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Vollautomatisch arbeitende Lamellenkupplung für Elektromotoren Die
Erfindung bezieht sich auf eine vollautomatisch arbeitende Lamellenkupplung für
Elektromotoren, bei der die kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Läufer des Motors
und der Abtriebswelle durch Fliehgewichte gesteuert und durch Axialverschiebung
ein Schalter betätigt wird.
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Derartige Kupplungen sind schon in verschiedener Ausführung bekannt.
Verschiedene dieser Bauarten werden elektromagnetisch gesteuert, wobei der Rotor
auf der Welle axialbeweglich und vom Kupplungsteil getrennt angeordnet ist und beide
Kupplungsteile in keiner unmittelbaren Verbindung mit dem Läufer stehen.
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Auch rein mechanisch arbeitende Kupplungen für Elektromotorensteuerungen
sind bekannt. Insoweit hierbei gleitbar gelagerte Läufer Verwendung finden, sind
diese durch die ständige Drehbewegung einem natürlichen Verschleiß unterworfen,
weshalb der Luftspalt zwischen Läufer und Ständer sich stetig verändert und Feldlinienfluß
und Laufeigenschaften des Motors dadurch in starkem Maße ungünstig beeinflußt werden.
Im übrigen sind diese Kupplungen, die in ihrem konstruktiven Aufbau verhältnismäßig
große Durchmesser aufweisen, nur zur Übertragung kleiner Drehmomente geeignet und
somit auf kleine Leistungen beschränkt. Auch hierbei tritt an den Mertragungselementen,
die beispielsweise aus Kork, Bremsfutter u. dgl. bestehen, ein starker Verschleiß
auf, der zu einer raschen Abnutzung der Beläge führt. Infolge dieser Abnutzung verändert
sich der Schwerpunktradius der Kugeln der Fliehgewichte, was zu laufenden Änderungen
des Anpreßdruckes führt und ungleiche Anlaufverhältnisse zur Folge hat; Schwierigkeiten
ergeben sich auch beim dvnamischen Auswuchten dieser Ausführungen. Die Fliehgewichte
und somit die zur Überwindung des Drehmomentes erforderlichen Anpreßkräfte werden
praktisch sofort wirksam, so daß eine vollautomatische Drehzahlregulierung des Schalters
mit den bekannten Ausführungen nicht möglich ist.
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Bei der eingangs erwähnten Ausführung der Lamellenkupplung besteht
die Erfindung darin, daß die kraftschlüssige Verbindung zwischen dem kugelgelagerten
Läufer des Motors und der Abtriebswelle über segmentgeführte, axial verschiebbare,
durch schleifende Berührung mit dem Schalthebel eines Mikroschalters in Verbindung
stehende Außenkörper, Gelenke und Fliehgewichte in Verbindung mit einer am Umfang
des Außenkörpers angebauten hydraulischen Dämpfung erfolgt, wobei der Schalthebel
des Mikroschalters nur kurzzeitig in schleifender Berührung steht.
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Als besonders zweckmäßig erweist sich diese Lamellenkupplung bei Verwendung
einer hydraulischen Dämpfung, bei der Ab- und Rückfluß der Flüssigkeit im Arbeitszylinder
über eine sich selbsttätig schließende und öffnende Ventilplatte erfolgt, wobei
dann in weiterer Ausbildung der Erfindung beim Durchfluß in den Ausgleichzylinder
nur die konzentrisch angeordnete, steuerlose Düsenöffnung freigegeben ist, beim
Rückfluß dagegen am Umfang des Ventiltellers befindliche Kanäle zusätzlich frei
werden und so einen kurzzeitigen Rückfluß der durchgeschleusten Flüssigkeit ermöglichen.
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Durch diese erfindungsgemäße Ausbildung werden die Fliehkräfte beherrscht
und können durch Veränderung des Düsenquerschnittes im richtigen Zeitpunkt des Kupplungseingriffes
weich wirksam gemacht werden, wodurch außerordentlich günstige Anlaufverhältnisse
erzielt werden. Vorteilhaft ist bei dieser Ausführung auch, daß der Schalthebel
des Mikroschalters nur kurzzeitig, während des Anlaufes, in Schleifberührung mit
dem Umfang des beweglichen Außenkörpers steht. Durch den kugelgelagerten, axial
fixierten Läufer, durch die mechanische Steuerung mit hydraulischer Dämpfung und
durch die einfache Ausbildung des Schaltmittels mit verschleißfester Lamellenkupplung
wird gegenüber allen bekannten Ausführungen ähnlicher Art ein wesentlicher Fortschritt
erzielt, da mit dieser vollautomatischen Steuerung eine bei jedem Anlauf absolut
sichere Umschaltung in dem geeigneten erforderlichen Drehzahlbereich ermöglicht
wird, was weder mit den bekannten rein mechanisch arbeitenden Kupplungen noch mittels
Bandschaltern erreichbar ist.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der nach der Erfindung
ausgebildeten kugelgelagerten Lamellenkupplung und der hiernach wirkungsmäßig verbundenen
hydraulischen Dämpfung veranschaulicht.
Fig. 1 zeigt die Kupplung
in Leerlaufstellung, Fig.2 in kraftschlüssiger Verbindung; Fig.3 zeigt die Dämpfung
in Ausgangsstellung, Fig. 4 in Arbeitsstellung, Fig.5 in Rücklaufstellung; Fig.6
zeigt die Ventilplatte mit den vier Rückführungskanälen.
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Der in bekannter .Weise auf Kugeln a gelagerte Läufer b des Elektromotors
ist mit der Abtriebswelle über segmentgeführte, unter der Einwirkung von an Gelenken
f angeordnetem; Fliehgewichten g axial verschiebbare Außenkörper d, h verbunden,
die mit einem im Wege ihrer axialen Verschiebebewegung angeordneten Schalthebel
eines Mikroschalters i in Wirkungsverbindung gebracht werden können, derart, daß
sie diesen Schalter in ihrer Leerlaufstellung entgegen einer Federkraft zurückdrücken,
aber bei Inbetriebnahme unter Belastung, wenn dann nämlich die Fliehgewichte radial
verschoben werden, außer Berührung mit diesem Schalthebel kommen.
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Mit der Abtriebswelle ist ein Innenkörper k verbunden, der von den
Außenkörpern d und lt unter Zwischenfügung eines auf dem Innenkörper axial
verschiebbar gelagerten Steuerringes n konzentrisch umfaßt wird. Über Steuerkugeln
m und einen Druckring l wirkt der Ring n auf eine Lamellenkupplung e.
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Auf dein Steuerring it ist zwischen zwei Segmentteilen des Außenkörpers
h ein Dämpfungszylinder so angebracht, daß ein vom Arbeitskolben o nach außen vorstehender
Bolzen gegen einen Ansatz des Außenkörpers d stoßen muß, wodurch der Kolben o in
den Zylinder hineingestoßen und eine gegen seine innere Kolbenfläche anliegende
Feder p zusammengedrückt wird. Dieser im Innern Flüssigkeit, vorzugsweise 01, enthaltende
Zylinder steht an dem vom Kolben o entfernten Ende über einen im Durchmesser kleiner
gehaltenen Kanal mit einem Ausgleichzylinder in Verbindung. Vor diesem Verbindungskanal
ist im Arbeitszylinder eine axial frei bewegliche Ventilscheibe q vorgesehen,
die von der erwähnten Feder p zum Zylinderende hin gedrückt wird. Diese Scheibe
q besitzt eine axial verlaufende Düsenöffnung und vorzugsweise an ihrem äußeren
Rand mehrere Ausnehmungen .s.
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Im Ausgleichzylinder ist ein gleichfalls durch eine Feder p gegen
den Verbindungskanal hin vorgedrückter Kolben r axial verschiebbar angeordnet.
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Bei Inbetriebnahme des Motors rotiert der mit dem Läufer
b fest verbundene und mit dem Außenkörper h
durch Ringsegmentführung
in Verbindung stehende Außenkörper d. Die Fliehgewichte g bewirken im Verein mit
den an den Außenkörpern befestigten Gelenken f eine axiale Verschiebung des Außenkörpers
h, der sich dabei vom Schalthebel des Schalters i wegbewegt, welcher deshalb in
Auswirkung der auf ihn wirkenden Federkraft umschwenkt. Mit dem Außenkörper h verschiebt
sich auch der durch zwei Ringrillenlager in dem Außenkörper h axial fixierte Steuerring
n. Dadurch wird auf die, Kugeln m eine radial wirkende Kraft ausgeübt,
die sich durch die schiefe Ebene des Druckringes l in eine axiale Kraft zerlegt
und den Druckring l an das Lamellenpaket e
anpreßt. Dadurch wird eine
kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Außenkörper d einerseits und dem Innenkörper
k und mit der Welle andererseits hergestellt. Nach Abschalten des Stromes drückt
eine Feder den Außenkörper h mit dem Steuerring n in die Leerlaufstellung zurück,
wodurch auch der Schalthebel des Schalters i in seine ursprüngliche Lage zurückgedrückt
wird.
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Die am Umfang des Außenkörpers h angeordnete hydraulische Dämpfung
bewirkt eine Verzögerung des Kupplungseingriffes und ermöglicht so einen Hochlauf
des Rotors auf die Nenndrehzahl.
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Die aus dem Arbeitskolben o, dem Ausgleichskolben r, der Ventilplatte
q und den Druckfedern p bestehende Dämpfung arbeitet in folgender Weise: Bei Belastung
wird auf die im Arbeitszylinder befindliche Flüssigkeit durch den Kolben o ein Druck
ausgeübt, der die Ventilplatte q an die vom Kolben o entfernte Zylinderwand preßt
und somit nur den konzentrisch angeordneten Düsenquerschnitt für den Durchfluß freigibt.
Die Ventilplatte q kann in verschiedenen Düsenquerschnittsgrößen ausgeführt werden,
wodurch die Belastungsdrücke entsprechend gewählt «-erden können. Der Ausgleichzylinder
ermöglicht eine volle Aufnahme der durch die Düse geschleusten Flüssigkeit.
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Bei Entlastung des Arbeitskolbens o drückt die Druckfeder p den Ausgleichskolben
r und somit die Flüssigkeit in die Ausgangsstellung zurück. Durch den Flüssigkeitsdruck
wird die Ventilplatte q von der Zylinderendwand abgehoben, so daß der Rückfluß über
die Kanäle s kurzzeitig erfolgen kann. DerArbeitskolben befindet sich dann sofort
wieder in der betriebsbereiten Ausgangsstellung.