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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer betätigbaren Kupplung.
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Eine betätigbare bzw. lösbare Kupplung dient zur schaltbaren oder regulierbaren Übertragung von Drehmomenten. Hierzu weist eine Kupplung typischerweise eine Betätigungsvorrichtung, wie z.B. einen Ausrücker für eine mechanisch trennbare Kupplung oder einen Elektromagneten für eine elektromagnetische Kupplung, auf. Eine elektromagnetische Kupplung kann mittels des Elektromagneten, also bei Anlegen einer elektrischen Spannung, kraft- oder formflüssig die Antriebsseite an die Abtriebsseite koppeln. Auf der Antriebsseite weist die Kupplung typischerweise einen sogenannten Kupplungsrotor auf, während auf der Abtriebsseite ein sogenannter Kupplungsanker das Gegenstück bildet. Diese sind, solange der Elektromagnet, der im Normalfall auf Seitendes Kupplungsrotors angeordnet ist, durch einen Luftspalt voneinander getrennt. Bei Anlegen einer elektrischen Spannung in dem Elektromagnet erfolgt infolge der Magnetkraft eine rotorische Kopplung des Kupplungsrotors mit dem (beweglichen) Kupplungsanker. Da derartige Kupplungen bei einer definierten elektrischen Spannung mit einer definierten Kraft schließen sollen, ist es erforderlich, dass die auf die Betätigungsvorrichtung einwirkenden Parameter, wie z.B. die Rückstellkraft von Rückstellfedern oder die Größe des Luftspalts genau eingestellt sind. Diese Anpassung erfolgt während des Fertigungsvorgangs, wobei insbesondere die Einstellung des Luftspalts aufgrund der sehr geringen Dimensionen (0,4 mm) erheblichen Aufwand verursacht. Deshalb besteht der Bedarf nach einem verbesserten Ansatz.
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Einen gattungsgemäßen Stand der Technik bildet die
US 3 565 223 A . Diese offenbart eine Magnetkupplung, wie sie in Kraftfahrzeugklimaanlagen verwendet wird, und einen Geräuschdämpfungsmechanismus hierfür. Die Kupplung verfügt über eine Ankerbaugruppe und eine Keilriemenscheibe. Dabei weist die Ankerbaugruppe ihrerseits eine der Keilriemenscheibe zugewandte Ankerscheibe auf. Diese Ankerscheibe stellt eine keilriemenscheibenseitige Fläche zur Verfügung, die umfangsseitig gerillt ausgebildet ist, wobei die Rille eine Auskleidung beispielsweise aus imprägnierten Kork aufweist.
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Aus dem Stand der Technik ist gemäß der
US 3 857 468 A des Weiteren eine elektromagnetische Vorrichtung bekannt, insbesondere eine elektromagnetische Kupplung oder eine elektromagnetische Bremse, bei der ein angetriebenes Element von einem Elektromagneten in Reibungseingriff mit einer auf einer Antriebswelle montierten Reibscheibe gezogen wird.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Konzept für betätigbare Kupplungen zu schaffen, das hinsichtlich Fertigungskosten, Bauraum und Zuverlässigkeit verbessert ist.
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Die Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Herstellung einer betätigbaren Kupplung gemäß Anspruch 1 gelöst.
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Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren zur Herstellung einer betätigbaren Kupplung mit den Schritten: Bereitstellen eines Kupplungsrotors auf einer Antriebsseite der Kupplung, Bereitstellen eines Opferelements, Bereitstellen eines Kupplungsankers auf einer Abtriebseite der Kupplung und Bereitstellen einer Betätigungsvorrichtung. Hierbei ist die Betätigungsvorrichtung ausgebildet, um in einem ersten Zustand den Kupplungsrotor und den Kupplungsanker in Eingriff zu bringen und in einem zweiten Zustand den Kupplungsrotor und den Kupplungsanker durch einen vordefinierten Luftspalt zu trennen. In einem nächsten Schritt erfolgt das Zusammenbauen des Kupplungsrotors, des Kupplungsankers und der Betätigungsvorrichtung, so dass das Opferelement zwischen dem Kupplungsrotor und dem Kupplungsanker angeordnet ist, um hierbei den Luftspalt durch das Opferelement zu definieren. Nach dem Zusammenbauen erfolgt in einem weiteren Schritt ein Wegschleifen des Opferelements, wobei das Wegschleifen dadurch erfolgt, dass die Kupplung mittels der Betätigungsvorrichtung von dem zweiten Zustand in den ersten Zustand gebracht wird.
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Die vorliegende Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass eine Optimierung bei der Fertigung bzw. beim Zusammenbau einer (beispielsweise elektromagnetisch) betätigbaren Kupplung durch das Vorsehen eines sogenannten Opferelements erreicht werden kann. Dieses Opferelement wird zwischen dem Kupplungsrotor und dem Kupplungsanker der Kupplung angeordnet, sodass der für den Betrieb einer betätigbaren Kupplung notwendige Luftspalt, der typischerweise bei der Montage eingestellt wird, nun durch das Opferelement bzw. die Dicke des Opferelements exakt definiert wird. Dieses Opferelement kein ein mit dem Reibbelag der Kupplung vergleichbares oder sogar dasselbe Material aufweisen und wird beispielsweise bei einer Einlaufphase, d.h. während der ersten Benutzungen abgerieben, wobei im Idealfall nur Abriebpartikel, die die Funktion der Kupplung bzw. den regulären Betrieb der Kupplung nicht beeinflussen könnten, entstehen. Durch dieses Opferelement kann der Arbeitsaufwand, der sonst durch die Schritte des Einstellens des Luftspalts während der Montage hervorgerufen wird, erheblich reduziert werden. Ferner kann die Konstruktion der Kupplung insofern auch vereinfacht werden, da die sonst notwendigen Mechanismen zur Einstellung des Luftspalts nicht mehr notwendig sind. In Summe werden somit die Herstellungskosten reduziert.
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Weitere, jedoch nicht vom Schutzbereich umfasste Ausführungsbeispiele schaffen eine betätigbare Kupplung vor dem Wegschleifen des Reibbelags, die einen Antrieb mit einem Kupplungsrotor, einen Abtrieb mit einem Kupplungsanker, eine Betätigungsvorrichtung und ein Opferelement umfasst. Die Betätigungsvorrichtung ist ausgebildet, um in einem ersten Zustand den Kupplungsrotor und den Kupplungsanker in Eingriff zu bringen und in einem zweiten Zustand den Kupplungsrotor und den Kupplungsanker durch einen definierten Luftspalt zu trennen. Das Opferelement definiert den Luftspalt, indem dasselbe derart zwischen dem Kupplungsrotor und dem Kupplungsanker angeordnet ist, dass selbst in dem zweiten Zustand der Kupplungsrotor und der Kupplungsanker über das Opferelement in Eingriff sind. Wie bereits oben erwähnt, wird das Opferelement in einer Einlaufphase, also beispielsweise vor Auslieferung oder auch erst nach Auslieferung der Kupplung abgerieben werden, so dass in dem zweiten Zustand der Kupplungsrotor und der Kupplungsanker nicht (mehr) in Eingriff sind, sondern durch den durch das abgeriebene Opferelement definierten Luftspalt getrennt sind. Eine derartig betätigbare Kupplung weist vorteilhafterweise einen reduzierten Bauraum bzw. eine kürzere Bauart auf, da kein Raum für Einstellungsmechanismen (direkt eingebaut oder nur Platz für die Zugängigkeit) benötigt wird.
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Weitere, jedoch nicht vom Schutzbereich umfasste Ausführungsbeispiele schaffen eine betätigbare Kupplung, die einen Antrieb mit einem Kupplungsrotor, einen Abtrieb mit einem Kupplungsanker, eine Betätigungsvorrichtung und einen Reibbelag umfasst. Die Betätigungsvorrichtung ist ausgebildet, um in einem ersten Zustand den Kupplungsrotor und den Kupplungsanker in Eingriff zu bringen und in einem zweiten Zustand den Kupplungsrotor und den Kupplungsanker durch einen definierten Luftspalt zu trennen. Der Reibbelag weist eine erste Kontaktoberfläche und eine Ring-Nut oder eine Ring-Fase auf, während der Kupplungsrotor oder der Kupplungsanker eine zweite Kontaktoberfläche aufweist, die der ersten Kontaktoberfläche gegenüberliegt. Über diese zwei Kontaktoberflächen wird der Eingriff in dem ersten Zustand hergestellt, während in dem zweiten Zustand zwischen diesen zwei Kontaktoberflächen der Luftspalt ausgebildet wird. In diesem zweiten Zustand ist die Ring-Nut oder die Ring-Fase, die gegebenenfalls zur Zentrierung eingesetzt werden können, mit einem Abstand von der zweiten Oberfläche beabstandet, der typischerweise (aber nicht notwendigerweise) der Dicke des Luftspalts entspricht. Diese Ring-Nut oder Ring-Fase befindet sich an der Stelle, an welcher vormals das Opferelement angeordnet war. Somit stellt dieser Zustand der Kupplung den Zustand nach der Einlaufphase dar bzw. den Zustand, nachdem das (gegebenenfalls) in den Reibbelag integrierte Opferelement weggeschliffen ist.
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Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
- 1 ein schematisches Funktionsmodell einer betätigbaren Kupplung entsprechend einem Ausführungsbeispiel;
- 2a ein schematisches Funktionsmodell einer betätigbaren Kupplung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel, dargestellt als Zusammenstellungszeichnung in der Schnittdarstellung;
- 2b ein schematisches Konstruktionsbeispiel eines Kupplungsankers der Betätigbaren Kupplung aus 2a, dargestellt als Zusammenstellungszeichnung in einer Stirnansicht und einer Schnittansicht; und
- 3 ein schematisches Flussdiagramm eines Verfahrens zur Herstellung der betätigbaren Kupplung gemäß einem Ausführungsbeispiel.
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Bevor nachfolgend Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert werden, wird darauf hingewiesen, dass gleiche oder gleichwirkende Elemente oder Strukturen mit gleichen Bezugszeichen versehen sind, so dass die Beschreibung derer aufeinander anwendbar bzw. austauschbar ist.
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1 zeigt eine betätigbare Kupplung 10 mit einem Kupplungsrotor 12 auf einer Antriebsseite 14 und einem Kupplungsanker 16 auf einer Abtriebsseite 18. Sowohl der Kupplungsrotor 12 als auch der Kupplungsanker 16 sind rotorische Elemente, wie z.B. Scheiben mit je einer Kontaktoberfläche 12a bzw. 16a, die einander gegenüberliegen. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Kontaktoberfläche 12a durch einen Reibbelag 20, der auf dem Kupplungsrotor 12 angeordnet ist, gebildet. Im Umkehrschluss heißt das, dass das Reibelement 20 auf der dem Kupplungsanker 16 zugewandten Oberfläche die Kontaktoberfläche 20a für den Kupplungsrotor 12 (vgl. 12a) ausbildet. Diese Kontaktoberfläche 20a ist in dem Ausgangszustand (keine Drehmomentübertragung) durch einen Luftspalt 22 von dem Kupplungsanker 16 getrennt. Der Luftspalt 22 weist eine bevorzugterweise konstante Dicke d22 auf, die im Fertigungsvorgang durch ein sogenanntes Opferelement 24 festgelegt wird. Ferner weist die Kupplung 10 zusätzlich eine Betätigungsvorrichtung 26, wie z.B. einen Elektromagnet auf.
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Diese Betätigungsvorrichtung 26 ist dazu ausgebildet, um den Kupplungsanker 16 und/oder den Kupplungsrotor 12 in eine erste Stellung zu bewegen, in welcher die Kontaktoberfläche 20a des Kupplungsrotors 12 und die Kontaktoberfläche 16a, hier mittels des Reibelements 20, in Eingriff sind. Ferner ist die Betätigungsvorrichtung 26 ausgebildet, um den Kupplungsrotor 12 und den Kupplungsanker 16 zu trennen, so dass in einer zweiten Stellung der definierte Luftspalt 22 zwischen diesen ausgebildet wird. Somit ist es also möglich, in schaltbarer Weise ein Drehmoment (z.B. in Höhe von beispielsweise 40 Nm (statisch) oder 100 Nm (dynamisch), abhängig von der Dimensionierung der Kupplung 10') von einer Antriebsseite 14 zu einer Abtriebsseite 18 zu übertragen, wenn sich die Kupplung 10 in der ersten Stellung befindet. Die erste Stellung kann beispielsweise mittels einer Magnetkraft, die durch die Betätigungsvorrichtung 26 erzeugt wird, ausgebildet werden. Diese Magnetkraft wirkt beispielsweise auf den Kupplungsanker 16 entgegen einer Federkraft, die beispielsweise durch eine optionale Blattfeder des Kupplungsankers 16 erzeugt wird, um so den Kupplungsanker 16 in Richtung des Kupplungsrotors 12 zu bewegen und mit diesem in Eingriff zu gehen. Der Wechsel in die zweite Stellung erfolgt dann dadurch, dass das Magnetfeld der Betätigungsvorrichtung 26 ausgeschaltet oder reduziert wird, so dass die Blattfedern die Rückstellkraft bilden und den Kupplungsanker 16 zurück in die Ausgangsstellung (Stellung zwei) bewegen.
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In dieser zweiten Stellung sind also die zwei Kontaktoberflächen 20a und 16a durch einen definierten Luftspalt 22 getrennt. Dieser Luftspalt 22 oder allgemein der Abstand zwischen den zwei Kontaktoberflächen 20a und 16a wird vor der Auslieferung genau festgelegt, da Faktoren, wie die magnetische Kraft der Betätigungsvorrichtung 26, aber auch die Dimensionierung der Rückholfedern von diesem abhängig sind. Um die Fertigung zu vereinfachen, wird das Opferelement 24 zwischen den zwei Kontaktoberflächen 20a und 16a vorgesehen, die hinsichtlich ihren Abmessungen der Dicke d22 des herzustellenden Luftspalts 22 entsprechen. Die Dicke d22 des Luftspalts 22 kann beispielsweise 0,3 mm oder 0,5 mm mit engen Toleranzen von -0,05 bis +0,15 betragen oder allgemein in einem Bereich von 0,01 bis 4 mm liegt. Dieses Opferelement 24 kann beispielsweise ein scheibenförmiges oder ringförmiges Element sein, das zwischen dem Kupplungsrotor 12 und dem Kupplungsanker 16 oder dem Reibelement 20 und dem Kupplungsanker angeordnet ist. Ferner ist es auch möglich, das Opferelement 24 direkt in das Reibelement 20 zu integrieren.
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Im Detail wird die Dicke d22 des Luftspalts 22 dadurch definiert, dass das Opferelement 24 während der Montage einen Anschlag bzw. einen Platzhalter zwischen den zwei Kontaktflächen 20a und 16a darstellt. Im nächsten Schritt erfolgt das Fixieren des Kupplungsrotors 12 und Kupplungsankers 16 in der Position, in welcher der Kupplungsrotor 12 und Kupplungsanker 16 (zusammen mit dem Reibelement 20) über das Opferelement 24 in Berührung stehen. Nach der Fixierung erfolgt das Entfernen des Opferelements 24 durch Wegschleifen desselben in einer sogenannten Einlaufphase. Dies geschieht durch ein Abreiben des Opferelements 24, indem beispielsweise ein Drehmoment von der Antriebsseite 14 zur Abtriebsseite 18 übertragen wird oder die Abtriebsseite 18 blockiert wird, während die Abtriebsseite 18 angetrieben wird. Bevorzugt kann das Opferelement 24 deshalb dasselbe Material wie der Reibbelag 20 (z.B. Cosid 561 oder Cosid 239) aufweisen, so dass keine Abriebpartikel, die eine Beschädigung oder eine Beeinflussung der Funktionalität der Kupplung 10 verursachen könnten, nach dem Abreiben in der Kupplung 10 vorhanden sind. Das Opferelement 24 ist bevorzugterweise in Bezug auf die radialen Abmessungen schmal (z.B. 1 mm oder kleiner 5 mm oder zumindest kleiner 15 mm) ausgeführt, also weist eine kleine Kontaktoberfläche auf, so dass ein Abreiben schnell erfolgt. Diese Einlaufphase erfolgt bevorzugterweise vor der Auslieferung, kann aber auch nach der Auslieferung bei der Montage der Kupplung oder im Betrieb erfolgen. Das Ende der Einlaufphase ist dadurch erkennbar, dass nach vollständigem Abreiben des Opferelements 24 die übertragbaren Drehmomente zunehmen, da ab diesem Zeitpunkt Antrieb 14 und Abtrieb 18 über das Reibelement 20 in Eingriff stehen. Es sei ferner angemerkt, dass das Reibelement 20 sich allerdings im regulären Betrieb abreiben kann, so dass sich die Dicke d22 des Luftspalts verändert bzw. vergrößert. Also heißt es, dass das Opferelement 24 die Dicke d22 insbesondere für den Auslieferungszustand vorgibt. Bezugnehmend auf 2 wird ein weiteres Ausführungsbeispiel erläutert.
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2a zeigt eine schematische Schnittdarstellung durch eine Kupplung 10' mit einem Kupplungsanker 16 und einem Kupplungsrotor 12', der in diesem Ausführungsbeispiel zweigeteilt ausgeführt ist und eine innenliegende Rotornabe 12'a und eine außenliegende Rotorscheibe 12'b umfasst. Ferner weist die Kupplung 10' die Betätigungsformrichtung 26 in Form eines ringförmigen Elektromagneten 26 auf, der radial zwischen der Rotornabe 12'a und der Rotorscheibe 12'b angeordnet ist. Die Rotornabe 12'a und die Rotorscheibe 12'b sind über das Reibelement 20, das als Ringscheibe ausgeführt ist, miteinander gekoppelt. Ferner weist die Kupplung 10' ein separates Opferelement 24 auf, das ebenfalls als Ringscheibe ausgeführt ist. Das Opferelement 24 hat in diesem Ausführungsbeispiel gegenüber dem Reibelement 20 einen geringeren Durchmesser und ist somit radial weiter innenliegend angeordnet.
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Des Weiteren ist hier die Oberfläche des Opferelements 24 relativ klein gegenüber der Oberfläche des Reibelements 20, wobei auch nur ein Teil des Opferelements 24 mit dem Kupplungsanker 16 in Eingriff ist. Die Dicke d22 des Luftspalts 22 ergibt sich dadurch, dass auf der Abtriebsseite 18 ein Teil des Kupplungsankers 16 einen Vorsprung (gegenüber der Kontaktoberfläche 16a) aufweist, der dem Opferelement 24 partiell gegenüberliegt. In diesem Überdeckungsbereich 28 wird das Opferelement 24 während der Einlaufphase abgerieben, so dass sich in dem Überdeckungsbereich 28 eine Ring-Nut ausbildet. Die Drehmomente übertragenden Bereiche (vgl. Reibbelag 22) sind in Radialsicht möglichst weit außen angeordnet, um durch einen möglichst großen Hebelarm eine maximale Drehmomentübertragung zu erreichen.
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Wie der Darstellung aus 2a zu entnehmen ist, weist die Kupplung 10' auf der Antriebsseite 14 die optionale Welle 30, die mittels einer Mutter 32 reibschlüssig mit der Rotornabe 12'a verbunden ist, auf. Die Welle 32 kann auf Abtriebsseite 18 eine Zentrierbohrung 31 für eine Gegenwelle (nicht dargestellt) des Abtriebs 18 aufweisen. Die Welle 30 ist mittels einer Lagerung 34 gegenüber dem Gehäuse 36, an welchem mittels Schrauben 38 der Elektromagnet 26 bzw. allgemein die Betätigungsvorrichtung 26 befestigt ist, gelagert. Hierzu weist das Gehäuse 36 einen Lagerbock mit einer Lagernase (axialer Anschlag für die Wellenlager) auf. Die Lagerung umfasst ein erstes Radialkugellager 34a, bei welchem die innenliegende Lagerschale sowohl mit der Welle 30 als auch mit der Rotornabe 12'a in Eingriff ist, um eine radiale und axiale Kraftaufnahme zu gewährleisten, während die äußere Lageschale durch das Gehäuse 36 (bzw. den Lagerbock mit der Lagernase) zusammen mit der Betätigungsvorrichtung 26 radial und axial fixiert ist. Das Radiallager 34a ist mit einem zweireihigen Schrägkugellager 34b kombiniert, was dazu beiträgt, die axiale Tragkraft zu erhöhen und Biegemomente abzustützen. Hierzu ist das zweireihige Schrägkugellager 34b mit seiner inneren Lagerschale (wellenseitig) durch einen Wellenvorsprung der Welle 30 (auf der einen Seite) und durch einen Abstandshalter 34c (auf der anderen Seite), der zwischen den zwei Kugellagern 34a und 34b angeordnet ist, axial fixiert. Mit der äußeren Lagerschale des zweireihigen Schrägkugellagers 34b ist dasselbe nur in eine axiale Richtung durch eine Feder 34d, die zwischen dem Kugellager 34b und der Lagernase des Gehäuses 36 angeordnet ist, derart fixiert, dass axiale Kräfte nur in Richtung der Abtriebsseite 18 aufgenommen werden können. Hierbei sei angemerkt, dass durch die Feder 34d eine statische Überbestimmung der Lagerung 34 vermieden werden kann. Entsprechend weiteren Ausführungsbeispielen weist die Welle 30 einen Flansch auf der Antriebsseite 14 auf, an welchem bei diesem Ausführungsbeispiel ein Kegelrad 40 mittels Schrauben 42 angebracht ist. Hierbei werden die über die Riemenscheibe 40 einwirkenden Kräfte ebenfalls über die Lagerung 34 aufgenommen.
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Der Kupplungsanker 16 auf Abtriebsseite 18 ist ebenfalls mehrteilig ausgeführt und umfasst die Ankerscheibe 43, welche über mehrere Blattfedern 44 mit einer Ankernabe 45 verbunden ist. Hierbei ist zumindest die Ankerscheibe 43, die gegenüber der Ankernabe 45 axial beweglich ausgeführt ist, magnetisch, so dass auf diese über den Elektromagneten 26 eine axiale Kraft zur Bewegung der Ankerscheibe 43 ausgeübt werden kann. Die Ankerscheibe 43 weist beispielsweise einen kohlenstoffhaltigen Stahl, wie z.B. einen C15 Stahl oder einen gasnitrierten C15 Stahl, auf und bildet die zweite Kontaktoberfläche 16a aus. Die Ankernabe 45 bildet den o.g. Vorsprung aus, der (vor dein Abschleifen des Opferelements 24) im Überdeckungsbereich 28 mit dem Opferelement 24 in Kontakt steht. Da die Ankerscheibe 43 in der zweiten Stellung, in welcher die Blattfedern 44 nicht gedehnt sind (Ruhestellung), sich gegenüber der Ankernabe 45 in einer definierten Position befindet, die durch einen Anschlag 46 bestimmt wird, ist der Versatz v45a_16a zwischen der Kontaktoberfläche 16a und einer Oberfläche 45a, die mit Opferelement 24 (vor Anlaufen der Kupplung) in Kontakt gebracht wird, bekannt. Der Versatz v45a_16a ergibt sich aus der Dicke der Ankerscheibe 45 und der Position des Anschlags 46 gegenüber der Oberfläche 45a. Nach Abreiben des Opferelements 24 bzw. nach Ausbilden der Ring-Fase in demselben stellt sich eine Luftspaltdicke d22 ein, die dem Versatz v45a_16a entspricht. Es sei an dieser Stelle angemerkt, dass das Opferelement 24, z.B. außerhalb des Überdeckungsbereichs 28, optional auch zur Drehmomentübertragung beitragen kann.
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Die Betätigungsvorrichtung 26 ist in diesem Ausführungsbeispiel durch einen Elektromagneten 26 gebildet, der beispielsweise einen Magneten mit einer Spule umfasst, wobei die Spule z.B. mit Kunststoff umspritzt ist. Die Funktion der dargestellten Kupplung 10' entspricht grundsätzlich der bezugnehmend auf 1 diskutierten Funktionsweise, wobei angemerkt sei, dass hier die Bewegung von Stellung zwei zu Stellung eins, also für eine Ineingriffnahme von Kupplungsrotor 12' und Kupplungsanker 16, dadurch erfolgt, dass die Ankerscheibe 43 gegen die Federkraft, welche durch die Blattfedern 44 ausgeübt wird, zu dem Kupplungsrotor 12' bzw. um genau zu sein, zu dem Reibbelag 20 mittels der durch den Elektromagnet 26 ausgeübten Magnetkraft hingezogen wird. Die Stellung zwei wird in einem stromlosen Zustand der Betätigungsvorrichtung 26 erreicht, in welchem die Ankerscheibe 43 aufgrund der Rückstellkraft, ausgeübt durch die Federn 44, mit dem Anschlag 46 in Eingriff gebracht wird. Derartige Betätigungsvorrichtungen 26, die also einen Elektromagnet 26 und Federn 44 umfassen, verhindern zusätzlich eine statische Überbestimmung der Wellenlager, was in der Konsequenz dazu führt, dass keine zusätzlichen elastischen Elemente vorgesehen werden müssen. Es sei angemerkt, dass das Gehäuse 36 auf Abtriebsseite 18 durch einen optionalen Gehäusedeckel 48, der an das Gehäuse 36 angebracht ist, geschlossen sein kann.
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2b zeigt in Kupplungsanker 16 mit der Ankerscheibe 43, drei Blattfedern 44 und der Kupplungsnabe 45 in einer Stirnansicht zusammen mit einer Schnittansicht (BB). Die Ankerscheibe 43 ist über drei Sechskantschrauben 51a zusammen mit den Sechskantmuttern 53b mit den drei Blattfedern 44 verbunden, wobei die Befestigungspunkte bzw. Bohrungen in der Ankerscheibe 43 jeweils um 120° versetzt sind. Die Blattfedern 44 sind auf ihrer zweiten Seite mit der Kupplungsnabe 45 mittels drei Zylinderschrauben 52a und drei Muttern 52b an die Nabe 45 befestigt. Hierbei sind die drei Befestigungspunkte der Nabe 45 wiederum um 120° voneinander versetzt. Durch die Blattfedern 44 erfolgt eine Lagerung der Ankerscheibe 43 auf der Ankernabe 45, die die Ankerscheibe 43 axial führt, so dass Ankerscheibe 43 axial bewegbar ist und zwischen der ersten und zweiten Stellung hin- und hergewechselt werden kann.
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Die Nabe weist auf einer der Oberfläche 45a entgegengesetzten Seite eine Wellenaufnahme 54 auf, mittels welcher eine geklemmte Passfederverbindung zu einer Gegenwelle hergestellt werden kann. Die Wellenaufnahme 54 umfasst die Wellenbohrung 54a, die Passfedernut 54b (parallel zur Bohrungsachse der Wellenbohrung 54a) und eine zur Wellenbohrung 54a senkrechte Gewindebohrung 54c zur axialen Wellensicherung. Die Wellenbohrung 54a ist zusätzlich mittels eines Schlitzes 54d (parallel zur Bohrungsachse) zur Klemmung der Gegenwelle geschlitzt ausgeführt. Hierzu weist die Wellenverbindung 54 eine Klemmschraube 54e (tangential zur Bohrungsachse) auf, welche senkrecht zu dem Schlitz 54d angeordnet ist. Es sei angemerkt, dass die Bohrungen in der Ankerscheibe 43 für die axialen Verschraubungen 51 als Langlöcher ausgeführt sein können, was eine einfache Montage und Einstellung der Blattfedern 44 ermöglicht.
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3 zeigt das allgemeine Montageverfahren mit dem ersten Schritt 100 das Bereitstellen des Kupplungsrotors 12, der Betätigungsvorrichtung 26, des Kupferelements 24 und des Kupplungsankers 16. Es sei angemerkt, dass diese Schritte des Bereitstellens mit den Bezugszeichen 100a, 100b, 100c und 100d markiert sind. Mit einem nächsten Schritt 110 erfolgt der Zusammenbau der bereits bereitgestellten Elemente 12, 26, 24 und 16. Hierbei wird das Opferelement 24 zwischen Kupplungsrotor 12 und Kupplungsanker 16 derart angeordnet, dass der Luftspalt (vgl. 22) ausgebildet wird. Hierbei ist es unabhängig, ob das Opferelement 24 auf dem Kupplungsrotor 12, dem Kupplungsanker 16 oder schwimmend dazwischen angeordnet ist. Ferner kann das dargestellte Verfahren auch die Schritte des Einbauens des Reibelements aufweisen, wobei dieser Schritt typischerweise gleichzeitig mit dem Schritt des Einbauens des Opferelements 24 ausgeführt wird. Entsprechend weiteren Ausführungsbeispielen ist es auch möglich, dass von einem optionalen weiteren Schritt nun das Opferelement 24 weggeschliffen wird, indem beispielsweise ein Drehmoment von dem Antrieb 14 zu dem Abtrieb 18 übertragen wird oder indem der Antrieb 14 angetrieben wird, während der Abtrieb 18 blockiert wird. Wie oben bereits erwähnt, kann das vollständige Abreiben des Opferelements 24 anhand des Verlaufs des übertragbaren Drehmoments erkannt werden. Nachfolgend wird bezugnehmend auf 2a und 2b der Zusammenbau und die Montage der Kupplung 10' im Detail erläutern.
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Bei dem Zusammenbau erfolgt in einem ersten Schritt zur Montage der Lagerung 34 in dem Gehäuse 36 bzw., um genau zu sein, die Montage des zweiten Schrägkugellagers 34b zusammen mit der Feder 34d auf der einen Seite der Nase (antriebsseitig 14). In einem nächsten Schritt erfolgt das Einsetzen der Welle 30 in das Lager 34b bevor das Rillenkugellager 34a zusammen mit der Buchse 34c auf der anderen Seite der Lagernase (Abtriebsseite 18) montiert wird. Das Rillenkugellager 34c wird durch die Montage der Betätigungsvorrichtung 26 fixiert. Auf die Welle 30 wird nun die Rotornabe 12'a mittels der Schraube 32 zusammen mit der Rotorscheibe 12'b montiert, wobei der Reibbelag 20 und das Opferelement 24 vorher oder nachher auf den Kupplungsrotor 12' montiert werden kann. Nach Montage des Reibbelags 20 und des Opferelements 24 kann nun der bereits vormontierte Kupplungsanker 16 zusammen mit dem Gehäusedeckel 48 montiert werden.
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Nach dem Zusammenbau der Kupplung 10' erfolgt die Montage derselben am Einsatzort. Hierzu wird ein Montagedorn 115 (in 2a gestrichelt dargestellt) zu Hilfe genommen, der an Stelle der Gegenwelle durch die Wellenaufnahme 54 eingeführt wird und mit der Welle 30 so in Eingriff gebracht wird, dass eine Zentrierung des Kupplungsankers 16 gegenüber dem Kupplungsrotor 12 erfolgt. Hierzu kann der Montagedorn 115 auf das Gewinde der Welle 30, auf welches die Mutter 30 geschraubt ist, geschraubt werden. Zum Aufschrauben des Montagedorns 115 kann derselbe eine Schlüsselweite aufweisen. Es sei angemerkt, dass die Kupplung 10' auch zusammen mit dem Montagedorn 115 ausgeliefert sein kann. Nach der so erfolgten Zentrierung mittels des Montagedorns 115 wird die Kupplung bestromt, so dass der Reibbelag 20 mit der Ankerscheibe 43 in Eingriff geht. Nun kann, ohne dass eine Verschiebung des Kupplungsrotors 12 gegenüber dem Kupplungsanker 16 erfolgt, der Montagedorn 115 wieder entfernt werden und die Kupplung 10' auf die Gegenwelle aufgesetzt werden. Um für die weitere Benutzung die so erfolgte Zentrierung beizubehalten, weist die Gegenwelle typischerweise einen Zentrierdorn oder eine andere Zentriervorrichtung auf, die in die Achse 30, z.B. über die dargestellte Zentrierbohrung 31, eingreift. In einem nächsten Schritt erfolgt das Fixieren der Zentrierposition, indem die aufgesetzte Welle mittels der Klemmschraube 54e festgeklemmt wird. Ferner können auch die Schrauben 38 am Gehäuse 36, die über die Betätigungsvorrichtung 26 auf das Lager 34a wirken, festgezogen werden, um die ermittelte Einstellung der Lagerung 34 in der Zentrierposition zu fixieren. Nachdem die Zentrierposition über die Schrauben 38 und die Klemmschraube 54e fixiert ist, kann nun die Kupplung stromlos geschaltet werden. Im Folgenden wird bezugnehmend auf 3 das Montageverfahren allgemein erörtert.
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Auch wenn bei den obigen Ausführungsbeispielen das Opferelement 24 als ein auf dem Kupplungsrotor 12 bzw. dem Reibbelag 20 des Kupplungsrotors 12 angeordnetes Opferelement 24 dargestellt ist, sei an dieser Stelle angemerkt, dass das Opferelement 24 auch als schwimmendes (loses) Opferelement 24 zwischen dem Kupplungsrotor 12 und dem Kupplungsanker 16 oder als ein auf dem Kupplungsanker 16 angebrachtes Reibelement 24 ausgeführt sein kann.
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Auch wenn in den obigen Ausführungen das Opferelement 24 derart beschrieben wurde, dass dieses bevorzugterweise ein Material des Reibbelags 20 umfasst, sei an dieser Stelle angemerkt, dass das Opferelement 24 auch ein andersartiges Material, wie z.B. eines, welches in der Kupplung auch zum Einsatz kommt, verwendet werden kann.
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Es sei ferner angemerkt, dass es auch im fachmännischen Handeln liegt, das Reibelement 24 an dem Kupplungsanker 16 vorzusehen oder die Betätigungsvorrichtung 26 anders auszuführen (z.B. als mechanischer Ausrücker) oder diese anders anzuordnen. So liegt es auch im fachmännischen Handeln, ein anderes Element der Kupplung 10' als die Ankerscheibe 43 als bewegliches Element vorzusehen. So kann beispielsweise der gesamte Anker 16 oder der Rotor 12 oder auch beide beweglich ausgeführt sein, so dass das Wechseln zwischen der ersten und zweiten Position ermöglicht ist.
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Es sei ferner angemerkt, dass das Reibelement 20, aber auch das Opferelement 24 nicht notwendigerweise einteilig und/oder rotationssymmetrisch sind. Das Reibelement 20 kann beispielsweise durch eine Mehrzahl von Einzel-Segmenten gebildet sein.
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Bezugnehmend auf 2a und 2b sei angemerkt, dass das Opferelement 24, wenn es eine Ring-Nut oder Ring-Fase aufweist, auch zur Zentrierung des Kupplungsrotors 12' gegenüber dem Kupplungsanker 16 benutzt werden kann. Hintergrund hierzu ist, dass das Opferelement 24 nach Abschleifen nicht mehr Plan ist und so ein radialer Anschlag für die Zentrierung bei der Montage ausgebildet ist. Infolgedessen kann entsprechend weiteren Ausführungsbeispielen bei der Montage auf den zusätzlichen Montagedorn 115 verzichtet werden, da sich die beiden Elemente 12' und 16 mittels der Ring-Nut oder Ring-Fase automatisch zentrieren, wenn diese mit der Magnetkraft zusammengepresst werden und gleichzeitig die Fixiermechanismen 38 und 54e nicht angezogen sind.
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Entsprechend weiteren Ausführungsbeispielen kann das Opferelement 24 auch zur automatischen Verschleißnachstellung dienen, sofern eine Seite oder beide Seiten schwimmend auf die jeweilige Welle gelagert sind, also z.B. per Verzahnung das Drehmoment übertragen.
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Bezugnehmend auf 2b sei angemerkt, dass die Nabe 12'a alternativ auch anders ausgeführt sein kann, so dass beispielsweise die Welle-Nabe-Verbindung zu der Welle 30 einen Stoffschluss oder Formschluss ausbildet. Darüber hinaus wäre es auch denkbar, dass die Nabe 12'a als reibschlüssige Nabe mit einer kurzen Bauform gebildet ist, was den Vorteil bietet, den gesamten Bauraum der Kupplung 10' bzw. insbesondere die Baulänge zu reduzieren.
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Ferner sei angemerkt, dass auch die Wellenverbindung 54 der Ankernabe 45 andersartig, z.B. reibschlüssig oder reibschlüssig mit kurzer Bauform, ausgeführt sein kann. Bezugnehmend auf 2b sei ferner angemerkt, dass anstelle der Blattfedern 44 auch andere Federelemente (z.B. Schraubenfedern) eingesetzt werden können.
