CH201063A - Elektromagnetisch zu betätigende Lamellenkupplung. - Google Patents

Description

  Elektromagnetisch zu betätigende Lamellenkupplung.    Die Erfindung betrifft eine elektromag  netisch zu betätigende Lamellenkupplung,  wie sie beispielsweise für Kraftfahrzeug  wechselgetriebe :geeignet ist, in denen solche  Kupplungen zum Schalten der Geschwindig  keitsstufen Verwendung finden.  



  Die bekannten Kupplungen dieser Art  haben den Nachteil, dass sie bei der in Kraft  fahrzeuggetrieben zulässigen Grösse nicht  genügende Leistungen übertragen können und  .dass sie weiter eine erhebliche Remanenz auf  weisen.  



  Nach ,der Erfindung wird eine Leistungs  steigerung der Kupplung bei gleichzeitig  weitgehender Aufhebung :der Remanenz da  durch erreicht, dass zwischen einem Elektro  magneten, .der in seinem Ringraum die Er  regerspule aufnimmt und mit Mitnehmern  für die     äussern    Lamellen versehen ist, als  dem einen     Kupplungsteil,    und einem mit  Nuten versehenen andern     Kupplungsteil    ein  Lamellenpaket von federnden Lamellen aus  ferromagnetischem, Materia1 eingesetzt ist,    wobei die äussern Lamellen in die Mitnehmer  des Elektromagnetes     und,die    innern Lamellen  in die Nutung des andern Kupplungsteils  eingreifen,

   und     Mittel        zur    -Leitung des mag  netischen Kraftflusses     in.        axialer    Richtung  durch das Lamellenpaket vorgesehen sind.  



  Bei vielen dünnen Lamellen, wobei die  Stärke derselben so bemessen     ist,    dass sie  federnd nachgeben können, wenn     :die    Magnet  kraft auf sie einwirkt, bleibt die aufzuwen  dende magnetomotorische Kraft     (Ampère-          windungen)    :dieselbe wie bei wenigen :dicken  Lamellen, während die Anzahl der Lamellen  und daher der     Reibflächen    eine Vermehrung  erfährt, was eine Vergrösserung der Leistung  der Kupplung zur Folge hat, und ausserdem  durch die häufige     Unterteilung    des Lamellen  paketes die     Remanenzwirkung    nahezu auf  gehoben wird.  



  Federnde Lamellen haben die Eigen  schaft, dass schon ihr natürlicher Härteverzug       Abweichungen    von der     geometrisch    ebenen  Form zur Folge hat,     wodurch    beim Ein ohal-      ten der Kupplung durch das vollkommene  Anschmiegen der Lamellen Federspannungen  entstehen, welche beim Ausschalten der  Kupplung durch Bildung von kleineren  Luftspalten das Remanenzfeld zum Ver  schwinden bringen. Die Federung der La  mellen kann durch passende Formgebung,  wie Hohlpressen, in ihrer Wirkung     unter-          stützt    werden.

   Durch federnde     Lamellen     wird daher ein     rasches    Lösen der Kupplung  nach     Ausschalten    des Stromes entgegen der  Wirkung der Remanenz ermöglicht, und  ausserdem ein gleichmässiges Anliegen und  damit auch eine nahezu gleichmässige Ab  nutzung der Lamellen erreicht.  



  Ausser den federnden Eigenschaften muss  das Lamellenmaterial auch ferromagnetische  besitzen. Beispielsweise gibt es Stahlsorten,  welche     beide        Eigenschaften    in hohem Masse  aufweisen.  



  Als     Mittel    zur Leitung des magnetischen  Kraftflusses hauptsächlich in axialer Rich  tung durch das Lamellenpaket können .die  nen: die Ringzonen von Durchbrechungen in  den Lamellen, eine Ankerplatte aus weichem  Magneteisen, oder mehrere Lamellen ohne  Durchbrechungen, und der genutete Kupp  lungsteil, in welchen die innern Lamellen  eingreifen, welcher vorteilhaft aus     unmagne-          tisierbarem    Material gefertigt ist.  



  In der     Zeichnung    sind mehrere Ausfüh  rungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes       dargestellt.     



  Fig. 1 zeigt eine Lamellenkupplung im       Längsschnitt,     Fig. 2 eine Abwandlung des Beispiels  nach Fig. 1, gleichfalls im Schnitt;  Fig. 3 stellt eine äussere und  Fig. 4 eine innere Lamelle -dar;  Fig. 5 zeigt eine Abwandlung in der  Form der Durchbrechungen,  Fig. 6 eine andere Abwandlung der La  mellenform;  Fig. 7 zeigt eine Kupplung im Längs  schnitt schematisch mit einem urmagne  tischen Ring zur Aufnahme eines     Lamellen-          paketes;       Fig. 8 zeigt eine innere Lamelle in An  sieht,  Fig. 9 eine Aussenlamelle;

    Fig. 10 ist ein Teillängsschnitt durch eine  Kupplung; bei der ein unmagnetischer Ring       fortgelassen    ist und die innern     Lamellen     direkt mit     vorstehenden    Klauen auf der einen  Kupplungsmuffe sitzen;  Fig. 11 stellt die zugehörige Form der  innern     Lamellen    dar.  



  In der Fig. l ist die eine Kupplungshälfte  mit     einem        Zahnrad,    die andere     Hälfte    mit  einer Welle     formschlüssig    verbunden.     Der          Magnetkörper    1 aus     weichem        Magneteisen     ist aufgekeilt auf Zahnrad 5, welches auf  der Welle 10 drehbar gelagert ist, und trägt  in seinem     Ringraum    die     Erregerspule    2,  deren     beide        Anschlüsse        einerseits    mit     Masse,

            anderseits    mit dem     Schleifring    3 verbunden  sind; der unter Zwisohenlage einer Isolier  schieht 4 auf den     Magnetkörper    1 auf  gezogen ist.     Der        Magnetkörper    1     besitzt          ausserdem    Klauen Ja, in welche die     äussern     Lamellen 8 eingreifen.

   Auf der Keilwelle 10  sitzt     formschlüssig    mit ihr     verbunden    ,die  Muffe 7, welche     vorteilhaft    aus     nichtmagne-          tischem    Material gefertigt     ist    und in deren  Nutung die innern Lamellen 9 eingreifen.  



  Beidem Ausführungabeispiel nach Fig. 2  ist der     Magnetkörper    1 direkt mit einer  Welle 11 verkeilt. Auf dem     Magnetkörper    1  ist ein     ringförmiger        Körper    12 mit den  Klauen 12a aus     urmagnetischem    Werkstoff  aufgepresst, in welche die äussern Lamellen 8  eingreifen. Die innern     Lamellen    9     sitzen    in  dem entsprechend gerillten Wellentrum 13.  An Stelle der Schlussplatte 6 aus weichem       Magneteisen    beim     Ausführungsbeispiel    nach  Fig. 1. werden in der Ausführung nach Fig. 2  nichtdurchbrochene Lamellen verwendet. Als  solche können die Lamellen 14, 15 dienen.  



       Die    in den äussern     Lamellen        angeordneten     Durohbrechungen 16 zeigt die Fig.3; die       Fig.    4     stellt    die     Durchbrechungen    17 bei  einer innern Lamelle dar:  Durch die Form ,der     Durohbrechungen    18  nach     Fig.    5 ist     eine        besonders        gute    Federung  der     Lamellen    zu erzielen,     während    die U-      welle nach Fig. 6 kreisrunde Durchbrechun  gen 19 aufweist. Selbstverständlich können  die Durchbrechungen beliebige Form be  sitzen.  



  Die Wirkungsweise     dieser    Kupplungen  ist folgende:  Bei     Einschaltung    der Erregerspule 2 bil  det     sieh    ein magnetisches Feld aus, welches  im Sinne der gestrichelten Linie verläuft, das  heisst der     Hauptsache    nach     -das    Lamellen  paket zweimal in axialer Richtung durch  setzt, wobei sieh ein Teil des     Kraftflusses     auf kürzerem Weg durch die Stege zwischen  den Durchbrechungender Lamellen schliesst.

    Bei Ausschalten des Stromes wirken nun  drei Einfliesse der Remanenz entgegen, näm  lich 1. die häufige Unterteilung des Lamellen  paketes, 2. .die Federung .der einzelnen La  mellen und 3. die Ableitung .des Remanenz  flusses des Magnetkörpers insbesondere durch  die erste, am Magnetkörper anliegende und in  die äussere Verklauung desselben eingreifende  Lamelle 8a. Diese Scheibe 8a trägt wesent  lich zur Verminderung der Remanenzwir  kung bei und könnte auch ohne Durch  brechungen ausgeführt sein. Sie läuft vor  teilhaft mit dem Magnetkörper 1 um und  dient so zugleich als mechanischer Schutz  für den Magnetkörper 1,     .dessen    Werkstoff  für mechanische Beanspruchungen     (Reibung)     nicht sehr geeignet ist.  



  Die Ausführungsformen gemäss Fig. 7 bis  9 und Fig. 10 und 11 zeigen die Weiterbil  dung der Kupplung zum Zwecke der Er  zielung des magnetischen Kraftlinienflusses  durch .die Lamellen in nur einer Richtung.  



  In beiden Ausführungsformen ist die eine       Kupplungshälfte    mit einem Zahnrad und die  andere     Kupplungshälfte    formschlüssig mit  einer Welle verbunden. Der Magnetkörper  ist mit 20 bezeichnet, das Zahnrad mit 21.,  welches auf -der Welle 22 drehbar gelagert  ist.

   Der Magnetkörper trägt in seinem Ring  raum die Erregerspule 23, deren beide An  schlüsse     einerseits    mit Masse, anderseits mit  dem Schleifring 24 verbunden sind, der unter  Zwischenlage einer     Isolierschicht    25 auf den  Magnetkörper     aufgezogen        ist.    Der Magnet-    körper 20 besitzt ausserdem Klauen 26, in  welche die äussern Lamellen 27     eingreifen.     Auf der Welle 22 ist weiter     eine    Muffe 36  aus ferromagnetischem Material fest verkeilt,  auf welcher nach Fig.

   7 ebenfalls verkeilt ein  Ring 30 aus unmagnetischem Material sitzt,  in welchen Nuten .eingearbeitet     sind,    in die  die     innern    Lamellen 31 eingreifen. Die     axial     verschiebbare Scheibe<B>32</B> dient zum Rück  schluss des     magnetischen    Kraftflusses.  



  Fig. 10 stellt eine Variante dieser La  mellenkupplungen dar, bei welchem zum  Unterschied von Fig. 7 der unmagnetische  Ring 30     fortgelassen    ist     und    dafür die zu  gehörigen Innenlamellen 38 (Fig.11) hohe  Zungen 34 besitzen, welche in die Nuten 35  der mit der Welle 22 verkeilten Muffe 3,6  teilweise eingreifen.     Dabei    wird die not  wendige     magnetische        Isolation    der     Lammellen     zur Muffe 36 nicht durch     Zwischenlage    eines  unmagnetischen Ringes 30 wie in Fig. 7, son  dern durch Ausschnitte     zwischen    den Stegen  der Lamellen 33 erreicht.

   Diese Ausschnitte  besitzen nur die innern Lamellen     3ss,    wäh  rend die äussern Lamellen 27 für beide Aus  führungsformen     (Fix.    7 und     10),die    gleichen  sind.  



  Zur Schonung der     Reibflächen,    sowie zur  Ableitung des Remanenzflusses kann vorteil  haft eine     .Scheibe    3,8 aus     härterem    Material.  wie     Fig.10        beispielsweise    zeigt, eingesetzt  sein.  



  Die Wirkungsweise dieser Kupplung ist  folgende:       Bei        Einschaltung    der Erregerspule 23 bil  det sich ein magnetisches Feld aus, welches  im Sinne der gestrichelten     Linie    verläuft, das  heisst der Hauptsache nach das Lamellen  paket nur nach einer, und zwar der axialen  Richtung durchsetzt. Der     graftfluss    schliesst  sich über Magnetkörper 20,     Lamellenpaket     (äussere     und    innere     Lamellen),    Scheibe 32  und Muffe 3.6.  



  Die Erregerspule 23 kann     unter    Umstän  den     statt        im    Kupplungsteil 20     auch    im  Kupplungsteil 36 untergebracht sein. In  diesem Falle könnte auch der     Sohleifring    24  statt auf     Kupplungsteil    20 auf Kupplungs-           teil    36 aufgezogen     sein.    Prinzipiell können  selbstverständlich auch die Kupplungsteile  20 und 36     vertauscht        sein,

          so        dass        beispiels-          weise    das     Zahnrad    21 mit     Kupplungsteil    36  und der     Kupplungsteil    20 mit Welle 22 ver  bunden sind.     Statt    Zahnrad und Welle kön  nen     selbstverständlich    auch zwei Wellen  stümpfe oder     sonstige    Teile durch die Kupp  lung     verbunden        werden.        Weiter        ist    die An  zahl der Klauen der Lamellen vollkommen       beliebig.  

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Elektromagnetisch zu betätigende La mellenkupplung, dadurch gekennzeichnet; dass zwischen einem Elektromagneten aus weichem Magneteisen, der in seinem Ring raum die Erregerspule aufnimmt und mit Mit nehmern für die äussern Lamellen versehen ist, als dem einen Kupplungsteil, und einem mit Nuten versehenen andern Kupplungsteil ein Lamellenpaket von federnden Lamellen aus ferromagnetischem Material eingesetzt ist, wobei die äussern Lamellen in die Mit nehmer des Elektromagnetes,

   und. die innern Lamellen in die Nutung des andern Kupp lungsteils eingreifen, und Mittel zur Leitung des magnetischen Kraftflusses in axialer Richtung durch das Lamellenpaket vor- gesehen sind. UNTERANSPRÜCHE: 1. Kupplung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die federnden La mellen in einer Ringzone Durchbrechun gen aufweisen, so dass der magnetische Kraftfluss im wesentlichen in axialer Richtung durch die Lamellen geht. 2.

   Kupplung nach Patentanspruch und Un teranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einem Elektromagneten, der in seinem Ringraum die Erreger spule aufnimmt, und mit Mitnehmern für die Lamellen versehen ist, und einer Ankerplatte zur Umlenkung des magne tischen Kraftflusses, beide aus weichem Magneteisen, ein Lamellenpaket von federnden Lamellen aus ferromagne- tischem Material eingelegt ist, wobei die äussern Lamellen in die Mitnehmer des Elektromagnetes,

   und die innern La mellen in eine genutete Muffe eingreifen, 3. Kupplung nach Unteranspruch 2, da durch gekennzeichnet, dass die innern Lamellen in eine nicht magnetisierbare Muffe eingreifen. 4. Kupplung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die innern Lamellen in ein genutetes Wellentrum eingreifen. 5.

   Kupplung nach Patentanspruch und Un teranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Lamellenpaket teilweise aus Scheiben mit Durchbrechungen, und teil- weise aus vollen Scheiben .besteht, die derart zueinander angeordnet sind, dass die durchbrochenen Scheiben in unmittel barer Nahe dies Magnetkörpers;

   und die vollenScheiben anschliessend daran unter- gebracht sind. 6. Kupplung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Lamelle (8a) am Magnetkörper (1) in die Ver- klauung desselben eingreift und mit die sem umläuft; um eine teilweise Ablei tung des Remanenzflusses und eine mechanische Schonung des Magnetkör- pers zu erzielen.

   7: Kupplung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet; dass die Lamellen vom magnetischen Kraftfluss nur in einer Richtung durchsetzt werden, während der magnetische Rückschluss über einen Kupplungsteil aus ferromagnetischem Material erfolgt. B.

   Kupplung nach Patentanspruch und Un- teransprueh 7, dadurch gekennzeichnet, dass mit einer Muffe (36) aus ferro- magnetischem Material, welche mit dem einen Kupplungsteil (22) verbunden ist, ein Ring (30) aus unmagnetieierbarem Material verkeilt ist, der Nuten besitzt, in welche die innern Lamellen (27, Fig. 7 und 8) mit ihren Klauen eingreifen.

   9. Kupplung nach Patentanspruch und Un- teranspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die innern Lamellen (33) innen Aus- schnitte besitzen, so dass nur einzelne Zungen (34) stehen bleiben, welche teil weise in die Klauen (35) einer auf dem einen Kupplungsteil festen Muffe (36, Fig.

   10 und 11.) eingreifen, so dass zwi schen .den Lamellen (33) und der Muffe (36) ein Luftraum bestehen bleibt, und der magnetische Kraftfluss sich nur teil weise durch die Stege (34) auf kürze rem Weg, in der Hauptsache aber über einen Weg der Kupplungsteile, über das Lamellenpaket und Endscheibe (32) und ,die Muffe (3,6) schliesst. 10. Kupplung nach Patentanspruch und Un teransprüchen 7 und 8, dadurch gekenn zeichnet, dass die Lamellen volle federnde Blechringe aus ferromagnetischem Mate rial sind. 11.

   Kupplung nach Patentanspruch und Un teransprüchen 7 und 8,dadurch gekenn zeichnet, dass zum Rückschluss ,des mag netischen Kraftflusses eine axial ver schiebbare Scheibe (32) aus weichem Magneteisen angeordnet ist.