Elektromagnetisch <B>betätigte</B> Mehrscheiben-Reibungskupplung <B>mit</B> Selbst-Servowirkung Gegenstand des Hauptpatentes ist eine Mehrscheiben-Reibungskupplung mit elektro magnetischer Betätigung, Welche Kupplung zwei durch Federdruck zusammengehaltene Betätigungskörper aufweist, die auf den ein ander zugekehrten Seiten Einsätze mit kegel förmigen Laufbahnen besitzen, zwischen denen Kugeln angeordnet sind, wobei ein Betäti gungskörper auf seinem Träger in beiden Drehrichtungen frei drehbar und axial be weglich ist und den Anker eines Elektro magneten bildet, der andere Betätigungskör per drehfest,
aber axial verschiebbar auf sei nem Träger angeordnet ist und einen Druck körper für das Zusammenpressen der Reib flächen bildet, und die beiden Betätigungs körper der gleichen Kupplungshälfte angehö ren, das Ganze derart angeordnet und aus gebildet, dass beim Einschalten des Elektro magneten zwecks Einrückens der Kupplung der Anker unter Überwindung eines Feder druckes und unter überbrückung eines mini malen Luftspaltes mit der andern rotierenden, den Elektromagneten aufweisenden Kupp lungshälfte gekuppelt wird, der an den Elek tromagneten angepresste Anker nun infolge an ihm wirkender Reibkraft bewirkt, dass zwi schen den Betätigungskörpern eine Verdre hung erfolgt, wodurch die Kugeln im Kreis bogen in den kegelförmigen Laufbahnen der Einsätze aufrollen und bewirken,
dass die Be tätigungskörper mit Keilwirkung auseinander gedrückt werden und der Druckkörper ge- zwungen wird, sich gegen Federdruck axial zu verschieben und die Reibflächen der Kupp lungsscheiben aneinanderzupressen, wobei der Gegendruck des erzeugten Anpressdruckes auf den Anker zurückkommt, was seinen Anpress- druck an den Elektromagneten erhöht, die Reibkraft zwischen Anker und Elektromagnet steigert und somit die genannte Keilwirkung verstärkt, so dass für die Kupplung eine rela tiv kleine Magnetspule genügt mit geringem Stromverbrauch.
Bei Antriebskupplungen hat sich ergeben, dass die Stromzuführung für die rotierende Magnetspule über Schleifringe und Schleif kontakte oft zu Störungen führen.
Gemäss vorliegender zusätzlicher Erfin dung soll eine Vereinfachung oder Verbesse rung der Kupplung gemäss Hauptpatent da durch erreicht werden, dass für die Betäti gung der Kupplung ein Elektromagnet mit feststehender Magnetspule vorgesehen ist, wo durch Schleifringe und Bürsten wegfallen; die Verhältnisse sind hierbei so, dass sich bei der Einschaltung der Magnetspule ein magneti sches Feld ausbildet, durch das der Anker gegen einen Teil der äussern Kupplungshälfte gezogen und an diesen Teil angepresst wird, so dass nun der Anker infolge an ihm wirken der Reibkraft die obgenannte Verstärkungs wirkung herbeiführt.
Die Zeichnung veranschaulicht ein Aus führungsbeispiel des Erfindungsgegenstan- des; sie zeigt eine Mehrscheiben-Trockenkupp- lung zur Verbindung einer Welle mit einer Keilriemenscheibe, wobei die Keilriemen seheibe oder die Welle in beliebiger Drehrich tung rotierend der antreibende Teil sein kann. In der Zeichnung ist die auf der Welle 1 leerlaufende Keilriemenscheibe mit 2 bezeich net, welche mit dem Körper 3 und den Reib scheiben 4 zusammen die äussere Kupplungs hälfte bildet.
Der drehfest mit der Keilrie menscheibe 2 verbundene Körper 3 weist auf der innern Stirnseite eine Reibfläche 3' auf und ist auch der Mitnehmer der in axialer Richtung beweglichen, am Aussenrand genu teten Reibscheiben 4 aus Werkstoff mit hohem Reibungskoeffizient. Die innere Kupplungshälfte besteht aus dem auf der Welle 1 aufgekeilten übertra- gungskörper 5, dem Anker 6, der in beiden Drehrichtungen auf dem Körper 5 drehbar ist, dem drehfest auf diesem Körper angeord neten -Druckkörper 7, der eine innere Kupp lungsscheibe bildet, und der drehfest auf dem Körper 5 angeordneten innern Kupplungs scheibe B.
Der Druckkörper 7 und die Kupp lungsscheibe 8 sind mit Innenausnehmungen auf den genuteten Übertragungskörper auf geschoben und übertragen, wenn die äussere Kupplungshälfte der treibende Teil ist, das Drehmoment auf den Körper 5, der dieses auf die Welle 1 abgibt. Der Druckkörper 7 und die Kupplungsscheibe 8 können sich axial gegen die benachbarten äussern Reibscheiben 4 zu verschieben. Der Anker 6 kann sich in axialer Richtung gegen den benachbarten Aussenkörper 3 zu bewegen; beim Einschalten des Erregerstromes wird der Anker 6 durch elektromagnetische Anziehung gegen den Aussenkörper 3 gezogen, wobei die Reibfläche 6' des Ankers 6 an die Reibfläche 3' des Aussenkörpers 3 angepresst wird.
Die Betäti gungskörper 6 und 7 weisen auf den einan der zugekehrten Seiten, z. B. im Winkel abstand von je 72 , Einsätze 9 mit kegelför migen Laufbahnen auf, zwischen denen mit tels Käfig 10 radial gehaltene Kugeln 11 an- geordnet sind. Um beim Ausschalten des Er regerstromes die Betätigungskörper 6 und 7 unmittelbar in die Ausgangslage zurückzu führen, die erfolgte Verdrehung des Ankers gegenüber dem Druckkörper 7 aufzuheben und die Reibflächen zu lüften, sind die beiden Betätigungskörper 6 und 7 durch Rückzug federn 12, z. B. im Winkelabstand von je 72 , miteinander verbunden.
Für die Betätigung der Kupplung ist eine feststehende Magnetspule 13 auf einem fest stehenden Stahlgusskörper 14 angeordnet.
Die Wirkungsweise ist folgende: Bei Einschaltung der Erregerspule 13 bil det sich ein magnetisches Feld aus, welches im Sinne der gestrichelten Linie verläuft; der bewegliche Anker 6 wird gegen eine Kraft der Federn 12 und unter berbrückung eines nur kleinsten Luftspaltes gegen den Aussen körper 3 gezogen, die Reibflächen 3' und 6' bei der Körper 3 und 6 werden aneinanderge- presst.
Ist zum Beispiel die äussere Kupplungs hälfte der treibende Teil, wird der Anker 6 vom in beliebiger Drehrichtung rotierenden Aussenkörper 3 durch die Reibkraft in dessen Drehrichtung gegenüber dem drehfest auf dem Körper 5 angeordneten Druckkörper 7 verdreht, wodurch die Kugeln 11 kreisbogen förmig in den kegelförmigen Laufbahnen der Einsätze 9 aufrollen und bewirken, dass der Betätigungskörper 7 mit Keilwirkung gezwun gen wird, eine sich vom Anker 6 in Axial richtung entfernende Bewegung zu machen, wodurch er als Druckkörper zur Wirkung kommt und die Reibflächen der Kupplungs scheiben aneinanderpresst;
der durch die Keil wirkung erzeugte Anpressdruck kommt als Reaktionsdruck auf den Anker zurück und erhöht den durch die elektromagnetische An ziehung erzeugten Anpressdruck des Ankers 6 auf den Aussenkörper 3, somit auch die Reib kraft des Ankers, wodurch die Spreizwirkung des Ankers gegenüber dem Druckkörper 7 mit kegelförmigen Laufbahnen gesteigert und der Anpressdruck auf die Reibflächen der Kupplungsscheiben erhöht wird.
Beim Ausschalten des Elektromagneten bewirken die Rückzugfedern 12 die unmittel bare Rückkehr der Betätigungskörper 6 und 7 in ihre Ausgangslage, wobei die erfolgte relative Verdrehung des Ankers 6 gegenüber dem Druckkörper 7 aufgehoben und die Reib flächen augenblicklich gelöst werden. In die ser Ausgangslage werden die Körper 6 und 7 mittels der Federn 12 gegen Anschläge des Körpers 5 gepresst, so dass sie sich gegenseitig nicht verdrehen, wenn die innere Kupplungs hälfte treibend ist und die Kupplung nicht eingeschaltet wird.
Es sei erwähnt, dass die Anzahl der Kupp lungsscheiben vollkommen beliebig sein kann; sie richtet sich nach dem zu übertragenden Drehmoment. Bei kleinen Drehmomenten ge nügt es, wenn die äussere Kupplungshälfte nur eine Reibscheibe mit hohem Reibungs koeffizienten aufweist.
Ebenfalls sei erwähnt, dass die Restluft spalte bei eingeschalteter Kupplung für diese Mehrscheibenkupplungen minimal sind; es be stehen nur der Übertritt der Kraftlinien vom feststehenden Stahlgusskörper 14 auf den Aussenkörper 3 und der Übertritt der Kraft linien vom Übertragungskörper 5 auf den feststehenden Körper 14, welche Übertritte durch Luft sehr klein sein können.
Der durch die Keilwirkung erzeugte An pressdruck und der durch die Spreizwirkung erzeugte zusätzliche Anpressdruck für die Reibflächen der Kupplung wird von den äussern Kupplungskörpern aufgenommen; ein einseitiger Druck in Richtung der Kupplungs- axe ist ausgeschlossen.
Electromagnetically actuated multi-disc friction clutch with self-servo effect The subject of the main patent is a multi-disc friction clutch with electromagnetic actuation, which clutch has two actuating bodies held together by spring pressure, which act on one another facing sides have inserts with conical raceways, between which balls are arranged, wherein a Actuate supply body on its carrier is freely rotatable in both directions of rotation and axially movable and forms the armature of an electric magnet, the other actuator body rotatably,
but it is axially displaceable on its carrier and forms a pressure body for pressing the friction surfaces together, and the two actuating bodies belong to the same clutch half, the whole thing is arranged and made so that when the electric magnet is switched on, the clutch is engaged the armature is coupled by overcoming a spring pressure and bridging a mini paint air gap with the other rotating, the electromagnet having the coupling half, the armature pressed against the electromagnet now, due to the frictional force acting on it, causes a twist between the actuators takes place, whereby the balls roll up in a circular arc in the conical raceways of the inserts and cause
that the actuating bodies are pressed apart with a wedge effect and the pressure body is forced to move axially against spring pressure and to press the friction surfaces of the clutch disks against one another, the counterpressure of the contact pressure generated being returned to the armature, reducing its contact pressure on the electromagnet increases, the frictional force between armature and electromagnet increases and thus the mentioned wedge effect, so that a relatively small magnet coil is sufficient for the clutch with low power consumption.
In the case of drive couplings, it has been shown that the power supply for the rotating magnet coil via slip rings and sliding contacts often leads to malfunctions.
According to the present additional inven tion, a simplification or improvement of the clutch according to the main patent is to be achieved by the fact that an electromagnet with a fixed magnet coil is provided for actuating the clutch, where slip rings and brushes are omitted; the conditions here are such that when the solenoid is switched on, a magnetic field is formed through which the armature is pulled against part of the outer coupling half and pressed against this part, so that the armature is the above-mentioned as a result of the frictional force acting on it Reinforcing effect brings about.
The drawing illustrates an exemplary embodiment of the subject matter of the invention; it shows a multi-disk dry clutch for connecting a shaft to a V-belt pulley, whereby the V-belt pulley or the shaft rotating in any direction of rotation can be the driving part. In the drawing, the V-belt pulley idling on the shaft 1 is denoted by 2, which disks with the body 3 and the friction 4 together form the outer clutch half.
The rotatably connected to the Veilrie menscheibe 2 body 3 has on the inner end face a friction surface 3 'and is also the driver of the axially movable, on the outer edge genu ended friction discs 4 made of material with a high coefficient of friction. The inner coupling half consists of the transmission body 5 wedged onto the shaft 1, the armature 6, which can be rotated in both directions of rotation on the body 5, the pressure body 7, which forms an inner coupling disc, and which is non-rotatably arranged on this body the inner clutch disc B, which is non-rotatably arranged on the body 5.
The pressure body 7 and the clutch disc 8 are slid onto the grooved transmission body with internal recesses and, when the outer clutch half is the driving part, the torque is transferred to the body 5, which outputs it to the shaft 1. The pressure body 7 and the clutch disk 8 can move axially against the adjacent outer friction disks 4. The armature 6 can move in the axial direction against the adjacent outer body 3; When the excitation current is switched on, the armature 6 is drawn against the outer body 3 by electromagnetic attraction, the friction surface 6 'of the armature 6 being pressed against the friction surface 3' of the outer body 3.
The Actuate transmission body 6 and 7 point to the einan the facing sides, for. B. at an angular distance of 72, inserts 9 with conical raceways, between which with means of cage 10 radially held balls 11 are arranged. In order to immediately return the actuating body 6 and 7 to the starting position when switching off the He energizing current, cancel the rotation of the armature with respect to the pressure body 7 and to ventilate the friction surfaces, the two actuating bodies 6 and 7 are springs by retraction 12, for. B. at an angular distance of 72, interconnected.
A stationary magnet coil 13 is arranged on a stationary cast steel body 14 for actuating the clutch.
The mode of operation is as follows: When the excitation coil 13 is switched on, a magnetic field forms which runs in the sense of the dashed line; the movable armature 6 is drawn against a force of the springs 12 and bridging only a very small air gap against the outer body 3; the friction surfaces 3 'and 6' on the bodies 3 and 6 are pressed against one another.
If, for example, the outer coupling half is the driving part, the armature 6 is rotated by the outer body 3 rotating in any direction of rotation by the frictional force in its direction of rotation relative to the pressure body 7, which is fixedly arranged on the body 5, so that the balls 11 are arcuately shaped in the conical raceways the inserts 9 roll up and cause the actuating body 7 with wedge effect is forced to make a movement away from the armature 6 in the axial direction, whereby it comes into effect as a pressure body and the friction surfaces of the clutch disks pressed together;
The contact pressure generated by the wedge effect comes back as reaction pressure on the armature and increases the contact pressure of the armature 6 on the outer body 3 generated by the electromagnetic attraction, thus also the frictional force of the armature, whereby the spreading effect of the armature against the pressure body 7 with tapered raceways and the contact pressure on the friction surfaces of the clutch disks is increased.
When the electromagnet is switched off, the return springs 12 cause the immediate return of the actuating body 6 and 7 to their starting position, the relative rotation of the armature 6 relative to the pressure body 7 being canceled and the friction surfaces being solved instantly. In this starting position, the bodies 6 and 7 are pressed against stops of the body 5 by means of the springs 12, so that they do not twist each other when the inner coupling half is driving and the coupling is not switched on.
It should be mentioned that the number of clutch discs can be completely arbitrary; it depends on the torque to be transmitted. In the case of small torques, it is sufficient if the outer coupling half has only one friction disc with a high coefficient of friction.
It should also be mentioned that the residual air gaps are minimal for these multi-disc clutches when the clutch is engaged; There be only the crossing of the lines of force from the fixed cast steel body 14 to the outer body 3 and the crossing of the lines of force from the transmission body 5 to the fixed body 14, which crossings through air can be very small.
The contact pressure generated by the wedge effect and the additional contact pressure generated by the spreading effect for the friction surfaces of the clutch is absorbed by the outer clutch bodies; one-sided pressure in the direction of the coupling axis is excluded.