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Reibungsarme Vorrichtung zur Übertragung von Erregerstrom auf die
rotierende Magnetspule einer elektromagnetischen Kupplung Es sind reibungsarme Vorrichtungen
zum übertragen von Erregerstrom auf die rotierende Magnetspule einer elektromagnetischen
Kupplung bekannt; die einen mit der Spule rotierenden Halter enthalten und mit .einem
Paar elektrisch .gegeneinander isolierter Lager versehen sind, von denen jedes elektrisch
leitende, sich ergänzende Laufringe mit elektrisch leitenden Elementen dazwischen
aufweist, wobei ein Laufring eines jeden Lagers an dem Halter drehbar mit ihm befestigt
und elektrisch mit dem entsprechenden Spulenende verbunden ist, während die anderen
Laufringe an die feststehenden elektrischen Leitungen angeschlossen sind. Bei Vorrichtungen
dieser Art waren belastungstragende und stromführende Walzen aus verschiedenem Material
abwechselnd zwischen den Laufringen angeordnet. Da insbesondere die stromführenden
Walzen aus einem schraubenförmig aufgewundenen Draht bestanden, neigten diese Vorrichtungen
auf Grund eines Verklemmens der Walzen zu einem häufigen Versagen, und, ihre Unzuverlässigkeit
verhinderte ihre praktische. Anwendung.
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Bei anderen Vorrichtungen wurde eine nur in entferntem Sinn als Lager
zu bezeichnende Vorrichtung verwendet, bei der zur Stromübertragung von einem feststehenden
äußeren radialen Ring auf innere sich drehende Ringe Abwälzringe zur elektrischen
Verbindung vorgesehen waren. Solch eine Ausführungsvorrichtung ist jedoch nicht
stabil und widerstandsfähig, sie zentriert sich nicht von selbst und liegt außerhalb
jeder herkömmlichen Art von Lagern, die- sonst mit sehr feinen Toleranzen ausgeführt
werden müssen: Es ist ferner vorgeschlagen worden, die Kupplungen mittels feststehender
Wicklungen arbeiten zu lassen. Eine solche Ausführungsform hat jedoch den Nachteil
einer Vergrößerung der Luftspalte und damit die Notwendigkeit einer Erhöhung des
Erregerstrome.s. Um eine Reibung auszuschalten, ist es vorgeschlagen worden, elektrischen
Strom durch einen sich drehenden Transformator zu übertragen. Wenn eine Reibung
hierbei ausgeschaltet werden soll, wird die Ausführungsform sehr verwickelt im Aufbau,
und die Verluste werden im starken Maße vergrößert.
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Durch die Erfindung wird eine reibungsarme Vorrichtung zur übertragung
von Erregerstrom auf die rotierende Magnetspule einer elektromagnetischen Kupplung
geschaffen, die. die Verwendung herkömmlicher Lager und eine praktisch verlustlose
übertragung des Erregerstromes ermöglicht. Dies wird gemäß der Erfindung dadurch
erreicht, .daß ein Laufring eines jeden Lagers mit Bezug auf den anderen Laufring
unter einem ständigen Axialdruck steht, um die Laufringe in elektrischer Berührung
mit den zugeordneten Gliedern zu halten. Dabei soll das Paar Lager an dem Halter
konzentrisch zueinander angeordnet sein, und jedes Lager soll in radialer Richtung
innere und äußere Laufringe aufweisen, wobei die in radialer Richtung äußersten
und innersten Laufringe je mit einem Ende der Spule verbunden und an dem Halter
mit Bezug auf die beiden feststehenden Zwischenlaufringe drehbar befestigt sind.
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In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise dargestellt.
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Fig.1 zeigt in Seitenansicht teilweise im Schnitt nach der Linie 1-1
der Fig. 2 ein elektrisch leitendes Gerät gemäß der Erfindung; Fig. 2 zeigt das
Gerät nach Fig.1 in. Seitenansicht von rechts mit teilweise weggebrochenen Teilern;
Fig. 3 ist .ein Teilschnitt nach der Linie 3-3 -der Fig. 2; Fig.4 zeigt eine abgeänderte
Ausführungsform in verkleinertem Maßstab von der Seite.
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Fig. 1 zeigt die Anwendung der Erfindung auf eine elektromagnetische
Zahnkupplung nach dem USA.-Patent 2 875 876.
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Bei dieser Kupplung dreht sich der Magnetkörper 10 mit der Welle 11
mit Hilfe des Keiles 12 und enthält die Erregerspule 13. In der eingerückten Kupplungsstellung
kommen
die axial vorstehenden Zähne 15 an dem Magnetkörper 10 mit den Gegenzähnen 16 an
der Ankerplatte 17 in Eingriff, die ihrerseits an dem durch das Getrieberad 18 dargestellten
angetriebenen Glied befestigt ist. Die Erfindung richtet sich auf die Anordnung
für den Magnetkörper, wodurch der Erregerstrom auf die Spule 13 ohne die Notwendigkeit
der Anordnung von Schleifringen oder Bürsten übertragen wird.
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Der Teil 20 in Fig.1 ist als ein durch Schrumpfen oder eine andere
feste Anbringung auf dem Magnetkörper 10 befestigter Zwischenring dargestellt. Er
kann in gleicher Weise mit dem Magnetkörper 10
aus einem Stück bestehen, wenn
er von vornherein für eine Verwendung mit der Verbindungsanordnung nach der Erfindung
vorgesehen ist. Der Zwischenring 20 ist besonders dann zweckmäßig, wenn der Magnetkörper
10 einen Teil an einer bestehenden Kupplung darstellt, die ursprünglich mit einer
Schulter 21 zur Aufnahme eines oder mehrerer Schleifringe versehen. war. Gemäß der
Erfindung ist ein ringförmiger Haupthalter 22 aus elektrisch nichtleitendem Material,
beispielsweise einem gießbaren Phenolharz, vorgesehen, der an dem Magnetkörper 10
durch eine Mehrzahl von Kopfschrauben 23 befestigt ist, die in den Zwischenring
20 eingeschraubt sind und einen äußeren Ring 25 aus elektrisch nicht leitendem Material
tragen. Die Teile 22 und 25 laufen infolgedessen mit dem Magnetkörper 10 um.
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Die Vorrichtung enthält ferner feststehende Teile mit einer ringförmigen
Scheibe 30 aus elektrisch nichtleitendem Material, die einen radial vorstehenden
Halterteil 31 und ein Ringglied 33 aus elektrisch nichtleitendem Material enthält,
welches an der Scheibe 30 mittels Schrauben 34 befestigt ist und im Querschnitt
T-Form mit radialen Flanschen 35 und 36 hat. Der Haltertei131 ist gegabelt mit einem
Schlitz 37 dargestellt. Dieser Schlitz dient zur Aufnahme von Mitteln zum Festhalten
der Scheibe 30 durch Umfassen eines vorspringenden Teiles, beispielsweise eines
Stiftes 38, der von einem feststehenden Teil, beispielsweise dem Gehäuse der die
Kupplung enthaltenden Transmission, getragen. wird.
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Die Vorrichtung nach der Erfindung enthält ferner ein Paar innerer
und äußerer reibungsarmer Lager, die konzentrisch an dem Halter 22 angeordnet sind.
Das innere Lager enthält einen: inneren Laufring 40 und einen äußeren Laufring 41
und Kugeln 42 und ist an dem zylindrischen Führungsteil des Halters 22 angeordnet,
wobei sich die innere axiale Kante des Laufringes 40 gegen eine Schulter
45 des Halters22 abstützt. Der äußere Laufring41 ist zwischen der Scheibe 30 und
dem Flansch 35 an dem Ringglied 33 festgeklemmt.
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Das äußere Lager enthält in. gleicher Weise einen inneren Laufring
50 und einen äußeren Laufring 51 und Kugeln 52. Die innere axiale. Kante des inneren
Laufringes 50 stützt sich gegen den radial vorstehenden Flansch 36 an dem T-förmigen
Glied 33 ab. Der äußere Laufring 51 dieses Lagers wird durch einen radial nach innen
zeigenden Flansch 55 an dem Ring 25 gehalten. Bei einer solchen Anordnung sind infolgedessen
die Laufringe 41 und 50 gegeneinander und gegenüber den feststehenden Teilen isoliert
befestigt, während die anderen Laufringe 40; 51 sich frei mit dem Magnetkörper 10
drehen.
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Die elektrischen Leitungen 60 und 61 sind zu der Kupplung
durch radial vorstehende Haltemeile 31 der feststehenden Scheibe 30 geführt. Die
Zuleitung 60 ist in Fig.1 mit dem feststehenden äußeren Laufring 41 des inneren
Lagers und .der umlaufende innere Laufring 40 dieses Lagers ist bei 62 mit dem einen
Ende der Magnetspule 13 verbunden dargestellt. Die andere Zuleitung 61 ist
in ähnlicher Weise mit dem feststehenden inneren Laufring 50 des äußeren Lagers
und dem umlaufenden äußeren Laufring 51 des Lagers in Fig.1 bei 63 mit dem anderen
Ende der Magnetspule 13 verbunden. Um das Herstellen dieser Verbindungen zu erleichtern
und sie ferner nach der Herstellung zu schützen, ist der Magnetkörper bei 64 geschlitzt,
und das Ringglied 33 kann zweckmäßig mit einem mit 65 in Fig. 2 bezeichneten Ausschnitt
von kleinem. Querschnitt versehen sein. Nachdem die Verbindungen hergestellt worden
sind, werde. diese Schlitze mit einem isolierenden Klebemittel, wie beispielsweise
Epoxyharz, ausgefüllt, wie in Fig.1 mit 66 dargestellt ist.
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Es ist für den Zweck der Erfindung wichtig, daß besondere elektrische
Verbindungen zwischen den entsprechenden Laufringen eines jeden Lagers durch ihre
Kugeln 42 und 52 aufrechterhalten werden. Gemäß der Erfindung sind deshalb Mittel
für eine ständige Ausübung einander entgegengesetzt gerichteter axialer Druckbelastungen
auf die beiden Laufringe eines jeden Lagers vorgesehen, um diese in der entsprechenden
Lage zu halten. Aus Fig.3, welche die Teile mit den Kopfschrauben 23 in loser Verbindung
zeigt, ist ersichtlich, daß ein Zwischenraum 67 zwischen Ring 25 und Halter 22 vorhanden
ist, der durch die relative Lage der Teile durch Schulter 45 und Flansche 36, 35
und 55 hervorgerufen wird. Die innere Fläche der Scheibe 30 ist radial außen
ausgenommen, so daß ein Zwischenraum 68 zwischen: der Scheibe 30 und dem Laufring
40 des inneren Lagers gebildet wird. Der Zwischenraum 68, der größer ist als der
Betrag einer möglichen Durchbiegung in dem Lager, wird durch die relative Lage des
Ringgliedes 33, Halters 22 und des Führungsteiles 44 des Halters gewonnen. Es maß
dafür Sorge getragen werden, daß ein genauer, aber gleicher Zwischenraum 68 sichergestellt
wird, um keinen axialen Druck auf das Laufringglied 40 auszuüben, der darüber hinaus
noch die Abdichtungseigenschaften der Scheibe 30 schädlich beeinflussen kann. Wenn
die Kopfschrauben 23 angezogen werden, um den Ring 25 .gegen den Halter 22 gemäß
Fig. 1 zu bringen, werden die Teile, insbesondere der Außenring 25, .das Ringglied
33 und die Lager, in solch einer Weise beansprucht, daß die gewünschte axiale Druckbelastung
auf den äußeren Laufring eines jeden Lagers mit Bezug auf den entsprechenden inneren
Laufring ausgeübt wird. Die Belastung der Laufringe kann im einzelnen wie folgt
gekennzeichnet werden: Das Anziehen der Kopfschrauben 23 drückt den Ring 25
gegen den Halter 22 und schließt im wesentlichen den Zwischenraum 67. Die
axiale Verschiebung des Ringes 25 übt durch den Flansch 55 eine axiale Druckbelastung
auf den äußeren Laufring 51 des äußeren Lagers aus, die ihrerseits durch die Kugeln
52 auf den inneren Laufring 50 und von dort auf die Schulter 36,des Ringgliedes
33 übertragen wird. Durch den Druck auf das Ringglied 33 wird dieses gegen den Halter
22 bewegt und nimmt dabei einen Teil des Zwischenraumes 67 in: einer Größe auf,
die im wesentlichen ,gleich der den Lagern innewohnenden möglichen, Verschiebung
ist. Die axiale Bewegung
des Ringgliedes 33 wird auf die Scheibe
30 wegen ihrer Verbindung mit dem Ring 33 durch die Schraubmittel34 übertragen.
Dadurch stützt sich der Teil der Fläche der Scheibe 30, der nahe der Ausnehmung
68 liegt, unter Druck gegen den äußeren Laufring 41 des inneren Lagers ab. Der auf
den Laufring 41 ausgeübte axiale Druck wird durch die Kugeln 42 auf den inneren
Laufring 40 übertragen, und dieser auf den inneren Laufring 40 ausgeübte
Druck ist dem Eingriff der Schulter 45 des. Halters 22 mit dem Laufring entgegengerichtet.
Infolgedessen werden die Kugeln 42 und 52 ständig in dem gewünschten elektrischen
Eingriff mit beiden Laufringen unter Belastung gehalten.
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Die Vorrichtung nach der Erfindung ist nicht speziell auf die in Fig.
1 dargestellte elektromagnetische Kupplung beschränkt, sondern sie ist auf die verschiedensten
Ausführungsformen von elektromagnetischen Kupplungen unabhängig von den besonderen
Kupplungs- und Antriebsmitteln zwischen den beiden Hauptteilen anwendbar. Dieses
ist in Fig.4 dargestellt, die eine Vorrichtung von der gleichen Ausführungsform
in Verbindung mit den Fig. 1 bis 3 zeigt, die auf dem Magnetkörper 70 einer elektromagnetischen
Scheibenkupplung angeordnet ist und mit Scheiben 71 und einem Armstern 72 an dem
angetriebenen Getriebeteil 73 angebracht ist. Die besondere Ausführungsform
der Kupplung 70 bis 72 ist nicht Gegenstand der Erfindung. Die Erfindung ist in
gleicher Weise anwendbar, ganz gleichgültig, ob sie eine einzige oder eine Mehrzahl
von Scheiben oder andere Formen von Reibungsgliedern zur Ausführung der Triebverbindung
zwischen den beiden Kupplungsteilen enthält.