DE1613349A1

DE1613349A1 - Elektromagnetisch schaltbarer Mehrstufen-Kupplungsmotor

Info

Publication number: DE1613349A1
Application number: DE19671613349
Authority: DE
Inventors: Ernst Becker; Rudolf Kling
Original assignee: Quick Rotan Becker and Notz KG
Current assignee: Quick Rotan Becker and Notz KG
Priority date: 1967-05-06
Filing date: 1967-05-06
Publication date: 1970-05-21
Also published as: FR1568465A; GB1220242A; US3473639A

Description

PATENTANWALT DIPL.-INQ. QERHARD SCHWAN t MÜNCHEN ·· QOERZER STRASSE 1$

5. Mai 1967

Elektromagnetisch schaltbarer fllehrstufen-Kupplungsraotor ·

Die Erfindung betrifft einen elektromagnetisch achaltbaren Rlehrstufen-Kupplungsmotor mit einer dauernd umlaufenden (Rotorwelle und einer Abtriebewelle, die mit der fflotorwelle wahlweise unmittelbar oder über einen Drehzahlwandler kuppelbar ist.

Kupplungsmotoren werden dort eingesetzt, wo es darauf ankommt, Arbeitsvorgänge, die häufig unterbrochen werden müssen, rasch einzuleiten bzw. anzuhalten. So dienen Kupplungsmotoren beispielsweise als Antriebe für Werkzeugmaschinen, Feder- und Bürstenwickelmaschinen, KondensatorwickBlmaachinen und Nähmaschinen. -.-;.

Der übliche Kupplungsmotor weist eine mit der Abtriebswelle in Triebverbindung stehende Kupplungsscheibe auf, dia mittels eines fußbetätigten Kupplungshebels axial verschiebbar und dabei, wahlweise mit einer auf der Motorwelle sitzenden Schwungscheibe oder mit einem gehäusefssten Bremsutiderlager kuppelbar

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let· Es sind auch Kupplungsnotoren nit zwei Drehzahlstufen ,_ bekannt. Die zweite Drehzahlstufe wird im allgemeinen dadurch erhalten, daß anstelle des gehäusefesten Breesviderlagsrs ein drehbares Bremswiderlager verwendet wird, das Qberje|nen eigenen oder einen von der ffiotorwelle abgeleiteten Hilfsantrieb angetrieben werden kann (belgische Patentschrift 509 072). Kupplungsmotoren mit mechanisch betätigter Hauptkupplung ver— , langen von dem Bedienenden jedoch einen nicht unerheblichen Kraftaufwand, insbesondere wenn man berücksichtigt, daß während eines achtstündigen Arbeitstages oftmals mehrere tausend Ein- und Auskuppelvorgänge, vorgenommen werden müssen. Außerdem ist der Kupplungsvorgang wegen des erforderlichen Hebalusgss und des unvermeidbaren Spiels in Hebelgastänge »eist unerwünscht langsam.

Leichter zu bedienen sind ebenfalls bekannte Einstufen— Kupplungsmotoren, bei denen die Kupplungsscheibe mit dem Anker eines neben der Kupplungsscheibe sitzenden, die Abtriebswelle koaxial umfassenden Kupplungsmagneten verbunden ist. In der Ruhestellung ist die Kupplungsscheibe mittels einer Rückstellfeder oder eines Rückstell-Dauarmagneten an das Brems— widerlager angedrückt. Bei Erregung des Kupplungsmagnetan wird die Kupplungsscheibe entgegen der Kraft der Feder bzw. des Dauermagneten gegen die Schwungscheibe des Motors angepraßt (DAS 1 126 982). Häufig sind in der Praxis aber Antriebe mit zwei und mehr Drehzahlstufen erwünscht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grund, einen elektromagnetisch schaltbaren Mehrstufen—Kupplungsmotorzu"schaffen, der

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einfach aufgebaut iat und «enig Einbauraum erfordert· Der Motor sail βο gestaltet sein, daß aus gleichartigen Baugruppen Antriebe mit einer beliebigen, dem jeweiligen Anwendungsfall angepaßten Anzahl von Drehzahlstufen baukastenartig aufgebaut warden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei einem Rtshrstufen-Kupplungsaotor dar eingangs genannten Art mehrere in der Achsvsrlangerung der Motorwelle nebeneinander angeordnete Hagnetkupplungen vorgesehen sind» die jeweils zwei Kupplungsantriebateile und eine wahlweise mit dem einen oder dem anderen Antriebsteil kuppalbare Kupplungsscheibe aufweisen, daß die in der Kupplungafolge letzte Kupplungsacheibe mit der Abtriebswelle und die übrigen Kupplungeocheiben mit ja einer Zwischenwelle drehfest verbunden sind_r auf der das eine Antriebsteil dar in dar KuppXungsfolge nächsten Kupplung fest angebracht iat, daß das eine Antriebsteil der in der Kupplungefolge ersten Kupplung mit der !Rotorwelle verbunden ist, das andere Antriebsteil der in der Kupplungefolge letzten Kupplung ein Bremewiderlager ist und das andere Antriebsteil dar ersten sowie gegebenenfalls zwischen der ersten und dar letzten Kupplung liegender weiterar Kupplungen Ober je eine Orehzahlwandlerstufe antreibbar ist· Unter Orehzahlwandleretufe soll vorliegend allgemein eine Anordnung verstanden sein, die se erlaubt, eine vorgegebene Rotationsbewegung in eine Rotationsbewegung mit gleicher Drehzahl, aber entgegengesetzter Drehrichtung oder in eine Rotationsbewegung mit- abweichender Drehzahl in gleicher oder entgegengesetzter Drehrichtung umzuwandeln·

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Vorzugsweise sind die beiden Antriebsteile dar in der Kupplunge·

folge eretan bis vorletzten Kupplung über jeweils eine Drehzahlwandlerstufe miteinander verbunden. Dies erlaubt einen gleichartigen Aufbau nicht nur für die einzelnen fflagnetkupplungen, sondern auch für die Drabzahlwandlerstufan·

Zweckmäßig «eist jede Drehzahlwandlerstufe eine parallel zur fflotor— und Abtriebswellenachse angeordnete Hilfewelle auf, die zwei Getrieberäder trügt, die jeweils mit einem der Antriebeteile der zugehörigen Kupplung in Triebverbindung stehen. Die Getrieberäder können Riemenscheiben, Kettenräder, Zahnräder oder dergleichen sein.

Wird das der letzten Kupplung zugeordnete firemswiderlager in oti eich bekannter Weise gehäusefest gemacht, ergibt eich ein In der Anhaltestellung feethaltbarer fllehrstufen-Kupplungenotor, bei dem sämtliche Schaltglieder gleichachsig angeordnet sind. Die wichtigsten Teile aller Kupplungen können untereinander gleich sein. Damit wird die Anzahl an unterschiedlichen Bauteilen auf einen Hindestwert herabgesetzt, montage und Wartung sind besonders einfach.

In Fällen, in denen ee darauf ankommt, Abschaltvorgänge, die z.B. durch elektrische Abschaltimpulse von einer mit der Abtriebswelle in Verbindung stehenden, angetriebenen Arbeitswelle ausgelöst werden, rasch und genau, d.h. mit hoher Stwuergüte, auszuführen, ist vorzugsweise das der letztun Kupplung zugeordnete Bremswiderlager drehbar und über minde-

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stan* einen Drehzahlwandler und eine Hilfekupplung von der !oberwelle aue «it einer gegenüber der Drehzahl der Rotorwelle verhinderten Drehzahl antreihbar. Dadurch werden die für den Anhaltevorgang abzubremsenden Massen kleinetmöglich gehalten.

Um ein genaues Anhalten für beide Drehrichtungen der Abtriebewelle zu ermöglichen, kann das der letzten Kupplung zugeordnet« Breaswidsrlager Ober zwei Drehzahlwandler und zugehörige Hilf·* kupplungen wahlweise in der.einen oder anderen Drehrichtung antreibbar sein.

Vorzugsweise ist die Hilfkupplung in an eich bekannter Weise (DAS 1 159 745) «it einer Hilfsbreaaa versahen. Die SteuergOte IMOt sich veiter dadurch verbessern, dsS der Antriebstell der Hilfskupplung von d»w iotorwelle ober eine Übersetzung ständig angetrieben ist und der Abtriebeteil dor Hilfakupplung «it do« Breaswidsriagor übet eine Untersetzung verbunden ist» deren Untersetzungevsrhültnle größer al» das übereetzungsvsrhlltnis zwischen sotorwelle und Antriebstail dar Hilfskupplung 1st, Durch das hohe üntereetzungaverhältnie zwischen Abtrisbstsil der- Hilf»kupplung und Breaawiderlager aird nHalich erreicht, daS sin Nachdrehen dat Hilfekupplung, wenn überhaupt, dann nur sehr veraindert, _auf die Abtrlebawslle Übertragen wird«

In beeondars vorteilhafter ««itarat Auegeetaltung dar Erfindung weiaen die Kupplungen »in 4%M jeweilige Kuppiungsschaibs koaxial u«faaeendee, ringförmig·» lficklungagehMuae «it zwei wacneolufei.ee erregben-en, axial nebeneinander 1 tag enden, ring-

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förmigen Wicklungen auf, ist der Hagnetanker von Mindestens einem radial außen liegenden Teil der Kupplungsscheibe gebildet und ist der magnetische Kreia der Wicklungen über das Wicklungsgehäuas, den Ankerteil der Kupplungsscheibe und magnetische Teile wahlweise des einen oder des anderen Kupplungsantriebsteiles schlieSbar, die zu beiden Seiten des U/icklüngsgehHuses und der Kupplungsscheibe angeordnet sind. Dadurch, daS der radial auOen liegende Teil der jeweiligen Kupplungsscheibe selbst ale liagnetanker ausgenutzt und das UJicklungsgehäuse mit den Magrtetwicklungen koaxial um die Kupplungsscheibe herumgelegt wird, ergibt sich eine Kupplung mit geringsten Axialabmessungen· Beide Wicklungen und das Itficklungsgehäuee sind auf den für die Kupplungascheibe ohnehin notwendigen axialen Cinbauraum beschränkt. Dem kommt für die erfindungsgemüBe Kaskadenschaltung von Kupplungen in der AchsverlBngerung der lotorwelle besondere Bedeutung zu₍ weil se dadurch Beglich wird, auch Antriebe mit verhaMtniswiSig vielen Drehzahlstufen aufzubauen, die nur geringen Einbauraum erfordern. IeIl eins stlndig wirkende Rückstellkraft in Form einer Rückstellfeder oder ainas Rücketeil-Dauermagneten vermieden ist, braucht der Kupplungsmagnat nur dia Kraft für dia Anpressung dar Kupplungsscheibe an das betraffand» Kupplungaantriabatail aufzubringen* Cr kann daher erheblich leichter und dementsprechend mit. geringerer Trägheit aufgebaut bzw· betätigt werden, als die» bei bekannten Anordnungen der Fall ist. «on den radial auöen liegenden li/icklungen laßt sich die Kfärora rasch tmd

nach auBen abführen. Eine unerwünschte Aufheizung dar Kupplungsbelag^ durch die Wicklungen 1st ausgeschlossen.

Vorzugsweise aind die Kupplungaacheiban der einzelnen Kupplungen axial geteilt und aind die Kupplungeecheibenhälften «it der Abtriebewelle bz«. dar zugehörigen Zaiachenwella drehfeet verbunden aoeia unabhängig voneinander axial varechiebber. Die Teilung der Kupplungeecheiben hat den Vorteil, daß bei einer Erregung einer der beiden Kupplungewicklungen einer Kupplung jeweils nur eine KupplungaacheibanhHlfte verechoben «erden «u8» Die von den Segneten beeegten iaasan und die Ansprachzelt der Kupplung aind daeit weiter verringert.

In besondere z«eekejI8iger weiterer Auegeataltung der Erfindung eind die den Kupplungeantriebateilen zugekehrten Stirnflächen der den Bagnatanker bildenden Teile der Kupplungeachelbenhäiften auch in nicht erregtes Zustand der zugehörigen Vieklungen luftepaltloe gegen die Kupplunge-•ntriabeteile gehalten. Durch die luftepaitloee Anlage •erden die Ceaeatluftepaltlänga dee aegnetiechen Kreieee und die sagnstischen Verluste kleinetauglich gehalten, eo daS zu« Aufbringen einee vorbeetiowten AnpreOdruckea nur kleinste elektrieche Leistungen erforderlich aind. An der Angriffaatelle zwischen der Kupplungsscheibe und den Kupp— lungaantriebsteilen ist eine Änderung dar Luftspaltbreite infolgo von Abnutzung der Kupplungsschaibsnbeläge vsraiedsn.

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Daa ficklungsgehiuse dar Kupplungen hat zeecknäßig ungeführ dia gleiche axiale Länge »ie die Kupplungsscheibe und •eist einen doppel-T-f6r«igen Querechnitt auf.

Vorzugeveiee hat dar radial auBan liegende Schenkel daa fieklungegehüuaee grBOare axiale Lunge ala der radial innen liegende Schenkel und u«faOt dar radial au0en liegende Sehenkel koaxial «indeetene teilaeiee die zugehörigen Kupplungeantriebeteile «it geringe« radiale« Abetend. Bei einer aolchen, beeondere bevorzugten Konstruktion «erden auaschlieeiich Luftepalte erhalten, die in zyllndrlachen Flüchen liegen, die zur Aoheverllngerung der lotorvelle koexlal sind. Ein Luftspalt befindet eich zviechen da« radial eufien liegenden Schenkel dee licklungegehlueee und der Uafengefliehe der Kupplungeantriebeteile, ein ««elter Luftepalt zeiechen de· radial innen liegenden Schenkel dee licklungegehlueee und de« Uafang der Kupplungeschelbe. Luftepalte dleeer Art leeeen eich «it verhlltniealfiig geringe« Aufwend «eeentlich exakter und enger herstellen ele Luftspelte in Radialebenen der Acheverlttngerung der ■otoreelle. Sie erfahren ferner keine Änderungen durch die Abnutzung der Kupplungsbelag oder durch die Kupplungebe— «egungen selbst. Eine kleine Luftspaltbreite bedeutet aber, daO hohe lagnetkrlfte «it an eich scheachen legneten aufgebracht «erden können. Weil die Luftspalte verbaltnisalQig großenradialen Abstand von der Achse haben, «erden für den übergang das Magnetischen Kraftflueses groBe Flächen

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selbst bei kleiner axialer Ausdehnung der Luftspalte erhalten.

Das licklungsgehBuse kann in einen der Lagerung dar Abtriebswell· bzw. einer Zwiachenvelle dienenden Kupplungslagerechild feet Montiert, beispieleweise in das Kupplungalagerschild eingepreßt oder dort Mittels aa Uafang verteilter KleMMSchrauben festgehalten sein. Das flcklungsgehäuee kann als Dreh- oder GuSteil ausgeführt sein. Es kann aber auch einfach aus zwei Miteinander verschweißten, Im Querschnitt Jeveila U-förniigen Blechringen bestehen.

Zum wahlweisen Einschalten der Kupplungswicklungert let vorteilhaft eine drehbare Nockenwelle Mit einer lehrzahl von Nockenschelbsn vorgesehen, dl· Mit Schaltern Im ErrsgsrstroMkrsis dar flcklungsn zusaMMsnwirken.

Zusätzliche Drehzahletufsn oder eine stufenlose Drehzahl— einstellung können vorteilhaft dadurch erhalten warden, da8 die Erregung der in der Kupplungafolgs letzten Kupplung Ober einen elektronischen. Regelkreis entsprechend einer voreinstellbaren Abtriebsweliandrshzahl stauerbar let. Dabei iat vorzugsweise Mit dar Abtrlsbswslls «in Drshzahl-MaOglied verbunden, dessen Ausgangssignal Mit sineM alnar voreinetellbaren Solldrehzahl dar Abtriebswslls entsprechenden Signal verglichen wird, und ist in Abhängigkeit von dsM Vergleichssignal die Kupplungsscheibe der in der Xupplungsfolgs letzten Kupplung wechselweise Mit dem Antriebeteil

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bzw. dem BrsMsuriderlager der Kupplung kuppelbar. Oar Regelkreis kann la Übrigen in beliebiger bekannter tUaiee aufgebaut »ein. Er kann analog oder numerisch arbeiten.

Werden in eine« solchen Fall zwei Kupplungen vorgesehen und ist dia dar ersten Kupplung zugeordnete Drehzahleandleratufe derart ausgelegt, daß die beiden Antriebsteile der einen Kupplung Mit gleicher Drehzahl in entgegengesetzter Drehrichtung umlaufen, ergibt eich ein Kupplungsmotor, dessen Abtriebsäule in beiden Drehrichtungen mit beliebiger Drehzahl antreibbar ist.

Weitere iarkmale, Vorteile und AnvendungamSgllchkeiten der Erfindung ergaben aich aus dar folgenden Beschreibung von AuafUhrungabaiapialen in Verbindung mit dan bailiegenden Zeichnungan·

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Figur 1 tail··!·· im Schnitt einen lahratufen—Kupplung·- motor nach dar Erfindung mit zwmi Kupplungen,

Figur 2 eine abgehandelte Auaführungaform ainea lehr-

atufan-Kupplunganotora mit' drei Haupt- und zaei Hilf«kupplungen, ebenfalls tailveia· in Schnitt,

Figur 3 aina Prinzlpakizza daa Stauerachaltplans für dan lotor nach Figur 2 und

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Figur 4 in grüß·?·· faSetab «inen Schnitt durch «inen dar in figur 3 echeaatlach angedeuteten iikroechelter alt zugehörige« Schaltnocken.

Bai da» lotor nach Figur 1 iat auf dar dauernd ualaufenden üotoreelle 1 aina Scheungechalbe 2 Peat angebracht, die daa aina Antriebeteil alnar inegeeaat alt 3 bezeichneten-legnetkupplung bildet. In einer Nabe 4 einee Kupplungelagor— achildee S iat eine Zaiaohenselie 6 gelagert. Oae Kupplungen legerechlld 5 iat zueaäaan «it eine« zaeitea Kupplungalagar— echlld 7 alt daa aotorgehluee 8 veraohraubt. AuP daa einen Cnda dar Zsiachanaalle 6 iat eine Antriebeecheibe 9 einer zvaiten, inegeaaat ait 10 baxeichneten lagnetkupplung ba— reetlgt. Auf daa anderen Cnda dar Zaleohenvelle 6 aitzen Kupplungaachelbanhllftan 12,13 dar Kupplung 3, dia ait dar Zaiaonenvella · drahfaat verbunden» aber auf ihr begrenzt axial verechlebbar eind. FOr dieean Zaeok «eiet vorteilhaft die ZaWchenaoUe 6 ein Kelleeüenprofil 11 euf, dae alt einea koapleaentlren Keilnebenprofll der Kupplungeechaibanhilfton zuea—aolrkt. Auf ihrer luSeren Stirnfläche olnd die Kupplungeeohoibenheifton 12,13 alt Kupplungobellgen 14 vereehen. · ;.

Auf der Nabe 4 dee Kupoiungelaearachlldee 5 iat ein Zahnrad 15 kugelgelagart, dae dae andere Antriebeteil der Kupplung bildet, paa Zahnrad 15 kftaat «it eine« Zahnrad 17, dee auf de« einen Ende einer in eine« Lagerbock 18 dee Kupplungelagerechlldee 5 gelagerten Hilfeeelle 19 eltzt. lit dea anderen

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Ende der Hllfevelle 19 ist eine Zahnriemenscheibe 20 drehfoet verbunden, die über einen Zahnriemen 21 mit einer Zehnriemenscheibe 22 auf dar Botorwelle 1 in Triebverbindung ataht. Ia varanachaulichten AuefUhrungsbeispiel bilden die Zahnriemenscheibe 22 und die Schwungscheibe 2 aln Stück.

In dem dem Rotor zugekehrten Ende des Kupplungslagerechil-* dea S ist ein Vicklungagehtiuee 25 feet angebracht, das die Kupplungescheibenhülften 12,13 der Kupplung 3 koaxial umechlieOt und im «eaentllchen doppel-T-förmigen Querschnitt hat. In dam tficklungegehiuss 25 aitzan zwei Wechselweise erregbare, axial nebeneinanderliegende ringförmige Wicklungen 26,27. Der radial auflen liegende Schenkel 28 daa ■lcklungegehluaee 25 umfeOt mit geringem Radialabatand die Scheungeoheibe 2 und den dam VleklungegehHuee 25 zugekehrten Teil daa Zahnradaa 15·

In einem in dam Kupplungslagerschild 7 sitzenden Deckel 37 und einer Nabe 30 dee Lagerschildes 7 ist eine Abtriebe-•elle 31 gelagert. Auf dar Abtriebeeelle 31 ist eine Abtriebsscheibe 32 bafaatigt, die Ober einen Keilriemen mit einer nicht veranschaulichten Arbeitsealls verbunden »erden kenn, lit der Abtriebeeelle 31 eind ferner Ober Keilfahrungen die Kupplungeecheibenhülften 34,35 der Kupplung drehfoet verbunden. Sie sind auf dem Keileellenabachnitt 33 der Abtriebeeelle 31 axial verechlebbar und tragen Jeeeile

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einen Kupplungsbelag 36· Die Kupplungsechsibenhälfte 34 liegt en einer Stirnfläche der Antriebsscheibe 9 an, während die Kupplungsscheibenhälfte 35 dem als ortsfestes Branswiderlager dienenden Deckel 37 gegenübersteht.

In dem Kupplungslagarachild 7 iat ein Wicklungsgehäuso 38 befastigt, das dia KupplungaachaibenhMlftan 34,35 dar Kupplung 10 koaxial umschließt und ebenso wie das Wlcklungagahäuaa 25 im wesentlichen doppel-T-förmigen Querschnitt hat. Dar radial außen liegende Schenkel 39 das Wicklungagahäuees 3B umfaßt auf dar einen Saite mit geringem Radialabstand die Antriebsacheibe 9 und ragt auf dar anderen Seite in eine Ringnut 40 des Deckale 37. In dam Wicklungagehäusa 38 aitzen zwei wechselweise erregbare, axial neben— elnanderliegende, ringförmige Wicklungen 41,42·

Die Bauteile 15, 17, 20, 21 und 22 bilden eine der ersten fflagnotkupplung 3 zugaordnate Drehzahlwandlerstufe 43, die derart ausgelegt ist, daß sich das Zahnrad 15 mit der Drehzahl der Zahnriamenscheibe 22, das heißt mit der Drehzahl dar tfiotorwella 1, jedoch in entgegengesetzter Drehrichtung, dreht.

Wird die Wicklung 42 der Kupplung 10 unter Strom gesetzt, bildet sich ein magnetischer Kraftfluß aus, der bsi 44 angedeutet ist. Der Kraftfiuß durchsetzt, die Wicklung 42 umgreifend, die in Figur 1 rechte Halfta des Wicklungs-

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gehKuaea 38, geht über dan achaparallalan Luftapalt zaiachan dam Oficklungagehäuee 38 und dor KupplungsacheibenhHlfte 35 in die KupplungaechQibenhMlfte 35 über, gelangt won dort luftepaltloa in den Dackel 3? und führt dann zu dom liiicklungagehSuae 38 zurück. Der Kupplungebelag 36 der auf dem Kailwellenabechnitt 33 axial verschiebbaren Kupplungaechaibenhälfte 35 wird gegen den Deckel 37 angedrückt. Die Kupplungeecheibenhälfte 35 «ird infolgedaaaan an dan von da» Dackel 37 gebildeten ortafeatan Breaeviderlager featgehalten und hält ihrereaite über die Abtriebaaelle 31 dia Abtriebaacheibe 32 feat.

Wird anateile der licklung 42 die Wicklung 41 der Kupplung ■n Spannung gelegt_f wird die KupplungaachaibanhHlfta 34 von dee die Wicklung 41 umgreifenden aagnetiachan Kraftflufl gegen die Antriebescheibe 9 gapreSt. Die Abtriebaaalle 31 iat infolgadeaaan alt dar Zwiachanvelle 6 gekuppelt. Wird zuaätzlich dl· Wicklung 27 der Magnetkupplung 3 unter Stroa gesetzt, vird eine Triebverbindung zwiachen der KupplungaacheibenhMlfte 13 und dea Zahnrad 15 hergestellt. Dies hat zur Folge, daß die Zvlachenaelle 6 und alt ihr die Abtriebe- »elle 31 von der Hotorvelle 1 über die Drehzahlvandlerstufe alt der tKotordrehzahl entgegen der Drehrichtung der aOtor- «alle aitgenoaaen «erden.

Koaat nunmehr atatt der Wicklung 27 die Wicklung 26 der Kupplung 3 unter Stron, wird die Kupplungaachaibenhälfte 12

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gegen die Schwungscheibe 2 angepreßt. Die fflotoruielle 1, die Zwischenteile 6 und die Abtriebewelle 31 sind unmittelbar ■iteinander verbunden. Die Abtriebsecheibe 32 läuft mit der Motordrehzahl in der Drehrichtung der fllotoruialle um.

Bei der Ausführungaform nach Figur 2 ist zwischen die Nagnetkupplungen 3 und 10 eine «eitere magnetkupplung eingeschaltet, deren Kupplungsecheibenhalftan 46,47 axial verschiebbar auf einer Kunststoffnabe 4u sitzen und mit dieser» z.B. über ein Keilwellen» und Keilnabenprofil, drehfest verbunden sind. Die Nabe 4d ist 'auf einer Zwischenteile 49 befestigt, die in einer Nabe 50 eines Kupplungelagarschildes 51 drehbar gelagert ist. An den von der Nabe 4d abliegenden Ende der Zeischanwelle 49 ist eine Antriebsscheibe 52 befestigt, die alt der KupplungaschsibenhHlfte 34 der in der Kupplungefolge letzten Kupplung zusaemenwirkt. Öle KupplungaacheibenhUlften 46,47 «erden von eine« Wicklungegehiuee S3 koexiel u*faßt_f das wiederum doppel-T-fureigen Uuerechnitt eufveiet. Das Uicklungsgehäuse 53 let in de* aotoreeitlgen Ende des Kupplungslagorschildee SI feet angebracht und trägt die beiden wechselweise, erregbaren, axial nebeneinanderliegenden ringförmigen licklungen 54,55 der magnetkupplung 45. Der AuBenachenkel 56 dee 1 icklungsgaha'usse 53 uefaQt ait geringes Radielabetand den radial auQen liegenden Teil zweier

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Keilriemenscheiben 57,5U, von denen die eins mit der Zwischenteile 6 fest verbunden let und die andere auf der Nabe 50 des Kupplungslagerachildee 5.1 kugelgelagert ist.

Die Keilriemenecheiben 57,5d atehen UbBr Keilriemen 66,67 und Keilrienenecheiben 6d,Ö9 auf den beiden Enden einer Hilfewelle 70 aiteinander in Verbindung. Die Hilfsteile 1st in einem Legerblack 71 des Kupplungslagerachildes 51 gelagert. Diese Baugruppe stellt die Drehzahluiandlarstuf e der Magnetkupplung 45 dar. Die der Magnetkupplung 3 zugeordnete Orehzahleandlerstufe 43 ist entsprechend Figur 1 aufgebaut.

Auf der Nabe 30 dee Kupplungslagerechildes 7 let ein mit der Kupplungeschsibenhälfte 35 der Kupplung 10 zusammenwirkendes Schneckenrad 74 kugelgelagert. Das Schneckenrad ka'emt ait Schneckenwellen 75,76, eilt denen die Kupplungsecheiben von Hilfekupplungen 77,78 dcehfest verbunden sind. 0er Einfachheit halber ist nur die Hilfskupplung 77 teilweise geschnitten dargestellt. Die Hilfskupplung 7b ist identisch aufgebaut.

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Dia Hilfskupplung 77 meist ein ortsfestes Bremsmagnetgehäuse 79 und ein auf der Schneckenwelle 75 drehbar gelagertes Kupplungsmagnetgehäuse 80 auf, mit denen die Kupplungsscheibe 81 wahlweise gekuppelt Uferdan kann, indem entweder eine Bremswicklung 82 oder eine Kupplungswicklung 83 an Spannung gelegt werden. ITiIt dem Kupplungsmagnetgehause BO ist eine auf der Schneckenwelle 75 ebenfalls drehbar gelagerte Keilriemenscheibe 84 verbunden* Die Keilriemenscheibe 84 steht über einen Keilriemen 85, der über eine Ümlenkrolle 86 geführt ist» mit einer Keilriemenscheibe 87 in Triebverbindung, die auf der von der Schwungscheibe 2 abliegenden Seite der !Rotorwelle 1 fest angebracht ist. Die Keilriemenscheibe 84 und das Schleifringe ÜB zur Speisung der Kupplungewicklung 03 tragende Kupplungsmagnetgehäuse 80 werden daher von der Rotorwelle ständig Mitgenommen. Die Keilriemenachaiben 84 und 87 sind vorzugsweise derart bcmeaeen, daß die Schneckenwelle 75 mit einer gegenüber der Motordrehzahl erhöhten Drohzahl umläuft.

In entsprechender UJeise ist die Hilf skupplung 78 mit einem gehä'uäef asten Bretasmagnetgehäuse zur Aufnahme einer Brems-

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wicklung 91 und einem auf der Schneckenwolle 76 gelagerten Kupplungamagnetgehäuae mit einer Kupplungswicklung 92 versehen· über einen Keilriemen 93 wird das Kupplunysmagnet— gehäuse der HilFskupplung 78 von der Keilriemenscheibe 87 aus mit gleicher Drehzahl wie das Kupplungsmagnetgehäuae BO der Hilfskupplung 77, jedoch in entgegengesetzter Dreh— richtung» angetrieben.

Entsprechend den Figuren 3 und 4 Bind die Wicklungen dor Haupt- und HilPekupplungen 3, 10, 45 bzw. 77, 70 über je einen Rlikroschalter 95 einschaltbar. Die ninzolnon Wicklungen liegen zusammen alt dem zugehörigen Itlikroechalter über einen Hauptschalter 96 parallel zu einer GleichrichterbrUcke 97, die ihrerseits zweckmäßig aus einer Anzapfung der Ständerwicklung d&a Sotors gespeist wird. Jeder der CBikroschalter 95 ist mittels eines Nockens 9B betätigbar. Die Nocken 98 sitzen gemeinsam auf einer Nockenwelle 99, die über ein Kabel 100 mittels eines FuOpedala 101, ausgehend von einer Ruhestellung 0, in beiden Drehrichtungen u« je drei Schaltechritte in Schaltstellungen -1, -2 und -3 verstellbar ist.

Nimmt nan an, daO die den beiden Hauptkupplungen 3 und 45 zugeordneten DrehzahlwandlerstuPen 43 bzw. 72 derart ausgelegt sind; da0 das Zahnrad 15 mit gleicher Drehzahl wie die Schwungscheibe 2, jedoch in entgegengesetzter Drehrichtung,

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rotiert, während von dor Keilriemenscheibe 57 zur Keilriemenscheibe 5B eins Untersetzung von 3s1 erfolgt, daß ferner das UntBrsetzungaverhältnis zwischen der Keilriemenscheibe 87 und den Schneckenrad 74 10x1 beträgt und daQ die mOtorwella 1 nit 3000 Umdrehungen/ein umläuft, können für die Abtriebswelle 31 durch gleichzeitige Erregung von mindestens zwei dagnetvicklungen die folgenden Drehzahlstufen eingestellt wardens

Schalt stellung	Drehzahl ' Undrehungen/min	42	eingeschaltete Wicklungen	91
O	O	42	82
	300	26	83	41
♦2	raohts _10£J0	26	55	41
♦3	3000	42	54	91
O	0	42 27	82	41
-1 -2	300 linke ₁₀₀₀	27	92 55	41
-3	3000	54

In dar Schaltatallung 0 warden also die Wicklung 42 dar lh dar Kupplungsfolga letzten Hauptkupplung 10 und dia Bremswicklungan 82,91 der Hilfekupplungen 77,78 erragt, indem die zugehörigen Aikroachaiter 95 mittels der betreffenden Nocken 9B geschlossen werden, über die Kupplungsspiel— benhülfte 35 wird das Schneckenrad 74 mit den Kupplungsscheiben dar Hilfskupplungen 77,78 verbunden, die über die eingeschalteten Breraemagnoto festgehalten sind.

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In der Schaltstellung +1 bleibt dia U/icklung 42 der Kupplung 10 erregt. Öle Bremamagnete dor Hilfakupplungen 77,78 aind ausgeschaltet. Die Kupplungsscheibe 81. wird gegen das Kupplungsmagnetgehause 80 gepreßt, das über den Keilriemen 85 angetrieben iat. Bio Abtrisbsuielle 31 wird über die Hilfskupplung 77 mit 300 Umdrehungen/min in der einen Drehrichtung angetrieben. In der Schaltatollung -1 arbeitet der Motor entsprechend, mit der Aunnahme, daß das Schnecken-

rad 74 über die Hilfskupplung 78 in entgegengesetzter Drehrichtung angetrieben wird.

In der Schaltstellung +2 erfolgt die Kraftübertragung von der Schwungscheibe 2 über die Kupplungsscheibenhälfte 12 auf die Zwiachenwelle 6 und von dort über die Keilriemenacheibe 57, den Keilriemen 66, die Keilrienenscheiben 68,69, dan Keilriemen 67, dia Keilriemenscheibe 58 und die Kupplungsocheibenhälfte 47 zur Zwischenwelle 49, die ihrerseits Ubar dia Antriebsscheibe 52 der Kupplung 10 und die Kupplungsscheibenhälfte 34 mit dar Abtriebewelle 31 gekuppelt iat. In dar Schaltstellung -2 wird dia Zwiachenwelle 6 Obar die Kupplungaachaibenhälfta 13 und das Zahnrad 15 in entgegengesetzter Drahrichtung angetrieben· Im übrigen iat dia Antriabavarbindung zur Abtriabsvella 31 die gleiche «la in dar Schaltstellung +2.

In dar Schaltotellung +3 werden die (Rotorwelle 1, die Zwischenwellen 6,49 und die Abfcriebamello 31 unmittelbar,

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d.h. ohne Zwischenschaltung einer Drshwandlerstufe, miteinander gekuppelt. In der Schaltstellung -3 wird dagegen die von den Zwischenteilen 6,49 und der Abtriebsioelle 31 gebildete Antriebskette von dem Zahnrad 15 über die Kupplungascheibenhälfte 13 in entgegengesetzter Drehrichtung mitgenommen.

Kommt es darauf an, die von der Antriebswelle 31 über die Abtrieb98cheibe 32 angetriebene, nicht veranschaulichte Arbeitsuelle mit hoher SteuargUte in vorbeatimmtar UJinkeistellung anzuhalten, kann die Betätigung der Hilfskupp— lungen 77,70 vorteilhaft mitteis einer Schaltanordnung erfolgen, «ie sie aus den Figuren 4, 5 und 6 der OAS 1 159 745 zu entnehmen ist.

ll/ie in Figur 1 angedeutet ist, können bei fflehrstufen-Kupplungsnotoren der vorliegenden Art zusätzliche Drehzahl» stufen oder eine stufenlose Drehzahleinstellung in vorbestimmten Drehzahlbereichen dadurch erhalten werden, daß mit der Ahtriebswelle 31 ein DrehzahlmeQglied, z.B. ein sich vor einem gehäusefesten magnetkopf 104 drehendes Zahnrad 106, verbunden wird, das den Istuiertgeber eines die Erregung der Wicklungen 41,42 der magnetkupplung 10 steuernden elektronischen Regelkreises (nicht veranschaulicht) bildet. Das Aue— gangssignal des Drehzahlmeßgliedes 104,106, im vorliegenden Beispiel aina Impulsfolge mit einer der Drehzahl der Abtriebsuielle 31 proportionalen Impulsfolgefrequenz, kann in an sich bekannter Weise mit einem einer voreinstellbaren Solldrehzahl

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J I O J 4 J

dor Abti.'iobaiuello 31 entsprechenden Signal verglichen werden. Ist die Drehzahl ujt AbfciriDbsuello 31 kleiner ale dia SoIldrehzahl, iuird did Wicklung 41 an Spannung gelegt. überschreitet die Drehzahl der Abtriabsmollo 31 din vorgogebane Solldrehzahl, kommt die Wicklung 42 υηtor Strom. Bei dor
ungewöhnlich kleinen Trägheit da.c erfindungsgemäß vorgesehenen magnetkupplung 10 wird auf dieaa UJaiaa die Solldrshzijhl belastungäunabhängig mit hoher Genauigkeit eingehalten, Du.vch wnhliasiHs Hßfcätigung dfJi* ftlagnetkupplung 3 ksnn zusU
zur Drehzahl auch die Drehrichtung beliebig worgogaban
(»erden·

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Claims

Patentansprüche

1. Elektromagnetisch schaltbarer fflehrstufen-Kupplungamotor mit einer dauernd umlaufenden fflotoruolln und einer Ab— triebsicell«, die mit der ffiotornolle wahlnseine unmittelbar ader über einen Druh/ehlwsndlar kuppelbar ist, dadurch gekennzeichnet, riafl «mhrero In dar Achoverlnngarung der Iflatorwelle (1) nebeneinander ringeordnato fflagnotkupplungen (3,10,45) vorgesehen sind, dio jeweils zaui Kupplungsantriebateile (2,15 bzw. 65; 9,37 bzw. 52,⁷A; 57,58)und eine wahlweise mit dem einen oder dem anderen Antriebeteil kuppelbare Kupplungsscheibe (12,13| 34,35; 46,47) aufweisen, daß die in der Kupplungsfolge letzte Kupplungsscheibe (34,35) Mit der Abtriebswslle (31) und die übrigen Kupplungsscheiben (12,13; 46,47) mit je einer Zwischenteile (6,49) drehfest verbunden sind, auf der das eins Antriebsteil (9 bzt». 57; 52) der in der Kupplungsfolge nächsten Kupplung fsst angebracht ist, daO das eins Antriebsteil (2) der in der Kupplungsfolge ersten Kupplung (3) «it der (lotorwelts (1) verbunden ist, das andere Antriebsteil (37, 74) der in der Kupplungsfolge letzten Kupplung (10) ein Bremsviderlagsr ist und das anders Antriobsteil (15,55;5B) der ersten sowia gegebenenfalls zwischen der ersten und der letzten Kupplung liegender weiterer Kupplungen (3,45) über je eins Orehzahlwandleratufe (43,7.2) antreibbar i3t.

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2. Kupplungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Antriabsteile (2,15 bzw. 65; 57, 58) der in der KupplungsPolge ersten bis vorletzten Kupplung (3,45) über Jeweils eine Drehzahlwandlsrstufe (43,72) miteinander verbunden sind.

3. Kupplungsmotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Drehzahluandlerstufe (43,72) οine parallel zur motor- und Abtriebawailfenachae angeordnete Hilfsteile (19,70) aufweist, die zwei Getrieberäder (17,20 bzur. 63, 64; 68,69) trägt, die Jeweils mit einem der Antriebsteile der zugehörigen Kupplung (3,45) in Triebverbindung stehen.

4..Kupplungsmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das der letzten Kupplung (10) zugeordnete Brefflsoiderlager (37) gehäusefeet ist.

5. Kupplungemotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das der letzten Kupplung zugeordnete Bremewlderlager (74) drehbar und über mindestens einen Drehzahlwandler und eine Hilfekupplung (77,78) von der Rotorwelle (i) aus mit einer gegenüber der Drehzahl der Motorwelle verminderten Drehzahl antreibbar ist.

6. Kupplungsmotor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das der letzten Kupplung (1O) zugeordnete 8ranJ8wi(Jerlager (7ώ) über zwei Drehzahlwandler und zugehörige

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b I

Hilf ^kupplungen {77,78) wahluteisse ir. der einen oder der anderen Drehrichtung antreibbar ist»

7. Kupplungsmotor nach Anspruch 5 ader 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfakupplung (77,78) eine Hilfsbramse (82,91) auf«eiet.

Θ. Kupplungsmotor nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsteil (80) der Hllfakupplung (7?) von dar !Rotorwelle (1) über eine übersetzung (B?, SS, 84) ständig angetrieben ist und der Abtriebeteil (81) der Hilfakupplung mit dem Bremuwiderlager (74) über eine Untersetzung (75,74) verbunden ist, deren Untersetzungsverhältnis größer als das Übersetzungsverhältnis zwischen Motorwelle und Antriebsteil der Hilfakupplung ist.

9. Kupplungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet,, daß die Kupplungen (3,10,45) »in die jeweilige Kupplungsscheibe (12,13; 34,35; 46,47) koaxial umfassendes» ringförmiges ttficklungegehäuse (25, 38, 53) »it zwei wechselweise erregbaren, axial nebeneinanderlegenden, ringförmigen Wicklungen (26,27; 41,42; 54,55) aufweisen, der Magnetanker von mindestens einem radial außen liegenden Teil der Kupplungsscheibe gebildet ist und der magnetische Kreis der Wicklungen Ober das Wicklungegehäuse, den Ankerteil der Kupplungs-

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scheibe und magnetisch leitende Teile #ahlweise des οίπαη odor den anderen Kupplungsantriebsteile (2,15 bzw. 65j 9,37 bzw. 52,74; 57,5B) schließbar ist, dia zu buiden Soitan dos U/icklungsgehäuaes und dor Kupplungsscheibe angeordnot sind»

10« Kupplungsmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungsscheiben axial geteilt sind und die Kupplungsscheibnnhälften (12,13; 34,35; 46,47) mit der Abtriebsuel.lo (31) bzw. der zugehörigen Zwiachentvelle (6,49) drehfest varbunden sowie unabhängig voneinander axial verschiebbar sind.

II. Kupplungsnotor nach Anspruch tO, dadurch gekennzeichnet, daß die den Kupplungsantriebeteilen zugekehrten Stirn— Placheη der den Wagnatanker bildenden Teile der Kupp'· lung-jacheibenhälftan (I2_r13; 34_t35; 46,47) auch in nicht erregtem Zustand der zugehörigen Wicklungen (26,27; 4t,42; 54,55) luftspaltlos gegen die Kupplungsantriebsteile gehalten sind.

1Γ,. Kupplungsmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungsscheiben (12,13; 34,35; 46,47) axial verschiebbar auf einer Bit der Abtriebswelle (31) bzw. der zugehörigen Zwiseltenere!Ie (6,49) fest verbundenen Nabe (t1,33,4ö) gelagert sind.

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13. Kupplungsmotor nach einem der Ansprüche 9 bis 12 _s dadurch gekennzeichnet, daß dae lliicklungsgehäuoe (25_F38, 53) der Kupplungen (3,10,45) ungefähr die gleiche axiale Länge wie die Kupplungsscheibe (12,13; 34,35; 46,47) hat.

14. Kupplungsmotor nach Anopruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Uiicklungsyehäuse (25,30,53) einen doppel-T-Pörraigen Querschnitt hat.

15. Kupplungsmotor nach Anspruch 14, dadurch gekennzeinhnni, daO der radial außen liegende Schenkel (2G,39_rS6) dos Ulicklungsgehäuees (25,38,53) größere axiale Länge al» der radial innen liegende Schenkel hat und mindestens teilweise die zugehörigen Kuppiungsantriebateile (2,15 bzw. 65| 9, 37 bzw. 52,74? 57,58) mit geringem radialem Abstand koaxial umfaßt.

16. Kupplungsmotor nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Uiickiungsgehäuee (25,38, 53) in einem der Lagerung der Abtriebsuelle (31) bzw. der jeweiligen Ztfischenaelle (6,49) dienenden Kuppluugslagerschild (7,5,51) feet montiert i«t.

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17. Kupplungsmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zum tuahlweisan Einschalten der Kupplungstuicklungnn (26,2 7; 41,42; 54,S!i) eine drehbare NockenwelJς (99) mit einer mehrzahl von Nockenscheiben (98) vorgesehen ist, die mit Schaltern (95} im Erregerstromkreis dar Wicklungen zusammenwirken.

18. Kupplungsmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, daß die Erregung der in der Kupplungsfalge letzten Kupplung (10) über einen elektronischen Regelkreis entsprechend einer vorainstellbaren Abtriebswollendrehzahi steuurbar itit.

19. Kupplungemotor nach Anspruch 18, dadurch gekannzeichnet, dall mit der Abtriebsuielle (31) ein DrehzahlmeOglied (104,106) verbunden iat, dessen Ausgangasignal mit einem einer voroinotellbaran Solldrehzahl der Abtriebe— welle entsprechenden Signal verglichen wird, und in Abhängigkeit von dem Vergleichssignal die Kupplungsscheibe (34,35) der in der Kupplungsfolge letzten Kupplung (10) wachoelufQisß mit dem Antriebsteil (9) bzw. de;n Bremsividerlager (37) der Kupplung kuppelbar ist.

20. Kupplungsmotor nach Ansprüchen 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß zuei Kupplungen (3,10) vorgesehen sind und die der ersten Kuoplung i'3) zugeordnete Drehzahluiandleratufe .{.43-)< derart ausgelegt iit, daß dici beiden

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Antriabstaile (2,15) der ersten Kupplung mit gleicher in snfcgagangösBtsfcer Drehrichfcung umlaufen.

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Leerset, te