-
Elektromagnetisch betätigte Reibungskupplung und -bremse Die Erfindung
bezieht sich auf eine elektromagnetisch betätigte Reibungskupplung oder -bremse
mit einem radial magnetisierten ringförmigen Dauermagneten, der zusammen mit ringförmigen
ferromagnetischen Polschuhen eine Kupplungs- und Bremsscheibe bildet, die auf der
getriebenen Welle axial zwischen einer mit der treibenden Welle umlaufenden ferromagnetischen
Kupplungsscheibe und einem feststehenden, radial magnetisierbaren ringförmigen Elektromagneten
verschiebbar ist.
-
Es sind bereits elektromagnetisch betätigte Reibungskupplungen und
-bremsen bekanntgeworden. Diese enthalten eine mit Gleichstrom erregte Spule, deren
magnetisches Feld die zum Kuppeln bzw. Bremsen erforderliche Anpreßkraft hervorruft.
Der Strom wird der Spule über Schleifringe zugeführt. Um die durch die Schleifringe
manchmal auftretenden Betriebsschwierigkeiten zu vermeiden, ist auch schon vorgeschlagen
worden, bei solchen Konstruktionen die Spule fest anzuordnen und lediglich ferromagnetische
Leitstücke rotieren zu lassen. Beiden Konstruktionen haftet der Nachteil an, daß
der Spule ständig Strom zugeführt werden muß, solange die Kupplung oder Bremse eingeschaltet
ist.
-
Andererseits sind Konstruktionen bekanntgeworden, bei denen die zum
Kuppeln oder Bremsen erforderlichen Kräfte durch regelbare Dauermagnete erzeugt
werden. Durch eine Relativbewegung zwischen Teilen des dauermagnetischen Kreises
können solche Geräte ein- und ausgeschaltet werden. Derartige Konstruktionen benötigen
zwar keine ständige Energiezufuhr, die Betätigung muß aber mit Hilfe mechanischer
Mittel erfolgen.
-
Schließlich sind als Bremskupplung bezeichnete Konstruktionen bekanntgeworden,
bei denen die zum Kuppeln erforderliche Anpresskraft mittels eines Elektromagneten
erzeugt wird. Nach Abschalten des Elektromagneten wird eine Kupplungsscheibe mit
Hilfe dauermagnetischer Kräfte gegen einen feststehenden Anker gezogen und dort
abgebremst. Auch diese Geräte erfordern also im eingekuppelten Zustand eine ständige
Energiezufuhr.
-
Darüber hinaus sind auch schon Kupplungen und Bremskupplungen bekanntgeworden,
bei denen dauermagnetisch erregte Kupplungsscheiben durch umlaufende, elektromagnetisch
erregte Topfmagneten in die zum Kuppeln bzw. Bremsen erforderliche Lage gebracht
werden. Auch bei diesen werden aber vielfach die Kupplungs- bzw. Bremskräfte im
wesentlichen von den elektromagnetisch erregten Topfmagneten aufgebracht.
-
Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Bremskupplung zu schaffen.
die unter Vermeidung der Nachteile der bekannten Konstruktionen ohne Einschaltung
von Schleifringen od. dgl. nur durch kurze Stromimpulse die Einschaltung der Anordnung
in die Brems- bzw. Kupplungsstellung gestattet. Die Lösung dieser Aufgabe besteht
gemäß der Erfindung darin, daß bei einer elektromagnetisch betätigten Reibungskupplung
und bremse mit einem radial magnetisierten, ringförmigen Dauermagneten, der zusammen
mit ringförmigen, ferromagnetischen Polschuhen eine Kupplungs- und Bremsscheibe
bildet, die auf der getriebenen Welle axial zwischen einer mit der treibenden Welle
umlaufenden ferromagnetischen Kupplungsscheibe und einem feststehenden radial magnetisierbaren,
ringförmigen Elektromagneten verschiebbar ist, der ringförmige Elektromagnet zum
Kuppeln bzw. Bremsen jeweils umgepolt wird.
-
Die Betätigung dieser Kupplung erfolgt also durch einen kurzzeitigen
Gleichstromimpuls, der nur so lange anzuhalten braucht, bis der Elektromagnet in
den Erregungszustand versetzt ist, wobei sich Pole ausbilden, die die axiale Verschiebung
der durch Dauermagneten in bestimmtem Sinne vorgepolten Kupplungs- oder Bremsscheibe
bewirken. Auf diese Weise ist es möglich geworden, eine Bremskupplung zu bauen,
die für den Kupplungs- bzw. Bremsvorgang selbst lediglich von dauermagnetischen
Kräften Gebrauch macht und sich trotzdem mittels nur eines ortsfest angeordneten
Elektromagneten auf einfachste Weise steuern läßt.
-
Um eine zu starke Haftung der dauermagnetisch vorgepolten Kupplungsscheibe
an dem festen oder beweglichen Anker zu verhindern, ist gemäß der Erfindung in an
sich bekannter Weise zwischen der Kupplungsscheibe und der dieser zugewandten Fläche
des Ankers ein Belag aus unmagnetischem Werkstoff oder aus einem solchen geringerer
Permeabilität angebracht. Man kann aber auch durch einen Anschlag verhindern, daß
die Kupplungs- oder Bremsscheibe
fest an dem Anker zum Anliegen
kommt, so daß ein kleiner Luftspalt zwischen beiden bestehenbleibt. Diese Anordnung
wird man wählen, wenn erfindungsgemäß das Kupplungsgehäuse mit einer magnetischen
Flüssigkeit gefüllt ist. Aber auch die Anordnung mit einer urimagnetischen Zwischenschicht
ist geeignet, mit Eisenpulver oder einer Eisenpulversuspension betrieben zu werden.
-
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand in einem Ausführungsbeispiel,
und zwar bei einer Bremskupplung zwischen einer treibenden und einer angetriebenen
Welle, dargestellt. Auf der im Lager 1 gehaltenen Antriebswelle 2 ist der scheibenförmige
Anker 3 mit Keil 4 befestigt. Die angetriebene Welle 5, die in dem Lager 6 umläuft,
trägt an ihrem abgesetzten Wellenstumpf 7 die Kupplungs- und Bremsscheibe 8 axial
verschiebbar, jedoch gegen Verdrehung durch einen Keil 9 gesichert. Diese Scheibe
8 besteht aus dem auf der Welle axial verschiebbaren Flansch 10 aus ferromagnetischem
Werkstoff, auf dessen Umfang ein permanenter, radial magnetisierter Ringmagnet 11
aufgesetzt ist. Über diesem Ringmagneten sitzt ein Ring 12 aus ferromagnetischem
Werkstoff. Die durch die Magnetisierung entstehenden Pole in dem Flansch 10 und
dem ferromagnetischen Eisenring 12 sind mit N und S bezeichnet. Die Scheibe 8 hat
den gleichen Durchmesser wie der Anker 3 und auch wie der Scheibe 8 gegenüber fest
an dem Lagerbock 6 angeordnete topfförmige Elektromagnet 13. Dieser Elektromagnet
13 enthält eine ringförmige Aussparung 14, in welcher die Erregerspule 15 untergebracht
ist. Wird ein Gleichstrom durch diese Spule geleitet, so wird dieser Elektromagnet
je nach Stromrichtung verschieden polarisiert. Die dauermagnetischen Polflächen
und die elektromagnetisch erregten Pole liegen sich einander in gleicher Höhe gegenüber.
Der Elektromagnet 13 hat eine entsprechend große Bohrung, um die angetriebene Welle
5 sowie die Nabe der Scheibe 8 mit ausreichendem Spiel aufnehmen zu können. Die
angetriebene Welle 5 ist mittels eines Zapfens 16 in einer in dem Anker 3 befestigten
Büchse 17 geführt. Die der Kupplungsscheibe 8 zugewandte Fläche 18 des Ankers 3
ist mit einer Scheibe 19 aus einem urimagnetischen Werkstoff belegt, deren Stärke
den magnetischen Verhältnissen angepaßt ist, d. h. die Scheibe ist so stark, daß
nur ein Teil des Magnetflusses der Kupplungsscheibe 8 den Ankerquerschnitt durchsetzt.
-
Die Wirkungsweise ist folgende: Angenommen, die Scheibe 8 ist in der
durch N und S gekennzeichneten Weise polarisiert und liegt fest an der urimagnetischen
Scheibe 19 des Ankers 3 an. Der größte Teil des Flusses des Dauermagneten 11 geht
jetzt durch den Anker 3. In diesem Zustand sind die Wellen 2 und 5 miteinander gekuppelt.
Wird nun die Spule 15 durch Gleichstrom so gespeist, daß in dem Elektromagneten
13 gegenüber dem Nordpol der Kupplungsscheibe ein Südpol und gegenüber dem Südpol
der Kupplungsscheibe ein Nordpol entsteht, dann wird die Kupplungsscheibe 8 von
dem Anker 3 abgezogen und an dem Elektromagneten 13 zur Anlage gebracht. In diesem
Falle ist die Kupplung offen. Da aber der Elektromagnet 13 starr mit dem Gestell
des Lagers 6 verbunden ist, wird die Welle 5 abgebremst.
-
Durch einen Gleichstromimpuls in umgekehrter Richtung entstehen, wie
in der Zeichnung dargestellt, die Pole im Elektromagneten 13 entsprechend im umgekehrten
Sinne, so daß nunmehr die Scheibe 8 abgestoßen wird und sich wieder an die Ankerfläche
18, 19 anlegt. Dieser Vorgang erfolgt augenblicklich, so daß die Gleichstromimpulse
nur kurze Dauer zu haben brauchen.
-
Durch entsprechende Wahl der Abstände und der Stärke des Elektromagnetfeldes
kann die Haftkraft in beiden Richtungen variiert werden.
-
Anstatt in Form einer Bremskupplung kann die erfindungsgemäße Vorrichtung
auch als einfache Kupplung benutzt werden. In diesem Falle wird zwischen der Kupplungsscheibe
8 und dem Elektromagneten 13 ein Drucklager angebracht, das so eingestellt ist,
daß zwischen der Scheibe 8 und dem Elektromagneten 13 ein solcher Luftspalt bestehenbleibt,
der für die Anziehung in Richtung auf den Elektromagneten 13 zu ein ausreichendes
Magnetfeld zuläßt. Da die Kupplungsscheibe 8 nunmehr nicht mehr mit dem Elektromagneten
13 in kraftschlüssiger Verbindung steht, wird eine Abbremsung der Scheibe 8 und
damit der Welle 5 vermieden. Eine solche Abwandlung der erfindungsgemäßen Anordnung,
deren praktische Verwirklichung keiner besonderen Erläuterung bedarf, wurde nicht
besonders zeichnerisch dargestellt. In dem Rahmen der Erfindung fällt ferner eine
Anordnung, bei welcher der Elektromagnet 13 umläuft und die Stromzufuhr zur Betätigung
der Kupplung durch Stromimpulse mittels Schleifringe erfolgt.
-
Der zur Betätigung erforderliche Stromimpuls kann jeder beliebigen
Stromversorgungsanlage, aber auch einer Batterie entnommen werden. Wenn keine Stromquelle
vorhanden ist, kann der Stromimpuls wegen seiner geringen Energie und kurzen Dauer
auch durch einen von Hand betätigten Generator erzeugt werden.