CH659866A5

CH659866A5 - FRONT TOOTH COUPLING WITH ELECTROMAGNETIC ACTUATION.

Info

Publication number: CH659866A5
Application number: CH323283A
Authority: CH
Inventors: Gustav Bangert; Horst Brinkschmidt; Willy Korte; Walter Rehling
Original assignee: Stromag Maschf
Priority date: 1982-07-02
Filing date: 1983-06-13
Publication date: 1987-02-27
Also published as: DE3224759A1; DE3224759C2

Description

Die Erfindung betrifft eine Stirnzahnkupplung mit elektromagnetischer Betätigung, bestehend aus zwei zu kuppelnden Kupplungsteilen, die einem angetriebenen und einem abgetriebenen Wellenteil zugeordnet sind, einem dem einen Kupplungsteil zugeordneten Magnetteil mit einem vierpolig ausgebildeten Flansch als Träger einer ringförmigen Stirnverzahnung, einer gegenüber diesem axial bewegbaren und dem anderen Kupplungsteil zugeordneten vierpoligen Ankerscheibe als Träger für eine in gekuppeltem The invention relates to a spur tooth coupling with electromagnetic actuation, consisting of two coupling parts to be coupled, which are assigned to a driven and an driven shaft part, a magnetic part assigned to the one coupling part with a four-pole flange as a carrier of an annular spur toothing, one axially movable and the other other coupling part assigned four-pole armature plate as a carrier for a in coupled

Zustand in die Stirnverzahnung des Magnetteiles eingreifende Stirnverzahnung sowie aus einer Rückstellfeder, die die Stirnverzahnungen ausser Eingriff bringt, wenn die elektromagnetische Betätigung ausgelöst ist. Condition engaging in the face teeth of the magnetic part and from a return spring that disengages the face teeth when the electromagnetic actuation is triggered.

Es sind neben elektromagnetisch betätigten Reibungskupplungen oder Bremsen, wie sie zum Beispiel durch die DE-OS 2 638 944 bekannt sind, auch Stirnzahnkupplungen der erwähnten Art bekanntgeworden (DE-OS 2 307 551), bei denen ebenfalls das Prinzip einer vierpoligen Ausbildung von einem dem Magnetteil zugeordneten Anzugsflansch und einer beweglichen Ankerscheibe verwirklicht worden ist. Während der zweifache Magnetschluss sich bei Kupplungen oder Bremsen zwischen Ankerscheibe und Magnetteil verhältnismässig einfach verwirklichen lässt, weil hier die Kupplungs- oder Bremsbeläge sich über die ganze Andrückfläche der Ankerscheibe verteilen lassen, treten bei der Verwirklichung an Stirnzahnkupplungen Schwierigkeiten insofern auf, als sich auch bei vierpoliger Ausbildung von Ankerscheibe und Magnetflansch wegen des zumindest in einem radialen Teilbereich der Ankerscheibe verbleibenden Luftspaltes eine exakte Verdoppelung der magnetischen Anzugskraft nicht verwirklichen lässt. So ist beispielsweise bei der eingangs genannten bekannten Stirnzahnkupplung eine zweiteilige Ausbildung der Ankerscheibe mit einem Innen-und einem Aussenring und einem dazwischenliegenden Luftspalt vorgesehen, wobei bei einer Ausführung diese beiden Ankerscheiben über eine federnde Scheibe drehfest miteinander verbunden sind. Die Ankerscheibe ihrerseits ist mit dem zugeordneten Kupplungsteil über eine Verzahnung drehfest verbunden, die eine Axialbewegung der Ankerscheibe gegenüber dem Kupplungsteil erlaubt. Nachteilig ist dabei zum einen, dass auf diese Weise keine spielfreie Drehmomentübertragung zwischen Ankerscheibe und dem zugeordneten Kupplungsteil möglich ist und dass die magnetische Anzugskraft trotz der vierpoligen Ausbildung nicht verdoppelbar ist, sondern lediglich um den Betrag zunimmt, welcher der übertragbaren Federkraft der Federscheibe zwischen den beiden Ankerringen entspricht. Diese Federkraft lässt sich nicht beliebig steigern, denn je grösser die Steifigkeit dieser Federscheibe wird, umso mehr wird ein verbleibender Luftspalt in Kauf genommen werden müssen, der bei einer dort beschriebenen Ausführung allenfalls dazu ausgenutzt werden kann, das Lösen der Kupplung zu erleichtern. Nachteilig ist aber dennoch, dass durch eine solche Ausgestaltung kein sattes Anliegen der Ankerscheibe am Magnetflansch erreicht werden kann, was unter Umständen auch Nachteile hinsichtlich des Eingriffes der Stirnverzahnung selber mit sich bringen kann, die nicht exakt axial schliessbar ist. Diese Nachteile mögen bei der dort beschriebenen Ausführung, wo die Haltekraft der Ankerscheibe durch einen erregten Elektromagnet erreicht wird, noch nicht allzu schwer ins Gewicht fallen. Wenn aber eine sogenannte Ruhestromkupplung geschaffen werden soll, die mit Permanentmagneten arbeitet, so bringen solche Bauarten, die keinen exakten, magnetischen Schluss gewährleisten, den entscheidenden Nachteil mit sich, dass die Baugrösse wegen der zu wählenden grösseren Permanentmagneten stark zunimmt und wiederum deshalb den Einsatz solcher Kupplungen beschränkt. In addition to electromagnetically actuated friction clutches or brakes, as are known, for example, from DE-OS 2 638 944, spur tooth clutches of the type mentioned have also become known (DE-OS 2 307 551), in which the principle of a four-pole design is also used by one Magnetic part associated tightening flange and a movable armature disk has been realized. While the double magnetic connection can be achieved relatively easily in the case of clutches or brakes between the armature disk and the magnetic part, because here the clutch or brake linings can be distributed over the entire pressure surface of the armature disk, difficulties arise in the implementation of spur tooth clutches insofar as there are also four-pole Formation of armature plate and magnetic flange due to the air gap remaining at least in a radial partial area of the armature plate does not allow an exact doubling of the magnetic attraction force to be achieved. For example, in the known spur tooth coupling mentioned at the outset, a two-part design of the armature disk with an inner and an outer ring and an air gap therebetween is provided, in one embodiment these two armature disks being connected to one another in a rotationally fixed manner via a resilient disk. The armature plate, in turn, is connected in a rotationally fixed manner to the associated coupling part via a toothing which allows the armature plate to move axially relative to the coupling part. On the one hand, it is disadvantageous that no backlash-free torque transmission between the armature disk and the associated coupling part is possible and that the magnetic attraction force cannot be doubled despite the four-pole design, but only increases by the amount of the transferable spring force of the spring washer between the two Anchor rings corresponds. This spring force cannot be increased arbitrarily, because the greater the stiffness of this spring washer, the more a remaining air gap will have to be accepted, which can only be used in an embodiment described there to facilitate the release of the clutch. However, it is disadvantageous that such a configuration does not allow the armature disk to lie snugly against the magnetic flange, which under certain circumstances can also entail disadvantages with regard to the engagement of the end toothing itself, which cannot be exactly axially closed. These disadvantages may not yet be of great importance in the embodiment described there, where the holding force of the armature disk is achieved by an energized electromagnet. If, however, a so-called quiescent current coupling is to be created that works with permanent magnets, then types that do not guarantee an exact, magnetic connection have the decisive disadvantage that the size increases greatly due to the larger permanent magnets to be selected, and in turn the use of such magnets Limited couplings.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kupplung der eingangs genannten Art so auszubilden, dass ein optimaler Magnetschluss trotz des Einsatzes einer Stirnverzahnung gewährleistet ist, so dass dadurch die aufzubringenden Magnetkräfte und damit auch die Abmessungen der eingesetzten Magneten selbst kleiner werden können. The present invention is based on the object of designing a coupling of the type mentioned at the outset in such a way that an optimal magnetic connection is ensured despite the use of spur toothing, so that the magnetic forces to be applied and thus the dimensions of the magnets used can themselves become smaller.

Die Erfindung besteht bei einer Stirnzahnkupplung der eingangs genannten Art darin, dass mindestens eine der beiden Stirnverzahnungen Teil eines unabhängigen Ringes In the case of a spur tooth coupling of the type mentioned at the outset, the invention consists in that at least one of the two spur gears is part of an independent ring

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ist, der auf einer Axialführung des zugeordneten Trägers aufgesetzt und dort befestigt ist. Diese Ausgestaltung weist den grossen Vorteil auf, dass der Luftspalt zwischen Ankerscheibe und Magnetflansch bei der Montage durch die entsprechende Axialverschiebung des mit der Stirnverzahnung versehenen Ringes mit Hilfe der dem anderen Bauteil zugeordneten Stirn Verzahnung zu Null gemacht werden kann, ohne dass ein Spiel an der Stirnverzahnung auftritt. Dieser Luftspalt Null erlaubt es, die Anzugskraft eines Magneten wegen der vierpoligen Ausbildung und der zweifachen magnetischen Durchsetzung bei gleicher Grösse auf das Doppelte zu steigern, so dass die Baugrösse der Magneten geringer gewählt werden kann. is placed on an axial guide of the associated carrier and fastened there. This configuration has the great advantage that the air gap between the armature disk and the magnetic flange can be made zero during assembly by the corresponding axial displacement of the ring provided with the spur toothing with the help of the spur toothing assigned to the other component, without any play on the spur toothing occurs. This zero air gap makes it possible to double the attraction force of a magnet due to the four-pole design and the double magnetic enforcement with the same size, so that the size of the magnets can be chosen to be smaller.

Diese Ausgestaltung bringt auch den grossen Vorteil mit sich, dass der Magnetteil mit einem die Stirnverzahnung der Ankerscheibe ständig in Eingriff mit der zugeordneten Stirnverzahnung haltenden Permanentmagneten und mit einem gegen dessen Kraftwirkung arbeitenden Schaltelektromagneten versehen sein kann. Diese Ausgestaltung, die an sich bei Reibungskupplungen oder Bremsen bekannt ist, weist den Vorteil auf, dass sie ohne Energiezufuhr im gekuppelten Zustand verbleibt und hier die Übertragung grosser Drehmomente erlaubt. This configuration also has the great advantage that the magnetic part can be provided with a permanent magnet that keeps the end teeth of the armature disk in engagement with the associated end teeth and with a switching electromagnet that works against its force. This configuration, which is known per se in the case of friction clutches or brakes, has the advantage that it remains in the coupled state without the supply of energy and here permits the transmission of high torques.

Vorteilhaft ist es bei dieser Ausführungsform auch, wenn die Ankerscheibe drehfest mit einer Membranfeder verbunden ist, die an dem zugeordneten Kupplungsteil befestigt ist. Die Ankerscheibe kann dabei fest mit dem Umfang der Membranfeder und der Innenring der Membranfeder kann mit dem zu kuppelnden Kupplungsteil verschraubt sein. Diese Ausgestaltung ermöglicht eine spielfreie Drehmomentübertragung von der Ankerscheibe auf das zugeordnete Kupplungsteil, was bei manchen Antrieben, beispielsweise in der Webmaschinenindustrie, von entscheidender Bedeutung ist. Wird bei einer solchen Anordnung der Magnetteil zusätzlich fest auf der angetriebenen Welle verkeilt, was beispielsweise über ein an sich bekanntes Spannelement geschehen kann, dann fällt auch in diesem Bereich ein Spiel weg, so dass die gesamte Kupplung spielfrei grosse Drehmomente als Ruhestromkupplung übertragen kann. In this embodiment, it is also advantageous if the armature disk is connected in a rotationally fixed manner to a diaphragm spring which is fastened to the associated coupling part. The armature disk can be fixed to the circumference of the diaphragm spring and the inner ring of the diaphragm spring can be screwed to the coupling part to be coupled. This configuration enables a play-free torque transmission from the armature disk to the associated coupling part, which is of crucial importance in some drives, for example in the weaving machine industry. If, in such an arrangement, the magnetic part is additionally wedged firmly on the driven shaft, which can be done, for example, by means of a tensioning element known per se, then there is also no play in this area, so that the entire clutch can transmit large torques without play as a closed-circuit clutch.

Bei der erfindungsgemässen Ausführung wirkt - in an sich bekannter Weise - das Magnetfeld des Elektromagneten der Kraftwirkung des Permanentmagneten entgegen. Wird daher der Elektromagnet so ausgebildet, dass die Erregung sowohl umpolbar als auch in ihrer Intensität variierbar ist, so wird der Vorteil erreicht, dass entweder die Anzugskraft des Permanentmagneten elektromagnetisch verstärkt oder aufgehoben werden kann, so dass dann die Kupplung durch die Membranfeder gelöst wird. Da die Stirn Verzahnungen solcher Kupplungen wegen der Flankenschräge neben den in Umfangsrichtung wirkenden Kräften auch Axialkräften unterworfen sind, die von bestimmten Drehmomenten an grösser sein können als die Anzugskraft des Permanentmagneten, so lässt sich auf diese Weise auch eine einwandfrei lösende Überlastkupplung dadurch ausbilden, dass der Stirnverzahnung ein Fühler zugeordnet ist, der den axialen Abstand der beiden mit den Stirnverzahnungen versehenen Teile überwacht und mit einem Schaltelement zur Erregung des Elektromagneten verbunden ist, welcher dann, wenn aufgrund der Grösse des Drehmomentes die Stirnverzahnung sich zu lösen beginnt, diesen Lösevorgang unterstützt und damit eine Sicherheitskupplung zu verwirklichen erlaubt, die bei bestimmten Drehmomenten automatisch abgeschaltet wird und damit auch eine Überlastung der zu kuppelnden Teile verhindert. Dieses Grenzdrehmoment lässt sich durch die Wahl des Permanentmagneten und durch die Art der Stirnverzahnung festlegen. In the embodiment according to the invention, the magnetic field of the electromagnet counteracts the force of the permanent magnet in a manner known per se. Therefore, if the electromagnet is designed such that the excitation can be reversed and its intensity can be varied, the advantage is achieved that either the attraction force of the permanent magnet can be electromagnetically amplified or canceled, so that the clutch is then released by the diaphragm spring. Since the front splines of such couplings are subject to axial forces in addition to the forces acting in the circumferential direction, which can be greater than the tightening force of the permanent magnet from certain torques, so that a perfectly disengaging overload clutch can also be formed in that the A sensor is assigned to the spur gear teeth, which monitors the axial distance between the two parts provided with the spur gear teeth and is connected to a switching element for energizing the electromagnet, which, when the spur gear teeth begin to loosen due to the magnitude of the torque, supports this release process and thus A safety clutch can be implemented, which is automatically switched off at certain torques and thus also prevents overloading of the parts to be coupled. This limit torque can be determined by the choice of the permanent magnet and the type of spur gear.

Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispieles in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Es zeigen: The invention is illustrated using an exemplary embodiment in the drawing and explained in the following description. Show it:

Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch eine erfin-dungsgemässe Ruhestromkupplung mit einem auf einem Wellenteil aufgesetzten Magnetteil und einer dem zu kuppelnden Teil zugeordneten Ankerscheibe im gekuppelten Zustand, 1 shows a schematic longitudinal section through a quiescent current coupling according to the invention with a magnetic part placed on a shaft part and an armature disk assigned to the part to be coupled in the coupled state,

Fig. 2 eine Detaildarstellung der Stirnverzahnung im entkuppelten Zustand, 2 shows a detailed representation of the spur toothing in the uncoupled state,

Fig. 3 eine vergrösserte Darstellung eines Teilschnittes gemäss der Linie III in der Fig. 2 durch die Stirnverzahnung zur Erläuterung der Kraftverhältnisse. Fig. 3 is an enlarged view of a partial section along the line III in Fig. 2 by the spur toothing to explain the force relationships.

Fig. 4 den Magnetjochteil des Magnetteiles mit dem aufgesetzten Stirnverzahnungsring und Fig. 4 shows the magnetic yoke part of the magnetic part with the spur gear ring and

Fig. 5 einen Teilausschnitt der zur Rückbewegung der Ankerscheibe verwendeten Membranfeder. Fig. 5 shows a partial section of the diaphragm spring used for the return movement of the armature disk.

In der Fig. 1 ist auf das Ende einer Welle 1 ein Magnetteil 2 aufgesetzt, der aus einem drehfest mit der Welle 1 verbundenen Rotor 3, der einen Teil des magnetischen Joches bildet, und aus einem gegenüber dem Rotor 3 und der Welle 1 fest gelagerten Spulenteil 4 besteht. In dem Spulenteil 4 ist zum einen ein Permanentmagnet 5 und zum anderen ein Elektromagnet 6 angeordnet, dessen Stromzuführung 7 ortsfest zu dem Spulenteil 4 durch ein feststehendes und nicht näher dargestelltes Gehäuseteil 8 schleifringlos herausgeführt werden kann. Der Spulenteil 4 bleibt daher gegenüber dem Rotor 3 stehen. In Fig. 1, a magnetic part 2 is placed on the end of a shaft 1, which consists of a rotor 3 connected to the shaft 1 in a rotationally fixed manner, which forms part of the magnetic yoke, and of a rotor which is fixedly mounted relative to the rotor 3 and the shaft 1 Coil part 4 exists. In the coil part 4 a permanent magnet 5 is arranged on the one hand and on the other hand an electromagnet 6, the current supply 7 of which can be led out stationary to the coil part 4 through a fixed and not shown housing part 8 without a slip ring. The coil part 4 therefore remains in relation to the rotor 3.

Der Rotor 3 besteht ebenso wie der Spulenteil 4 aus magnetisch leitfähigem Material und ist lediglich an dem links gelegenen Flanschteil 9 mit zwei aus unmagnetischem Material bestehenden Ringeinsätzen 10 versehen, die, wie später noch erläutert werden wird, eine Umlenkung der Magnetflusslinien bewirken sollen. Aussen besitzt der Rotor 3 eine axiale Führungsfläche 11 für einen im Ausführungsbeispiel ebenfalls aus unmagnetischem Material hergestellten Ring 12, der auf seiner vom Permanentmagneten 5 abgewandten Seite mit einer Stirnverzahnung 13a versehen ist, die in der Stellung der Fig. 1 mit einer Stirnverzahnung 13b einer Ankerscheibe 14 spielfrei in Eingriff steht, die satt und ohne Luftspalt an der Gegenfläche des Flansches 9 anliegt. Auch die Ankerscheibe 14 ist etwa in ihrer Mitte mit einem Einsatzring 15 aus unmagnetischem Material versehen, der zusammen mit den Einsätzen 10 in dem Flansch 9 eine Unterteilung der den Magnetschluss bewirkenden Flächen von Flansch 9 und Ankerscheibe 14 in vier Pole bewirkt, so dass der Magnet-fluss viermal die Grenzfläche zwischen Ankerscheibe 14 und Flansch 9 durchdringen muss, und so die Haltekraft des Permanentmagneten 5 verdoppelt wird. The rotor 3, like the coil part 4, is made of magnetically conductive material and is only provided on the left-hand flange part 9 with two ring inserts 10 made of non-magnetic material, which, as will be explained later, are intended to deflect the lines of magnetic flux. On the outside, the rotor 3 has an axial guide surface 11 for a ring 12 which is likewise made of non-magnetic material in the exemplary embodiment and which is provided on its side facing away from the permanent magnet 5 with end teeth 13a which, in the position of FIG. 1, have end teeth 13b of an armature disk 14 engages without play, which fits snugly and without an air gap on the counter surface of the flange 9. The armature disk 14 is also provided approximately in the middle with an insert ring 15 made of non-magnetic material which, together with the inserts 10 in the flange 9, causes the surfaces of the flange 9 and armature disk 14 which cause the magnetic closure to be divided into four poles, so that the magnet flux must penetrate four times the interface between the armature disk 14 and the flange 9, and the holding force of the permanent magnet 5 is thus doubled.

Die Ankerscheibe 14 ist über die Schrauben 17 fest mit dem äusseren Umfang einer in Fig. 5 teilweise gezeigten Membranfeder 18 drehfest verbunden. Die Schrauben 17 greifen durch die Bohrungen 19 der Membranfeder 18. Der Innenring der Membranfeder 18 ist mit Hilfe von Schrauben The armature disk 14 is fixedly connected via the screws 17 to the outer circumference of a diaphragm spring 18 partially shown in FIG. 5. The screws 17 reach through the bores 19 of the diaphragm spring 18. The inner ring of the diaphragm spring 18 is by means of screws

20 drehfest mit einem Kupplungsteil 21 verbunden, auf das die Drehbewegung der Welle 1, die somit das erste Kupplungsteil bildet, übertragen werden soll. Das Kupplungsteil 20 rotatably connected to a coupling part 21, to which the rotational movement of the shaft 1, which thus forms the first coupling part, is to be transmitted. The coupling part

21 kann beispielsweise ein Zahnrad, aber auch ein anderes Abtriebsteil sein. Die Schrauben 20 greifen durch die Bohrungen 22 der Membranfeder 18, die im übrigen mit radial verlaufenden Speichen versehen ist und dazu dient, die Ankerscheibe 14 und deren Stirnverzahnung 13b ausser Eingriff mit der Stirnverzahnung 13a des Rotors 3 zu bringen, wenn die Anzugskraft des Permanentmagneten 5 durch entsprechende Erregung des Elektromagneten 6 aufgehoben wird, so dass die Rückstellkraft der Membranfeder 18 ausreicht, um die Ankerscheibe von der Anlagefläche an 21 can be, for example, a gear wheel, but also another output part. The screws 20 engage through the bores 22 of the diaphragm spring 18, which is otherwise provided with radially extending spokes and serves to disengage the armature disk 14 and its end teeth 13b from the end teeth 13a of the rotor 3 when the attractive force of the permanent magnet 5 is canceled by appropriate excitation of the electromagnet 6, so that the restoring force of the diaphragm spring 18 is sufficient to move the armature disk from the contact surface

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Flansch 9 wegzuziehen und somit die Kupplungswirkung der Stirn Verzahnung 13 aufzuheben. Pull flange 9 away and thus cancel the coupling effect of the front toothing 13.

Wie aus Fig. 1 zu erkennen ist, liegt die Ankerscheibe 14 bei nicht erregtem Elektromagneten satt und ohne Luftspalt an der entsprechenden Aussenfläche des Flansches 9 an. Um in dieser Stellung zu erreichen, dass die Stirn Verzahnung 13 spielfrei ineinandergreift und eventuelle Herstellungstoleranzen nicht dazu führen, dass sich zwischen den zugeordneten Flächen von Ankerscheibe 14 und Flansch 9 ein Luftspalt ergibt, ist der mit der Stirnverzahnung 13a versehene Teil, nämlich der Ring 12, als ein unabhängiges Bauteil ausgebildet. Die Stirnverzahnung 13a ist also nicht, wie es an sich möglich wäre, Teil des Rotors 3 bzw. des Flansches 9, sondern Teil des Ringes 12, der bei der Montage auf seine entsprechende Axialführung 11 aufgesetzt und durch das Anlegen der Ankerscheibe 14 mit der Stirnverzahnung 13b so weit auf dieser Axialführungsfläche 11 verschoben wird, bis die Ankerscheibe 14 satt am Flansch 9 anliegt. Der Ring 12 befindet sich dann in einer Lage, in der die Stirnverzahnung 13 spielfrei ineinandergreift. Der Ring 12 ist mit Presssitz auf die Führung 11 aufgebracht und wird, wie aus Fig. 4 hervorgeht, nach der Montage noch durch radial verlaufende Stifte 23 in seiner Endlage gesichert. As can be seen from FIG. 1, when the electromagnet is not energized, the armature disk 14 lies snugly against the corresponding outer surface of the flange 9 without an air gap. In order to achieve in this position that the end teeth 13 mesh with one another without play and any manufacturing tolerances do not lead to an air gap between the assigned surfaces of the armature disk 14 and flange 9, the part provided with the end teeth 13 a is the ring 12 , formed as an independent component. The end toothing 13a is not, as it would be possible, part of the rotor 3 or the flange 9, but part of the ring 12, which is placed on its corresponding axial guide 11 during assembly and by applying the armature disk 14 with the end toothing 13b is moved so far on this axial guide surface 11 until the armature disk 14 bears snugly against the flange 9. The ring 12 is then in a position in which the end teeth 13 engage in one another without play. The ring 12 is press-fitted onto the guide 11 and, as can be seen from FIG. 4, is still secured in its end position by radially extending pins 23 after assembly.

Der Rotor 3 selbst ist durch an sich bekannte Spannelemente 24 fest auf der Welle 1 verkeilt, so dass durch diese Ausgestaltung eine spielfreie Übertragung eines von der Welle 1 auf den Rotor 3 übertragenen Drehmomentes über die Stirn Verzahnung 13 und die Ankerscheibe 14 mit Hilfe der Membranfeder 18 auf den Kupplungsteil 21 möglich ist. Die Stromzuführung zum Elektromagneten 6 erfolgt dabei schleifringlos und es ist, wie aus Fig. 1 hervorgeht, der Spulenteil 4 und das Gehäuse 8 über ein Kugellager 25 gegenüber der drehenden Welle 1 gelagert. Die neue Ausgestaltung erlaubt daher eine spielfreie Drehmomentübertragung. Durch die Verdoppelung der Anzugskraft des Permanentmagneten 5 lassen sich hohe axiale Haltekräfte in der Stirnverzahnung 13 verwirklichen. The rotor 3 itself is firmly wedged on the shaft 1 by means of known tensioning elements 24, so that this embodiment enables a play-free transmission of a torque transmitted from the shaft 1 to the rotor 3 via the front toothing 13 and the armature disk 14 with the aid of the diaphragm spring 18 on the coupling part 21 is possible. The power supply to the electromagnet 6 takes place without a slip ring and, as can be seen from FIG. 1, the coil part 4 and the housing 8 are mounted with respect to the rotating shaft 1 via a ball bearing 25. The new design therefore allows a torque transmission without play. By doubling the tightening force of the permanent magnet 5, high axial holding forces can be achieved in the end teeth 13.

Die gezeigte Ausführung bietet auch die Möglichkeit, die Kupplung als Überlastsicherung einzusetzen. Wie aus Fig. 3 hervorgeht, ruft die zunächst in Umfangsrichtung wirkende, vom Drehmoment ausgeübte Kraft U wegen der schrägen Flanken 26 der einzelnen Zähne 27 neben einer senkrecht zur Angriffsfläche wirkenden Kraft auf die Zahnflanken auch eine in Achsrichtung wirkende Komponente A hervor, die bis zu einer gewissen Grösse von den zwischen den Zahnflanken herrschenden Reibungskräften aufgenommen werden kann. Von einer bestimmten Umfangskraft ab, d.h. also, von einem bestimmten Drehmoment ab, wirkt diese Axialkomponente A jedoch so, dass sich die Stirnverzahnungen 13a und 13b voneinander zu lösen beginnen. Die Grösse dieser Kraft hängt von der Zahnform ab. Das Lösen der Verzahnungen 13a und 13b im Ausführungsbeispiel hängt zusätzlich noch von der Haltekraft des Permanentmagneten 5 ab, die, wie erläutert, durch die gewählte Konstruktion beträchtlich gesteigert werden kann. Trotz der Möglichkeit, grosse Drehmomente über die Stirnverzahnung zu übertragen, ergibt sich jedoch auch bei einer Kupplung nach dem Ausführungsbeispiel ein Grenzdrehmoment, bei dem ein verhältnismässig unkontrolliertes Lösen der Verzahnung erwartet werden muss. The version shown also offers the possibility of using the coupling as an overload protection. As can be seen from FIG. 3, the force U initially exerted in the circumferential direction and exerted by the torque, because of the oblique flanks 26 of the individual teeth 27, causes a force A acting on the tooth flanks in addition to a force acting perpendicular to the surface of the tooth, as well as a component A acting in the axial direction, which is up to a certain size can be absorbed by the frictional forces between the tooth flanks. From a certain circumference, i.e. So, starting from a certain torque, this axial component A acts in such a way that the spur gears 13a and 13b begin to detach from one another. The magnitude of this force depends on the tooth shape. The loosening of the teeth 13a and 13b in the exemplary embodiment also depends on the holding force of the permanent magnet 5, which, as explained, can be increased considerably by the selected construction. Despite the possibility of transmitting large torques via the spur gearing, a limit torque also results in a clutch according to the exemplary embodiment, at which a relatively uncontrolled loosening of the gearing must be expected.

Diese an sich zunächst unerwünschte Erscheinung kann aber zur Erzielung einer Überlastkupplung ausgenutzt werden, wenn der Stirn Verzahnung 13, wie in Fig. 1 angedeutet, ein Fühler 28 zugeordnet wird, der beispielsweise auf kapazitive oder auch induktive Weise eine Axialverschiebung zwischen den Teilen 12und 14 registriert und beim Erreichen eines bestimmten Grenzwertes ein Signal an eine Schalteinrichtung weitergibt, die dafür sorgt, dass der Elektromagnet 6 erregt wird und gezielt den Entkupplungsvor-gang der Stirnverzahnung 13 fördert. Natürlich ist es auch möglich, wenn der Elektromagnet 6 umpolbar geschaltet ist, seine Anzugskraft zu der des Permanentmagneten 5 zu addieren, so dass für bestimmte Anwendungsfälle auch eine Erhöhung des übertragbaren Drehmomentes möglich ist. Schliesslich ist es auch denkbar, durch die Abstimmung der vom Elektromagneten 6 und vom Permanentmagneten 5 ausgeübten Magnetkräfte definierte Schaltzustände für die Kupplung zu erreichen. Die neue Kupplung weist den Vorteil auf, dass verhältnismässig raumsparende Permanentmagneten eingesetzt werden können, so dass der Raumbedarf der Kupplung gering ist. Vorteilhaft ist vor allen Dingen aber auch, dass trotz des geringen Raumbedarfes erhebliche Drehmomente spielfrei übertragen werden können, was bisher nicht möglich war. This initially undesirable phenomenon can, however, be used to achieve an overload clutch if, as indicated in FIG. 1, a sensor 28 is assigned to the front toothing 13, which registers an axial displacement between the parts 12 and 14, for example in a capacitive or inductive manner and when a certain limit value is reached passes on a signal to a switching device which ensures that the electromagnet 6 is excited and specifically promotes the uncoupling process of the spur gear teeth 13. Of course, it is also possible, if the electromagnet 6 is switched with polarity reversal, to add its attractive force to that of the permanent magnet 5, so that an increase in the transmissible torque is also possible for certain applications. Finally, it is also conceivable to achieve defined switching states for the clutch by coordinating the magnetic forces exerted by the electromagnet 6 and the permanent magnet 5. The new clutch has the advantage that relatively space-saving permanent magnets can be used, so that the space requirement of the clutch is small. Above all, however, it is advantageous that, despite the small space requirement, considerable torques can be transmitted without play, which was previously not possible.

4 4th

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B B

2 Blatt Zeichnungen 2 sheets of drawings

Claims

659866 PATENT CLAIMS

1. Front tooth coupling with electromagnetic actuation, consisting of two coupling parts to be coupled, each one driven and one driven component, a magnetic part assigned to the one coupling part with a four-pole flange as a carrier of an annular front toothing, an axially movable relative to this and the other coupling part assigned four-pole armature disk as a carrier for a spur toothing which engages in the spur toothing of the magnetic part in the coupled state and from a return spring which disengages the spur toothing when the electromagnetic actuation is triggered, characterized in that at least one (13a) of the two spur toothing (13a, 13b) is part of an independent ring (12) which is placed on an axial guide (11) of the associated carrier (9) and fastened there.

2. front tooth coupling according to claim 1, characterized in that the magnetic part (2) with a the end toothing (13b) of the armature disk (14) constantly in engagement with the associated end toothing (13a) holding permanent magnet (5) and with a counteracting force working switching electromagnet (6) is provided.

3. spur tooth coupling according to claims 1 or 2, characterized in that the armature disc (14) is rotatably connected to a diaphragm spring (18) which is fixed to the associated coupling part (21).

4. spur tooth coupling according to claim 3, characterized in that the armature disc (14) is screwed to the circumference of the diaphragm spring (18) and the inner ring of the diaphragm spring (18) with the coupling part (21) to be coupled.

5. spur tooth coupling according to claim 1, characterized in that the magnetic part consists of a fixedly wedged with the component designed as a drive shaft (1) rotor (3) and a stationary with respect to the shaft coil part (4).

6. spur tooth coupling according to claim 5, characterized in that the rotor (3) via a clamping element (24) with the shaft (1) is rotatably connected.

7. spur gear coupling according to claim 1, characterized in that the ring (12) provided with the spur toothing (13a) is designed as a pulley.

8. spur tooth coupling according to one of claims 1 to 7, characterized in that the spur gears (13) is assigned a sensor (28) which monitors the axial distance between the two with the spur gears (13a, 13b) provided parts (14, 12) .

9. spur tooth coupling according to claim 8, characterized in that the sensor (28) is connected to a switching element for exciting the electromagnet (6).

10. spur tooth coupling according to one of claims 1 to 9, characterized in that the excitation of the electromagnet (6) is reversible as well as variable in its intensity.