DE1625789B2

DE1625789B2 - Elektromagnetisch schaltbare zahnkupplung

Info

Publication number: DE1625789B2
Application number: DE1967O0012761
Authority: DE
Inventors: Bernhard 5630 Remscheid; Dörpinghaus Gerd 5290 Wipperfürth Reichwein
Original assignee: Ortlinghaus-Werke Gmbh, 5678 Wermelskirchen
Priority date: 1967-09-19
Filing date: 1967-09-19
Publication date: 1977-06-16
Also published as: DE1625789A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektromagnetisch schaltbare Zahnkupplung mit einer zur sogenannten Festpunktschaltung das Kuppeln nur in vorgegebenen relativen Drehlagen der die Kupplungselemente tragenden beiden Kupplungshälften zulassenden Sperrvorrichtung. Bei elektromagnetisch schaltbaren Kupplungen wie Zahnkupplungen ist fallweise die Aufgabe gestellt, die Möglichkeit zum Kuppeln auf eine oder nur wenige vorgegebene Relativdrehlagen der beiden Kupplungshälften zu beschränken. Dazu wird eine Sperrvorrichtung eingesetzt, die in den außerhalb des bzw. der vorgegebenen Kupplungsstellungen liegenden relativen Drehlagen der beiden Kupplungshälften den Kupplungseingriff ausschließt. Diesem Zweck dienen mechanisch wirkende Sperrvorrichtungen. Bei aus der deutschen Auslegeschrift 11 40 031 und der deutschen Patentschrift 11 40 033 bekannten Ausführungen ist eine Kupplungshälfte mit wenigstens einem axial vorragenden Stift bzw. Ringsektoren und die andere Kupplungshälfte mit wenigstens einer zugeordneten Aussparung bzw. Aussparungen ausgerüstet in die bei der zum Kuppeln vorgegebenen Relativdrehlage beider Kupplungshälften der Stift bzw. die Ringsektoren einfallen, um den Kupplungseingriff zu ermöglichen. Bei solchen Ausführungen gleiten nach der willkürlichen Betätigung der der Magnetwicklung zugeordneten Schaltmittel die Anschläge der einen Kupplungshälfte an der anderen Kupplungshälfte, bis die für den Kupplungsvorgang vorgesehene Relativdrehlage erreicht ist. Die Erfahrung hat bestätigt, daß bei solchen Anordnungen ein recht hoher Verschleiß anfällt, weil im ungünstigsten Fall der bzw. die Vorsprünge einer Kupplungshälfte über einen weiten Drehwinkel mit beachtlichem Druck gegen die andere Kupplungshälfte gleitend anliegen. Außerdem wirkt sich oftmals ungünstig aus, daß die Reibanlage der Vorsprünge Drehmomente zwischen den Kupplungshälften überträgt.

Aus dem deutschen Gebrauchsmuster 19 63 214 ist eine elektromagnetisch schaltbare Zahnkupplung bekannt, bei der der der Ankerscheibe angefügte Kupplungszahnkranz gegenüber der Ankerscheibe in Umfangsrichtung unter Vermittlung von Puffern abgestützt ist. Damit soll erreicht werden, daß in jedem Falle die beiden Kupplungszahnkränze ordnungsgemäß in Eingriff kommen. Eine Festpunktschaltung ist hier nicht verwirklicht.

Die österreichische Patentschrift 2 11 112 und das deutsche Gebrauchsmuster 17 08 561 beschreiben elektromagnetisch schaltbare Zahnkupplungen, bei denen den Zahnkupplungsmitteln jeweils eine Synchronisationszwecken dienende Reibungskupplung parallelgeschaltet ist. Die Erregung des Elektromagneten ist zweistufig schaltbar, um zunächst nur die Synchronisation herbeizuführen und anschließend durch eine gegebenenfalls vorübergehende stärkere Erregung die Zahnkränze zum Eingriff zu bringen. Auch hier ist eine Festpunktschaltung weder angestrebt noch erreicht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für eine Festpunktschaltung einer elektromagnetisch schaltbaren Zahnkupplung den Verschleiß maßgeblich herabzusetzen und die Übertragung von Reibungsdrehmomenten während der Zeitspanne zwischen dem willkürlichen Einschalten des Stromkreises der Magnetwicklung und dem Einschalten der Kupplungsmitnehmer zu verhindem. Dies wird in der Erkenntnis, daß das schädliche Schleifen der Kupplungshälften unterdrückt werden kann, indem die Magnetspule stets erst kurz vor dem Erreichen der zum Kuppeln vorgesehenen Relativdrehlage in den Stromkreis gelegt wird, erfindungsgemäß im wesentlichen durch eine in dem elektrischen Steuerstromkreis der Magnetspule liegende, mit ihren Gliedern an den beiden Kupplungshälften gehalterte selbsttätige Schaltvorrichtung erreicht, die die Kontaktgabe auf den bzw. die Bereiche des bzw. der zum Kuppeln vorgegebenen relativen Drehlagen beschränkt. Mit dieser Ausgestaltung wird unabhängig von der bei der willkürlichen, zur Einleitung des Kupplungsvorganges vorgenommenen Schaltmittelbetätigung die

Magnetspule erst dann vom Strom durchflossen, wenn die zum Kuppeln vorgegebene relative Drehlage der beiden Kupplungshälften erreicht ist. Dabei kann zur genauen Eingrenzung der Kupplungslage eine bekannte mechanische Sperrvorrichtung beibehalten werden. Diese wird jedoch nur noch über minimale relative Drehbewegungen der beiden Kupplungshälften belastet, da die im Kupplungssinne wirksame, magnetisch erzeugte Axialkraft erst entstehen kann, wenn die beiden Kupplungshälften sich etwa in der für das Kuppeln vorgesehenen relativen Drehlage befinden.

Die Erfindung läßt sich in mannigfaltigen Arten verwirklichen. Bei einer bevorzugten Ausführung umfaßt die Schaltvorrichtung ein an einer Kupplungshälfte sitzendes federndes Kontaktglied und wenigstens eine an der anderen Kupplungshälfte angeordnete, auf einen Teil des Umfanges begrenzte Kontaktfläche. Bei dieser Ausgestaltung wird der über die Schaltvorrichtung geführte elektrische Anschluß der Magnetspule unmittelbar gemäß den relativen Drehlagen der beiden Kupplungshälften offengehalten bzw. geschlossen. Damit ergibt sich eine sehr betriebssichere Ausbildung. Bei solchen Anordnungen empfiehlt es sich übrigens in der Regel gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung, den Masseanschluß der Magnetspule über die Schaltvorrichtung zu führen. Dazu kann das federnde Kontaktglied als mit der Magnetspule verbundener, federnd abgestützter und isoliert gehalterter Kontaktnocken wie -stift ausgebildet sein und die Kontaktfläche an Masse liegen. Anordnungen dieser Art sind einfach und raumsparend unterbringbar.

Es empfiehlt sich ferner, einem radial federnd angeordneten Kontaktglied einen in seine Rotationsbahn vorragenden, die Kontaktfläche aufweisenden Tragwinkel zuzuordnen. In der Regel wird dabei das federnde Kontaktglied an der die Magnetspule tragenden Kupplungshälfte und der Tragwinkel an der anderen Kupplungshälfte anzuordnen sein. Eine Umkehrung ist jedoch möglich, wobei also der die Kontaktfläche aufweisende Tragwinkel an der die Magnetspule aufweisenden Kupplungshälfte und das Kontaktglied an der anderen Kupplungshälfte zu haltern ist. In diesem Falle müßte die mit der Magnetspule leitend verbundene Kontaktfläche gegenüber der sie tragenden Kupplungshälfte isoliert angeordnet sein, während das federnd angeordnete Kontaktglied gegenüber der ihm zugeordneten Kupplungshälfte keiner Isolierung bedarf, sofern die Schaltvorrichtung in dem Masseanschluß der Magnetspule liegt.

Die Erfindung kann weiterhin verwirklicht werden, indem einem axial federnd angeordneten Kontaktglied eine durch einen die Kontaktfläche bildenden Nocken unterbrochene Nut der anderen Kupplungshälfte gegenüberliegt.

Es ist weiterhin zweckmäßig, die Kontaktfläche eingangsseitig mit einer Hubfläche wie Anlaufschräge auszurüsten, um unter Ausnützung der gegen eine Federbelastung vorgesehenen Beweglichkeit des Kontaktgliedes eine weitgehend verschleißunabhängige sichere Kontaktgabe herbeizuführen. Eine Umkehrung ist insofern möglich, als die Anlaufschräge auch an dem gegen eine Federbelastung beweglichen Kontaktglied vorgesehen sein könnte, doch ist dies in der Regel aufwendiger.

Bei einer bevorzugten Ausführung des Erfindungsgegenstandes umfaßt das Kontaktglied eine isolierende Führung, die eine bodenseitig angeordnete Kontaktplatte, eine sich an dieser abstützende Feder und einen elektrisch leitenden, durch die Feder belasteten verschiebbaren Stift, der aus der Führung vorragt und mit der Kontaktfläche zusammenwirkt.
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand in einem Ausführungsbeispiel dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 einen Teillängsschnitt durch eine elektromagnetisch schaltbare Zahnkupplung,

F i g. 2 schematisch eine Teilseitenansicht von für die

ίο Erfindung wesentlichen Teilen der Kupplung.

Die bei dem Ausführungsbeispiel zugrundegelegte Kupplung ist auf einer Welle 10 angeordnet. Sie umfaßt einen durch eine Feder 11 drehfest auf der Welle 10 gehaltenen Magnetkörper 12 mit einer eingebetteten Magnetwicklung 13 und einem isoliert angeordneten, mit der Magnetwicklung leitend verbundenen Schleifring 14, dem die elektrische Energie über eine nicht dargestellte Schleifbürstenanordnung zugeleitet wird. Der Magnetkörper 12 weist weiterhin wenigstens einen, vorzugsweise mehrere über seine Stirnfläche vorragende, von Stiften 15 gebildete Anschläge auf. Im äußeren Durchmesserbereich ist der Magnetkörper 12 stirnseitig mit einer Kupplungsverzahnung 16 ausgerüstet.
Auf der Welle 10 ist weiterhin durch eine Wälzlageranordnung 17 ein Zahnrad 18 drehbar gelagert, mit dem durch über den Umfang verteilte Schrauben 19 eine Mitnehmerscheibe 20 drehfest verbunden ist, die mit einer Verzahnung 21 eine Ankerscheibe 22 drehfest und axial verschiebbar führt. Die Ankerscheibe 22 ist durch nicht dargestellte Federn im Sinne der Rückstellung gegen das Zahnrad 18 bzw. die Mitnehmerscheibe 20 belastet. Sie weist in Höhe der Anschlagstifte 15 gegenüber deren Dicke größere Ausnehmungen 23 auf, die einen Eingriff ihrer Kupplungsverzahnung 24 mit der Kupplungsverzahnung 16 des Magnetkörpers 12 nur in vorgegebenen Drehlagen ermöglichen.

Die einendig mit dem Schleifring 14 verbundene Magnetwicklung 13 ist andernends durch eine Leitung 25 mit einer in einem im Magnetkörper 12 gehalterten Isolierstoffgehäuse 26 bodenseitig angebrachten Kontaktplatte 27 leitend verbunden, auf der sich eine vorgespannte Schraubendruckfeder 28 abstützt, die eine elektrische Verbindung zu einem leitenden Kontaktstift 29 herstellt, der aus dem Isolierstoffgehäuse 26 vorragt.

Mit dem freien Ende des Stiftes 29 wirkt ein eine Kontaktfläche 30 bildender Tragwinkel 31 zusammen, der an der Ankerscheibe 22 gehaltert ist und dessen Kontaktfläche 30 leitend mit der Masse der Kupplung verbunden ist. Der Tragwinkel 31 erfaßt einen nur kleinen Umfangsbereich der Ankerscheibe 22, und er ist in einem der vorgegebenen Kupplungslage entsprechenden Umfangsbereich angeordnet. Seine Kontaktfläche 30 ist mit einer Einlaufzone 32 ausgerüstet.

Beim bestimmungsgemäßen Gebrauch der dem Ausführungsbeispiel zugrundegelegten Kupplung kann durch eine willkürlich betätigbare Schaltvorrichtung über den Schleifring 14 die Magnetwicklung 13 an Spannung gelegt werden. Im Gegensatz zu den bekannten Ausführungen fließt jedoch ein magnetisch die Ankerscheibe 22 mit ihrer Zahnung 24 gegen die Zahnung 16 ziehender Strom erst dann, wenn über die Schaltvorrichtung 25 bis 31 die Magnetwicklung leitend mit der Masse der Kupplung verbunden wird. Dies ist entsprechend der Anordnung des die Kontaktfläche 30 aufweisenden Tragwinkels 31 erst im Bereich der vorgegebenen Kupplungsdrehlage der Fall. Der Eingriffszustand der Kupplung bleibt nach dem Einschalten erhalten, bis die Magnetwicklung 13 schleifringseitig

von der Stromquelle getrennt wird.

Falls für die Kupplung mehrere über den Umfang verteilte zulässige Einfaltdrehlagen vorzusehen sind, können sinngemäß mehrere Tragwinkel 31 mit Kontaktflächen 30 über den Umfang verteilt werden.

Die dargestellte Ausführung ist, wie schon erwähnt wurde, nur eine beispielsweise Verwirklichung der Erfindung. Diese ist nicht darauf beschränkt. Es sind vielmehr noch mancherlei andere Ausführungen und Anwendungen möglich. Die Art der zur Drehmomentenübertragung dienenden Mitnehmer wie Zahnungen kann abgewandelt werden. Anstelle einer die elektrische Energie zwischen den beiden Kupplungshälften übertragenden Schaltvorrichtung nach dem Ausführungsbeispiel könnte ein Schalter vorgesehen sein, der insgesamt in einer Kupplungshälfte angeordnet ist und durch einen Nocken der anderen Kupplungshälfte gesteuert wird. Statt der dargestellten Ausführung des federnden Kontaktgliedes könnte eine Schleifbürste verwandt sein, die beispielsweise in einer ringförmig geschlossenen, an der anderen Kupplungshälfte sitzenden Bahn anliegt, welche lediglich in Teilbereichen elektrisch leitende, beispielsweise mit der Masse verbundene Sektoren bzw. Abschnitte aufweist. Die erfindungsgemäße Schaltvorrichtung könnte sinngemäß unmittelbar mit den willkürlichen betätigbaren Schaltmitteln der Kupplung in Reihe geschaltet sein.

Die willkürlich betätigbaren Schaltmittel können eine Haltekontaktanordnung umfassen, die die Zeitspanne zwischen dem willkürlichen Einschalten und dem selbsttätigen Einschalten der Magnetwicklung überbrückt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Elektromagnetisch schaltbare Zahnkupplung mit einer zur sogenannten Festpunktschaltung das Kuppeln nur in vorgegebenen relativen Drehlagen der die Kupplungselemente tragenden beiden Kupplungshälften zulassenden Sperrvorrichtung, gekennzeichnet durch eine in dem elektrischen Steuerstromkreis der Magnetspule (13) liegende, mit ihren Gliedern an den beiden Kupplungshälften (12 und 18 bis 20) gehalterte selbsttätige Schaltvorrichtung (26 bis 31), die die Kontaktgabe auf dem bzw. die Bereiche des bzw. der zum Kuppeln vorgegebenen relativen Drehlagen beschränkt.

2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltvorrichtung ein an einer Kupplungshälfte (12) sitzendes federndes Kontaktglied (29) und wenigstens eine an der anderen Kupplungshälfte angeordnete, auf einen Teil des Umfanges begrenzte Kontaktfläche (30) umfaßt.

3. Kupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Masseanschluß der Magnetspule (13) über die Schaltvorrichtung (26 bis 31) geführt ist.

4. Kupplung nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß das federnde Kontaktglied (29) als mit der Magnetspule (13) verbundener, federnd abgestützter und isoliert genäherter Kontaktnocken wie -stift ausgebildet ist und die Kontaktfläche (30) an Masse liegt.

5. Kupplung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß einem radial federnd angeordneten Kontaktglied (29) ein in seine Rotationsbahn vorragender, die Kontaktfläche (30) aufweisender Tragwinkel (31) zugeordnet ist.

6. Kupplung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß einem axial federnd angeordneten Kontaktglied eine durch einen die Kontaktfläche bildenden Nocken unterbrochene Nut gegenüberliegt.

7. Kupplung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktfläche (30) eingangsseitig eine Hubfläche (32) wie Anlaufschräge aufweist.

8. Kupplung nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Kontaktglied eine isolierende Führung (26) umfaßt, die eine bodenseitig angeordnete Kontaktplatte (27), eine sich an dieser abstützende Feder (28) und einen elektrisch leitenden, durch die Feder belasteten verschiebbaren Stift (29) umfaßt, der aus der Führung (26) vorragt.