DE1252478B - - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

F16d

Deutsche Kl.: 47 c - IS

Nummer: 1 252 478

Aktenzeichen: M 40491XII/47 c

Anmeldetag: 14. Februar 1959

Auslegetag: 19. Oktober 1967

Die Erfindung betrifft eine mittels eines einzigen Elektromagneten zu betätigende Reibungs- und Zahnkupplung, bei der nach Erregen des Magnetkörpers auf eine erste Erregerstufe eine Ankerscheibe die Reibungskupplung einrückt und die getriebene Kupplungshälfte auf die Drehzahl der treibenden Kupplungshälfte bringt, während anschließend nach weiterem Erregen des Magnetkörpers auf eine zweite Stufe eine weitere Ankerscheibe die mit einer Radialverzahnung versehenen Kupplungshälften der Zahnkupplung miteinander in Eingriff bringt.

Bei einer bekannten derartigen Kupplung besteht die getriebene Kupplungshälfte aus zwei konzentrischen Teilen, die in Achsrichtung eine Relativbewegung zueinander ausführen können, jedoch drehfest miteinander verbunden und durch getrennte Federn normalerweise in ausgerückter Stellung gehalten sind. Der die Radialverzahnung tragende Teil der einen Kupplungshälfte ist hierbei in radialer Richtung außen angeordnet. Beim Erregen des ao Magnetkörpers auf die erste -Erregerstufe wird die Reibungskupplung eingerückt und hierbei gleichzeitig der Luftspalt der Kupplungshälften der Zahnkupplung verringert, da sich die beiden Teile der einen Kupplungshälfte gemeinsam bewegen. Um nun das Einrücken der Zahnkupplung so lange zu verhindern, bis die treibende und die getriebene Kupplungshälfte synchron laufen, müssen die Gegendruckfedern, die mit dem außen liegenden und die Radialverzahnung tragenden Teil der einen Kupplungshälfte zusammenwirken, verhältnismäßig kräftig ausgelegt sein, damit die Zahnkupplung ausgerückt bleibt, bis der Erregerstrom auf die zweite Stufe erhöht wird. Derart starke Federn haben jedoch den Nachteil, daß sie einen relativ starken Erregerstrom für die zweite Stufe bedingen, um die Kupplung einzurücken und eingerückt zu halten, nachdem sie eingerückt ist.

Bei der bekannten Kupplungsausführung verringert sich ferner in Abhängigkeit von dem Verschleiß des Reibbelags der Reibungskupplung der Luftspalt zwischen den Kupplungshälften der Zahnkupplung, so daß nach längerer Betriebszeit die Gefahr besteht, daß die Kupplungshälften der Zahnkupplung bereits beim Erregen des Magnetkörpers auf die erste Erregerstufe eingerückt werden, bei der die treibende und getriebene Kupplungshälfte noch mit erheblich unterschiedlichen Drehzahlen rotieren, und dadurch die Zahnkupplung übermäßig beansprucht bzw. beschädigt wird.

Die konzentrische Anordnung der Reibungs- und Zahnkupplungshälfte ist ferner nicht ohne weiteres Mittels eines einzigen Elektromagneten zu
betätigende Reibungs- und Zahnkupplung

Anmelder:

The Bendix Corporation,
New York, N. Y. (V.St.A.)

Vertreter:

Dr. H. H. Willrath, Patentanwalt,
Wiesbaden, Hildastr. 18

Als Erfinder benannt:

Dr. techn. Walter E. Rudisch,

Dayton, Ohio (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 25. April 1958 (730 929)

bei Lamellenkupplungen verwendbar, da das Magnetfeld die Reibungskupplung durchflutet.

Es ist auch bereits eine elektromagnetisch zu betätigende Kupplung, bestehend aus einer Reibungsund einer Formschlußkupplung, vorgeschlagen worden, bei der die Reibungskupplung auf der einen Seite und die Formschlußkupplung auf der anderen Seite des Magnetkörpers angeordnet ist. Ein erster Anker ist hier axial verschiebbar und unverdrehbar mit einem treibenden Teil verbunden, während ein zweiter Anker ebenfalls axial verschiebbar und unverdrehbar am getriebenen Teil angebracht ist; der Magnetkörper ist auf dem getriebenen Teil frei drehbar gelagert und mit diesem in axialer Richtung fest verbunden. Die Reibungskupplung befindet sich zwischen dem ersten Anker und dem Magnetkörper, während die Formschlußkupplung zwischen dem zweiten Anker und dem Magnetkörper liegt. Die Aufgabe, die durch diese Kupplungsanordnung gelöst wird, besteht in der Ausschaltung der Wirkung der magnetischen Hysterese, um beim Abschalten des Magnetkörpers ein -schnelles Entkuppeln der treibenden und getriebenen Kupplungshälfte zu gewährleisten.

709 678/211

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ieine mittels eines einzigen Elektromagneten zu betätigenden Reibungs- und Zahnkupplung zu schaffen, die die Nachteile der oben angeführten bekannten Kupplung vermeidet und bei der der Verschleiß an der Reibungskupplung ohne Einfluß auf die Arbeitsweise der Zahnkupplung bleibt, bei der nur ein relativ schwacher Erregerstrom bei eingerückter Kupplung erforderlich; ist und die Anwendung einer Lamellenkupplung als Reibungskupplung ermöglicht.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die eine Zahnkupplungshälfte an den freien Enden der die äußeren Lamellen einer an sich bekannten elektromagnetisch zu betätigenden Lamellenkupplung tragenden Arme der einen Reibungskupplungshälfte befestigt ist, während die andere Zahnkupplungshälfte auf der Jochseite des zur anderen Reibungskupplungshälfte gehörenden Magnetkörpers auf diesem axial verschiebbar, aber drehfest gegenüber diesem angeordnet ist und von einer Ankerscheibe getragen ist, die auf einer an dem Magnetkörper befestigten Scheibe axial verschiebbar gelagert ist. Bei dieser Anordnung bewegen sich die Anker der Reibungs- und Zahnkupplung unabhängig voneinander, und der Verschleiß an den Lamellen der Reibungskupplung hat keine Veränderung des Luftspaltes zwischen den Kupplungshälften der Zahnkupplung zur Folge. Das Einrücken der Zahnkupplung findet daher zuverlässig erst dann statt, wenn ein Synchronlauf zwischen dem treibenden und getriebenen Teil der Kupplung vorhanden ist. Jegliche Überbeanspruchung oder gar Beschädigung der Zahnkupplung ist dadurch vermieden. Außerdem ist der Einbau einer Lamellenkupplung mit praktisch beliebiger Lamellenzahl möglich, und es wird nur ein verhältnismäßig schwacher Halte-Erregerstrom benötigt, um die Kupplung im eingerückten Zustand zu halten. Dadurch können wiederum die Größe des Elektromagneten und die Gesamtherstellungskosten der Kupplung niedrig gehalten werden. Durch die Anwendung einer Lamellenkupplung als Reibungskupplung ist ferner gewährleistet, daß relativ große Drehmomente übertragen werden können.

Die Zeichnung zeigt in ihrer oberen Hälfte einen Längsschnitt und in der unteren Hälfte eine Ansicht der Kupplung gemäß der Erfindung.

Bei der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform ist mit 10 die treibende Welle einer Kraftmaschine bezeichnet. Auf dieser treibenden Welle 10 sitzt ein aus Spulenträger 11 und Erregerspule 12 bestehender Magnetkörper, der mit einem Außenkörper 13,20 sowohl kraft- als auch formschlüssig mit einem getriebenen Teil, beispielsweise einem Zahnrad 22, gekuppelt werden kann. Ein Lamellenpaket 15, das aus mehreren Innenlamellen 16 und Außenlamellen 17 besteht, bildet den Reibungsteil der Kupplung. Die Innenlamellen 16 sind auf dem Magnetkörper 11,12 undrehbar, beispielsweise durch eine axial verlaufende Verzahnung 18 gelagert, wobei jedoch ihre axiale Bewegungsfreiheit erhalten ist. Die Außenlamellen 17 weisen an ihrem äußeren Umfang Ausschnitte auf (nicht gezeigt), mit denen sie an den axial verlaufenden Armen 20 des Außenkörpers 13 geführt sind. Auf diese Weise sind die Innen- und Außenlamellen auf den zugehörigen Kupplungsteilen gegen Drehbewegungen festgehalten. Beide haben jedoch eine begrenzte axiale Bewegungsmöglichkeit, so daß das Lamellenpaket 15 zusammengepreßt werden kann und eine Reibungsverbindung zwischen dem Magnetkörper 11,12 und dem Außenkörper 13 entsteht. Auf der Welle 10 ist eine Büchse 25 angeordnet, auf der eine Ankerscheibe 27 axial beweglich ist. Die Ankerscheibe 27 weist einen aufgeschraubten nachstellbaren Druckring 28 auf, der das Lamellenpaket 15 zusammendrückt. Die auf der Büchse 25 gleitende Bohrung 29 der Ankerscheibe ist leicht konisch

ίο ausgeführt, um zu verhindern, daß die Ankerscheibe bei ihrer Axialbewegung hängen bleibt. Die Ankerscheibe 27 übt mit dem Druckring 28 einen Druck auf das Lamellenpaket 15 aus, wenn der Magnetkörper 11, 12 erregt wird und stellt somit den Reibungsschluß im Lamellenpaket 15 her. Durch die Verstellbarkeit des Druckrings 28 auf der Ankerscheibe 27 ist eine Ausgleichsmöglichkeit für den Lamellenverschleiß gegeben. In dem Magnetkörper 11, 12 sind mehrere, von Druckfedern 31 beauf-

ao Schlagte Stifte 30 gelagert, die die Ankerscheibe 27 zusammen mit dem Druckring 28 von dem Lamellenpaket 15 abdrücken, sobald die Erregung des Magnetkörpers 11,12 unterbrochen wird.

Auf der der Ankerscheibe 27 abgekehrten Seite

des Magnetkörpers 11,12 ist eine Scheibe 33 mit dem Magnetkörper 11,12 fest verbunden. Diese Scheibe 33 weist eine axial gerichtete Schulter 34 auf, auf der eine Ankerscheibe 35 gelagert ist. Der die Schulter 34 überragende Ansatz 37 der Scheibe 33 bildet zusammen mit der Stirnwand des Magnetkörpers 11, 12 einen axial begrenzten Raum 36, in dem die Ankerscheibe 35 axial gleiten kann.

Die Ankerscheibe 35 trägt an ihrem äußeren Umfang einen mit einer Innenverzahnung 41 ver sehenen Zahnring 40, der in einen auf dem Magnet körper 11,12 sitzenden, mit einer Außenverzahnung versehenen Zahnring 42 greift.

Diese Verzahnung zwischen der Ankerscheibe 35 und dem Magnetkörper 11,12 gestattet der Anker scheibe 35 eine Axialbewegung und verhindert ein Verdrehen der Ankerscheibe 35 gegenüber dem Magnetkörper 11,12. Der Magnetkörper 11,12 und die Ankerscheibe 35 drehen sich also mit der gleichen Drehzahl wie die treibende Welle 10.

Der Zahnring 40 weist außerdem an seiner den Armen 20 des Außenkörpers 13 gegenüberliegenden Stirnseite eine Verzahnung 44 auf. Diese Stirnverzahnung 44 wirkt mit einer entsprechenden Stirnverzahnung 45 eines Rings 46 zusammen, der auf die Enden der Arme 20 des Außenkörpers 13 unverdrehbar aufgesetzt ist. Die Verzahnungen 44 und 45 bilden eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Magnetkörper 11,12 und dem Außenkörper 13, so daß beträchtliche Drehmomente dauernd durch die

Zahnkupplung übertragen werden können.

Die Kupplung gemäß der Erfindung ist derart konstruiert, daß die anfängliche Verbindung zwischen den treibenden und getriebenen Teilen durch das Lamellenpaket 15 wie vorstehend beschrieben und danach die formschlüssige Verbindung durch die Verzahnungen 44 und 45 erfolgt. Diese Kupplungsfolge geschieht dadurch, daß zunächst die Ankerscheibe 27 mit ihrem Druckring 28 gegen das Lamellenpaket 15 gepreßt und so die Reibungsver bindung hergestellt und daß später die zweite Ankern scheibe 35 gegen den Magnetkörper 11 gezogen wird, wodurch die Stirnverzahnungen 44 und 45 zum Eingriff kommen.

Claims (1)

1. Der Erregerspule 12 wird der elektrische Strom durch Schleifringe 51, 52 zugeführt, die auf dem nach außen vorspringenden Ansatz 37 der Scheibe 33 angebracht sind und denen der Strom über gebräuchliche Kohlebürsten zugeführt wird. Die Schleifringe 51,52 sind gegeneinander und gegen die Scheibe 33 durch Isolierzwischenlagen getrennt. Das durch die Spule 12 aufgebaute magnetische Feld soll beide Anker (Ankerscheibe 27 und Ankerscheibe 35) gegen den Magnetkörper 11, 12 ziehen, wobei für das Anziehen der Ankerscheibe 35 ein stärkeres Magnetfeld erforderiich ist als für das Anziehen der Ankerscheibe 27, und zwar deshalb, weil der Anker 27 dichter an der Spule 12 liegt als die Ankerscheibe 35.

   Die Forderung nach einem stärkeren Magnetfeld zur Bewegung der Ankerscheibe 35 wird dadurch unterstützt, daß die Ankerscheibe 35 unter der Einwirkung von Druckfedern 56 steht, die über Abdrückstifte 55 die Ankerscheibe vom Magnetkörper 11,12 abdrücken. Die Federn 56 sind stärker »o als die Federn 31, die die Ankerscheibe 27 vom Magnetkörper abdrücken. Außerdem sind die Federn 56 stark genug, um ein zufälliges Eingreifen der Stirnverzahnung 44 und 45 zu verhüten und ein augenblickliches Ausrücken der Stirnverzahnungen 44 und 45 zu bewirken, wenn die Spule 12 nicht mehr erregt wird. Es wird also ein verhältnismäßig schwaches Magnetfeld zur Bewegung der Ankerscheibe 27 genügen, das aber die Ankerscheibe 35 nicht in Bewegung setzt. Zur Bewegung der Ankerscheibe 35 gegen den Magnetkörper zwecks Eingriff der Stimverzahnungen 44 und 45 muß jedoch ein stärkeres Magnetfeld aufgebaut werden, wobei allerdings ein verhältnismäßig schwaches Magnetfeld genügt, um die Ankerscheibe 35 in ihrer eingedrückten Stellung zu halten.

   Die dargestellte Kupplung besitzt gute Wege für den magnetischen Fluß, um eine gute Arbeitsweise der Ankerscheibe 27 und 35 sicherzustellen. Wie aus der Abbildung zu ersehen ist, besitzt der Magnetkörper 11,12 in der von der Spule 12 abgelegenen Stirnseite eine Ausfräsung, so daß hinter der Rückseite der Spule eine Materialbrücke 57 gebildet ist, durch die der gesamte Fluß gehen kann, wenn die Spule 12 schwach erregt ist. Dieser Weg für den magnetischen Fluß wird dadurch verbessert, daß die Scheibe. 33 gegenüber der Materialbrücke 57 eine Ausfräsung 58 aufweist, die einen so großen Luftspalt darstellt, daß der verhältnismäßig schwache Magnetfluß sich nicht über die Ankerscheibe 35 schließen kann. Andererseits wird bei stärkerer Erregung der Spule 12 das Magnetfeld so stark, daß die Materialbrücke 57 magnetisch gesättigt wird und der magnetische Fluß um den Luftspalt 58 herum-

   geht und . sich über die Ankerscheibe 35 schließt. Ein Ring 59 aus nicht magnetischem Material ist zwischen der Ankerscheibe 35 und der Scheibe 33 eingesetzt, der die Rückseite der Ankerscheibe 35 isoliert und verhindern soll, daß der magnetische Fluß von rückwärts her durch die Ankerscheibe 35 geht, wodurch dessen Anziehung an den Magnetkörper 11,12 verzögert würde.

   Das zum Anziehen der Ankerscheibe 35 benötigte stärkere Magnetfeld ist größer als das zum Halten der Ankerscheibe 35 nach dem Einrücken der Stirnverzahnungen 44 und 45 erforderliche Magnetfeld. Diese Feldstärke zum Halten der Ankerscheibe 35 ist ungefähr gleich der Feldstärke, die zum Anziehen der Ankerscheibe 27 erforderiich ist.

   Patentanspruch:

   Mittels eines einzigen Elektromagneten zu betätigende Reibungs- und Zahnkupplung, bei der nach Erregen des Magnetkörpers auf eine erste Erregerstufe eine Ankerscheibe die Reibungskupplung einrückt und die getriebene Kupplungshälfte auf die Drehzahl der treibenden Kupplungshälfte bringt, während anschließend nach weiterem Erregen des Magnetkörpers auf eine zweite Stufe eine weitere Ankerscheibe die mit einer Radialverzahnung versehenen Kupplungshälften der Zahnkupplung miteinander in Eingriff bringt, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Zahnkupplungshälfte (45,46) an den freien Enden der die äußeren Lamellen (17) einer an sich bekannten elektromagnetisch zu betätigenden Lamellenkupplung (11, 12, 13, 15,20, 25,27,28) tragenden Arme (20) der einen Reibungskupplungshälfte (13,17, 20) befestigt ist, während die andere Zahnkupplungshälfte (40, 41, 44) auf der Jochseite des zur anderen Reibungskupplungshälfte (11,12,16, 25, 27, 28) gehörenden Magnetkörpers (11, 12) auf diesem axial verschiebbar, aber drehfest gegenüber diesem angeordnet ist und von einer Ankerscheibe (35) getragen ist, die auf einer an dem Magnetkörper befestigten Scheibe (33) axial verschiebbar gelagert ist.

   In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1 013 179; deutsche Gebrauchsmuster Nr. 1 708 561, 891;

   britische Patentschriften Nr. 614 928, 670 959.

   In Betracht gezogene ältere Patente: Deutsches Patent Nr. 1 033 467.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   709 678/211 10. «7 -O Bundesdruckerei Berlin