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Schleifringlose elektromagnetisch betätigte Lamellenkupplung Die@Erfindung
bezieht sich auf-eine.schleifhngIose elektromagnetisch betätigte. Lämellenkupplung,
bei der Magnetkörper, Anker und. das vom magnetischen Kraftfluß freie Lamellenpaket
axial nebeneinander angeordnet--sind und bei der die Erregerspule in einem .in Richtung-.-auf
das: Lamellenpaket offenen, im Querschnitt U-förmigen .Gehäuse aus magnetisierbarem
Werkstoff befestigt ist, das -auf.. dem. -mit einer Welle drehfest -verbundenen
Magnetkörper gelagert ist; der über einen radialen, als .Gegendruckscheibe für -
das Lamellenpaket dienenden Flansch den magnetischen Kraftfluß zu .dem den.Flansch-
umgebenden ringförmigen.. Anker -führt und pvobei, zwischen dem. Spulengehäuse und-dem
. radialen Flansch .des Magnetkörpers eine an diesem befestigte. Ringscheibe aus
nichtmagnetisierbarem ..Werkstoff - angeordnet, ist, auf deren äußerem Umfang ein.
das. Spulengehäüse mit geringem -radialen Spiel- umgebender -hülsenförmiger Polschuh
abgestützt ist, der zusammen-mit dem Anker den axialen Arbeitsluftspalt begrenzt,
nach dem Zusatzpatent 1146-711..' - Es sind schleifringlose, elektromagnetisch betätigte
Lamellenkupplungen bekannt, bei denen: das. axial neben dem Magnetkörper - liegende
Lamellenpaket frei vom Magnetfluß ist. Bei einer solchen Kupplung hat das feststehende
Spulengehäuse einen- U-förmigen, mit- seiner offenen Seite in Richtung auf das Lamellenpaket
weisenden- Querschnitt und =ist mit Kugellagern auf -der.Kupplungsnabe abgestützt.
Eine die offene Seite abdeckende- Ankerscheibe weist am Umfang einen hülsenförmigen.
Ansatz auf, der das Lamellenpaket umgreift und an seinem freien Ende die Druckscheibe
trägt. Zwischen der Ankerscheibe und dem Lamellenpaket - ist - noch eine axial -.feste
Wand vorgesehen, die als- Gegendruckscheibe .dient. Abgesehen von der relativ großen
Masse der mit der Ankerscheibe bewegten Teile und der damit verbundenen.langen.Schaltzeiten
hat- diese bekannte Kupplung- wegen der zusätzlich benötigten Gegendruckscheibe
eine -erhebliche Länge.- Bei der bekannten Kupplung tritt der Mägnetfluß in, axialer
Richtung unmittelbar von dem Spulengehäuse auf die Ankerscheibe über. Daher wirkt
die. volle Magnetkraft als Axialschub, auf das Spulengehäuse..und muß-..von dessen
Lagern aufgenommen .werden. -Die Lager müssen daher besonders kräftig bemessen sein,
und haben somit einen beträchtlichen Raumbedarf. Da diese großen Lager bei der bekannten
Kupplung radial innerhalb der Spule angeordnet sind, hat die Kupplung neben .der
erwähnten erheblichen Länge auch. noch einen unerwünscht großen Durchmesser. ...
Das. Patent 1143. 366 ,bezieht sich auf. eine. elektromagnetisch betätigte Lamellenkupplung,
bei der Magnetkörper, Anker und das vom magnetischen Kraftfluß freie Lamellenpaket
nebeneinander angeordnet sind und bei der der ringförmige Anker mit der die Lamellen
in Richtung zum Magnetkörper zusammenpressenden Druckscheibe über auf deren. Umfang
verteilte, den Abstand zwischen Anker und Druckscheibe überbrückende Zugbolzen verbunden
ist und eine zugleich als Gegendruckscheibe dienende, radial nach außen verlaufende
feste Wand des Magnetkörpers von außen mit: radialem Spiel umgibt. Die Mitnahme
des Ankers, der Druckscheibe und der Außenlamellen in Drehrichtung erfolgt durch
mit dem Magnetkörper verbundene und sich axial erstreckende Arme, die auf dem gleichen-
Durchmesser wie die Zugbolzen, jedoch gegenüber diesen in Umfangsrichtung- versetzt
angeordnet sind. Die so ausgebildete Lamellenkupplung ist in ihrem mechanischen
Kupplungsteil, also dein Lainellenpaket, frei vom Magnetfluß, so daß eine Beeinträchtigung
des Kupplungsspiels durch das bekannte magnetische Kleben nicht eintreten kann.
Sie. zeichnet sich durch universelle Anwendbarkeit und große Ansprechempfindlichkeit
aus. Durch die kleinen Massen der beim Kuppeln bewegten Teile und die Freihaltung
des Ankers und der mit diesem unmittelbar verbundenen Teile von der Übertragung
eines Drehmoments werden kurze Schaltzeiten erzielt. Dazu weist diese Lamellenkupplung
kleine radiale und axiale Abmessungen auf, was für zahlreiche Verwendungsfälle,
so z. B. beim, Einbau in Werkzeugmaschinen, von( erheblicher Bedeutung,ist.. .
Um
die Lamellenkupplung nach dein Patent 1143366 als schleifringlose Kupplung
verwendbar zu machen und dabei ihre Vorteile geringer Abmessungen bei großer Schaltempfindlichkeit
voll zu erhalten, schlägt das Zusatzpatent 1146 711 vor, daß zwischen der radialen
Wand des Magnetkörpers und der offenen Stirnseite des in bekannter Weise auf dem
Magnetkörper drehbar gelagerten, im Querschnitt U-förmigen Magnetspulengehäuses
eine mit dem Magnetkörper umlaufende, einen übertritt des magnetischen Kraftflusses
zum Magnetspulengehäuse und Magnetkörper in axialer Richtung unterbindende Ringscheibe
aus unmagnetisierbarem Werkstoff angeordnet ist, auf deren äußerem Umfang ein das
Magnetspulengehäuse mit geringem radialem Spiel umgebender hülsenförmiger Polschuh
abgestützt ist, der zusammen mit dem ringförmigen Anker den axialen Arbeitsluftspalt
begrenzt.
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Nach der vorliegenden Erfindung ist das Spulengehäuse an dem Magnetkörper
in an .sich bekannter Weise mittels eines Wälzlagers abgestützt, das axial zwischen
dem radialen Flansch des Magnetkörpers und dem Spulengehäuse angeordnet ist.
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Diese Lagerung gestattet es, den Laufspalt zwischen den sich gegeneinander
drehenden Teilen äußerst gering und konstant zu halten.
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Da der Magnetfluß nur in radialer Richtung von dem Spulengehäuse auf
den hülsenförmigen Polschuh bzw. auf den Magnetkörper über-geht und der Fluß der
von dem Magnetkörper hervorgerufenen axialen Kräfte sich unter Umgehung des Spulengehäuses
schließt, bleibt das Spulengehäuse von Axialschub frei. .Gegenüber der Eingangs
beschriebenen bekannten Kupplung hat die erfindungsgemäße Gestaltung somit den weiteren
Vorteil, daß das Wälzlager nur geringe Führungskräfte aufzunehmen hat und daher
relativ klein sein kann.
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Vorzugsweise ist das Wälzlager zwischen :einem über die Spule hinaus
verlängerten inneren Sehenkel des Spülengehäuses und einem axialen Ringflansch des
radialen Flansches .des Magnetkörpers angeordnet. Um extrem 'kleine Luftspalte zwischen
den sich relativ zueinander .drehenden Teilen zu ,erhalten, können die Laufbahnen
für die Wälzkörper direkt an -dem Spulengehäuse und dem Magnetkörper ausgebildet
sein.
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Der Außenlaufring des Wälzlagers kann vorteilhafterweise auch zugleich
zur Unterstützung und Zentrierung der Scheibe aus nichtrnagnetisierbarem Werkstoff
-dienen.
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Der Wirkungsgrad des magnetischen Kraftflusses wird weiterhin dadurch
-erhöht, daß die Scheibe aus nichtmagnetisierbarem Werkstoff mit einem axialen,
die Spule mit radialem Spiel umgreifenden Ringflansch versehen ist, der den -stützt
.und zentriert.
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Die Erfindung wird im -folgenden an 'Hand -eines in der Zeichnung
dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
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In der -Figur ist eine gemäß der Erfindung -verbesserte Ausführungsform
der Lamellenkupplung nach dem Patent 1146 711 im -Schnitt dargestellt.
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Die ringförmige Erregerspule 108 ist innerhalb eines im Querschnitt
U-förmig -ausgebildeten Gehäuses 109 angeordnet, dessen offene Seite -in Richtung
auf den radialen Flansch 104-b -des sieh mitdrehenden Magnetkörpers 104 weist. Der
innere Schenkel 109 a des Spulengehäuses 109 -ist =über die Spule 108 hinaus
verlängert. Mit diesem verlängerten Schenkel stützt sich das Spulengehäuse mittels
eines Kugellagers 111 an einem axialen Ringflansch 104c des radialen Flansches 104b
ab.
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Man .erkennt, daß sich das Kugellager 111 nicht mit seiner ganzen
axialen -Erstreckung an dem axialen Ringflansch 104c abstützt. Der überstehende
Teil des Außenlaufrings des Kugellagers 111 stützt und zentriert die ringförmige
Scheibe 112 aus nichtmagnetisierbarem Werkstoff.
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Die Scheibe 112 weist einen axialen Ringflansch 112a auf, der
das lamellenseitige Ende der Spule 108 mit radialem Spiel umgreift. Mit seinem
äußeren Ende stützt dieser Ringflansch 112a den hülsenförmigen Polschuh 114, der
hierdurch genau in seiner zentrierten Lage gehalten wird, so daß auch zwischen Polschuh
1.14 und Spulengehäuse 109 ein kleiner Luftspalt aufrechterhalten werden kam. Die
iamellenseitige Stirnfläche des Polschrihes 114 bildet mit der ihr zugewandten Stirnseite
des Ankers 117 den Arbeitsluftspalt im magnetischen Kraftfluß. Man erkennt, daß
.dieser -Luftspalt im Bereich zwischen den Stirnseiten der Erregerspule liegt. Bei
dieser Anordnung wird auch die Solenaidwirkung der Erregerspule im Arbeitshaftspalt
mit ausgenutzt.
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Aus der -Figur ist zu erkennen, daß der elektromagnetische Antriebsteil
außerordentlich kompakt und einfach aufgebaut ist. -Der Magnetiluß vedäuft fast
kreisförmig und praktisch ohne merkliche Verluste, da die Luftspalte infolge der
guten 'Zentrierung verschwindend klein gehalten werden können. Ein gewisser Anteil
des -magnetischen Kraftflusses kann über das Kugellager direkt, t1. h. ohne Spalt
.zwischen den sieh relativ zueinander drehenden Teilen übertreten.