-
Magnetische Kopplungseinrichtung
-
Beschreibung Die Erfindung betrifft eine magnetische Kopplungseinrichtung
mit einer antreibenden und einer angetriebenen Scheibe.
-
Es sind magnetische Fluidkupplungen bekannt, bei welchen fein verteilte
magnetische Partikel in einem Ölträger den Raum zwischen den antreibenden und den
angetriebenen Scheiben oder Teilen ausfüllen, und bei welchen bei Anlegen dines
Magnetfeldes zum Erregen des Öls an der antreibenden Scheibe oder dem entsprechenden
Teil die Partikel zusammenwachsen, um dadurch Viskosekräfte zwischen den Kupplungsteilen
zu erzeugen. Infolgedessen kann die Größe eines zu übertragenden Drehmoments durch
Steuern der Größes des durch eine Spule flie-Benden Stroms gesteuert werden; die
Schwierigkeit besteht jedoch darin, daß die Ausführung von magnetischen Fluidkupplungen
sehr kompliziert ist.
-
Die Erfindung soll daher eine magnetische Kopplungseinrichtung schaffen,
welche im Aufbau sehr einfach ist, aber trotzdem sehr wirksam und in der Energieübertragung
sehr zuverlässig und betriebssicher ist. Darüber hinaus soll eine magnetische Kopplungseinrichtung
geschaffen werden, bei welcher die Drehbewegung in einer Richtung übertragen werden
kann,so daß die Drehrichtung der antreibenden Welle zu der der angetriebenen Welle
entgegengesetzt ist.
-
Gemäß der Erfindung ist daher eine magnetische Kopplungseinrichtung
geschaffen, bei welcher die Drehbewegung einer antreibenden Welle an eine angetriebene
Welle über die magnetische Kopplungseinrichtung zwischen einer antreibenden und
einer angetriebenen Scheibe übertragen werden kann, welche jeweils eine Anzahl N-
und S-Pole hat, die abwechselnd am Rand (der in der folgenden Beschreibung auch
als der magnetische Polring oder die magnetische Polbahn" bezeichnet wird,) angeordnet
sind, oder eine Anzahl koaxialer magnetischer Polringe oder -bahnen aufweisen.
-
Gemäß der Erfindung ist daher eine magnetische Kopplungseinrichtung
geschaffen, die eine von einer Antriebswelle getragene :antreibende Scheibe und
eine von der angetriebenen Welle getragene , angetriebene Scheibe aufweist, wobei
die antreibende Scheibe eine Anzahl N- und Pole, die abwechselnd am Rand entlang
angeordnet sind, oder eine Anzahl koaxialer Kreisringe, -bahnen u.ä. aufweist, die
jeweils eine Anzahl
abwechselnd angeordneter N- und S-Pole haben,
während die angetriebene Scheibe eine Anzahl N- und S-Pole aufweist, die abwechselnd
entlang des Randes angeordnet sind und deren Anzahl gleich oder verschieden von
der Anzahl der Pole auf der antreibenden Scheibe sind, wodurch dann eine Drehbewegung
der antreibenden Scheibe über die dazwischen vorgesehene magnetische Kopplungseinrichtung
an die angetriebene Scheibe übertragen werden kann.
-
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen
unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen im einzelnen erläutert. Es zeigen:
Fig.1 eine Vorderansicht einer ersten Ausführungsform einer magnetischen Kopplung
einrichtung gemäß der Erfindung; Fig.2 eine Seitenansicht von links; Fig.3 teilweise
im Schnitt eine Vorderansicht einer zweiten Ausführungsform der Erfindung; Fig.4
eine Seitenansicht von links; Fig.5 teilweise im Schnitt eine Vorderansicht einer
dritten Ausführungsform der Erfindung;
Fig.6 eine Seitenansicht
davon; und Fig.7a, b; 8a, b und 9a, b perspektivische Ansichten von vierten, fünften
und sechsten Ausführungsformen der Erfindung.
-
Zur Bezeichnung ähnlicher oder einander entsprechender Teile sind
in den Figuren dieselben Bezugszeichen verwendet. In Fig.1 und 2 ist eine erste
Ausführungsform einer magnetischen Kopplungseinrichtung gemäß der Erfindung dargestellt,
welche eine von einer Antriebswelle 3 getragene, antreibende Scheibe 1 und eine
von einer angetriebenen Welle 4 getragene, angetriebene Scheibe 2 aufweist. Eine
Anzahl N- und S-Pole sind abwechselnd entlang des Randes jeder der beiden Scheiben
1 und 2 angeordnet. Die Achsen der antreibenden und der angetriebenen Scheibe 1
und 2 stehen senkrecht aufeinander, und die Ränder der beiden Scheiben 1 und 2 sind
in einem sehr geringen Abstand voneinander angeordnet. Wenn die antreibende Welle
3 in der durch eine Pfeil A angegebenen Richtung gedreht wird, werden die Magnetpole
der beiden Scheiben 1 und 2 magnetisch so gekoppelt, daß die angetriebene Scheibe
2 in der durch einen Pfeil B angegebenen Richtung gedreht wird,und folglich die
angetriebene Welle 4 in derselben Richtung gedreht wird.
-
Bei der ersten Ausführungsform mit dem vorbeschriebenen Aufbau können
die Wellen über die magnetische Kopplungseinrichtung, welche preiswert herzustellen
ist, unter einem bestimmten Winkel gekoppelt werden, ohne daß Kegel- oder Schneckenräder
verwendet werden, welche maschinell schwierig zu bearbeiten und folglich sehr teuer
sind.
-
In Fig.3 und 4 ist eine zweite Ausführungsform der Erfindung dargestellt,
bei welcher die antreibende Scheibe 1 eine Anzahl (nämlich vier in Fig.3 und 4)
von koaxialen ringförmigen Magnetpolanordnungen 6 bis 8 aufweist, die jeweils aus
abwechselnd angeordneten Magnetpolen N und S bestehen. Die angetriebene Welle 4,
welche die angetriebene Scheibe 2 trägt, die im Aufbau im wesentlichen der anhand
von Fig.1 und 2beschriebenen Scheiben entspricht, ist durch zwei Lager 9 und 10
in axialer Richtung verschiebbar gehaltert und trägt an dem sonder angetriebenen
Scheibe 2 entfernt liegenden Ende ein Zahnrad 11, welches mit einem auf einer Abtriebswelle
15 befestigten Zahnrad 14 kämmt. Ein Gleitstück 13, das fest an der angetriebenen
Welle 4 angebracht ist, ist mittels eines Drehzapfens mit dem unteren Ende eines
Hebels 12 in der Weise verbunden, daß, wenn der Hebel 12 in einer der durch einen
mit zwei Spitzen versehenen Pfeil C angegebenen Richtung verschwenkt wird, das Gleitstück
13 in einer der durch den Pfeil D angegebenen Richtungen bewegt wird und folglich
auch die angetriebene Welle 4 in derselben Richtung bewegt wird. Infolgedessen kann
die angetriebene
Scheibe 2 mit einem der vier magnetischen Polringe
oder -bahnen 5 bis 8 magnetisch angekoppelt werden.
-
Als nächstes wird die Arbeitsweise der zweiten Ausführungsform im
einzelnen beschrieben. Wenn die antreibende Welle 3 in der durch den Pfeil A angegebenen
Richtung gedreht wird, werden die Magnetpole N und S der angetriebenen Scheibe 2
an einen der Magnetpolringe oder an eine der Bahnen 5 bis 9 angezogen und stoßen
diese ab, so daß die angetriebene Scheibe 2 in der durch den Pfeil B angegebenen
Richtung gedreht wird und auch die Abtriebswelle 15 in der durch einen Pfeil E angegebenen
Richtung gedreht wird.
-
Alle Magnetpolringe oder -bahnen 5 bis 8 bestehen aus acht Magnetpolen
N und S, so daß die antreibende und die angetriebene Scheibe 1 und 2 mit derselben
Geschwindigkeit gedreht werden, unabhängig von der Tatsache, ob die angetriebene
Scheibe 2 magnetisch an einen der Magnetpolringe oder an eine der -bahnen 5 bis
8 der antreibenden Scheibe 1 magnetisch angekoppelt ist. Jedoch werden die Umfangslängen
der Magnetpole N und S in der Reihenfolge der Magnetpolringe oder -bahnen 5 bis
9 größer, so daß die magnetische Kopplung zwischen der antreibenden und der angetriebenen
Scheibe 1 und 2 in derselben Reihenfolge in der Stärke größer wird. Wenn folglich
der Hebel 12 verschwenkt wird, um die angetriebene Scheibe mit einem bzw. einer
der vier Magnetpolringe oder -bahnen 5 bis 8 zu koppeln, kann die Drehkraft der
antreibenden Welle
3 an die angetriebene Welle 4 und damit an die
Abtriebswelle 15 in einem geforderten Verhältnis übertragen werden.
-
Statt die antreibende und die angetriebene Scheibe 1 und 2 an der
Antriebs- bzw. der angetriebenen Welle 3 und 4 anzubringen, kann die Scheibe 1 mit
den vier Magnetpolringen oder -bahnen 5 bis 8 an der angetriebenen Welle 4 angebracht
werden, während die Scheibe 2 mit einem Magnetpolring oder einer entsprechenden
Bahn an der Antriebswelle 3 in der Weise angebracht werden kann, daß die Scheibe
2 in der radialen Richtung der Scheibe 1 verschiebbar ist, wobei dann die Scheibe
2, welche nunmehr die antreibende Welle ist, magnetisch an eine der Magnetpolringe
oder -bahnen der Scheibe 1 angekoppelt werden kann, welche nunmehr wie bei der zweiten
Ausführungsform die angetriebene Scheibe ist.
-
Eine dritte, in Fig.5 und 6 dargestellte Ausführungsform entspricht
abgesehen von dem Aufbau der antreibenden Scheibe 1 im wesentlichen dem Aufbau der
zweiten, anhand von Fig.3 und 4 beschriebenen Ausführungsform. Das heißt, während
die Magnetpolringe oder -bahnen 5 bis 8 der antreibenden Scheibe 1 der zweiten Ausführungsform
dieselbe Anzahl von Magnetpolen N und S (nämlich acht) haben, weist die antreibende
Scheibe 1 der dritten Ausführungsform Magnetpolringe und -bahnen 5 bis 8 mit jeweils
einer unterschiedlichen Anzahl von N- und S-Polen auf. Das heißt, der innerste Ring
5 hat ein Paar N- und S-Pole ,der Ring 6 hat zwei Paar N- und Pole, der Ring 7
hat
drei Paar N- und Pole, und der äußerste Ring 8 hat vier Paar N- und Pole.
-
Die Arbeitsweise der dritten Ausführungsform mit dem vorbeschriebenen
Aufbau entspricht im wesentlichen der der zweiten Ausführungsform, außer daß die
Drehgesohwindigkeit der angetriebenen Scheibe 2 in Abhängigkeit von dem Magnetpolring
verschieden ist, mit welchem die angetriebene Scheibe 2 magnetisch gekoppelt ist.
Das heißt, wenn die angetriebene Scheibe 2 an den innersten Ring 5 angekoppelt ist,
der ein Paar N- und S-Pole aufweist, wird die angetriebene Scheibe 2 um eine Viertelumdrehung
(d.h. um 900) jedesmal gedreht, wenn die antreibende Scheibe 1 eine Umdrehung ausführt.
Wenn die angetriebene Scheibe 2 an den Ring 6 angekoppelt ist, der zwei Paar N-
und S-Pole aufweist, wird sie jedesmal um 1800 gedreht, wenn dieantreibende Scheibe
1 eine Umdrehung ausführt.
-
Wenn die angetriebene Scheibe 2 an den Ring 7 angekoppelt ist, der
drei Paar N- und S-Pole aufweist, wird sie um eine Dreiviertel-Umdrehung (d.h. um
2700) bei jeweils einer Umdrehung der antreibenden Scheibe 1 gedreht. Wenn die angetriebene
Scheibe 2 an den äußersten Ring 8 angekoppelt ist, macht sie bei einer Umdrehung
der antreibenden Scheibe 1 ebenfalls eine ganze Umdrehung (d.h. 3600). Das Ankoppeln
der angetriebenen Scheibe 2 an den gewünschten Ring 5, 6, 7 oder 8 der antreibenden
Scheibe 1 kann durch Verschwenken des Hebels 12 erreicht werden, so daß die Drehbewegung
der antreibenden Welle 3 mit dem gewünschten Ubersetzungsverhältnis an die angetriebene
Welle
4 übertragen werden kann.
-
Bei der zweiten Ausführungsform kann die Scheibe 1 mit den vier Magnetpolringen
oder -bahnen 5 bis 8 an der angetriebenen Welle 4 als die angetriebene Scheibe angebracht
sein, während die Scheibe 2 mit dem einzigen Magnetpolring oder einer entsprechenden
-bahn so an der antreibenden Welle 3 angebracht werden kann, daß sie in der radialen
Richtung der Scheibe 1 verschiebbar ist. Bei den vierten ,fünften und sechsten Ausführungsformen,
die nachstehend anhand der Fig.7a bis 9b beschrieben werden, kann die angetriebene
Scheibe 2 nicht nur in derselben Drehrichtung wie die antreibende Scheibe 1, sondern
auch durch Andern der magnetischen Kopplung zwischen ihnen in der entgegengesetzten
Richtung gedreht werden.
-
In Fig.7<a) und (b) ist ein Ende eines Verbindungsteils 16 fest
über der die antreibende Scheibe 1 tragenden Antriebswelle 3 angebracht ,und ein
Bolzen 17 steht vom anderen Ende des Teils 16 vor. Die angetriebene Welle 4 trägt
nicht nur die der antreibenden Scheibe 1 gegenüberliegende, angetriebene Scheibe
2, sondern auch ein Zahnrad 18, das wiederum mit einem Ritzel 19 kämmt, das seinerseits
mit einer Zahnstange 20 kämmt. Die N- und S-Pole wechseln entlang der Ränder der
antreibenden und der angetriebenen Scheibe 1 und 2 wie bei der ersten Ausführungsform
ab.
-
Als nächstes wird die Arbeitsweise der vierten Ausführungsform beschrieben.
Hierbei soll die antreibende Scheibe 1 durch das Verbindungsteil 16 so gedreht werden,
daß die N-und S-Pole auf der antreibenden Scheibe 1 anfangs den entgegengesetzten
Polen, nämlich den S- und N- Polen an der angetriebenen Scheibe 1 gegenüberliegen,
wie in Fig.7(a) dargestellt ist. Wenn die antreibende Welle 3 in der durch den Pfeil
A angegebenen Richtung gedreht wird, wird die angetriebende Scheibe 2 in derselben
Richtung B gedreht, so daß die Zahnstange 20, welche über das Ritzel 19 und das
Zahnrad 18 antriebsmäßig an die angetriebene Welle 4 angekuppelt ist, in der durch
den Pfeil F angegebenen Richtung gedreht wird.
-
Wenn andererseits die antreibende Scheibe 1 anfangs so gedreht wird,
daß die Magnetpole N und S auf der antreibenden Scheibe 1 denselben Magnetpolen
N und S auf der angetriebenen Scheibe 2 gegenüberliegen, wie in Fig.7(b) dargestellt
ist, werden die angetriebeneScheibe und die Welle 2 und 4 in einer zu der Drehrichtung
der Antriebswelle und -scheibe 3 und 1 entgegengesetzten Richtung gedreht, so daß
die Zahnstange 20 in der entgegengesetzten Richtung bewegt wird. Durch Xndern der
magnetischen Kopplungsbeziehung zwischen den beiden Scheiben 1 und 2 aus der in
Fig.7(a) dargestellten Kopplung in die in Fig.7(b) dargestellte Kopplung und aus
der in Fig.
-
7(b) dargestellten Kopplung in die in Fig.7(a) dargestellte Kopplung,
kann somit die Zahn stange 20 hin- und herbewegt werden.
-
In der fünften, in Fig.8(a) und (b) dargestellten Ausführungsform
ist die antreibende Scheibe 1 von der Antriebswelle 3 getragen, welche in einer
der durch den mit zwei Spitzen versehenen Pfeil G angezeigten Richtung in axialer
Richtung bewegbar ist. Wenn die antreibende Scheibe 1 magnetisch an die angetriebene
Scheibe 2 angekoppelt ist, wie in Fig.8(a) dargestellt ist, hat eine Drehung der
antreibenden Welle im Uhrzeigersinn in der durch Pfeil A angezeigten Richtung auch
eine Drehung der angetriebenen Welle 4 im Uhrzeigersinn in der durch den Pfeil B
angegebenen Richtung zur Folge. Wenn jedoch die antreibende Scheibe 1 so ,wie in
Fig.8(b) dargestellt, magnetisch an die angetriebene Scheibe 2 angekoppelt ist,
d.h.
-
wenn die antreibende Scheibe 1 unten dem Magnetpolring oder der entsprechenden
-bahn der angetriebenen Scheibe 2 gegenüberliegt und im Uhrzeigersinn gedreht wird,
wie durch den Pfeil A angezeigt ist, wird auch die angetriebene Scheibe 2 entgegen
dem Uhrzeigersinn gedreht, wie durch den Pfeil B angegeben ist. Durch Ändern der
jeweiligen Lage der antreibenden Scheibe 1 bezüglich der angetriebenen Scheibe 2
kann somit die Drehbewegung der antreibenden Welle 3 an die angetriebene Welle 4
in derselben oder in der entgegengesetzten Richtung übertragen werden.
-
Bei der sechsten, in Fig.9(a) und (b) dargestellten Ausführungsform
haben die antreibende und die angetriebene Scheibe 1 und 2 eine unterschiedliche
Anzahl von N- und S-Polen. Beispielsweise trägt, wie in Fig.9(a) und (b) dargestellt
ist,
die angetriebene Scheibe 2 gerade die Hälfte der Anzahl N-und
S-Pole wie die auf der antreibenden Scheibe 1. Wenn sich folglich die antreibende
und die angetriebene Scheibe 1 und 2 einander gegenüberliegen, wie in Fig.9(a) dargestellt
ist, und die antreibende Welle 3 im Uhrzeigersinn angetrieben wird, wie in Fig.9(a)
dargestellt ist, wird die angetriebene Welle 6 in derselben Richtung und mit derselben
Drehzahl gedreht. Wenn dagegen die antreibende und die angetriebene Scheibe 1 und
2 so wie in Fig.9 (b) dargestellt, angekoppelt sind und die antreibende Welle 3
im Uhrzeigersinn gedreht wird, wird die angetriebene Welle 4 in der entgegengesetzten
Richtung und zweimal so schnell wie die antreibende Welle 3 gedreht. Folglich kann
mit der in Fig.9 dargestellten magnetischen Kopplungseinrichtung in sehr einfacher
Weise das schnelle Vorwärtsdrehen und ein langsames Rückwärtsdrehen oder ein langsames
Vorwärtsdrehen und schnelles Rückwärtsdrehen geändert werden.
-
Aus der Beschreibung der sechsten Ausführungsform ist zu ersehen,
daß, wenn die angetriebene Scheibe 2 N-und S-Pole trägt, die über die Anzahl der
entsprechenden Pole auf der antreibenden Scheibe 1 hinausgeht, die angetriebene
Scheibe mit einer Drehzahl gedreht wird, die niedriger als die der antreibenden
Scheibe 1 ist.
-
Ende der Beschreibung