Elektromagnetisch zu betätigende Lamellenkupplung. Die Erfindung betrifft eine elektromag netisch zu betätigende Lamellenkupplung, wie sie beispielsweise für Kraftfahrzeug wechselgetriebe :geeignet ist, in denen solche Kupplungen zum Schalten der Geschwindig keitsstufen Verwendung finden.
Die bekannten Kupplungen dieser Art haben den Nachteil, dass sie bei der in Kraft fahrzeuggetrieben zulässigen Grösse nicht genügende Leistungen übertragen können und .dass sie weiter eine erhebliche Remanenz auf weisen.
Nach ,der Erfindung wird eine Leistungs steigerung der Kupplung bei gleichzeitig weitgehender Aufhebung :der Remanenz da durch erreicht, dass zwischen einem Elektro magneten, .der in seinem Ringraum die Er regerspule aufnimmt und mit Mitnehmern für die äussern Lamellen versehen ist, als dem einen Kupplungsteil, und einem mit Nuten versehenen andern Kupplungsteil ein Lamellenpaket von federnden Lamellen aus ferromagnetischem, Materia1 eingesetzt ist, wobei die äussern Lamellen in die Mitnehmer des Elektromagnetes und,die innern Lamellen in die Nutung des andern Kupplungsteils eingreifen,
und Mittel zur -Leitung des mag netischen Kraftflusses in. axialer Richtung durch das Lamellenpaket vorgesehen sind.
Bei vielen dünnen Lamellen, wobei die Stärke derselben so bemessen ist, dass sie federnd nachgeben können, wenn :die Magnet kraft auf sie einwirkt, bleibt die aufzuwen dende magnetomotorische Kraft (Ampère- windungen) :dieselbe wie bei wenigen :dicken Lamellen, während die Anzahl der Lamellen und daher der Reibflächen eine Vermehrung erfährt, was eine Vergrösserung der Leistung der Kupplung zur Folge hat, und ausserdem durch die häufige Unterteilung des Lamellen paketes die Remanenzwirkung nahezu auf gehoben wird.
Federnde Lamellen haben die Eigen schaft, dass schon ihr natürlicher Härteverzug Abweichungen von der geometrisch ebenen Form zur Folge hat, wodurch beim Ein ohal- ten der Kupplung durch das vollkommene Anschmiegen der Lamellen Federspannungen entstehen, welche beim Ausschalten der Kupplung durch Bildung von kleineren Luftspalten das Remanenzfeld zum Ver schwinden bringen. Die Federung der La mellen kann durch passende Formgebung, wie Hohlpressen, in ihrer Wirkung unter- stützt werden.
Durch federnde Lamellen wird daher ein rasches Lösen der Kupplung nach Ausschalten des Stromes entgegen der Wirkung der Remanenz ermöglicht, und ausserdem ein gleichmässiges Anliegen und damit auch eine nahezu gleichmässige Ab nutzung der Lamellen erreicht.
Ausser den federnden Eigenschaften muss das Lamellenmaterial auch ferromagnetische besitzen. Beispielsweise gibt es Stahlsorten, welche beide Eigenschaften in hohem Masse aufweisen.
Als Mittel zur Leitung des magnetischen Kraftflusses hauptsächlich in axialer Rich tung durch das Lamellenpaket können .die nen: die Ringzonen von Durchbrechungen in den Lamellen, eine Ankerplatte aus weichem Magneteisen, oder mehrere Lamellen ohne Durchbrechungen, und der genutete Kupp lungsteil, in welchen die innern Lamellen eingreifen, welcher vorteilhaft aus unmagne- tisierbarem Material gefertigt ist.
In der Zeichnung sind mehrere Ausfüh rungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt.
Fig. 1 zeigt eine Lamellenkupplung im Längsschnitt, Fig. 2 eine Abwandlung des Beispiels nach Fig. 1, gleichfalls im Schnitt; Fig. 3 stellt eine äussere und Fig. 4 eine innere Lamelle -dar; Fig. 5 zeigt eine Abwandlung in der Form der Durchbrechungen, Fig. 6 eine andere Abwandlung der La mellenform; Fig. 7 zeigt eine Kupplung im Längs schnitt schematisch mit einem urmagne tischen Ring zur Aufnahme eines Lamellen- paketes; Fig. 8 zeigt eine innere Lamelle in An sieht, Fig. 9 eine Aussenlamelle;
Fig. 10 ist ein Teillängsschnitt durch eine Kupplung; bei der ein unmagnetischer Ring fortgelassen ist und die innern Lamellen direkt mit vorstehenden Klauen auf der einen Kupplungsmuffe sitzen; Fig. 11 stellt die zugehörige Form der innern Lamellen dar.
In der Fig. l ist die eine Kupplungshälfte mit einem Zahnrad, die andere Hälfte mit einer Welle formschlüssig verbunden. Der Magnetkörper 1 aus weichem Magneteisen ist aufgekeilt auf Zahnrad 5, welches auf der Welle 10 drehbar gelagert ist, und trägt in seinem Ringraum die Erregerspule 2, deren beide Anschlüsse einerseits mit Masse,
anderseits mit dem Schleifring 3 verbunden sind; der unter Zwisohenlage einer Isolier schieht 4 auf den Magnetkörper 1 auf gezogen ist. Der Magnetkörper 1 besitzt ausserdem Klauen Ja, in welche die äussern Lamellen 8 eingreifen.
Auf der Keilwelle 10 sitzt formschlüssig mit ihr verbunden ,die Muffe 7, welche vorteilhaft aus nichtmagne- tischem Material gefertigt ist und in deren Nutung die innern Lamellen 9 eingreifen.
Beidem Ausführungabeispiel nach Fig. 2 ist der Magnetkörper 1 direkt mit einer Welle 11 verkeilt. Auf dem Magnetkörper 1 ist ein ringförmiger Körper 12 mit den Klauen 12a aus urmagnetischem Werkstoff aufgepresst, in welche die äussern Lamellen 8 eingreifen. Die innern Lamellen 9 sitzen in dem entsprechend gerillten Wellentrum 13. An Stelle der Schlussplatte 6 aus weichem Magneteisen beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1. werden in der Ausführung nach Fig. 2 nichtdurchbrochene Lamellen verwendet. Als solche können die Lamellen 14, 15 dienen.
Die in den äussern Lamellen angeordneten Durohbrechungen 16 zeigt die Fig.3; die Fig. 4 stellt die Durchbrechungen 17 bei einer innern Lamelle dar: Durch die Form ,der Durohbrechungen 18 nach Fig. 5 ist eine besonders gute Federung der Lamellen zu erzielen, während die U- welle nach Fig. 6 kreisrunde Durchbrechun gen 19 aufweist. Selbstverständlich können die Durchbrechungen beliebige Form be sitzen.
Die Wirkungsweise dieser Kupplungen ist folgende: Bei Einschaltung der Erregerspule 2 bil det sieh ein magnetisches Feld aus, welches im Sinne der gestrichelten Linie verläuft, das heisst der Hauptsache nach -das Lamellen paket zweimal in axialer Richtung durch setzt, wobei sieh ein Teil des Kraftflusses auf kürzerem Weg durch die Stege zwischen den Durchbrechungender Lamellen schliesst.
Bei Ausschalten des Stromes wirken nun drei Einfliesse der Remanenz entgegen, näm lich 1. die häufige Unterteilung des Lamellen paketes, 2. .die Federung .der einzelnen La mellen und 3. die Ableitung .des Remanenz flusses des Magnetkörpers insbesondere durch die erste, am Magnetkörper anliegende und in die äussere Verklauung desselben eingreifende Lamelle 8a. Diese Scheibe 8a trägt wesent lich zur Verminderung der Remanenzwir kung bei und könnte auch ohne Durch brechungen ausgeführt sein. Sie läuft vor teilhaft mit dem Magnetkörper 1 um und dient so zugleich als mechanischer Schutz für den Magnetkörper 1, .dessen Werkstoff für mechanische Beanspruchungen (Reibung) nicht sehr geeignet ist.
Die Ausführungsformen gemäss Fig. 7 bis 9 und Fig. 10 und 11 zeigen die Weiterbil dung der Kupplung zum Zwecke der Er zielung des magnetischen Kraftlinienflusses durch .die Lamellen in nur einer Richtung.
In beiden Ausführungsformen ist die eine Kupplungshälfte mit einem Zahnrad und die andere Kupplungshälfte formschlüssig mit einer Welle verbunden. Der Magnetkörper ist mit 20 bezeichnet, das Zahnrad mit 21., welches auf -der Welle 22 drehbar gelagert ist.
Der Magnetkörper trägt in seinem Ring raum die Erregerspule 23, deren beide An schlüsse einerseits mit Masse, anderseits mit dem Schleifring 24 verbunden sind, der unter Zwischenlage einer Isolierschicht 25 auf den Magnetkörper aufgezogen ist. Der Magnet- körper 20 besitzt ausserdem Klauen 26, in welche die äussern Lamellen 27 eingreifen. Auf der Welle 22 ist weiter eine Muffe 36 aus ferromagnetischem Material fest verkeilt, auf welcher nach Fig.
7 ebenfalls verkeilt ein Ring 30 aus unmagnetischem Material sitzt, in welchen Nuten .eingearbeitet sind, in die die innern Lamellen 31 eingreifen. Die axial verschiebbare Scheibe<B>32</B> dient zum Rück schluss des magnetischen Kraftflusses.
Fig. 10 stellt eine Variante dieser La mellenkupplungen dar, bei welchem zum Unterschied von Fig. 7 der unmagnetische Ring 30 fortgelassen ist und dafür die zu gehörigen Innenlamellen 38 (Fig.11) hohe Zungen 34 besitzen, welche in die Nuten 35 der mit der Welle 22 verkeilten Muffe 3,6 teilweise eingreifen. Dabei wird die not wendige magnetische Isolation der Lammellen zur Muffe 36 nicht durch Zwischenlage eines unmagnetischen Ringes 30 wie in Fig. 7, son dern durch Ausschnitte zwischen den Stegen der Lamellen 33 erreicht.
Diese Ausschnitte besitzen nur die innern Lamellen 3ss, wäh rend die äussern Lamellen 27 für beide Aus führungsformen (Fix. 7 und 10),die gleichen sind.
Zur Schonung der Reibflächen, sowie zur Ableitung des Remanenzflusses kann vorteil haft eine .Scheibe 3,8 aus härterem Material. wie Fig.10 beispielsweise zeigt, eingesetzt sein.
Die Wirkungsweise dieser Kupplung ist folgende: Bei Einschaltung der Erregerspule 23 bil det sich ein magnetisches Feld aus, welches im Sinne der gestrichelten Linie verläuft, das heisst der Hauptsache nach das Lamellen paket nur nach einer, und zwar der axialen Richtung durchsetzt. Der graftfluss schliesst sich über Magnetkörper 20, Lamellenpaket (äussere und innere Lamellen), Scheibe 32 und Muffe 3.6.
Die Erregerspule 23 kann unter Umstän den statt im Kupplungsteil 20 auch im Kupplungsteil 36 untergebracht sein. In diesem Falle könnte auch der Sohleifring 24 statt auf Kupplungsteil 20 auf Kupplungs- teil 36 aufgezogen sein. Prinzipiell können selbstverständlich auch die Kupplungsteile 20 und 36 vertauscht sein,
so dass beispiels- weise das Zahnrad 21 mit Kupplungsteil 36 und der Kupplungsteil 20 mit Welle 22 ver bunden sind. Statt Zahnrad und Welle kön nen selbstverständlich auch zwei Wellen stümpfe oder sonstige Teile durch die Kupp lung verbunden werden. Weiter ist die An zahl der Klauen der Lamellen vollkommen beliebig.
Electromagnetically operated multi-plate clutch. The invention relates to an electromagnetic multi-plate clutch to be actuated, such as is suitable, for example, for motor vehicle change-speed transmissions, in which such clutches are used for switching the speed levels.
The known clutches of this type have the disadvantage that they cannot transmit sufficient power at the size permitted in motor vehicle drives and that they also have a considerable remanence.
According to the invention, the performance of the clutch is increased while at the same time largely canceling: the remanence is achieved by the fact that between an electric magnet, .der takes up the coil in its annulus and is provided with drivers for the outer plates, as the one clutch part , and another clutch part provided with grooves, a disk pack of resilient disks made of ferromagnetic material is inserted, the outer disks engaging in the driver of the electromagnet and the inner disks in the grooves of the other coupling part,
and means are provided for conducting the magnetic flux in the axial direction through the disk pack.
In the case of many thin lamellas, the thickness of which is such that they can yield resiliently when: the magnetic force acts on them, the magnetomotive force (ampere turns) to be applied remains: the same as with a few: thick lamellas, while the The number of disks and therefore the friction surfaces is increased, which increases the performance of the clutch and, in addition, the remanence effect is almost eliminated due to the frequent subdivision of the disk pack.
Spring-loaded lamellae have the property that their natural hardness distortion already results in deviations from the geometrically flat shape, which means that when the clutch is maintained, the lamellae nestle against the spring tension, which when the clutch is switched off due to the formation of smaller air gaps Make the remanence field disappear. The effect of the suspension of the lamellae can be supported by suitable shaping, such as hollow pressing.
By resilient lamellas, a quick release of the clutch after switching off the current is made possible against the effect of the remanence, and also an even contact and thus an almost even from use of the lamellas is achieved.
In addition to the resilient properties, the lamellar material must also have ferromagnetic properties. For example, there are types of steel that have both properties to a high degree.
The means for conducting the magnetic flux mainly in the axial direction through the disk pack can be: the ring zones of openings in the disks, an anchor plate made of soft magnetic iron, or several disks without openings, and the grooved coupling part, in which the inner Engage lamellae, which is advantageously made of non-magnetizable material.
In the drawing several Ausfüh approximately examples of the subject invention are shown.
1 shows a multi-disc clutch in longitudinal section, FIG. 2 shows a modification of the example according to FIG. 1, likewise in section; Fig. 3 shows an outer and Fig. 4 an inner lamella; Fig. 5 shows a modification in the shape of the openings, Fig. 6 shows another modification of the La mellenform; Fig. 7 shows a coupling in longitudinal section schematically with a primordial magnetic ring for receiving a disk pack; FIG. 8 shows an inner lamella in An, FIG. 9 shows an outer lamella;
Fig. 10 is a partial longitudinal section through a coupling; in which a non-magnetic ring is omitted and the inner lamellae sit directly with protruding claws on one coupling sleeve; Fig. 11 shows the corresponding shape of the inner lamellae.
In Fig. 1, one coupling half is positively connected to a gear, the other half to a shaft. The magnet body 1 made of soft magnetic iron is wedged on the gear 5, which is rotatably mounted on the shaft 10, and carries the excitation coil 2 in its annulus, the two connections of which are grounded on one side,
on the other hand are connected to the slip ring 3; under the intermediate position of an insulating 4 pulls onto the magnet body 1. The magnetic body 1 also has claws Ja, in which the outer lamellae 8 engage.
The sleeve 7, which is advantageously made of non-magnetic material and in the groove of which the inner lamellae 9 engage, is connected to it in a form-fitting manner on the spline shaft 10.
In the embodiment according to FIG. 2, the magnet body 1 is wedged directly to a shaft 11. An annular body 12 with the claws 12a made of a primordial magnetic material, in which the outer lamellae 8 engage, is pressed onto the magnet body 1. The inner lamellae 9 sit in the correspondingly grooved corrugation center 13. Instead of the end plate 6 made of soft magnetic iron in the embodiment according to FIG. 1, non-perforated lamellae are used in the embodiment according to FIG. The lamellae 14, 15 can serve as such.
The duro breaks 16 arranged in the outer lamellae are shown in FIG. 3; FIG. 4 shows the openings 17 in an inner lamella: the shape of the durometer breaks 18 according to FIG. 5 enables particularly good suspension of the lamellae to be achieved, while the U-wave according to FIG. 6 has circular openings 19. Of course, the openings can be of any shape.
The mode of operation of these clutches is as follows: When the excitation coil 2 is switched on, a magnetic field appears, which runs in the sense of the dashed line, i.e. the main thing is that the disk pack passes through twice in the axial direction, with part of the power flow closes on a shorter path through the webs between the openings in the lamellas.
When the current is switched off, three influences counteract the remanence, namely 1. the frequent subdivision of the lamella pack, 2. the suspension of the individual lamellae and 3. the derivation of the remanence flux of the magnet body, in particular through the first, Slat 8a resting on the magnet body and engaging in the outer claws of the same. This disc 8a contributes wesent Lich to reduce the Remanenzwir effect and could also be carried out without breakthroughs. It runs in front of geous with the magnet body 1 and thus serves at the same time as mechanical protection for the magnet body 1, whose material is not very suitable for mechanical stresses (friction).
The embodiments according to FIGS. 7 to 9 and FIGS. 10 and 11 show the development of the clutch for the purpose of aiming the magnetic flux of lines of force through .die lamellae in only one direction.
In both embodiments, one coupling half is connected to a gear wheel and the other coupling half is positively connected to a shaft. The magnet body is denoted by 20, the gear with 21, which is rotatably mounted on the shaft 22.
The magnet body carries in its annulus the excitation coil 23, the two connections of which are connected on the one hand to ground and on the other hand to the slip ring 24, which is drawn onto the magnet body with an insulating layer 25 in between. The magnetic body 20 also has claws 26 in which the outer lamellae 27 engage. On the shaft 22 a sleeve 36 made of ferromagnetic material is firmly wedged, on which according to Fig.
7 also wedged a ring 30 made of non-magnetic material sits, in which grooves are incorporated into which the inner lamellae 31 engage. The axially displaceable disc <B> 32 </B> is used for the conclusion of the magnetic flux.
Fig. 10 shows a variant of these lamellar couplings, in which, in contrast to FIG. 7, the non-magnetic ring 30 has been omitted and instead the associated inner lamellae 38 (FIG Shaft 22 wedged sleeve 3.6 partially engage. The necessary magnetic insulation of the lamellae to the sleeve 36 is not achieved by the interposition of a non-magnetic ring 30 as in Fig. 7, son countries by cutouts between the webs of the lamellae 33.
These cutouts have only the inner lamellae 3ss, while the outer lamellae 27 for both implementation forms (Fix. 7 and 10) are the same.
In order to protect the friction surfaces and to divert the remanence flux, a disk 3.8 made of a harder material can be advantageous. as Fig.10 shows, for example, be used.
The mode of operation of this clutch is as follows: When the excitation coil 23 is switched on, a magnetic field is formed, which runs in the sense of the dashed line, that is, the main thing is that the lamellas only pass through one of the axial directions. The flow of force closes via the magnet body 20, the lamella pack (outer and inner lamellae), disk 32 and sleeve 3.6.
The excitation coil 23 can be housed in the coupling part 36 instead of the coupling part 20 under certain circumstances. In this case, the sole ring 24 could also be pulled onto the coupling part 36 instead of the coupling part 20. In principle, the coupling parts 20 and 36 can of course also be interchanged,
so that, for example, the gear wheel 21 with the coupling part 36 and the coupling part 20 with the shaft 22 are connected. Instead of a gear and a shaft, two stumps of shafts or other parts can of course be connected by the coupling. Furthermore, the number of claws on the slats is completely arbitrary.