Elektromagnetische Lamellenkupplung mit nachstellbarem Luftspalt Die Erfindung betrifft eine elektromagnetische Lamellenkupplung mit einer Einrichtung zum Nach stellen des Luftspaltes bei abgenütztem Lamellen paket.
Es sind derartige Kupplungen mit einem bei ein gerückter Kupplung auf dem Lamellenpaket auf liegenden und mit dem Magnetkörper einen Luftspalt bildenden Anker bekannt, wobei das Gegenlager des Lamellenpaketes durch einen Druckring gebildet wird, welcher zur Nachstellung des Luftspaltes in axialer Richtung von Hand verstellbar ist, beispielsweise mit tels einer Ringmutter, die auf dem Magnetkörper ver schraubt und durch eine Gegenmutter festgezogen werden kann.
Vorliegende Erfindung betrifft eine mit einem axial verstellbaren Druckring der genannten Art ver sehene Kupplung, und zwar ist der Druckring mit einer in Abhängigkeit von der Grössenänderung des Luftspaltes steuerbaren Einrichtung zur selbsttätigen Nachstellung des Druckringes versehen.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist eine den verstellbaren Druckring mit dem Magnetkörper verbindende Sperreinrichtung vorhanden, welche durch den Kupplungsanker in Abhängigkeit von dem Abnützungszustand der Kupplungslamellen und damit von der Breitenänderung des Luftspaltes ausrückbar ist, derart, dass die Sperreinrichtung bei abgenützten Lamellen unter Vermittlung von den Magnetkörper durchdringenden Stiften durch die Ankerscheibe ge lüftet wird. Dadurch wird der Druckring entsichert und durch Reibung an der anliegenden Lamelle bei durchrutschender Kupplung im Sinne einer Vergrösse rung des Luftspaltes verstellt.
Als Sperreinrichtung für den Druckring kann eine durch den Magnetkörper gleichzeitig mit dem Anker angezogene Magnetscheibe dienen, welche bei strom loser Kupplung durch eine Verriegelungseinrichtung mit dem Magnetkörper verbunden ist und bei ab genutzten Lamellen durch den Anker über die Stifte vom Magnetkörper abgedrückt wird, wodurch der Druckring entsperrt wird.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfin dung wird die bei abgenutzten Lamellen zwischen Ankerscheibe und Magnetkörper auftretende metalli sche Berührung zur elektrischen Kontaktgabe in einem Stromkreis benutzt, welcher eine elektro magnetische Entriegelungseinrichtung für die Druck scheibe enthält.
Weitere vorteilhafte Einzelheiten des Erfindungs gegenstandes sind in der nachfolgenden Beschreibung und in der Zeichnung enthalten, welche mehrere Aus führungsbeispiele darstellt, und zwar zeigt: Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Kupplung nach der Linie A-B in Fig. 4, Fig.2 einen teilweisen Längsschnitt durch die gleiche Kupplung nach der Linie C-D in Fig. 4, im Leerlauf, Fig. 3 desgleichen bei eingeschalteter Kupplung, Fig.4 eine Ansicht der Kupplung in Richtung des in Fig. 1 gezeichneten Pfeiles,
Fig.5 einen Längsschnitt einer weiteren Aus führungsform einer Kupplung mit federbelasteter Ver- riegelungsscheibe, Fig. 6 eine Ausführungsform mit elektrisch be tätigter Entriegelungseinrichtung. In Fig. 1 bezeichnet 1 einen Magnetkörper, wel cher bei 11 auf einer Welle 2 aufgekeilt ist. Auf der Welle 2 ist ein Magnetanker 6 mit einer Lagerbuchse 19 drehbar gelagert.
Um die Magnetverluste möglichst gering zu halten, besteht die Lagerbuchse 19 zweck mässigerweise aus nichtmagnetischem Werkstoff. Auf der dem Anker 6 abgewandten Seite des Magnet körpers 1 ist eine weitere Magnetscheibe 8 auf der Welle 2 gelagert, zweckmässigerweise ebenfalls mit einer Lagerbuchse 20 aus unmagnetischem Werkstoff.
In jeweils reibschlüssiger Verbindung mit dem Magnetkörper 1 steht ein Abtriebsteil 3, welches mit Lamellen 4 verbunden ist. Die Lamellen. 4 sind bei eingerückter Kupplung im Eingriff mit Lamellen 5, welche auf dem Magnetkörper 1 aufgekeilt sind. Als Gegenlager für das Lamellenpaket 4, 5 dient ein Druckring 7, welcher auf dem Magnetkörper 1 verschraubbar ist.
Der Ring 7 ist mit Ausnehmungen 9 versehen, in welche entsprechend geformte Mitnehmer 10 der Magnetscheibe 8 eingreifen, ohne jedoch an der Stirn fläche der Scheibe 7 anzuliegen.
Im Magnetkörper 1 sind auf einem Kreis eine Anzahl von Abstandsstiften 15 eingesetzt, welche normalerweise mit ihren Enden an den beiden Ma gnetscheiben 6 und 8 anliegen. Die Länge der Ab standsstifte 15 ist so bemessen, dass im normalen Betriebszustand der Kupplung bei angezogener Scheibe 8 ein Luftspalt 13 zwischen der Ankerscheibe 6 und dem Magnetkörper 1 vorhanden ist.
Fig. 2 zeigt den Magnetkörper 1 und die Magnet scheibe 8 bei stromloser Kupplung. Im Magnetkörper 1 sind auf einem Kreis gleichmässig verteilt Sperr platten 16 eingesetzt. Diese sind mit Erhöhungen 27 versehen, die in Vertiefungen 17 der Magnetscheibe 8 passen. Die Sperrplatten 16 werden je durch eine Feder 18 in die zylindrischen Ausnehmungen 17 an der Magnetscheibe 8 eingedrückt.
Fig.3 zeigt die gleiche Einzelheit wie Fig.2, jedoch bei eingeschalteter Kupplung. Die Sperrplat ten 16 werden entgegen dem Druck der Federn 18 vom Magnetkörper 1 angezogen. Dadurch kommen die Erhöhungen 27 ausser Eingriff mit der Magnet scheibe 8, und die Ankerscheibe 8 ist entriegelt.
In Fig. 4 ist ersichtlich, dass der von der Welle 2 getragene Kupplungsring 8 mehrere Mitnehmer- nasen 10 hat, welche in radiale Aussparungen 9 des Druckringes 7 eingreifen. Die Sperrplatten 16 mit den Erhöhungen 27 und die Stifte 10 sind gestrichelt ein gezeichnet.
Die Wirkungsweise der Kupplung ist folgende: Bei laufender Welle 2 und stromloser Kupplung ist die Ankerscheibe 8 durch die Sperrplatten 16 mit dem Magnetkörper 1 starr gekuppelt. Die Welle 2, der Magnetkörper 1, die Magnetscheibe 8, der Druckring 7 und die Innenlamellen 5 laufen mit gleichförmiger Geschwindigkeit um.
Der Abtriebsteil 3 der Kupplung mit den Aussen lamellen 4 steht noch still. Die Ankerscheibe 6 steht ebenfalls still oder bewegt sich frei auf der Welle z. Beim Magnetisieren der Kupplung werden die bei den Ankerscheiben 6 und 8 angezogen. Desgleichen werden die Sperrplatten 16 angezogen, und das La mellenpaket 4, 5 wird durch die Ankerscheibe 6 zu sammengedrückt. Dadurch wird der Abtriebsteil 3 der Kupplung mitgenommen. Zwischen Magnet scheibe 6 und Magnetkörper 1 ist ein Luftspalt 13 von normaler Breite vorhanden. Die Magnetscheibe 8 wird durch die Reibung am Magnetkörper 1 mit genommen und bewirkt ihrerseits durch die Eingriffs teile 9, 10 die Fixierung des Ringes 7 in seiner ge gebenen Lage gegenüber dem Magnetkörper 1.
Die Reibung zwischen den aneinanderliegenden c Flächen von Magnetkörper 1 und Scheibe 8 kann künstlich erhöht sein, beispielsweise durch Anbrin gen einer niedrigen Verzahnung. Dadurch ist die Scheibe 8 fest und undrehbar mit dem Magnetkörper 1 gekoppelt. Der Ring 7 kann also während des Anfahrens durch Reibung der letzten Aussenlamelle 4 am Ring 7 nicht verdreht werden.
Wenn sich nach einer gewissen Betriebszeit das Lamellenpaket 4, 5 um ein gewisses Mass abgenutzt hat, ist dadurch der Luftspalt 13 kleiner geworden. Dabei hat die Magnetscheibe 6 die Abstandsstifte 15 nach links gedrückt und die Ankerscheibe 8 entgegen der auf sie wirkenden Magnetkraft vom Magnetkörper 1 abgedrückt. Ist die Verminderung der wirksamen Anpressungskraft auf das Lamellenpaket 4, 5 ge nügend gross geworden, so rutscht die Kupplung durch.
Dabei übt die am Ring 7 anliegende Aussen lamelle ein Reibungsmoment auf diesen Ring aus, wel cher jetzt nicht mehr durch die Scheibe 8 mit dem Magnetkörper 1 fest verbunden ist, sondern eine Dre hung gegenüber dem Magnetkörper 1 ausführt.
Der Steigungssinn des Gewindes des Ringes 7 ist derart, dass der Ring 7 sich in der Zeichnung nach rechts bewegt und dadurch auch das Lamellen paket 4, 5 und die Ankerscheibe 6 nach rechts drückt, so dass der Luftspalt 13 wieder grösser wird.
Im selben Masse, wie sich die Magnetscheibe 6 nach rechts bewegt, werden auch die Abstandsstifte 15 freigegeben, und die Ankerscheibe 8 kommt wieder zur Anlage am Magnetkörper 1. Es tritt dadurch wieder eine reibungsschlüssige Kupplung zwischen Magnetscheibe 8 und Magnetkörper 1 auf, und die Drehung des Ringes 7 hört auf. Die Kupplung ist jetzt wieder betriebsfähig. Sobald die Abnützung des Lamellenpaketes 4, 5 wieder ein gewisses Mass er reicht hat, wiederholt sich der gleiche Vorgang.
Das Magnetsystem wird zweckmässig so be messen, dass die Anziehungskraft auf die Scheibe 6 grösser ist als auf die Scheiben B. Die Grösse der Anziehungskraft auf die Scheibe 8 (und 28, Fig. 5) kann durch die Eisenstärke des Teiles 26 am Rücken des Magnetkörpers auf einen gewünschten Wert ein gestellt werden. Die zum Abdrücken der Kupplungs scheiben 8 notwendige Kraft kann auch so bemessen sein, dass die Lamellen 4, 5 erst bei Anlage der Ankerscheibe 6 am Magnetkörper 1 zum Rutschen kommen.
Fig.5 stellt eine weitere Ausführungsform der Kupplung dar. Die Teile 1-7 und die Abstands stifte 15 sind die gleichen wie im Ausführungsbei spiel nach Fig. 1 bis 4. Zwischen Magnetscheibe 6 und Magnetkörper 1 ist im normalen Betrieb ein Luftspalt 13 vorhanden. Die Form der Ankerscheibe 28 weicht mit Ausnahme der Eingriffsansätze 10 von der Form der Ankerscheibe 8 in Fig. 1 ab. Die Ankerscheibe 28 ist auf einer Buchse 22 aufgekeilt, welche sich frei auf der Welle 2 bewegt. Auf der Buchse 22 ist eine weitere Scheibe 23 aufgekeilt. Zwischen den Scheiben 21 und 23 sind Federn 24 eingesetzt. Die Scheibe 23 stützt sich links gegen, einen Federring 25 ab.
Die Federung ersetzt die starre Kupplung der Scheibe 8 mit dem Magnetkörper 1 mittels des Sperr- ringes 16 (Fig. 1 bis 4). Im stromlosen Zustand und im Betrieb wird die Kupplungsscheibe 21 durch den Druck der Federn 23 mit dem Magnetkörper 1 reib schlüssig verbunden. Der Federdruck muss so gross sein, dass sich die Scheibe 28 beim Anlaufen der Welle 2 ohne Schlupf mit dem Magnetkörper 1 bewegt. Zwischen Magnetkörper 1 und Scheibe 28 ist eine Scheibe 21 aus unmagnetischem Werkstoff eingefügt. Es wird so die ganze Kupplungskraft für die Scheibe 28 durch die Federn 24 aufgebracht. Die Scheibe 21 kann auch fehlen.
Durch passende Bemessung der Dicke des Teiles 26 wird dann erreicht, dass beim Einschalten der Kupplung noch zusätzlich eine be stimmte Anziehungskraft auf die Scheibe 28 wirkt, wodurch die Reibung zwischen 28 und 1 noch ver stärkt werden kann.
Fig. 6 zeigt eine weitere Ausführungsform der Er findung mit einer elektrisch betätigten Sperreinrich tung für den Druckring 7. Die gleichen Teile wie in Fig. 1 bis 5 sind mit den gleichen Bezugsziffern versehen, und zwar die Teile 2-10, 16-18 und 27. Auf die Antriebswelle 2 ist der Magnetkörper 41 auf gekeilt. Dieser trägt die Innenlamellen 5, welche je weils mit entsprechenden Aussenlamellen 4 auf dem Abtriebsteil 3 in Eingriff sind. Die Ankerscheibe 6 ist mit einer Laufbuchse 42 aus elektrisch nichtleitendem Werkstoff auf der Welle 2 drehbar gelagert.
Auf einem Gewindeteil des Magnetkörpers 41 ist der Druckring 7 aufgeschraubt, welcher als Gegen lager für das Larnellenpaket 4, 5 dient. Der Ring 7 ist mit radialen Aussparungen 10 versehen, in wel chen Mitnehmernasen 9 der Sperrscheibe 58 ein greifen. Die Sperrscheibe 58 besteht aus unmagneti- schem Werkstoff. Sie läuft mit einer Buchse 20 auf der Welle 2 und stützt sich gegen einen Sprengring 43 ab.
Der Magnetkörper 41 enthält eine Magnetspule 44, welche den Anker 6 betätigt. Eine weitere Ma gnetspule 45 dient zur Betätigung der Sperrplatten 16, deren Vorsprünge 27 bei Leerlauf und im nor malen Abnützungszustand der Kupplung durch die Federn 18 in zylindrische Aussparungen 17 der Sperrscheibe 58 eingedrückt werden. Die Spulen 44 und 45 haben getrennte Stromzuführungen über zwei nicht gezeichnete Schleifringe. Desgleichen er hält die Scheibe 6 Stromzufuhr über einen dritten nicht gezeichneten Schleifring. Die Sperrplatten 16 liegen je in einem zylindrischen Hohlraum 46 eines Ringes 47.
Der Ring 47 ist mit Bohrungen ver sehen, in welchen die Federn 18 untergebracht sind. Die Ankerscheibe 6 liegt mit ihrer Druckfläche 48 an einer Blindlamelle 49 aus elektrisch nichtleitendem Werkstoff an.
Die Wirkungsweise der Kupplung ist folgende: Im Leerlauf und bei normalem Abnützungszu stand im Betrieb ist die Sperrscheibe 58 durch die Sperrplatten 16 starr mit dem Magnetkörper 41 ver bunden. Beide Spulen 44, 45 sind stromlos. Beim Einschalten der Kupplung erhält Spule 44 Strom, der Anker 6 wird angezogen und drückt das La mellenpaket 4, 5 zusammen, wodurch der Abtriebs teil 3 in Bewegung gesetzt wird. Die Scheibe 58 ist, wie erwähnt, mit dem Magnetkörper 41 starr ge kuppelt und sperrt dadurch über die Verzahnung 9 und 10 den Druckring 7 gegen Verdrehungen auf dem Magnetkörper 41.
Zwischen Anker 6 und Magnet körper 41 ist im normalen Betrieb ein Luftspalt 13 vorhanden. Sobald die Abnutzung der Lamellen 4 und 5 einen gewissen Betrag erreicht hat, kommt der Anker 6 zur Anlage an den Magnetkörper 41; dadurch tritt metallische Berührung zwischen den Teilen 6 und 41 auf. Die elektrische Schaltung ist so ausgeführt, dass dadurch die Magnetspule 45 Strom erhält und die Sperrplatten 16 gegen den Druck der Federn 18 anzieht.
Durch die Anlage der Scheibe 6 am Magnetkörper hat sich der Anpressungsdruck zwischen den La mellen 4 und 5 verringert, so dass der Teil 41 mit den Lamellen 5 gegenüber dem Abtriebsteil 3 mit den Lamellen 4 zum Rutschen kommt. Durch die Rei bung der äussersten Lamelle 4 am Druckring 7 wird dieser mitgenommen und verdreht sich auf dem Ma gnetkörper 41. Der Steigungssinn seines Gewindes ist so, dass er sich bei der Drehung nach rechts verschiebt.
Dadurch wird das Lamellenpaket 4, 5 zusammengedrückt und die Scheibe 6 vom Magnet körper 41 wieder entfernt. Durch die Entfernung wird der Kontakt zwischen 6 und 41 wieder geöffnet; die Spule 45 wird stromlos, und die Sperrplatten 16 rasten wieder in die Bohrungen 17 der Sperrscheibe 58 ein. Dadurch wird der Ring 7 wieder gesperrt, und der Nachstellvorgang ist beendet.
Um eine sichere Mitnahme des Ringes 7 zu ge währleisten, kann der Reibungswert zwischen der linken Aussenlamelle und der Reibfläche des Ringes 7 durch besondere Mittel, z. B. Reibbelag, erhöht werden, so dass er grösser ist als der Reibwert in den Gewindegängen des Ringes 7.
Es kann zur Mitnahme des Ringes 7 auch eine weitere Lamelle, nämlich eine Innenlamelle, herange zogen werden, und zwar dadurch, dass Ring 7 und die letzte Innenlamelle auf einer gemeinsamen, auf dem Magnetkörper 1, 41 verschraubbaren Muffe auf gekeilt sind, wobei die Lamelle längsverschieblich sein muss.