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Die
Erfindung betrifft eine Polreibungskupplung mit einer einer Abtriebsseite
zugeordneten Abtriebswelle, die in einer Gehäuseeinheit mittels einer Wälzlageranordnung
drehbar gelagert ist, sowie mit einer einer Antriebsseite zugeordneten
Ankerscheibe, die mit einem drehfest mit der Abtriebswelle verbundenen
Rotor zusammenwirkt, der durch einen fest mit der Gehäuseeinheit
verbundenen Spulenkörper
elektromagnetisch beaufschlagbar ist, sowie mit Mitteln zur Einstellung
eines Luftspaltes zwischen der Ankerscheibe und dem Rotor, sowie
eine Kupplungskombination mit einer solchen Polreibungskupplung
und einer elastischen Kupplung.
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Eine
derartige Polreibungskupplung wie auch eine derartige Kupplungskombination
sind aus der
DE 298
12 409 U1 bekannt. Die bekannte Polreibungskupplung ist
mit einer Scheibenkupplung kombiniert, wobei die Polreibungskupplung
und die Scheibenkupplung in einer Gehäuseglocke integriert sind.
Die Polreibungskupplung weist eine abtriebsseitige Welle auf, die
mittels einer Wälzlageranordnung
in der Gehäuseglocke
drehbar gelagert ist. Auf der Abtriebswelle ist ein Rotor drehfest
angeordnet, der durch den elektromagnetischen Spulenkörper elektromagnetisch
beaufschlagbar ist. Antriebsseitig ist eine Ankerscheibe vorgesehen,
die mit dem Rotor zusammenwirkt. Zwischen der Ankerscheibe und dem
Rotor befindet sich ein Luftspalt, der den elektromagnetischen Kraftfluss
beeinflusst. Zur Einstellung der Luftspaltes zwischen der Ankerscheibe
und dem Rotor sind Mittel vorgesehen, die eine die Abtriebswelle
axial durchsetzende Gewindespindel aufweisen. An dem antriebsseitigen
Stirnende der Gewindespindel ist eine axial linear geführte Gewindemutter
vorgesehen, die über
eine Trägereinheit
auf die Ankerscheibe einwirkt und diese relativ zum Rotor axial
verstellen kann. Bei dieser Polreibungskupplung ist das der Gewindemutter
gegenüberliegende Stirnende
der Abtriebswelle zugänglich,
um den Schraubkopf der Gewindespindel zu verstellen.
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Die
DE 1 046 421 B offenbart
eine elektromagnetisch betätigte
Scheibenreibungskupplung, deren Reibkörper auf einer Antriebswelle
längsverstellbar
gelagert ist. Die Längsverstellbarkeit
wird durch einen Stellkörper
bewirkt, der mittels eines Gewindes auf einer Nabe des Reibkörpers gelagert
ist.
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Aus
der
CH 595 569 ist eine
Kupplungsvorrichtung bekannt, deren Ankerscheibe mittels eines ähnlich gestalteten
Gewindeverstellmechanismus verlagerbar ist.
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Die
DE 29 48 728 C2 betrifft
eine elektromagnetisch schaltbare Kupplungs- und Bremskombination,
die als Rotoren eine Kupplungsscheibe und eine Bremsscheibe aufweist,
die auf einer Abtriebswelle verschiebbar angeordnet sind. Mittels
eines Spannelementes ist es möglich,
die beiden Rotoren auf der Abtriebswelle axial unverschieblich festzuspannen.
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Aus
der
DE 197 31 661
A1 ist eine Kupplungs-Brems-Kombination bekannt, bei der
eine Ankerscheibengruppe axial federnd auf einer Abtriebswelle angeordnet
ist. Eine erste Axialfederung ist zwischen der Abtriebswelle und
der Ankerscheibengruppe vorgesehen. Eine zweite Axialfederung ist
zwischen den beiden Ankerscheiben der Ankerscheibengruppe angeordnet.
Federelemente der ersten Axialfederung weisen eine geringe Federsteifigkeit auf.
Eine Federkraft der zweiten Axialfederung entspricht bei maximaler
Auslenkung nahezu der maximalen magnetischen Axialkraft auf eine
der Ankerscheiben.
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In
der
DE 40 31 508 C2 ist
eine elektromagnetisch betätigbare
Kupplungs-/Bremskombination offenbart, die mit einer integrierten
Sicherheitsbremse versehen ist. Zwischen zwei Ankerscheiben ist eine
Membran angeordnet, die eine axiale Beweglichkeit der Ankerscheibe
zulässt
und die Ankerscheibe gleichzeitig drehfest mit der Nabe verbindet.
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Die
US 3 586 145 zeigt eine
elektromagnetische Wellenkupplung, bei der eine Ankerscheibenanordnung
mittels einer axial verstellbaren Nabe auf einer Welle axial verschiebbar
angeordnet ist. Die Nabe, die die Ankerscheibenanordnung trägt, ist
mittels einer Klemmschraube auf der Welle in unterschiedlichen Axialpositionen
festlegbar.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine Polreibungskupplung und eine Kupplungskombination
der eingangs genannten Art zu schaffen, die mit einfachen Mitteln
eine Einstellbarkeit des Luftspaltes zwischen Rotor und Ankerscheibe
für verschiedene
Einsatzzwecke ermöglicht.
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Diese
Aufgabe wird für
die Polreibungskupplung dadurch gelöst, dass der Rotor und die
Abtriebswelle relativ zur Gehäuseeinheit
begrenzt axial verschiebbar angeordnet sind, und dass die Mittel
zur Luftspalteinstellung wenigstens ein Stellelement, das den Rotor
oder die Abtriebswelle relativ zur Gehäuseeinheit axial verschiebt,
sowie wenigstens ein ver stellbares Sicherungselement aufweisen,
das die durch das Stellelement erzielte Axiallage des Rotors oder
der Abtriebswelle fixiert. Durch die begrenzte axiale Verschiebbarkeit
des Rotors oder – bei
axial gesicherter Positionierung des Rotors relativ zur Abtriebswelle – der Abtriebswelle
wird direkt oder indirekt der Rotor relativ zur Ankerscheibe axial
bewegt, wodurch die gewünschte
Einstellung des Luftspaltes zwischen Ankerscheibe und Rotor erzielt
wird. Das verstellbare Sicherungselement dient dazu, die durch das
Stellelement eingestellte Axiallage des Rotors zu fixieren. In vorteilhafter
Weise ist es möglich,
die gesamte Abtriebsseite zu demontieren, ohne Hauptverbindungsteile
innerhalb der Abtriebsseite lösen
zu müssen.
Die gesamte Abtriebsseite kann insbesondere durch eine entsprechend
mehrteilige Gestaltung der Gehäuseeinheit
einfach montierbar und demontierbar sein, indem die Abtriebsseite
einschließlich zugehörigem Gehäuseteil
entfernt wird. Anschließend
ist eine einfache Zugänglichkeit
des wenigstens einen Stellelementes für die Luftspalteinstellung erzielbar.
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In
Ausgestaltung der Erfindung ist die Abtriebswelle als Flanschwelle
gestaltet und das wenigstens eine Stellelement ist in einem Flansch
der Flanschwelle angeordnet und stützt sich axial an der Gehäuseeinheit
ab. Die Einstückigkeit
zwischen Flansch und Abtriebswelle ermöglicht es, äusserst hohe Drehmomente übertragen
zu können,
ohne dass hierdurch die Mittel zur Luftspalteinstellung beeinträchtigt würden.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das Stellelement als axial
ausgerichtetes Schraubelement gestaltet, das an einem Lagerteil
der Wälzlageranordnung
angreift. Vorzugsweise ist das Schraubelement exzentrisch zur Drehachse
der Abtriebswelle in dem Flansch angeordnet und wirkt in unmittelbarem
Anschluß an
den Aussenumfang der Abtriebswelle auf die Wälzlageranordnung, indem es bei
einem entsprechenden Einschrauben die Wälzlageranordnung axial verschiebt.
Vorzugsweise ist das Schraubelement als Gewindestift gestaltet.
Da die Wälzlageranordnung
und damit auch die Gehäuseeinheit
zentriert auf der Flanschwelle positioniert ist, genügt es, lediglich
einen einzelnen Zylinderstift, d.h. ein einzelnes Schraubelement,
vorzusehen, um die gewünschte
Axialverstellung der Wälzlageranordnung
und der Gehäuseeinheit
relativ zur Flanschwelle, d.h. zur Abtriebswelle, zu erzielen.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung durchsetzt das Schraubelement
den Flansch, ist frontseitig mit Werkzeugangriffsflächen versehen, und
liegt rückseitig
mit einer Stirnfläche
an dem Lagerteil an. Dadurch ist das Schraubelement von einer Stirnseite
der Flanschwelle her bedienbar. Die Wälzlageranordnung ist unmittelbar
axial hinter dem Flansch positioniert, so dass das rückseitige
Stirnende des Schraubelementes an der Wälzlageranordnung angreifen
kann.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist als Sicherungselement auf
einer relativ zur Wälzlageranordnung
dem Schraubelement gegenüberliegenden
Stirnseite ein koaxial auf der Abtriebswelle angeordneter Stellring
vorgesehen. Vorzugsweise ist der Stellring als Gewindemutter gestaltet.
Der Gewindemutter ist vorzugsweise ein Sicherungsblech zur Positionssicherung
der Gewindemutter zugeordnet, so dass für die Gewindemutter nach der
entsprechenden Axialverstellung zur Bildung eines Gegenanschlages
für die
durch das Schraubelement verstellte Axialposition der Wälzlageranordnung
relativ zur Flanschwelle eine Verdrehsicherung gewährleistet ist.
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Weitere
Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen.
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Nachfolgend
ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Erfindung beschrieben und anhand der Zeichnungen dargestellt.
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Die
einzige Zeichnung zeigt einen Längsschnitt
durch eine Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Kupplungskombination,
die eine mit einer Scheibenkupplung kombinierte Polreibungskupplung darstellt.
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Die
in der Zeichnung dargestellte Kupplungskombination 1 ist
rotationssymmetrisch gestaltet, so dass in der Zeichnung lediglich
die obere Hälfte
der Kupplungskombination gezeigt ist. Die Kupplungskombination 1 setzt
sich aus einer Polreibungskupplung 2 und einer Scheibenringkupplung 3 zusammen.
Die Scheibenringkupplung 3 ist einer Antriebsseite und
die Polreibungskupplung 2 einer Abtriebsseite zugeordnet.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel
ist die Antriebsseite an einen nicht dargestellten Dieselmotor angeschlossen.
Die Abtriebsseite ist mittels einer ebenfalls nicht näher dargestellten
Wellenkupplung mit einem Verbraucher verbunden. Als Verbraucher
kann vorteilhaft eine Schiffsantriebsschraube vorgesehen sein, so
dass die dargestellte Kupplungskombination 1 Teil eines
Schiffsantriebes ist. Vorzugsweise wird ein sehr hohes Drehmoment
von ca. 20.000 Nm übertragen.
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Die
Kupplungskombination 1 weist eine mehrteilige Gehäuseeinheit 4a, 4b auf,
die die Polreibungskupplung 2 und die Scheibenringkupplung 3 umschließt. Ein
antriebsseitiger Gehäuseteil 4b der Gehäuseeinheit 4a, 4b liegt
in nicht näher
dargestellter Weise an einem Dieselgehäuse des Dieselmotors an und
ist fest mit diesem verbunden. Ein glockenförmiger, die Polreibungskupplung 2 umschließender Gehäuseteil 4a ist
mittels einer schmierstoffgeschmierten Wälzlageranordnung 5 zentriert
auf einer als Flanschwelle 6 gestalteten Abtriebswelle
angeordnet. Der Gehäuseteil 4a lagert
somit die Flanschwelle 6 mittels der Wälzlageranordnung 5,
wodurch die Flanschwelle 6 um eine Kupplungsdrehachse D
drehbeweglich positioniert ist. Die Wälzlageranordnung 5 besteht
aus zwei axial zueinander beabstandeten Wälzlagerringen. Der Aussenmantel
der Flanschwelle 6 ist derart zylindrisch gestaltet, dass die
Flanschwelle 6 innerhalb der Wälzlageranordnung 5 begrenzt
axial, d.h. koaxial zur Kupplungsdrehachse D verschiebbar ist. Im
Bereich eines der Scheibenringkupplung 3 zugeordneten Stirnendes
ist die Flanschwelle 6 mit einem Ringflansch 15 versehen,
der einstückig
mit der Flanschwelle 6 ist. Mit dem Ringflansch 15 durch
Schraubverbindungen fest verbunden, ist ein Rotor 8, dem
ein elektromagnetischer Spulenkörper 7 zugeordnet
ist. Der elektromagnetische Spulenkörper 7 ist ringförmig gestaltet
und koaxial zur Kupplungsdrehachse D in dem glockenförmigen Gehäuseteil 4a der
Gehäuseeinheit 4a, 4b befestigt.
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Axial
gegenüberliegend
zu einer vom Spulenkörper 7 abgewandten
Stirnfläche
des Rotors 8 ist in geringem axialem Abstand eine Ankerscheibe 9 angeordnet.
Zwischen der Ankerscheibe 9 und dem Rotor 8 ist
ein Luftspalt L vorgesehen, der in der Zeichnung strichpunktiert
angedeutet ist. Die Ankerscheibe 9 ist mittels einer Ringmembrananordnung 10 an
einer Kupplungsnabe 12 gehalten. Mehrere, in Umfangsrichtung
an der Kupplungsnabe 12 auf Höhe der Ankerscheibe 9 verteilt
angeordnete Dauermagnete 11 dienen dazu, die Ankerscheibe 9 im
nichtelektromagnetisch beaufschlagten Zustand gelüftet zu halten.
Die Kupplungsnabe 12 ist Teil der Scheibenringkupplung 3,
die einen Scheibenring 13 aus elastisch nachgiebigem Material,
vorzugsweise Gummi, aufweist. Der Scheibenring 13 weist
an seinem Aussenumfang eine Verzahnung auf, die mit antriebsseitig
vorgesehenen Kupplungsgliedern eines Kupplungsflansches 14 zusammenwirkt.
Der Kupplungsflansch 14 liegt an einer Anlagefläche eines
nicht dargestellten Dieselschwungrades an und ist mittels den in
der Zeichnung dargestellten, jedoch nicht näher bezeichneten Schrauben
mit dem Dieselschwungrad fest verschraubt.
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Um
eine Einstellung des Luftspaltes L zwischen dem Rotor 8 und
der Ankerscheibe 9 vornehmen zu können, ist in dem Ringflansch 15 exzentrisch
zur Kupplungsdrehachse D ein Gewindestift 16 vorgesehen,
der eine achsparallel zur Kupplungsdrehachse D ausgerichtete und
den Ringflansch 15 axial durchsetzende Gewindebohrung durchragt.
Der Gewindestift 16 weist im Bereich seines der Antriebsseite
der Kupplungskombination 1 zugewandten Stirnendes Werkzeugangriffsflächen, vorliegend
in Form von Innensechskantflächen,
auf. Die axiale Länge des
Gewindestiftes 16 ist grösser als die axial gesehene
Dicke des Ringflansches 15, sodass der Gewindestift 16 mit
seinem der Wälzlageranordnung 5 zugewandten
Stirnende rückseitig
aus dem Ringflansch 15 herausragt. Mit diesem planen, in
einer radialen Ebene ausgerichteten Stirnende liegt der Gewindestift 16 flächig an
einem Lagerring 19 der Wälzlageranordnung 5 an,
der axial gleitbeweglich auf der Flanschwelle 6 angeordnet
ist. Der Lagerring 19 liegt axial an einem Innenring des
ersten Wälzlagerringes an.
Der erste und der zweite Wälzlagerring
der Wälzlageranordnung 5 sind über ein
ringförmiges
Mittelstück
axial auf Stoß zueinander
angeordnet. Abliegend zu dem Ringflansch 15 der Flanschwelle 6 auf der
gegenüberliegenden
Seite des zweiten Wälzlagerringes
ist ein weiterer Lagerring 20 vorgesehen, der den axial
rückseitigen
Abschluß der
Wälzlageranordnung 5 bildet.
Auch dieser Lagerring 20 ist auf dem zylindrischen Aussenumfang
der Flanschwelle 6 zentriert. Als Axialanschlag für die Wälzlageranordnung 5 und
insbesondere für
den Lagerring 20 dient eine Gewindemutter 17,
die koaxial auf der Flanschwelle 6 angeordnet ist und auf
einen nicht näher bezeichneten
Aussengewindeabschnitt der Flanschwelle 6 aufgeschraubt
ist. Der Gewindemutter 17 ist ein ringförmiges Sicherungsblech zugeordnet,
das mehrere, auf radial aussenliegende Werkzeugangriffsflächen der
Gewindemutter 17 abgestimmte Laschen aufweist. Durch Umbiegen
der Laschen im Bereich entsprechender Werkzeugangriffsflächen wird durch
das Sicherungsblech 18 eine Verdrehsicherung für die Gewindemutter 17 erzielt.
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Um
in der Praxis den Luftspalt L einzustellen, wird die gesamte Abtriebsseite
der Kupplungskombination 1 entfernt. Hierzu werden in einfacher
Weise die Verschraubungen, die den Gehäuseteil 4a mit dem
Gehäuseteil 4b verbinden,
gelöst
und anschließend
die gesamte Baueinheit einschließlich Flanschwelle 6,
Rotor 8, Spulenkörper 7 und
Gehäuseteil 4a sowie
Wälzlageranordnung 5 entfernt.
Nun ist der wenigstens eine Gewindestift 16 zugänglich.
Beim dargestellten Ausführungsbeispiel
sind über
den Umfang der Flanschwelle 6 gleichmäßig verteilt insgesamt drei
Gewindestifte 16 vorgesehen. Durch Einschrauben wenigstens
eines Gewindestiftes 16 axial in die Gewindebohrung des
Ringflansches 15 hinein wird eine Druckkraft auf den axial
anschließenden Lagerring 19 ausgeübt, der
wiederum die gesamte Wälzlageranordnung 5 auf
der Flanschwelle 6 vom Ringflansch 15 weg axial
zurückverschiebt.
Selbstverständlich
ist zuvor die Gewindemutter 17 gelöst und in gleicher Richtung
axial zurückgedreht
worden, um die entsprechende Axialbeweglichkeit der Wälzlageranordnung 5 zuzulassen.
Durch die axiale Bewegung der Wälzlageranordnung 5 wird
zwangsläufig
auch der Gehäuseteil 4a einschließlich des
Spulenkörpers 7 mitversetzt.
Da der Rotor 8 aufgrund seiner festen Zuordnung zum Ringflansch 15 der Flanschwelle 6 axial
gleichbleibend positioniert gehalten wird, haben sich durch eine
entsprechende Drehung des Gewindestiftes 16 die Axiallagen
zwischen Rotor 8 und Gehäuseteil 4a bzw. Spulenkörper 7 geringfügig verändert. Sobald
nun die gesamte Baueinheit durch Verbindung des Gehäuseteiles 4a mit
dem Gehäuseteil 4b wieder
montiert wird, hat sich zwangsläufig
das Maß des
Luftspaltes L um das Maß geändert, um
das die Wälzlageranordnung 5 und
der Gehäuseteil 4a relativ
zur Flanschwelle 6 axial verschoben worden sind. Die Flanschwelle 6 hat somit
eine andere Axialposition relativ zur Gehäuseeinheit 4a, 4b als
vor dem Einstellvorgang. Selbstverständlich kann auch eine Axialbewegung
der Flanschwelle 6 relativ zu der Wälzlageranordnung 5 in
umgekehrter Richtung vorgenommen werden, indem der wenigstens eine
Gewindestift 16 nach vorne herausgeschraubt wird und die
Gewindemutter 17 entsprechend axial zugestellt wird, wodurch
die entsprechende Axialbewegung der Gewindemutter 17 die
Wälzlageranordnung 5 axial
auf der Flanschwelle 6 verschiebt. Durch den zuerst beschriebenen
Stellvorgang, nämlich
durch ein Einschrauben des Gewindestiftes 16 in Richtung
der Wälzlageranordnung 5,
wird der Rotor 8 näher
zur Ankerscheibe 9 herangeführt, so dass eine gewünschte Verschleißnachstellung
erzielbar ist. Im normalen Betrieb der Kupplungskombination wird
daher lediglich der Gewindestift 16 als Stellelement zum
Verschieben der Wälzlageranordnung 5 bzw.
der Flanschwelle 6 relativ zur Gehäuseeinheit 4a, 4b dienen.
Die Gewindemutter 17 dient lediglich zur Sicherung der
eingestellten Axialposition.