CH315800A - Electromagnetically actuated multi-disc friction clutch with self-servo action - Google Patents

Electromagnetically actuated multi-disc friction clutch with self-servo action

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CH315800A
CH315800A CH315800DA CH315800A CH 315800 A CH315800 A CH 315800A CH 315800D A CH315800D A CH 315800DA CH 315800 A CH315800 A CH 315800A
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pressure
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bodies
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Doebeli Albert
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Berner Charles
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  • Electromagnetism (AREA)
  • Mechanical Operated Clutches (AREA)

Description

  

      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.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH Elektromagnetisch betätigte Mehrscheiben kupplung mit Selbstservowirkung, welche Kupplung zwei durch Federkraft zusammen gehaltene Betätigungskörper aufweist, die auf den einander zugekehrten Seiten Einsätze mit kegelförmigen Laufbahnen besitzen, zwischen denen Kugeln angeordnet sind, wobei ein Be tätigungskörper 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, PATENT CLAIM Electromagnetically operated multi-disc clutch with self-servo action, which clutch has two actuating bodies held together by spring force, which have inserts with conical raceways on the sides facing each other, between which balls are arranged, with an actuating body on its carrier freely rotatable in both directions of rotation and axially be movable and forms the armature of an electromagnet, the other actuating body is rotatably but 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 coupling half, the whole thing arranged and made of 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 Kupplungshälfte gekuppelt wird, der an letz tere angepresste Anker nun infolge an ihm wirkender Reibkraft bewirkt, dass zwischen den Betätigungskörpern eine Verdrehung er folgt, wodurch die Kugeln im Kreisbogen ixi den kegelförmigen Laufbahnen der Einsätze aufrollen und bewirken, dass die Betätigungs körper mit Keilwirkung auseinandergedrückt werden und der Druckkörper gezwungen wird, sich gegen Federdruck in Axialrichtung vom Anker wegzubewegen, that when the electromagnet is switched on for the purpose of engaging the clutch, the armature is coupled with the other rotating clutch half, overcoming a spring pressure and bridging a mini paint air gap, the armature pressed against the latter now, as a result of the frictional force acting on it, causes between the actuating bodies a rotation he follows, whereby the balls roll up the conical raceways of the inserts in the circular arc ixi and cause the actuating body to be pushed apart with wedge effect and the pressure body is forced to move away from the armature against spring pressure in the axial direction, wodurch die Reibflä chen der Kupplungsscheiben aneinanderge- presst werden, wobei der Gegendruck des er zeugten Anpressdruckes auf den Anker zu rückkommt, was seinen Anpressdruck an die betreffende Kupplungshälfte und somit die Reibkraft zwischen letzterer und dem Anker erhöht, wodurch die erwähnte Keilwirkung verstärkt wird, und dass beim Ausschalten der Kupplung Federn die Aufhebung des Reibschlusses zwischen Anker und zuletzt genannter Kupplungshälfte bewirken, die Ku geln in den Grund der kegelförmigen Lauf bahnen gedrückt werden und die relative Rüekwärtsdrehung der Betätigungskörper in die Ausgangslage erfolgt, so dass die Reib flächen gelüftet werden, whereby the friction surfaces of the clutch disks are pressed against one another, the counter pressure of the contact pressure generated on the armature coming back, which increases its contact pressure on the relevant coupling half and thus the frictional force between the latter and the armature, which increases the wedge effect mentioned, and that when the clutch is disengaged, springs cause the frictional engagement between the armature and the last-mentioned clutch half to be canceled, the balls are pressed into the bottom of the conical raceways and the actuators rotate backward relative to their starting position so that the friction surfaces are ventilated, dadurch gekennzeich net, dass die Magnetspule des Elektromagneten feststehend ist und die Verhältnisse so sind, dass sich bei der Einschaltung dieser Spule ein magnetisches Feld bildet, durch welches der Anker gegen einen Teil der äussern Kupp lungshälfte gezogen und an diesen Teil an gepresst wird, so dass nun der Anker infolge an ihm wirkender Reibkraft die obgenannte Verstärkungswirkung herbeiführt. characterized in that the solenoid of the electromagnet is stationary and the conditions are such that when this coil is switched on, a magnetic field is formed through which the armature is drawn against part of the outer coupling half and is pressed against this part, so that now the armature brings about the aforementioned reinforcing effect as a result of the frictional force acting on it. UNTERANSPRUCH Elektromagnetisch betätigte Mehrscheiben- kupplung mit Selbstservowirkung, nach Pa tentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Anker (6) und der Druckkörper (7) durch Rückzugfedern (12) miteinander ver bunden sind, die nach dem Ausschalten des Elektromagneten zwecks Ausrückens der Kupplung die Reibflächen augenblicklich lösen und den Anker sowie den Druckkörper in ihre Ausgangslage zurückführen, in der diese beiden Körper so an Anschlägen ihres Trägers (5) angepresst bleiben, dass keine Relativdrehung zwischen diesen beiden Kör pern erfolgen kann, SUBSTANTIAL CLAIM Electromagnetically actuated multi-disc clutch with self-servo effect, according to the patent claim, characterized in that the armature (6) and the pressure body (7) are connected to one another by return springs (12) which, after the solenoid is switched off, the friction surfaces for the purpose of disengaging the clutch Loosen immediately and return the armature and the pressure body to their starting position, in which these two bodies remain pressed against the stops of their carrier (5) so that no relative rotation between these two bodies can occur, wenn die innere Hälfte der Kupplung der treibende Teil ist und die Kupplung nicht eingeschaltet wird. when the inner half of the clutch is the driving part and the clutch is not engaged.
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