DE2522951A1 - Magnet-reibkupplung oder -bremse - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Elektro-Magnet-Reibkupplung oder -bremse, bei denen eine Anordnung von axial gegeneinander beweglichen, zusammenwirkenden Kupplungs- oder Brem sen-Reibgliedern, ζ. Β. mit einer Reibscheiben- oder -lamellenanordnung oder einem Paket zur Antriebsübertragung oder zur Bremsung betätigt wird durch das Schließen einer magnetischen Durchflutung zwischen einem Elektromagneten und einem Anker oder Läufer (Fach) der Reibglieder üblicherweise, jedoch nicht zwangsweise, durch die Reibscheibenanordnung oder das Paket, wobei der Elektromagnet, der Läufer und die Reibscheibenanordnung oder das Paket üblicherweise die Hauptarbeitsteile der Kupplung oder der Bremse enthalten und auch ein Innenteil wie eine Nabe, Buchse, Achse oder Welle aufweisen können.

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Bei einer solchen Kupplung oder bei einer ähnlichen, als Bremse wirkenden Anordnung soll eine gute, d.h. kurze Freigabe- oder Lose-Zeit der magnetisch zusammenwirkenden Arbeitsteile erhalten werden, die abhängig ist von der Abklingzeit oder Abfallzeit des Magnetfeldes, wobei auch gute Verschleißeigenschaften zwischen (mechanisch) zusammenwirkenden Teilen der Kupplung erreicht werden sollen, da das die Arbeits- oder Lebensdauer beeinflußt, die im allgemeinen als abhängig von der Anzahl der Ein-Aus-Schaltspiele oder der Anzahl der Betätigungen angesehen werden kann, bevor ein Auswechseln oder Reparieren notwendig erscheint, wobei auch die Übertragungs-Belastung, der die Kupplung im Betrieb ausgesetzt ist, zu berücksichtigen ist.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Kupplung oder Bremse dieser Art in ihrer Wirkungsweise zu verbessern und bei ihr eine Isolation so vorzusehen, daß auf das übliche (Magnet-)Fluß-Isolierglied oder die Isolierbuchse zwischen dem Elektromagneten und einem Innenteil, wie der Kupplungs- oder Bremsennabe oder -welle, auf der die Kupplung oder Bremse befestigt ist, verzichtet werden kann.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Kennzeichen des Anspruchs 1 gelöst.

Die Erfindung ist auch anwendbar auf sog. ausfallsichere Bremsen, bei denen die Reibglieder oder -scheiben bei einem Stillstand oder Ausfall der Stromversorgung des Elektromagneten zusammengeführt werden.

Die Erfindung wird anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführ ungsbeispiels näher erläutert. Die einzige Figur zeigt im Längsschnitt

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eine typische Mehrscheiben-Magnetkupplung der eingangs genannten Art.

Die dargestellte Kupplung besteht aus einer Buchse oder Nabe 1 zur Befestigung auf einer Welle oder Achse und zum Tragen oder Haltern eines Reibscheiben-Pakets 2 zwischen einem Elektromagneten 3, der gegenüber der Nabe 1 axial befestigt ist, und einer Joch-Anker- oder Läuferplatte 4, z.B. einem Ring, der gegenüber der Nabe 1 axial beweglich ist.

Die Scheiben des Pakets 2 sind axial beweglich durch einerseits abwechselnde Gegenscheiben 2a, die mit der Nabe 1 auf herkömmliche Weise drehfest verbunden sind, und andererseits abwechselnde Reibscheiben 2b, die mit einem Ankerkörper 5 in Mitnehmerverbindung stehen, so daß die Nabe 1 und der Ankerkörper 5 entweder durch Wirkung des Scheiben-Pakets 2 zusammengekuppelt (eingerückt) oder zur Relativbewegung gelöst (ausgerückt) werden können, wobei ein ähnlicher Betrieb auch für eine Bremsung erreichbar ist.

Wenn, wie dargestellt, der Elektromagnet 3 fest mit der Nabe 1 verbunden ist, sind Schleifringe 7 zur Stromabnahme von (nicht dargestellten) Bürstenstromabnehmern und zur Stromzufuhr zum Elektromagneten 3 vorgesehen.

Wenn der Elektromagnet 3 durch zugeführten Strom erregt ist, wird ein geschlossener Weg 8 des Magnetflusses erzeugt, d.h. eine magnetische Durchflutung erreicht, die das Scheiben-Paket 2 durchdringt und die Läuferplatte 4 in einer Richtung zum Zusammenpressen oder Schließen des zwischen ihr und dem Elektromagneten 3 liegenden Scheiben-Pakets 2-be-

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wegt, damit ein Antrieb oder eine Übertragung zwischen der Nabe 1 und dem Ankerkörper 5 bewirkt werden kann.

Bei einem Ausführungsbeispiel der Kupplung ist erfindungsgemäß die Läuferplatte 4 teilweise oder vollständig pl attiert oder auf andere Weise mit einem Belag oder einer dünnen Schicht oder Beschichtung aus Messing versehen, das eine (magnet-)flußisolierende, -hemmende oder -begrenzende Wirkung besitzt, wodurch die Freigabe- oder Lösezeit der Kupplung um 12 - 20 % verbessert wird. Praktische Versuche haben ergeben, daß bei einer Kupplung mit einer messingbeschichteten Läuferplatte 4 die Freigabe-Ansprechzeit 170 ms betrug, gegenüber einer gleichen Kupplung mit unbeschichteter Läuferplatte, bei der die Freigabe-Ansprechzeit etwa 197 ms betrug.

Es konnte auch festgestellt werden, daß die messingbeschichtete Läuferplatte 4 die Verschleißeigenschaften der Kupplung stofflich verbessert. Während sich nämlich bei einer unbeschichteten Läuferplatte bei etwa 50 000 Schaltspielen oder Betätigungen ein meßbarer Verschleiß von etwa 0,075 mm bis 0,125 mm (0,003" bis 0,005") ergab, konnte kein merkbarer Verschleiß bei einer vergleichbaren Kupplung mit messingplattierter Läuferplatte 4 selbst nach mehr als einer Million Schaltspielen festgestellt werden.

Die Messingplattierung der Läuferplatte 4 kann in der Größenordnung 0,1 mm (0,004 ") Dicke liegen, wobei jedoch diese Beschichtung bis zu 0,25 mm (0,010 ") bei einer Mindestdicke von etwa 0,025 mm (0,001 ") betragen kann. Die Läuferplatte 4 bzw. der Läufer kann lediglich teilweise mit Messing plattiert oder beschichtet sein, z.B. auf der Wirk- oder Arbeitsfläche 40.

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Um eine befriedigende Plattierung zu erhalten, kann zunächst eine Kupfer- oder Cadmiumschicht auf die Läuferplatte 4, z.B. mit einer Dicke von 0,05 mm (0,002"), und dann darauf einer Messingoberflächenschicht aufgebracht werden, die dann etwa 0,025 mm (0,001 ") dick sein kann.

Der flußhemmende Werkstoff oder das Messing kann ebenso oder zusätzlich in der beschriebenen Weise auf der Wirk- oder Arbeitsfläche 30 des Elektromagneten 3 aufgebracht sein. Der Werkstoff kann auch auf mindestens einem anderen Oberflächenbereich der Kupplung oder der Bremse aufgebracht sein, z.B. um eine wirksame radialflußhemmende Sperre oder Trennung zwischen Bohrung oder Öffnung 31 des Elektromagneten 3 und der Nabe 1 und/oder einer Welle, auf der die Kupplung befestigt ist, vorzusehen, wobei dann auf die sonst übliche flußisolierende Buchse oder Hülse 6 zwischen dem Elektromagneten 3 und der Nabe 1 verzichtet werden kann. In gleicher Weise kann die Öffnung oder Bohrung 41 des Läufers oder der Läuferplatte 4 mit dem flußhemmenden Werkstoff beschichtet sein.

Bei einer weiteren gleichwertigen oder zusätzlichen Anwendung des flußhemmenden Werkstoffs kann dieser durch Plattieren oder anderes Beschichten auf die Flächen 20 der Scheiben 2 a und/oder 2 b und auch in ihre Öffnungen oder Bohrungen 21 aufgebracht werden, wobei selbstverständlich die Arbeitsteile der Kupplung und deren Flächen, auf die der flußhemmende Werkstoff aufgebracht wird, gemäß den im Einzelfall zutreffenden Bedingungen gewählt werden. Deshalb kann der Umfang der Nabe 1 oder einer Welle, auf der die Kupplung befestigt ist, zur Radialflußisolation mit dem Werkstoff beschichtet sein.

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Ein anderer geeigneter Werkstoff, der ein Hemmen oder Beschränken des Flußdurchtritts durch das beschichtete Teil bzw. die beschichteten Teile, z.B. die Läuferplatte 4 und/oder den Elektromagneten 3 und/ oder die Kupplungsscheiben 2a, 2b bewirkt, kann ebenso verwendet werden, und die Beschichtung kann z.B. aus Sinterbronze oder Keramikwerkstoff bestehen.

Es kann auch eine Beschichtung oder Auskleidung mit Aluminiumbronze in Form eines heißplasmagespritzten Auftrags (coating) vorgesehen sein, der sowohl einen guten flußhemmenden Auftrag bzw. eine flußliemmende Beschichtung bildet, als auch gute Verschleißeigenschaften besitzt. Darüber hinaus und wegen der guten Haftwirkung oder -verbindung, die zwischen der aufgespritzten Beschichtung und dem Grundwerkstoff der Läuferplatte bzw. dem mindestens einen anderen Kupplungsteil erreicht wird, ist die aufgespritzte Beschichtung nicht einer Blasenbildung, einem Abheben, einem Abrieb oder einer anderen Zerstörung bei ihrer Verwendung ausgesetzt, die bei einer plattierten Beschichtung unter ungünstigen Betriebsbedingungen auftreten kann.

Eine unter der Handelsbezeichnung Metco 5IF erhältliche Aluminiumbronze hat sich als besonders wirksam zum Herstellen einer Beschichtung oder Auskleidung mittels Heißplasmaspritzen gezeigt.

Ein weiterer Werkstoff mit befriedigenden flußhemmenden und verschleißfesten Eigenschaften, der auch für Heißplasmaspritzen verwendbar ist, ist ein Werkstoff mit hohem Molybdängehalt wie z. B. die unter dem Handelsnamen Metco 505 erhältliche Legierung.' Die Dicke der auf diese Weise erhältlichen Beschichtung oder Auskleidung kann in der Grö-

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ßenordnung 0,05 mm (0,002") liegen. Die aufgespritzte Legierung hat eine hochfeste Selbstklebe- oder -haftwirkung mit dem z.B. Läufer und erfordert üblicherweise kein Schmelzen od. dgl. nach dem Spritzen.

Insbesondere dann, wenn der Elektromagnet direkt mit dem Läufer zusammenwirkt, ist die Arbeitsfläche des Elektromagneten vorzugsweise ebenfalls mit dem flußhemmenden Werkstoff beschichtet. Bei einer Ausfall- oder Betriebssicherungs-Bremse zieht der Elektromagnet bei Erregung einen durch eine Feder vorgespannten Läufer so an, daß die Scheiben des Scheiben-Pakets sich nicht berühren. Bei Ausfall oder Unterbrechung der Stromversorgung des Elektromagneten wird der Läufer durch die Federvorspannung gelöst, um das Scheibenpaket zusammenzuschließen und so eine Bremswirkung zu erzielen.

Bei der Erfindung ist es weiterhin vorteilhaft, daß die Beschichtung des flußhemmenden Werkstoffs auch korrosionsbeständig sein kann, was bei den im einzelnen beschriebenen Beschichtungs-Werkstoffen der Fall ist.

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Claims (10)

Patentansprüche

1.) Magnet-Reibkupplung oder -bremse, bei denen einige Arbeitsteile Reibglieder besitzen, dabei mindestens einen Elektromagneten und einen damit zusammenwirkenden Läufer, die beide koaxial zu einem Innenteil befestigt sind zum Reibschluß durch Schließen eines Magnetfluß-Kreises zwischen dem Elektromagneten und dem Läufer, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil der Arbeitsflächen (20, 30, 40) mindestens eines Reibglieds (2, 3, 4), das der Magnetfluß durchsetzt ("Weg 8) mit einem magnetflußhemmenden Werkstoff zum Hemmen des Magnetflusses beschichtet ist, um dadurch die Reibglieder (2, 3, 4) bei Entregen des Elektromagneten (3) schnell zu lösen.

2. Kupplung oder Bremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung aus Messing, wie einer Messingplattierung, besteht.

3. Kupplung oder Bremse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Messing-Beschichtung eine Messingplattierung auf Kupf erg rundlag e ist, z.B. durch Anfangsplattierung mit Kupfer und anschließender Messingplatfierung darauf.

4. Kupplung oder Bremse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Messing-Beschichtung eine Messingplattierung auf Cadmiumgrundlage ist, z. B. durch Anfangsplattierung mit Cadmium und anschließender Messingplattierung darauf.

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-f. 2S22951

•J.

5. Kupplung oder Bremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung aus Sinterbronze besteht.

6. Kupplung oder Bremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung aus Keramikwerkstoff besteht.

7. Kupplung oder Bremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung aus Aluminiumbronze besteht.

8. Kupplung oder Bremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung aus einer Legierung mit hohem Molybdängehalt besteht.

9. Kupplung oder Bremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung aus einem durch Heiß plasmaspritzen aufgebrachten Metall besteht.

10. Kupplung oder Bremse nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch eine weitere Beschichtung mit flußhemmenden Werkstoff an mindestens einem Teil der Flächen (21, 31, 4l) mindestens eines Arbeitsteils (l, 2, 3, 4) der Kupplung oder Bremse, um den Radialfluß zu hemmen und um dadurch eine Isolation zwischen den äußeren
und inneren Arbeitsteilen (l, 2, 3, 4) der Kupplung oder Bremse zu
erreichen.

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Leerserte