Reibungs-Kupplung oder -Bremse Die vorliegende Erfindung betrifft eine Reibungs kupplung oder -bremse, bei welcher das Zusammen pressen von Haupt-Reibflächen elektromagnetisch durch Anziehen eines Ankers ausgelöst wird und Kugeln oder Nocken jeweils längs Schrägflächen be wegt werden, um eine Keilwirkung zu erzeugen, durch welche die Haupt-Reibflächen der Reibungskupplung oder -bremse zusammengepresst werden.
Die Kupplung oder Bremse gemäss der vorliegen den Erfindung zeichnet sich aus durch eine an einem ersten Teil befestigte Reibungs-Hilfsscheibe, welche zwischen einem Elektromagneten und dessen Anker angeordnet ist, und durch einen ersten Satz von Nocken oder Kugeln, welche nach der Erregung des Elektromagneten und entsprechendem Festklemmen der Reibungsscheibe zwischen Magnet und Anker mit an an einem zweiten Teil angeordneten Druck scheiben vorgesehenen Schrägflächen derart zusam- nienwirken, dass die Druckscheiben mit Reibungs- Hauptgliedern am ersten Teil in Reibverbindung ge langen, und durch einen zweiten Satz von Nocken oder Kugeln,
welche vom zweiten Teil getragen wer den und nach Herstellung der eben genannten Reib verbindung mit andern Schrägflächen an den Druck scheiben derart zusammenwirken, dass die Druck scheiben auseinandergedrückt und die Reibungs- Hauptglieder gegen Reibungs-Hauptflächen am zwei ten Teil gepresst werden.
In den beiliegenden Zeichnungen ist ein Ausfüh-. rungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt, wobei Fig. 1 eine Schnittansicht eines zwei Kupplungen aufweisenden Mechanismus, und zwar nach der Mittellinie der Kupplungen, und Fig. 2 eine Schnittansicht nach der Linie II-11 in Fig. 1 ist.
Der Mechanismus weist zwei allgemein mit den Buchstaben<I>A</I> und<I>B</I> bezeichnete Kupplungen auf, welche wechselweise betätigbar sind, um von der Welle 1 wahlweise eine Kraftübertragung auf eine Abtriebswelle 28 oder eine Abtriebshohlwelle 28a zu schaffen. Die folgende Beschreibung bezieht sich in der Hauptsache auf die Kupplung A, wobei der Auf bau der Kupplung B der gleiche ist.
Die Kupplung A weist eine Welle 1 auf, an der ein ringförmiges, aus den beiden Teilen 2 und 3 gebildetes Gehäuse befestigt ist, wobei diese zwei Teile axial voneinander getrennt sind und ringförmige koaxiale Reibungsflächen 4 resp. 5 aufweisen. Die beiden Reibungsflächen 4 und 5 liegen einander Gegenüber und bilden eine erste und zweite Rei- bungs-Hauptfläche. Zwischen die beiden Teile des ringförmigen Gehäuses ist ein Ring 6 festgeschraubt, der sich radial einwärts erstreckt und mit einer kreis runden Reihe von runden Löchern versehen ist, wobei dieser Ring als Käfig für eine Mehrzahl von Kugeln 7 aus Stahl oder einem andern geeigneten Material dient,
von welchen Kugeln je eine in jedem der Lö cher enthalten ist. Eine erste ringförmige Druck scheibe 8 ist an der einen Seite des Ringes 6 ange ordnet, wobei diese Druckscheibe 8 eine Mehrzahl von in der Zahl und der Lage der Zahl. und der Lage der vom Ring 6 gestützten Kugeln 7 entsprechenden Eingriffsflächen 9 aufweist. An der andern Seite des Ringes 6 ist eine zweite ringförmige Druckscheibe 10 angeordnet, die mit einer gleichen Mehrzahl von gleichartigen Eingriffsflächen 11 ausgebildet ist. Die Anordnung ist derart, dass normalerweise jede der Kugeln 7 in einer durch ein Paar Eingriffsflächen 9 und 11 in der ersten und zweiten Druckscheibe 8 resp. 10 gebildeten Tasche enthalten und in dieser Tasche eingemittet ist.
Ein ringförmiger Elektromagnet 12 ist in bezug auf die Druckscheiben 8 und 10 radial einwärts und koaxial zur Welle 1 angeordnet, wobei der Elektro magnet 12 einen dreitappigen Flansch 13 aufweist, der radial auswärts gerichtet ist, wobei die bogen förmigen Lappen 13a, 13b, 13e in gleichmässigen Abständen um die Achse der Kupplung herum ange ordnet sind. Der Elektromagnet 12 ist mittels der Passstiften 14, die von den Druckscheiben gestützt werden und durch Löcher 15 in den Lappen 13a, 13b, 13c verlaufen, in den Druckscheiben 8 und 10 zentriert.
Diese Löcher 15 sind im Winkelsinn aus geweitet, und die Passstifte 14 tragen Rollen 16, die in den Löchern 15 angeordnet sind und einen etwas kleineren Durchmesser als die radiale Breite der Löcher 15 aufweisen und infolge der länglichen Form der Löcher 15 einer begrenzten Winkelbewe gung innerhalb letzterer fähig sind, wobei sie sich an der radial innen gelegenen Seite der Lochränder abwälzen. Die Lappen 13a, 13b, 13c bilden zudem einen Käfig für eine Mehrzahl von Stahlkugeln 17, welche in kreisrunden Löchern in den Lappen ange ordnet sind und mit Schrägflächen 17a in den Druck scheiben zusammenwirken, wobei diese Schrägflächen als Eingriffsflächen in den Druckscheiben 8 und 10 ausgebildet sind.
Diese letztgenannten Schrägflächen sind in Fig. 1 nicht veranschaulicht, sind jedoch gleich den bereits beschriebenen, nämlich den von den Ein griffsflächen 9 und 11 gebildeten Schrägflächen, welche mit den vom Ring 6 gestützten Kugeln 7 zu sammenwirken. Der Elektromagnet 12 wirkt mit einem zu ihm koaxialen ringförmigen Anker 18 zu sammen, der mit einem dreitappigen Flansch 19 ver sehen ist, dessen Lappen 19a, 19b, 19c radial aus- wärts ausladen und so geformt und in solchen winkel mässigen Abständen angeordnet sind, dass sie im wesentlichen in der gleichen Ebene liegen wie der Flansch 13 des Elektromagneten 12.
Der Anker 18 ist in gleicher Weise zentriert wie der Elektromagnet 12, das heisst mittels Passstiften 20, die von den Druckscheiben 8 und 10 gestützt werden und durch die länglichen Löcher 21 in den Lappen 19a, 19b, <B>19e</B> hindurchgehen, wobei die Passstifte 20 Rollen 22 tragen, die in den Löchern 21 liegen. Der Anker trägt die Auflaufkugeln 23, die mit weitern durch konische Ausnehmungen 24 in den Druckscheiben 8 und 10 gebildete Schrägflächen zusammenwirken.
Die Druckscheiben 8 und 10 sind auf dem Ring 6 mittels der Passstiften 25 zentriert, welche von den Druckscheiben gestützt werden, sich durch die läng lichen Löcher 26 im Ring 6 erstrecken und die Rollen 27 tragen, welche Rollen von etwas geringerem Durchmesser sind als die radiale Breite dieser Löcher 26, deren längliche Form eine begrenzte Winkelbewe gung der Druckscheiben in bezug auf den Ring 6 zulassen. Normalerweise befinden sich die Rollen 27 am einen Ende der Löcher 26, wie in Fig. 2 gezeigt, und die Rollen 16 und 22, welche den Elektro magneten 12 resp. den Anker 22 zentrieren, in der Mitte ihrer zugeordneten Löcher, wie dies in Fig. 2 gezeigt wird.
Das zweite drehbare Element der Kupplung ist eine Welle 28, die koaxial zur Welle 1 angeordnet ist und sich durch die obenerwähnten ringförmigen Teile erstreckt, wobei das eine Ende der Welle 28 im Ende der Welle 1 drehbar gelagert ist, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist. Eine auf der zweiten Welle befestigte Nabe 29 trägt zwei ringförmige Scheiben 30 und 31, die je an ihrem radial äussern Teil ring förmige Reibungsbelagglieder 32 und 33 tragen, ,-elche radiale Nuten<I>32a</I> resp. 33a aufweisen. Die Glieder 30, 32 und 31, 33 bilden Haupt-Reibungs- glieder der Kupplung.
Die Reibungsbelagglieder 32 an der Scheibe 30 sind zwischen der Druckscheibe 8 und der Reibungs fläche 4 des ringförmigen Gehäuses 2, 3, und die Reibungsbelagglieder 33 an der Scheibe 31 zwischen der Druckscheibe 10 und der Reibungsfläche 5 des Gehäuses angeordnet. Die Nabe 29 trägt ferner eine Hilfs-Reibungsscheibe 34, welche von kleinerem Durchmesser als die beiden von der Nabe getragenen Scheiben 30 und 31 ist und sich zwischen dem Elek tromagneten 12 und seinem Anker 18 radial nach auswärts erstreckt.
Die Reibungsscheibe 34 ist mit einer in einem Kreis gelegenen Reihe von kreisrun den, in gleichmässigen Abständen angeordneten Lö chern ausgebildet, in denen je eine Rondelle 35 aus Reibungsmaterial, die etwas dicker ist als die Rei bungsscheibe 35, angeordnet ist. Die Rondellen 35 wirken mit den Reibungsflächen am Elektromagne ten 12 und am Anker 18 zusammen, wobei die Rei bungsfläche am Elektromagneten 12 durch die äussert Fläche eines aus unmagnetischem Material hergestell ten Ringes 36, der in einer kreisrunden Nute in der Stirnfläche des Elektromagneten gegenüber dem Anker angeordnet ist, gebildet ist.
Ein Wärmeisolier- ring 37 dient dazu, die Wicklung des Elektro magneten 12 vor der durch die Reibung zwischen den Rondellen 35 und dem aus unmagnetischerr: Material bestehenden Ring 36 zu schützen.
Die Druckscheiben 9 und 10 werden normaler weise durch Federglieder gegeneinandergezogen, welche Federglieder beispielsweise Federspannungs- glieder 37a sein können, wie sie in der britischen Patentbeschreibung Nr. 597563 beschrieben sind. Der Anker 18 befindet sich normalerweise zufolge der zwischen dem Elektromagneten und dem Anker auf Stiftschrauben 39 gelagerten Druckfedern 38 in einem solchen Abstand vom Elektromagneten 12, dass er ausser Reibungskontakt mit den Reibungs rondellen 35 ist.
Solange im Betrieb der Elektromagnet 12 entregt ist, besteht keine Antriebsverbindung zwischen den Wellen 1 und 28, da die Druckscheiben 8 und 10 gegeneinander gezogen sind und sich demzufolge ausser Reibungskontakt mit den Reibungsstirn flächengliedern 32 und 33 befinden und der Anker 18 durch die Druckfedern 38 in einer Lage gehalten wird, in der kein Reibungskontakt auftritt zwischen dem Anker 18 und den Reibungsrondellen 35 einer seits und zwischen den Reibungsrondellen 35 und dem Reibungsring 36 anderseits.
Wenn der Elektromagnet 12 erregt wird (was durch irgendein an sich bekanntes Mittel, beispiels weise die Bürsten 40 und die Schleifringe 41 bewerk stelligt werden kann), so wird der Anker 18 ange zogen, und die Reibungsrondellen 35 werden zwi schen dem Anker 18 und dem Reibungsring 36 ein geklemmt, wodurch eine anfängliche Reibungsver bindung zwischen der Welle 28 und den Flanschen 13 und 19 am Elektromagnet resp. am Anker her gestellt wird, so dass die Druckscheiben 8 und 10 durch die Zusammenwirkung der Kugeln 17 und 23 mit ihren zugehörigen Schrägflächen in eine anfäng liche Berührung mit den Reibungsstirnflächenglie- dern 32 und 33 auseinanderbewegt werden,
wobei die Reibwirkung der Glieder 32 und 33 zur genann ten anfänglichen Reibungsverbindung hinzukommt, so dass diese Reibwirkungen zusammen bestrebt sind, die Druckscheiben 8 und 10 winkelmässig in bezug auf das äussere Gehäuse 2, 3 zu drehen. Zufolge der Zusammenwirkung der vom Ring 6 ab gestützten Kugeln 7 und der Schrägflächen in den Druckscheiben 8 und 10 werden die letzteren fester auseinandergedrückt, wodurch die Reibungsstirn-- flächenglieder 32 und 33 gegen die Reibflächen am Gehäuse 2, 3 gepresst werden. Die Wellen 1 und 28 werden dadurch antriebsmässig miteinander gekup pelt.
Die Reibungskraft, welche genannte anfänor- liche Antriebsverbindung schafft, ist im wesentlichen proportional zum durch die Kupplung übertragenen Drehmoment.
Die Kugeln 7 und die zugehörigen Schrägflächen im Ring 6 schaffen eine sekundäre Servo-Wirkung , welche im beschriebenen Ausführungsbeispiel nur in einer Richtung wirkt, und zwar aus dem Grunde, weil sich die Rollen 27 normalerweise am einen Ende der länglichen Löcher 26 im Ring 6 befinden. Wenn eine sekundäre Servo-Wirkung in beiden Rich tungen benötigt wird, so befinden sich die Rollen 27 normalerweise in der Mitte der Löcher 26. Bei entregtem Elektromagneten 12 der Kupp lung A und erregtem Elektromagneten der Kupp lung B wird eine Antriebsverbindung zwischen der Welle 1 und der Abtriebshohlwelle 28a hergestellt.
Es ist ohne weiteres ersichtlich, dass der beschrie bene Mechanismus als Bremse anstatt als Kupplung verwendet werden kann. Es ist zweckmässig, sowohl bei Kupplungen als auch bei Bremsen den Gehäuse teil 3 derselben gemeinsam zu gestalten.
Friction clutch or brake The present invention relates to a friction clutch or brake in which the pressing together of main friction surfaces is triggered electromagnetically by attracting an armature and balls or cams are moved along inclined surfaces in order to generate a wedge effect, through which the main friction surfaces of the friction clutch or brake are pressed together.
The clutch or brake according to the present invention is characterized by a friction auxiliary disk attached to a first part, which is arranged between an electromagnet and its armature, and by a first set of cams or balls, which after the excitation of the electromagnet and corresponding clamping of the friction disk between magnet and armature with inclined surfaces provided on pressure disks arranged on a second part cooperate in such a way that the pressure disks come into frictional connection with main friction members on the first part, and through a second set of cams or balls,
which are carried by the second part and after the just mentioned friction connection with other inclined surfaces on the pressure washers cooperate in such a way that the pressure washers are pushed apart and the main friction members are pressed against main friction surfaces on the second part.
In the accompanying drawings is an execution. Approximate example of the subject matter of the invention, wherein Fig. 1 is a sectional view of a mechanism having two clutches, namely along the center line of the clutches, and Fig. 2 is a sectional view along the line II-11 in FIG.
The mechanism has two clutches, generally designated by the letters <I> A </I> and <I> B </I>, which can be actuated alternately in order to selectively transmit power from the shaft 1 to an output shaft 28 or an output hollow shaft 28a to accomplish. The following description relates mainly to clutch A, the construction of clutch B being the same.
The clutch A has a shaft 1 to which an annular housing formed from the two parts 2 and 3 is attached, these two parts being axially separated from one another and annular coaxial friction surfaces 4, respectively. 5 have. The two friction surfaces 4 and 5 are opposite one another and form a first and second main friction surface. A ring 6 is screwed tightly between the two parts of the annular housing, which extends radially inward and is provided with a circular row of round holes, this ring serving as a cage for a plurality of balls 7 made of steel or another suitable material,
of which balls one is contained in each of the holes. A first annular pressure disc 8 is arranged on one side of the ring 6, this pressure disc 8 having a plurality of in the number and the position of the number. and the position of the balls 7 supported by the ring 6 has engagement surfaces 9 corresponding to the position. On the other side of the ring 6, a second annular pressure disk 10 is arranged, which is formed with an identical plurality of similar engagement surfaces 11. The arrangement is such that normally each of the balls 7 in a by a pair of engagement surfaces 9 and 11 in the first and second pressure disc 8, respectively. 10 formed pocket and is centered in this pocket.
An annular electromagnet 12 is arranged with respect to the thrust washers 8 and 10 radially inward and coaxially to the shaft 1, the electric magnet 12 having a three-lobed flange 13 which is directed radially outward, the arcuate tabs 13a, 13b, 13e in are evenly spaced around the axis of the coupling. The electromagnet 12 is centered in the pressure disks 8 and 10 by means of the dowel pins 14, which are supported by the pressure disks and run through holes 15 in the tabs 13a, 13b, 13c.
These holes 15 are widened in the angular sense, and the dowel pins 14 carry rollers 16 which are arranged in the holes 15 and have a slightly smaller diameter than the radial width of the holes 15 and due to the elongated shape of the holes 15 a limited Winkelbewe supply within the latter are capable of rolling on the radially inner side of the hole edges. The tabs 13a, 13b, 13c also form a cage for a plurality of steel balls 17, which are arranged in circular holes in the tabs and interact with inclined surfaces 17a in the pressure disks, these inclined surfaces being designed as engagement surfaces in the pressure disks 8 and 10 are.
These last-mentioned inclined surfaces are not illustrated in Fig. 1, but are the same as those already described, namely the inclined surfaces formed by the A handle surfaces 9 and 11, which cooperate with the balls 7 supported by the ring 6. The electromagnet 12 interacts with an annular armature 18 coaxial with it, which is provided with a three-lobed flange 19, the tabs 19a, 19b, 19c of which project radially outward and are shaped and arranged at such angular intervals that they lie essentially in the same plane as the flange 13 of the electromagnet 12.
The armature 18 is centered in the same way as the electromagnet 12, that is, by means of dowel pins 20 which are supported by the pressure disks 8 and 10 and pass through the elongated holes 21 in the tabs 19a, 19b, 19e , the dowel pins 20 carrying rollers 22 which lie in the holes 21. The anchor carries the run-up balls 23, which cooperate with further inclined surfaces formed by conical recesses 24 in the pressure disks 8 and 10.
The thrust washers 8 and 10 are centered on the ring 6 by means of the dowel pins 25, which are supported by the thrust washers, extend through the elongated holes 26 in the ring 6 and carry the rollers 27, which are slightly smaller in diameter than the radial rollers Width of these holes 26, the elongated shape of which allow a limited movement of the thrust washers with respect to the ring 6. Usually, the rollers 27 are at one end of the holes 26, as shown in Fig. 2, and the rollers 16 and 22, which the electric magnets 12, respectively. center anchor 22 in the middle of their associated holes as shown in FIG.
The second rotatable element of the coupling is a shaft 28 which is arranged coaxially with the shaft 1 and extends through the aforementioned annular parts, one end of the shaft 28 being rotatably supported in the end of the shaft 1, as shown in FIG is. A mounted on the second shaft hub 29 carries two annular disks 30 and 31, which each wear ring-shaped friction lining members 32 and 33 on their radially outer part, -elche radial grooves <I> 32a </I>, respectively. 33a have. Members 30, 32 and 31, 33 form the main friction members of the clutch.
The friction lining members 32 on the disc 30 are arranged between the pressure disc 8 and the friction surface 4 of the annular housing 2, 3, and the friction lining members 33 on the disc 31 between the pressure disc 10 and the friction surface 5 of the housing. The hub 29 also carries an auxiliary friction disk 34, which is of smaller diameter than the two disks 30 and 31 carried by the hub and extends between the elec tromagneten 12 and its armature 18 radially outward.
The friction disc 34 is formed with a circle located in a row of the circular, evenly spaced Lö holes, in each of which a washer 35 made of friction material, which is slightly thicker than the Rei friction disc 35 is arranged. The washers 35 cooperate with the friction surfaces on the electromagnet 12 and on the armature 18, with the friction surface on the electromagnet 12 through the outer surface of a ring 36 made of non-magnetic material, which is in a circular groove in the face of the electromagnet opposite the armature is arranged, is formed.
A heat insulating ring 37 is used to protect the winding of the electric magnet 12 from the ring 36, which is made of non-magnetic material, due to the friction between the washers 35 and the non-magnetic material.
The thrust washers 9 and 10 are normally pulled towards one another by spring members, which spring members can be, for example, spring tension members 37a, as described in British patent specification No. 597563. The armature 18 is normally located, according to the compression springs 38 mounted on studs 39 between the electromagnet and the armature, at such a distance from the electromagnet 12 that it is out of frictional contact with the friction washers 35.
As long as the electromagnet 12 is de-energized during operation, there is no drive connection between the shafts 1 and 28, since the thrust washers 8 and 10 are pulled against each other and consequently are out of frictional contact with the frictional face members 32 and 33, and the armature 18 is supported by the compression springs 38 in a position is held in which no frictional contact occurs between the armature 18 and the friction washers 35 on the one hand and between the friction washers 35 and the friction ring 36 on the other hand.
When the electromagnet 12 is energized (which can be accomplished by any known means, for example, the brushes 40 and slip rings 41), the armature 18 is attracted, and the friction washers 35 are between the armature 18 and the Friction ring 36 clamped, creating an initial Reibungsver connection between the shaft 28 and the flanges 13 and 19 on the electromagnet, respectively. is made on the armature so that the thrust washers 8 and 10 are moved apart by the interaction of the balls 17 and 23 with their associated inclined surfaces in an initial contact with the friction end face members 32 and 33,
wherein the frictional effect of the members 32 and 33 is added to the named initial frictional connection, so that these frictional effects together strive to rotate the pressure disks 8 and 10 angularly with respect to the outer housing 2, 3. As a result of the interaction of the balls 7 supported by the ring 6 and the inclined surfaces in the pressure disks 8 and 10, the latter are pressed more firmly apart, as a result of which the friction face members 32 and 33 are pressed against the friction surfaces on the housing 2, 3. The shafts 1 and 28 are thereby driven kup pelt with each other.
The frictional force that creates the said initial drive connection is essentially proportional to the torque transmitted through the clutch.
The balls 7 and the associated inclined surfaces in the ring 6 create a secondary servo effect which, in the exemplary embodiment described, only acts in one direction, for the reason that the rollers 27 are normally located at one end of the elongated holes 26 in the ring 6 . If a secondary servo action is required in both directions, the rollers 27 are usually in the middle of the holes 26. When the electromagnet 12 of the coupling A and the electromagnet of the coupling B are de-energized, a drive connection between the shaft 1 and the output hollow shaft 28a produced.
It is readily apparent that the mechanism described can be used as a brake instead of a clutch. It is useful to design the housing part 3 of the same jointly for both clutches and brakes.