DE1199069B - Schaltbare Reibungskupplung, vorzugsweise Lamellenkupplung - Google Patents

Description

• Schaltbare Reibungskupplung, vorzugsweise Lamellenkupplung Die Erfindung bezieht sich auf eine schaltbare Reibungskupplung, vorzugsweise eine Lammellenkupplung, die mit einer mechanischen oder elektromagnetischen Betätigungsvorrichtung versehen sein kann. Hierbei sind eine treibende und eine getriebene Kupplungsnabe sowie alle übrigen Kupplungsteile von einem Gehäuse umschlossen und die Kupplungsnaben weisen konzentrisch zueinander angeordnete, axial gerichtete Ringflansche zur Aufnahme der Lamellen auf. Eine derartige Kupplung nach Art eines sogenannten Wellenschalters bildet ein geschlossenes Einbauaggregat und dient zur Verbindung aneinanderstoßender Wellen. Kupplungen dieser Art sind bekannt.
• Alle bekannten Bauformen weisen jedoch bestimmte Merkmale und Eigenheiten auf, die im Hinblick auf universelle Verwendbarkeit und geringen Bauaufwand sowie Platzbedarf nachteilig und daher verbesserungsbedürftig sind.
• Es sind Kupplungen bekannt, bei denen die Lager der aneinanderstoßenden Wellen und die eigentlichen Kupplungsteile innerhalb eines geschlossenen Gehäuses angeordnet sind. Hierbei greifen aber die Wellenenden unmittelbar in zugehörige Lager, meist Wälzlager, ein und erfordern daher genaue Paßsitze, die einen leichten Austausch der Kupplung ausschließen. Auch werden hier an sdie genaue Ausrichtung der Wellen hohe Anforderungen gestellt. Bei dieser Bauart bilden die zusammenstoßenden Wellenenden insgesamt einen mehr oder weniger festen Bestandteil der Kupplung, dies steht im Gegensatz zu den typischen Anforderungen an einen Wellenschalter. Entsprechendes gilt such in dem Fall, daß nur eines der zusammenstoßenden Wellenenden unmittelbar in ein Lager des Kupplungskörpers eingesetzt ist.
• Bei anderen bekannten Kupplungen ist ein urnmittelbarer Paßsitz einer der Anschlußwellen dadurch vermieden, daß eine Aufnahmemuffe oder Nabe vorgesehen ist, in welche das betreffende Wellenende nach Art einer Steckachse eingesetzt wird. Zur Kraftübertragung sind hier Keil-Nut-Verbindungen oder ähnliche Formschlußelemente zwischen Wellenende und Muffe angeordnet. Auf diese Weise läßt sich zwar die Verbindung zwischen einer der Anschlußwellen und der Kupplung leicht herstellen und wieder lösen, als geschlossen austauschbare Einbauaggreggte sind diese bekanntest Kupplungen jedoch gleichermaßen nicht geeignet. Grund hierfür ist das den letztgenammten Kupplungen gemeinsame Merkwonach die wirksamen Kupplungselemente, d. h. Lamellen mit zugehörigen Nutmuffen und Schaltorganen, nicht selbständig gelagert, sondern an einer der Anschlußwellen selbst befestigt und auf dieser abgestützt sind.
• Mindestens eine der Anschlußwellen bildet also auch hier einen festen Bestandteil der Kupplung, die somit nicht ohne Paßverbindung zur entsprechenden Welle auskommt und ebensowenig als geschlossenes. Einbauaggregat austauschbar ist.
• Darüber hinaus sind noch Kupplungen bekannt, die ohne eigenes Gehäuse nach Art kleinerer Fahrzengkupplungen baulich in eine Antriebs- oder Anschlaßmaschine einbogen sind. Solche Kupplungen weisen verschiedene an sieh bekannte, formschlüssige Steckverbindungen für Anschlußwellen auf, wie sie auch beim Erfindungsgegenstand verwendet werden. Den durch eines Wellenschalter zu erfüllenden Aufgaben stehen diese Bartarten jedoch lern.
• Ausgehend von den bekannten Kupplungsbauarten besteht die Aufgabe der Erfindung in der Schaffung einer Kupplung nach Art eines Wellenschalters, bei der die Nachteile der bekannten Einsrichtungen überwunden sind. Insbesondere soll eisne bauliche Trennung der Kupplung von den zu verbindenden Wellen sowie eine unabhängige Lagerung der Kupplung mit ihren Anschluß- und Schaltorganen erreicht werden. Ferner soll die erfindungsgemäße Kupplung als geschlossenes Einbauaggregat austauschbar sein.
• Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß die ist an sich bekannter Weise als Keilhülsen ausgebildeten Kupplungsnaben je eine radial gerichtete Begrenzung für die einzuführenden Wellenenden aufweisen und daß die Kupplungsnaben in an sich bekannter Weise gegenüber dem Gehäuse durch Wälzlager und gegeneinander durch ein weiter Wälzlager abgestützt sind, wobei letzteres, zwisclsn eine= Ringansatz der eiKuppgsnabe und als Träger der Ilamelha dienenden Rinansch der anderen Kupplungsnabe angeordnet ist. Durch diese Anordnung wird nicht nur mit geringem Bauaufwand eine beiderseitige Trennung der Anschlußwellen von der Kupplung, sondern auch die Zulässigkeit vergleichweise grober und somit herstellungsgünstiger Paßverbindungen an den Anschlußelementen der Wellen erreicht. Letzteres vor allem deshalb, weil die Formschlußverbindung zwischen den Wellen und den Kupplungsnaben nur zur tangentialen Kraftübertragung, nicht aber zur radialen Führung oder Lagerung der Wellen erforderlich ist. Andererseits kann die Einpassung der Anschlußwellen in die Kupplungsnaben ohne weiteres so ausgeführt werden, daß die Kupplung gleichzeitig als Stützlager der Anschlußwellen dient. Auch der letztgenannte Vorteil wird durch die beiderseits selbständige Lagerung der Kupplungsnaben erreicht. Endlich ermöglicht die gegenseitige Abstützung der Kupplungsnaben über ein entsprechendes Wälzlager besonders kurze Baulänge und damit geringen Platzbedarf bei sicherer und spielfreier Führung. Die erfindungsgemäße Kupplung erweist sich somit als universell verwendbares, geschlossenes Einbauaggregat im Sinn der gestellten Aufgabe.
• Eine besonders raumsparende Ausführung der erfindungsgemäßen Kupplung ergibt sich dadurch, daß der Ringansatz und der Ringflansch der Kupplungsnaben sowie das unmittelbar zwischen diesen angeordnete Wälzlager radial innerhalb des Lamellenpakets angeordnet sind. Diese Ausführung ermöglicht insbesondere geringe axiale Baulänge.
• Die erfindungsgemäßen Merkmale können vorteilhaft auch bei elektromagnetisch betätigten Kupplungen angewendet werden. Dazu ist die Anordnung derart getroffen, daß innerhalb des Kupplungsgehäuses jedoch außerhalb des Lamellenpakets zwei ringförmige Magnetkörper angeordnet sind, die mit einer auf der Schaltmuffe befestigten Ankerscheibe zusammenwirken, die magnetisch von der Schaltmuffe durch eine Buchse aus unmagnetischem Werkstoff getrennt ist. Diese Ausführung kann ferner dahin weitergebildet werden, daß am äußeren Umfang der Magnetkörper im Bewegungsbereich der Ankerscheibe je ein Ring aus magnetischem Werkstoff angesetzt ist und daß der radiale Luftspalt zwischen der Ankerscheibe und den Ansatzringen geringer ist als der axiale Luftspalt zwischen der in einer Endlage befindlichen Ankerscheibe einerseits und dem jeweils wirksamen Magnetkörper andererseits. Die Ansatzringe sind durch einen Distanzring aus unmagnetischem Werkstoff voneinander getrennt. Durch diese Merkmale ergeben sich auch für elektromagnetisch betätigte Kupplungen Ausführungen mit geringer axialer Baulänge und vorteilhafter Anordnung der Magnetspulen im Kupplungsgehäuse. Ferner wird der magnetische Kraftfluß günstig gestaltet und die Schaltleistung verringert.
• Die Erfindung ist an Hand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigt F i g. 1 einen Schnitt durch eine mechanisch betätigte Kupplung und F i g. 2 einen Schnitt durch eine elektromagnetisch betätigte Kupplung.
• In einem Gehäuse 11, das als Flansch-, Steh-oder Hängegehäuse ausgebildet sein kann, sind Lager 12, 12', 13 für die Aufnahme der innerhalb des Gehäuses liegenden treibenden Kupplungsnabe 1 und der getriebenen Kupplungsnabe 4 vorgesehen. Die treibende und die getriebene Kupplungsnabe 1 und 4 sind als Hohlwellen ausgebildet, die innen Nuten aufweisen. Die treibende Nabe ist mit einem glockenförmigen Flansch 2 versehen, in welchem die Außenlamellen 3 axial verschiebbar geführt sind. Die Innenlamellen 6 sind in den Nuten eines Ringflansches 5 der getriebenen Nabe 4 in entsprechender Weise geführt.
• Die treibende Nabe 1 ist mit einer radialen Wand 7 versehen, die den Flansch 2 mit der treibenden Nabe 1 verbindet. Die Kupplungsnaben weisen radial nach innen gerichtete Begrenzungen 7', 15' für die einzuführenden Wellenenden auf. Die Kupplungsnaben sind gegenüber dem Gehäuse 11 durch Wälzlager 12, 12', 13 und gegeneinander durch ein weiteres Wälzlager, vorzugsweise Kugellager 8, 8' abgestützt.
• Letzteres ist zwischen einem Ringansatz 7" der treibenden Kupplungsnabe 1 und dem als Träger der Innenlamellen 6 dienenden Ringflansch 5 der getriebenen Kupplungsnabe 4 angeordnet. Auf der treibenden Kupplungsnabe 4 ist die Schaltvorrichtung, der Käfig 24 mit der Schaltmuffe 10 und den Druckkugeln 9 angeordnet. Die getriebene Nabe 4 erhält ihre Steifheit als Träger für die Innenlamellen und die Schaltvorrichtung der Kupplung durch die Anordnung der den Ringflansch 5 der getriebenen Nabe 4 unterstützenden Begrenzung 15'.
• Bei der in F i g. 2 dargestellten elektromagnetisch betätigten Kupplung ist an Stelle der Schaltgabel 17 eine ringförmige Ankerscheibe 15 auf der Schaltmuffe 10 befestigt. Den Schaltweg dieser Ankerscheibe 15 begrenzen zwei ringförmige Elektromagnetkörper 14, 16 und 14', 16', die in dem Kupplungsgehäuse 11 befestigt sind. Wird der Magnetkörper 14, 16 erregt, wird die Ankerscheibe 15 nach links bewegt und die Kupplung eingerückt. Umgekehrt muß zum Ausschalten der Kupplung der Magnetkörper 14', 16' erregt werden, so daß die Ankerscheibe 15 aus der linken in die rechte Lage rückt. Die üblicherweise bei Elektromagneten mit großem Luftspalt auftretende hohe Stromspitze wird bei dem in F i g. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel dadurch gedämpft, daß die Magnetkörper 14, 16 und 14', 16' je einen an ihrem Außenmantel angesetzten Ring 20, 20' aus magnetischem Werkstoff aufweisen. Diese Ringe 20, 20' bewirken eine Vorverlagerung des magnetischen Flusses, weil nunmehr ein radialer Luftspalt S 1 wirksam ist, ehe der axiale Luftspalt S 2 zur Wirkung kommt.
• Ein magnetisches Gegenfeld, das die Anzugskraft, die auf die Ankerscheibe 15 ausgeübt wird, vermindert, wird dadurch vermieden, daß die Ringe 20, 20' durch einen Distanzring 21 aus nicht magnetisierbarem Werkstoff voneinander getrennt sind. Die Anzugskraft der Magnetkörper auf die Ankerscheibe 15 wird weiterhin dadurch verbessert, daß die Ankerscheibe 15 magnetisch gegen die Bauteile der Kupplung durch eine aus einem nicht magnetisierbaren Werkstoff, beispielsweise aus Messing bestehende Buchse 18 mit Bund und einer Scheibe 19 isoliert ist. so daß der magnetische Kraftfluß allein über die Ankerscheibe 15 geschlossen wird. Die Buchse 18,19 verhindert gleichzeitig ein Drehen der Ankerscheibe 15 während ihres Anzugs durch die Magnetkörper bei stehender oder sich drehender Lamellenkupplung, so daß Wirbelströme vermieden sind. Durch die erfindungsgemäße Weise ist eine im Aufbau einfache und somit herstellungsmäßig billige, allseitig geschlossene Lamellen-Schaltkupplung geschaffen, die sich als geschlossene Baueinheit vielseitig verwenden läßt.
• Die Ausführungsform gemäß F i g. 2 hat den Vorteil, daß die Kupplung fernbedienbar ist, wobei die Vorteile einer mechanisch gesteuerten Lamellenkupplung hinsichtlich ihrer Unempfindlichkeit und ihres einfachen Aufbaus beibehalten werden. Die Schaltimpulse werden durch ein nicht dargestelltes Steuergerät ausgelöst und den feststehenden Ringmagneten zugeführt, welche die Lamellenkupplung ein- und ausrücken. Es ist auch ein Vorteil, daß die erfindungsgemäße Kupplung ohne Zwischenschaltung eines Netzanschlußgeräts direkt an Dreh- bzw. Wechselstromnetze anschließbar ist und daß die Stromzuführung ohne Schleifringe, Kohlebürsten und Halter erfolgt. Die Ringmagnete sind nur während des Ein- bzw. Ausrückimpulses unter Spannung. Durch die erfindungsgemäße Anordnung ist ferner erreicht, daß keine zusätzlichen Wärmebelastungen auftreten und ein Einstellen des Luftspalts wegfällt.

Claims (6)

1. Patentansprüche: 1. Schaltbare Reibungskupplung, vorzugsweise Lamellenkupplung, bei der eine treibende und eine getriebene Kupplungsnabe sowie alle übrigen Kupplungsteile von einem Gehäuse umschlossen sind und bei der die Kupplungsnaben konzentrisch zueinander angeordnete, axial gerichtete Ringflansche zur Aufnahme der Lamellen aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die in an sich bekannter Weise als Keilhülsen ausgebildeten Kupplungsnaben (1, 4) je eine radial gerichtete Begrenzung (7', 15') für die einzuführenden Wellenenden aufweisen und daß die Kupplungsnaben in an sich bekannter Weise gegenüber dem Gehäuse (11) durch Wälzlager (12, 12', 13) und gegeneinander durch ein weiteres Wälzlager (8) abgestützt sind, wobei letzteres zwischen einem Ringansatz (7") der einen Kupplungsnabe (1) und dem als Träger der Innenlamellen (6) dienenden Ringflansch (5) der anderen Kupplungsnabe (4) angeordnet ist.
2. 2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringansatz (7") und der Ringflansch (5) der Kupplungsnaben (1, 4) sowie das unmittelbar zwischen diesen angeordnete Wälzlager (8) radial innerhalb des Lamellenpakets (3, 6) angeordnet sind.
3. 3. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Kupplungsnabe (4) eine an sich bekannte ringförmige Ausnehmung für Druckkugeln (9) der Schaltmuffe (10) vorgesehen ist.
4. 4. Kupplung nach den Ansprüchen 1 bis 3 mit elektromagnetischer Betätigungsvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Kupplungsgehäuses (11) jedoch außerhalb des Lamellenpakets (3, 6) zwei ringförmige Magnetkörper (14, 16; 14', 16') angeordnet sind, die mit einer auf der Schaltmuffe (10) befestigten Ankerscheibe (15) zusammenwirken, die magnetisch von der Schaltmuffe durch eine Buchse (18, 19) aus unmagnetischem Werkstoff getrennt ist.
5. 5. Kupplung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß am äußeren Umfang der Magnetkörper (14, 16; 14', 16') im Bewegungsbereich der Ankerscheibe (15) je ein Ring (20, 20') aus magnetischem Werkstoff angesetzt ist und daß der radiale Luftspalt (S1) zwischen der Ankerscheibe (15) und den Ringen (20, 20') geringer ist als der axiale Luftspalt (S2) zwischen der in einer Endlage befindlichen Ankerscheibe (15) einerseits und dem jeweils wirksamen Magnetkörper (14, 16; 14', 16') andererseits.
6. 6. Kupplung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringe (20, 20') voneinander durch einen Distanzring (21) aus unmagnetischem Werkstoff getrennt sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 293 839, 711969, 714 421, 898 532; deutsches Gebrauchsmuster Nr. 1744 645; österreichische Patentschrift Nr. 162 474; schweizerische Patentschriften Nr. 257 818, 259 546, 272 051; französische Patentschriften Nr. 879 470, 1020 098; USA.-Patentschriften Nr. 1281741, 1328 022, 1554 394, 1573 217, 1623 236, 1632 526, 1702 116, 2060 562.