DE1094351B

DE1094351B - Fully automatic multi-plate clutch for electric motors

Info

Publication number: DE1094351B
Application number: DEE16487A
Authority: DE
Inventors: Adolf Zeller
Original assignee: Franz Eisele & Soehne
Current assignee: Franz Eisele & Soehne
Priority date: 1958-09-25
Filing date: 1958-09-25
Publication date: 1960-12-08

Description

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.Fully automatic multi-plate clutch for electric motors Die The invention relates to a fully automatic multi-plate clutch for Electric motors, in which the frictional connection between the rotor of the motor and the output shaft controlled by flyweights and by axial displacement a switch is operated.

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.Such couplings are already known in various designs. Several of these types are controlled electromagnetically, with the rotor is arranged axially movable on the shaft and separated from the coupling part and both Coupling parts are not in direct contact with the rotor.

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.Also purely mechanically working clutches for electric motor controls are known. To the extent that slidably mounted runners are used here these are subject to natural wear and tear due to the constant rotating movement, which is why the air gap between the rotor and the stator is constantly changing and the flux of the field lines and running properties of the engine are thereby adversely affected to a great extent. In addition, these couplings are proportionate in their structural design have large diameters, only suitable for the transmission of small torques and thus limited to small services. Here, too, occurs on the transmission elements, which, for example, consist of cork, brake lining and the like, are subject to heavy wear which leads to rapid wear of the linings. Changed as a result of this wear and tear the center of gravity radius of the balls of the flyweights, causing ongoing changes of the contact pressure and results in unequal starting conditions; trouble also result from dynamic balancing of these designs. The flyweights and thus the contact pressure required to overcome the torque effective practically immediately, so that a fully automatic speed regulation of the switch is not possible with the known designs.

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.In the above-mentioned version of the multi-disc clutch there is the invention is that the positive connection between the ball-bearing Rotor of the motor and the output shaft via segment-guided, axially displaceable, by sliding contact with the switching lever of a microswitch standing outer bodies, joints and flyweights in connection with one on the circumference of the external body built-on hydraulic damping takes place, whereby the shift lever of the microswitch is only in dragging contact for a short time.

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.This multi-plate clutch proves to be particularly useful when used a hydraulic damping, with the outflow and backflow of the fluid in the working cylinder takes place via an automatically closing and opening valve plate, wherein then in a further embodiment of the invention when flowing into the compensating cylinder only the concentrically arranged, rudderless nozzle opening is released when On the other hand, reflux channels located on the circumference of the valve disk are additionally free and thus enable a brief reflux of the liquid that has passed through.

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.This configuration according to the invention controls the centrifugal forces and can be done by changing the nozzle cross-section at the right time for clutch engagement be made soft effective, whereby extremely favorable starting conditions be achieved. It is also advantageous in this embodiment that the shift lever of the microswitch only briefly, during start-up, in sliding contact with the circumference of the movable outer body. Due to the ball-bearing, axial fixed runner, through the mechanical control with hydraulic damping and due to the simple design of the switching device with a wear-resistant multi-disc clutch is a significant advance over all known designs of a similar type achieved, since with this fully automatic control one absolute at every start allows safe switching in the appropriate required speed range becomes what neither with the known purely mechanically operating clutches nor by means of Band switches is accessible.

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.In the drawing is an embodiment of the invention trained multi-plate clutch with ball bearings and the functionally connected thereafter hydraulic damping illustrated. Fig. 1 shows the clutch in the idle position, Figure 2 in a non-positive connection; Fig. 3 shows the damping in the starting position, FIG. 4 in the working position, FIG. 5 in the return position; Fig. 6 shows the valve plate with the four return channels.

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.The in known .Weise mounted on balls a rotor b of the electric motor is with the output shaft via segment-guided, under the action of joints f arranged; Flyweights g axially displaceable outer body d, h connected, which can be brought into operative connection with a switching lever of a microswitch i arranged in the way of their axial displacement movement, in such a way that they push this switch back in its idle position against a spring force, but when put into operation under load then namely the flyweights are shifted radially, come out of contact with this shift lever.

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. An inner body k is connected to the output shaft and is concentrically encompassed by the outer bodies d and lt with the interposition of a control ring n mounted axially displaceably on the inner body. The ring n acts on a multi-plate clutch e via control balls m and a pressure ring l.

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.On your control ring it, a damping cylinder is attached between two segment parts of the outer body h so that a bolt protruding outward from the working piston o must strike against a shoulder of the outer body d, whereby the piston o pushes into the cylinder and a spring rests against its inner piston surface p is compressed. This cylinder, which contains liquid inside, preferably 01, is connected to a compensating cylinder at the end remote from the piston o via a channel with a smaller diameter. In front of this connecting channel, an axially freely movable valve disk q is provided in the working cylinder, which is pressed by the mentioned spring p towards the end of the cylinder. This disk q has an axially extending nozzle opening and preferably several recesses on its outer edge .s.

Im Ausgleichzylinder ist ein gleichfalls durch eine Feder p gegen den Verbindungskanal hin vorgedrückter Kolben r axial verschiebbar angeordnet.In the equalizing cylinder, a is also counteracted by a spring p the connecting channel pushed forward piston r arranged axially displaceable.

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.When the motor is started up, the outer body d, which is firmly connected to the rotor b and connected to the outer body h by means of a ring segment guide, rotates. The flyweights g, in conjunction with the joints f attached to the outer bodies, cause an axial displacement of the outer body h, which moves away from the switching lever of the switch i, which therefore swings around as a result of the spring force acting on it. The control ring n , which is axially fixed in the outer body h by two annular groove bearings, also moves with the outer body h. As a result, a radially acting force is exerted on the balls m , which is broken down into an axial force by the inclined plane of the pressure ring l and the pressure ring l presses against the plate pack e. As a result, a non-positive connection is established between the outer body d on the one hand and the inner body k and with the shaft on the other hand. After the current has been switched off, a spring pushes the outer body h with the control ring n back into the idle position, whereby the switching lever of the switch i is also pushed back into its original position.

Die am Umfang des Außenkörpers h angeordnete hydraulische Dämpfung bewirkt eine Verzögerung des Kupplungseingriffes und ermöglicht so einen Hochlauf des Rotors auf die Nenndrehzahl.The hydraulic damping arranged on the circumference of the outer body h causes a delay in clutch engagement and thus enables a run-up of the rotor to the nominal speed.

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.The damping consisting of the working piston o, the compensating piston r, the valve plate q and the compression springs p works in the following way: When a load is applied to the fluid in the working cylinder, the piston o exerts a pressure that the valve plate q is connected to the piston o presses remote cylinder wall and thus only releases the concentrically arranged nozzle cross-section for the flow. The valve plate q can be designed with different nozzle cross-section sizes, so that the loading pressures can be selected accordingly. The compensating cylinder enables full absorption of the liquid passed through the nozzle.

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.When the working piston o is relieved, the compression spring p pushes the compensating piston r and thus the fluid back into the starting position. The valve plate q is lifted from the cylinder end wall by the fluid pressure, so that the return flow via the channels s can take place briefly. The working piston is then immediately back in the starting position ready for operation.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Fully automatic multi-plate clutch for electric motors, in which the frictional connection between the rotor of the motor and the payoff shaft is controlled by flyweights and a switch is actuated by axial displacement, characterized in that the frictional connection between the ball-bearing rotor of the motor and the output shaft Outer bodies (d, h), joints (f) and flyweights (g) connected via segment-guided, axially displaceable outer bodies (d, h), joints (f) and flyweights (g) connected to the circumference of the outer body (h) by sliding contact with the switching lever of a microswitch (h) takes place, whereby the switching lever of the microswitch is only briefly in sliding contact.

2. Hydraulic damping, in which the outflow and backflow of the liquid in the working cylinder takes place via an automatically closing and opening valve plate, for the coupling according to claim 1, characterized in that only the concentrically arranged, controllable nozzle opening is released during the flow into the compensating cylinder , on the other hand, channels (s) located on the circumference of the valve disk are additionally free during reflux and thus allow a brief reflux of the fluid that has passed through. Documents considered: German Auslegeschrift No. 1018138; USA. Patent Nos. 2,054,479, 1,883 872, the 1,814,237th