DE1931971A1

DE1931971A1 - Elektromagnetische Umschaltkupplung,insbesondere fuer Waschmaschinen-Schaltgetriebe

Info

Publication number: DE1931971A1
Application number: DE19691931971
Authority: DE
Inventors: Bjerg Hans Christensen
Original assignee: Danfoss AS
Current assignee: Danfoss AS
Priority date: 1969-06-24
Filing date: 1969-06-24
Publication date: 1971-04-22
Also published as: AT298381B; SE377948B; NL7009292A; GB1310055A; FR2051273A5; NO126334B; CH507410A; BE751224A

Description

DANFOSS A/S, Nordborg (Dänemark)

Elektromagnetische Umschaltkupplung, insbesondere für Waschmaschinen-Schaltgetriebe

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektromagnetische Umschaltkupplung, bei der ein bewegliches Kupplungselement mit einer vorgegebenen Kraft in'seinen beiden Schaltstellungen zu halten ist, insbesondere für Waschmaschinen-Schaltgetriebe, bei denen das Kupplungselement einen Ring eines Planetengetriebes wahlweise mit einem gehäusefesten Teil oder mit der Welle des Antriebsmotors kuppelt.

Die vorgegebene Kraft in den beiden Schaltstellungen ist in der Regel erforderlich, um das bewegliche Kupplungselement so stark gegen das benachbarte Element zu drücken, daß ein bestimmtes Drehmoment übertragen werden kann. Es ist bekannt, die Kraft in der einen Schaltstellung durch eine Feder und die Kraft in der anderen Schaltstellung durch den Elektromagneten zu erzeugen. Wenn beide Schaltstellungen jeweils über längere Zeiten eingenommen werden müssen, hat dies zur Folge, daß der Elektromagnet verhältnismäßig lange eingeschaltet sein muß, was einen entsprechenden Leistungsverbraue> und eine unerwünschte Erwärmung nach sich zieht.

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Dieser Nachteil gilt vor allem bei Waschmaschinen-Schaltgetrieben, .die, ausgehend von einem Motor mit konstanter Drehzahl, der Tromme^ jeweils über längere Zeiträume eine langsame Waschdrehzahi. und eine schnelle Schleuderdr -^sahl zu geben haben. Hierbei ist es bekannt, ein Planetengetriebe zu verwenden, das Soniienrad anzutreiben, von einem Ring, in dem der einzige Satz der Planetenräder gelagert ist, den Abtrieb abzunehmen und den Außenring wahlweise mit der Antriebswelle oder dem feststehenden Gehäuse zu kuppeln,

P Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektromagnetische Umschaltkupplung der eingangs beschriebenen Art anzugeben, bei der die vom Elektromagneten hervorgerufenen Verluste wesentlich herabgesetzt werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das bewegliche Kupplungselement einen Dauermagneten trägt, dem in beiden Schaltstellungen ein Anker zugeordnet ist, und dass der Elektromagnet mit umpolbäreE. Gleichstrom gespeist und derart angeordnet ist, daß er durch Wechsel seiner Magnetpole das Kupplungselement wahlweise in die eine oder die andere Schaltstellung bringt.

Bei einer solchen Konstruktion bildet sich in ^eder Schaltstellung zwischen dem Dauermagneten und dem zugehörigen Anker ein Magnetkreis aus. Infolgedessen wird das bewegliche Kupplungselement mit einer vorgegebenen Magnetkraft in seiner Schaltstellung gehalten. Der Elektromagnet wird hierbei nur noch zum Umschalten benötigt. Durch die Gleichstromspeisung hat er ausgeprägte Magnetpole, mit denen er den Dauermagneten wahlweise anzieht oder abstößt und dadurch in die gewünschte Schaltsteilung bringt. In der Schaltstellung wird das bewegliche Kupplungselement auch nach Entregung des Elektromagneten durch die Magnetkraft des Dauermagneten sicher festgehalten.

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Eine besonders einfache Bauform ergibt sich, wenn der eine Anker durch eine den Elektromagneten teilweise umgebende Hülle aus magnetisierbarem Material gebildet ist, Diese Hülle bildet dann nicht nur den Anker für den Dauermagneten sondern gleichzeitig auch den magnetischen Rückschluß für den Elektromagneten,

In konstruktiver Hinsicht· hat sich eine Ausführung bewährt, bei der das bewegliche Kupplungselement axial beweglich ist und einen ringförmigen Dauermagneten aufweist, dessen Außen- und Innenumfang je einen Pol bilden, bei der ferner der eine Anker aus einer Scheibe aus magnetisierbarem Material besteht und bei der auf der gegenüberliegenden Seite des Dauermagneten ein ringförmiger Elektromagnet mit ringförmigen Polschuhen angeordnet ist. Durch eine Erregung des ringförmigen Elektromagneten wird der ringförmige Dauermagnet axial verschoben und vermag entweder an der Ankerscheibe oder an den Polschuhen des Elektromagneten zu haften.

Hierbei ist es zweckmäßig, wenn der ringförmige Dauermagnet zwei ringförmige, axial überstehende Polschuhe am Außen- und Innenumfang trägt ,und die axialen Stirnflächen zwischen den Polschuhen mit einem Friktionsbelag versehen sind. Dieser Friktionsbelag wird in beiden Schaltstellungen mit der vorgegebenen Dauermagnetkraft an das Gegenelement gedrückt und somit durch Reibung die gewünschte Kupplung hergestellte

Vorzugsweise rotiert die Ankerscheibe und der Elektromagnet mit seinen Polschuhen steht fest. Dies erleichtert den Einbau des Elektromagneten und seine Stromzufuhr.

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Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist dafür gesorgt, daß die Kupplung einem Planetengetriebe mit einem angetriebenen Sonnenrad, zwei konzentrischen Salzen von Planetenrädern und einem als Abtrieb dienenden Außenring zugeordnet ist und daß das bewegliche Kupplungselement mit einem Ring verbunden ist, in dem der zweite Satz der Planetenräder gelagert ist. Bei dieser Konstruktion genügt eine kleine axiale Verschiebung des beweglichen Kupplungselements, um den Planetenrad-Ring entweder durch Kupplung mit der rotierenden Ankerscheibe in Drehung zu versetzen oder durch Kupplung mit dem festste-" henden Elektromagneten abzubremsen. Im ersten Fall dreht sich der Außenring mit der Drehzahl der Antriebswelle (Schleudergang), im zweiten Fall mit einer stark verminderten Drehzahl (Waschgang)·

Die elektrische Schaltung kann sehr einfach sein. Es genügt, wenn der Elektromagnet über einen Gleichrichter und einen Umpolschalter an eine Wechselspannungsquelle angeschlossen ist.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert,

t Es zeigen? Fig. 1 einen Längsschnitt durch die obere

Hälfte eines Antriebsaggregats mit Getriebe und erfindungsgemäßer Umschaltkupplung,

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie A-A in Fig. 1 und

Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie B- B der Fig, 1 und

Fig. 4 eine elektrische Schaltung für den Elektromagneten.

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Das Aggregat in Fig. 1 besitzt einen Elektromotor 1 mit einem Stator 2 und einem Rotor 3. Letzterer treibt eine Welle 4, die in einem Lager 5 im Kupplungsgehäuse 6 und in einem Lager 7 in einem Gehäusedeckel 8 gehalten ist«

Am freien Ende des Aggregats ist ein Planetengetriebe 9 vorgesehene Das herausragende Ende der Welle 4 bildet ein Sonnenrad 10. Hierzu konzentrisch ist ein erster Satz von zweistufigen Planetenrädern 11 angeordnet«, Mit diesen wirkt ein zweiter Satz von Planetenrädern 12 zusammen,, Diese sind von einem Außenring 13 umgeben, der am Außenumfang eine Nut 14 besitzt und auf diese Weise gleichzeitig als Abtriebs-Riemenscheibe wirken kann,, Das Planetengetriebe ist hier als Reibradgetriebe ausgebildet.

Im Gehäuse 6 ist ein ringförmiger Elektromagnet ^untergebracht, der von einer ringförmigen Hülle 16 mit U-förmigem Querschnitt aus magnetisierbarem Material umgeben ist. Diese Hülle bildet zwei ringförmige Polschuhe 17 und 18, zwischen denen sich ein Friktionsbelag 19 befindete Fest auf die Antriebswelle 4 aufgesetzt ist eine Ankerscheibe 20, die ebenfalls aus magnetisierbarem Material besteht.

Dazwischen befindet sich ein ringförmiger Dauermagnet 21, dessen Außenumfang einen Nordpol N und dessen Innenumfang einen Südpol S bildete Dieser Dauermagnet ist außen mit einem ringförmigen Polschuh 22 und innen mit einem ringförmigen Polschuh 23 versehen. Beide Polschuhe stehen axial über den Dauermagneten 21 über. Dazwischen ist an den axialen Stirnflächen je ein Friktionsbelag 24 und 25 angebracht.

Der Dauermagnetring 21 bildet das bewegliche Kupplungselement und ist über ein Verbindungsstück 26 und eine Schraubverbin-

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dung 27 mit einem Ring 28 verbunden, der dem zweiten Satz von Planetenrädern 12 zugeordnet ist. Zu diesem Zweck sind Achsen 29, auf denen sich die Planetenräder 12 niit Hilfe von Nadellagern drehen können, in Aussparungen 51 des Ringes 28 gehalten. Außerdem sind diese Achsen 29 noch mit Hilfe von StaMLisierungsringen 32 miteinander verbunden. Der Ring 28 ist axial mit Bezug auf die Planetenräder 12 "beweglich, da einerseits die Achse 29 wegen der Nadellager 30 im Rad 12 verschiebbar ist und da andererseits die Öffnung 31 des Ringes 28 axial zur Achse 29 verschoben werden kann.

Wie Fig. 4 zeigt, liegt der Elektromagnet 15 über einen zweipoligen Umschalter 33 und einen Gleichrichter 34 sowie den üblichen Hauptschalter 35 an einem Wechselspannungsnetz 36 „ Der Umschalter hat normalerweise die veranschaulichte Ruhestellung und kann wahlweise jeweils kurzzeitig in die obere, und untere Schaltstellung gebracht werden.

Es sei angenommen, daß der Umschalter 33 in diejenige Stellung gebracht wird, in der der Polschuh 17 einen Nordpol N und der Polschuh 18 einen Südpol S bildet. Dann wird das bewegliche Kupplungselement, also der Dauermagnet 21 abgestoßen» Er bewegt sich in Richtung auf die Ankerscheibe 20 und haftet dort infolge der Kraft des Dauermagneten (Magnetkreis X) fest, auch wenn der Elektromagnet 15 inzwischen wieder abgeschaltet worden ist₀ Der Friktionsbelag 25 wird durch die Magnetkraft gegen die Ankerscheibe 20 gepreßt, so daß das Kupplungselement 21 mit den angeschlossenen Teilen mitgenommen und mit der Drehzahl der Antriebswelle 4 gedreht wird. Das bedeutet, daß der Außenring 13 mit der Drehzahl der Antriebswelle 4 rotiert.

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Nunmehr sei angenommen, daß der Umschalter 33 in diejenige Stellung gebracht wird, in der der Polschuh 17 einen Südpol S und der Polschuh 18 einen Nordpol N ausbildet. In diesem Fall wird der Dauermagnet 21 angezogen undhaftet an den Polschuhen 17 und 18, die zu der Ankerhülle 16 gehören, fest (Magnetkreis Y), auch wenn der Elektromagnet 15 inzwischen wieder abgeschaltet worden ist. Die Friktionsbeläge 19 und liegen infolge der Kraft des Dauermagneten fest aufeinander, so daß das bewegliche Kupplungselement und die angeschlossenen Teile abgebremst und festgehalten werden«, Infolgedessen erfolgt im Planetengetriebe 9 eine Untersetzung und der Aussenring 13 rotiert langsamer als die Antriebswelle 4.

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Claims

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PATENTANSPRÜCHE

/" 1. Elektromagnetische Umschaltkupplung, "bei der ein bewegliches Kupplungselement mit einer vorgegebenen Kraft in seinen beiden Schaltstellungen zu halten ist, insbesondere für Waschmaschinen-Schaltgetriebe, bei denen das Kupplungselement einen Ring eines Planetengetriebes wahlweise mit einem gehäusefesten Teil oder mit der Welle des Antriebsmotors kuppelt, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegliche Kupplungselement einen Dauermagneten (21) trägt, dem in beiden Schaltstellungen ein Anker (16, 20) zugeordnet ist, und daß der Elektromagnet (15) mit umpolbarem Gleichstrom gespeist und derart angeordnet ist, daß er durch Wechsel seiner Magnetpole das Kupplungselement wahlweise in die eine oder die andere Schaltstellung bringtο

2. Umschaltkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Anker durch eine den Elektromagneten (15) teilweise umgebende Hülle (16) aus magnetisierbarem Material gebildet ist.

3. Umschaltkupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegliche Kupplungselement axial beweglich ist und einen ringförmigen Dauermagneten (21) aufweist, dessen Außen- und Innenumfang je einen Pol bilden, daß der eine Anker (20) durch eine Scheibe aus magnetisierbarem Material besteht und daß auf der gegenüberliegenden Seite des Dauermagneten ein ringförmiger Elektromagnet (15) mit ringförmigen Polschuhen (17> 18) angeordnet ist.

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Umschaltkupplung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Dauermagnet (21) zwei ringförmige, axial überstehende Polschuhe (22, 23) am Außen- und Innenumfang trägt und die axialen Stirnflächen zwischen den Polschuhen mit einem Friktionsbelag (24, 25) versehen sind_o

5. Umschaltkupplung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ankerscheibe (20) rotiert und der Elektromagnet (15) mit seinen Polschuhen (17, 18) feststeht.

6ο Umschaltkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß sie einem Planetengetriebe (9)mit einem angetriebenen Sonnenrad (10), zwei konzentrischen Sätzen von Planetenrädern (11, 12) und einem als Abtrieb dienenden Aussenring (13) zugeordnet ist und daß das bewegliche Kupplungselement mit einem Ring (28) verbunden ist, in dem der zweite Satz der Planetenräder (12) gelagert ist,

7. Umschaltkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromagnet (15) über einen Gleich- - .richter (34) und einen Umpolschalter (33) an einer Wechselspannungsquelle (36) angeschlossen ist.

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