Kupplungsvorrichtung insbesondere hydraulischer Art. Gewisse Kupplungsvorrichtungen zwi schen einer treibenden und einer getriebenen Welle, besonders die hydraulischer Art, wei sen im allgemeinen den Fehler auf, dass sie bei gelöster Kupplung gleichwohl noch ein sehr merkliches unerwünschtes Drehmoment übertragen, so dass das getriebene Organ nicht von selbst zur Ruhe kommt, sondern noch eine gewisse reduzierte Drehzahl bei behält.
Dies ist besonders dann unerwünscht, wenn derartige Kupplungen mit Einrich tungen zum Wechseln der Übersetzung oder zum Umsteuern der Drehrichtung verbunden sind, deren Inbetriebsetzung das Einrücken von Zähnen oder Klauen erfordert. Unter der Einwirkung der Reibung, hervorgerufen durch diesen Antrieb, ist es manchmal un möglich oder sehr schwierig, die Umschal tung vorzunehmen, denn es entstehen immer Stösse im Moment des Eingriffes der Organe.
Ferner ergeben diese Kupplungsvorrich tungen im normalen Betrieb ein Gleiten, das heisst die getriebene Wolle dreht sich infolge ihres Widerstandes langsamer als die Motor welle. Dieses Gleiten, welches mit sinkender Drehzahl grösser wird, begünstigt in gewis sem Masse die Verwendung dieser Vorrich tungen zum Kuppeln oder Umformen des Drehmomentes. Im allgemeinen aber bleibt dieses Gleiten auch dann bestehen, wenn das Einrücken bereits beendet ist. Ein Teil der Leistung wird dadurch dauernd abgeführt und in Wärme verwandelt, die schwer weg zubringen ist.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kupplungsvorrichtung insbesondere hydraulischer Art, die mit einer Zusatzvor richtung versehen ist, welche ermöglicht, die erwähnten Nachteile weitgehend zu beheben. Diese Vorrichtung besteht aus einer elektro magnetischen Bremse, mittels welcher die getriebenen Organe, z. B. die getriebene Welle, bei geringer Drehgeschwindigkeit ge bremst und eventuell angehalten werden kön nen.
Nach einem andern kennzeichnenden Merkmal der Erfindung ist eine, zweite elek- tromagnetische Vorrichtung vorgesehen, die eine Kupplung bildet, welche eine direkte Verbindung des treibenden mit dem getrie benen Organ ermöglicht, wodurch jedes Glei ten aufgehoben wird. Vorzugsweise sind die elektromagnetischen Vorrichtungen mit einer Schalteinrichtung zur Erregung der Elektro magnete kombiniert, die wahlweise entweder automatisch oder von Hand betätigt werden kann. Zweckmässig werden diese Elektro magnete so ausgebildet, dass die wirksamen Reibungsflächen ganz leicht kegelig gehöhlt sind.
Es ergibt sich daraus, dass diese Ober flächen zuerst mit ihrem äussern Umfang die zugehörigen Reibungsflächen berühren und dass die Berührung durch die gesamte Fläche erst infolge einer elastischen Durchbiegung des Ankers stattfindet. Man vergrössert da durch das Adhäsionsvermögen der beiden Berührungsflächen. Weitere zweckmässig vor zusehende Vorkehrungen gehen aus der nach stehenden Beschreibung hervor. Die Zeich nungen zeigen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Es ist: Fig. 1 ein Schnitt durch eine hydrau lische Kupplung, verbunden mit einer Brems einrichtung, Fig. 2 eine Vorrichtung zum Ändern der Drehrichtung, welche nach der hydraulischen Kupplung angeordnet werden kann, Fig. 3 ein Schnitt durch die Elektromag nete, in neutraler ,Stellung -des Ankers mit hohlkegeligen Berührungsflächen, Fig. 4 und 5 ähnliche Schnitte dieser Vorrichtung, bei Beginn der elastischen Durchbiegung des Ankers und nach vollstän diger Durchbiegung.
Nach Fig. 1 ist die Motorwelle 1 mit der getriebenen Welle 2 durch eine hydraulische Kupplung verbunden. Zu diesem Zwecke ist auf der Welle 1 eine Scheibe 3 aufgekeilt, an deren Umfang eine andere Scheibe 4 be festigt ist, welche mit einer zur getriebenen Welle ? konzentrischen Muffe 5 versehen ist. Diese Welle 2 trägt das innere Organ 6 der hydraulischen Kupplung.
Die Muffe 5, die beim Drehen mit der Motorwelle 1 mitdreht, trägt an ihrem Ende eine Scheibe 7, die einen Elektromagneten 8 enthält, welcher sich dem nach mit der Motorwelle dreht. Gegenüber dem Elektromagnet 8 ist in einiger Entfer nung ein zweiter Magnet 9 angeordnet, wel cher an dem Gehäuse 10 festsitzt. Zwischen den Magneten 8 und 9 befindet sich ein Anker 11, der auf der getriebenen Welle 2 der hydraulischen Kupplung befestigt ist. Dieser Anker kann also durch den sich dre henden Magnet 8 oder durch den feststellen den Magnet 9 angezogen werden.
Je nach dem der eine oder der andere dieser Magnete erregt wird, kann sich der Anker mit mehr oder weniger starker Reibung gegen den be treffenden Magnet legen. Der Erregerstrom dieser Elektromagnete wird entweder durch einen Handschalter 12, dessen Kontakt 13 mit dem sich drehenden Magneten 8 und Kontakt 14 mit dem festen Magneten 9 ver bunden ist, oder durch einen automatischen Schalter 15, dessen Kontakt 16 mit dem dre henden Magneten 8 bezw. Kontakt 17 mit dein festen Magneten 9 verbunden ist,<B>ge-</B> schaltet.
Die Kontakte 18 und 19 eines wei teren Schalters 20 sind mit dem Handschalter 12 bezw. mit .dem automatischen Schalter 15 verbunden. Auf diese Weise kann man nach Belieben den einen oder andern der beiden Schalter mit einer Stromquelle 21 in Verbin dung bringen oder ,den Strom unterbrechen. Die Betätigung des automatischen Sehalters 15 hängt von der Drehzahl ,der getriebenen Welle 2 ab.
Diese letztere beeinflusst zum Beispiel durch Zentrifugalkraft eine Vorrich tung, die aus zwei scheibenförmigen Hülsen besteht. Hülse 22 ist kegelförmig und auf Welle 2 befestigt, Hülse 23 dreht sich eben falls mit .der Welle 2.
kann .sich aber achsial auf ihr bewegen in Richtung des Pfeils f 1 unter der Einwirkung einer Feder 24, und in umgekehrtem Sinn unter dem Druck der Gewielite 25, welche von einer gewissen Um- fan.gSgeschwin.digkeit an infolge der da durch hervorgerufenen Zentrifugalkraft einen achsialen Druck auf die Scheibe 23 ausüben, der grösser ist als der Druck der Feder 24.
Diese Scheibe 23 enthält eine ringförmige Einkerbung 26, in welcher ein Gleitstück 27 sieh befindet, das mit .dem Hebel 15 des Sehalters in Verbindung steht, der dadurch an den Längsverschiebungen der Scheibe 2:3 teilnimmt. Die getriebene Welle 2 ist mit Rädern oder andern zu treibenden Organen verbunden über eine Vorrichtung zur. Ände rung der Drehzahl oder der Drehrichtung. Das hintere Ende der Welle 2 trägt zum Bei spiel eine Verzahnung 2:8, die ein Sonnenrad darstellt, in welches die Umlaufräder 29 ein greifen.
Diese Umlaufräder 29 sind ferner im Eingriff mit einem Zahnkranz 3'0 mit Innenverzahnung, welcher das zweite,Sonnen- rad darstellt und mit der zu treibenden Welle 31 fest ist. Die Achsen 32 der Umlaufräder 29 werden durch eine Scheibe 33 getragen, die aussen verzahnt ist, so dass mittels einer Gabel 34 die Scheibe 33 in ihren Endstellun gen entweder mit einem Zahnkranz bezw. S egment mit Innenverzahnung 35 oder mit dem Zahnkranz 3-0 in Eingriff gebracht wer den kann.
Wenn :die Scheibe 33 mit dem festen Zahnkranz 35 in Eingriff steht, ergibt sieh eine Drehzahlverminderung zwischen den Wellen 2 und 31 bei gleichzeitiger Dreh richtungsänderung, anderseits, wenn die Scheibe 33 mit dem Zahnkranz 30 verbunden ist, erfolgt direkte Kupplung der Wellen 2 und 31. Bei. Handbetätigung ergibt sich fol gende Wirkungsweise: Ist der Kontakt 18 mit der Stromquelle 21 verbunden und steht der Kontakthebel 12 in der Mittelstellung, wie in Fig. 1 dargestellt, so fliesst kein :Strom.
Während der zum Einrücken erforderlichen Zeit bleiben also die beiden Magnete 8 und 9 urierregt, und die (hydraulische) Kupplung erfüllt ihre Funktion :des Anlassens (,dank ihrer innern Reibung) fortschreitend und ohne Vermittlung von Stössen auf die .getrie- bene Welle 2. Sobald eine gewisse Drehzahl der Welle 2 erreicht ist, wird der Kontakt hebel 12 auf Kontakt 13 gestellt und damit der Magnet 8 erregt.
Dieser zieht den Anker 11 an, wodurch jedes Gleiten zwischen der :Motorwelle 1 und der getriebenen Welle 2 aufgehoben wird. Wenn bei abnehmender Geschwindigkeit oder beim Anhalten der ge triebenen Welle 2 eine Änderung der Räder- übersetzung oder der Drehrichtung durch geführt werden soll,
so wird der Hebel 12 auf den Kontakt 14 gebracht und damit der Erregerstrom des Magnetes 8 unterbrochen und Magnet 9 erregt. Dieser zieht nun den Anker 11 an und bremst bezw. hält die Welle 2 still, das heisst .das aus der Reibung der hydraulischen Kupplung resultierende Drehmoment wird aufgehoben.
Bei ruhender Welle 2 kann die gewünschte Umschaltung sei es der Drehgeschwindigkeit oder der Drehrichtung bequem ausgeführt werden.
Die Wirkungsweise bei automatischer Schaltung ist folgende: Durch Umlegen des Kontakthebels '20 auf Kontakt 19 wird der automatische :Schalter mit der Stromquelle 21 verbunden. Der Kon takthebel 15 ist in Ruhestellung mit Kontakt 17 verbunden, wodurch Magnet 9 erregt ist und den Anker 11 festhält. Sobald :
die Motor welle 1 eine bestimmte Drehzahl erreicht hat, wird das Drehmoment der hydraulischen Kupplung auf die Welle 2 grösser als das Bremsmoment des Magnetes 9, die Welle 2 beginnt sich zu drehen, und die dadurch er zeugte Zentrifugalkraft,der Massen 25 wird grösser als die Spannung der Feder 24, wo- Z, die Scheibe 2;3 entgegengesetzt dem Pfeil f1 verschoben wird. Infolgedessen ver lässt der Hebel 15 Kontakt 17, und :
der E.lek- tromagnet 9 ist nicht mehr erregt. Während der zum Einrücken erforderlichen Zeit funk tioniert die Kupplung wie vorstehend unter Wirkungsweise bei Handbetätigung, beEohrie- ben, und der ,Schalthebel 15 nähert sich dem Kontakt 16, den er bei einer bestimmten Drehgeschwindigkeit der Welle 2 - erreicht.
Sobald nun Magnet 8 erregt ist, zieht er den Anker 11: an, und die Kraftübertragung von Motorwelle 1 auf Motorwelle 2 geht ohne Gleiten vor .sich.
Unter der Einwirkung der Feder 24 hat die Scheibe 2.3 das Bestreben, in Richtung des Pfeils f1 sich zu bewegen, und der Hebel 15 kommt wieder in Berührung- mit Kontakt 17, wenn die Drehzahl der getriebenen Welle 2 stark abnimmt. Dadurch wird Mag net 9 erregt und bremst den Anker 11, ver- kleinere oder vernichtet damit das bestehende Reibungsdrehmoment., wodurch wiederum ein bequemes Wechseln der Drehzahl oder Dreh richtung ermöglicht wird. In gewissen Fällen ist es erwünscht. den automatischen Schalter nur zur Erregung des Elektromagnetes 8 zu benützen.
Es ist alsdann möglich, durch Handbetätigung den Magneten 9 zu ge gebener Zeit einzuschalten.
An Stelle der Differentialvorrichtung zur Änderung der Drehrichtung und Drehzahl, wie vorstehend beschrieben, kann die Welle 2 auch mit der Welle 31 durch eine Vorrich tung zur Änderung der Drehrichtung ver bunden werden, wie sie in. Fig. ? dargestellt ist. Diese Vorrichtung besitzt ein Kegelrad 35, aufgekeilt auf die. Welle 2, welches mit zwei auf der Welle 31 fliegend befestigten Kegelrädern 36, 37 in Eingriff steht. Die Welle 31 kann mittels einer auf ihr glei tenden Klauenkupplung 38 jeweils mit einuni der beiden Kegelräder 36, 37 verbunden wer den.
U m schliesslich eine Vergrösserung des Übertragungsvermögens, sowie eine bessere Beständigkeit der Reibflächen zu erhalten, gibt man vorteilhaft den Berührungsflächen des Ankers eine bestimmte Form und Härte. Die Fig.3, d und 5 zeigen den Anker 11. dessen Berührungsflächen 11u und 11b leicht hohlkegelig geformt sind, das heisst, ein Radialschnitt durch den Anker ist ganz leicht trapezoidförmig, wobei sich die grössere Grundlinie auf der zylindrischen Mantel fläche befindet.
Diese Anordnung hat den Vorteil, den Druckmittelpunkt des magne tischen Zuges nach aussen zu verlegen, wo durch der Hebelarm des Drehmomentes und dadurch die Übertragungsmöglichkeit ver grössert wird. Unter dem Einfluss des magne- tischen Zuges kommt also der Anker 11 zuerst an seinem grössten Durchmesser mit dem entsprechenden Magneten 8 oder 9 in Berührung. Diese findet unter 01 statt. indem das Schmiermittel in dem Raum aufgespei chert ist. welcher infolge der trapezoidför- migen Ausbildung des Ankers entsteht.
Das 01 entweicht aus diesem Raum gegen den äussern Umfang des Ankers und schmiert so die bereits in Wirksamkeit getretenen Teile der Berührungsflächen. Diese Schmierung dauert so lange, bis infolge des magnetischen Zuges schliesslich die gesamte Oberfläche des Ankers mit dem Magneten zur Berührung kommt, wodurch eine Kraftübertragung zwi schen diesen beiden ohne Gleiten eintritt (siehe Fig. 5).
Eine Härtung der Reibungs flächen. die entweder durch Wärmebehand lung oder durch Auftragen von fremdem Me tall, welches härter ist und vollkommen an der Oberfläche haftet, erhalten wird, ermög licht, den Reibungsflächen eine praktisch unbegrenzte Lebensdauer zu geben.
Die Ausführungsbeispiele der Erfindung beschränkt sich nicht auf das dargestellte Beispiel.