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Elektromagnetische Lamellenkupplung
Die Erfindung bezieht sich auf eine elektromagnetische Lamellenkupplung mit von einer Ankerscheibe über eine Druckscheibe zusammengepressten. vonmagnetischen Kraftfluss nicht durchfluteten Lamellen und die Ankerscheibe vom Magnetkörper abdeckenden Rüchhohlfedern. Bei allen bisher bekannten Lamellenkupplungen dieser Art erfolgt die Übertragung der Anpresskraft auf das Lamellenpaket ausschliesslich über starre Zwischenglieder.
Zur Vermeidung des Klebens der Ankerscheibe am Magneten nach dem Abschalten des Erregerstromes und zum Ausgleich des Verschleisses im Lamellenpaket wird zwischen Ankerscheibe und Magnet bei den bekannten Lamellenkupplungen ein Luftspalt vorgesehen, der bekanntlich hohe magnetische Verluste verursacht. Die genaue Einstellung des Luftspaltes erfordert äusserste Sorgfalt. Damit ist die sichere Funktion der Kupplung von der Zuverlässigkeit der Monteure abhängig. Darüber hinaus wird durch die starre Anpressung entweder eine lange Einlaufzeit benötigt, bis sich die mit den üblichen 5earbeitungsungenaui8'" keiten behafteten Lamellen gegenseitig eingeschliffen haben.
Bei anderen Arten von Reibungskupplungen, nämlich bei mit Wechselstrom betriebenen, elektromagnetischen Einscheibenreibungskupplungen ist es bekannt geworden in den mechanischen Kraftweg zwischen der Ankerscheibe und der Reibscheibe eine Rückholfederung in Form von radial angebrachten Blattfedern einzuschalten. Der aus lamelliertem Eisenblech bestehende Anker bildet dabei mit dem ebenso ausgeführten Magnetkörper ein vollständig im Eisen geschlossenes Magnetsystem.
Da es sich hier um einen mit Wechselstrom erregten Magnetkörper handelt, tritt hier keine magnetsche Remanenz und auch kein Kleben des Ankers am Magnetkörper auf.
Wo aber eine magnetische Remanenz auftritt wie bei den mit Gleichstrom betätigten elektromagnetische Kupplungen, hat man bisher die Belassung eines Restluftspaltes für unvermeidbar gehalten.
Den Gegenstand der Erfindung bildet eine elektromagnetische Lamellenkupplung der eingangs genannten Art. welche die geschilderten Nachteile auch bei Gleichstrombetrieb des Magnetkörpers nicht mehr aufweist.
Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht@ dass die Ankerscheibe im erregten Zustand des Magneten in an sich bekannter Weise satt am Magnetkörper anliegt und die mechanische, im Kraftweg zwischen der Ankerscheibe und dem auf die Lamellen wirkenden Druckring liegende Rückholfeder als Tellerfeder ausgebildet ist. Diese Tellerfeder wird nach Aneinanderliegen der Reibscheiben durch den Anpressdruck mit grosser Kraft angespannt, verformt sich und reisst dann bei Lösen der Kupplung die Ankerscheibe vom Magneten unter Überwindung der magnetischen Remanenz schlagartig ab. Schon ein geringes Nachlassen der Induktion nach Stromabschaltung genügt, um dieses Abreissen zu veranlassen.
Das bedeutet, dass nur noch auf möglichst grosse Induktion des Weicheisenshingearbeitet werden muss, damit mit den geringstmöglichen Baumassen hohe Anpresskräfte ; rzielt weiden. Die Erzielung einer hohen Induktion wird aber dadurch wesentlich erleichtert, dass nicht mehr gleichzeitig auf kleinstmögliche Remanenz geachtet werden muss, da es sich hiebei um gegensätzLiche Forderungen handelt, weil zunächst bei hoher Induktion auch eine hohe Remanenz auftritt. Erst durch Verwendung von hochwertigem Weicheisen mit grosser Reinheit lässt sich eine Verringerung der Remanenz erzielen, unter Verzicht auf die letzte Ausnutzung der erreichbaren Induktion.
Durch Wegfall eines RestLuftspaltes ergibt sich eine stärkere und stabilere Kraftwirkung des Magneten und wesentlich einfachere 1nd dabei zuverlässigere Einstellung der Kupplung. Die Stärke des Drehmomentes wird nur durch entspre-
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hendeach längerer Laufdauer Nachstellung der Kupplung zum Ausgleich des Verschleisses im Lamellenpaket er- brderllch wird.
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Wie ferner die Erfahrungen zeigen, ist ein Versagen von Lamellenkupplungen meist darauf zurückzu- führen, dass die Lamellen vor allem in der inneren Zone überbeansprucht waren und dadurch gefressen haben.
Die Ursache hiefür ist, dass bei den meisten Konstruktionen der Anpressdruck auf die innere Ringzone der wirksamen Reibfläche stärker wirkt als auf die äussere ; das ist dadurch bedingt, dass der Kraftangriff ungleichmässig, nicht genügend weit aussen und unelastisch wirkt. Dadurch wird der Hebelarm der durch
Reibung erzeugten Umfangskraft kleiner als er zweckmässigerweise in Rechnung zu setzen wäre. Da die grösste Wärme innen entsteht, ist die Gefahr, dass ein Fressen auftritt, an der Innenzone am stärksten. Hin- zu kommt noch, dass die Abnutzung der Aussenzone infolge der aussen grösseren Umfangsgeschwindigkeit grösser ist als innen.
Wenn z. B. die Übertragung des Druckes durch einen starren Ring erfolgt, so hat sich die Aussenzone der Lamellen bald frei gearbeitet und die Innenzone muss nun das verlangte Drehmoment mit ihrem ausserdem noch verkleinerten Hebelarm allein übernehmen.
Dieser zweiten Forderung wird nach einem weiteren Erfindungsgedanken dadurch Rechnung getragen, dass der Durchmesser der an der Druckscheibe anliegenden Kante der Tellerfeder etwas grösser ist, als der mittlere Reibdurchmesser des Lamellenpaketes. Der Durchmesser der. anliegenden Kante wird so gewählt, dass im mittleren Abnutzungszustand der Lamellen eine gleichmässige Verteilung des Anpressdruckes auf alle Flächenelemente vorhanden ist.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der Zeichnung erläutert.
Es zeigen Fig. 1 einen Längsschnitt der Kupplung, Fig. 2 einen Teil des Längsschnittes aus Fig. l, je- doch um 10 versetzt, Fig. 3 eine Aussenlamelle mit Tragbild bei innerhalb des mittleren Reibdurchmes- sers Dm wirkender Anpresskraft, Fig. 4 eine gleiche Lamelle mit Tragbild bei etwas ausserhalb des mittleren Reibdurchmessers Dm wirkender Anpresskraft.
Die Fig. 1 zeigt die Kupplung in ausgeschaltetem Zustand. Beim Einschalten des Erregerstromes für den Magneten 1 wird die Ankerscheibe 2 an diesen herangezogen. Der durch Schrauben 3 fest mit der An- kerscheibe verbundene Endring 4 bildet zusammen mit der Ankerscheibe 2 eine starre Einheit. Er presst durch die Kraftwirkung der Ankerscheibe die Tellerfeder 5 gegen das Lamellenpaket. Hiedurch wird durch Reibschluss in den Lamellen 6 und 7 das von der Welle 8 über den Innenkörper 9 eingeleitete Drehmoment über die Aussenlamellen 7 auf den Aussenkörper 10 übertragen.
In der Fig. 2 sind in einem andern Schnitt noch Druckfedern 11 dargestellt, welche jeweils zwischen zwei Schrauben angeordnet sind und die Aufgabe haben, nach dem Ausschalten der Kupplung den Endring vollständig bis auf den Anschlag zurückzuschieben. Diese Druckfedern sind für die Erzielung eines ein- wandfreien Lösens der Kupplung ausser der Tellerfeder noch deshalb erforderlich, weil die Tellerfeder nur etwa 0, 3- 0, 8mm gespannt wird. Nach dem "Abreissen" der Ankerscheibe vom Magneten durch die Tel- lerfeder reichen jedoch verhältnismässig geringe Kräfte der Druckfedern aus, um ein vollständiges Zurückschieben des Endringes zu bewirken.
Die Fig. 3 und 4 zeigen Tragbilder von Lamellen 7, die unter verschiedenen Voraussetzungen in einer Kupplung eingebaut waren. In Fig. 3 ist dargestellt, wie das Tragbild von eingelaufenen Lamellen nicht aussehen soll. Infolge des mehr in der inneren Zone wirkenden Anpressdruckes entsteht ein Reibungsschluss gleichfalls vorwiegend nur in der inneren Zone, während in der äusseren Zone, begünstigt durch die grö- ssere Geschwindigkeit, die Lamellen stärker abgenutzt und im Laufe der Zeit frei gelaufen sind. Die Folge davon ist, dass die Reibfläche der Lamellen nicht ausgenutzt werden kann. Darüber hinaus verschiebt sich der tatsächliche mittlere Reibdurchmesser gegenüber dem errechneten Durchmesser Dm, welcher in der Zeichnung angegeben ist, stark nach innen.
Das übertragbare Drehmoment, d. h. das Produkt Umfangskraft mal Hebelarm (wobei der Hebelarm die Hälfte des tatsächlichen mittleren Reibdurchmessers ist) kann sich bei ungünstig gestalteten Lamellen, z. B. solchen mit grosser Ringbreite, um die Hälfte verringen. Da diese Umstände dem Betriebsmann jedoch nicht bekannt sind, werden die Kupplungen trotzdem auf das verlangte Drehmoment eingestellt und dadurch stark überbeansprucht, soweit sie nicht von vornherein grösser dimensioniert sind als bei gleichmässig verteiltem Anpressdruck erforderlich wäre.
In Fig. 4 ist dargestellt, wie der Anpressdruck gemäss der Erfindung durch entsprechende Wahl des Aussendurchmessers der Tellerfeder 5 wirken soll. Die Anlage der Kante 15 des Aussendurchmessers der Tellerfeder ist durch einen gestrichelten Kreis dargestellt und ist um einige Millimeter 16 grösser gewählt als der mittlere Reibdurchmesser Dm. Hiedurch wird berücksichtigt, dass die Lamellen 6 und 7 die Druckscheibe 12, sowie die Lochdruckscheibe 13 infolge stärkerer Abnutzung aussen dünner werden als innen und beim Aneinanderpressen jetzt aussen durchfedern und innen infolge Werkstoffspannung stärker andrücken würden als aussen, wenn das nicht durch den vergrösserten Aussendurchmesser der Tellerfeder ausgeglichen würde.
Durch diese Massnahme wird erreicht, dass sich der tatsächliche mittlere Reibdurchmes- ser. nicht mehr wesentlich verkleinern kann und dass die Lamellen mit ihrer ganzen Fläche tragen.
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Der Magnet ist in der Zeichnung mit kegelförmiger Aussenpolfläche 14 dargestellt. Dadurch wird eine weitere Verkürzung der Schaltzeiten erzielt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Elektromagnetische Lamellenkupplung mit von einer Ankerscheibe über eine Druckscheibe zusammengepressten, vom magnetischen Kraftfluss nicht durchfluteten Lamellen und die Ankerscheibe vom Magnetkörper abdrückenden Rückholfedern, von denen mindestens eine im mechanischen Kraftweg liegt, dadurch gekennzeichnet, dass die Ankerscheibe (2) im erregten Zustand des Magneten in an sich bekannter Weise satt am Magnetkörper (1) anliegt und die im mechanischen Kraftweg zwischen der Ankerschei- be (2) und dem auf die Lamellen wirkenden Druckring (12) liegende Rückholfeder als Tellerfeder (5) ausgebildet ist, deren Verformung durch den Anpressdruck beim Lösen der Kupplung das schlagartige Abrei- ssen der Ankerscheibe (2)
vom Magnetkörper gegen die Wirkung der bestehenden magnetischen Remanenz bewirkt.