DE19535970A1 - Elektromagnetische Reibungskupplung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine elektromagnetisch betätigte Rei­ bungskupplung und insbesondere eine verbesserte Struktur für ein Wicklungsgehäuse und ein Wellenlager zur Verwendung bei einer solchen elektromagnetischen Reibungskupplung.

Elektromagnetische Reibungskupplungen sind bekannte Vorrich­ tungen, die allgemein verwendet werden, um selektiv ein dreh­ bares angetriebenes Eingangselement mit einem Ausgangselement zu verbinden. Das Eingangselement einer typischen elektromag­ netischen Reibungskupplung ist gewöhnlich als Zahnrad ausge­ führt, das mit einer Antriebsquelle im Eingriff ist und von dieser angetrieben wird. Das Ausgangselement ist gewöhnlich in Form einer zylindrischen Welle ausgebildet. Das Eingangs­ rad ist gewöhnlich auf der Ausgangswelle gelagert und relativ zu dieser drehbar. Ein Anker, ebenfalls drehbar auf der Aus­ gangswelle gelagert, ist mit dem Eingangsrad zur Drehung mit diesem verbunden, aber axial relativ bewegbar. Ein Rotor ist an der Ausgangswelle befestigt zur Drehung mit dieser. Der Anker ist axial beweglich zwischen einer Eingriffs- und einer Ausgriffsposition. In der Eingriffsposition steht der Anker in Reibungseingriff mit dem Rotor, um die Ausgangswelle durch das Eingangszahnrad drehbar anzutreiben. In der ausgerückten Position steht der Anker nicht in Reibungseingriff mit dem Ro­ tor, wobei die Ausgangswelle nicht durch das Eingangszahnrad drehbar angetrieben wird. Ein nicht drehbarer Elektromagnet ist am Rotor angebracht, um selektiv den Anker zum Rotor an­ ziehen zum Einrücken der elektromagnetischen Reibungskupplung, derart, daß die Ausgangswelle durch das Eingangszahnrad dreh­ bar angetrieben wird.

Wie oben erwähnt, müssen das Eingangsrad und die Ausgangswelle einer konventionellen elektromagnetischen Reibungskupplung in der Lage sein, sich relativen Drehbewegungen anzupassen. Auch der nicht drehbare Elektromagnet muß an den drehbaren Rotor so gelagert oder gehalten werden, daß er an eine relative Drehbewegung anpaßbar ist. Es ist bekannt, konventionelle Lager in der elektromagnetischen Reibungskupplung für diese Zwecke vorzusehen. Gewöhnlich ist das Eingangsrad der elektro­ magnetischen Reibungskupplung auf der Ausgangswelle mittels Nadellagern gelagert, während der Elektromagnet am Rotor mit­ tels einer Lagerbüchse gelagert ist, die aus einem Material mit relativ geringer Reibung besteht. Ferner kann ein Druck­ lager zwischen dem Eingangrad und dem Rotor vorgesehen werden, um axiale Kräfte aufzunehmen, die im Betrieb entstehen können.

Obwohl solche mechanischen Lager einigermaßen zufriedenstellend arbeiten, nehmen sie in der elektromagnetischen Reibungs­ kupplung viel Raum ein. Dies führt zu einer Verringerung des Raumangebotes, das für andere Komponenten der Kupplung ver­ wendet werden könnte, um deren Drehmomentkapazität zu steigern.

Auch können diese Lager das Magnetfeld stören, das durch den Elektromagnet bei Erregung erzeugt wird, wodurch ebenfalls das Drehmoment der Kupplung reduziert wird.

Eine verbesserte elektromagnetische Reibungskupplung ist daher erwünscht, bei der insbesondere mechanische Lager nicht erfor­ derlich sind.

Die Erfindung betrifft somit eine elektromagnetische Reibungs­ kupplung, bei der die Verwendung von mechanischen Lagern nicht erforderlich ist. Die elektromagnetische Reibungskupplung hat ein Eingangszahnrad, das direkt auf einer Ausgangswelle zur Drehung relativ zu dieser gelagert ist. Das Eingangszahnrad besteht aus einem selbst-schmierenden geformten thermoplasti­ schen Material oder einem selbst-schmierenden metallischen Material. Ein Anker ist drehbar auf einem rohrförmigen An­ satz am Eingangszahnrad gelagert. Der Anker ist mit dem Ein­ gangsrad zur Drehung mit diesem und für eine relative Axial­ bewegung verbunden. Eine Rotorplatte ist an der Ausgangs­ welle zur Drehung mit dieser befestigt. Der Anker ist axial beweglich zwischen einer Eingriffsposition, in welcher er in Reibungseingriff mit der Rotorscheibe ist, um die Ausgangswel­ le durch das Eingangsrad drehbar anzutreiben sowie einer ausge­ rückten Position, in der er nicht in Reibungseingriff mit der Rotorscheibe ist. Ein nicht drehbarer Elektromagnet ist auf der Ausgangswelle gelagert, um selektiv den Anker zur Rotor­ scheibe anzuziehen, um die elektromagnetische Reibungskupp­ lung einzurücken. Der Elektromagnet hat einen ringförmigen Mantel oder ein Gehäuse mit allgemein C-förmigem Querschnitt, der durch ein innere s Polstück und ein äußeres Polstück ge­ bildet ist. Das innere Polstück ist hohl und von zylindrischer Gestalt, während das äußere Polstück einen L-förmigen Quer­ schnitt hat. Das innere Polstück des Mantels ist um den zen­ tralen Teil der Ausgangswelle angeordnet, während das äußere Polstück auf das innere Polstück aufgepreßt ist oder ander­ weitig an diesem befestigt ist. Das innere Polstück besteht vorzugsweise aus einem selbst-schmierenden magnetisch permeab­ len Material. Das innere Polstück kann aus Pulvermetall ge­ bildet sein, das gesintert ist, um einen relativ porösen Kör­ per zu bilden. Der poröse Körper des inneren Polstückes kann dann mit einem geeigneten Schmiermittel imprägniert werden, z. B. einem Öl oder einem selbst-schmierenden Kunststoff. Die innere zylindrische Oberfläche des nicht drehbaren inneren Polstückes kann damit direkt auf der drehbaren Ausgangswelle gelagert werden, ohne daß ein mechanisches Lager zwischen die­ sen Teilen erforderlich ist.

Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung werden nachfol­ gend anhand der Zeichnung erläutert, in der

Fig. 1 im Schnitt eine elektromagnetisch betä­ tigte Kupplung nach dem Stand der Technik zeigt.

Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch eine elektromag­ netisch betätigte Kupplung nach der Er­ findung.

Fig. 1 zeigt eine bisherige elektromagnetisch betätigte Reibungskupplung 10. Die Kupplung 10 hat ein Eingangszahnrad 11, das drehbar auf einer Ausgangswelle 12 mittels konventio­ neller Mittel montiert ist, z. B. mit Hilfe eines Nadellagers 13. Die Ausgangswelle 12 hat einen vergrößerten Umfangsflansch 12a an einem Ende zu einem noch zu erläuternden Zweck. Eine Dichtung 14 ist an einem Ende des Nadellagers 13 vorgesehen, um das Schmiermittel zurückzuhalten, und um den Eintritt von Staub und Verunreinigungen zu verhindern. Die Dichtung 14 ist an einer axialen Bewegung in einer Richtung (nach links in Fig. 1) durch einen Haltering 15 gehindert, der in einer äußeren Umfangsnut in der Ausgangswelle 12 sitzt. Ein elasto­ merer O-Ring 16 oder eine ähnliche Einrichtung ist am gegen­ überliegenden Ende des Nadellagers 13 zum selben Zweck vorge­ sehen.

Das Eingangsrad 11 hat einen integralen rohrförmigen Ansatz 11a, der sich axial vom Mittelbereich aus erstreckt. Ein tassenförmiges Lager 17 ist über das axiale Ende des rohr­ förmigen Ansatzes 11a geschoben. Das Lager 17 besteht vor­ zugsweise aus einem Kunststoffmaterial mit niedriger Reibung. Eine Mehrzahl von radial verlaufenden Schlitzen 11b ist eben­ falls im Eingangszahnrad 11 nahe von dessen Umfangsbereich ausgebildet. Die Zwecke des rohrförmigen Ansatzes 11a, des tassenförmigen Lagers 17 und der Schlitze 11b werden nach­ folgend erläutert.

Eine Blattfeder 20 ist um den rohrförmigen Ansatz 11a be­ nachbart zum Eingangsrad 11 vorgesehen. Die dargestellte Blattfeder 20 hat eine innere ringförmige Nabe mit drei gleich-beabstandeten Armen, die sich radial von der Nabe nach außen erstrecken. Die Arme der Blattfeder sind leicht weg vom Eingangsrad 11 gebogen. Die innere ringförmige Nabe der Blattfeder 20 ist an der axialen Fläche des Eingangs­ rades 11 mittels einer Mehrzahl von Schrauben 21 befestigt (von denen nur eine gezeigt ist). Die äußersten Enden der Arme der Blattfeder 20 sind mit einer ringförmigen Anker­ platte 22 verbunden. Der Anker 22 ist am rohrförmigen An­ satz 11a des Eingangsrades 11 mit Hilfe eines Wälzlagers 16 gelagert. Der Anker 22 kann somit eine axiale Verschiebe­ bewegung auf das Eingangsrad 11 zu und von diesem weg aus­ führen, wie noch erläutert wird. Das Lager 16 erstreckt sich über den rohrförmigen Ansatz 11a des Eingangsrades 11 und bildet eine Fläche mit niedriger Reibung, auf der der Anker 22 axial gleiten kann.

Der Anker 22 hat eine Mehrzahl von axial verlaufenden Na­ sen 22a, wie Fig. 1 zeigt. Jede der Nasen 22a erstreckt sich in einen der axialen Schlitze 11b im Eingangsrad 11. Der Anker 22 ist damit mit dem Eingangsrad 11 zur Drehung mit diesem, aber axial relativ zu diesem beweglich ver­ bunden. Der Anker 22 besteht aus einem magnetisch permeablen Material. Die Bezeichnung "magnetisch permeabel" bedeutet ein Material, das eine magnetische Permeabilität hat, die größer ist als Luft, z. B. Eisen, Stahl, Nickel, Kobalt und dgl.

Ein Rotor 25 ist um die Ausgangswelle 12 angeordnet und zur Drehung mit dieser durch einen radial verlaufenden Zapfen 26 verbunden. Der Rotor 25 ist allgemein hohl und von zylindri­ scher Gestalt, und er hat ein erstes axiales Ende, das am tassenförmigen Lager 17 anliegt, das um den rohrförmigen An­ satz 11a des Eingangsrades 11 angeordnet ist. Ein zweites axiales Ende des Rotors 25 liegt am vergrößerten Umfangs­ flansch 12a an, der an der Ausgangswelle 12 ausgebildet ist.

Als Folge hiervon wird der Rotor 25 auf der Ausgangswelle 12 zur Drehung mit dieser gehalten und ist an einer axialen Bewegung relativ zu ihr gehindert.

Der Rotor 25 hat einen integralen radialen Flanschteil 25a, der an seinem ersten axialen Ende angrenzend an den Anker 22 liegt. Eine ringförmige Nut 25b ist in der axialen Endfläche des Flanschteiles 25a des Rotors 25 ausgebildet und zum Anker 22 hin gerichtet. Mehrere gebogene Schlitze, von denen einer bei 25c gezeigt ist, sind durch den Flanschteil 25a des An­ kers 22 ausgebildet, und jeder steht in Verbindung mit der ringförmigen Nut 25b. Ein ringförmiger Staubschirm 27 ist in der Nut 25b angeordnet, um den Eintritt von Schmutz und anderen Verunreinigungen in die bekannte Kupplung 10 durch die Nut 25b und die Schlitze 25c zu verhindern. Der Staub­ schirm 27 besteht aus einem nicht magnetisch permeablen Ma­ terial. Der Flanschteil 25a des Ankers 22 hat ferner eine hohle zylindrische Lippe 25d, die sich axial weg vom Anker 22 erstreckt. Die Lippe 25d bildet somit einen ringförmigen Flansch, der sich axial über einen Teil des zylindrischen Körpers des Rotors 25 erstreckt. Der Rotor 25 besteht ebenfalls aus einem magnetisch permeablen Material. Der Zweck des Flan­ sches 25a, der Nut 25b, der Schlitze 25c und der Lippe 25d des Rotors 25 wird nachfolgend erläutert.

Eine Lagerbüchse 28 ist um den zylindrischen Teil des Rotors 25 angeordnet. Die Lagerbüchse 28 hat einen hohlen zylindrischen zentralen Abschnitt mit radial auswärts verlaufenden Flansch­ teilen 28a, die an beiden axialen Enden des Lagers ausgebil­ det sind. Eine der Flanschteile 28a ist benachbart zum Flansch­ teil 25a des Rotors 25 angeordnet. Der andere Flanschteil 28a ist benachbart zu einer Halteklammer 29 angeordnet, die in einer Umfangsnut sitzt, welche in der Außenfläche des zylin­ drischen Teils des Rotors 25 ausgebildet ist. Die Flanschtei­ le 28a der Lagerbüchse 28 wirken als Drucklager, um einen Ein­ griff mit niedriger Reibung der Komponenten der Kupplung 10 zu bewirken, wenn diese axial belastet wird. Die Lagerbüchse 28 ist somit auf dem zylindrischen Teil des Rotors 25 gehalten und an einer axialen Bewegung relativ zu diesem gehindert. Die Lagerbüchse 28 besteht gewöhnlich aus einem selbst­ schmierenden nicht magnetischen Material, z. B. Bronze oder Kunststoff.

Ein stationärer ringförmiger Elektromagnet 30 ist um den Mit­ telabschnitt der Lagerbüchse 28 eingebaut. Der Elektromagnet 30 hat einen ringförmigen Mantel 31 mit allgemein C-förmigen Querschnitt, der durch eine innere Umfangswand 31a, eine äußere Umfangswand 31b und eine radial verlaufende Wand 31c, die sich zwischen beiden erstreckt, gebildet ist. Der Mantel 31 besteht aus einem magnetisch permeablen Material. Die innere Umfangswand 31a des Mantels 31 ist um den Mittel­ abschnitt der Lagerbüchse 28 angeordnet und erstreckt sich zwischen den beiden radial auswärts verlaufenden Flanschteilen 28a. Der Elektromagnet 30 ist somit durch die Lagerbüchse 28 auf dem Rotor 25 abgestützt. Ein stabiles Anti-Rotations-Ele­ ment 32 ist am Mantel 31 geeignet, z. B. durch Schweißen be­ festigt. Das Element 32 ist mit einem nicht gezeigten äußeren Rahmen verbunden oder mit einem anderen geeigneten stationären Teil, um zu verhindern, daß der Mantel 31 und damit der Elek­ tromagnet 30 als Ganzes während des Betriebes rotieren. Der Elektromagnet 30 hat ferner eine Wicklung 33 aus einem elektri­ schen Leiter, der um eine Spule 34 gewickelt ist. Die Wicklung 33 und die Spule 34 sind in dem ringförmigen Raum angeordnet zwischen der inneren und der äußeren Umfangswand 31a und 31b des Mantels 31. Die Spule 34 ist mit dem Mantel 31 durch kon­ ventionelle Mittel verbunden, um eine relative Drehung zwischen beiden zu verhindern.

Im Betrieb wird das Eingangsrad 11 durch einen äußeren nicht gezeigten Antriebsmechanismus in Drehung versetzt. Wegen der Zusammenwirkung der Nasen 22a mit den Schlitzen 11b wird der Anker 22 angetrieben und dreht sich mit dem Rad 11. Das tassen­ förmige Lager 17 und der rohrförmige Ansatz 11a am Eingangsrad 11 halten einen axialen Spalt aufrecht zwischen den benachbarten axialen Flächen des Rades 11 und des Flanschteiles 25a und des Rotors 25. Innerhalb dieses axialen Spaltes ist der Anker 22 axial verschiebbar. Jedoch, wie oben beschrieben, wird der Anker 22 normalerweise axial gegen das Eingangs­ rad 11 gedrückt und weg vom Flanschteil 25a des Rotors 25 durch die Blattfeder 20. Als Folge hiervon, solange der Elektromagnet 30 entregt ist, hält die Blattfeder 20 den An­ ker 22 axial beabstandet vom Flanschteil 25a des Rotors 25. Der Rotor 25 und die Ausgangswelle 12 sind somit getrennt vom rotierenden Eingangsrad 11 und vom Anker 22 und werden daher nicht drehend angetrieben. Das tassenförmige Lager 17, das auf dem rohrförmigen Ansatz 11a des Rades 11 sitzt, rotiert mit diesem. Da jedoch, wie oben erwähnt, das Lager 17 aus einem Material mit niedriger Reibung besteht, übt es keine Zugkraft auf den Rotor 25 aus, die ausreichen würde, um die­ sen zu drehen.

Wenn der Elektromagnet 30 erregt ist, erzeugt die Wicklung 33 ein elektromagnetisches Feld. Die Flußlinien dieses elektro­ magnetischen Feldes folgen allgemein dem durch die Pfeile in Fig. 1 gezeigten Weg, um einen geschlossenen magnetischen Kreis zu schaffen. Die Art und Weise, in der die Wicklung 33 gewickelt ist, bestimmt, welches Ende ein magnetischer Nord­ pol und welches Ende ein magnetischer Südpol ist. Die Rich­ tung der Flußlinien können daher entgegengesetzt zu derjeni­ gen sein, die durch die Pfeile angezeigt ist. Der magnetische Fluß folgt dem Weg der geringsten Reluktanz zur Schaffung des magnetischen Kreises. Beginnend in der äußeren Umfangswand 31b des Mantels 31, laufen die Flußlinien axial dort hindurch, dann radial nach außen zu der überlappenden Lippe 25d des Ro­ tors 25. Die Flußlinien laufen dann axial durch die Lippe 25d des Rotors 25 und über den Luftspalt, der zwischen dem Bereich des Flanschteiles 25a des Rotors 25, der radial auswärts von der Nut 25 liegt (bezeichnet als der äußere Pol) und dem Anker 22 gebildet ist. Die Flußlinien laufen dann weiter radial einwärts durch den Anker 22 und axial über den Luftspalt wie­ derum zu dem Bereich des Flanschteiles 25a des Rotors 25, der radial einwärts von der Nut 25b liegt (bezeichnet als der inne­ re Pol) und dann axial durch den zylindrischen Teil des Ro­ tors 25. Von dort laufen die Linien des magnetischen Flus­ ses radial auswärts durch die Lagerbüchse 28, die innere Umfangswand 31a des Mantels 31, die radiale Wand 31c des Man­ tels 31 und dann zurück in die äußere Umfangswand 31b des Man­ tels 31, um den magnetischen Kreis zu vervollständigen.

Das vom Magneten 30 erzeugte elektromagnetische Feld zieht den Anker 22 gegen den Rotor 25. Der Anker 22 gleitet daher axial längs des Lagers 17 in Reibungseingriff mit dem Flansch­ teil 25a des Rotors 25 gegen die Kraft der Blattfeder 20. Der Reibungseingriff des drehbaren getriebenen Ankers 22 mit dem Flanschteil 25a des Rotors 25 bewirkt, daß der Rotor 25 (und die mit ihm verbundene Ausgangswelle 12) sich mit dem Eingangszahnrad 11 drehen. Die Lagerbüchse 28 bildet eine Einrichtung mit niedriger Reibung zur Abstützung des statio­ nären Elektromagneten 30 auf dem drehbaren Rotor 25. Der Flanschteil 28a der Lagerbüchse 28 verhindert ferner einen axialen Kontakt zwischen dem Flanschteil 25a des Rotors 25 und der inneren Umfangswand 31a des Mantels 31. Da sie jedoch aus einem nicht magnetisch permeablen Material besteht, bil­ det die Lagerbüchse 28 ebenfalls einen Fluß-Spalt zwischen dem Rotor 25 und der inneren Umfangswand 31a des Mantels 31, den die Flußlinien überbrücken müssen, um den magnetischen Kreis zu vervollständigen. Dieser Fluß-Spalt erhöht die Ge­ samt-Reluktanz des magnetischen Kreises und demzufolge ver­ ringert er die Stärke des elektromagnetischen Feldes, das den Anker 22 in Reibungseingriff mit dem Flanschteil 25a des Rotors 25 zieht. Es muß daher ein relativ starker Elektromag­ net 30 vorgesehen werden, um die bekannte Kupplung 10 zu be­ treiben, was zu einer Erhöhung der Kosten führt.

In Fig. 2 ist eine elektromagnetische Reibungskupplung 40 gemäß der Erfindung dargestellt. Die Kupplung 40 hat ein Eingangszahnrad 41, das drehbar auf einer Rotorwelle 42 ge­ lagert ist. Vorzugsweise besteht das Eingangszahnrad 41 aus einem selbst-schmierenden geformten thermoplastischen Material oder aus einem selbst-schmierenden metallischen Material, wie z. B. Bronze, damit das Eingangsrad 41 direkt auf der Rotor­ welle 42 drehbar gelagert werden kann. Das Eingangsrad 41 kann jedoch durch andere konventionelle Mittel drehbar auf der Rotorwelle 42 gelagert werden, z. B. durch Nadellager, wie oben in Verbindung mit der Kupplung 10 beschrieben wurde. Das Eingangsrad 41 hat einen integralen rohrförmigen Ansatz 41a, der sich axial vom Mittelbereich aus erstreckt. Eine Mehrzahl von Ausnehmungen 41b ist ebenfalls in der axialen Fläche des Rades 41 nahe von dessen Umfang ausgebildet. Wie sich nachstehend noch ergibt, sind die Ausnehmungen 41b für denselben Zweck vorgesehen, wie die oben erläuterten Schlit­ ze 11b. Wenn gewünscht, können die Ausnehmungen 41b auch als durchgehende Schlitze ausgebildet sein. Das Eingangsrad 41 ist an einer axialen Bewegung in einer Richtung (nach links in Fig. 2) durch einen Haltering 43 gehindert, der in einer äußeren Umfangsnut in der Ausgangswelle 42 sitzt. Die Ausgangs­ welle 42 hat einen vergrößerten Umfangsflansch 42a an einem Ende für einen noch zu erläuternden Zweck.

Ein ringförmiger Anker 45 ist um den rohrförmigen Ansatz 41a des Eingangsrades 41 angeordnet. Wie oben erwähnt, besteht das Eingangsrad 41 vorzugsweise aus einem selbst-schmierenden Material. Als Folge hiervon ist der Anker 45 direkt auf dem rohrförmigen Ansatz 41a gelagert, und es ist kein Lager zwi­ schen beiden Teilen erforderlich, um eine axiale Relativbewegung zu erleichtern. Wenn jedoch das Eingangsrad 41 aus einem Ma­ terial besteht, das keine selbst-schmierenden Eigenschaften hat, kann ein Lager ähnlich dem tassenförmigen Lager 17, das oben beschrieben wurde, zwischen dem rohrförmigen Ansatz 41a des Rades 41 und dem Anker 45 vorgesehen werden. Eine der axialen Flächen des Ankers 45 hat eine Mehrzahl von axial ver­ laufenden Nasen, von denen eine bei 45a in Fig. 2 dargestellt ist. Jede Nase 45a erstreckt sich in eine der axialen Aus­ nehmungen 41b im Eingangsrad 41. Der Anker 45 ist daher mit dem Eingangsrad 41 zur Drehung mit diesem und axial relativ beweglich zu diesem verbunden. Der Anker 45 besteht aus einem magnetisch permeablen Material. Eine Ausnehmung 45b ist in der gegenüberliegenden axialen Fläche des Ankers 45 zu einem noch zu erläuternden Zweck ausgebildet.

Eine ringförmige Rotorscheibe 47 ist auf der Rotorwelle 42 zur Drehung mit dieser montiert. In der dargestellten Aus­ führungsform ist die Rotorscheibe 47 auf die Rotorwelle 42 aufgepreßt. Die Rotorscheibe 47 kann aber an der Rotorwelle 42 auch durch andere konventionelle Mittel zur Drehung mit dieser befestigt werden. Die Rotorscheibe 47 und die Rotor­ welle 42 sind normalerweise separate Komponenten, die zusammen­ gebaut werden. Jedoch kann die Rotorscheibe 47 auch integral mit der Rotorwelle 42 ausgebildet werden, wenn dies gewünscht ist. Die Rotorwelle 42 und die Rotorscheibe 47 bestehen beide aus einem magnetisch permeablen Material. Eine Feder 48 ist um den rohrförmigen Ansatz 41a des Rades 41 zwischen dem An­ ker 45 und der Rotorscheibe 47 eingebaut. Die dargestellte Feder 48 ist eine Tellerfeder, die in der Ausnehmung 45b im Anker 45 aufgenommen ist und vorzugsweise aus einem nicht mag­ netisch permeablen Material besteht. Die Feder 48 wirkt zwi­ schen dem axial beweglichen Anker 45 und der axial stationären Rotorscheibe 47. Der Anker 45 wird daher axial gegen das Ein­ gangsrad 41 und weg von der Rotorscheibe 47 gedrückt. Es kön­ nen jedoch auch andere Federn verwendet werden, um den Anker axial zum Rad 41 und weg von der Rotorscheibe 47 zu drücken. Eine ringförmige Nut 47a ist in der axialen Stirnfläche der Rotorscheibe 47 ausgebildet, die zum Anker 45 gerichtet ist. Mehrere gebogene Schlitze, von denen einer bei 47b gezeigt ist, sind durch die Rotorscheibe 47 ausgebildet, und jeder steht in Verbindung mit der ringförmigen Nut 47a. Ein ring­ förmiger Staubschirm 49 ist in der Nut 47a angeordnet, um zu verhindern, daß Staub und andere Verunreinigungen in die Kupp­ lung 40 über die Nut 47a und die Schlitze 47b eintreten. Der Staubschirm 49 besteht aus einem nicht magnetisch permeablen Material.

Ein stationärer ringförmiger Elektromagnet 50 ist um den zen­ tralen Abschnitt der Rotorwelle 42 eingebaut. Der Elektro­ magnet 50 hat einen ringförmigen Mantel 51 mit allgemein C-för­ migem Querschnitt, der durch ein inneres Polstück 51a und ein äußeres Polstück 51b gebildet ist. Das innere Polstück 51a ist hohl und von zylindrischer Gestalt, während das äußere Polstück 51b einen L-förmigen Querschnitt hat. Der Mantel 51 besteht aus einem magnetisch permeablen Material. Das innere Polstück 51a des Mantels 51 ist um den zentralen Teil der Rotorwelle 42 angeordnet, angrenzend an den dort vorgesehenen vergrößerten Umfangsflansch 42a. Das äußere Polstück 51b ist auf das innere Polstück 51a aufgepreßt oder anderweitig an diesem befestigt. Ein stabiles Anti-Rotations-Element 52 ist am Mantel 51 geeig­ net, z. B. durch Schweißen, befestigt. Das Element 52 ist mit einem nicht gezeigten äußeren Rahmen verbunden oder einer ande­ ren geeigneten stationären Komponente, um zu verhindern, daß der Mantel 51 (und damit der Elektromagnet 50 als Ganzes) sich im Betrieb drehen. Der Elektromagnet 50 hat ferner eine Wicklung 53 aus einem elektrischen Leiter, die auf eine Spule 54 gewickelt ist. Die Wicklung 53 und die Spule 54 sind in dem ringförmigen Raum zwischen dem inneren und dem äußeren Polstück 51a und 51b des Mantels 51 angeordnet. Die Spule 54 ist am Mantel 51 durch konventionelle Mittel befestigt, um eine relative Drehung zwi­ schen beiden zu verhindern.

Das innere Polstück 51a ist auf der Rotorwelle 52 drehbar ge­ lagert zwischen dem vergrößerten Umfangsflansch 42a und dem Anker 45. Das innere Polstück 51a besteht vorzugsweise aus ei­ nem selbst-schmierenden magnetisch permeablen Material. Das innere Polstück 51a kann aus Pulvermetall gebildet sein, das gesintert ist, um einen relativ porösen Körper zu schaffen. Der poröse Körper des inneren Polschuhes 51a kann dann mit einem geeigneten Schmiermittel imprägniert werden, z. B. einem Öl oder einem selbst-schmierenden Kunststoff. Die innere zylindrische Fläche des nicht drehbaren inneren Polschuhes 51a kann somit direkt auf der drehbaren Rotorwelle 42 gelagert werden, ohne daß die Notwendigkeit für ein Zwischenlager besteht. Die innere zylindrische Fläche des inneren Polschuhes 51a sitzt eng auf der äußeren Fläche der Rotorwelle 42, um eine relative Radialbewegung zwischen beiden zu verhindern.

Ein Ende des inneren Polstückes 51a liegt an dem vergrößerten Umfangsrand 42a der Rotorwelle 42 an. Das andere Ende des inneren Polstückes 51a liegt gegen eine ringförmige Scheibe 55 an, die um die Rotorwelle 42 angeordnet ist. Die Scheibe 55 ihrerseits liegt an der axialen Fläche der Rotorscheibe 47 an. Die Scheibe 55 besteht aus einem nicht magnetisch per­ meablen Material, z. B. rostfreiem Stahl, und sie ist vorge­ sehen, um jede magnetische Anziehung zwischen der Rotorschei­ be 47 und dem inneren Polstück 51a zu reduzieren. Das Eingangs­ rad 41, die Rotorscheibe 47, die Scheibe 55 und das innere Pol­ stück 51a sind somit alle auf der Rotorwelle 42 gelagert und axial zwischen dem vergrößerten Umfangsflansch 42a und dem Haltering 43 gehalten. Das innere Polstück 51a ist ein porö­ ser Körper, der mit einem Schmiermittel imprägniert ist. Die axialen Endflächen des inneren Polstückes 51a sind somit eben­ falls selbst-schmierende Lagerflächen. Es besteht daher kein Bedarf für Drucklager ähnlich den Flanschteilen 28a der Lager­ büchse 28, die oben beschrieben wurde, zwischen dem inneren Polstück 51a und entweder dem vergrößerten Umfangsflansch 42a der Rotorwelle 42 oder der Scheibe 55 und der Rotorscheibe 47. Dies erlaubt es, daß das innere Polstück 51a eine etwas größere axiale Länge hat als dies sonst möglich wäre, wenn solche Drucklager vorzusehen sind.

Im Betrieb wird das Eingangsrad 41 durch einen nicht gezeigten äußeren Antrieb angetrieben. Wegen dem Zusammenwirken der Na­ sen 45a mit den Ausnehmungen 41b wird der Anker 45 mit der Eingangswelle 41 in Drehung versetzt. Der rohrförmige Ansatz 41a am Eingangsrad 41 hält einen axialen Spalt aufrecht zwi­ schen den benachbarten axialen Flächen des Eingangsrades 41 und der Rotorscheibe 47. Innerhalb dieses axialen Spaltes ist der Anker 45 axial verschiebbar. Der Anker 45 wird jedoch normalerweise axial gegen das Eingangsrad 41 und weg von der Rotorscheibe 47 durch die Tellerfeder 48 gedrückt. Solange daher der Elektromagnet 50 entregt ist, hält die Tellerfeder 48 den Anker 45 axial im Abstand von der Rotorscheibe 47. Die Rotorwelle 42 ist somit getrennt von dem rotierenden Eingangs­ rad 41 und dem Anker 45 und daher nicht drehbar angetrieben. Obwohl der rohrförmige Ansatz 41a des Eingangsrades 41 axial gegen die Rotorscheibe 47 anliegt, wird kein ausreichendes Drehmoment übertragen, um die Rotorscheibe zu drehen, weil das Eingangszahnrad 41 aus einem selbst-schmierenden Material be­ steht, wie oben erläutert wurde.

Wenn der Elektromagnet 50 erregt wird, erzeugt die Wicklung 53 ein elektromagnetisches Feld. Die Flußlinien dieses elektro­ magnetischen Feldes folgen allgemein dem durch die Pfeile in Fig. 2 gezeigten Weg und bilden einen geschlossenen magneti­ schen Kreis. Die Art und Weise, in der die Wicklung 53 gewickelt ist, bestimmt, welches ihrer Enden ein magnetischer Nordpol und welches ein magnetischer Südpol ist. Die Richtung der Fluß­ linien kann somit entgegengesetzt zu derjenigen sein, die durch die Pfeile angezeigt ist. Der magnetische Fluß folgt dem Weg der geringsten Reluktanz, um den magnetischen Kreis zu bestimmen. Beginnend in der äußeren Umfangswand des äußeren Polschuhes 51b des Mantels 51 verlaufen die Flußlinien axial hindurch, dann radial einwärts über den Spalt, der zwischen dem äußeren Polschuh 51b und dem Bereich der Rotorscheibe 47, der radial auswärts der Nut 47a liegt, gebildet ist (als äußerer Pol bezeichnet). Die Flußlinien laufen dann axial vom äußeren Pol der Rotorscheibe 47 über den Luftspalt zum Anker 45, dann radial einwärts durch den Anker 45 und axial über den Luftspalt wiederum zu dem Bereich der Rotorscheibe 47, der radial ein­ wärts von der Nut 47a liegt (bezeichnet als der innere Pol). Von hier verlaufen die Flußlinien radial einwärts in die Rotor­ welle 42, axial durch die Rotorwelle 42, radial auswärts durch das innere Polstück 51a des Mantels 51 und zurück zum äußeren Polstück 51b des Mantels 51, um den magnetischen Kreis zu ver­ vollständigen.

Das durch den Elektromagneten 50 erzeugte elektromagnetische Feld zieht den Anker 45 zur Rotorscheibe 47. Der Anker 45 gleitet daher axial längs des rohrförmigen Ansatzes 41a des Eingangsrades 41 in Reibungseingriff mit der Rotorscheibe 47 gegen die Kraft der Tellerfeder 48. Der Reibungseingriff des drehbaren getriebenen Ankers 45 mit der Rotorscheibe 47 be­ wirkt, daß die Rotorwelle 42 mit dem Eingangsrad 41 rotiert. Die selbst-schmierenden Eigenschaften des inneren Polstückes 51a erlauben es, daß die Scheibe 55 frei relativ hierzu ro­ tieren kann, ohne das ein Zwischenlager erforderlich ist. Ebenso trägt das selbst-schmierende innere Polstück 51a den Elektromagneten 50 auf der Rotorwelle 42, wobei die Rotorwelle 42 frei relativ hierzu rotieren kann ohne die Notwendigkeit eines Lagers. Wenn die Rotorwelle 42 aus einem nicht magnetisch per­ meablen Material bestehen würde, würden die Fluß-Linien ge­ zwungen werden, durch die nicht magnetisch permeable Scheibe 55 hindurchzutreten. Die Scheibe 55 ist vorzugsweise relativ dünn und steigert daher nicht merklich die Gesamtreluktanz des magnetischen Kreises.

Claims (10)

1. Elektromagnetische Reibungskupplung, gekennzeichnet durch ein Eingangselement, ein Ausgangselement mit einer Außenfläche, einen Anker aus einem magnetisch permeablen Material, welcher für eine Drehbewegung mit dem Eingangselement verbunden, aber axial relativ zu diesem bewegbar ist zwischen einer eingerückten Position, in welcher der Anker in Reibungseingriff mit dem Ausgangselement steht, um dieses mit dem Eingangs­ element drehbar anzutreiben sowie einer ausgerückten Position, in welcher der Anker nicht in Reibungseingriff mit dem Ausgangselement steht, ferner durch einen Elektromagneten, um selektiv ein Magnetfeld zu erzeugen, um den Anker aus der ausgerück­ ten Position in die eingerückte Position zu bewegen, und daß der Elektromagnet ein Gehäuse hat mit einer auf dieses gewickelten Wicklung aus einem elektrischen Leiter, und daß das Gehäuse eine innere Fläche hat, die in Eingriff mit der Außenfläche des Ausgangsele­ mentes ist, um das Gehäuse drehbar auf dem Ausgangs­ element abzustützen.

2. Reibungskupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Eingangselement eine Öffnung hat, welche eine innere Fläche definiert, und daß die innere Fläche des Eingangselementes in Eingriff mit der Außenfläche des Ausgangselementes steht, um drehbar das Eingangselement auf dem Ausgangselement abzustützen.

3. Reibungskupplung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Eingangselement und/oder das Ge­ häuse aus einem selbst-schmierenden Material be­ steht.

4. Reibungskupplung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Eingangselement einen rohrförmigen Ansatz hat, der eine Außenfläche bildet, und daß der Anker eine Öffnung hat, welche eine Innenfläche bil­ det, und daß die Innenfläche des Ankers auf der Außen­ fläche des rohrförmigen Ansatzes des Eingangselementes sitzt, um den Anker auf diesem abzustützen.

5. Reibungskupplung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Ausgangselement einen radial aus­ wärts verlaufenden Flansch hat, und daß das Gehäuse eine axiale Fläche hat, die in Eingriff mit dem Flansch des Ausgangselementes steht.

6. Reibungskupplung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Ausgangselement und/oder das Ge­ häuse aus einem magnetisch permeablen Material be­ steht.

7. Reibungskupplung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Rotorscheibe, die für eine Drehbewegung mit dem Ausgangselement gekoppelt ist, und daß der Anker in Reibungseingriff mit der Rotorscheibe. steht, wenn der Anker sich in eingerückter Position befindet.

8. Reibungskupplung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangselement einen Wellenabschnitt hat, und daß die Rotorscheibe ein ringförmiges Element ist, das auf diesen Wellenabschnitt aufgepreßt ist.

9. Reibungskupplung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch ein Element aus einem nicht magnetisch permeablen Ma­ terial, das zwischen der Rotorscheibe und dem Gehäuse angeordnet ist, und daß das Gehäuse eine axiale Fläche hat, die in Eingriff mit diesem Element steht, um das Gehäuse axial abzustützen.

10. Reibungskupplung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangselement einen radial auswärts verlaufenden Flansch hat, und daß das Gehäuse eine zweite axiale Fläche hat, die in Eingriff mit dem Flansch des Ausgangs­ elementes steht, um das Gehäuse axial abzustützen, und daß das Gehäuse und das nicht magnetisch permeable Ele­ ment gegen eine axiale Bewegung relativ zu dem Ausgangs­ element durch diesen Flansch des Ausgangselementes und die Rotorscheibe gehindert sind.