DE1184158B

DE1184158B - Schleifringlose elektromagnetisch betaetigte Klauen- oder Zahnkupplung

Info

Publication number: DE1184158B
Application number: DEZ7655A
Authority: DE
Inventors: Hermann Straub; Anselm Blum; Franz Bialek
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1959-11-11
Filing date: 1959-11-11
Publication date: 1964-12-23
Also published as: GB912576A

Description

Schleifringlose elektromagnetisch betätigte Klauen- oder Zahnkupplung Die Erfindung bezieht sich auf eine schleifringlose elektromagnetisch-betätigt6",XlaÜen- oder Zahnkupplung mit einer zwischen dem Magnetkörper und der Ankerscheibe angeordneten Leitscheibe für den magnetischen Kraftfluß,- wobei der MagnetköW" vorzugsweise mittels eines Nadellagers, auf einer- mit der treibenden Welle drehfest verbundenen Nab@nbüchse gelagert ist, deren der Ankerscheibe - zugekehrte Stimfläche eine Kupplungsverzahnung aufweist.
Es ist bereits eine schleifringlose elektromagnetisch betätigte Zahnkupplung bekannt, bei der der Magnetkörper über Wälzlager auf ei . ner mit einer Kupplungsverzahnung versehenen Nabenbüchse gelagert ist. Da bei ' dieser Ausführung die..-Gegenverzahnung in der Ankerscheibe eingearbeitet ist, muß somit beim Einrücken der Kupplungsverzahnungen nicht nur eine der Kupplungsmuffen, sondern auch die auf dieser gelagerte Ankerscheibe beschleunigt werden. Durch die dabei zu. überwindenden Massenkräfte tritt, besonders bei Drehzahldifferenzen zwischen den zu kuppelnden Teilen, oftmals eine stoßartige Belastung aller an der Kraftübertragung beteiligter Bauteile auf, so daß das Betriebsverhalten dieser Ausführung dadurch ungünstig beeinflußt wird.
Bei elektromagnetisch betätigten Kupplungen, denen der Erregerstrom über Schleifringe zugeführt wird, ist es ferner bekannt, den die Erregerspule tragenden Magnetkörper drehfest auf einer mit einer Kupplungsverzahnung versehenen Muffe anzuordnen, die mit einer axial verschiebbaren und die Ankerscheibe tragenden Muffe zusammenwirkt.
Da bei diesen vorbekannten Ausführungen beim Einschalten des Erregerstroms die zu überwindenden Massenkräfte und damit die erforderlichen Ein- und Ausschaltzeiten groß sind, ist es Aufgabe der Erfindung, eine Kupplung zu schaffen, bei der die dadurch bedingten Nachteile vermieden werden und die dennoch einfach in ihrem Aufbau ist.
Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß die auf der Nabenbüchse axial festgelegte, auf dieser jedoch drehbar gelagerte Leitscheibe durch Bolzen drehfest mit der Ankerscheibe verbunden ist, die begrenzt axial verschiebbar und drehbar auf einer axial verschiebbaren Kupplungsmuffe gelagert ist, deren der Nabenbüchse zugekehrte Stirnfläche die Gegenverzahnung trägt.
Zweckmäßig ist es dabei, die Ankerscheibe mit der Kupplungsmuffe durch Halbringe zu verbinden und zwischen der Ankerscheibe und der Leitscheibe Rückstellfedern, beispielsweise Schraubendruckfedern, anzuordnen. Auch können zwischen der Ankerscheibe und den diese mit der Kupplungsmuffe.. verbindendeg Halbringen Druckfedern angeordnet werden, die sich an in diese eingeschraubten Bolzen und der Ankerscheibe abstützen.
Wird bei einer schleifringlosen elektromagnetisch betätigten Kupplung gemäß der Erfindung die Leitscheibe mit der Ankerscheib& drehfest verbunden und auf einer Kupplungsmuffe gelagert, so ist die Schwungmasse des Abtriebsteiles äußerst ; gering. Beim Einrücken der Verzakmungen ist nämlich lediglich eine der Kupplungsrauffens zu beaufschlagen, so daß vor allem stoßartige Belastungen nicht mehr auftreten und auch die Schaltzeiten gegenüber den vorbekannten Ausführungen kürzer sind, da für die Angleichung der Drehzahlen eine kleinere Zeitspanne benötigt wird.
Außerdem wird durch die Anordnung der Kupplungsverzahnungen an der#Kupplungsrauffe und der Nabenbüchse das Drehmoment auf einen Durchmesserbereich übertragen, -der nur geringfügig größer ist als der Außendurchmesser der Wellen, so daß der Magnetkörper und die übrigen Bauteile freizügig gestaltet werden können. Diese-Anordnung der Kupplungsklauen hat weiterhin den Vorteil, daß die Umfangsgeschwindigkeiten der miteinander zu kuppelnden Teile klein gehalten werden. Auch dies trägt zum weichen und stoßfreien Einrücken der Kupplungsverzahnungen bei.
Durch die zwischen der Ankerscheibe und den Halbringen angeordneten Druckfedern wird beim Abschalten des Erregerstroms sofort der Magnetkreis aufgerissen, in dem der Luftspalt zwischen der Ankerscheibe und der Leitscheibe vergrößert wird, so daß der Remanenz entgegengewirkt wird. Die Ankerscheibe wird bei diesem Aufreißen beschleunigt, und zusammen mit den RücksteRfedern werden die Kupplungsverzahnungen sehr schnell voneinander gelöst. Dadurch werden ebenfalls kurze und vor allem exakte Schaltzeiten erzielt.
In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Klauen- oder Zahnkupplung dargestellt. Hierbei zeigt F i g. 1 einen Axialschnitt durch eine gemäß der Erfindung ausgebildete schleifringlose elektromagnetisch betätigte Kupplung, F i g. 2 einen Teilschnitt nach der Linie 11-11 der Fig. 1 und F i g. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Kupplung nach der Erfindung.
In den F i g. 1 und 2 ist der Magnetkörper einer schleifringlosen elektromagnetisch betätigten Klauen-oder Zahnkupplung mit 1 bezeichnet, in dem die Erregerspule 2 eingesetzt ist. An der offenen Stirnseite des U-förmig ausgebildeten Magnetkörpers 1 ist, eine Leitscheibe, die aus den drei Ringen 3 a, 3 b, 3 c zusammengesetzt ist derart angeordnet, daß ihr äußerer Umfang noch von einem Schenkel des Magnetkörpers 1 umschlossen wird. Die Ringe 3 a und 3 c sind-hierbei aus ferromagnetischem Werkstoff hergestellt, während der Zwischenring3b aus nicht magnetisierbarem Werkstoff besteht.
Zur Lagerung des Magnetkörpers 1 auf einer Nabenbüchse 4 dient bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ein Nadellager 5. Außerdem ist zur Aufnahme von axial gerichteten Kräften zwischen dem Nadellager 5 und der Leitscheibe 3 a, 3 b, 3 c ein Axiallager 6 angeordnet. Die Nabenbüchse 4 ist mit der die Kupplung tragenden Antriebswelle 7 mittels einer Paßfedet 8 drehfest verbunden und an der der Ankerscheibe 10 zugekehrten Stirnseite mit einem Kupplungszahnkran# 4 a versehen. Der Kupplungszahnkranz 4 a wirkt mit einem entsprechenden Kupplungszahnkranz 9 a zusammen, der in einer das Abtriebsteil bildenden Kupplungsmuffe 9 eingearbeitet ist. Auf der Kupplungsrauffe 9 ist die Ankerscheibe 10 drehbar gelagert, und zwar sind dazu zwei Halbringe 11 a und 11 b vorgesehen.
Die zur Verbindung der Ankerscheibe 10 mit den Halbnngen 11 a und 11 b vorgesehenen Schraubenbolzen 12 sind derart ausgebildet, 'daß die auf den Bolzen 12 angeordneten Druckfedern 14 die Ankerscheibe 10 an die Ringhälften 11 a und 11 b drücken. Die Anordnung der Druckfedern 14 unterstützt also das Abrücken der Ankerscheibe 10 von der Leitscheibe 3 a, 3 b, 3 c bei Abschalten des Erregerstroms, ohne das übertragbare Moment der Kupplung zu mindern, da diese Federn die Anpreßkraft zwischen Leit- und Ankerscheibe nicht herabsetzen. Da dadurch sofort nach dem Ausschalten des Erreger'-stroms der Magnetkreis aufgebrochen und der remanente Magnetismus somit gelöscht wird, werden sehr kurze Ausschaltzeiten errreicht.
Zum Lösen der Verzahnungen 4 a, 9 a dienen Rückstellfedern 15, die zwischen der Leitscheibe 3 a, 3 b, 3 c und der Ankerscheibe 10 angeordnet sind. Außerdem ist die Ankerscheibe 10 durch Bolzen 16 mit der Leitscheibe 3 a, 3 b, 3 c verbunden.
In F i g. 3 ist eine weitere Ausführungsform der erfirtdungsgemäßen Kupplung ün Längsschnitt dargestellt. Hierbei ist der Magnetkörper 23 und die mit 24 bezifferte Leitscheibe derart ausgebildet, daß der übergang der magnetischen Kraftlinien, deren Verlauf durch die strichpunktierte Linie 25 dargestellt ist nur in radialer Richtung erfolgt, so daß keine Axialkraft auftritt. Ein Axiallager ist somit bei dieser Ausführung nicht erforderlich.

Claims

Patentemprüche: , 1. Schleifringlose elektromagnetisch betätigte Klauen- oder Zahnkupplung mit einer zwischen dem Magnetkörper und der Ahkerscheibe angeordneten Leitscheibe für den magnetischen Kraftfluß, wobei der Magnetkörper, vorzugsweise mittels eines Nadellagers, auf einer mit dem treibenden Welle drehfest verbundenen Näbeif# büchse gelagert ist, deren der Ankerscheibe zugekehrte Stirnfläche eift Kupplungsverzahnung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die auf der Nabenbüchse(4) axial festgelägtö# auf dieser jedoch drehbar gelagerte Leitscheibe (3 a, 3 b, 3 c) durch Bolzen (16) drehfest mit der Ankerscheibe (10) verbunden ist, die begreiie gxial verschiebbar und drehbar auf einer axiäl versähiebbaren Kupplungsmuffe (9) gelagert ist, deren der Nabenbüchse (4) zugekehrte Stimfläche die Gegenverzahnung (9 a) trägt.
2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch ge#-kennzeichnet, daß die Ankerscheibe (10) mit der Kupplungsmuffe (9) durch Halbringe (11 a, 11 b) verbunden ist. 3. Kupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Ankerscheibe (10) und der Leitscheibe (3a, 3b, 3c) Rückstellfedern (15), beispielsweise SchraubendruckfedeM angeordnet sind. 4. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Ankerscheibe (10) und den diese mit der Kuplivlungsmuffe (9) verbindenden Halbringen (11 a, 11 b) Druckfedern (14) angeordnet sind, die, sich an'in diese eingeschraubten Bolzen (12)o, und der Ankerscheibe (10) abstützen. In Betracht gezogene Druckschrift8n: Österreichische Patentschriften Nr. 1916841-197 151, 197 152; ,französische Patentschrift Nr. 1196 768. -