DE2329284A1 - Elektromagnetisch betaetigte reibungskupplung oder bremse - Google Patents

Description

Firma BINDER-MAGNETE GmbH
773o Villingen

Elektromagnetisch betätigte Reibungskupplung oder Bremse

Die Erfindung betrifft eine elektromagnetisch betätigte Reibungskupplung oder Bremse mit einem axial festgelegten und eine Kupplungs- oder Bremshälfte bildenden Magnetteil sowie mit einer weiteren Kupplungs- oder Bremshälfte, bei der eine ebenfalls

axial festgelegte Nabe mittels übertragungselementen mit einer zwischen beiden Kupplungs- oder Bremshälften axial beweglichen Ankerscheibe drehfest verbunden ist, wobei die übertragungselemente federnd ausgebildet sind, auch im ausgekuppelten Zustand eine achsiale Ruhevorspannung aufweisen, mit ihren Befestigungsenden auf einem zur Drehachse zentrischen Kreis liegen und in ümfangsrichtung gleichsinnig zunächst mit der Nabe bzw. Ankerscheibe und dann mit der Ankerscheibe bzw. Nabe verbunden sind.

Derartige Reibungskupplungen oder Bremsen dienen zum übertragen bzw.. zum-Stillsetzen rotierender Teile. Dabei wird die Ankerscheibe arbeite- oder ruhestrombetätigt von dem Magnetteil angezogen, wenn eine Einkupplung erfolgen soll. Die dabei aneinander liegenden Reibflächen unterliegen einem Verschleiß, was zu einer Vergrößerung des Luftspaltes zwischen dem Magnetteil und dem Ankerteil führt. Mittels der federnden übertragungselemente zwischen der Ankerscheibe und der Nabe ist eine einwandfreie Funktion auch bei Veränderung des Luftspaltes gewährleistet, wenn die axiale

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Verschiebbarkelt der Ankerscheibe genügend groß 1st. Damit Im ausgekuppelten Zustand eine restmomentfreie Trennung der aneinander liegenden Teile erfolgen kann, muß die axiale Rückstellkraft der übertragungselemente genügend groß sein. Zur Vermeidung übermäßig hoher Betriebsströme soll die Federkraft jedoch auch nicht unnötig weit heraufgesetzt werden. Ferner 1st es zur Bildung einwandfreier Ausgangsverhältnisse sowie zur Vermeidung eines Klapperns oder Brummens im ausgekuppelten Zustand und insbesondere bei hohen Drehzählen erforderlich, daß die Ankerscheibe unter einer bestimmten Ruhevorspannung an der Nabe anliegt.

Es sind verschiedene elektromagnetisch betätigte Reibungskupplungen oder Bremsen bekannt, die zumeist nur teilweise die genannten Forderungen erfüllen. Insbesondere ist bei vielen Kupplungen oder Bremsen keine Ruhevorspannung vorgesehen. Als übertragungselemente sind Ringscheiben, Membranen oder Blattfedern aus einem elastischen bzw. federnden Material bekannt.

So wurde beispielsweise als Übertragungselement eine in Umfangsrichtung sinusförmig gewellte Ringscheibe verwendet, die an den Scheitelpunkten unter Vorspannung abwechselnd mit der Ankerscheibe und der Nabe verbunden ist. Hierdurch wird auch eine Vorspannung des Übertragungselementes im ausgekuppelten Zustand der Kupplung bzw. Bremse erzielt. Des weiteren wurde bereits eine Ringscheibe verwendet, die vor dem Einbau plan ist. Die Ruhevorspannung wird durch eine Eindrehung in der Nabe erzielt, in die die Ringscheibe bei der Montage hineingezogen wird.

Der wesentliche Nachteil der bekannten übertragungselemente mit Ringscheiben besteht darin, daß die Kennlinie 4er sinusförmig gewellten Ringscheibe sehr steil ansteigt. Das bedeutet bei einem unvermeidbaren Verschleiß der verschiedenen Teile, daß es zu einer Beeinflussung der Schaltzeiten kommt und daß die Verschleißreserve nicht sehr groß ist. Daher muß der Luftspalt derartiger Anordnungen des öfteren nachgestellt werden. Außerdem wird die Planlaufgenauigkeit der Ankerscheibe herabgesetzt, da sich die

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Ankerscheibe auf der Ringscheibe abstützt. Die Anwendung von Membranen als übertragungselemente ist besonders deshalb nachteilig, da die beiden Einspannstellen ungleich belastet werden und da die Betriebstemperaturen vielfach materialbedingt niedrig gehalten werden müssen.

Ferner sind Lüfterantriebsvorrichtungen mit elektromagnetisch betätigten Reibungskupplungen oder Bremsen bekannt, bei denen als übertragungselemente in ümfangsrichtung tangential angeordnete elastische Plättchen bzw. blattfederähnliche Teile angeordnet sind. Die Befestigungsenden dieser übertragungselemente liegen zumeist auf einem zur Drehachse zentrischen Kreis und sind gleichsinnig an den drehfest aber achsial federnd verschiebbar zu verbindenden Teilen festgelegt. Dabei ist es bekannt, eine axiale Ruhevorspannung der übertragungselemente dadurch zu erzeugen, daß diese durch einen gegebenenfalls noch einstellbaren Anschlag, axial verspannt sind. Abgesehen von dem erheblichen Vorteil einer stabilisierenden Ruhevorspannung weisen derartige übertragungselemente jedoch den Nachteil auf, daß sie sich nicht für alle Verhältnisse zwischen dem Durchmesser der Befestigungspunkte und der Länge der übertragungselemente eignen. Außerdem ergeben sie einen wenig formschönen Aufbau.

Der afindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektromagnetisch betätigte Reibungskupplung oder Bremse der genannten Art zu schaffen, die unter Vermeidung der Nachteile und unter Beibehaltung der Vorteile bekannter Anordnungen in äußerst einfacher Weise einen zweckmäßigen und formschönen Aufbau ermöglicht.

Die Lösung der gestellten Aufgabe wird bei einer elektromagnetisch betätigten Reibungskupplung oder Bremse der genannten Art dadurch erzielt, daß die Übertragungselemente Kreisringsegmente darstellen, deren Befestigungspunkte mit der Nabe und der Ankerscheibe auf einem Teilkreis liegen. In vorteilhafter Ausgestaltung liegen die Kreisringsegmente in einer Aussparung der Nabe oder der Ankerscheibe und sind mit diesen Teilen unter axialer Vorspannung an axial unterschiedlichen Stellen verbunden. Ferner ist es möglich,

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daß statt einer Aussparung an zumindest einer der angrenzenden Befestigungspunkte eines Kreisringsegments eine oder mehrere Distanzscheiben zum axialen Verspannen untergelegt sind. In weiterer Ausgestaltung können drei Kreisringsegmente vorgesehen sein, die einen unterbrochenen Kreisring bilden. Auch 1st es möglich, daß zwei Kreisringsegmente unter gegenseitiger Überlappung so angeordnet sind, daß jedes Kreisringsegment mindestens an zwei Stellen mit der Nabe oder Ankerscheibe verbunden ist. Weitere Merkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Der wesentliche Vorteil der erfindungsgemäßen Kupplung oder Bremse besteht darin, daß die Kreisringsegmente gegenüber den bekannten blattfederähnlichen und tangential angebrachten übertragungselementen einen erheblich vereinfachten und zweckmäßigeren Einbau unter Beibehaltung aller Vorteile ermöglichen. So kann eine tangent i ale Anbringung völlig entfallen, da die Kreisringsegmente den zu verbindenden Teilen in ihrer äußeren Form angepaßt sind. Außerdem kann in einfacher Weise eine Anordnung aller Befestigungepunkte auf einem Teilkreis erfolgen, was beispielsweise für die Herstellung von erheblichem Vorteil ist. Neben dem einfacheren Aufbau der Gesamtanordnung wird auch eine sicherere Funktion erzielt. Außerdem kann die Ruhevorspannung mit einfachen Mitteln einer Anordnung der Übertragungselemente in einer Aussparung und/ oder durch Distanzscheiben erreicht werden. Insgesamt ermöglicht die Erfindung einen einfachen, betriebssicheren und formschönen Aufbau.

Die Erfindung wird nachstehend an zeichnerisch dargestellten Ausführungebeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 - eine erfindungsgemäße Reibungskupplung im Schnitt, Figur 2 - eine Ankerscheibe mit aufgenieteten Kreisringsegmenten

einer ersten Ausführungsform, Figur 3 - eine Anordnung von Kreisringsegmenten im Schnitt, bei denen die Ruhevorspannung mit Distanzscheiben erzielt wird.

Figur 4 - eine Ankerscheibe mit aufgenieteten Kreisringsegmenten

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einer zweiten Ausführungsform, und zwar wie bei Figur 2 vor dem Zusammenbau mit der Nabe, und Figur 5 - einen Schnitt längs der Linie A-B aus Figur 4.

In Figur 1 besteht eine elektromagnetisch betätigte Reibungskupplung oder Bremse aus einer ersten Kupp lungs- oder Bremshälfte 12 in Form eines Magnetteils und aus einer zweiten Kupp lungs- oder Bremshälfte 14. Beim Magnetteil ist ein Magnetkörper 18 mit einer Antriebswelle 16 drehbar, jedoch nicht axial verschiebbar befestigt. An einem stirnseitigen Teil 2o des Magnetkörpers 18 kommt eine Ankerscheibe 24 der zweiten Kupp lungs- oder Bremshälfte 14 im eingekuppelten Zustand derart zürn Anliegen, daß eine kraftschlüssige Drehmomentenübertragung möglich ist. Der Kupplungsvorgang kann mittels einer Arbeits- oder Rühestrombe-tätigung erfolgen.

Die Ankerscheibe 24 ist mittels der Übertragungselemente 28, die in einer stirnseitigen Aussparung 36 einer Nabe 22 der zweiten Kupplungs- oder Bremshälfte 14 liegen, mit der Nabe drehfest, jedoch axial verschiebbar verbunden. Die Nabe 22 ist axial nicht verschiebbar und auf der Antriebswelle 16 entsprechend gelagert. Die Obertragungselemente 28 sind einerseits mit der Ankerscheibe 24 und andererseits mit der Nabe 22 durch Schrauben 32 und/oder Nieten 33 verbunden.

Im Ruhezustand liegt die Ankerscheibe 24 infolge einer Ruhevorspannung der Obertragungselemente 28 stirnseitig an der Nabe 22 an. Zwischen der anderen Stirnseite der Anker scheibe 24 und dem Teil 2o des Magnetkörpers 18 befindet sich dabei ein freier Luftspalt s. Beim Einkuppeln verschiebt sich die Ankerscheibe 24 infolge der magnetischen Anziehung des Magnetkörpers 18 gegen die federnde Wirkung der übertragungselemente 28 in axialer Richtung bis zum Berühren des Teils 2o. Beim Auskuppeln und damit bei einer verschwindenden Magnetkraft wird die Ankerscheibe 24 durch die Federwirkung der übertragungselemente 28 wieder gegen die Nabe 22 gezogen und liegt an dieser unter einer bestimmten Ruhevorspannung an. -6-

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Alle übertragungselemente 28 haben die Form von Kreisringsegmenten, und gemäß Ausführungsbeispiel nach Figur 2 werden drei Kreisringsegmente 281 verwendet, die unter Freilassung von Zwischenräumen zu einem Kreisring zusammengesetzt sind. In der Darstellung befinden sich die Kreisringsegmente 281 vor dem Zusammenbau mit der Nabe 22 auf der Ankerscheibe 24 und sind mit dieser mittels Nieten 33 verbunden. Die den Nieten 33 abgewandten Enden werden beim Zusammenbau mit der Nabe 22 entsprechend verbunden. Selbstverständlich ist es auch möglich, statt der Nieten 33 Schrauben 32 oder dergleichen als Befestigungsglieder zu verwenden. Auch können die Kreisringsegmente 281 verlängert sein, so daß sie sich gegenseitig zu einem vollen Kreisring erganzen. Auch eine gegenseitige Überlappung der Kreisringsegmente 281 kann vorgesehen sein.

Aus Figur 1 ist ersichtlich, daß die Ruhevorspannung der übertragungselemente 28 dadurch erzielt wird, daß die mit der Nabe 22 und der Ankerscheibe 24 verbundenen Enden der übertragungselemente 28 im eingebauten und ausgekuppelten Zustand axial verlagert sind. Während diese hohe Vorspannung nach Figur 1 mittels der Aussparung 36 erzielt wird, ist aus Figur 3 zu erkennen, daß eine solche Ruhevorspannung auch mittels zusätzlicher Distanzscheiben 4o erzielbar ist, die zumindest an einem Befestigungsende des Übertragungselements 28 untergelegt sind. Auch in diesem Fall ergibt sich im ausgekuppelten Zustand eine Axialverlagerung entgegengesetzter Befestigungsenden der übertragungselemente 28.

Bei der Ausführungsform gemäß Figur 4 sind zwei übertragungselemente 282 unter gegenseitiger Überlappung vorgesehen. Sie sind entsprechend Figur 2 vor dem Zusammenbau mit der Nabe 22 auf der Ankerscheibe 24 angeordnet und mit dieser über Schrauben 32 verbunden. Ein mit der Nabe 22 zu verbindendes Ende 34 des Kreisringsegments 282 bzw. Übertragungselements führt über eine nicht näher bezeichnete Befestigungsöffnung zurSchraube 32, die das Kreisringsegment mit der Ankerscheibe 24 verbindet. Entgegen dem Ausführungsbeispiel aus Figur 2 ist das Kreisringsegment 282 jedoch

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nicht an dieser Stelle abgeschnitten, sondern führt unter ständiger Berührung der Ankerseheibe 24 unter einem ebenfalls mit der Nabe 22 zu verbindenden Ende 36 des nächsten Kreisringsegmentes 282 sowie Ober dessen Befestigung mit der Ankerscheibe 24 bis zum Ende 38. Die beiden Kreisringsegmente 282 sind, wie auch die Kreisringsegmente 281 aus Figur 2, gleich ausgebildet, wobei sich gemäß Figur 4 je zwei diametral gegenüberliegende Befestigungspunkte mit der Ankerscheibe 24 und mit der Nabe 22 ergeben. Alle Befestigungsöffnungen befinden sich, wie auch beim Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2, auf einem Teilkreis, und die Kreisringsegmente 282 weisen eine Bogenlänge von mehr als 27o° auf. Aus Figur 5, die einen Schnitt gemäß der Linie A-B aus Figur 4 darstellt, ist deutlich die Überlappung der Kreisringsegmente 282 zu erkennen. Die axiale Verlagerung zur Erzeugung der Ruhevorspannung ist bei diesem Ausführungsbeispiel ebenfalls durch eine Aussparung 36 gemäß Figur 1 und/oder durch Distanzscheiben 4o gemäß Figur 3 erzielbar.

Während sich die Aussparung 3o gemäß^igur 1 in der Nabe 22 befindet, kann diese selbstverständlich auch in der Ankerscheibe 24 angeordnet sein. Auch ist es möglich, statt nur eines Obertragungselementes 28 in Form der Kreisringsegmente 281 oder 282 auch mehrere dieser Kreisringsegmente übereinander zu schichten. Dies ist bei einer Aussparung 3o insbesondere dann möglich, wenn die Tiefe dieser Aussparung 3o vergrößert wird. Die federnde Länge der Kreisringsegmente kann durch Variation des Außendurchmessers bzw. des Innendurchmessers verändert werden. Auch ist es selbstverständlich möglich, jede beliebige andere Anzahl von Kreisringsegmenten 281 oder 282 vorzusehen. Es ist jedoch zweckmäßig, nicht weniger als zwei Kreisringsegmente zu verwenden, damit eine einigermaßen gleichmäßige Belastung in ümfangsrichtung möglich ist. Insbesondere bei Geräten mit kleinerem Durchmesser können nur zwei Kreisringsegmente verwendet werden, die allerdings dann gemäß Figur 4 mindestens zweimal mit der Ankerscheibe 24 und/oder mit der Nabe 22 verbünden werden sollte, da hierdurch eine sicherere und eindeutigere Zentrierung erfolgt.

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Während es eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung ist, die Kreisringsegmente aus einem relativ dünnen Federstahlblech herzustellen, ist es auch nßglich, andere geeignete Materialien zu verwenden. Diese müssen jedoch dergestalt sein, daß sie einerseits eine genügende Rückstellkraft in achsialer Richtung aufbringen können und andererseits eine einwandfreie Drehmomentenübertragung gewährleisten;

Der wesentliche Vorteil der neuen Reibungskupplung oder Bremse besteht darin, daß sich die Übertragungselemente in Form von Kreisringsegmenten in äußerst einfacher und zweckmäßiger Weise in den Gesamtaufbau integrieren lasseh. Sie ermöglichen eine weitgehende Variation der Anzahl und der jeweiligen Länge und Befestigungsarten der Kreisringsegmente, wobei es allein durch die Anzahl der Kreisringsegmente möglich ist, die Rückstellkräfte zu variieren. Da alle Befestigungspunkte auf einem Teilkreis liegen, ist die Herstellung der in Eingriff stehenden Teile besonders einfach. Im übrigen ist auch eine gleichmäßige Kräfteverteilung gewährleistet. Da außerdem alle Kreisringsegmente in gleichem Drehsinn abgebogen sind, werden bei einer Drehmomentenübertragung alle Kreisringsegmente gleichmäßig belastet. Je nach dem Drehsinn und der Anordnung der Antriebsseite unterliegen alle Kreisringsegmehte - abgesehen von ihrer Biegung - im wesentlichen einer Druck- oder Zügbeanspruchung. Infolge der stets gleichstarken Belastung der verschiedenen Kreisringsegmente wird auch nach längerem Betrieb sowie einer nicht vermeidbaren Verschleißerscheinung eine sichere und gleichmäßige Funktion erzielt. Ferner kann in einfacher Weise mit einer Aussparung und/oder Distanzscheiben eine wirkungsvolle Ruhevorspannung für die Kreisringsegmente eingestellt werden.

Patentansprüche

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Claims (9)

1. Patentansprüche

   Elektromagnetisch betätigte Reibungskupplung oder Bremse mit einem axial festgelegten und eine Kupplungs- oder Bremshälfte bildenden Magnetteil sowie mit einer weiteren Kupplungsoder Bremshälfte, bei der eine ebenfalls axial festgelegte Nabe mittels übertragungselementen mit einer zwischen beiden Kupplungs- oder Bremshälften axial beweglichen Ankerscheibe drehfest verbunden ist, wobei die übertragungselemente federnd ausgebildet sind, auch im ausgekuppelten Zustand eine achsiale Ruhevorspannung aufweisen, mit ihren Befestigungsenden auf einem zur Drehachse zentrischen Kreis liegen und in Umfangsrichtung gleichsinnig zunächst mit der Nabetew. Ankerscheibe und dann mit der Ankerscheibe bzw. Nabe verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die übertragungselemente (28) Kreisringsegmente (281, 282) darstellen, deren Befestigungspunkte mit der Nabe (22) und der Ankerscheibe (24) auf einem Teilkreis liegen.
2. 2. Kupplung oder Bremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kreisringsegmente (281, 282) in einer Aussparung (3o) der Nabe (22) oder der Ankerscheibe (24) liegen und mit diesen Teilen (22, 24) unter Vorspannung an axial unterschiedlichen Stellen verbunden sind.
3. 3. Kupplung oder Bremse nach vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß drei Kreisringsegmente (281) vorgesehen sind.
4. 4. Kupplung oder Bremse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kreisringsegmente (281) einen unterbrochenen Kreisring

   bilden. "²"

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5. 5. Kupplung oder Bremse nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Kreisringsegmente (282) unter gegenseitiger Überlappung so angeordnet sind, daß jedes Kreisringsegment (282) mindestens an zwei aufeinanderfolgenden Stellen mit der Nabe (22) oder Ankerscheibe (24) verbunden ist.
6. 6. Kupplung oder Bremse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Stelle des einen mit der ersteh Stelle des anderen Kreisringsegmentes (282) zusammenfällt.
7. 7. Kupplung oder Bremse nach vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Kreisringsegmente (281, 282) übereinandergeschichtet sind.
8. 8. Kupplung oder Bremse nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,dadurch gekennzeichnet, daß statt einer Aussparung (36) an zumindest einer der angrenzenden Befestigungspunkte eines Kreisringsegments (281, 282) eine oder mehrere Distanzscheiben (4o) zürn axialen Verspannen untergelegt sind.
9. 9. Kupplung oder Bremse nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die federnde Länge der Kreisringsegmente (281, 282) durch Variation des Außendurchmessers veränderbar ist.

   lo. Kupplung oder Bremse nach vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Kreisringsegmente (?,81, 282) aus Federstahl bestehen.

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