DE2634818A1

DE2634818A1 - Elektromagnetische rollenkupplung

Info

Publication number: DE2634818A1
Application number: DE19762634818
Authority: DE
Inventors: Paul Francis Giometti
Original assignee: Purolator Products Co LLC
Current assignee: Purolator Products Co LLC
Priority date: 1975-08-25
Filing date: 1976-08-03
Publication date: 1977-03-10
Also published as: JPS6053210B2; FR2322299A1; JPS5227951A; GB1523499A; US4030581A

Description

Elektromagnetische Rollenkupplung

Die Erfindung bezieht sich auf elektrisch betätigte Reibungsvorrichtungen und richtet sich insbesondere auf Elektromagnetkupplungen.

Reibungskupplungen der bisherigen Bauart weisen gewöhnlich gegenüberliegende Oberflächen auf dem An- und Abtriebsglied auf, die miteinander in Eingriff gebracht werden, so daß ein Reibungsantrieb zur Verbindung der Glieder entsteht. Während Kupplungen dieser Art gute Steuereigenschaften aufweisen, erfordern sie doch eine wesentliche Kraft, um einen Schlupf der Reibungsglieder relativ zueinander bei Abgabe verhältnismäßig hoher Drehmomente zu irerhindern. Wenn ein Elektromagnet für das wechselseitige Einrücken der Glieder benutzt wird, sind verhältnismäßig hohe Ströme erforderlich.

Um dieses Problem zu vermeiden werden Überlaufkupplungen zur Abgabe hoher Drehmomente verwendet, wobei gewöhnlich Rollen

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oder Kugeln zwischen An- und Abtriebsglied vorgesehen sind. Eines der Glieder weist Kurvenflächen zum Eingriff der Rollen- oder Kugeln und Schaffung einer Antriebsverbindung zwischen den Gliedern auf. Wenn die Rollen oder Kugeln auf die Kurvenfläche auflaufen, werden sie zwischen den Gliedern verteilt und neigen dazu auf den Kurvenflächen höher zu laufen, so daß sie die Glieder miteinander versperren. In einigen Fällen, insbesondere nach einem gewissen Verschleiß der Oberflächen, war es ächwierig, die Kupplung wieder auszurücken.

Die Erfindung bezieht sich auf Reibungskupplungen und vermeidet die bei solchen Kupplungen vorhandenen Schwierigkeiten durch Verwendung von Rollen oder Kugeln zwischen dem An- und Abtriebsglied ähnlich wie bei Überlaufkupplungen in der oben beschriebenen Art, jedoch mit der Ausnahme, daß die Gegenflächen auf Antrieb- und Abtriebsglied so ausgebildet sind, daß sich die Rollen oder Kugeln nicht fest zwischen An- und Abtriebsglied verkeilen, wenn die Gegenflächen miteinander in Eingriff kommen. Stattdessen werden die Rollen oder Kugeln in Reibungseingriff mit den Gegenflächen gebracht und dort durch Finger gehalten, die durch einen Eü&tromagneten gesteuert sind. Um ein zwangsläufiges Ausrücken der Kupplung sicherzustellen, bewegen die Finger die Rollen oder Kugeln auch außer Eingriff mit wenigstens einer der Gegenflächen.

Eine Kupplung gemäß der vorliegenden Erfindung erreicht die Zwangssteuerung der Reibungskupplungen, vermeidet aber hohe Ströme und insbesondere den Nachteil der Überlaufkupplungen.

Die Kupplung liefert auch eine Antriebsverbindung zwischen An- und Abtriebsglied unabhängig von der Drehrichtung des Antriebsgliedes.

Die Erfindung schafft somit eine elektromagnetische Rollenkupplung mit einem Antriebsglied und einem Abtriebsglied mit einander gegenüberliegenden nicht parallelen Gegenflächen, zwischen denen Rollen o. dgl. angeordnet sind, mit Vorrichtungen

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ziir Erzeugung einer Relativdrehbewegung zwischen An- und Abtriebsglied bei ausgerückter Kupplung, mit einer die Kupplung betätigenden Elektromagneten mit mehreren so ausgebildeten und angeordneten Fingern, daß sie die Rollen mit den einander gegenüberliegenden Gegenflächen in Eingriff bringen und einen Reibungsantrieb zwischen An- und Abtriebsglied erzeugen, wenn der Elektromagnet erregt ist.

Die Zeichnungen zeigen in

Fig. 1 einen Axialschnitt durch eine Blfektromagnetkupplung gemäß der Erfindung; und in

Fig. 2 einen senkrechten Vertikalschnitt im wesentlichen längs der Linie 2-2 der Fig. 1.

Nach der Zeichnung enthält die erfindungsgemäße Slektromagnetische Kupplung ein Antriebsglied 1, das auf einem Abtriebsglied 3 mittels eines Lagers 5 frei drehbar ist, wenn die Kupplung ausgerückt ist. Das Antriebsglied 1 weist eine Scheibe 7 zum Anschluß des Antriebsgliedes an einen Motor o. dgl. auf. Das Antriebsglied enthält ferner einen Ringförmigen äußeren Magnetpol 9.

Das Abtriebsglied 3 enthält eine Hülse 11, die auf einer nicht geteichneten Welle mit Hilfe eines Keiles o. dgl. befestigt ist. Ein innerer Magnetpol 13 ist einstückig mit der Hülse 11 radial innerhalb des äußeren Poles 9 ausgebildet und weist eine im wesentlichen dreieckige Form auf. Ein Elektromagnet 15 ist drehbar auf der Hülse 11 mit Hilfe eines Lagers 17 gelagert und enthält einen Ringkern 19 aus Magnetmaterial mit im wesentlichen U-förmigem Querschnitt, wobei zwischen den Schenkeln dieses U die Spule 21 angeordnet ist. Die Spule wird durch eine nicht gezeichnete elektrische Quelle zum Einrücken der Kupplung erregt. Eine Druckscheibe 23 an einem Ende des Elektromagneten legt sich gegen einen an der Hülse 11 befestigten Ring 25. Die Hülse dreht sich relativ zum Elektromagneten 15, wenn die Kupplung eingerückt ist, um die Verwendung von Schleifringen zur Ver-

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sorgung des Elektromagneten zu vermeiden.

Auf dem Kern 19 des Elektromagneten ist auf den Schenkeln des U eine Bremse 27 befestigt. Die Bremse weist einen Bremsbelag aus nicht magnetischem Reibungsmaterial 29 auf der den Polen 9 und 13 benachbarten Oberfläche auf.

Ein ringförmiger Anker 31 aus Magnetmaterial umgibt die Hülse und ist zwischen Bremse 27 und den Polen 9 und 13 eingesetzt. Die im inneren Pol 13 untergebrachten Federn erstrecken sich in Achsrichtung der Hülse 11 und drücken den Anker 31 in Eingriff mit der Bremse 27, wenn der Elektromagnet stromlos ist. Zwischen innerem Pol 13 und äußerem Pol 9 sind mehrere Rollen 35 eingesetzt. Ihre Lage zwischen den nicht parallelen einander gegenüberliegenden Gegenflächen auf den Polen wird durch bogenförmige Finger 37 aus nicht magnetischem Material bestimmt, die am Anker 31 befestigt sind.

Wenn der Elektromagnet stromlos ist, ist die Kupplung ausgerückt und der Anker 31 wird durch die Federn 33 in Eingriff mit der Bremse 27 gedrückt und die Rollen 35 sind von wenigstens einer der Gegenflächen auf den Polen 9 und 13 gelöst, so daß das Antriebsglied 1 relativ zum Abtriebsglied 3 umlaufen kann. Die Kupplung wird eingerückt durch Erregen des Elektromagneten 15, worauf der Anker 31 vom inneren und äußeren Pol magnetisch angezogen wird und mit dem äußeren Pol 9 umzulaufen beginnt. Die Finger 37 auf dem Anker 31 bewegen die Rollen 35 zwischen den Gegenflächen, bis die Rollen mit den Seiten der dreieckigen Oberfläche des inneren Poles 13 und der inneren kreisförmigen Oberfläche des äußeren Poles 9 in Eingriff kommen und somit eine Antriebsverbindung zwischen Antriebsglied 1 und Abtriebsglied herstellen. Das vom Antriebsglied auf das Abtriebsglied übertragene Drehmoment wird durch den Reibungseingriff der Rollen mit den Gegenflächen auf den Polen und dem Magneteingriff des Ankers 31 mit den Polen bestimmt. Sollte ein Schlupf zwischen An- und Abtriebsglied wegen erhöhter Belastung auftreten, dann bewegen die Finger 37 auf dem Anker 31 die Rollen 35 in engeren

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Eingriff mit den Seiten der dreieckförmigen Oberfläche des inneren Poles 13 und der kreisförmigen Oberfläche des Poles 9. Die dreieckförmige Oberfläche auf dem inneren Pol 13 und die kreisförmige Oberfläche auf dem Pol 9 sind so ausgebildet und angeordnet, daß die Rollen 35 mit beiden Gegenflächen durch die Finger 37.auf dem Anker 31 in Reibungseingriff gehalten werden, wodurch ein Verkeilen der Rollen zwischen den Gegenflächen verhindert wird, wie es normalerweise bei Überlaufkupplungen der Fall ist, die Kurvenflächen verwenden. Die Gegenflächen auf den Polen 9 und 13 sind so ausgebildet und angeordnet, daß die Kupplung antriebsmäßig das Antriebsglied mit dem Abtriebsglied unabhängig von der Drehrichtung des Abtriebsgliedes verbindet.

Die Kupplung wird ausgerückt durch Stromlosmachen des Elektromagneten, worauf der Anker 31 durch die Federn 33 in Eingriff mit der stationären Bremse 27 bewegt wird. Der Anker 31 beginnt die Drehung zu unterbrechen und die Finger 37 lösen die Rollen 35 von der inneren Oberfläche des äußeren Poles 9, so daß eine Antriebsverbindung zwischen An- und Abtriebsglied nicht mehr besteht und das Abtriebsglied aufhört umzulaufen. Während bei der als Beispiel angegebenen Kupplung Rollen verwendet sind, kann man selbstverständlich auch Kugeln oder andere geeignete Einrichtungen verwenden, so daß der Ausdruck "Rollen" nicht im einschränkenden Sinne zu verstehen ist. Die Kupplung kann auch ausrücken, wenn der Elektromagnet erregt wird und Einrücken, wenn er stromlos gemacht wird, in dem man die Richtungen der Kraft umkehrt, die vom Elektromagneten und den Federn auf den .Ankern ausgeübt wird.

Eine Kupplung gemäß der vorliegenden Erfindung hat die Steuer möglichkeiten einer Reibungskupplung und den Antriebseingriff einer Überlaufkupplung. Die Kupplung benötigt weniger Leistung und liefert mehr Drehmoment als eine Reibungskupplung. Einrücken und Ausrücken der Kupplung erfolgt zwangsläufig, da die Finger die. Lage der Rollen zwischen den Gegenflächen zwangsläufig einstellen und dadurch die Verwendung von Federn für diesen Zweck entfällt.

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Außerdem verbindet die Kupplung das Abtriebsglied mit dem · Antriebsglied im Antriebssinn, auch wenn die Drehrichtung des Antriebsgliedes umgekehrt wird.

- Patentansprüche: -

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Claims

Patentansprüche

1. Elektromagnetkupplung mit einem Antriebsglied. (1) und einem Abtriebsglied (3) miteinander gegenüberliegenden, nicht parallelen Flächen, zwischen denen Rollen (35) angeordnet sind, mit Vorrichtungen zur Erzeugung einer Relativdrehbewegung zwischen An- und Abtriebsglied (1^ bzw. 3) bei ausgerückter Kupplung, mit einem die Kupplung betätigenden Elektromagneten (15) mit mehreren so ausgebildeten und angeordneten Fingern (37), daß sie die Rollen (35) o. dgl. mit den einander gegenüberliegenden Gegenflächen in Eingriff bringen und einen Reibungsantrieb zwischen An- und Abtriebsglied erzeugen.

2. Elektromagnetkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Finger (37) so ausgebildet und angeordnet sind, daß sie die Rollen (35) zum Ausrücken der Kupplung mit wenigstens einer der einander gegenüberliegenden Gegenflächen außer Eingriff bringen.

3. Elektromagnetkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Elektromagnet (15) einen Pol (9) auf dem Antriebsglied (1) und einen Pol (13) auf dem Abtriebsglied (3) aufweist und der Anker-(31) an die Pole (9, 13) bei Erregung des Elektromagneten (15) angezogen wird und die Relativbewegung zwischen den Polen (9, 13) die Finger (37) auf dem Anker (31) zur Bewegung der Rollen (35) o. dgl. betätigt.

4. Elektromagnetkupplung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß die einander gegenüberliegenden nicht parallelen Gegenflächen auf den Polen (9 bzw. 13) ausgebildet sind.

5. Elektromagnetkupplung nach Anspruch 4, dadurch g e kennzeichnet , daß die eine Gegenfläche auf einem Pol (9) im wesentlichen kreisringförmig und die andere Gegen-

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fläche auf dem anderen Pol (13) im wesentlichen dreieckförmig ausgebildet ist.

6. Elektromagnetkupplung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die magnetische Anziehung zwischen Anker (31) und Polen (9, 13) außerdem einen Reibungsantrieb zwischen Antriebsglied (1) und Abtriebsglied (3) schafft.

7. Elektromagnetkupplung nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet , daß die einander gegenüberliegenden nicht parallelen Gegenflächen so ausgebildet und angeordnet sind, daß bei eingerückter Kupplung ein Verkeilen der Rollen (35) o. dgl. zwischen den Gegenflächen verhindert ist.

8. Elektromagnetkupplung nach Anspruch 7, dadurch g e k e η η zeichnet , daß die eine Gegenfläche im wesentlichen kreisförmige Gestalt aufweist, während die andere Gegenfläche im wesentlichen mit dreieckförmiger Gestalt versehen ist.

9. Elektromagnetkupplung nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet , daß der Elektromagnet (15) einen Kern (19) mit darauf gewickelter Spule (21) aufweist und Kern (19) und Spule (21) auf dem Abtriebsglied (3) montiert sind und das Antriebsglied (1) relativ dazu drehbar ist.

10. Elektromagnetkupplung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß Kern (19) und Spule (21) stationär sind und das Abtriebsglied bei eingerückter Kupplung relativ dazu umläuft.

11. Elektromagnetkupplung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß eine Bremse (27) auf dem Kern (19) des Elektromagneten zum Eingriff mit dem Anker (31) befestigt ist, um die Rollen (35) o. dgl. außer Eingriff mit wenigstens einer Gegenfläche zum Ausrücken der Kupplung zu bringen.

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12. Elektromagnetkupplung nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch Federn (33), die den Anker (31) in Eingriff mit der Bremse (27) bringen, wenn der Elektromagnet stromlos ist.

13. Elektromagnetkupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Gegenflächen so ausgebildet und angeordnet sind, daß ein Reibungsantrieb in beiden Richtungen zwischen Antriebsglied (1) und Abtriebsglied (3) bei eingerückter Kupplung entsteht.

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