DE1228869B

DE1228869B - Electromagnetically operated tooth clutch

Info

Publication number: DE1228869B
Application number: DEZ8427A
Authority: DE
Inventors: Karl Hoerger
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1960-05-09
Filing date: 1960-12-15
Publication date: 1966-11-17

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektromagpe- Elektromagnetisch betätigte Zahnkupplung tisch betätigte Zahnkupplung mit je einem am äußeren Umfang des Magnetkörpers und der entgegen der Kraft von Rückstellfedern axial verschiebbaren Ankerscheibe angeordneten Kupplungszahnring.The invention relates to an electromagnetically operated toothed clutch, table-operated toothed clutch, each with a toothed clutch ring arranged on the outer periphery of the magnet body and the armature disk axially displaceable against the force of return springs.

Bei elektromagnetisch betätigten Reibungs- oder Zahnkupplungen sind, um nach dem Ausschalten des Erregerstroms den Kraftfluß zu unterbrechen, die Reibkörper voneinander zu lösen bzw. die Verzahnungen außer Eingriff zu bringen. Zu diesem Zweck ist es bekannt, zwischen der Ankerscheibe und dem Magnetkörper Schraubendruckfedem oder Tellerfedern anzuordnen, durch die die Ankerscheibe abgedrückt wird.In the case of electromagnetically operated friction or tooth clutches, to interrupt the flow of force after switching off the excitation current, the friction body to loosen from each other or to bring the gears out of engagement. To this The purpose is known, between the armature disk and the magnet body, helical compression springs or to arrange disc springs through which the armature disk is pressed off.

Ferner ist es bei Reibungskupplungen bereits bekannt, außer diesen schwach bemessenen Rückstellfedern weitere Zusatzfedern in Form von am äußeren Umfang angeordneten Schraubendruckfedern, Blattfedern oder Tellerfedern vorzusehen, die sich an einem der Reibkörper abstützen, so daß nach dem Ausschalten des Erregerstroms durch Abdrücken der Ankerscheibe zwischen den Polflächen schnell ein Luftspalt gebildet und somit der remanenten Magnetkraft entgegengewirkt wird.Furthermore, it is already known in the case of friction clutches, apart from these weakly dimensioned return springs further additional springs in the form of on the outer circumference arranged helical compression springs, leaf springs or disc springs to provide the are supported on one of the friction bodies, so that after switching off the excitation current by pressing the armature disk between the pole faces, an air gap is quickly formed and thus the remanent magnetic force is counteracted.

Durch diese zusätzlichen Federelemente läßt sich zwar in vielen Fällen die remanente Magnetkraft überwinden und somit die Schaltzeit beeinflussen; die mit derartigen Zusatzfedern ausgestatteten Kupplu'ngen bauen jedoch groß, so daß deren Verwendung insbesondere in Werkzeugmaschinengetrieben mitunter nicht möglich ist. So wird beispielsweise durch die Schraubendruckfedern, die sich bei einer bekannten Ausführung an dem Magnetkörper und dem an diesem befestigten Reibbelag abstützen, der äußere Durchmesser der Kupplung erheblich vergrößert, während bei der Verwendung von Blatt- und Tellerfedern, durch die die Ankerscheibe mit einem der Reibkörper verbunden bzw. gegen das Lamellenpaket gepreßt wird, die Kupplungen in axialer Richtung groß bauen. Dies ist jedoch in vielen Fällen unerwÜnscht. Auch sind diese bekannten Ausführungen in ihrem Aufbau aufwendig und somit unwirtschaftlich herzustellen, wobei außerdem Funktionsstörungen, bedingt durch die Störanfälligkeit der verwendeten Federelemente, auftreten können.With these additional spring elements, it is possible in many cases overcome the remanent magnetic force and thus influence the switching time; the Couplings equipped with additional springs of this type are, however, large, so that their use, especially in machine tool gears, is sometimes not possible is. For example, the helical compression springs, which are located in a well-known Support the design on the magnet body and the friction lining attached to it, the outer diameter of the coupling increases significantly while in use of leaf and disc springs, through which the armature disk with one of the friction bodies connected or pressed against the disk pack, the clutches in the axial direction build big. However, this is undesirable in many cases. These are also well known The construction of designs is complex and therefore uneconomical to manufacture, in addition, malfunctions due to the susceptibility of the used Spring elements, can occur.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine elektromagnetisch betätigte Zahnkupplung mit je einem am äußeren Umfang des Magnetkörpers und der entgegen der Kraft von Rückstellfedern axial verschiebbaren Ankerscheibe angeordneten Kupplungszahnring zu schaffen, bei der für die Anordnung der Rückstellfedern kein zusätzlicher Bauraum erforderlich ist und die sich vor allem bei geringem Bauaufwand durch eine stets einwandfreie Funktion auszeichnet.The object of the invention is to create an electromagnetically operated toothed clutch with a toothed clutch ring each arranged on the outer circumference of the magnet body and the armature disk axially displaceable against the force of return springs, in which no additional installation space is required for the arrangement of the return springs and which, above all, is characterized by always flawless function with little construction effort.

Gemäß der Erfindung wird dies dadurch errreicht, daß der auf der Ankerscheibe axial verschiebbar gelagerte Kupplungszahnring mit der Ankerscheibe durch Federstifte derart verbunden ist, daß nach dem Einrücken der Kupplungszahnringe sich die Ankerscheibe unter der Wirkung der Magnetkraft axial gegenüber dem ihr zugeordneten Kupplungszahnring bis zur Anlage an wenigstens eine Polringfläche des Magnetkörpers- weiter verschiebt und dadurch die Federstifte vorsp ännt.According to the invention this is achieved in that the on the armature disk axially displaceable toothed clutch ring with the armature disk by means of spring pins is connected such that after engagement of the clutch gear rings, the armature disk under the action of the magnetic force axially with respect to the clutch toothed ring assigned to it until it is in contact with at least one pole ring surface of the magnet body and thereby vorsp ännt the spring pins.

Eine gemäß der Erfindung ausgebildete elektromagnetisch betätigte Zahnkupplung zeichnet sich vor allem trotz des einfachen Aufbaues durch kurze Ein-und Ausschaltzeiten und eine hohe Abschaltgenauigkeit sowie große Zuverlässigkeit aus. Dadurch, daß sich die Federstifte einerseits auf der Ankerscheibe, andererseits in dem Zahnring abstützen, wird nämlich errreicht, daß beim Einschalten des Erregerstroms nur die Kraft der relativ schwach bemessenen Rückstellfedern von der das übertragbare Moment erzeugenden magnetischen Zugkraft abgezogen werden muß, während nach dem Abschalten des Erregerstroms die Summe der Federkräfte zur Erzeugung eines Luftspalts zwischen den Polflächen wirksam wird. Somit wird durch die stark vorgespannten Federstifte sofort nach dem Abschalten des elektrischen Stroms der Magnetkreis aufgerissen und ein Luftspalt gebildet, so daß dem remanenten Magnetismus entgegengewirkt wird und die Ausschaltzeiten günstig beeinflußt werden.A trained according to the invention electromagnetically operated Tooth coupling is characterized primarily by short input and output, despite its simple structure Switch-off times and a high switch-off accuracy as well as great reliability. Because the spring pins are on the one hand on the armature disk, on the other hand support in the toothed ring, it is achieved that when the excitation current is switched on only the force of the relatively weakly dimensioned return springs from which the transferable Moment generating magnetic tensile force must be withdrawn while after Switching off the excitation current, the sum of the spring forces to create an air gap takes effect between the pole faces. Thus, through the strongly pre-tensioned spring pins Immediately after switching off the electrical current, the magnetic circuit tore open and an air gap is formed so that the remanent magnetism is counteracted and the switch-off times can be favorably influenced.

Die Erfindung ist nachfolgend an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Auf die treibende Welle 1 ist ein Spulenträger 2 direkt oder über eine nicht dargestellte Zwischenbüchse aufgekeilt. Der Spulenträger2 enthält eine Erregerspule 3 zur Erzeugung einer magnetischen Kraft. Außerdem sind auf dem Magnetkörper 2, 3 ein Schleifring4 für die Stromzuführ-ung und ein 1-.'-upplungszahnring5, der an seiner freien Stirnseite mit einer Verzahnung 6 versehen ist# befestigt.The invention is explained in more detail below using an exemplary embodiment shown in the drawing. A coil carrier 2 is wedged onto the driving shaft 1 either directly or via an intermediate sleeve (not shown). The coil carrier 2 contains an excitation coil 3 for generating a magnetic force. In addition, a Schleifring4 for that are on the magnet body 2, 3-ung power feeding, and a 1 -.'- upplungszahnring5, which is provided at its free end face with a toothing 6 attached #.

Die getriebene Kupplungshälfte besteht aus einem Flansch 12 und einer fest mit dem Flansch 12 verbundenen Nabe 13, die mittels eines Nadellagers 14 auf der Welle 1 drehbar gelagert ist. Ein mit der Welle 1 zu kuppelndes Zahnrad 15 ist über Keile 21 mit der Nahe 13 verbunden. Durch den Wellenbund 24 und den Sicherungsring 25 ist die Kupplung axial fixiert.The driven coupling half consists of a flange 12 and a hub 13 which is fixedly connected to the flange 12 and which is rotatably mounted on the shaft 1 by means of a needle bearing 14. A gear 15 to be coupled to the shaft 1 is connected to the near 13 via wedges 21. The coupling is axially fixed by the shaft collar 24 and the locking ring 25.

In Achsrichtung zwischen dem Magfietkörper 2, 3 und dem Flansch 12 ist eine Ankerscheibe 16 angeordnet,- die bei eingeschalteter Kuppplung durch die von dem Magnetkörper erzeugte Anziehungskraft an diesem zur Anlage -kommt. Auf der Ankerscheibe 16 ist ein Kupplungszahnring 18 gelagert, der mit der Ankerscheibe formschlüssig durch Federstifte 26 verbunden ist. Die zur Aufnahme der Federstifte 26 in der Ankerscheibe 16 vorgesehenen Bohrungen 17 sind als Stufenbohrungen ausgebildet, so daß die Federstifte lediglich in den Bohrungen 20 des Kupplungszahnrings 18 und dem radial inneren Teil der Bohrungen 17 der Ankerscheibe 16 geführt sind.In the axial direction between the magnet body 2, 3 and the flange 12 there is an armature disk 16 which, when the clutch is switched on, comes to rest on the magnet body due to the force of attraction generated by the magnet body. A toothed clutch ring 18 is mounted on the armature disk 16 and is positively connected to the armature disk by spring pins 26 . The bores 17 provided for receiving the spring pins 26 in the armature disk 16 are designed as stepped bores so that the spring pins are guided only in the bores 20 of the toothed clutch ring 18 and the radially inner part of the bores 17 of the armature disk 16 .

Der auf der Ankerscheibe 16 gelagerte Kupplungszahnfing 18 ist an der dem Kupplungszahnring 5 zu-Gekehrten Seite mit einer Verzahnung 19 versehen, die bei eingeschalteter Kupplung in die Verzahnung 6 des Kupplungszahnrings 5 eingreift. An der anderen Stimfläche des Kupplungszahnrings 18 sind Mitnehmer 29 angebracht, die in Nuten 30 des Flansches 12 greifen und an diesem anliegen. In den Flansch 12 sind außerdem Bolzen 23 eingeschraubt, an denen sich Druckfedern 22 abstützen, die die Ankerscheibe 16 an den Bund 27 des Kupplungszahnrings 18 andrücken.The supported on the pressure plate 16 clutch toothed finger 18 is provided at the coupling toothed ring 5 to-page who returned with a toothing 19 that engages with the clutch engaged in the toothing 6 of the clutch toothed ring. 5 On the other end face of the toothed coupling ring 18 , drivers 29 are attached which engage in grooves 30 of the flange 12 and bear against it. In the flange 12 bolts 23 are also screwed, on which compression springs 22 are supported, which press the armature disk 16 against the collar 27 of the toothed clutch ring 18.

Wird die Kupplung eingeschaltet, so wird durch die Anziehungskraft, die von dem Magnetkörper 2, 3 ausgeht, die Kraft der Federn 22 überwunden, und die Ankerscheibe 16 mit dem Kupplungszahnring 18 wird zum Magnetkörper 2, 3 hingezogen. Dabei wird der Kupplungszahnring 18 über die Verzahnungen 6 und 19 mit dem Kupplungszahnring 5 verbunden.If the clutch is switched on, the force of the springs 22 is overcome by the force of attraction emanating from the magnet body 2, 3 , and the armature disk 16 with the toothed clutch ring 18 is drawn towards the magnet body 2, 3 . The toothed clutch ring 18 is connected to the toothed clutch ring 5 via the gears 6 and 19 .

Die Kupplung ist jedoch derart ausgebildet, daß bei Anlage des Kupplungszahnrings 18 am Kupplungszahnring 5 zwischen dem Magnetkörper 2, 3 und der Ankerscheibe 16 noch ein geringer Luftspalt vorhanden ist, so daß die Ankerscheibe 16 auch noch gegenüber dem K-upplungszahnring 18 axial verschoben werden kann. Bei diesem Vorgang löst sich die Ankerscheibe 16 von dem Bund 27 des Kupplungszahnrings 18, und die Federstifte 26 werden somit vorgespannt.The coupling is, however, constructed so that even a small air gap is present in contact of the clutch toothed ring 18 on the clutch toothed ring 5 between the magnetic bodies 2, 3 and the armature disc 16 so that the armature plate 16 can be also moved axially even relative to the coupling toothed ring 18 . During this process, the armature disk 16 is released from the collar 27 of the toothed clutch ring 18, and the spring pins 26 are thus pretensioned.

Wird die Kupplung ausgeschaltet, drücken die Federstifte 26 entgegen der durch den remanenten Magnetismus erzeugten Kraft die Ankerscheibe 16 von dem Magnetkörper 2, 3 ab. Dabei bricht das restliche Magnetfeld vollends zusammen, so daß der Kupplungszahnring 18 jetzt durch die Kraft det Druckfedern 22 von dem Kupplungszahnring 5 gelöst wird und der Kraftfluß unterbrochen ist.If the clutch is switched off, the spring pins 26 push the armature disk 16 from the magnet body 2, 3 against the force generated by the remanent magnetism. The remaining magnetic field collapses completely, so that the clutch toothed ring 18 is now released by the force det compression springs 22 from the clutch toothed ring 5 and the flow of force is interrupted.

Claims

Claim: Electromagnetically operated toothed clutch with a toothed clutch ring each arranged on the outer circumference of the magnet body and the armature disk axially displaceable against the force of return springs, characterized in that the toothed clutch ring (18) , which is axially displaceably mounted on the armature disk (16 ), is connected to the armature disk by means of spring pins (26) is connected in such a way that after the engagement of the toothed clutch rings (5, 18) , the armature disk continues under the action of the magnetic force axially against the toothed clutch ring (18) assigned to it until it rests on at least one pole ring surface of the magnet body (2, 3) moves and thereby preloads the spring pins. Documents considered: Austrian Patent No. 207 183; Swiss Patent No. 155 853; French patent specification No. 474 053.