DE1600011A1 - Elektrisch betaetigte Kupplungs- oder Bremsvorrichtung - Google Patents
Elektrisch betaetigte Kupplungs- oder BremsvorrichtungInfo
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Description
- Elektrisch betätigte Kupplungs- oder Bremsvoxrichtung Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Kupplungs-oder Bremsmechanismen und insbesondere auf einen solchen Mechanismus, der elektrisch betätigt wird und eine mechanische Übersetzung hat.
- Bei bisherigen Kupplungs- oder Bremsmechanismen ist gewöhnlich gefunden worden, daß arbeitsmittelbetätigte Kupplungen etwa das Zwei- bis Dreifache des Drehmoments in Meterkilogramm kuppeln bzw. bremsen können, als es elektrisch be tätigte Kupplungen gleichen Durchmessers können. Dadurch ist die -Verrendung elektrischer Kupplungen begrenzt.
- Ein Grund für diesen niedrigen Drehmomentausgang elektrischer Kupplungen liegt darin, daß, wenn die elektrische Spule feststehend, d.h. undrehbar ist, der Magnetfluß üb- licherweise zwei Luftspalte durchqueren muß, um Schleifringe und Bürsten für den elektrischen Anschluß der Spule zu vermeiden. Dies begrenzt den wirksamen magnetischen Zug an dem der elektrischen Spule zugeordneten Anker. Ein anderer Grund liegt darin, daß bei vielen bekannten Kupplungen der Magnetfluß durch mehrere Platten einer Mehrscheibenkupplung hindurchfließen muß. Diese Mehrscheibe*-kupplungen werden verwendet, um die ReibungsflLciie der Kupplung zu vergrößern, ohne den Lurchmesser zu vergrößern. Jedoch ergibt sich, wenn der Magnetfluß diese 21atten durchquert, daß die Elatten magnetisch durchlässig sind, wodurch die Auswahl an Material für diese Platten begrenzt wird derart, daß die Platten nicht immer.hinsichtlich bester Flußleitungseigenschaften ausgewählt werden können. Weiterhin sind viele solcher bekannten Kupplungen schwierig zu lösen, und zwar zufolge der magnetischen Anziehung zwischen der Mehrzahl von Scheiber# oder Platten oder zufolge der Zentrifugalkraft.
- Demgemäß besteht ein Zweck der Erfindung darin, eine Kupplung oder Bremse zu schaffen, bei welcher die oben genannten Nachteile vermieden sind.
- Ein anderer Zweck der Erfindung besteht darin, eine Kupplung oder Bremse mit einer nicht drehbaren bpule zu schaffer um Bürsten oder Schleifringe zu vermeiden und um eine Kupplung zu erhalten mit wenigstens einer so großen Drehmomentübertragungskapazitc;-i#t wie die einer arbeitsmittelbetätigten Kupplung gleichen Durchmessers.
- Ein anderer Zweck der Erfindung besteht darin, eine elektrische Kupplung mit sich nicht drehender Spule zu schaffen, bei welcher bei Betätigung im wesentlichen keine Luftspalte in dem Magnetkreis zur wirksamen Ausnutzung der -elektromagnetischen Energie vorhanden sind. Ein anderer Zweck der ßrfindung besteht darin, eine elektri2che Kupplung zu schaffen, bei melcher de-r 1jagnetfluß die Platten oder bcheiben einer Mehrscheibenizupplung nicht durchquert, so daß die Platten nicht aus magnetisch durchlC;::esigem Material gebildet zu sein brauchen, sondern hinsicht.ich guter Reibungecharakteristiken ausgewählt werden können.
- Ein anderer Zweck der Erfindung besteht darin, eine elektrische ßlapplung mit einer sich nicht drei-.erden Spule und einem Anker Zu schaffen, wobei die Kraft des Ankers über ein Schublager auf einen sich drehenden Kupplungs-oder Br.emeteil ibertrager, wird.
- Ein anderer Zweck der Erfindung besteht darin, eine elektrische Kuprl*-irg oder rremse mit einer sich nicht drehenden di-ule und einem- Anker Lu sehwien, wouei die bewegung des Ankers iber eine m-echan.#seile iberc-etzungeinrichtunE Libertragen wird, um die Kraft an den bezeglichen Kupl)lun£s-oder 3remzte-41 --u vergrößtrn.
- Ein anderer Zweck der brfind-anil besteht einen Kupplungs- oder bremsmeei-,-anismus zu schaffer, der einen Belleville-Feueratschnitt aufweiz##t, um eiren Versch--e--'..-au--,#:--eich zu schaffen.
- Lie Erf rJ-unE _IL-ann in- einer 1,-ä*a7zt:-1U.ng --der zren-,se verkörpert sein, die eine sich nich-- dre;--.ende -3pulereinrichtung und erste und zweite Teile, die um ein.e Achse relativ drehbar sind u---d wahlweise Lu--a=meriekurpelt-.,.erden k-Jr.nen, eine nicht drehbare bewegbare Ankereinrichtung, die in einer ersten Richtung bei Erregung der Spuleneinrichtung bewegt werden kann, eine Verbindungseinrichtung, welche die Ankereinrichtung mit dem ersten Kupplungsteil verbindet, um diesen zu bewegen, um die Kupplung bei Bewegung der Ankereinrichtung in der genannten ersten Richtung in Eingriff zu bringen, wobei die Verbindungseinrichtung eine mechanisch( Übersetzungseinrichtung aufweist, um die Kraft an dem ersten Kupplungsteil zu vergrößern, und wobei die Verbindungseinrichtung eine Schublagereinrichtung aufweis-'%,0, die zwischen die sich nicht drehende Ankereinriehtung rz2d den genannten ersten Kupplungsteil geschaltet istg um die Be#"jegung von der An--zereinrichtung auf den genannten ersten 11--upplungsteil c(-,rtragen, -während sie GinG Drohung zwiazhen zu x i'.nnen zuläßt.
- eitere Zwecke und Vor-#G--Ue- de2? Er-L#'i2idunc#_4 gehem aus dc-"r Beschreibung hervor. in -wolchear die Erfindling an Hand der Zeichnung beispielsweise erläutert *st.
- Fig. 1 ist eine ei-re2? bevorzlie-,ten Ausführungsform der Erfindungt.
- Fig. 2 ist eine 3tirransicht des Aechanismus gemäß de*r Er-.'2'iziduna.
- In der Zeichnung ist eine bevorzugte, die E#zfindung jedcch nic-',t begrenzende AusfUhrung dargestellt. In den 114. 11 da2ege-1 und 2 ist eine Kupplungs- oder stellty die allgemein eine e2ste Illoilo 12 lind Gin Zahr#,"-p-d 13 aufweist. Die Welle 12 haum 'hohl sein, um die Brauchbarkeit der Vorrichtung 11 zu verbessern, und die Welle 12 weist innere Keile und Nuten 14 für nicht drehbare Ver bindung mit einer nicht dargestellten Innenwelle auf. Die Welle 12 und das Zahnrad 13 können erste und zweite Teile der Kupplungs- oder Bremavorrichtung 11 sein, die wahlweise zusammengekuppelt werden sollen. Die beiden Teile 12 und 13 sind um eine Achse 15 relativ drehbar. Wenn äie Vorrichtung 11 als Kupplung verwendet werden soll, sind beide Teile 12 und 13 drehbar, und wenn die Vorrichtung 11 als Bremse verwendet werden soll, kann der eine oder der andere der Teile 12 und 13 feststehend sein.
- Eine erste Gruppe von Platten 18 und eine zweite Gruppe von Platten 19 sind ineinander angeordnet und bilden einen Teil einer Mehrscheiben-Reibungskupplung oder einer Mehrscheibenbremee. Die erste Gruppe von Platten 18 ist auf die erste Welle 12 aufgekeilt, und die zweite Gruppe von Platten 19 ist auf das äußere Zahnrad 13 aufgekeilt. Die Platten vererößern die Reibungsfläche der Vorrichtung 11 ohne Vergrößerung ihrgs Durchmessers. Ein Stirnring 20 ist auf die Welle 12 gekeilt und durch einen Schnappring 21 an Ort und Stelle gehalten, um als axialer Anschlag für die Platten 1.8 und 19 zu dienen. iilin Kupplungsring 22 ist an dem anderen axialen Ende der ineinander angeordneten Platten 18 und 19 vorgesehen und wird durch einen nachstehend zu beschreiben" den Mechanismus axial bewegt.
- Die Kupplungs- oder Bremsvorrichtung 11 wird allgemein durch eine elektrische Spule 25t einen Anker 26 und eine Verbindungseinrichtung 27 betätigt, welche den Anker 26 und den Kupplungsring 22'miteinander verbindet. Die Verbindungseinrichtung weist allgemein eine mechanische Übersetzungseinrichtung 28 und eine Schublagereinrichtung 29 auf.
- Die elektrische Spule 25 ist eine Toroidepule, die an der Vorrichtung 11 gleichachsig angeordnet ist. Sie ist teilweise in einem Statorkern 32 eingeschlossen und durch Lager 33 und 34 in gleichachsiger Ausrichtung gehalten.
- Die Lager 33 und 34 sind kombinierte Radial- und Schublager, und das Lager 33 hat einen Innenlaufring, der mit einer Schulter 35 an der 'llelle.12 im Eingriff steht. Das Lager 34 legt sich an das Lager 33 an und hat einen Außenlaufring, der mit einer Schulter 36 an dem Statorkern 32 im ßingriff steht. Diese Ausführundlermöglicht eine Übertragung von Axialschub von dem btatorkern 32 relativ zu der Welle 12 nach links. Weiter wird durch sie der Statorkern 32 relativ zu der Welle 12 definitiv angeordnet. Der btatorkern 32 hat Polflächen 38, die mit dem Anker 26 zusammenarbeiten und ihn anziehen. Die elektrische Spule 25 und der Statorkern 32 sind stationär oder wenigstens undrehbar, so-daß eine elektrische Verbindung 39 zu dieser Spule 25 ohne Verwendung von Schleifringen und Bürsten bequem hergestellt werden kann Der Anker 26 ist für Gleitbewegung in Längsrichturyg in einer nicht-magnetischen Hülse 37 angeordnet. Der Anker 26 kann einen Hub von etwa 3,18 mm (l/8Z011) zwischen der .ausgerückten und der eingerückten Stellung der Kupplung haben. Der Anker 26 kann mit den Polflächen 38 in Uingriff treteng.und vienn dies stattfindetg wird es voTgezogen, daß die Eingriffsflächen aus nicht-magnütischem thlaterial gebildet sind, wobei entweder die Polflächen oder vorzugsweise die AnkerfMühe ahromplattiert ist. Dies verhindert ein Anhaften des Amkers 26 an den Polflächon 38 bGi Entregung der Epule 25. Stattdessen kann in der Eing2iffsstellung der Kupplung an den Polflächen eim kleineu# Luf-#-spalt --ufrGel--.t erhalten werdeng beispielsweise ein Spalt von 0,127 m C0p005 3011) Breite. Dieoer kleine Luftspelt wird durcb-. die dGr verschisdonen Toils der Ver-27 ev-halten. Die ist beA clo2 Gestaltung in der ein Luft-
2#-akGr 26 obeki- mit doll diesen zu ier-02. c'-', - Kanische Flächen sind an den einander zugewandten Flächen de--, ö'c'-ubrin6es 46 und/oder des Schubkörpers 35 gebildet.
Ziese A-onische 1'1;,lc'.#-,en xönner die Form von Konischen Aus- re--...un#Cen 49 und 50 in dem Schubring 46 bzw. dem Schub- 35 haben. bchubkugeln oder Schublager 51 sind in --iesen-.Kcnisc:,en Ausnehmuneen 49 und 50 angeordnet. Diese 2, ei-. 1471 - c*.-er h .. rner einzelne konische Taschen zur Auf- r 1 JeaiE#lich einer K-#E#el in jeder Tasche zwischen dem a z. e u Sc--uüring 46 und dem O--chubkörper 35 sein, oder die konische kann eine e--»rz-z-# iConische Fläche ar dem Schubring t 46 oder eine einzite ir-------sche FMehle an dem Schubkörper 35 wobei vr-r jeder FM:.che die Spitze und die Achse t; - Eine Mehrzahl von Kolben 55, die-durch eine Feder 56 nach rechts vorgespannt sind, ist in dem Ring 42 getragen, um den Anker 26 bei Entregung der Spule 25 freizugeben.
- Für den Zusammenbau können.die Schulter 35 und der Schubrin@ 46 mit Keilen versehen sein, so daß der Kupplungsring 22 von dem rechten Ende der Welle 12 aufgeschoben und dann um die halbe Breite der Keile gedreht werden kann, um die beiden Teile-miteinander zu verriegeln. Die kugeln 51 können dann in.die konischen Äusnehmungen 49 und 50 eingesetzt werden, um die Tpile 35 und 46 relativ undrehbär zu halten. Stattdessen kann die Schulter 35 getrennt von der Welle 12 hergestellt und an Ort und Stelle axial befestigt werden. Arbeitsweise #jie r2,upplunD-s- oder Br,.-msvorrichtung 11 wei-t die relativ C-- -(i-"g#;ii,baren Teile 12 und 13 auf, die wahlweige zusammenge-Mrden sollen. Die stationäre oder nicht dreblare SPule 25 zieht den Ank"er 26 L2ernc',i.ß Fig. 1 magnetisch nach rechts. Die Verbindung2einrichtung 27 verbindet den Anker 26 mit dem Kupplungsring.22t um die Vorrichtung zum ZU-sammenkuppeln der Teile 12 und 13 zu betätigen. Die Verbindungseinrichtung 27 umfaßt allgemein die mechanische Übersetzungeinrichtung 28 und die Schublagereinrichtung 29. Durch die Bewegung des Ankers 26 nach rechts wird die Nockenhülse 45 mittels desSchublagere 29 nach rechte bewegt. Der Anker 26 und der Ring 42 drehen sich nicht, je- doch dreht sich die Nockenhülse 45 und demgemäß ermöglicht das Schublager 29 diese relative Drehung. Die mechanische Übersetzungeinrichtung 28 umfaßt allgemein die Nockenhülse 45, den Schubring 46, den Schubkörper 35 und die Schubkugeln 51.. Die in längsrichtung schräg verlaufende Nockenfläche 53 kann eine einzelne konische Fläche für jede e,#ugel 51 sein oder sie kann als einzige konisch-e i"läche vorgeseher sein, deren Spitze und Achse auf' der Achse 15 liegen. liVenn einzelne konische Ausnehmungen 49 und 50 an einer einzelnen schrägen Nockenfläche 53 vorgesehen sind und mit jeder Schubkugel 51 zusammenarbeiten, ist gewährleistet, daß alle drei Teile 35, 45 und 46 sich synchron zusammen drenen.
- Eine Bewegung der Nockenhülee 45 nach rechts bewiri:t eine Einwirkung der schrägen Nockenfläche 1:,-" auf die K-igeln 51. Dadurch werden die Kugeln 51 radial ein-,#jL-*,rts be#-,ee.t und die konischen Flächen bzw. Ausrehmungen 49 unn 50 i)ewirken eine Belf;egung des bchubringes 46 1 nach -linke. Dadurch wird der KuoplungsrLng 22 nach linku zum Eingriff der Kupplungs- oder ßremsvoriiiehtung 11 bewegt, indem die Teile 12 und 13 zusammengekuppelt werden. Der . Belleville-Pederabschmitt 47, der mit dem Kupplungering 22 und dem Schubring 46 einheitlich ausgebildet ist, schafft einen automatischen Verschleißausgleich und gewährleistet, daß die Verrichtung 11 vollständig eingerückt ist, wenn der AnKer 26 auf den Polflächen 38 sitzt.
- Die Tatsache, daß der Anke2 26 und der Statorkern 32 undrehbar sind, bedeutet, daß der Magnetfluß in dem Weg 40 für den magnetischen Zug auf den Anker 26 vollständig ausgenutzt werden kann. In vielen bekannten Ausführungen, bei denen der Anker und der Stator drehbar sind, mußten zwei Luftspalte mit einer Breite von etwa 0,79 mm 0/32 Zoll) oder größer vorbesehen werden, um ein Reiuen dieser Teile aneinander zu verhindern, wenn sich irgendein Verwerfen
oder -#GsGei.1.nen zu Folge von eAer Abnutzung ergab. liest:- #,erhältni.--mäßig gro-"e Luitspalt einer Mreite von etwa "762 r= (C,j30 Zoll) und die '1,.atsache, daß zwei solche Luf i te vorharaen warer, -veererzten das verfügbare Lreh- :scr-ei-z bei viele-n bek-annten .1'--u"1'uri-en oder Brem.- ---. ernszhaft. Ls ist --u cemerken, aaz der Weg JT C- f;-r lien !Zägnet-.L#l- u-'.- nii c c *IL -. -- e Elat -t en 1 r-- -.A, nd 1 -i der ers t en -und ---t-.-e Jaten e v erl. Uf t 17 n v --* e -Le n berkann--t en elektrise'.-ie--- Kup#.lungen verlä.#ft uleser --,lui3weg durch diese 'Platten. Z-;,-e solche ü-js-i"ü -rung bede -tet, aa-# aie Elatten magnetisch sei-. müsser, platten sein müssen. ladurch erEeber sich jedoch vier v.e- sentliche Einer dieser -"az'--teile besteht darin, - Die in Längerichtung schräge Nockenfläche 53 kann in einem Winkel von 20 0 beispielsweise angeordnet werdent und die konischen Auenehmungen,49 und 50,können beispielsweise jeweils in einem Winkel von 15 0 relativ zu der Normalen zu der Achse 15 angeordnet werden. Diese Winkel verhindern ein Verklemmen an der Abschrägung und schaffen dennoch eine mechanische Gesamtübersetzung von mehr als 5:1. Bei einem besonderen Beispiel hatten die Kupplungsplatten einen wirksamen Außendurchmesser von etwa 140 mm (5,5-Zoll) und einen wirksamen Innendurchmesser von eteä 108 mm (4,25 Zoll). Elf 21atten wurden verwendet und dabei hatte die Kupplung ein Ausgangsdrehmoment von etwa 39,4 mkg (285 Fußpfund) mit einer Wicklung von.400 Amperewindungen.
Claims (2)
- Patentansprüche 1. Elektrisch betätigte Kupplungs- oder Bremavorrichtung mit einer sich nicht drehenden Spuleneinrichtung und mit ersten und zweiten Teilen, die um eine Achse relativ drehbar sind und wahlweise zusammengekuppelt werden können, gekennzeichnet durch eine sich nicht drehende bewegbare Ankereinrichtung (26) die bei.Erregung der Spuleneinrichtung (25) in einer'ersten Richtung bewegbar ist" eine Einrichtung (27) zum Verbinden der An£'-%ereinrichtung mit dem ersten Teilip um diesen zum #Gingriff der Vorrichtung bei Bewegung der Ankereinrichtung in der genannten ersten Richtung zu bewegen, wobei diese Einrichtung eine mechanische Übersetzungseinrichtung (28) zum Vergrößern der auf den ersten Teil wirkenden Kraft und eine Schublagereinrichtung (29) aufweist, die zwischen die drehende Ankereinrichtung und den erst-en Teil geschaltet ist um die Bewegung der Ankereinrichtung auf den ersten Teil bei Zulassen relativer Drehung zwischen ihnen zu übertragen.
- 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Ubersetzungseinrichtung (28) ein von der Ankereinrichtung (26) bewegtes Nockenglied (45) und ein Schubglied (46) aufweist. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ankereinrichtung (26)$ die mechanische Übersetzungseinrichtung (28) und die Schubla-giereinrichtung *(29) um die Drehachse (15) gleichachsig angeordnet sind. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch. gekennzeichnet# daß die mechanische Übersetzungseinrich-. tung (28) einen Schubkörper (35), da:a Schubglied und das Nockenglied (45), kugelaufnehmende koniä-ehe Plächen (49.50) zwischen dem Schubkörper und dem Schubglied, die in einer Richtung zunehmend schmäler werdene Schubkugeln (51), die zwischen dem Schubglied und den koniechen Schubkörperflächen angeordnet sind und aufvelche das Nockenglied einwirkt, um das-Schub6lied zu bewegen, und eine Einrichtung aufweist, welche das Sehubglied züm Bewegen des ersten Teiles ansc.hließt. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 49 dadurch gekennzeichnet, daß die Ankereinrichtung (26) und das Nockenglied (45) der mechanischen Übersetzungseinrichtung gleichachsig und az7.ial sind.
6. VorricIltung #"iaAuh LZ#o 59 ge- . -, -- -, G - b 9 c'- #na h ®r i n Ansplüch- is d c #C:p und Cleas -s -##h a S d (D LS p - e '7#-ii s chcl Sinüg is i 2;0- 21
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
SH | Request for examination between 03.10.1968 and 22.04.1971 |