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Elektromagnetisch betätigte Kupplung, vorzugsweise Zahnkupplung
Gegenstand der Erfindung ist eine elektromagnetisch betätigte Kupplung, vorzugsweise Zahnkupplung, mit einem Magnetkörper, einem Kupplungskörper, einem axial beweglich angeordneten, gegenüber einem der beiden Körper federnd abgestützten Anker und einer Einrichtung zur Erzeugung eines Luftspal- tes zwischen dem Magnetkörper und dem Anker beim Ausschalten der Kupplung.
Bei bekannten elektromagnetisch betätigten Kupplungen dieser Art sind zum Lösen der Ankerscheibe zwischen dieser und dem Magnetkörper Spiraldruckfedern und/oder Tellerfedern angeordnet. Diese Aus-. führungen beanspruchen jedoch in axialer und in radialer Richtung einen erheblichen Raum und sind auf
Grund der diesen Federelementen eigenen Kennlinien besonders nach einer längeren Betriebsdauer sehr störanfällig. Ausserdem wirken dort die Federelemente der von der Magnetspule erzeugten Magnetkraft entgegen, so dass die Übertragungsfähigkeit dieser vorbekannten Kupplungen stark gemindert wird.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, diese Nachteile der vorbekannten Kupplungen gleicher Gattung zu vermeiden. Gemäss der Erfindung wird dies dadurch erreicht, dass die Einrichtung zum Lösen des Ankers als mindestens eine in Hauptachsrichtung der Kupplung wirkende Blattfeder ausgebildet ist, die zwischen dem Anker und einem mit axialem Spiel drehfest auf dem Anker gelagerten Ring angeordnet ist, wobei der Ring über eine lösbare Verbindung, beispielsweise eine Klauenverzahnung od. dgL, mit dem Magnet- körper kuppelbar ist.
Nach einer zweckmässigen Weiterbildung ist ferner vorgesehen, die Einrichtung zum Lösen des Ankers als einen den Zahnring mit dem Anker formschlüssig verbindenden, annähernd radial gerichteten Biegestift auszubilden.
Bei Verwendung einer Einrichtung gemäss der Erfindung zum Lösen des Ankers einer elektromagnetisch betätigten Kupplung werden vorallem gegenüber den bekannten Ausführungen wesentlich kürzere Ausschaltzeiten erzielt. Ausserdem wird durch den Einbau der Blattfedern oder der Biegestifte nicht nur die Baugrösse der Kupplung wesentlich verkleinert, sondern es werden auch Fertigungs- und Materialkosten eingespart. Dies ist besonders bei der Serienfertigung von grosser Bedeutung.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sind an Hand einiger Ausführungsbeispiele in der Zeichnung dargestellt und nachfolgend näher erläutert. Hiebei zeigen : Fig. 1 eine elektromagnetisch betätigte Zahnkupplung mit zwischen der Ankerscheibe und dem Zahnring angeordneten Blattfedern im Längsschnitt nach der Linie I-I der Fig. 2, Fig. 2 einen achssenkrechten Schnitt durch die erfindungsgemäss ausgebildete Kupplung gemäss der Linie II-II der Fig. l, Fig. 3 die Anordnung der Blattfeder bei ge- öffneter Kupplung im Schnitt nach der Linie III-III der Fig. 1, Fig. 3a die Anordnung der Blattfeder bei geschlossener Kupplung, Fig. 4 einen Schnitt gemäss der Linie IV-IV der Fig. 1 und Fig. 5 eine elektromagnetisch betätigte Kupplung mit zwischen der Ankerscheibe und dem Zahnring angeordneten Biegestiften.
Nach Fig. l ist auf einer Welle lein ringförmig ausgebildeter Magnetkörper 2 drehfest gelagert, zwischen dessen achsparallelen Schenkeln eine Magnetspule 3 eingesetzt ist. Auf der Aussenmantelfläche des Magnetkörpers 2 ist für die Stromzuführung ein Schleifring 4 angeordnet. Ausserdem trägt der Magnetkörper 2 einen Kupplungszahnring 5.
DerAbtriebsteil der Kupplung besteht aus einem Flansch 12 sowie einer mit diesem fest verbundenen Nabe 13 und ist mittels eines Nadellagers 14 drehbar auf der Antriebswelle l gelagert. Auf der Nabe 13
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ist ein Zahnrad 15 aufgekeilt, das somit mit der Antriebswelle 1 gekuppelt werden kann. Die Ankerschei- be 16 ist mittels Bolzen 23 an dem Ab triebsflansch 12 befestigt und wird nach der Unterbrechung des Er- regerstromes der Magnetspule 3 durch die auf dem Bolzen 23 angeordneten Spiraldruckfedern 22 in die dargestellte Ausserbetriebsstellung gedrückt. Durch den Wellenbund 28 und den Sprengring 29 werden die
Bauteile der Kupplung axial fixiert.
Auf der Aussenmantelfläche der Ankerscheibe 16 ist ein Zahnring 18, der durch Stifte 27 gesichert ist, axial verschiebbar gelagert, u. zw., wie in Fig. 3 dargestellt ist, mit dem Spielraum "y". Ausserdem ist der Zahnring 18 mit Mitnehmern 19 versehen, die in in den Flansch 12 eingearbeiteten Nuten 20 ein- greifen, so dass der Flansch 12 von dem Zahnring 18 mitgenommen wird. Diese Einzelheit ist in Fig. 4 gezeigt.
Der Zahnring 18 ist, wie die Fig. 3 offenbart, mit Ausnehmungen 25 versehen, in die Lappen 6 der
Ankerscheibe 16 eingreifen. Die Stirnflächen 24 dieser Lappen bilden jeweils mit dem vertieften Teil 25a der Aussparung 25 Hohlräume, in die die Blattfedern 26 eingesetzt sind. Der Federweg der Blattfedern 26 ist durch dasAxialspiel"y"zwischen dem Zahnring 18 und der Ankerscheibe 16 bestimmt. Die dem Ma- gnetkörper 2 abgewandte Stirnfläche 31 der Ankerscheibe 16 liegt bei unterbrochenem Kraftweg an der
Stirnfläche 32 des Abtriebsflansches 12 an.
Fig. 3a zeigt die gleiche Einzelheit wie Fig. 3, jedoch bei eingerückte Kupplung. Die Blattfedern 26 sind hier durch die Axialverschiebung der Ankerscheibe 16 bzw. durch die mit dieser fest verbundenen
Lappen 6 zusammengedrückt, und die Stirnflächen 24 der Lappen 6 liegen auf dem Zahnring 18 auf. Der in Fig. 3 eingezeichnete Abstand"x"hat sich um den Hub des Zahnringes 18 auf "x'" verbreitert. Die
Ankerscheibe 16 bzw. deren Lappen 6 haben sich um den Hub des Zahnringes 18 plus dem Federweg "y" von dem Flansch 12 weg axial nach links verschoben.
In Fig. 4 ist die Verbindung des Zahnringes 18 mit der Ankerscheibe 16 und dem Abtriebsflansch 12 dargestellt. Der Zahnring 18 ist dabei mit der in dieser Figur nicht sichtbaren Ankerscheibe 16 durch Stif- te 27 verbunden, die in Langlöcher 30 des Zahnringes 18 eingreifen und die bei nicht eingerückter Zahn- kupplung an der Fläche 33 der Langlöcher 30 anliegen, während die Verbindung der Ankerscheibe 18 mit dem Abtriebsflansch 12 durch die Mitnehmer bewerkstelligt wird.
Die Wirkungsweise der elektromagnetisch betätigten Zahnkupplung nach Fig. 1 beruht darauf, dass beim Einschalten des Erregerstromes zunächst die Spiraldruckfedern 22 zusammengedrückt werden, da sie in ihrer Federkraft schwächer bemessen sind als die Blattfedern 26, so dass die Ankerscheibe 16 zusammen mit dem Zahnring 18 nach links verschoben wird und mit dem auf dem Magnetkörper 2 befestigten Ge- genzahnring 5 in Eingriff kommt. Die ineinandergreifenden Zähne bilden somit einen Anschlag für den . Zahnring 18, so dass nunmehr durch die von der Magnetspule 3 erzeugte Magnetkraft die Kraft der Blatt- federn 26 überwunden und die Ankerscheibe 16 gegenüber dem feststehenden Zahnring 18 weiter nach links bewegt wird, bis das Spiel "y" aufgehoben ist und die Flächen 24 der Lappen 6 im Grunde der Aussparungen 25 anstossen.
Damit ist die Betriebsstellung der Kupplung erreicht, indem die Ankerscheibe 16 an dem Magnetkörper 2 nahezu anliegt.
Um den Kraftfluss zu unterbrechen, wird der Erregerstrom der Magnetspule 3 abgeschaltet. Dabei kommen zunächst die Blattfedern 26 zur Wirkung und drücken die Ankerscheibe 16 vom Magnetkörper 2 ab, so dass dadurch der Kraftlinienfluss unterbrochen ist und das Magnetfeld zusammenbricht. Ist dieser Betriebspunkt erreicht, drücken die gegenüber den Blattfedern 26 in ihrer Federkraft schwächer bemesse- nen Spiraldruckfedern 22 die Ankerscheibe 16 zusammen mit dem Zahnring 18 in die in Fig. 1 dargestellte Ausser-Betriebsstellung.
Die Blattfedern 26 haben somit die Aufgabe, sofort nach dem Abschalten des Erregerstromes die An- kerscheibe 16 von dem Magnetkörper 2 abzudrücken, so dass die Spiraldruckfedern 22 vollends die Ausser- Eingriffsstellung herbeiführen können. DasAusrücken der Kupplung erfolgt also in kürzester. Zeit nach dem Ausschalten des Erregerstromes und ausserdem ist der Zeitpunkt des Ausschaltens vorher bestimmbar. Für bestimmte Schalt- und Steuervorgänge, besonders bei Werkzeugmaschinengetrieben, ist dies erwünscht und zweckmässig.
Die Fig. 1-4 stellen nur ein Ausführungsbeispiel einer gemäss der Erfindung ausgebildeten Kupplung dar. Zusätzliche Federelemente, ähnlich den Blattfedern 26, können statt zwischen der Ankerscheibe 16 und dem Zahnring 18 auch zwischen dem Zahnring 5 und dem Magnetkörper 2 eingesetzt werden. Die Wirkungsweise ist dann ähnlich wie bei den dargestellten und beschriebenen Beispielen.
Das der Erfindung zugrundeliegende Prinzip ist selbstverständlich auch anwendbar bei Lamellenkupp- lungen. In diesem Fall können die zusätzlichen Abdrückfedern beispielsweise zwischen dem Magnetkörper und den diesem zugeordneten Aussenlamellen angeordnet werden.
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Des weiteren ist es auch möglich, den Magnetkörper zu unterteilen und die zusätzlichen Federelemente zwischen den beiden Teilen des Magnetkörpers anzuordnen. Der der Ankerscheibe zugeordnete Teil des Magnetkörpers ist hiebei mit einem der Kupplungselemente, z. B. mit einem Zahnring, fest zu verbinden.
In Fig. 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäss ausgebildeten Kupplung dargestellt. Auf der Welle 101, die den Antriebsteil der Kupplung bildet, ist ein Magnetkörper 102 direkt oder
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zur Erzeugung der Magnetkraft. Ausserdem ist auf dem Magnetkörper 102 wiederum ein Schleifring 104 für die Stromzuführung und ein Kupplungszahnring 105, der an seiner freien Stirnseite mit einer Klauenver- zahnung 106 versehen ist, befestigt.
Der Abtriebsteil der Kupplung besteht ebenfalls aus einem Flansch 112 und einer fest mit dem Flansch
112 verbundenen Nabe 113, die auf der Welle 101 drehfest gelagert ist und zur Lagerung eines Zahnrades od. dgl. dient. Durch den Wellenbund 107 und den Zahnring 108 ist die Kupplung axial fixiert.
InAchsrichtung zwischen dem Magnetkörper 102 und dem Flansch 112 ist eine Ankerscheibe 116 an- geordnet, die bei eingeschalteter Kupplung durch die von der Magnetspule 103 erzeugte Magnetkraft an dem Magnetkörper 102 zur Anlage kommt. Auf der Ankerscheibe 116 ist ein Zwischenstück 118 gelagert, u. zw. ist dieses Zwischenstück 118 mit der Ankerscheibe 116 formschlüssig durch Bolzen 126 verbunden.
Die zur Aufnahme der Bolzen 126 in der Ankerscheibe 116 erforderlichen Bohrungen 117 sind als Stufen- bohrungen ausgebildet, so dass die Bolzen 126 lediglich in den Bohrungen 120 des Zwischenstückes 118 und in den radial inneren Teil der Bohrungen 117 der Ankerscheibe 116 geführt werden. Ausserdem bestehen die Bolzen 126 aus biegsamem Material.
Das auf der Ankerscheibe 116 gelagerte Zwischenstück 118 ist auf der dem Kupplungszahnring 105 zugewandten Seite mit einer Klauenverzahnung 119 versehen, die bei eingeeclialteter Kupplung in die Ver- zahnung 106 des Kupplungszahnringes 105 eingreift. An der andern Stirnfläche des Zwischenstückes 118 sind Mitnehmer 129 angebracht, die in den Nuten 130 des Äbtriebsflansches 112 an diesem anliegen. In den Flansch 112 sind ausserdem Bolzen 123 eingeschraubt, an denen sich Druckfedern 122 abstützen, die die Ankerscheibe 116 an den Bund 127 des Zwischenstückes 118 andrücken.
Wird die Kupplung eingeschaltet, so wird durch die Anziehungskraft, die von dem Magnetkörper 102 ausgeht, die Kraft der Federn 122 überwunden und die Ankerscheibe 116 und das Zwischenstück 118 zum Magnetkörper 102 hingezogen. Dabei wird das Zwischenstück 118 über die Klauenverzahnung 106 und 119 mit dem Kupplungszahnring 105 dem Magnetkörper 102. und der Antriebswelle 101 kraftschlüssig verbunden.
Die Kupplung ist jedoch derart ausgebildet, dass bei Anlage des Zwischenstückes 118 bzw. deren Klauenverzahnung 119 in der Verzahnung 106 des Kupplungszahnringes 105 zwischen dem Magnetkörper 102 und der Ankerscheibe 116 noch ein geringer Luftspalt vorhanden ist, so dass die Ankerscheibe 116 auch gegenüber dem Zwischenstück 118 axial verschoben werden kann. Wird nun von der Magnetkraft dieser Restluftspalt überwunden, so löst sich die Ankerscheibe 116 von dem Bund 127 des Zwischenstückes 118 und die als Biegestifte ausgebildeten Bolzen 126 werden durchgebogen und somit vorgespannt.
Schaltet man nun die Kupplung aus, so drücken die Bolzen 126 auf Grund ihrer Vorspannung entgegen der durch den remanenten Magnetismus erzeugten Kraft die Ankerscheibe von dem Magnetkörper 102 ab. Durch den dabei entstehenden Luftspalt bricht das restliche Magnetfeld zusammen, so dass das Zwi- schenstück 118 nunmehr durch die von den Federn 122 erzeugte Kraft von dem Kupplungszahnring 112 gelöst wird und der Kraftfluss somit unterbrochen ist.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Elektromagnetisch betätigte Kupplung, vorzugsweise Zahnkupplung, mit einem Magnetkörper, einem Kupplungskörper, einem axial beweglich angeordneten, gegenüber einem der beiden Körper federnd abgestützten Anker und einer Einrichtung zur Erzeugung eines Luftspaltes zwischen dem Magnetkörper und dem Anker beim Ausschalten der Kupplung, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Lösen des Ankers (16) als mindestens eine, in Hauptachsrichtung der Kupplung wirkende Blattfeder (26) ausgebildet ist, die zwischen dem Anker (16) und einem mit axialem Spiel drehfest auf dem Anker (16) gelagerten Ring (18) angeordnet ist, wobei der Ring (18) über eine lösbare Verbindung, beispielsweise eine Klauenverzahnung od. dgl. mit dem Magnetkörper kuppelbar ist.