<Desc/Clms Page number 1>
Elektromagnetisch betätigbare Klauenkupplung, insbesondere Gangschaltkupplung für Kraftfahrzeuge und Schienentriebwagen
Die Erfindung betrifft eine elektromagnetisch betätigbare Klauenkupplung, insbesondere Gang- schaltkupplung für Kraftfahrzeuge und Schie- nentriebwagen.
Die elektromagnetisch geschaltete Klauenkupplung hat gegenüber der Lamellenkupplung den Vorzug, dass sie zur Übertragung grosser
Drehmomente geeignet ist, und dabei verhält- nismässig geringe elektromagnetische Einschalt- und Haltekräfte benötigt.
Für das Einrücken der Klauenkupplungshälf- ten wird je nach der Neigung der Klauen- flanken eine gewisse Zeit benötigt, die vergeht, bis die beiden zu kuppelnden Getriebeglieder angenähert gleiche Drehzahl besitzen, so dass der Eingriff der Klauen erfolgen kann. Der Eingriff kann auch durch entsprechende Erhöhung des Anpressdruckes beschleunigt werden ; dabei wird jedoch der Eingriffsstoss auf die Kupplungszähne erhöht.
Es sind von Hand betätigte Klauenkupplungen mit vorgeordneter, zum Synchronisieren dienender Mehrscheibenkupplung bekannt.
Beide Kupplungsteile werden hierbei durch den gleichen Betätigungshebel bedient, der zunächst die Reiblamellen gegeneinander presst und danach mittels des Lamellenpaketes die Kupplungsklauen einrückt. Für eine elektromagnetische Betätigung ist diese Bauart einer Klauenkupplung mit Vorsynchronisierung nicht geeignet.
Nach der vorliegenden Erfindung wird einer elektromagnetischen Klauenkupplung eine der Drehzahlangleichung beider Kupplungshälften dienende elektromagnetisch betätigte Reibkupplung vorgeordnet, die durch eine getrennte Magnetspule betätigt wird. Die Klauenkupplung und die Reibkupplung werden durch einen gemeinsamen Schalter betätigt, wobei das Einschalten bzw. das Ausschalten einer der Magnete durch Anordnung von Relais od. dgl. verzögert werden kann. In einer bevorzugten raumsparenden Ausführungsform der Kupplung sind zwei Magnetkörper vorhanden, zwischen denen ein Anker angeordnet ist. Der Anker kann wechselweise die Reibkupplung und die Klauenkupp- lung betätigen.
Weitere Einzelheiten der Erfindung sind aus der Zeichnung zu entnehmen, die mehrere Aus führungsformen der Erfindung darstellt, u. zw. zeigen Fig. 1 teilweise im Längsschnitt eine
EMI1.1
tätigung einer Kupplung nach Fig. 1, Fig. 3 ein weiteres Ausfüh'ungsbeispiel mit einem gemein. samen Magnetkörper, Fig. 4 eine Ausführungs- form mit einem gemeinsamen Magnetkörper, wobei der Axialdruck der Kupplungsteile auf die Antriebswelle übertragen wird, Fig. 5 ein
Ausführungsbeispiel mit einem festen Magnet- körper, Fig. 6 eine Kupplung mit zwischen zwei getrennten Magnetkörpern liegender Anker- scheibe, Fig. 7 ein ähnliches Beispiel mit glokkenförmigen Lamellenträgern und Fig. 8 das dazugehörige Schaltschema.
In Fig. 1 ist 1 die Eingangswelle einer elektromagnetischen Klauenkupplung. Auf der Welle 1 sind ein Antriebszahnrad 2 und eine Antriebsbuchse 3 aufgekeilt. Auf der Antriebsbuchse 3 ist ein Magnetkörper 4 aufgekeilt, welcher zwei Magnetspulen 5 und 6 trägt. Der Magnetkörper 4 ist von einer Kupplungsglocke 7 umgeben, welche auf der Antriebsbuchse 3 längsverschiebbar aufgekeilt ist und einen Klauenkranz 8 trägt. Die Kupplungsglocke 7 ist mit einem Anker 9 verbunden, welcher beim Magnetisieren der Kupplungsspule 5 angezogen wird und dadurch die Kupplungsglocke 7 nach rechts bewegt. Die Klauenzähne treten dabei in Eingriff mit einem Klauenkranz 10, der auf dem Abtriebsteil 11 vorhanden ist. Der Abtriebsteil 11. ist auf der Abtriebsbuchse 12 zusammen mit dem Abtriebszahnrad 13 unverschiebbar aufgekeilt.
Die Abtriebsbuchse 12 ist mittels Rollenlager 14 auf der Antriebsbuchse 3 und mittels Kugellager 22 im Gehäuse 24 drehbar gelagert.
Der Klauenkupplung 8, 10 ist eine Lamellenkupplung vorgeschaltet, welche aus den Aussenlamellen 15, den Innenlamellen 16 und dem Anker 17 besteht. Die Innenlamellen 16 sind auf der Abtriebsbuchse 12 aufgekeilt. Die Kupp-
<Desc/Clms Page number 2>
lungsglocke 7 besitzt Ausschnitte 18, in welche
Leisten 19 hineinragen, die mittels Keile und
Schrauben auf dem Magnetkörper 4 befestigt sind. Die Leisten 19 besitzen vorspringende Mit- nehmer 20, an welchen die Aussenlamellen 15 gehalten werden. Der Anker 17 liegt am Lamel- lenpaket 15, 16 an und kann sich frei auf dem Abtriebsteil drehen.
Die Antriebswelle 1 ist mittels Kugellager 21 in der festen Gehäusewandung 23 drehbar ge- lagert. Die Lager 21 und 22 sind durch Spreng- ringe 25 und 26 gegen seitliches Verschieben gesichert. Die Antriebsbuchse 3 trägt einen Iso- lierring 34, auf welchem Schleifringe 27, 28,29 gegeneinander isoliert-aufgesetzt sind. Je einer der Schleifringe 27 und 29 ist mit den Spulen
5 und 6 über Steckerstifte 30 leitend verbunden.
Der dritte Schleifring 28 ist mit der Kupplungsmasse verbunden.
Die Wirkungsweise der Kupplung ergibt sich aus dem Schaltschema Fig. 2. Die beiden Eingangsklemmen des Schalters 31 sind mit der +-Klemme der Stromquelle verbunden. Die beiden Ausgangsklemmen des Schalters stehen über die Schleifringe 27 und 29 mit den Magnetspulen 6 und 5 in Verbindung. In der Zuführungsleiste zwischen 6 und 27 liegt ein Endschalter 32. Zwischen einer Ausgangsklemme des Schalters 31 und dem Schleifring 29 ist ein Relais 33 eingesetzt, welches die Verbindung des Schleifringes 29 mit dem Schalter 31 verzögert schliesst. Die beiden Ausgangsklemmen der Magnetspulen 5 und 6 liegen über dem Schleifring 28 an Masse.
Bei geöffneter Kupplung 8, 10 ist der Endkontakt 32 zunächst geschlossen. Zum Einrücken der Kupplung wird der Schalter 31 geschlossen, der Relaiskontakt 34 ist noch offen. Die Magnetspule 6 erhält zuerst Strom und der Anker 17 wird angezogen. Dadurch wird das Lamellenpaket 15, 16 zusammengepresst und der Abtriebsteil 10, 11, 12 der Kupplung mit dem Abtriebsrad 13 wird auf die Drehzahl des Antriebsteiles beschleunigt. Inzwischen hat das Relais 33 seinen Kontakt 34 geschlossen und es erhält auch die Magnetspule 5 Strom. Dadurch wird der Anker 9 angezogen und die Kupplungsklauen 8 und 10 treten miteinander in Eingriff. Gleichzeitig hat der Anker 9 den Endkontakt 32 ge- öffnet und die Lamellenkupplung 8, 10 wird stromlos.
Das Kupplungsmoment wird jetzt allein durch die Klauen 8, 10 vom Antriebsrad 2 auf das Abtriebsrad 13 übertragen ; dabei bewirkt die Anziehungskraft des Magnets 4, 5,9, dass die Kupplung geschlossen bleibt.
Eine weitere Ausführungsform der Kupplung ist möglich, bei welcher die Lamellenkupplung im Betrieb geschlossen bleibt und einen Teil ies Nutzdrehmomentes überträgt ; der Endichalter 32 entfällt dann.
Fig. 3 zeigt eine ähnliche Ausführungsform Einer Kupplung wie Fig. 1, jedoch mit dem Unterschied, dass die Aussenlamellen 45 der Lamellenkupplung an einem nicht verschiebbaren Teil 46 des Antriebsteiles der Kupplung befestigt sind. Der Klauenteil 47 wird von einem auf dem Teil 46 längsverschiebbar aufgekeilten Kupplungsring 48 getragen. In diesen sind Stifte 49 eingeschraubt, welche gefedert im Magnetkörper 50 untergebracht und mit dem längsverschiebbar auf dem Körper 50 gelagerten Anker 44 verbunden sind. Der übrige Aufbau der Kupplung entspricht der Kupplung gemäss Fig. 1. Die Kupplung kann auch auf die gleiche Weise mit Hilfe einer elektrischen Steuerung nach Fig. 2 betätigt werden.
Beim Magnetisieren der Spule 51 wird der Anker 52 angezogen und presst das Lamellenpaket 45,53 gegen den Magnetkörper 50. Dadurch werden der Abtriebsteil 54 mit Abtriebsritzel 55 und Kupplungsring 56 mit dem Kupplungsring 48 auf gleiche Drehzahl gebracht.
Danach wird die Spule 57 magnetisiert und der Anker 51 angezogen. Dadurch kommen die Klauenringe 47 und 58 miteinander in Eingriff.
Beim Ausschalten des Kupplungsstromes wird der Anker 44 zusammen mit dem Kupplungsring 48 durch die Federn 59 in seine linke Endlage gedrückt.
Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Kupplung mit einem gemeinsamen Magnetkörper 200 mit zwei Magnetspulen 201 und 202. Der Antriebsteil der Kupplung besteht aus der Welle 203, der darauf aufgekeilten Muffe 204 mit dem Magnetkörper 200. Auf diesem ist längsverschiebbar der Kupplungsring 205 aufgekeilt, der von der Ankerscheibe 206 über die federnden Bolzen 207 betätigt wird.
Auf der Muffe 204 ist eine weitere Keilmuffe 208 drehfest gelagert, welche Innenlamellen 209 trägt. Die Muffe 208 wird durch die Abstandscheibe 210 axial festgehalten.
Der Abtriebsteil der Kupplung besteht aus der Abtriebsbuchse 211 mit aufgekeiltem Zahnrad 212 und der Kupplungsglocke 213, die auf dem Klauenring 214 aufgekeilt ist. Der Klauenring 214 ist mit der auf der Buchse 208 drehbar gelagerten Scheibe 215 verschraubt und trägt die Aussenlamellen 216. Die Spulen 202 und 201 werden nacheinander magnetisiert, wie bereits bei den Ausführungsformen nach den Fig. 1 und 3 beschrieben. Die im eingekuppelten Zustand auf die Kupplungsringe 205 und 214 wirkende axiale Kupplungskraft wird durch die Scheiben 210, 217 und 220 auf die Welle 203 übertragen und wirkt nicht auf die Wälzlager 218 und 219.
Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform der Kupplung. mit einem feststehenden, schleifringlosen Magnetkörper 60, welcher mit einer Gleitfläche 61 auf der Abtriebshülse 62 drehbar gelagert ist.
Der Kupplungskörper stützt sich ausserdem am festen Gehäuse 70 ab, welches mit einem (nicht gezeichneten) Anschlag ein Mitdrehen des Magnetkörpers 60 verhindert. Zwischen dem Magnetkörper 60 und dem Kupplungsring 63
<Desc/Clms Page number 3>
ist ein schmaler Luftspalt 64 vorhanden.
Zum Betätigen der Kupplung wird wieder eine Schaltanordnung gemäss Fig. 2 verwendet. Beim Einschalten der Kupplung wird zunächst die Spule 65 magnetisiert. Der Anker 66 wird angezogen und durch Zusammendrücken des Lamellenpaketes 67 der Kupplungsring 63 auf gleiche Drehzahl mit dem Magnetkörper 68 gebracht. Danach wird die Spule 69 magnetisiert, die in einem zweiten getrennten Magnetkörper 60 eingelassen ist. Zwischen dem Ring 63 und der Buchse 62 ist ein unmagnetischer Ring 71 vorhanden, durch welchen der Magnetfluss vom Magnetkörper 60 in zwei konzentrischen Ringen in den Anker 72 gezwungen wird. Dabei tritt der Magnetfluss vom Magnetkörper 60 durch die Luftspalte 61 und 64 in den Abtriebsteil 62,63 über. Ein Abstandsring 76 hält einen Luftspalt zwischen dem Magnetkörper 60 und den Teilen 62,63 aufrecht.
Der Ring 71 und der Anker 72 tragen je einen Klauenkranz. Beim Magnetisieren der Spule 69 wird der Anker 72 nach rechts angezogen. Die Kupplungsklauen 73,74 treten miteinander in Eingriff ; dabei wird die Feder 75 zusammengedrückt. Beim Endmagnetisieren der Spule 69 wird der Anker 72 durch die Feder 75 wieder in die linke Endlage gedrückt. Es sind zwei Schleifringe 77 und 78 vorhanden, von denen der eine mit der Magnetspule 65 und der andere mit der Kupplungsmasse verbunden ist.
Fig. 6 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Kupplung mit zwei getrennten Magnetkörpern 80 und 81 mit einander zugewendeten Spulen 82 und 83, zwischen denen ein von den beiden Magnetspulen wechselweise angezogener Anker 84 längsverschiebbar und drehbar auf der Antriebsbuchse 95 gelagert ist. Ein unmagnetischer Ring 85 verhindert das übertreten der Kraftlinien vom Magnetkörper 81 zum Kupplungsring 86. Der zweite Kupplungsring 87 ist auf dem Magnetkörper 80 befestigt.
Der Abtriebsteil der Kupplung besteht aus der Abtriebsmuffe 88 mit dem Abtriebsritzel 89 und dem Kupplungsring 90, der auf der Buchse 88 aufgekeilt ist. Die Kupplungsringe 86 und 90 sind durch eine Keilverzahnung 91 gegeneinander längsverschiebbar verkeilt. Dies hat den Vorteil, dass sich die Abtriebsteile 88 bis 90 der Kupplung gegenüber den übrigen Kupplungsteilen frei bewegen können. Die beiden Magnetkörper 80 und 81 werden durch Ringe 92,93 und 94 axial befestigt. Längsverschiebbar auf der Antriebsmuffe 95 und dem Lager 96 ist der Anker 84 mit dem Kupplungsring 86.
Fig. 7 zeigt eine weitere Ausführungsform der Kupplung mit einem beweglichen Anker 100 zwischen zwei mit ihren Magnetspulen 101 und 102 einander zugekehrten, getrennten Magnetkörpern 103 und 104. Der Anker 100 trägt einen Klauenring 105, der mit einem weiteren, auf dem Magnetkörper 104 befestigten Klauenring 108 in Eingriff tritt. Der Anker 100 ist auf einer mit der Antriebswelle 106 verkeilten Antriebsmuffe 107 verkeilt und auf dieser längsverschiebbar. Die Magnetspulen 101 und 102 werden zweckmässig nacheinander eingeschaltet, wobei zunächst der Anker 100 von der Spule
101 angezogen wird und das Lamellenpaket 109 zusammenpresst. Hierdurch wird der Abtriebsteil der Kupplung 104, 108 mit dem Abtriebszahnrad 110 auf gleiche Drehzahl mit der Welle
106 gebracht.
Danach öffnet ein (nicht gezeichnetes) Verzögerungsrelais den Stromkreis der Magnetspule 101 und der Anker wird durch die verzögert eingeschaltete Spule 102 und den Magnetkörper 104 nach rechts gezogen. Dadurch treten die Zähne der Klauenkränze 105 und 108 miteinander in Eingriff und die Feder
111 wird mittels der Scheibe 112 und dem Bolzen 113 zusammengedrückt. Beim Ausschalten der Kupplung wird die Spule 102 stromlos, der Anker 100 fällt ab und wird durch die Scheibe 112 und die Feder 111 in seine linke Endlage gedrückt, welche durch den Bund 114 der Antriebsmuffe 107 festgelegt ist.
Fig. 8 stellt ein Schaltschema für eine andere Betätigungsweise einer Kupplung nach Fig. 7 dar. Die Durchflutung der Magnetspule 101 kann so bemessen sein, dass bei gleichzeitigem Einschalten beider Spulen 101 und 102 durch den Schalter 131 der Anker 100 zunächst durch die Spule 101 angezogen und das Lamellenpaket 109 zusammengedrückt wird. Im Stromkreis der Spule 101 liegt ein Verzögerungsrelais 115 (Fig. 8), welches den Stromkreis der Spule 101 nach einer bestimmten Zeit ausschaltet, nachdem die Angleichung der Drehzahlen am Antriebs- und Abtriebsteil stattgefunden hat.
Nach dem Abschalten der Spule 101 wird der Anker 100 durch die Spule 102 angezogen und die Klauenringe 105 und 108 treten miteinander in Eingriff.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Elektromagnetisch betätigbare Klauenkupplung, insbesondere Gangschaltkupplung für Kraftfahrzeuge und Schienentriebwagen, dadurch gekennzeichnet, dass der Klauenkupplung zum Zwecke der Drehzahlangleichung beider Kupplungshälften eine elektromagnetisch zu betätigende Reibkupplung vorgeordnet ist, und dass die Betätigungsmagnete von Klauenkupplung und Reibkupplung durch einen gemein-
EMI3.1
durch Anordnung von Relais (29 bzw. 115) verzögert werden kann.