DE19627145C2

DE19627145C2 - clutch

Info

Publication number: DE19627145C2
Application number: DE1996127145
Authority: DE
Inventors: Andreas Hilker
Original assignee: Individual
Current assignee: Hilker Andreas Dipl-Agr-Ing 39104 Magdeburg
Priority date: 1996-07-05
Filing date: 1996-07-05
Publication date: 2003-05-28
Anticipated expiration: 2016-07-06
Also published as: DE19627145A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kupplung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 und des Anspruches 4.The present invention relates to a clutch according to the preamble of Claim 1 and Claim 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.Wrap spring band couplings are used to connect and disconnect a continuous central shaft and an overlaid hollow shaft with mostly terminal hub used. The shaft-hub connection goes with the help of these couplings in a very effective manner. The Limit switching frequency is currently used with electromagnetic switched spring band couplings (Clutsch-brakes) z. B. from the company Warner Stieber-Formsprag, Garching between 20 and 50 Hz. It depends on the Armature mass and the self-induction of the switching magnet used.

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.From the magazine "Antriebstechnik" 34 ( 1995 ) No. 11, pages 67 to 69, from US 4,159,048, from DE 27 53 012 A1 and from US 3,359,804 electromagnetic loop spring band couplings are known in which between a shaft and an associated hollow shaft a wrap spring is arranged. The wrap spring is opened or closed electromagnetically.

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.From EP 0 741 928 B1, EP 0 719 938 A1 and DE 39 04 070 C2 Devices with piezoelectric elements are known. Here are the piezoelectric elements, for example, for generating Vibrations, to drive a rotor of a motor or as a converter used.

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.Based on this, the present invention is based on the object To create a clutch that is inexpensive to manufacture and in particular has a short tightening time for high effective moments.

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.As a technical solution to this problem, a clutch with the features of claim 1 and a coupling with the features of claim 4 proposed. Further developments of these couplings are the respective See subclaims.

In der nachfolgenden Figurenbeschreibung und in der Zeichnung sind Ausführungsformen der Erfindung beispielhaft dargestellt. Es zeigen:In the following description of the figures and in the drawing Exemplary embodiments of the invention are shown. Show it:

Bild 1 eine Schlingfederbandkupplung mit integrierten Piezo-Elementen; Figure 1 a wrap spring clutch with integrated piezo elements;

Bild 2 eine Welle mit in den Kern eingelegten Piezo-Elementen. Figure 2 a shaft with piezo elements inserted in the core.

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.In the device described here, the magnet is saved without replacement. It is replaced by piezo elements, which are integrated directly into the wrap spring or superimposed on it. These are free of self-induction and allow much shorter tightening times (high-torque moments (piezo elements general tightening time 1 ns)) when using high effective moments than when using magnets. The wrap spring is possibly evacuated further, so that no air has to be displaced inside the spring elements and steel shaft when actuated. In an advantageous embodiment, the steel shaft can likewise have a coating with piezo elements, which are covered on the outside with at least partially ultra-hard materials, so that the spring is completely saved, in particular if the hollow shaft to be coupled and uncoupled also has corresponding layers on the inside. Thermally induced changes in the diameter of a hollow shaft are also compensated according to the invention by means of piezo elements which oppose an equal-sized material tension opposite the thermal voltage and which are built into the hollow shaft in the manner described or using the usual construction method. The limit frequency of spring band clutches is estimated to be increased by a factor of 10-100 in the manner described, the holding force is additionally increased compared to the magnetically switched coupling, since the piezo elements, depending on their control, cause an additional holding force on the spring, or an additional release force when Loosening a shaft-hollow shaft (hub) connection can cause.

Claims

1. Coupling with a shaft, an associated hollow shaft and with a wrap spring arranged between the two, characterized in that the wrap spring can be actuated electrically, with piezo elements being attached to the wrap spring or with piezo elements being integrated in the wrap spring in order to To induce a change in shape to open or close the wrap spring electrically.

2. Coupling according to claim 1, characterized, that piezo elements on at least segments of the surface of the Wrap spring are arranged.

3. Coupling according to one of the preceding claims, characterized, that the wrap spring is evacuated.

4. coupling with one input and one output shaft, characterized by that the input and / or output shaft is coated with piezo Elements to the by pressing the piezo elements Vary the scope of the input and / or output shaft.

5. Coupling according to claim 4, characterized, that the input and / or output shaft above that of the piezo Coating has an at least partially ultra-hard top layer.