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Elektromagnetisch betätigte Lamellenkupplung oder -bremse
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mitdungsgemässenAusführung eigene schnelle Schaltbarkeitzu erzielen, die insbesondere bei Schal : kupp1un - gen für schnell umschaltbare Werkzeugmaschinengetriebe von Bedeutung ist.
Bei einer elektromagnetisch betätigten Lamellenkupplung der bisher bekannten Art mussten, um den
Kraftfluss zu unterbrechen, die Lamellen durch Federelemente od. dgl. so weit voneinander abgehoben werden, dass auch über einen eventuellen Ölfilm kein Leerlaufmoment übertragen wird. Werden zwischen den Lamellen Rollen angeordnet, wie es gemäss der Erfindung vorgeschlagen wird, so ist lediglich die An- presskraft aufzuheben ; bei einer Berührung zwischen den Wälzkörpern und den Lamellen wird nämlich ohne äussere Kräfte kein oder nur ein sehr geringes Leerlaufmoment übertragen, so dass in diesem Fall die Lüft- wege klein gehalten werden können. Zum Vergleich sei angeführt, dass der kleinste-Lüftweg bei einer bisher üblichen elektromagnetischen Kupplung von bestimmter Type 3 mm ist.
Bei der erfindungsge- mässen Ausbildung einer Kupplung der gleichen Type konnte der Lüftweg auf 0,9 mm herabgesetzt wer- den, wobei das Leerlaufmoment nur den halben Wert gegenüber jenem bei der Kupplung mit dem Lüft- weg von 3 mm aufweist. Das Drehmoment wird unmittelbar in Abhängigkeit des Druckes und der damit verbundenen Anpresskraft aufgebaut, da infolge der Verkürzung des Lüftweges der elektromagnetische
Kraftschluss voll und sogleich zur Wirkung kommt.
Ausserdem tritt bei der vorschlagsgemässen elektromagnetisch betätigten Lamellenkupplung oder - bremse gegenüber den bisher bekannten Lamellenkupplungen eine wesentlich geringere Wärmebelastung auf. Die Lamellen lieben nämlich bei Reibschluss nicht mehr aneinander an, sondern sie berühren ledig- lich einen Teil der Mantelfläche der Rotationskörper. Das Kühlmittel - und sei es nur Luft - kann also in jedem Betriebszustand fast ungehindert zwischen den Lamellen hindurchströmen und die anfallende Wärme abführen. Um eine besonders gute Kühlung an den Reibflächen der Lamellen und der Wälzkörper zu er- zielen, ist vorgesehen, in an sich bekannter Weise im Magnetkörper der Kupplung oder einem andern Bau- teil Kanäle zur Zuführung eines Kühlmittels anzuordnen.
Ausserdem können die Wälzkörper in einer den
Durchfluss des Kühlmittels fördernden Art ausgerichtet werden. In vielen Fällen wird Luft als Kühlmittel ausreichend sein, bei besonders hochbelasteten Kupplungen kann jedoch auch Öl als Kühl- und Schmier- mittel verwendet werden.
Bei der Verwendung der erfindungsgemässen Ausführung, insbesondere als Trockenlaufkupplung mit Luftkühlung empfiehlt es sich bei Wälzkörpern aus Stahl, die Lamellen aus Sinterbronze od. dgl. herzu- stellen oder mit einem Asbestreibbelag oder ähnlichen zu versehen, um die Notlaufeigenschaften zu verbessern. Ausserdem wird dadurch ein hoher Verschleisswiderstand bei sehr geringer Leerlaufreibung erzielt. Auch wird durch eine derartige Reibpaarung die Griffigkeit verbessert, so dass das von der Kupplung zu übertragende Drehmoment sehr schnell aufgebaut werden kann und eine gute Schaltgenauigkeit zu erzielen ist.
Des weiteren ist vorgesehen, die erfindungsgemässe Lamellenkupplung oder-bremse mit einer an sich bekannten Nachstellvorrichtung zur selbsttätigen Nachstellung des Restluftspaltes zwischen Anker und Magnetkörper zu versehen. Dadurch kann ein eventueller Verschleiss an den Reibflächen oder an den Wälzkörpern ausgeglichen werden. Der Nachstellvorrichtung kommt beim Erfindungsgegenstand insofern noch besondere Bedeutung zu, da der Lüftweg verhältnismässig genau für den raschen Reibungsschluss der Lamellen einzustellen ist.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sind an Hand eines Ausführungsbeispieles in der Zeichnung dargestellt und nachfolgend näher erläutert. Hiebei zeigen : Fig. 1 einen Axialschnitt durch eine gemäss der Erfindung ausgebildete, elektromagnetisch betätigte Lamellenkupplung und Fig. 2 drei Ausführungsformen des die Wälzkörper führenden Käfigs.
Nach Fig. 1 ist mit einer Welle 1 über eine Passfeder 23 ein Magnetkörper formschlüssig verbunden, der aus dem Spulenträger 2 und der Spule 3 besteht. Auf einem Teil der Aussenmantelfläche des Spulenträgers 2 ist die Mitnehmerverzahnung 4 der Innenlamellen 5 angeordnet. Ausserdem trägt der Spulenträger 2 einen Ring 6, auf dem der Schleifring 7 für die Stromzuführung angebracht ist und der als Lamellenwiderlager dient. Eine derartige Zweiteilung des Magnetkörpers hat den Vorteil, dass die Mitnehmerverzahnung 4 für die Innenlamellen 5 ohne Behinderung und ohne besondere Fertigungsverfahren auf einfache Art hergestellt werden kann. Die Abtriebsseite der Kupplung wird von dem Kupplungskörper 8 mit dem Mitnehmer 9 für die Aussenlamellen 10 gebildet.
Der Anker besteht bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel aus einem ferromagnetischen Innenring 11, einem Bronze-Zwischenring 12 und einem ferromagnetischen Aussenring 13. Der unmagnetische Zwischenring 12 verhindert somit den Übergang von magnetischen Kraftlinien aus dem Ankerinnenring 11 zu dem Ankeraussenring 13. Um besonders guteTrockenlaufeigenschaften zu erzielen, kann als Werkstoff für den Ankerzwischenring 12 Lagermetall, vorzugsweise Bronze, verwendet werden. Ausserdem ist, um die
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Anpresskraft auf die Lamellen wirken zu lassen, der Ankeraussenring 13 auf seiner den Lamellen 5, 10 zu- gekehrten Seite mit einem Bund 14 versehen. Durch die Sperrklinken 15 wird in an sich bekannter Weise im Zusammenwirken mit den Ankerringen 11, 12 die selbsttätige Nachstellung des Ankeraussenringes 13 erreicht.
Der aus der Ringen 11, 12, 13 bestehende Anker ist mittels einer Bronzebüchse 16 auf der Welle 1 ge- lagert und gegen Ablaufen durch einen Sprengring 17 gesichert. Durch die Bronzebüchse 16 werden für einen Trockenbetrieb ausreichende Notlaufeigenschaften erzielt und gleichzeitig wird auch der Streuung der magnetischen Kraftlinien entgegengewirkt.
Zwischen den Innenlamellen 5 und den Aussenlamellen 10 sind Käfige 20 angeordnet, die, wie aus der Fig. 2 ersichtlich ist, mit Ausnehmungen 22 versehen sind. In diesen Ausnehmungen 22 sind Rollen 21 eingesetzt, deren Rotationsachsen 26 mit der Bewegungsrichtung 25 einen Winkel cx bilden, der kleiner ist als 900. Um die Lamellen 5, 10 und die Rollen 21 unter einer geringen Vorspannung zu halten, ist zwi- schen dem Lamellenpaket und dem als Lamellenwiderlager dienenden Ring 6 eine Tellerfeder 24 einge- setzt. Zur Zuführung eines Kühlmittels, insbesondere von Luft, sind in dem Spulenträger 2 Kanäle 18, 19 angeordnet, durch die das Kühlmittel zu den Reibflächen strömen kann.
Die Wirkungsweise einer elektromagnetisch betätigten Lamellenkupplung gemäss der Erfindung beruht darauf, dass beim Erregen der Spule 3 sich ein magnetisches Feld ausbildet, dessen Kraftlinien auf den
Anker-Innenring 11 wirken und diesen an den Spulenträger 2 ziehen. Diese Bewegung wird über den Zwi- schenring 12 auf-den Anker-Aussenring 13 übertragen, der über seinen Bund 14 die Lamellen 5, 10 gegen die durch den Käfig 20 drehbar und unverschiebbar geführten Rollen 21 presst.
Die Innenlamellen 5, die über die Mitnehmerverzahnung 4 angetrieben werden, setzen dabei die Rollen 21 in Bewegung, so dass sich diese auf den jeweils zugeordneten Aussenlamellen abwälzen. Infolge der Schräglage der Rollen 21 zur Bewegungsrichtung 25 der umlaufenden Teile führen sie jedochkeine reine Rollbewegung aus, sondern zugleich auch eine Gleitbewegung, so dass zwischen den Rollenmantelflächen und den Lamellen Reibung entsteht. Diese bewirkt, dass die Aussenlamellen 10 mitgenommen werden und somit eine Kraftübertragung stattfindet. Die Gleitbewegung ist dabei abhängig von der Grösse des Winkels ct zwischen den Rotationsachsen 26 der Rollen 21 und der Bewegungsrichtung 25, sowie vor allem von der auf die Lamellen wirkenden Anpresskraft.
Die Nachstelleinrichtung 15 bewirkt in an sich bekannter Weise, dass die gesamte elektromagnetisch erzeugte Anpresskraft am Lamellenpaket zur Wirkung kommt. Durch Steuerung dieser Anpresskraft ist das durch Reibschluss von den Lamellen 5, 10 und den Rollen 21 übertragende Drehmoment einstellbar, so dass die erfindungsgemässe Kupplung in vorteilhafter Weise auch als Schlupfkupplung verwendet werden kann.
PATENT ANSPRÜCHE :
1. Elektromagnetisch betätigte Lamellenkupplung oder-bremse mit ausserhalb des Einflussbereiches des wirksamen magnetischen Kraftflusses angeordneten Lamellen und einem vorzugsweise auf einer Büchse aus unmagnetischem Werkstoff, beispielsweise Bronze, axial verschiebbar gelagerten Anker, gekennzeichnet durch die an sich bekannten Merkmale, dass zwischen den einander zugeordneten Reibflächen der Lamellen (5, 10) um eine Achse (26) drehbare Wälzkörper, beispielsweise Rollen (21) od. dgl., angeordnet sind, dass die Rotationsachsen der Wälzkörper mit der Bewegungsrichtung (25) der umlaufenden Kupplungsteile jeweils einen von 90 unterschiedlichen Winkel (ct) bilden und dass die Wälzkörper (21) durch einen Käfig (20) oder durch geeignete Ausbildung der Reibflächen der Lamellen (5, 10) drehbar und unverschiebbar geführt sind.