DE1169571B

DE1169571B - Electromagnetically operated clutch

Info

Publication number: DE1169571B
Application number: DEM48289A
Authority: DE
Inventors: Joseph Miquel; Jean Grange; Elie Cazal
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1960-03-10
Filing date: 1961-03-07
Publication date: 1964-05-06

Description

Elektromagnetisch betätigte Kupplung Die Erfindung betrifft eine elektromagnetisch betätigte Kupplung mit regelbarem Schlupf - die, wie bekannt, bei Festhalten eines der beiden Kupplungsteile auch als Bremse benutzt werden kann - mit einer entweder ortsfesten oder drehbeweglichen Elektromagnetspule und einem rotierenden Träger für das Drehmoment übertragende ferromagnetische Körper, der mit einer in der geometrischen Achse des Elektromagneten gelagerten Welle verbunden ist.Electromagnetically operated clutch The invention relates to an electromagnetically actuated clutch with adjustable slip - which, as is known, when holding a of the two coupling parts can also be used as a brake - with either stationary or rotatable electromagnetic coil and a rotating carrier for the torque-transmitting ferromagnetic body, which is connected to one in the geometric Axis of the electromagnet mounted shaft is connected.

Beim Einschalten derartiger bekannter Kupplungen ist der Schlupf zunächst unendlich. Er verringert sich bei genügender Erhöhung des Erregerstromes der elektromagnetischen Spule bis auf Null. Man kann zwar die Zeitdauer verkürzen, innerhalb deren sich der Schlupf auf Null verringert, doch gelingt es nicht, die Wärmemenge, die durch Schlupfarbeit entsteht, solange der Schlupf nicht gleich Null ist, zu beeinflussen. Diese Wärmemenge entspricht der Reibungswärme, die beim Schlupf einer Rutschkupplung entsteht.When switching on such known clutches, the slip is initially infinite. It is reduced with a sufficient increase in the excitation current of the electromagnetic Coil down to zero. You can shorten the time within which the slip is reduced to zero, but the amount of heat that passes through does not succeed Slip work arises as long as the slip is not equal to zero to influence. This amount of heat corresponds to the frictional heat generated when a slip clutch slips arises.

Diesbezüglich, wie auch im Hinblick auf das Verhältnis von Erreger zur Übertragungsleistung und die dadurch erreichbare leichte Steuerbarkeit des Schlupfes liegen die Verhältnisse bei einer Kupplung nach der Erfindung sehr günstig. Es ist daher, beispielsweise bei Kränen, möglich, tonnenschwere Lasten durch Betätigung eines Schwachstrompotentiometers ohne wesentlichen Verschleiß und Wärmeentwicklung zu heben und zu senken. Im unerregten Zustand sind zudem die kupplungsbewirkenden Körper völlig voneinander getrennt und nicht beansprucht.In this regard, as well as with regard to the relationship between the pathogen on the transmission power and the easy controllability of the slip that can be achieved as a result the conditions in a coupling according to the invention are very favorable. It is therefore, for example in the case of cranes, it is possible to operate loads weighing tons a low-voltage potentiometer without significant wear and heat generation to raise and lower. In the de-energized state, the clutch-causing ones are also Bodies completely separated from each other and not stressed.

Diese großen Vorteile werden bei der Kupplung nach der Erfindung dadurch erreicht, daß der aus nicht magnetisierbarem Stoff bestehende Träger wenigstens einen zwischen den Polen des Elektromagneten befindlichen, zur Antriebswelle exzentrischen und zu ihr parallelen Zapfen aufweist, auf welchem ein ringförmiger Körper aus magnetisierbarem Stoff frei drehbar und axial verschieblich gelagert ist, dessen dem Elektromagneten zugewandte Stirnfläche mit einem diamagnetischen Schmiermittelfilm überzogen ist.These great advantages are thereby achieved in the coupling according to the invention achieved that the carrier consisting of non-magnetizable material at least one located between the poles of the electromagnet and eccentric to the drive shaft and has a pin parallel to it, on which an annular body made of magnetizable Material is freely rotatable and axially displaceable, its the electromagnet facing end face is coated with a diamagnetic lubricant film.

Wird durch die Spule des Elektromagneten bei dieser Kupplung ein Strom geschickt und dreht der eine der beiden Kupplungsteile mit der Antriebswelle, so geraten zunächst die ringförmigen Körper aus magnetisierbarem Stoff auf ihren Zapfen in Drehung. Ihre Drehrichtung ist z. B. entgegengesetzt zur Drehrichtung der Antriebswelle. Sie werden dabei von dem Elektromagneten angezogen und schleifen auf ihn. Wegen des Schmiermittelfilms sind aber Verschleiß und Reibungswärme vernachlässigbar klein. Die Drehzahl der Körper verringert sich in dem Maße, in dem der Schlupf sich dem Wert Null nähert. Beim Schlupf Null drehen sich die ringförmigen Körper relativ zu ihrem Träger nicht mehr, und der Träger läuft mit der Drehzahl der Antriebswelle um. Natürlich kann auch der Träger mit der Antriebswelle verbunden sein und der Elektromagnet den abgetriebenen Kupplungsteil bilden.In this clutch, a current is generated through the coil of the electromagnet cleverly and turns one of the two coupling parts with the drive shaft, like that First, the ring-shaped bodies made of magnetizable material get on their pegs in rotation. Your direction of rotation is z. B. opposite to the direction of rotation of the drive shaft. They are attracted by the electromagnet and drag on it. Because of the lubricant film, however, wear and frictional heat are negligibly small. The speed of the body decreases as the slip increases Value approaches zero. At zero slip, the ring-shaped bodies rotate relatively to its carrier no longer, and the carrier runs at the speed of the drive shaft around. Of course, the carrier can also be connected to the drive shaft and the Electromagnet form the driven coupling part.

Bei der Kupplung nach der Erfindung mit ortsfestem Magneten ist es zweckmäßig, wenn, wie bei elektromagnetischen Kupplungen in ähnlicher Weise bekannt, eine in dem Elektromagneten koaxial zum Träger gelagerte rotierende Welle und eine polarisierte Scheibe vorgesehen ist, die auf dieser Welle verkeilt und zwischen dem Elektromagneten und den von den exzentrischen Trägerzapfen getragenen ringförmigen Körpern eingeschaltet ist.In the coupling according to the invention with a stationary magnet, it is expedient if, as is known in a similar way for electromagnetic clutches, a rotating shaft mounted in the electromagnet coaxially to the carrier, and a rotating shaft polarized disc is provided which is wedged on this shaft and between the electromagnet and the annular ring carried by the eccentric support pins Body is turned on.

Es ist dabei von Vorteil, wenn, wie gleichfalls an sich bekannt, die polarisierte Scheibe einen inneren und einen äußeren Kranz aus magnetisierbarem und einen Mittelkranz aus nicht magnetisierbarem Stoff besitzt, wobei der innere und äußere Kranz sich gegenüber den Polen des Elektromagneten befinden.It is advantageous if, as is also known per se, the polarized disc an inner and an outer ring made of magnetizable and a central rim made of non-magnetizable material, the inner and outer rim are opposite the poles of the electromagnet.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist noch ein zweiter ortsfester Elektromagnet vorgesehen, wobei zwischen den beiden Elektromagneten ein Träger angeordnet ist, der zwei oder mehrere den Elektromagneten zugewandte Zapfen trägt, auf welchen zwei oder mehrere ringförmgie Körper lose drehbar gelagert sind, deren den Elektromagneten zugewandte Stirnflächen mit einem diamagnetischen Schmiermittelfilm überzogen sind.According to a further embodiment of the invention is yet a second stationary electromagnet provided, with between the two electromagnets a carrier is arranged, the two or more facing the electromagnets Bears pin, on which two or more ringförmgie body loosely rotatably mounted are, whose end faces facing the electromagnets with a diamagnetic Lubricant film are coated.

Die ringförmigen Körper sind am besten massiv ausgebildet. Sie bestehen zweckmäßig aus Agglomeraten magnetischen Pulvers, die mindestens auf den dem zugeordneten Elektromagneten zugewandten Stirnflächen diamagnetisch und selbstschmierend gemacht sind.The ring-shaped bodies are best made solid. You insist expediently from agglomerates of magnetic powder, which are at least on the assigned End faces facing electromagnets made diamagnetic and self-lubricating are.

Der Schmiermittelfilm besteht in vorteilhafter Weise aus. Molybdänsulfid oder einer Silber-Molybdänsulfid-Zusammensetzung.The lubricant film consists in an advantageous manner. Molybdenum sulfide or a silver-molybdenum sulfide composition.

Die Zeichnung zeigt beispielsweise schematisch und teilweise im Schnitt zwei Ausführungsformen einer Kupplung nach der Erfindung. Es stellt dar F i g. 1 einen Schnitt durch eine Kupplung nach der Erfindung, F i g. 2 eine Stirnansicht des mit der Antriebswelle drehfest verbundenen Kupplungsteile, F i g. 3 einen Schnitt durch eine andere Ausführungsform und F i g. 4 eine Stirnansicht der polarisierten bei der Kupplung nach F i g. 3 verwendeten Scheibe.The drawing shows, for example, schematically and partially in section two embodiments of a coupling according to the invention. It represents F i g. 1 a section through a coupling according to the invention, F i g. 2 is an end view of the coupling parts non-rotatably connected to the drive shaft, FIG. 3 a section by another embodiment and FIG. 4 is an end view of the polarized in the coupling according to FIG. 3 disc used.

Bei der in F i g. 1 und 2 dargestellten Ausführungsform trägt die von einer Kraftmaschine angetriebene Welle 1 den Elektromagneten 2, der, wie bei 2 a gezeigt, auf dieser Welle verkeilt ist. Die Spule 2 b dieses Elektromagneten wird über Schleifringe 3 gespeist. Ein weiterer Elektromagnet 7 hat eine Spule 7 b.In the case of the in FIG. 1 and 2 illustrated embodiment carries the driven by an engine shaft 1 the electromagnet 2, which, as in 2a shown is keyed on this shaft. The coil 2 b of this electromagnet is fed via slip rings 3. Another electromagnet 7 has a coil 7 b.

Ein Träger 6 aus nicht magnetisierbarem Werkstoff ist mit einer Welle 6 a drehfest verbunden, die die abgetriebene Welle ist und zur Arbeitsmaschine führt. Diese Welle 6 a ist mittels Lager 6 b in den Gestellen der Elektromagnete 2 und 7 gelagert. Der Träger 6 besteht z. B. aus Kunststoff und bildet bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel mit der Welle 6a ein einstückiges Gußteil.A carrier 6 made of non-magnetizable material is with a shaft 6 a rotatably connected, which is the driven shaft and leads to the machine. This shaft 6 a is by means of bearings 6 b in the frames of the electromagnets 2 and 7 stored. The carrier 6 consists, for. B. made of plastic and forms in the illustrated Embodiment with the shaft 6a a one-piece casting.

Zwischen den Polen der Elektromagnete 2, 7 hat der Träger 6 achsparallele Zapfen 5, 5 a. Dabei sind die Zapfen 5 dem Elektromagneten 2 und die Zapfen 5 a dem Elektromagneten 7 zugewandt. Auf diesen Zapfen sind ringförmige Körper 4, 4 a aus magnetisierbarem Stoff drehbar und axial verschiebbar gelagert. Wie aus F i g. 1 ersichtlich, befinden sich Teile jedes Körpers 4, 4 a gegenüber den bei Erregung der Spule im Gestell jedes Elektromagneten entstehenden Nord- und Südpolen N und S. Je nach der Leistung, die man mit einem gegebenen Elektromagneten zu übertragen wünscht, können ein oder mehrere Zapfen 5, 5a sowie ein oder mehrere Körper 4, 4 a vorgesehen sein. In F i g. 2 ist ein einziger Zapfen 5 und ein einziger Körper 4 dargestellt.Between the poles of the electromagnets 2, 7, the carrier 6 has axially parallel pins 5, 5 a. The pins 5 face the electromagnet 2 and the pins 5 a face the electromagnet 7. On this pin, annular bodies 4, 4 a made of magnetizable material are rotatably and axially displaceably mounted. As shown in FIG. 1, there are parts of each body 4, 4 a opposite the north and south poles N and S , which arise when the coil is excited in the frame of each electromagnet. Depending on the power that one wishes to transmit with a given electromagnet, one or more Pin 5, 5a and one or more bodies 4, 4 a can be provided. In Fig. 2 shows a single pin 5 and a single body 4.

Gemäß der Ausführungsform nach F i g. 1 sind die magnetisierbaren Kerne 4, 4a massiv ausgebildet und auf dem Zapfen 5, 5a frei drehbar gelagert, wobei die Abmessungen dieser Zapfen und dieser Körper derart gewählt sind, daß sich die Körper auf den Zapfen axial leicht verschieben können, um jede unnötige mechanische Reibung wenn der zugeordnete Elektromagnet nicht erregt ist, zu vermeiden. Vorzugsweise wird diese Axialverschiebung gering gehalten, um im Augenblick der Erregung für die Haltbarkeit der Stoffe schädliche Stöße zu vermeiden. Die massiven Körper 4, 4a sind auf ihrer dem zugeordneten Elektromagneten zugewandten Stirnfläche mit einem dünnen Schmierfilm, z. B. aus dem diamagnetischen Eigenschaften aufweisenden Molybdändisulfid, versehen.According to the embodiment of FIG. 1, the magnetizable cores 4, 4a are solid and freely rotatably mounted on the pin 5, 5a , the dimensions of these pins and this body being chosen so that the body can easily move axially on the pin to avoid any unnecessary mechanical friction if the associated electromagnet is not energized, to be avoided. This axial displacement is preferably kept small in order to avoid impacts that are detrimental to the durability of the materials at the moment of excitation. The solid bodies 4, 4a are coated on their end face facing the associated electromagnet with a thin film of lubricant, e.g. B. from the diamagnetic properties having molybdenum disulfide provided.

Die beschriebene Kupplung arbeitet wie folgt: Sobald die Spule 26 des Elektromagneten 2 erregt wird, entsteht in dem Gestell dieses Elektromagneten, wie vorstehend erwähnt, je ein ringförmiger Nord-und Südpol. Der magnetische Kreis wird durch die Drehkörper 4 über die äußerst schmalen, durch den Schmierfilm gebildeten unmagnetischen Spalte geschlossen. Die Körper 4 drehen sich z. B. in einer Drehrichtung, die der der Antriebswelle entgegengesetzt gerichtet ist; gleichzeitig fängt auch der Träger 6 an, sich langsam mit einer Drehrichtung zu drehen, die der der Antriebswelle gleich läuft. Der Erregungsgrad der Spule 2 b bestimmt die Größe des Schlupfes. Die Rotation der Körper 4 dauert an, bis der Schlupf gleich Null ist.The clutch described works as follows: As soon as the coil 26 of the electromagnet 2 is excited, arises in the frame of this electromagnet, as mentioned above, a ring-shaped north and south pole each. The magnetic circuit is formed by the rotating body 4 over the extremely narrow, through the lubricating film non-magnetic column closed. The body 4 rotate z. B. in one direction of rotation, which is opposite to that of the drive shaft; at the same time also starts the carrier 6 starts to rotate slowly with a direction of rotation that is that of the drive shaft running soon. The degree of excitation of the coil 2 b determines the size of the slip. The rotation of the body 4 continues until the slip is equal to zero.

Der andere Teil, der den festen Elektromagneten 7 einschließt, arbeitet als Bremse. Die Wirkungsweise ist ähnlich der für den Kupplungsteil vorstehend beschriebenen. Die Bremswirkung setzt, je nach dem Erregungsgrad der Spule 7b, mehr oder weniger schnell ein.The other part including the fixed electromagnet 7 works as a brake. The mode of operation is similar to that described above for the coupling part. The braking effect begins more or less quickly, depending on the degree of excitation of the coil 7b.

Wenn gewünscht, kann zwischen die Körper 4, 4a und den Träger 6 eine Feder eingeschaltet werden. Diese Feder hat den Zweck, die geschmierten Stirnflächen der Kerne zu den Stirnflächen der Elektromagneten parallel zu halten. Dazu können flache, spiralförmige oder jede beliebige geometrische Gestalt aufweisende Federn verwendet werden, die einen konstanten Druck und eine parallele Anlage der in Berührung stehenden Flächen begünstigen.If desired, between the body 4, 4a and the carrier 6 a Spring to be switched on. This spring has the purpose of lubricating the end faces to keep the cores parallel to the end faces of the electromagnets. You can do this flat, spiral or any geometric shape having springs be used, which have a constant pressure and a parallel attachment of the in contact favor standing surfaces.

In F i g. 3 und 4 ist eine Kupplung dargestellt, die einen festen Elektromagneten besitzt. Hier ist die Antriebswelle 21 über Wälzlager 21a in dem Elektromagneten 22 gelagert, der fest ist und dessen Spule 22 6 über eine Öffnung 15 gespeist wird. An ihrem Ende weist die Antriebswelle 21 einen Teil größeren Durchmessers 8 auf, mit welchem eine polarisierte, allgemein mit 12 bezeichnete Scheibe drehfest verbunden ist. Mit 26 ist ein Träger aus nicht magnetisierbarem Stoff bezeichnet, der dem in F i g. 1 und 2 dargestellten ähnlich ist und der mit der Arbeitswelle 26 a verbunden ist. Dieser Träger 26 ist mittels Lager 26 b zentriert und weist exzentrische Zapfen 25 auf, die, wie im vorstehenden Fall, zur Lagerung rotierender Ringkörper 24 dienen.In Fig. 3 and 4 a clutch is shown which has a fixed electromagnet. Here the drive shaft 21 is supported via roller bearings 21a in the electromagnet 22, which is fixed and whose coil 22 6 is fed via an opening 15. At its end, the drive shaft 21 has a part of larger diameter 8, to which a polarized disk, generally designated 12, is connected in a rotationally fixed manner. With a carrier made of non-magnetizable material is referred to, which is the one shown in FIG. 1 and 2 shown is similar and which is connected to the output shaft 26 a. This carrier 26 is centered by means of bearings 26 b and has eccentric pins 25 which, as in the previous case, serve to support rotating annular bodies 24.

Wie aus F i g. 3 und 4 zu entnehmen ist, weist die polarisierte Scheibe 12 einen inneren magnetisierbaren Kranz 9, einen äußeren magnetisierbaren Kranz-9 a und einen nicht magnetisierbaren Mittelkranz 10 auf. Wie gezeigt, sind in den Kränzen 9 und 10 Öffnungen 11, 11a vorgesehen, die die Kühlung begünstigen.As shown in FIG. 3 and 4, the polarized disk 12 has an inner magnetizable ring 9, an outer magnetizable ring 9 a and a non-magnetizable central ring 10 . As shown, openings 11, 11a are provided in the rings 9 and 10, which facilitate cooling.

Durch die Erregung der Spule 22b entsteht in der polarisierten Scheibe 12 je ein ringförmiger Nord-und Südpol, wodurch analog dem vorhergehenden Fall, die Körper 24 über den durch den Schmierfilm dargestellten Mikrospalt an ihrer der Scheibe 12 zugewandten Stirnfläche eine magnetische Anziehung erfahren. Hier wiederum werden die Körper 24 in Drehung versetzt, was die gleiche Wirkung, wie bei der Maschine nach F i g. 1 und 2, zur Folge hat.The excitation of the coil 22b arises in the polarized disk 12 each a ring-shaped north and south pole, whereby analogous to the previous case, the body 24 via the microgap represented by the lubricating film at their the Disc 12 facing end face experience a magnetic attraction. Here again the bodies 24 are set in rotation, which has the same effect as with the machine according to FIG. 1 and 2.

Es liegt auf der Hand, daß auch in diesem Fall der anderen Stirnfläche des Trägers 26 ein Elektromagnet und ringförmige Körper zugeordnet werden können, wodurch eine Bremse entsteht. Auch können in diese Einrichtung, wie vorstehend erwähnt, Federn einbezogen werden.It is obvious that in this case too the other end face of the carrier 26 is an electromagnet and associated with annular bodies can be, creating a brake. Also in this facility can like mentioned above, springs are included.

Die ortsfesten oder rotierenden Elektromagnete können zwei oder mehrere konzentrische oder abwechselnde Polpaare besitzen.The stationary or rotating electromagnets can be two or more Have concentric or alternating pairs of poles.

Wie vorstehend angegeben, ist die für die Speisung der Elektromagnetenspulen der erfindungsgemäßen Kupplung aufzubringende Leistung sehr schwach. Sie liegt z. B. unter 1/1o W je Pferdekraft übertragungsleistung. Diese sehwache Steuerleistung gestattet insbesondere die Verwendung von höchst vereinfachten elektronischen Steuervorrichtungen mit Halbleitern.As indicated above, that is for powering the solenoid coils the power to be applied to the clutch according to the invention is very weak. She is z. B. under 1 / 1o W per horse power transmission power. This poor tax performance in particular allows the use of highly simplified electronic control devices with semiconductors.

Claims

Claims: 1. Electromagnetically operated clutch with controllable slip, with either a stationary or rotatable electromagnetic coil and a rotating carrier for the torque-transmitting ferromagnetic body, which is connected to a shaft mounted in the geometrical axis of the electromagnet, characterized in that the from non-magnetizable material carrier (6) has at least one between the poles (N, S) of the electromagnet (2, 7; 22), eccentric to the drive shaft (1) and parallel to it pin (5, 5 a; 25) , on which an annular body (4, 4a; 24) made of magnetizable material is mounted freely rotatable and axially displaceable, the end face of which facing the electromagnet is coated with a diamagnetic film of lubricant.

2. Coupling with stationary magnet according to claim 1, characterized by a rotating shaft (21) mounted coaxially to the carrier (26) in the electromagnet (22) and a polarized disc (12) wedged on this shaft (21) and between the Electromagnet (22) and the ring-shaped bodies (24) carried by the eccentric support pins (25) is switched on.

3. Coupling according to claim 2, characterized in that the polarized disc an inner and an outer ring made of magnetizable material and a central ring made of non-magnetizable material, with the inner and outer rim are opposite the poles of the electromagnet.

4. Coupling according to one of the Claims 1 to 3, characterized in that a second stationary electromagnet is provided, a carrier being arranged between the two electromagnets is, which carries two or more pins facing the electromagnet on which two or more annular bodies are loosely rotatably mounted, the electromagnets of which facing end faces are coated with a diamagnetic film of lubricant.

5. Coupling according to one of the preceding claims, characterized in that the annular bodies (4, 4a; 24) are solid.

6. Coupling after Claim 5, characterized in that the annular body consists of agglomerates consist of magnetic powder, which at least on the associated electromagnet facing end faces are made diamagnetic and self-lubricating.

7. Coupling according to claim 1, 5 or 6, characterized in that the ring-shaped Body-worn lubricating film made of molybdenum bisulfide or a silver-molybdenum bisulfide composition consists. Considered publications: German patent specifications No. 897 588, 970 895; German explanatory documents Nos. 1042 731, 1050 883.