DE1625784C - Magnetpulverkupplung oder bremse - Google Patents

Description

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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine geratene Fremdkörper oder Ansammlungen von Magnetpulverkupplung oder -bremse mit einer die Eisenpulver eingetreten sein; so können die Kanäle getriebene Kupplungshälfte umfassenden treibenden mittels eines Druckstoßes auf das Kühlmedium von Kupplungshälfte und einem zwischen den sich in Fremdkörpern, die sich an irgendeiner Stelle festradialer Richtung gegenüberliegenden Flächen der 5 gesetzt haben und den Durchfluß von Kühlmittel Kupplungshälften angeordneten Pulverraum sowie behindern, befreit werden.

axial durch die getriebene Welle geführten Bohrungen Durch die radiale Zufuhr des Kühlmittels ist es

für die Zu- und Abfuhr des Kühlmittels, die mit außerdem möglich, die Wellenenden mit Antriebs-

einem Kühlmittelvorratsraum in Verbindung stehen. und Abtriebsflanschen zu versehen. Durch diese

Magnetpulverkupplungen oder Bremsen dieser Art io Maßnahmen ist eine Magnetpulverkupplung oder sind bekannt. So ist beispielsweise in der deutschen Bremse geschaffen, die eine unkomplizierte und billig Patentschrift 1032 041. eine Magnetpulverkupplung herzustellende Einheit darstellt, die betriebssicher oder -bremse beschrieben, deren Kühlmittel teilweise und störunanfällig ist. Es ist dabei selbstverständlich, durch eine Bohrung in der Stirnseite der Welle der daß die Abtriebsseite falls notwendig als Antriebs- ' Kupplung zugeführt wird. Das Kühlmittel umspült 15 seite Verwendung finden kann, so daß in einem dann die in einem Gehäuse rotierenden Teile der solchen Fall der durch eine Trennwand unterKupplung und tritt anschließend durch einen Abfuhr- brochene Ringkanal auf der äußeren Umfangsfläche kanal wieder aus. Kupplungen dieser Art haben je- ^sder treibenden Kupplungshälfte eingestochen ist und doch den Nachteil, daß ihnen eine relativ große die zwei in unmittelbarer Nähe dieser Trennwand Menge von Kühlmittel zugeführt werden muß, damit 20 liegenden radialen Bohrungen mit Zu- und Abflußdie beispielsweise bei einem Dauerbremsversuch ent- bohrungen in der treibenden Welle verbunden sind, stehende Wärme wirksam abgeführt werden kann. Im folgenden ist zur weiteren Erläuterung und Trotzdem kann bei hoher Belastung über einen. zum besseren Verständnis ein Ausführungsbeispiel längeren Zeitraum eine Überhitzung der Kupplung der Erfindung in den Zeichnungen näher beschrieben auftreten, da das Kühlmittel die Teile der Kupplung 25 und erläutert.

lediglich umspült, während nur eine relativ kleine Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine erfin-

Menge des Kühlmittels mit denjenigen Flächen der dungsgemäße Magnetpulverkupplung;

Kupplung direkt in Berührung kommt, an denen die Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch den Kupp-

Reibungswärme erzeugt wird. Magnetpulverkupp- lungsteil der Fig. 1.

lungen oder Bremsen der bekannten Art haben 30 Die in Fig. 1 dargestellte Magnetpulverkupplung

außerdem den Nachteil, daß das Kühlmittel der umfaßt zwei Gehäuseteile 10, 12 aus geeignetem

Welle stirnseitig zugeführt wird. Durch diese Stirn- magnetischen Werkstoff, die ringförmig ausgebildet

seitige Zuführung des Kühlmittels durch Zuleitungs- und so miteinander verbunden sind, daß sie einen

rohre oder mit den rotierenden Wellen in Verbindung Ringraum bilden, der gerade groß genug ist, in den

stehenden stirnseitigen Kammern wird die Baulänge 35 äußeren ineinanderpassenden Randabschnitten eine

der Kupplung jedoch erheblich vergrößert und die elektromagnetische Spule 14 und in den mittleren

Anordnung eines Flansches für die Kraftübertragung Abschnitten einen zylindrischen Hohlraum zu um-

an diesen Wellenenden unmöglich gemacht. Vielmehr schließen. Die entsprechenden axialen Abschnitte

muß in derartigen Fällen die Kraftübertragung von der Gehäuseteile 10, 12 erstrecken sich entlang der

Zahnrädern übernommen werden. 40 inneren Randfläche der Spule 14, bis sie sich ein-

Ein wesentlicher Nachteil von Magnetpulver- ander gegenüberliegen und einen Zwischenraum 16

kupplungen oder Bremsen der bekannten Art ist bilden.

außerdem, daß bei einer Verengung oder gar Ver- In dem zylindrischen Hohlraum ist koaxial eine stopfung der Kühlwasserkanäle durch Verunreini- treibende Kupplungshälfte 18 angeordnet, die aus gungen oder Ansammlungen von Eisenpulver die 45 einem geeigneten magnetischen Werkstoff gefertigt gesamte Kupplung vollkommen zerlegt und gereinigt ist. Diese Kupplungshälfte 18 hat die Form eines werden muß. Zu diesem Zweck muß die Kupplung Hohlzylinders und besitzt einen peripheren Wandstillgelegt werden. abschnitt 20, der in seinem Mittelabschnitt eine ring-

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, förmige Rille 22 aufweist, die dem Zwischenraum 16 eine Magnetpulverkupplung oder Bremse zu schaffen, 50 unmittelbar gegenüberliegt. Eine Endfläche, im vorderen Kühleinrichtung für die rotierenden Teile bei liegenden Fall die rechte (Fig. 1) ist geschlossen, geringstem baulichen Aufwand betriebssicher und während die andere Endfläche zu einem im folgenden störunanfällig ist und eine möglichst intensive Kühl- zu beschreibenden Zweck in der Mitte offen ist. Die wirkung hat. Rille 22 dient dazu, den peripheren Wandabschnitt

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß 55 20 in zwei magnetisierbare Abschnitte zu teilen,

auf der äußeren Umfangsfläche der getriebenen Eine als Antriebswelle dienende Welle 24 ist dreh-

Kupplungshälfte ein Ringkanal eingestochen ist, der bar in dem Gehäuseteil 12 gelagert. Sie ruht auf zwei

an einer Stelle durch eine Trennwand unterbrochen im Abstand voneinander angeordneten Kugellagern

und durch zwei in unmittelbarer Nähe dieser Trenn- 26 und 28 und ist mit der- geschlossenen Endfläche

wand liegende radiale Bohrungen mit den Zu- und 60 der Kupplungshälfte 18 starr verbunden. Zwischen

Ablliißbohrungcn in der getriebenen Welle ver- den Kugellagern 26 und 28 ist ein Abstandshalter 30

bunden ist. eingesetzt. Eine Feststelhnuttcr 32 drückt eine die

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird Welle 24 umschließende Staubdichtung 34 gegen das

erreicht, daß das Kühlmittel unmittelbar in dem Kugellager 28, welches das Kugellager 26 über den

Bereich /ur Einwirkung kommt, in dem die Wärme 65 Abstandshalter 30 gegen eine Schulter 24« der Welle

beim Kupplungs- oder Bremsvorgang erzeugt wird. 24 drückt. Auf diese Weise wird eine Axialbcwcgung

Sollte eine Verstopfung eines der Kanäle der der Welle 24 verhindert.

Kühleinrichtung durch in das Kühlmittel hinein- Im Inneren der Kupplungshälfte 18 ist koaxial eine

getriebene Kupplungshälfte 36 angeordnet, die die Form einer Scheibe mit I-förmigem Querschnitt hat. Diese Kupplungshälfte ist aus. demselben Werkstoff wie die Kupplungshälfte 18 gefertigt und derart eingesetzt, daß sie gegenüber dieser drehbar ist. Die Kupplungshälfte 36 weist eine äußere Randfläche 36« auf, die dem peripheren Wandabschnitt 20 der Kupplungshälfte 18 gegenüberliegt und von dieser durch einei: kleinen ringförmigen Pulverraum 38 getrennt ist. Die einander gegenüberliegenden Flächen 20 α ίο und 36 α dienen als äußere bzw. innere Kupplungsfläche. Der Pulverraum 38 wird mit einem Pulver aus magnetischem Werkstoff 40, wie beispielsweise Eisenpulver, gefüllt.

An jener Seite der Kupplungshälfte 36, die der teilweise offenen Endfläche der Kupplungshälfte 18 gegenüberliegt, ist eine Welle 42 starr befestigt, die sich sowohl durch die Endfläche der Kupplungshälfte 18 als auch durch das Gehäuseteil 10 erstreckt. Diese Welle 42 dient als getriebene Welle. Ebenso wie die Antriebswelle 24 ruht auch die getriebene Welle 42 drehbar auf zwei Kugellagern 44, 46, die mittels eines Abstandshalters 48 im Abstand voneinander angeordnet sind. An der der Kupplungshälftc 18 zugewandten Seite des Kugellagers 44 ist eine Staubdichtung 50 angeordnet, und an der der Kupplungshälfte 18 abgewandten Seite des Kugellagers 46 ist auf der getriebenen Welle 42 ein Seegerring 52 angeordnet.

Wie aus Fig. I zu ersehen, ist die Kupplungshälfte 36 an ihrem äußeren Umfang mit einem Kühlmittel-Ringkanal 54 versehen, der sich über die gesamte äußere Kupplungsfiäche 36« erstreckt. Zwei radial verlaufende Bohrungen 56, 58 münden unmittelbar nebeneinanderliegend in den Ringkanal 54 ein. Die Bohrung 56 bildet die Verbindung zu einer Kühlmittel-Zuflußbohrung 60, die sich axial durch die angetriebene Welle 42 erstreckt und in eine Zufuhr-Öffnung 62 an der Oberfläche der Welle 42 mündet. Die Bohrung 58 bildet dagegen die Verbindung zu einer Kühlmittel-Abflußbohrung 64, die sich ebenfalls axial durch die Welle 42 erstreckt und in zwei Auslaßöffnungen 66, 68 mündet, die einander unmittelbar gegenüberliegend in der Oberfläche der Welle 42 angeordnet sind.

Das dem Gehäuseteil 12 abgewandte Ende des Gehäuseteiles 10 liegt im Bereich des Festhalteringes 52. An diesem Ende ist eine zylindrische Buchse 70 starr befestigt, die die angetriebene Welle 42 umgibt, und deren beide Enden mit zwei Dichtungselementen 72, 74 ausgestattet sind. Nach Belieben kann auch eine ölabdichtung verwendet werden. Die Buchse 70 bildet zusammen mit der angetriebenen Welle 42 zwei Zwischenräume 76, 78, die voneinander durch eine ringförmige Trennwand 80 abgeteilt sind, welche zwischen der Welle 42 und der Buchse 70 angeordnet ist. Der Zwischenraum 76 steht mit der Zufuhröffnung 62 in Verbindung und dient als Kühlmittel-Zufuhrkammcr, während der Zwischenraum 78 mit den Auslaßöffnungen 66, 68 in Verbindung steht und als Kühlmittel-Auslaßkammer dient. Der Zwischenraum bzw. die Zufuhrkammcr 76 ist ferner über eine in der Buchse 70 angeordnete Einlaßöffnung 82 mit einer (nicht gezeigten) Zuführleitung in Verbindung, während der Zwischenraum bzw. die Alislaßkammer 78 mit einer (nicht gezeigten) Auslaßleitimg über eine neben der Einlaßöffnung 82 auf tier Buchse 70 angeordneten Austrittsölfnimg 84 verbunden ist.

Um zu verhindern, daß das Eisenpulver 40 aus dem ringförmigen Pulver 38 und den ihn umgebenden Teilen entweicht, ist zwischen den Kupplungshälften 18 bzw. 36 eine Vielzahl von Abschirmeinrichtungen 86 angeordnet (Fig. 1).

Die vorstehend beschriebene Magnetpulverkupplung arbeitet nun folgendermaßen: Es wird angenommen, daß bei Betriebsverbindung der Antriebswelle 24 mit einer Antriebsmaschine (nicht gezeigt) die elektromagnetische Spule 14 durch eine Stromquelle (nicht gezeigt) erregt wird. Unter dieser Bedingung wird entlang eines magnetischen Weges, der die Spule 14 einschließt, ein magnetischer Fluß Φ erzeugt. Der ringförmige Zwischenraum 16 und die mit ihm auf einer geraden Linie angeordnete ringförmige Rille 22 bewirken, daß der magnetische Fluß Φ zunächst z.B. vom Gehäuseteil 10 durch den zylindrischen, peripheren Wandabschnitt 20 der Kupplungshälfte 18 und den kleinen ringförmigen Pulverraum 38 zum linken Teil der Kupplungshälfte fließt (Fig. 1). Anschließend fließt er von der Kupplungshälfte 36, durch den ringförmigen Pulverraum 38 und den peripheren Wandabschnitt auf der rechten Seite der Kupplungshälfte 36 zum Gehäuseteil 12. Der durch den Pulverraum 38 fließende Magnetfluß setzt das Eisenpulver 40 fest und ermöglicht dadurch die Übertragung eines Drehmomentes von der Kupplungshälfte 18 auf die Kupplungshälfte 36.

Das so übertragene Drehmoment kann durch Änderung des durch die Spule 14 fließenden Erregerstromes gesteuert werden. Wird ein schwächeres Drehmoment übertragen, so rutscht die Kupplungshälfte 36 in bezug auf die Kupplungshälfte 18 durch. Dieses Rutschen der Kupplungshälfte 36 gegenüber der Kupplungshälfte 18 ist mit großer Wärmeentwicklung verbunden. Die dadurch bedingte übermäßige Erhitzung beider Kupplungshälften und des zwischen ihnen befindlichen Eisenpulvers 40 fördert den Verschleiß dieser Teile.

Zur wirksamen Abfuhr der Wärme wird ein geeignetes Kühlmedium, z. B. Wasser oder ein öl, von einem (nicht gezeigten) Behälter durch die Einlaßöffnung 82, die Zufuhrkammcr 76, dieZufuhröffnung 62, die Zuflußbohrung 60 und die Bohrung 56 zum Ringkanal 54 geleitet und von dort durch die Bohrung 58, die Abflußbohrung 64 und die Öffnungen 66, 68 in die Auslaßkammer 78 abgesaugt. Das Kühlmedium kühlt also unmittelbar die Kupplungshälfte 36, während es gleichzeitig indirekt die Kupplungshälfte 18 und das Eisenpulver 40 kühlt. Durch diese Kühlung wird der Verschleiß erheblich herabgesetzt und die Eigenschaften der Magnetpulverkupplung bei Wärmeeinwirkung gleichzeitig verbessert.

Es ist ersichtlich, daß es die oben beschriebene Anordnung erlaubt, die axiale Gesamtlänge der Magnetpulverkupplung zu verringern. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Welle 42 direkt mittels eines Flansches 88 an ein anzutreibendes Gerät angeschlossen werden kann.

Durch die koaxiale Anordnung der Welle 42 in der Buchse 70 bildet der ringförmige Zwischenraum die Zufuhr- und Auslaßkammer 76 bzw. 78, wodurch eine raumsparende Konstruktion geschaffen ist. Außerdem bestellen tue beiden Kammern aus wenigen Einzelteilen, nämlich den an beiden Enden tier Buchse 70 angeordneten Diehtiiiigsdenienleii 72, 74 und der ringförmigen Trennwand 80.

F i g. 2 zeigt einen Querschnitt durch die I-I'ömiiue Kupplungshälfte 36. Der Kiihlmittcl-Kingkanal 54 er-

ströckt sich dabei ringförmig über die Kupplungsfläche 36 a und ist mit einer Trennwand 90 versehen. Zwei Bohrungen 56, 58 erstrecken sich radial durch die Kupplungshälfte 36. Das Kühlmedium strömt durch diese Bohrungen in den und aus dem Ringkanal 54. Die Bohrungen 56, 58 münden zu beiden Seiten und neben der Trennwand 90 in den Ringkanal 54. Das Kühlmedium fließt deshalb von der Zuflußbohrung 60 in den Ringkanal 54, anschließend praktisch über die ganze Kupplungsfläche 36 α und anschließend in die Kühlmittel-Abflußbohrung 64. Durch diese Maßnahme ist sichergestellt, daß die Kupplungsfläche 36« gleichmäßig gekühlt und jeder den Ringkanal 54 verstopfende Fremdkörper durch einen Druckstoß auf das Kühlmedium abgeführt wird.

Wird nun der Ringkanal 54 einmal durch einen solchen Fremdkörper verstopft, so wird der durch das Kühlsystem fließende Kühlmittelstrom unterbrochen. Dies kann jedoch leicht von der Bedienungsperson festgestellt werden.

Die vorliegende Erfindung ist auf Kupplungen oder Bremsen jeder Art in gleicher Weise anwendbar. Dabei spielt es keine Rolle, ob der durch eine Trennwand unterbrochene Ringkanal 54 in der äußeren Umfangsfläche der treibenden Kupplungshälfte oder der äußeren Umfangsfläche der angetriebenen Kupplungshälfte eingestochen ist. Es ist selbstverständlich, daß die Antriebsseite, falls notwendig, als Abtriebsseite Verwendung finden kann. Auch können die Zu- und Abflußbohrungen in der treibenden Welle und nicht, wie im vorliegenden Fall in F i g. 1 dargestellt, in der angetriebenen Welle angeordnet sein.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   ίο Magnetpulverkupplung oder -bremse mit einer

   die getriebene Kupplungshälfte umfassenden treibenden Kupplungshälfte und einem zwischen den sich in radialer Richtung gegenüberliegenden Flächen der Kupplungshälften angeordneten Pulverraum sowie axial durch die getriebene Welle geführten Bohrungen für die Zu- und Abfuhr des Kühlmittels, die mit einem Kühlmittelvorratsraum in Verbindung stehen, dadurch gekennzeichnet, daß auf der äußeren Umfangsfläche der getriebenen Kupplungshälfte ein Ringkanal (54) eingestochen ist, der an einer Stelle durch eine Trennwand (90) unterbrochen und durch zwei in unmittelbarer Nähe dieser Trennwand liegende radiale Bohrungen (56, 58) mit den Zu- und Abflußbohrungen (60, 64) in der getriebenen Welle verbunden ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen