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Magnetkörper für eine magnetisch betätigte Scheibenreibungskupplung
oder -bremse Die Erfindung bezieht sich auf einen Magnetkörper für eine magnetisch
betätigte Scheibenreibungskupplung oder -bremse mit einem zum Einrücken dienenden
ringfönnigen Dauermagneten und einem zum Ausrücken dienenden ringförmigen Elektromagneten,
der dem Dauermagneten entgegenwirkt, und mit zwei konzentrischen Polringen, zwischen
deren Polflächen eine Reibscheibe angeordnet ist, die mit einer Ankerscheibe zusammenwirkt.
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Magnetkörper dieser Art. die auch für eine magnetisch betätigte Bremse
verwendet werden können, sind bekannt.
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Das bei derartigen Kupplungen oder Bremsen zur Anwendung kommende
Prinzip besteht darin, daß durch die Wirkung eines Dauermagneten eine als Reibscheibe
dienende Ankerscheibe axial gegen die Polringe des Dauermagneten gezogen wird und
dadurch die Kupplung oder die Bremse eingerückt bzw. betätigt wird. Zum Ausrücken
der Kupplung oder zum Lüften der Bremse dient ein Elektromagnet, dessen magnetisches
Kraftfeld dem Dauermagneten entgegenwirkt.
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Bei einer bekannten magnetisch betätigten Bremse, die nach diesem
Prinzip arbeitet, ist ein ringförmiger Dauermagnet zwischen den radial gerichteten
Schenkeln zweier konzentrischer Polringe angeordnet, mit deren Polflächen eine als
Bremsscheibe dienende Ankerscheibe in Reibungsschluß tritt. Der Dauermagnet betätigt
die Bremse entgegen der Kraft einer Rückstellfeder für die Ankerscheibe. Zum Lüften
der Bremse wird ein um den inneren Polring angeordneter Elektromagnet erregt, der
dem Dauennagneten entgegenwirkt und diesen schwächt.
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Bei der bekannten magnetisch betätigten Bremse ist wegen der Anordnung
des Elektromagneten nur am inneren Polring des Dauermagneten ein verhältnismäßig
starkes magnetisches Feld des Elektromagneten erforderlich, um den zwischen dem
Dauermagneten und der Ankerscheibe verlaufenden magnetischen Kraftfluß so weit abzuschwächen,
daß ein Lösen der Bremse erfolgt. Dies kann nur durch einen entsprechend groß dimensionierten
Elektromagneten erreicht werden, dessen Erregerspule von einem relativ starken Strom
durchflossen sein muß. Weiterhin ergibt sich dadurch auch eine räumlich aufwendige
Anordnung.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, einen Magnetkörper
für eine Scheibenreibungskupplung oder -bremse zu schaffen, der in seinen räumlichen
Abmessungen bei hoher Ansprechempfindlichkeit äußerst gedrängt erscheint.
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Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß in an sich bekannter
Weise die Polringe L-förmigen Querschnitt aufweisen, deren radial gerichtete Schenkel
sich überlappen und an den Stirnflächen des Dauermagneten anliegen, und daß die
Erregerspule für den Elektromag gneten, der radial gerichtete Schenkel des äußeren
Pohings, der Dauermagnet und der radial gerichtete Schenkel des inneren Polrings
in dieser Reihenfolge axial hintereinander angeordnet sind.
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Bei einer anderen Ausführungsforin der Erfindung besteht der radial
äußere Polring aus zwei L-förmigen Ringen, zwischen deren radial gerichteten Schenkeln
der Dauerinagnet angeordnet ist, und in den von dem von der Ankerscheibe abgelegenen
Ring und von dem radial inneren Polring gebildeten Ringraum ragt ein feststehender
Elektromagnet von U-förmigem Querschnitt hinein.
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Es ist ersichtlich, daß bei der vorliegenden Erfindung bei Erregung
des direkt im magnetischen Kraftfluß des Dauermagneten angeordneten Elektromagneten
nicht nur die von einem der Polringe ausgehenden magnetischen Kraftlinien beeinflußt
werden, sondern die magnetische Feldstärke des Dauermag gneten an
beiden
Polringen abgeschwächt bzw. aufgehoben wird. Auf diese Weise ergibt sich eine hohe
Ansprechempfindlichkeit bei verhältnismäßig kleinen Elektromagneten, die nur geringen
Strombedarf haben.
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Dadurch kann die räumliche Abmessung der gesamten Anordnung gegenüber
bekannten Magnetkörpern dieser Art wesentlich verringert werden, ohne daß die Wirksamkeit
vermindert ist.
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Die Erfindung ist nachstehend an Hand der Zeichnun- beispielsweise
näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 einen Schnitt, der die Scheibenreibungskupplung
in ausgerückter Stellung zeigt und nach der Linie 1-1 in F i g. 2
erfolgte, F i g. 2 einen Schnitt durch die Scheibenreibungskupplung nach
der Linie 2-2 in F i g. 1,
F i g. 3 eine Darstellung des Verlaufs der
magnetischen Kraftlinien in dem Magnetkörper nach der Erfindung, F i g. 4
einen Schnitt durch eine abgeänderte Ausführungsforin der Erfindung der die Scheibenreibungskupplung
in ausgerücktem Zustand nach der Schnittlinie 4-4 in F i g. 5 zeigt, F i
g. 5 einen Schnitt nach der Linie 5-5 in F i g. 4 und
F i g. 6 eine der F i g. 3 ähnliche Darstellung des bei der Ausführunasforin
nach F i a. 4 und 5 auftretenden Verlaufs der magnetischen Kraftlinien.
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Die magnetisch betätigte Scheibenreibungskupphin g 10 weist
zwei axial zueinander ausgerichtete drehbare Wellen 11 und 12, einen mit
der Welle 11
verbundenen und sich mit dieser drehenden Magnetkörper
13 und eine sich mit der Welle 12 drehende, aber auf dieser axial verschiebbare
Ankerscheibe 14 auf.
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Der Magnetkörper 13 ist an einer Nabe 17, die eine Schulter
18 aufweist, befestigt. Die Nabe 17 ist mittels eines Keils
19 mit der Welle 11 drehfest verbunden. Eine ringförmige Ausnehmung
20 auf der einen Seite 21 der Nabe 17 verringert deren Gewicht.
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Der Magnetkörper 13 besteht aus zwei Polringen 22 und
23 mit L-förmieem Querschnitt. Der innere Polring 22 ist auf der äußeren
Mantelfläche 24 der Nabe 17, an deren Schulter 18 anliegend, starr
befestigt. Der innere Polring 22 setzt sich aus einem axial gerichteten Schenkel
25 und einem radial gerichteten Schenkel 26 zusammen, während der
äußere Polring 23 einen axial gerichteten Schenkel 32 und einen radial
gerichteten Schenkel 31 aufweist.
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Der rin-förmige Dauermagnet 15 besteht aus einer Anzahl von
flachen Permanentmagneten 27 (F i g. 2) mit hoher Reluktanz gegen
Entmagnetisierung. Die Permanentmagneten 27 sind rechteckig, vorzugsweise
C, CI quadratisch, wobei deren radial innere Ecken 28 zusammenstoßen. Die
axialen Stirnseiten des so gebildeten ringfönnigen Dauermagneten 15 liegen
an der Stirnseite 29 des radial gerichteten Schenkels 26 des inneren
Polrings 22 und an der Stirnseite des radial gerichteten Schenkels 31 des
äußeren Polrings 23 an.
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Der zum Ausrücken der Scheibenreibungskupplung dienende Elektromagnet
16 weist eine über dem Schenkel 25 des inneren Polrings 22 liegende
und von dem Dauennagneten 15 axial entfernte Erregerspule 30 auf.
Das innere Ende des radial gerichteten Schenkels 31 des äußeren Polrin-s
23 ist unter einem Winkel von 451 abgeschrägt, wobei das innerste Ende vom
axial gerichteten Schenkel 25 des inneren Polrings 22 den gleichen Abstand
hat wie die radial innere Stirnseite des Dauermagneten 15. Die Abschrägung
von 451 bezweckt, die Möglichkeit eines magnetischen Kurzschlusses des Magnetflusses
an den Polringen 22 und 23 zu verringern, d. h. im wesentlichen auszuschließen.
Der äußere Polring 23
umschließt die Erregerspule 30 zum Teil.
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Zwischen zwei parallelen und in einer Ebene liegenden ringförmigen
Schultern 34 und 36 an den Polringen 22 und 23 ist eine ringförmige
nichtmagnetische Reibscheibe 33 eingelegt, deren äußere Eingriffsfläche mit
den Polflächen des axial gerichteten Schenkels 32 des äußeren Polrings
23 und des axial aerichteten Schenkels 25 des inneren Polrings 22
in einer Ebene liegt. Die Polflächen der Polringe fluchten mit der entsprechenden
radialen Stirnfläche 37
der Nabe 17 oder stoßen über diese hinaus vor.
Das entsprechende Ende 38 der Welle 12 kann mit der Stirnfläche
37 fluchten oder kurz vor dieser enden.
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Um die Erregerspule 30, die Reibscheibe 33, die Polringe
22, 23 und die Permanentmagneten 27 miteinander zu verbinden und zusammenzuhalten,
dient z. B. ein nichtmagnetisches Kunstharz 39.
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Die Ankerscheibe 14 besteht aus einem flachen Ankerring 40, der den
Polringen 22, 23 und der Reibscheibe 33 koaxial gegenüberliegt. Der
Ankerring 40 ist an einer Trägerscheibe 42 befestigt, die auf einer Nabe 44 verkeilt
ist und auf dieser axial begrenzt bewegbar von einem in eine Ringnut der Nabe eingesetzten
Sprengring 46 festgehalten wird. Die Nabe 44 ist mit dem Ende 48 der getriebenen
Welle 12 mittels eines Keils 52 fest verbunden.
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Es versteht sich, daß die eine der Wellen 11 und 12 feststehen,
während die andere Welle gedreht werden kann, wenn die Vorrichtung als Bremse verwendet
werden soll. Bei Verwendung als Scheibenreibungskupplung kann sowohl die Welle
11 als auch die Welle 12 die treibende Welle sein.
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Die F i g. 3 zeigt den Verlauf der magnetischen Kraftlinien
des Dauermagneten 15 um die Erreaerspule 30 herum durch die Polringe
22, 23 und die Ankerscheibe 14. Die Err.egerspule 30 ist gegenüber
den Polringen 22, 23 derart angeordnet, daß sie bei Erregung einen Kraftfluß
erzeugt, der den von dem Dauerniag neten erzeugten Kraftlinien entgegenwirkt und
diesen im wesentlichen aufhebt, so daß die Ankerscheibe 14 in bekannter Weise zum
Ausrücken der Kupplung freigegeben wird. Der umgekehrte Anschluß der Erregerspule
30 kann zum Verstärken des von dem Dauermagneten 15 erzeugten Magnetfeldes
und zum Bewahren und Verlängern der Lebensdauer des Dauermagneten 15 erfolgen.
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Die zweite in den F i g. 4, 5 und 6 der Zeichnung
dargestellte Ausführungsform weist einen zylindrischen inneren Polring
60 auf, der auf der auf der Welle 11 befestigten Nabe 17 aufgesetzt
ist, wobei die Schulter 18 ein Abrutschen verhindert, An einer ringförmigen
radialen Schulter 34 am Außenrand des inneren Polrings 60 liegt eine Reibscheibe
33 an, deren Außenrand von einem Ring 62 eines aus den beiden Ringen
62 und 68 bestehenden äußeren Polrings mit einem ringfönnigen, radial
gerichteten Schenkel 63 und einem axial gerichteten zylindrischen, auf dem
Schenkel 63 senkrecht stehenden Schenkel 64 umschlossen wird. Die radiale
Stirnseite der Reibscheibe 33 steht etwas über das Ende des axial gerichteten
Schenkels 64 des Rings 62 und das entsprechende Ende des inneren Polrings
60 vor und tritt mit der Ankerscheibe 14 über in Reibungsschluß,
die
auf der Welle 12 in der beschriebenen Weise befestigt ist.
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An Stelle der großen Anzahl rechteckiger Permanentmagneten
27 der ersten Ausführungsform der Erfindung sind um den zylindrischen Polring
60 herum mit Abstand von diesem vier in einer Ebene liegende bogenförmige
Permanentmagneten zu einem Kreis angeordnet und bilden einen Dauermagneten
66. Jeder dieser vier Permanentmagneten, die in einem kleinen Abstand voneinander
angeordnet sind, bildet einen Kreisbogen von ungefähr 90'. Die eine Seite
des Dauennagneten 66 liegt an dem radial gerichteten Schenkel 63 des
Rings 62 und die andere Seite des Dauermagneten 66 liegt an dem radial
gerichteten Schenkel 69 des Rings 68 an, der ebenfalls einen axial
gerichteten zylindrischen Schenkel 70
aufweist.
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Der Schenkel 70 des Rings 68 ist etwas länger als der
Schenkel 64 des Rings 62. Die beiden Ringe 62
und 68 sind mit
dem Dauermagneten 66 und mit dem zylindrischen inneren Polring
60 sowie der Reibscheibe 33 z. B. mittels eines Kunstharzes
71 zusammengehalten. Zwischen dem Ring 68 und dem radial inneren Polring
60 ist eine ringförmige Aussenkung 72 vorgesehen, die einen magnetischen
Kurzschluß zwischen dem Ring 68 und dem Polring 60
verhindern soll.
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Ein ringföriniger, feststehender Elektromagnet73 mit U-förmigem Querschnitt,
der sich in axialer Richtung zur Reibscheibe 33 hin öffnet, ist mit einem
flachen Metallring 75 fest verbunden. Der Metallring 75 ist an einem
ortsfesten Träger 77 z. B. mittels Zylinderkopfschrauben 79, von denen
nur eine dargestellt ist, befestigt. Der Träger 77 weist eine zylindrische,
zur Achse der Wellen 11 und 12 koaxiale öffnung 80 auf. Die Polenden
des Elektromagneten ragen in einen Ringraum, der von dem Ring 68 und dem
inneren Polring 60 gebildet ist, hinein.
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Der Elektromagnet 73 weist eine Erregerspule 82
auf,
die z. B. mittels eines Kunstharzes 83 festgehalten wird. Die beiden Enden
der axial verlaufenden Schenkel des Elektromagneten 73 liegen von dem radial
verlaufenden Schenkel 69 des Rings 68 nur so weit entfernt, daß ein
magnetischer Kurzschluß zwischen den genannten Teilen verhindert wird; die Luftspalte
84 und 85 zwischen dem Ring 68 und dem Polrino,60 sind jedoch äußerst
klein gehalten.
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Wie in Fig. 6 dargestellt, durchsetzt der von dem Dauermagneten
66 erzeugte Kraftlinienfluß beispielsweise im Uhrzeigergegensinn den Ring
62, den Ankerring 40, den Polring 60, den Luftspalt 85, den
Luftspalt 84 (F i g. 4) und läuft zurück zu dem Dauermagneten 66.
Daher wird der den Polringen 60 und 62, 68 gegenüberliegende Ankerring
40 von diesen angezogen und gelangt mit diesen in Eingriff.
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C
Bei Erregung des Elektromagneten 73 wirkt der von diesem
erzeugte Kraftlinienfluß dem des Dauermagneten entgegen und löscht ihn im wesentlichen
aus, wobei sich die Ankerscheibe 14 von den Polringen 60 und 62, 68
löst und die Scheibenreibungskupplung ausrückt.