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Elektromagnetische Reibungskupplung bzw. -bremse
Die Erfindung bezieht sich auf eine elektromagnetische Reibungskupplung bzw.-bremse mit einem als Reibelement dienenden, gegebenenfalls mit einer Stützscheibe kombinierten Magnetkörper, dessen Reibfläche aus den Stirnflächen von in der Umfangrichtung freie Abstände aufweisenden
Erhebungen der Magnetpole und von zwischen diesen Erhebungen angeordneten, nicht ferromagnetischen Reibwerkstoffen gebildet ist.
Bei einer bekannten elektromagnetisch schaltbaren Kupplung ist der Magnetkörper von einer grossen Zahl U-formiger Bügel gebildet, die von einer mittleren, von aneinandergereihten Bügelschenkeln gebildeten geschlossenen Ringzone wechselweise nach innen und aussen vorragen, so dass zwei stirnseitig offene, je aussenseitig unterbrochen begrenzte Rinnen gebildet werden, in die zwei gegensinnig geschaltete Spulenwicklungen eingelegt sind. Die Bügelanordnung mit den Spulenwicklungen ist insgesamt in einen nicht metallischen Werkstoff eingebettet, der zwischen einem inneren und einem äusseren Tragring aus nicht ferromagnetischem Metall gehalten ist. Mit dem Magnetkörper wirkt eine von einer Feder getragene, insgesamt aus ferromagnetischem Werkstoff bestehende Ankerscheibe zusammen.
Auf Grund des Aufbaues des Magnetkörpers aus zahlreichen, längs einer Kreisringlinie aneinandergereihten, wechselseite gegensinnig radial versetzten Bügeln und der Einbettung in einen nicht ferromagnetischen Werkstoff ergeben sich über die Breite der mit dem Anker zusammenwirkenden Reibfläche des Magnetkörpers fünf konzentrische Ringzonen, nämlich im Mittelbereich eine ausschliesslich metallische, von den aneinandergereihten Bügelschenkeln gebildete Reibfläche, ferner zwei gegen diese beidseitig angrenzende, ringsum durchlaufende nicht metallische Ringzonen, in denen abgedeckt die beiden Wicklungen liegen, und zwei gegen diese angrenzende Randringzonen, in denen die metallischen Stirnflächen von Bügelschenkeln mit nicht metallischen Werkstoffteile abwechseln.
Gemäss dieser Aufgliederung der Reibfläche des Magnetkörpers ergeben sich in den einzelnen Ringzonen beim Zusammenwirken mit der Ankerscheibe beachtlich unterscheidliche Reibungs- und Verschleissverhältnisse. Diese wirken sich ungünstig auf die Leistung und Dauerhaftigkeit der Kupplung aus.
Bei einer weiterhin bekannten elektromagnetisch schaltbaren Kupplung bildet ein eine Spulenwicklung umfassender Magnetkörper mit einem U-förmigen Profil zwei konzentrisch liegende Magnetpole, deren radialer Abstand durch die Weite der die Wicklung enthaltenden Profilrinne bestimmt ist. Den stetig und gleichartig, ringförmig durchlaufenden metallischen Magnetpolen liegt ein an elastisch nachgiebigen Trägem gehaltener Anker gegenüber, dessen dem Magnetkörper zugewandte Breitseite durch eine einen Reibbelag enthaltende Aussparung gegliedert ist.
Die Aussparung umfasst eine mittlere, dem Rinnenbereich des Magnetkörpers gegenüberliegende, ringförmig durchlaufende Zone und von dieser ausgehende, etwa radiale Zungen, die in Umfangrichtung mit zur Reibfläche vorragenden Teilen des Ankers abwechseln, so dass den von den Stirnseiten der Magnetpole gebildeten metallischen Reibflächen in Umfangrichtung wechselnd metallische und nicht metallische Bereiche des Ankers gegenüberliegen. Die die Reibfläche des Ankers bildenden, in Umfangrichtung einander folgenden, aus ferromagnetischem und nicht ferromagnetischem Werkstoff bestehenden Reibflächenbereiche des Ankers erstrecken sich jeweils über die gesamten Reibflächenbreiten. Entsprechend seiner Aufgabe ist
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der Anker nicht etwa in zwei Magnetpole gegliedert.
Der Magnetkörper weist bei dieser Kupplung ringförmig geschlossen durchlaufende, als Reibflächen wirksame Magnetpole auf.
Bei einer noch bekannten, elektromagnetisch schaltbaren Kupplung ist ein Pol des durch eine feststehend gehaltene Wicklungsanordnung beeinflussten Magnetkörpers durch radiale Ausschnitte in in
Umfangrichtung aufeinanderfolgende Abschnitte aufgegliedert. Hiebei ist jedoch nicht vorgesehen, die die Abschnitte trennenden Nuten etwa mit nicht ferromagnetischen Reibwerkstoffen auszufüllen.
Ferner laufen die Nuten über die Gesamtbreite des äusseren Magnetpoles durch.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektromagnetische Reibungskupplung bzw.
- bremse der eingangs umschriebenen Art zu schaffen, die in bezug auf Belastbarkeit des Reibbelages und seiner Halterung am Magnetkörper bzw. der Stützscheibe sowie im Hinblick auf die durch den
Verschleiss bestimmte Dauerhaftigkeit auch hohen Anforderungen zuverlässig genügt. Dies wird erfindungsgemäss im wesentlichen dadurch erreicht, dass die radialen Breitenabmessungen der
Erhebungen jeweils auf Teilbreiten der Magnetpole beschränkt sind und dass die Abstände von in der
Umfangsrichtung aufeinanderfolgenden Bereichen der Erhebungen zur Längsachse des Magnetkörpers über die Breiten der Magnetpole wechseln.
Die erfmdungsgemässe Ausgestaltung und Anordnung der zur Reibfläche vorragenden, von nicht ferromagnetischem Reibwerkstoff umfassten Erhebungen ergibt günstige Reibungsverhältnisse und eine hohe Dauerhaftigkeit auch bei harten Beanspruchungen, weil in den einzelnen Umfangsbereichen des Magnetkörpers jeweils metallische und nicht metallische Reibflächenbereiche nebeneinander wirksam werden. Damit wird die Wärmeableitung bzw. Verteilung günstig beeinflusst. Ausserdem bleiben die Beanspruchungen des nicht ferromagnetischen Reibwerkstoffes verhältnismässig gering, so dass in dieser Hinsicht eine freizügige Werkstoffauswahl zulässig ist.
Die Erfindung lässt sich in mannigfaltigen Arten verwirklichen. Bei einer bevorzugten Ausführung sind die in der Umfangrichtung einander folgenden Erhebungen wechselnd in mehreren Ringzonen der Magnetpole angeordnet. Dabei kann die Versetzung sowohl in bezug auf die den ungleichnamigen Magnetpolen angehörenden Erhebungen als auch die den einzelnen Magnetpolen zugeordneten Erhebungen vorgesehen werden.
Die Erfindung lässt sich auch vorteilhaft verwirklichen, indem die Erhebungen über die Breiten der Magnetpole relativ zur Längsachse des Magnetkörpers etwa flachspiralig verlaufen. Solche Ausführungen empfehlen sich insbesondere dann, wenn die radialen Breiten der Erhebungen verhältnismässig gering sein sollen, während anderseits die Erhebungen die Gesamtbreiten der Magnetpole erfassen.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung empfiehlt es sich, die Stirnflächen der Erhebungen an ihren beiden Enden zur Bildung einer Kammer mit je einem Absatz zu versehen. Damit werden Räume gebildet, die einen etwa entstehenden Reibgrat aufnehmen können. Die Tiefe und vorzugsweise auch die sich in Umfangrichtung erstreckende Breite solcher Kammern wird dabei zweckmässig entsprechend einem Teil der Höhe der Erhebungen bzw. der Dicke des sich zwischen aufeinanderfolgenden Erhebungen erstreckenden, nicht ferromagnetischen Reibwerkstoffes gewählt. Die Tiefe mag also etwa der zulässigen Verschleisshöhe der Reibfläche entsprechen.
In den Zeichnungen ist der Erfindungsgegenstand in Ausführungsbeispielen dargestellt. Es zeigen : Fig. 1 als Teillängsschnitt eine schleifringlose elektromagnetische Kupplung, Fig. 2 einen Schnitt II-II nach Fig. 1, Fig. 3 einen Teilschnitt III-III nach Fig. 2, Fig. 4 und 5 als Teilansichten Aufgliederungsmöglichkeiten der Polflächen eines Magnetkörpers, Fig. 6 als Teillängsschnitt eine mit Schleifringen ausgerüstete elektromagnetische Kupplung, Fig. 7 als Teillängsschnitt eine elektromagnetische Reibungsbremse.
Die in Fig. l dargestellte Kupplung ist dazu bestimmt, eine Welle --10-- bedarfsweise mit einem Zahnrad --11-- zu kuppeln. Auf einem Ansatz-12-der Welle-10-ist durch zwei Wälzlager--13--ein Ringkörper--14--drehbar gelagert, dem fest ein aus ferromagnetischem Werkstoff bestehender Magnetkörper-15-angefügt ist, der einen U-förmigen Querschnitt hat und
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gehalten, die mit einer von einer Stirnseite ausgehenden Ringnut-20-den Magnetkörper-15- mit geringem Radialspiel übergreift. Die in Fig. l linksseitige Stirnfläche der Stützscheibe-19-ist in
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durch nierenförmige Aussparungen --24-- im Grund der Ringnut --20-- voneinander magnetisch getrennt.
Zwischen den Aussparungen --24-- verbleiben lediglich schmale Verbindungsstege - -25--. Mit der den Reibbelag --21-- tragenden Stirnfläche der Stützscheibe-19-wirkt ein
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Anker --26-- zusammen, dessen Nabe --27-- drehfest und axial verschiebbar auf einem Träger - gehaltert ist, der drehfest das schon erwähnte Zahnrad --11-- haltert und unter
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mit der Welle --10-- drehfest gekuppelt, wenn der Anker --26-- reibungsschlüssig gegen die den Reibbelag --21-- tragende Fläche der Stützscheibe --19-- anliegt.
Die reibungsschlüssige Anlage wird herbeigeführt, indem der Magnetkörper-15-und über die Luftspalte-30 und 31-die Stützscheibe --19-- magnetisiert wird, wobei der magnetische Kreis durch den Anker --26-geschlossen wird, der sich dabei gegen die Stützscheibe mit Druck anlegt. Der Verlauf des im Einschaltzustand der Kupplung gegebenen magnetischen Flusses ist in den Zeichnungen angedeutet. Wie
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Pole laufen jedoch nicht ringförmig geschlossen durch, sondern sind in der Umfangrichtung und zusätzlich radial in Erhebungen aufgegliedert, zwischen denen sich Teile des Reibbelages-21-erstrecken.
Gemäss Fig. 2 ist der im äusseren Umfangbereich liegende Magnetpol der Stützscheibe in Erhebungen-32 und 33-aufgegliedert, die in radial versetzten Durchmesserzonen angeordnet sind, wobei überdies zwischen in der Umfangrichtung aufeinanderfolgenden Erhebungen jeder Durchmesserzone freie Abstände vorhanden sind, die Teile des Reibbelages-21-aufnehmen. Der im inneren Bereich der Stützscheibe gebildete Magnetpol ist sinngemäss in Erhebungen-34 und 35-gegliedert. Zur Aufnahme eines beim bestimmungsgemässen Gebrauch an den Erhebungen etwa entstehenden Reibgrates sind, wie insbesondere Fig. 3 zeigt, die quer zur Umfangrichtung liegenden Konturen der Erhebungen-32 bis 35-zur Bildung von Kammern --36-- abgesetzt.
Die Fig. 4 zeigt eine Ansicht der ankerseitigen Stirnfläche einer etwa dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2 entsprechenden Stützscheibe --19-- vor dem Einfügen des Reibbelages. Die Erhebungen sind daher wie beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2 mit-32 bis 35-bezeichnet.
Fig. 5 zeigt in der Fig. 4 gleichender Darstellung eine abweichende Ausbildung. Bei dieser erstrecken sich die Erhebungen-39 und 40-je zur Umfangrichtung geneigt, d. h. flachspiralig, wobei sie gegenüber den Breitseiten der Magnetpole schmäler sind, jedoch mit ihren Längen je die gesamte Magnetpolbreite erfassen.
Bei der Reibungskupplung nach Fig. 6 sitzt auf der Welle --10-- wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 unter Vermittlung von Wälzlagern --29-- ein Träger --28-- mit einem Zahnrad der den Anker --26-- axial verschiebbar und undrehbar führt. Auf einem Teil-17der Welle ist unter Vermittlung eines Ringes --41--, der die Schleifringe --42-- haltert, der Magnetkörper-15-mit der Wicklung --16-- drehfest aufgenommen, wobei zwischen dem Ring - und dem Magnetkörper-15-ein Tragring-43-geschaltet ist. Die dem Anker - zugekehrte Stirnfläche des Magnetkörpers --15-- ist mit vorragenden Erhebungen der Magnetpole und einem zwischen diese eingelagerten Reibbelag --21-- ausgerüstet.
Der Magnetkörper trägt bei dieser Ausführung unmittelbar die nierenförmigen Aussparungen-24-, die die Trennung der Magnetpole bewirken. Die Gliederung der mit dem Anker --26-- zusammenwirkenden Stirnfläche des Magnetkörpers --15-- entspricht einer der Aufteilungen, die für die Stützscheibe --19-- nach den Fig. 1 bis 5 erörtert ist.
Bei der in Fig. 7 dargestellten Bremse ist die Welle --10-- über ein Wälzlager-44-in einem
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--28-- mitGestellwand --45-- ist durch Schrauben-46-eine Tragplatte-47-gehaltert, mit der durch Schrauben --48-- der Magnetkörper --15-- verbunden ist. Die dem Anker --26-- zugekehrte Stirnfläche des Magnetkörpers-15-ist in einer der Ausbildung nach Fig. 4 oder 5 entsprechenden Art gegliedert. Sie weist also zur Reibfläche vorragende Erhebungen der Magnetpole auf, die in der Umfangrichtung freie Abstände haben, in denen sich der Reibbelag erstreckt.
Der Reibbelag lässt sich verschiedenartig herstellen und anordnen. Er könnte unmittelbar auf der zum Zusammenwirken mit dem Anker bestimmten Stirnfläche des Magnetkörpers bzw. der Stützscheibe um die rippenartig vorragenden Erhebungen der Magnetpole geformt werden. Es ist jedoch auch möglich und in der Regel zweckmässiger, ihn selbständig mit gemäss den Erhebungen der Magnetpole gestalteten Aussparungen fertigzustellen und anschliessend dem Magnetkörper bzw. der Stützscheibe anzufügen.
Die dargestellten Ausführungen sind, wie schon erwähnt wurde, nur beispielsweise
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Verwirklichungen der Erfindung. Diese ist nicht darauf beschränkt. Es sind vielmehr noch mancherlei andere Ausführungen und Anwendungen möglich. Die Polflächenaufgliederung lässt sich den jeweiligen Anforderungen anpassen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Elektromagnetische Reibungskupplung bzw.-bremse mit einem als Reibelement dienenden, gegebenenfalls mit einer - Stützscheibe kombinierten Magnetkörper, dessen Reibfläche aus den Stirnflächen von in der Umfangrichtung freie Abstände aufweisenden Erhebungen der Magnetpole und von zwischen diesen Erhebungen angeordneten nicht ferromagnetischen Reibwerkstoffen gebildet ist,
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39, 40) jeweils auf Teilbreiten der Magnetpole (22, 23) beschränkt sind und dass die Abstände von in der Umfangrichtung aufeinanderfolgenden Bereichen der Erhebungen zur Längsachse des Magnetkörpers über die Breiten der Magnetpole wechseln.
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