DE1273277B

DE1273277B - Electromagnetically operated tooth clutch with a friction clutch

Info

Publication number: DE1273277B
Application number: DE1963M0057900
Authority: DE
Inventors: Walter Himstedt
Original assignee: Maschinenfabrik Stromag GmbH
Current assignee: Maschinenfabrik Stromag GmbH
Priority date: 1963-08-21
Filing date: 1963-08-21
Publication date: 1968-07-18

Description

Elektromagnetisch betätigte Zahnkupplung mit einer Reibungskupplung Die Erfindung bezieht sich auf eine elektromagnetisch betätigte Zahnkupplung mit einer Reibungskupplung, die bei Erregung des Magnetkörpers auf eine erste Stufe die mit je einem Zahnkranz versehene treibende und getriebene Kupplungshälfte auf Drehzahlgleichlauf bringt und erst nach weiterem Erregen des Magnetkörpers auf eine zweite Stufe die Zahnkränze einrückt.Electromagnetically operated tooth clutch with a friction clutch The invention relates to an electromagnetically operated tooth clutch a friction clutch which, when the magnet body is excited, goes to a first stage the driving and driven coupling halves, each provided with a toothed ring Brings speed synchronization and only after further excitation of the magnet body to a second stage engages the sprockets.

Derartige Kupplungen sind bereits bekannt. Nachteilig bei ihnen ist, daß die Zahnkupplung versuchen muß, bei belasteter Reibungskupplung einzurücken, was ihr jedoch in dem Fall, daß beim Einrückvorgang Zahnkopf auf Zahnkopf trifft, so gut wie nie gelingt.Such couplings are already known. The disadvantage with them is that the tooth clutch must try to engage when the friction clutch is loaded, What you do, however, in the event that the tooth tip meets the tooth tip during the engagement process, almost never succeeds.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine Kupplung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei der der vorstehende Nachteil nicht vorhanden ist. Die Erfindung löst die Aufgabe dadurch, daß eine mit einem an der axial verschiebbaren und den einen Zahnkranz tragenden Ankerscheibe befestigten Reibring zusammenwirkende Reibungskupplungshälfte auf der axial feststehenden Zahnkupplungshälfte drehfest, aber entgegen der Kraft einer Feder axial verschiebbar angeordnet ist, so daß gleichzeitig mit dem Erregen des Magnetkörpers auf die zweite Stufe die Zahnkupplung eingerückt und die Reibungskupplung ausgerückt wird.The invention has the task of providing a clutch of the initially to create mentioned type, in which the above disadvantage does not exist. The invention solves the problem in that one with an axially displaceable on the and the friction ring attached to the armature disk bearing a toothed ring cooperating Friction clutch half rotatably on the axially fixed tooth clutch half, but is arranged axially displaceable against the force of a spring, so that at the same time when the magnet body is excited, the tooth clutch is engaged to the second stage and the friction clutch is disengaged.

Durch die Erfindung ergibt sich somit der Vorteil, daß beim Einrückvorgang der Zahnkupplung an der Reibungskupplung ein drehmomentfreier Zustand bzw. eine Entlastung eintritt, wodurch für den Fall, daß Zahnkopf auf Zahnkopf trifft; eine wesentlich größere Gewähr dafür gegeben ist, daß die, Zahnkupplung doch noch einrückt.The invention thus results in the advantage that during the engagement process the tooth clutch on the friction clutch a torque-free state or a Relief occurs, whereby in the event that tooth head meets tooth head; one There is a much greater guarantee that the tooth clutch will still engage.

In der Zeichnung sind zwei als Beispiele dienende Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes dargestellt.In the drawing are two exemplary embodiments of the subject matter of the invention.

A b b. 1 ist das Schnittbild einer Kupplung mit umlaufendem Elektromagnet, das in der oberen Hälfte die Kupplung im ausgerückten und in der unteren Hälfte im eingerückten Zustand zeigt; A b b. 2 ist der Längsschnitt einer Kupplung mit feststehendem Elektromagnet im ausgerücktem Zustand.A b b. 1 is a sectional view of a clutch with a rotating electromagnet, that in the upper half the clutch in the disengaged and in the lower half shows in the engaged state; A b b. 2 is the longitudinal section of a coupling with fixed electromagnet in the disengaged state.

In beiden Abbildungen sind gleiche und einander entsprechende Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Both figures show the same and corresponding parts provided with the same reference numerals.

Die Kupplungen nach den A b b. 1 und 2 besitzen beide eine Ankerscheibe 1, die mittels einer Längsverzahnung 2 axial verschiebbar, aber unverdrehbar auf einer Nabe 3 gelagert ist. Die Nabe 3 ist mit der zu kuppelnden Welle 4 durch einen Keil 5 fest verbunden. Der Verschiebeweg der Ankerscheibe 1 in Ausrückrichtung ist durch einen in die Nabe 3 eingesetzten Sperring 6 begrenzt, gegen den sich ein in der Ankerscheibe 1 durch einen in dieser sitzenden Mitnehmerring 7 gehaltener und geführter Druckring 8 unter der Einwirkung von Rückstellgliedern, hier Federn 9, anlegt. Die Federn 9 schieben den Druckring 8, der stets an dem Mitnehmerring 7 anliegt, und damit die Ankerscheibe 1, wenn keine Magnetkraft auf diese einwirkt, gegen den auf der Nabe 3 sitzenden Sperring 6 zurück (siehe Stellung obere Hälfte A b b. 1 und 2). An dieser Stirnseite trägt die Ankerscheibe 1 nahe ihrem Umfang einen zweckmäßigerweise auch elektrisch isolierende Eigenschaften besitzenden Reibring 10 und in diesem, konzentrisch zu ihm angeordnet, einen Zahnkranz 11. Die freie Stirnfläche des Reibringes 10 ragt über die Ebene des Zahnkranzes 11 hinaus.The couplings according to A b b. 1 and 2 both have an armature disk 1, which is axially displaceable by means of a longitudinal toothing 2, but is mounted on a hub 3 so that it cannot rotate. The hub 3 is firmly connected to the shaft 4 to be coupled by a wedge 5. The displacement path of the armature disk 1 in the disengaging direction is limited by a locking ring 6 inserted into the hub 3, against which a pressure ring 8 held and guided in the armature disk 1 by a driver ring 7 seated in it rests under the action of return elements, here springs 9 . The springs 9 push the pressure ring 8, which is always in contact with the driver ring 7, and thus the armature disk 1, when there is no magnetic force acting on it, back against the locking ring 6 sitting on the hub 3 (see position upper half A b b. 1 and 2). On this end face, the armature disk 1 carries near its circumference a friction ring 10, which expediently also has electrically insulating properties, and in this, arranged concentrically to it, a toothed ring 11. The free end face of the friction ring 10 protrudes over the plane of the toothed ring 11.

Bei der Ausführungsform nach A b b. 1 ist auf der zweiten Welle 12, ebenfalls mittels eines Keiles 13 eine Nabe, fest aufgesetzt, die auf einem an ihrem äußeren Ende befindlichen Flansch 15 zwei gegeneinander isolierte Schleifringe 16 trägt. Mit dieser Nabe ist ein eine Magnetspule 17 enthaltender Magnetkörper 18 fest verbunden, der so ausgebildet ist, daß zwischen dem zylindrischen Teil 19 der Nabe und dem Magnetkörper 18 ein radialer Luftspalt 20 vorhanden ist. Dieser Luftspalt 20 verhindert ein Übertreten des Magnetflusses zur Welle 12.In the embodiment according to A b b. 1, a hub is firmly placed on the second shaft 12, likewise by means of a wedge 13, which hub carries two slip rings 16 isolated from one another on a flange 15 located at its outer end. A magnet body 18 containing a magnet coil 17 is fixedly connected to this hub and is designed in such a way that a radial air gap 20 is present between the cylindrical part 19 of the hub and the magnet body 18. This air gap 20 prevents the magnetic flux from crossing to the shaft 12.

Der Magnetkörper 18 trägt an seiner der Ankerscheibe 1 zugewendeten Stirnseite einen mit dessen Zahnkranz 11 zusammenwirkenden Zahnkranz 21. Gegenüber dem Reibring 10 der Ankerscheibe 1 ist auf dem Magnetkörper 18 ein die zweite Hälfte der Reibungskupplung bildender ringförmiger Reibkörper 22 in einer Längsverzahnung 23 axial verschiebbar, aber unverdrehbar gelagert, der im Betrieb mit dem Reibring 10 zusammenwirkt. Der Reibkörper 22 weist an seiner rückwärtigen Stirnseite einen über die Längsverzahnung 23 radial nach innen in eine Eindrehung 30 des Magnetkörpers 18 vorspringenden Druckring 24 auf, der den Verschiebeweg des Reibkörpers 22 in Richtung auf die Ankerscheibe 1 zu begrenzt. Auf den Druckring 24 wirken im Magnetkörper 18 abgestützte und vorgespannte Druckfedern 25 ein, die dafür sorgen, daß der Reibkörper 22 stets dem Reibring 10 entgegengedrückt ist.The magnet body 18 carries on its armature disk 1 facing Front face a toothed ring 21 cooperating with its toothed ring 11. Opposite the friction ring 10 of the armature disk 1 is a second half on the magnet body 18 the friction clutch forming annular friction body 22 in a longitudinal toothing 23 axially displaceable, but non-rotatably mounted, in operation with the friction ring 10 cooperates. The friction body 22 has a on its rear face about the Longitudinal toothing 23 radially inward into a recess 30 of the magnet body 18 protruding pressure ring 24, which controls the displacement of the Friction body 22 in the direction of the armature disk 1 too limited. On the pressure ring 24 act in the magnet body 18 supported and prestressed compression springs 25, which ensure that the friction body 22 is always pressed against the friction ring 10.

Die Magnetspule 17 ist so in dem Magnetkörper angeordnet, daß sie innerhalb des von dem Zahnkranz 21 eingenommenen Ringbereiches liegt und ihr radialer Abstand von dem Luftspalt 20 größer ist als ihr Abstand A von dem Grund der Eindrehung 30. Damit ist hier ein Engpaß geschaffen, der bei einer höheren Erregung den Magnetfluß zwingt, infolge der Sättigung des Engpasses A seinen Weg in gestrichelter Richtung durch den Druckring 24, den Reibkörper 22, die Zahnkränze 21 und 11 und die Ankerscheibe 1 zu nehmen. Bei niedriger Erregung verläuft der Magnetfluß nach der strichpunktierten Linie durch den Engpaß A, die Zahnkränze 21 und 11 und die Ankerscheibe 1.The solenoid 17 is arranged in the magnetic body that it lies within the ring area occupied by the ring gear 21 and its radial Distance from the air gap 20 is greater than its distance A from the base of the recess 30. A bottleneck is created here, the magnetic flux at a higher excitation forces, as a result of the saturation of the bottleneck A, its way in the dashed direction by the pressure ring 24, the friction body 22, the ring gears 21 and 11 and the armature disk 1 to take. If the excitation is low, the magnetic flux follows the dash-dotted line Line through the bottleneck A, the ring gears 21 and 11 and the armature disk 1.

Die Kupplung nach A b b. 2 weist einen feststehenden, im wesentlichen ringförmigen Magnetkörper 26 auf, der an einem ortsfesten Maschinenteil od. dgl. angebracht ist. Die mit der Ankerscheibe 1 zusammenwirkende Kupplungshälfte besteht aus einem auf der Welle 12 sitzenden Tragkörper 27, der eine über den Magnetkörper 26 greifende Ringnut besitzt, die so breit und tief ist, daß nach dem Zusammenbau zwischen dem Magnetkörper 26 und dem Tragkörper 27 nur geringe axiale und radiale Luftspalte 28 vorhanden sind. Gegenüber der Magnetspule 17 ist in den den Boden der Ringnut bildenden Teil des Tragkörpers 27 ein durchgehender Ring 29 aus nicht magnetisierbarem Material eingesetzt. Der Engpaß für den Magnetfluß ist hier der Querschnitt A1 der äußeren Wand des ortsfesten Magnetkörpers 26. Die übrige Ausbildung und Ausrüstung des Tragkörpers 27 ist gleich der des Magnetkörpers 18 (A b b. 1).The coupling according to A b b. 2 has a fixed, essentially annular magnetic body 26, which od on a stationary machine part. Like. is appropriate. The coupling half cooperating with the armature disk 1 is made from a support body 27 seated on the shaft 12, the one over the magnet body 26 gripping annular groove which is so wide and deep that after assembly between the magnet body 26 and the support body 27 only slight axial and radial Air gaps 28 are present. Opposite the solenoid 17 is in the ground the annular groove forming part of the support body 27 is a continuous ring 29 from not magnetizable material used. The bottleneck for the magnetic flux is here Cross section A1 of the outer wall of the stationary magnet body 26. The rest of the training and the equipment of the support body 27 is the same as that of the magnet body 18 (A b b. 1).

Zum Einrücken der Kupplung im asynchronen Lauf der Wellen 4 und 12 (Zustand A b b. 1, obere Hälfte und A b b. 2) wird zunächst eine Erregung (strichpunktierte Linie) angewendet, die bewirkt, daß die Ankerscheibe 1 nur so weit angezogen wird, daß der Reibring 10 mit dem Reibkörper 22 in Reibungsschluß kommt. Die Zahnkränze 11 und 21 stehen hierbei noch berührungsfrei voreinander. Der Reibkörper 22 kann dem von Reibring 10 auf ihn ausgeübten Anpreßdruck wegen der Vorspannung der Druckfedern 25 nicht nachgeben, so daß schlupfend ein Drehmoment übertragen wird, das bis zum Synchronlauf der Wellen 4 und 12 führt. Sobald der Synchronlauf erreicht ist, wird die höhere Erregung (gestrichelte Linie) eingeschaltet. Die Magnetkraft zieht dann den Druckring 24 und zusammen mit ihm den Reibkörper 22 unter Zusammenpressung der Druckfedern 25 in die in A b b. 1, untere Hälfte, gezeichnete Lage zurück. Die Ankerscheibe 1 rückt nun so weit nach, bis die Zahnkränze 11 und 21 ineinander greifen. Die Kupplung ist damit geschlossen.To engage the clutch in the asynchronous running of shafts 4 and 12 (state A b b. 1, upper half and A b b. 2), an excitation (dash-dotted line) is first applied, which causes the armature disk 1 to be attracted only so far is that the friction ring 10 comes with the friction body 22 in frictional engagement. The ring gears 11 and 21 are still in front of one another without contact. The friction body 22 cannot yield to the contact pressure exerted on it by the friction ring 10 because of the bias of the compression springs 25, so that a torque is transmitted in a slipping manner which leads to the synchronous running of the shafts 4 and 12. As soon as synchronous operation is achieved, the higher excitation (dashed line) is switched on. The magnetic force then pulls the pressure ring 24 and, together with it, the friction body 22 with compression of the compression springs 25 into the position shown in A b b. 1, lower half, drawn position back. The armature disk 1 now moves up until the ring gears 11 and 21 mesh with one another. The clutch is now closed.

Die durch den Reibring 10, den Reibkörper 22 und den Druckring 24 gebildete Einscheiben-Reibungskupplung kann bei entsprechender Ausbildung der Ankerscheibe 1 als Außenkörper auch durch eine Lamellenkupplung ersetzt werden.The through the friction ring 10, the friction body 22 and the pressure ring 24 formed single-disk friction clutch can with a corresponding design of the armature disk 1 can also be replaced as the outer body by a multi-plate clutch.

Claims

Claims: Electromagnetically operated tooth clutch with a Friction clutch which, when the magnet body is excited, is at a first stage with the The driving and driven coupling halves, each provided with a toothed ring, are synchronized with the speed brings and only after further excitation of the magnetic body on a second level the Gear rims engages, characterized in that one with an axially displaceable on the and the friction ring (10) attached to the armature disk (1) carrying a toothed ring (11) cooperating friction coupling half (22, 24) on the axially fixed tooth coupling half (17, 18, 21; 21, 27, 29) non-rotatably, but axially against the force of a spring (25) Is slidably arranged so that simultaneously with the excitation of the magnetic body (17, 18; 17, 26) on the second stage the tooth coupling (1, 11, 17, 18, 21; 1, 11, 21, 27, 29) is engaged and the friction clutch (1, 10, 22, 24) is disengaged. Considered publications: German Patent Specifications No. 1033 467, 1073 249; German interpretative document No. 1058 321; German utility model No. 1708 561; Austrian Patent No. 211112; British Patent No. 670 959.