dem Permanentmagneten und der Wirbelstromscheibe abhängig vom Bremsmoment der Wirbelstromscheibe veränderbar ist.According to the invention, this is achieved in that the axial distance between the permanent magnet and the eddy current disc can be changed by the braking torque of the eddy current disc.
Die Wirbelstromscheibe ist hierbei zweckmäßigerweise mit einem Kupplungs körper fest verbunden, welcher mit der Abtriebswelle drehfest aber axial verschiebbar relativ zu dieser gekoppelt ist.The eddy current disk is expediently with a clutch body firmly connected, which is non-rotatable with the output shaft axially displaceable relative to this is coupled.
In dem Kupplungskörper ist ein z.B. ringförmiger Hohlraum ausgebildet, der mit einer Flüssigkeit mit hohem Wärmedehnungskoeffizienten, z.B. Öl, gefüllt ist. Eine Seite des Hohlraumes wird hierbei zweckmäßiger weise durch die Unterseite der Wirbelstromscheibe begrenzt.In the coupling body, e.g. annular cavity formed, with a liquid with a high coefficient of thermal expansion, e.g. Oil that is filled. One side of the cavity becomes more appropriate limited by the bottom of the eddy current disk.
Vorteilhafterweise wird nun durch die sich unter Wärmeeinfluß aus dehnende Flüssigkeit der Kupplungskörper mit der Wirbelstromscheibe relativ zur Abtriebswelle axial verschoben.Advantageously, it is now exposed to heat stretching fluid the coupling body with the eddy current disc axially displaced relative to the output shaft.
Vorzugsweise ist hierzu die Abtriebswelle an ihrer der Antriebswelle zugewandten Stirnseite mit einem axial sich erstreckenden Kolben ver sehen, der in eine Bohrung des Kupplungskörpers greift, wobei die Flüssigkeit bei Ausdehnung infolge Erwärmung axial zwischen den Kolben und den Kupplungskörper eintritt und den letzteren axial relativ zum ersteren verschiebt, wodurch der Abstand zwischen dem Permanentmagneten und der Wirbelstromscheibe vergrößert wird.For this purpose, the output shaft is preferably on the drive shaft facing end with an axially extending piston ver see who engages in a bore of the coupling body, the Liquid when expanding due to heating axially between the Piston and the clutch body enters and the latter axially shifts relative to the former, causing the distance between the Permanent magnet and the eddy current disc is enlarged.
Die Bohrung im Kupplungskörper und der Kolben sind im Durchmesser abgestuft ausgebildet unter Bildung je einer Schulter am Kolben und am Kupplungskörper, und die Flüssigkeit tritt zwischen diese beiden Schultern ein, wodurch die letzteren in Axialrichtung mit dem Flüssig keitsdruck beaufschlagt werden.The bore in the clutch body and the piston are in diameter graduated with one shoulder each on the piston and on the coupling body, and the fluid flows between these two Shoulders one, causing the latter to flow axially with the liquid pressure are applied.
Zwischen der Abtriebswelle und dem Kupplungskörper ist zweckmäßiger weise eine Rückstellfeder, z.B. in Form einer Schraubendruckfeder angeordnet, durch welche der Kupplungsträger entgegen der Beaufschlagung durch die Flüssigkeit ständig beaufschlagt wird.Between the output shaft and the clutch body is more appropriate a return spring, e.g. in the form of a helical compression spring arranged, through which the coupling carrier against the action is constantly acted upon by the liquid.
Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der einzigen Figur der Zeichnung erläutert, die schematisch einen Längsschnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform der er findungsgemäßen Wirbelstromkupplung zeigt.An example embodiment of the invention is as follows explained with reference to the single figure of the drawing, which is schematic a longitudinal section through a preferred embodiment of the Eddy current clutch according to the invention shows.
Die in der Zeichnung dargestellte Wirbelstromkupplung umfaßt ein Ge häuse bestehend aus einem Gehäuseoberteil 2, 3 einem Gehäuseunterteil 17 und einem Lagerflansch 14, wobei diese Teile in nicht näher dargestellter Weise geeignet miteinander verbunden , z.B. verschraubt sind.The eddy current coupling shown in the drawing comprises a Ge housing consisting of an upper housing part 2 , 3 a lower housing part 17 and a bearing flange 14 , these parts being suitably connected to one another in a manner not shown, for example screwed.
In das Gehäuseoberteil 3 ragt eine Motorwelle oder Antriebswelle 1 hinein, die von einem nicht-gezeigten Antriebsmotor angetrieben wird. Mit dem Ende der Antriebswelle 1 ist eine Kupplungsglocke 4 verbunden, z.B. verschraubt, welche die Form einer nach unten offenen flachen Schale hat. Über der Kupplungsglocke 4 ist ein z.B. im wesentlichen ringförmiger Permanentmagnet 5 befestigt, der vorzugsweise in die Kupplungsglocke 4 eingeklebt ist.A motor shaft or drive shaft 1 , which is driven by a drive motor, not shown, projects into the upper housing part 3 . At the end of the drive shaft 1 , a clutch bell 4 is connected, for example screwed, which has the shape of a flat shell open at the bottom. An essentially ring-shaped permanent magnet 5 , for example, is attached above the clutch bell 4 and is preferably glued into the clutch bell 4 .
Unterhalb und in axialem Abstand von dem Permanentmagneten 5 ist eine Wirbelstromscheibe 6 angeordnet, die fest mit einem Kupplungskörper 9 verbunden, z.B. verschraubt ist, der z.B. aus Aluminium besteht. Der Kupplungskörper 9 kann an seinem Außenumfang mit Kühlrippen 19 versehen sein.Below and at an axial distance from the permanent magnet 5 , an eddy current disk 6 is arranged, which is firmly connected, for example screwed, to a coupling body 9, which, for example, consists of aluminum. The coupling body 9 can be provided with cooling ribs 19 on its outer circumference.
In das Gehäuse ragt von unten her eine Abtriebswelle 16 hinein, die, wie dargestellt, in dem Lagerflansch 14 mittels Wellenlagern 13, 15, z.B. Kugellagern, drehbar gelagert ist.An output shaft 16 projects into the housing from below and, as shown, is rotatably mounted in the bearing flange 14 by means of shaft bearings 13 , 15 , for example ball bearings.
Die Abtriebswelle 16 hat an ihrer in der Zeichnung oberen Stirnseite einen Bund 25 mit dem eine etwa topfförmige Mitnehmerscheibe 12 fest verbunden, z.B. verschraubt ist.The output shaft 16 has a collar 25 on its upper end face in the drawing, with which an approximately cup-shaped drive plate 12 is firmly connected, for example screwed.
Die Mitnehmerscheibe 12 hat einen Flansch 28, in welchem wenigstens zwei sich diametral gegenüberliegende Bohrungen ausgebildet sind, in denen axial verlaufende Mitnehmerzapfen 27 fest sitzen, welche in entsprechende axiale Sackbohrungen 26 eingreifen, die im Kupplungs körper 9 von dessen unterer Stirnseite ausgehend, ausgebildet sind.The drive plate 12 has a flange 28 in which at least two diametrically opposite bores are formed, in which axially extending drive pins 27 are firmly seated, which engage in corresponding axial blind bores 26 which are formed in the coupling body 9 starting from the lower end face thereof.
Da sich der Kupplungskörper 9, wie noch erläutert wird, axial relativ zur Abtriebswelle 16 verschieben kann, gleiten die Mitnehmerzapfen 27 in den Sackbohrungen 26, greifen aber stets soweit in die letzteren ein, daß das im Betrieb auftretende Drehmoment von dem Kupplungskörper 9 auf die Abtriebswelle 16 sicher übertragen werden kann.Since the clutch body 9 , as will be explained, can move axially relative to the output shaft 16 , the driver pins 27 slide in the blind bores 26 , but always engage so far in the latter that the torque occurring in operation from the clutch body 9 to the output shaft 16 can be transmitted safely.
An den Bund 25 der Abtriebswelle 16 schließt sich eine axiale zapfen förmige Verlängerung 24 an, die ebenso wie der Bund 25, einteilig mit der Abtriebswelle 16 ausgebildet ist. Auf dieser Verlängerung 24 sitzt ein Kolben 7, der entsprechend hohl gebohrt ist und der mittels einer Schraube 29 auf die zapfenförmige Verlängerung 24 der Abtriebs welle 16 fest aufgeschraubt ist. Selbstverständlich kann der Kolben 7 auch in anderer geeigneter Weise fest mit der Abtriebswelle 16 ver bunden sein.The collar 25 of the output shaft 16 is followed by an axial pin-shaped extension 24 which, like the collar 25 , is formed in one piece with the output shaft 16 . On this extension 24 sits a piston 7 , which is correspondingly drilled hollow and which is screwed onto the peg-shaped extension 24 of the output shaft 16 by means of a screw 29 . Of course, the piston 7 can also be connected to the output shaft 16 in a suitable manner.
Zwischen der Mitnehmerscheibe 12 und der Unterseite des Kupplungs körpers 9 ist eine Rückstellfeder 10, z.B. eine Schraubenfeder ange ordnet, welche den Kupplungskörper 9 stets nach oben von der Mitnehmer scheibe 12 weg zu drücken sucht.Between the drive plate 12 and the underside of the clutch body 9 , a return spring 10 , for example a coil spring, is arranged, which the clutch body 9 always tries to push upwards away from the drive plate 12 .
Ferner ist zwischen der Mitnehmerscheibe 12 und dem Wellenlager 13 ein Distanzring 11 eingebaut.Furthermore, a spacer ring 11 is installed between the drive plate 12 and the shaft bearing 13 .
Der Kolben 7 sitzt in einer zentralen Bohrung 21 der Wirbelstromscheibe 6 und des Kupplungskörpers 9.The piston 7 is seated in a central bore 21 of the eddy current disk 6 and the clutch body 9 .
Die Toleranz zwischen Bohrung 21 und Kolben 7 ist so gewählt, daß sich die Teile 6 und 9 axial relativ zum Kolben 7 verschieben können.The tolerance between bore 21 and piston 7 is selected so that parts 6 and 9 can move axially relative to piston 7 .
Der Kolben 7 und die Bohrung 21 sind abgestuft ausgebildet, d.h. der Kolbenschaft 30 des Kolbens 7, der auf die zapfenförmige Verlängerung 24 der Abtriebswelle 16 aufgesetzt ist, hat einen kleineren Durchmesser als der eigentliche Kolben 7, so daß zwischen dem Kolbenschaft 30 und dem Kolben 7 eine Schulter 12 gebildet wird. Entsprechend ist der Durch messer der Bohrung 21 im unteren Teil, d.h. im Bereich des Kolben schaftes 30 kleiner als im Bereich des Kolbens 7, so daß am Kupplungs körper 9 ebenfalls eine radiale Schulter 23 gebildet wird, die der Schulter 22 des Kolbens 7 axial gegenüberliegt. The piston 7 and the bore 21 are stepped, ie the piston shaft 30 of the piston 7 , which is placed on the peg-shaped extension 24 of the output shaft 16 , has a smaller diameter than the actual piston 7 , so that between the piston shaft 30 and the piston 7 a shoulder 12 is formed. Correspondingly, the diameter of the bore 21 in the lower part, ie in the region of the piston shaft 30 is smaller than in the region of the piston 7 , so that a radial shoulder 23 is also formed on the coupling body 9 , which is axially opposite the shoulder 22 of the piston 7 .
Die Abdichtung zwischen der Bohrung 21 einerseits und dem Kolben 7, sowie dem Kolbenschaft 30 andererseits erfolgt durch nicht näher be zeichnete Dichtungen, z.B. durch O-Ringe.The seal between the bore 21 on the one hand and the piston 7 , and the piston skirt 30 on the other hand is carried out by unspecified seals, for example by O-rings.
In dem Kupplungskörper 9 ist nun ein z.B. ringförmiger Hohlraum 18 ausgebildet, der oben vorzugsweise direkt an die Wirbelstromscheibe 6 angrenzt, d.h. die Unterseite der letzteren bildet die obere Be grenzungswand des Hohlraumes 18. Die Abdichtung zwischen Kupplungs körper 9 und Wirbelstromscheibe 6 erfolgt wiederum durch geeignete ringförmige Dichtungen, z.B. durch nicht näher bezeichnete O-Ringe. Der Hohlraum 18 ist mit einer Flüssigkeit mit hohem Wärmedehnungs koeffizienten, z.B. einem geeigneten Öl, gefüllt, das über eine seitliche Bohrung eingefüllt wird, die durch eine Öleinfüllschraube 8 verschlossen wird.In the coupling body 9 , for example, an annular cavity 18 is now formed, which preferably adjoins the eddy current disc 6 at the top, ie the underside of the latter forms the upper boundary wall of the cavity 18 . The seal between the coupling body 9 and the eddy current disk 6 is in turn made by suitable annular seals, for example by unspecified O-rings. The cavity 18 is filled with a liquid with a high thermal expansion coefficient, for example a suitable oil, which is filled through a lateral bore which is closed by an oil filler plug 8 .
Der Hohlraum 18 steht über wenigstens eine radial verlaufende Bohrung 20 in Verbindung mit der zentralen Bohrung 21 und die Bohrung 20 mündet in die Bohrung 21 im Bereich der beiden Schultern 22, 23 und jeden falls zwischen den beiden O-Ringen, welche den Kolben 7, 30 gegen den Kupplungskörper 9 abdichten.The cavity 18 is connected to the central bore 21 via at least one radially extending bore 20 and the bore 20 opens into the bore 21 in the region of the two shoulders 22 , 23 and in any case between the two O-rings which hold the piston 7 , Seal 30 against the coupling body 9 .
Zwischen den beiden Schultern 22, 23 ist zweckmäßigerweise ein kleiner axialer Abstand vorgesehen (wie dargestellt, aber nicht näher bezeichnet), um das Eindringen und Eintreten des Öles zwischen die beiden Schultern, d.h. zwischen den Kupplungskörper 9 und den Kolben 7 zu erleichtern.A small axial distance is expediently provided between the two shoulders 22 , 23 (as shown, but not specified) in order to facilitate the penetration and entry of the oil between the two shoulders, ie between the coupling body 9 and the piston 7 .
Die erfindungsgemäße Wirbelstromkupplung arbeitet folgendermaßen. Die Wirbelstromkupplung kann beispielsweise zum Antrieb eines Rührers oder dgl. verwendet werden, durch den eine dickflüssige Flüssigkeit oder Masse z.B. gerührt, gemischt oder dispergiert werden soll. Bis der Rührer seine volle Betriebsdrehzahl erreicht hat, kann eine beträcht liche Zeit vergehen, in manchen Fällen bis zu 1 oder 2 Stunden.The eddy current clutch according to the invention works as follows. The eddy current clutch can, for example, drive a stirrer or the like. Through which a viscous liquid or Mass e.g. should be stirred, mixed or dispersed. Until the Stirrer has reached its full operating speed can be a considerable time passes, in some cases up to 1 or 2 hours.
Die Abtriebswelle 16 und damit die Wirbelstromscheibe 6 werden somit jedenfalls in einer solchen Anlaufphase relativ stark abgebremst, d.h. zu Beginn stärker und dann immer schwächer werdend.The output shaft 16 and thus the eddy current disk 6 are thus braked relatively strongly in such a start-up phase, ie stronger at the beginning and then becoming increasingly weaker.
In der Wirbelstromscheibe 6 entstehen hierbei Wirbelströme, welche die Bremsleistung in Wärme umsetzen. Bei Erwärmung der Wirbelstromscheibe 6 erfolgt ein Wärmeübergang auf die Flüssigkeit in dem Hohlraum 18, wobei ein Teil der Wärme direkt von der Wirbelstromscheibe 6 auf die Flüssigkeit übergeht und ein anderer Teil indirekt über den Kupplungskörper 9.In the eddy current disk 6 , eddy currents are generated which convert the braking power into heat. When the eddy current disk 6 is heated, heat is transferred to the liquid in the cavity 18 , part of the heat being transferred directly from the eddy current disk 6 to the liquid and another part indirectly via the coupling body 9 .
Die Flüssigkeit erwärmt sich, dehnt sich infolge dieser Erwärmung aus und strömt über die Bohrung 20 in die zentrale Bohrung 21 ein und dringt bzw. tritt dort ein zwischen die Schulter 22 am Kolben 7 und die Schulter 23 am Kupplungskörper 9. Da die Flüssigkeit nirgends abströmen kann, baut sich ein Druck in der Flüssigkeit auf, der auch in dem Spalt zwischen den beiden Schultern 22 und 23 wirkt und diesen Spalt axial zu vergrößern sucht.The liquid heats up, expands as a result of this heating and flows through the bore 20 into the central bore 21 and penetrates or enters there between the shoulder 22 on the piston 7 and the shoulder 23 on the clutch body 9 . Since the liquid cannot flow anywhere, a pressure builds up in the liquid, which also acts in the gap between the two shoulders 22 and 23 and tries to enlarge this gap axially.
Da die Abtriebswelle 16 und damit der fest mit ihr verbundene Kolben 7 ortsfest gelagert ist, wird durch die zunehmende Ausdehnung der Flüssigkeit und die hierdurch auf den Kolben 7 und den Kupplungskörper 9 ausgeübte Kraft der letztere axial relativ zum Kolben 7 und damit relativ zur Ab triebswelle 16 nach unten bewegt, wodurch der axiale Abstand zwischen dem Permanentmagneten 5 und der Wirbelstromscheibe 6 vergrößert wird. Bei Vergrößerung dieses Abstandes verringert sich die Verlustwärme, wodurch sich auch die Ausdehnung der Flüssigkeit im Ringraum 18 reduziert, was zur Folge hat, daß der Kupplungskörper 9 und mit ihm die Wirbelstrom scheibe 6 durch die Rückstellfeder 10 wieder etwas nach oben gedrückt wird, wodurch sich der Abstand zwischen dem Permanentmagneten 5 und der Wirbelstromscheibe 6 wieder etwas verringert.Since the output shaft 16 and thus the piston 7 fixedly connected to it is fixed in place, the increasing expansion of the liquid and the force exerted on the piston 7 and the clutch body 9 force the latter axially relative to the piston 7 and thus relative to the drive shaft 16 moves downward, whereby the axial distance between the permanent magnet 5 and the eddy current disk 6 is increased. When this distance is increased, the heat loss is reduced, which also reduces the expansion of the liquid in the annular space 18 , with the result that the clutch body 9 and with it the eddy current disk 6 is pushed back upward somewhat by the return spring 10 , as a result of which the distance between the permanent magnet 5 and the eddy current disk 6 is again somewhat reduced.
Auf diese Weise kann der Abstand zwischen den beiden vorgenannten Teilen eingestellt bzw. eingeregelt werden.In this way, the distance between the two aforementioned parts can be set or adjusted.
Sobald die Abtriebswelle 16, die praktisch koaxial zur Antriebswelle 1 verläuft, ihre normale Betriebsdrehzahl erreicht hat, laufen beide Wellen und damit der Permanentmagnet 5 und die Wirbelstromscheibe 6 mit minimalem Schlupf, wobei nur geringe Wirbelströme und damit in geringer Wärmeanfall entsteht. Die Temperatur in der Wirbelstrom scheibe 6 und in der Flüssigkeit sinkt ab und der Kupplungskörper 9 und mit ihm die Wirbelstromscheibe 6 werden durch die Rückstellfeder 10 in ihre Ausgangslage zurück bewegt.As soon as the output shaft 16 , which runs practically coaxially to the drive shaft 1 , has reached its normal operating speed, both shafts and thus the permanent magnet 5 and the eddy current disk 6 run with minimal slippage, with only small eddy currents and thus little heat. The temperature in the eddy current disc 6 and in the liquid drops and the clutch body 9 and with it the eddy current disc 6 are moved back to their starting position by the return spring 10 .
Generell wird die anfallende Wärme über den Kupplungskörper 9 und ins besondere über dessen Kühlrippen 19 nach außen abgeführt. Der Gehäuse unterteil 17 ist hierzu beispielsweise mit mehreren Schlitzen versehen oder auch wenigstens teilweise in Form eines Schutzgitters ausgebildet, um einen Luftaustausch zu ermöglichen und einen Wärmestau zu verhindern.In general, the heat generated is dissipated to the outside via the coupling body 9 and in particular via its cooling fins 19 . For this purpose, the lower housing part 17 is provided, for example, with a plurality of slots or at least partially in the form of a protective grille in order to allow air to be exchanged and to prevent heat accumulation.
Darüber hinaus ist der Kupplungskörper 9 vorzugsweise mit querverlaufenden Bohrungen 31 (z.B. zwölf solcher Bohrungen) versehen, durch die, wenn sich der Kupplungskörper 9 dreht infolge der Fliehkraft Luft von innen nach außen gefördert und damit Wärme abgeführt wird.In addition, the coupling body 9 is preferably provided with transverse bores 31 (for example twelve such bores) through which, when the coupling body 9 rotates, air is conveyed from the inside to the outside due to the centrifugal force and heat is thus dissipated.
Claims (10)
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19883828110 DE3828110A1 (en) | 1988-08-18 | 1988-08-18 | Eddy-current coupling |
Applications Claiming Priority (1)
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DE19883828110 DE3828110A1 (en) | 1988-08-18 | 1988-08-18 | Eddy-current coupling |
Publications (1)
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DE3828110A1 true DE3828110A1 (en) | 1990-02-22 |
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ID=6361146
Family Applications (1)
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