DE19627145C2 - Kupplung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kupplung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 und des Anspruches 4.

Schlingfederbandkupplungen werden zum An- und Abkoppeln einer durchgehenden zentralen Welle und einer darübergestülpten Hohlwelle mit meist endständiger Nabe benutzt. Die Welle-Nabe-Verbindung geht mit Hilfe dieser Kupplungen auf sehr effektive Weise vonstatten. Die Grenzschaltfrequenz beträgt bei heute verwendeten elektromagnetischen geschalteten Federbandkupplungen (Clutsch-brakes) z. B. der Firma Warner Stieber-Formsprag, Garching zwischen 20 und 50 Hz. Sie hängt von der Ankermasse und der Selbstinduktion des verwendeten Schaltmagneten ab.

Aus der Zeitschrift "Antriebstechnik" 34 (1995) Nr. 11, Seiten 67 bis 69, aus der US 4,159,048, aus der DE 27 53 012 A1 und aus der US 3,359,804 sind elektromagnetische Schlingenfederbandkupplungen bekannt, bei denen zwischen einer Welle und einer zugehörigen Hohlwelle eine Schlingfeder angeordnet ist. Das Öffnen oder Schließen der Schlingfeder erfolgt hierbei elekto-magnetisch.

Aus der EP 0 741 928 B1, der EP 0 719 938 A1 und der DE 39 04 070 C2 sind Vorrichtungen mit Piezo elektrischen Elementen bekannt. Hierbei werden die Piezo elektrischen Elemente beispielsweise zur Erzeugung von Schwingungen, zum Antrieb eines Rotors eines Motors oder als Wandler eingesetzt.

Davon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Kupplung zu schaffen, welche kostengünstig herstellbar ist und insbesondere bei hohen wirksam werdenden Momenten eine kurze Anzugszeit aufweist.

Als technische Lösung dieser Aufgabe wird eine Kupplung mit den Merkmalen des Anspruches 1 und eine Kupplung mit den Merkmalen des Anspruches 4 vorgeschlagen. Weiterbildungen dieser Kupplungen sind den jeweiligen Unteransprüchen zu entnehmen.

In der nachfolgenden Figurenbeschreibung und in der Zeichnung sind Ausführungsformen der Erfindung beispielhaft dargestellt. Es zeigen:

Bild 1 eine Schlingfederbandkupplung mit integrierten Piezo-Elementen;

Bild 2 eine Welle mit in den Kern eingelegten Piezo-Elementen.

Bei der hier beschriebenen Vorrichtung wird der Magnet ersatzlos eingespart. Er wird ersetzt durch Piezo-Elemente, welche direkt in die Schlingfeder integriert werden oder an diese oberflächlich angeordnet werden. Diese sind frei von Selbstinduktion und erlauben bei hohen wirksam werdenden Momenten viel geringere Anzugszeiten (Piezo-Elemente allgemeine Anzugszeit 1 ns) als bei Verwendung von Magneten. Die Schlingfeder wird gegebenenfalls weiterhin evakuiert, so dass bei der Betätigung zwischen Federelementen und Stahlwelle in ihrem Inneren keine Luft verdrängt werden muss. Die Stahlwelle kann in einer vorteilhaften Ausführungsform ebenfalls eine Beschichtung mit Piezo-Elementen aufweisen, welche nach außen über mindestens teilweise ultraharte Materialien abgedeckt werden, so dass die Feder ganz eingespart wird, insbesondere wenn auch die an- und abzukoppelnde Hohlwelle innen entsprechende Schichten aufweist. Thermisch bedingte Änderungen des Durchmessers einer Hohlwelle werden erfindungsgemäß ebenfalls über Piezo- Elemente kompensiert, welche eine der Thermospannung entgegengesetzte gleichgroße Materialspannung entgegensetzen und die in die Hohlwelle in der beschriebenen Weise oder mit üblichen Konstruktionsmethode eingebaut sind. Die Grenzfrequenz von Federbandkupplungen wird auf die beschriebene Weise schätzungsweise um den Faktor 10-100 erhöht, die Haltekraft wird gegenüber der magnetgeschalteten Kupplung zusätzlich erhöht, da die Piezo-Elemente abhängig von ihrer Ansteuerung eine zusätzliche Haltekraft an der Feder hervorrufen, oder eine zusätzliche Loslösungskraft beim Lösen einer Welle- Hohlwelle (Nabe)-Verbindung hervorrufen können.

Claims (5)

1. Kupplung mit einer Welle, einer zugehörigen Hohlwelle und mit einer zwischen beiden angeordneten Schlingfeder, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlingfeder elektrisch betätigbar ist, wobei an der Schlingfeder Piezo-Elemente angebracht sind oder wobei in der Schlingfeder Piezo- Elemente integriert sind, um eine Formänderung zum Öffnen oder Schließen der Schlingfeder elektrisch zu induzieren.

2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Piezo-Elemente an mindestens Segmenten der Oberfläche der Schlingfeder angeordnet sind.

3. Kupplung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlingfeder evakuiert ist.

4. Kupplung mit einer Antriebs- und einer Abtriebswelle, dadurch gekennnzeichnet, dass die An- und/oder Abtriebswelle eine Beschichtung mit Piezo- Elementen aufweist, um durch Betätigen der Piezo-Elemente den Umfang der An- und/oder Abtriebswelle zu variieren.

5. Kupplung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die An- und/oder Abtriebswelle oberhalb der der Piezo- Beschichtung eine mindestens teilweise ultraharte Deckschicht aufweist.