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Elektromagnetisch betätigte Lamellenkupplung öder -bremse Die Erfindung
bezieht sich auf eine elektromagnetisch betätigte Lamellenkupplung oder -bremse
mit vom magnetischen Kraftfluß zumindest teilweise durchfluteten Lamellen, wobei
jeweils zwischen den einander zugeordneten Lamellen der I#.'-upplungs-oder Bremshälften
zylinder- oder tonnenförmige Wälzkörper angeordnet sind, die durch einen
Käfig
oder in Ausnehmungen der Lamellen zwar drehbar, aber axial unverschiebbar
geführt sind.
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Derartige Lamellenkupplungen haben sich in der Praxis gut bewährt,
so daß sie in vielen Industriezweigen mit Erfolg verwendet werden. Aufgabe der Erfindung
ist nun, diese bekannten Ausführungen in ihrer Wirkungsweise, weiter zu verbessern,
Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß die vom magnetischen Kraftfluß
durchfluteten Wälzkörper aus dauermagnetischem Werkstoff bestehen.
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Wird für die von dem magnetischen Kraftfluß durchfluteten Wälzkörper
ein Dauermagnetwerkstoff gewählt, wie es gemäß der Erfindung vorgeschlagen wird,
so kann das übertragbare Drehmonient einer in dieser Weise ausgebildeten Kupplung
gegenüber den bekannten Ausführungen beträchtlich gesteigert werden. Die eine Hälfte
der Wälzkörper wird sich nämlich unter der Einwirkung des von der Magnetspule ausgehenden
Magnetflusses jeweils als magnetischer Nordpol und die andere Hälfte als magnetischer
Südpol ausbilden, so daß eine erhebliche Kraft aufgewendet werden muß, um die Wälzkörper
gegenüber den magnetisierten Lamellen zu verdrehen. Die permanenten Magnete in den
Wälzkörpern müssen dabe-i umgepolt und der gesamte Hysteresiskreislauf muß durchlaufen
werden. Es ist also jeder permanente Magnet einer jeden Rolle zu entmagnetisieren
und wieder aufzumagnetisieren, sobald die Rollen sich um einen geringen Betrag abgewälzt
haben. Dieses Ummagnetisieren setzt der Rollbewegung der Wälzkörper einen Widerstand
ent-(regen, der gemäß der Erfindung zur Steigerung des übertragbaren Drehmoments
ausgenutzt wird.
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Die Erfindung ist an Hand einiger Ausführungsbeispiele in der Zeichnung
dargestellt und nachfolgend näher erläutert. Hierbei zeigt F i g. 1 eine
Lamellenkupplung mit Wälzkörpern t' Cremäß der Erfindung im Längsschnitt, F i
g. 2 einen die Wälzkörper führenden Käfig nach F i g. 1,
F ig.
3 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Lamellenpaketes mit ausgefrästen
Lamellen, F i g. 4 eine gemäß dem Ausführungsbeispiel nach F i
g. 3 ausgebildete Lamelle mit zentrisch radial gerichteten Wälzkörpern in
Ansicht und F i g. 5 einen Käfig mit Wälzkörpern, deren Rotationsachse parallel
zueinandergerichtet sind.
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Nach F i g. 1 ist auf einer Wolle 1 über Wälzlager4
ein mit einem nicht dargestellten Gehäuse verbundener feststehender, aus Spulenträger
2 und Erregerspule 3 bestehender Magnetkörper gelagert. Mit der Welle
1 ist des weiteren eine Kupplungsbuchse 5 starr verbunden, die durch
einen Distanzring 8 gegenüber dem Magnetkörper 2, 3 abgestützt ist.
Durch zwei Sprengringe 6 und 7 sind der Magnetkörper 2,
3 und die Kupplungsbuchse 5 auf der Welle 1 gegen axiales Verschieben
gesichert. über den Stromanschluß 9 kann der Spule 3 Strom zur Erzeugung
des magnetischen Kraftfeldes zugeführt werden.
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Die Kupplungsbuchse 5 ist auf ihrer Außenmantelfläche mit einer
Mitnehmerverzahnung 13 versehen, über die das zu übertragende Drehmoment
auf die Innenlamellen 14 übertragen wird. Außerdem wird durch die Mitnehmerverzahnung
13 die axial verschiebbar gelagerte Ankerscheibe 20 der Kupplung geführt,
deren Hubbewegung auf der einen Seite durch das Lamellenpaket und auf der anderen
Seite durch eine an der Kupplungsbuchse 5 befestigte Scheibe 21 begrenzt
ist. Die Außenlamellen 12, auf die das Moment in dem dargestellten Ausführungsbeispiel
von den Innenlamellen 14 übertragen werden soll, greifen in die Mitnehmerverzahnung
11 des Flansches 1-0 ein, der mit dem nicht gezeigten anzutreibenden
Maschinenteil fest verbunden ist.
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Zwischen den Innenlamellen 14 und den Außenlamellen 12 ist jeweils
ein radial geführter Käfig 15
angeordnet, der, wie aus F i g. 2 ersichtlich
ist, mit Ausnehmungen 18, 19 zur Aufnahme von Wälzkörpem 16, 17 versehen
ist. Die Rotationsachsen 32, 34 dieser Wälzkörper 16, 17 sind gegenüber
der
Bewegungsrichtung 33 der umlaufenden Kupplungsteile geneigt
und bilden mit diesen einen Winkel oc, der bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel
kleiner als 90' ist.
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Zur Führung des magnetischen Kraftflusses, der in F i g. 1
als strichpunktierte Linie 28 dargestellt ist, sind zwischen den Schenkeln des U-förmig
ausgebildeten Magnetkörpers 2, 3 zwei Ringe 22, 23 aus ferromagnetischem
Material angeordnet, die durch einen Ring 24 aus unmagnetischem Material voneinander
getrennt sind. Die Bewührungsflächen dieser Ringe 22, 23, 24 sind abgeschrägt,
um den Fluß der magnetischen Kraftlinien zu unterstützen. Außerdem sind die Innenlamellen
14 und die Außenlamelleji 12 sowie die Käfige 15 mit Ausnehmungen
29, 30, 31
versehen, damit die magnetischen Kraftlinien gezwungen werden,
die Wälzkörper 17, 18 zu durchfluten.
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Die Wirkungsweise der elektromagnetisch betätigten Lamellenkupplung
gemäß der Erfindung be-
ruht darauf, daß beim Erregen der Spule
3 sich ein magnetisches Kraftfeld gemäß der strichpunktierten Linie
28 ausbildet, dessen Kraftlinien auf die Ankerscheibe 20 einwirken und diese
zu dem Magnetkörper 2, 3 ziehen. Die Innenlamellen 14, die über die Mitnehmerverzahnung
13 angetrieben werden, setzen dabei die Wälzkörper 16, 17 in Bewegung,
so daß sich diese, auf den jeweils zugeordneten Außenlamellen abwälzen. Infolge
der Schräglage der Wälzkörper 16, 17 zur Bewegungsrichtung der umlaufenden
Kupplungsteile führen sie jedoch keine reine Rollbewegung aus, sondern sie gleiten
zugleich an den Lamellen entlang, so daß zwischen der Mantelfläche der Wälzkörper
16, 17 und den Lamellen lZ, 14 - Reibung entsteht. Diese Reibung bewirkt,
daß die Außenlamellen 12 von den Innenlamellen 14 mitgenommen werden und somit eine
Kraftübertragung stattfindet. Die Gleitbewegung der Wälzkörper 16, 17 ist
dabei vor allem abhängig von der auf das Lamellenpaket einwirkenden Anpreßkraft.
Ist Gleichlauf zwischen den Innenlamellen14 und den AußenlameIlen 12 hergestellt,
so stehen die Wälzkörper 16, 17 still.
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In den F i g. 3 und 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel
einer Kupplung mit zwischen den Lamellen angeordneten erfindungsgemäßen Wälzkörpern
gezeigt. Die Innenlamellen 41 und die AußenlameHen 42 sind hierbei jeweils mit Ausnehmungen
44 bzw. 45 versehen, um die tonnenförmig ausgebildeten Wälzkörper 43, deren Rotationsachsen
46 zentrisch zur Mitte der Lamellen 41,42 gerichtet sind, unverschiebbar und drehbar
zu führen.
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In F i g. 5 ist ein Käfig 51 dargestellt, der zur Führung
der Wälzkörper 53 mit Ausnehmungen 52 versehen ist. Die Rotationsachsen
54 der Wälzkörper 53
sind bei diesem Ausführungsbeispiel parallel zueinander
angeordnet.