DE29614535U1 - Disengageable clutch between two shafts - Google Patents

Disengageable clutch between two shafts

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    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D27/00—Magnetically- or electrically- actuated clutches; Control or electric circuits therefor
    • F16D27/10—Magnetically- or electrically- actuated clutches; Control or electric circuits therefor with an electromagnet not rotating with a clutching member, i.e. without collecting rings
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Description

ABB Patent GmbHABB Patents GmbH

Mannheim 24. Januar 1996Mannheim 24 January 1996

Mp.-Nr. 96/503 PAT 4-Ft/KiMp. No. 96/503 PAT 4-Ft/Ki

Ausrückbare Kupplung zwischen zwei Wellen BeschreibungDisengageable coupling between two shafts Description

Die Erfindung betrifft eine ausrückbare Kupplung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a disengageable clutch according to the preamble of claim 1.

In bestimmten Anwendungen muß die Abtriebswelle, d. h. die zweite Welle, im ausgekuppeltem Zustand frei in beide Richtungen drehbar sein und die Kupplungseinheit soll bei einer in bestimmtem Rahmen definierbaren Last den Antrieb durch Durchrutschen schützen. Da bei geringem Bauraum hohe Antriebsmomente zur Verfügung gestellt werden sollen, ist eine hohe Getriebeübersetzung notwendig. Gegen den Einsatz von hochuntersetzenden Planeten- oder Exzentergetrieben sprechen neben wirtschaftlichen Gründen auch das zum manuellen Rücktreiben des Antriebsstranges notwendige Drehmoment am Abtrieb, welches sehr hoch sein muß. Dieser Drehmomentenbedarf wäre zusätzlich zum Drehmomentbedarf der Last erforderlich und es ist damit notwendig, möglichst nahe an der Last eine trennende Kupplung vorzusehen.In certain applications, the output shaft, i.e. the second shaft, must be able to rotate freely in both directions when disengaged and the clutch unit must protect the drive from slipping when the load is defined within a certain range. Since high drive torques must be made available in a small installation space, a high gear ratio is necessary. In addition to economic reasons, the use of high-reduction planetary or eccentric gears is also not recommended due to the torque required at the output to manually drive the drive train back, which must be very high. This torque requirement would be required in addition to the torque requirement of the load and it is therefore necessary to provide a separating clutch as close to the load as possible.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Kupplung der eingangs genannten Art zu schaffen, die nahe an der Last angeordnet ist und bei einfachem Aufbau eine gute Wirkung besitzt.The object of the invention is therefore to create a coupling of the type mentioned at the outset, which is arranged close to the load and has a good effect with a simple structure.

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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1.This object is achieved according to the invention by the characterizing features of claim 1.

Danach ist ein Elektromagnetsystem vorgesehen, das eine mit der ersten Welle drehfest verbundene Kupplungsplatte aufweist, die axial entgegen der Kraft einer Feder aus einer ersten in eine zweite Stellung und umgekehrt verbringlbar ist; an der Kupplungsplatte sind Vorsprünge angepaßt, die in entsprechende Vertiefungen an einer an der zweiten Weile befestigten Gegenplatte eingreifen, dergestalt, daß im angezogenen Zustand die Vorsprünge in die Vertiefung eingreifen.According to this, an electromagnet system is provided which has a clutch plate which is connected to the first shaft in a rotationally fixed manner and which can be moved axially against the force of a spring from a first to a second position and vice versa; projections are fitted on the clutch plate which engage in corresponding recesses on a counter plate attached to the second shaft in such a way that in the tightened state the projections engage in the recess.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.Further advantageous embodiments and improvements can be found in the dependent claims.

Anhand der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt ist, sollen die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen näher erläutert und beschrieben werden.The invention and further advantageous embodiments and improvements will be explained and described in more detail with reference to the drawing, in which an embodiment of the invention is shown schematically.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 die Kupplung in entkuppeltem Zustand undFig. 1 the clutch in uncoupled state and

Fig. 2 die Kupplung in gekuppeltem Zustand.Fig. 2 the clutch in coupled state.

Die Kupplung, die in ihrer Gesamtheit die Bezugsziffer 10 besitzt, dient zur formschlüssigen Verbindung einer ersten Welle 11 mit einer zweiten Welle 12. Die erste Welle 11 ist beispielsweise über ein handelsübliches Schneckengetriebe (nicht dargestellt) mit einem Motor in Blockbauweise angetrieben. An der ersten Welle 11 ist eine Druckplatte 13 befestigt, die eine einseitig vorspringende Hülse 14 trägt, mit der die Druckplatte 13 die erste Welle umfaßt. Um die Hülse 14 herum ist ein umlaufendes Joch 15 angeordnet, welches zusammen mit der Druckplatte 13 einen Raum 16 umgrenzt, unter Bildung eines Luftspaltes 17, welcher Raum eine Spule 18 aufnimmt, so daß durch die Druckplatte 13, die Hülse 14, das Joch 15 und die Spule 18 ein Elektromagnet gebildet ist. Das Joch 15 ist dabei ortsfest in einem G5ehäuse (nicht gezeigt)The coupling, which in its entirety has the reference number 10, serves for the positive connection of a first shaft 11 with a second shaft 12. The first shaft 11 is driven, for example, via a commercially available worm gear (not shown) with a motor in block construction. A pressure plate 13 is attached to the first shaft 11, which carries a sleeve 14 projecting on one side, with which the pressure plate 13 encloses the first shaft. A circumferential yoke 15 is arranged around the sleeve 14, which together with the pressure plate 13 defines a space 16, forming an air gap 17, which space accommodates a coil 18, so that an electromagnet is formed by the pressure plate 13, the sleeve 14, the yoke 15 and the coil 18. The yoke 15 is fixed in a housing (not shown).

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untergebracht, und die Druckplatte 13 ist bezogen auf das Joch 15 in axialer Richtung verschiebbar.housed, and the pressure plate 13 is displaceable in the axial direction relative to the yoke 15.

Am freien Ende der Hülse 14, also an dem der Druckplatte 13 entgegengesetzt liegenden Ende schließt eine Antriebskupplungsplatte 19 an, die mehrere konzentrisch zu Mittelachse angeordnete Vorsprünge 20 trägt, die durch in Öffnungen 21 eingepreßte Zapfen gebildet ist, die an ihren freien Enden mit einer Konusform 22 versehen sind.At the free end of the sleeve 14, i.e. at the end opposite the pressure plate 13, there is a drive coupling plate 19 which carries several projections 20 arranged concentrically to the central axis, which are formed by pins pressed into openings 21, which are provided with a conical shape 22 at their free ends.

Der Kupplungsplatte 19 ist eine Mitnehmerplatte 23 zugeordnet, die ebenso wie das Joch 15 ortsfest in dem nicht näher dargestellten Gehäuse drehbar gelagert ist. Hier ist sie am Stirnende der Antriebswelle 11 befestigt. Von dieser Mitnehmerplatte 23 getrennt ist eine Abtriebskupplungsplatte 24 vorgesehen, an der die Abtriebswelle oder zweite Welle 12 angeformt ist. Die Abtriebskupplungsplatte 24 besitzt eine der Anzahl der Vorsprünge 20 entsprechende Anzahl von konischen Öffnungen 25 oder konischen Vertiefungen, deren Konuswinkel zu dem zugehörigen Vorsprung offen ist und dem Verjüngungskonuswinkel der Konusform 22 entspricht.The coupling plate 19 is assigned a driver plate 23 which, like the yoke 15, is mounted in a fixed position in the housing (not shown in detail). Here it is attached to the front end of the drive shaft 11. Separate from this driver plate 23, an output coupling plate 24 is provided, onto which the output shaft or second shaft 12 is formed. The output coupling plate 24 has a number of conical openings 25 or conical recesses corresponding to the number of projections 20, the cone angle of which is open to the associated projection and corresponds to the tapering cone angle of the cone shape 22.

Mit der Abtriebswelle 12 ist ein Ritze! 26 gekoppelt, mit dem ein Zahnrad 27 kämmt, an dem beispielsweise der Drehantrieb einer elektrischen Schaltanordnung angeschlossen ist.A pinion 26 is coupled to the output shaft 12, with which a gear 27 meshes, to which, for example, the rotary drive of an electrical switching arrangement is connected.

Zwischen der Antriebskupplungsplatte 19 und der Mitnehmerplatte 23 befindet sich eine Druckfeder 28, die die beiden Platten 19 und 23 auseinander zu drücken sucht.Between the drive coupling plate 19 and the driver plate 23 there is a compression spring 28 which tries to press the two plates 19 and 23 apart.

Die Fig. 1 zeigt die Kupplung in entkuppeltem Zustand. Das Eiektromagnetsystem 13, 14, 15 und 18 ist abgefallen und die Druckfeder 28 drückt die Antriebskupplungsplatte 19 und die Druckplatte 13 über die Hülse 14 in Pfeilrichtung P1, so daß zwischen dem Joch 15 und der Druckplatte 13 der Luftspalt gebildet ist und die Vorsprünge 20 nicht in die Vorsprünge 25 eingreifen. Wenn nun das Elektromagnetsystem erregt wird, dann wird die Druckplatte 13 unter Schließung des Luftspaltes 14 gegen das Joch 15 gezogen, wodurch über die Hülse 14 die Antriebskuppiungsplatte 19 entgegen der Pfeilrichtung P1 in Richtung zur Mitnehmerplatte 23 gedrückt wird, wodurch die Druckfeder 28 zusammengedrückt wird und die Vorsprünge 20 in die Vertiefungen 25 eingreifen.Fig. 1 shows the clutch in the uncoupled state. The electromagnetic system 13, 14, 15 and 18 has dropped out and the compression spring 28 presses the drive clutch plate 19 and the pressure plate 13 via the sleeve 14 in the direction of the arrow P 1 , so that the air gap is formed between the yoke 15 and the pressure plate 13 and the projections 20 do not engage with the projections 25. When the electromagnetic system is now excited, the pressure plate 13 is pulled against the yoke 15, closing the air gap 14, as a result of which the drive clutch plate 19 is pressed via the sleeve 14 against the direction of the arrow P 1 towards the driver plate 23, as a result of which the compression spring 28 is compressed and the projections 20 engage in the recesses 25.

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Damit ist die Antriebswelle 11 mit der Abtriebswelle 12 gekoppelt. Die Druckfeder 28 wirkt dabei als Ausrückfeder.The drive shaft 11 is thus coupled to the output shaft 12. The compression spring 28 acts as a release spring.

Alle Bauteile zur Kraftübertragung sind konzentrisch um die Mittelachse der Antriebsund Abtriebswelle 11, 12 angeordnet; das Joch 15 könnte auch als sog. Statorgehäuse der elektromagnetischen Kupplung bezeichnet werden.All components for power transmission are arranged concentrically around the center axis of the drive and output shafts 11, 12; the yoke 15 could also be referred to as the so-called stator housing of the electromagnetic clutch.

Die Mitnehmerscheibe 23 ist mit der Antriebsweile 11 an deren Stirnseite fest verbunden, und die Druckplatte 13 zusammen mit der Hülse 14 und der Antriebskupplungsscheibe 19 ist auf der Antriebswelle 11 axial verschieblich.The drive plate 23 is firmly connected to the drive shaft 11 at its front side, and the pressure plate 13 together with the sleeve 14 and the drive clutch plate 19 is axially displaceable on the drive shaft 11.

Wenn die Vorsprünge 20 sich nicht im Bereich der Bohrungen 25 oder Vertiefungen 25 befinden, dann gleiten diese zunächst auf der Abtriebskupplungsplatte 24 entlang, bis sie in die Vertiefungen 25 einschnappen. Auf diese Weise wird die mit der Antriebswelle 11 fest verbundene Mitnehmerplatte 23 mit der Abtriebskupplungsplatte 24 gekoppelt. If the projections 20 are not in the area of the holes 25 or recesses 25, they initially slide along the output clutch plate 24 until they snap into the recesses 25. In this way, the driver plate 23, which is firmly connected to the drive shaft 11, is coupled to the output clutch plate 24.

Wenn der Strom in der Wicklung 18 abgeschaltet wird, dann drückt die Feder 28 die Antriebskupplungsplatte 19 aus der in Fig. 1 gezeigten eingekuppelten in die in Fig. 2 gezeigte ausgekuppelte Stellung. Damit kann der Abtrieb frei in beide Richtungen gedreht werden.When the current in the winding 18 is switched off, the spring 28 presses the drive clutch plate 19 from the engaged position shown in Fig. 1 to the disengaged position shown in Fig. 2. This allows the output to be freely rotated in both directions.

Die konusförmigen Enden der Vorsprünge 20 und die Konusform der Vertiefungen 25 sind so auf die Haltekraft des Eiektromagnetsystems abgestimmt, daß bei Überlast die Vorsprünge 20 aus den Vertiefungen herausrutschen, so daß eine Entkupplung gegeben ist.The conical ends of the projections 20 and the conical shape of the recesses 25 are matched to the holding force of the electromagnetic system in such a way that in the event of an overload the projections 20 slip out of the recesses, thus resulting in decoupling.

Für die Dimensionierung ist demgemäß von Bedeutung der Querschnitt und die Anzahl der Windungen der Spule 18, die Gestaltung des Statorgehäuses oder Joches 15, die Gestaltung des Deckels bzw. der Druckplatte 13, die Federcharakteristik der Druckfeder 28, der Konuswinkel sowie der Querschnitt und die Anzahl der Kupplungsbolzen. Ggf. besteht die Möglichkeit, die Vorsprünge 20 als Brechbolzenelemente auszubilden.The cross-section and number of turns of the coil 18, the design of the stator housing or yoke 15, the design of the cover or pressure plate 13, the spring characteristics of the compression spring 28, the cone angle and the cross-section and number of coupling bolts are therefore important for the dimensioning. If necessary, it is possible to design the projections 20 as shear bolt elements.

Claims (6)

96/503 .:..*:,. 1*,.··..· .."./ 24. Januar 1996 sprüche96/503 .:..*:,. 1*,.··..· .."./ 24 January 1996 sayings 1. Ausrückbare Kupplung zwischen zwei Wellen, von denen eine von einem Motor angetrieben ist, erste Welle genannt, gekennzeichnet durch ein Elektromagnetsystem, das eine mit der ersten Welle (11) drehfest verbundene Kupplungsplatte (19) axial gegen die Kraft einer Feder (28) aus einer ersten in eine zweite Stellung und umgekehrt verbringt, wobei an der Kupplungsplatte (19) Vorsprünge (20) angebracht sind, und durch eine an der zweiten Welle (12) angebrachte Gegenplatte (24), die den Vorsprüngen (20) angepaßte Vertiefungen (25) aufweist, dergestalt, daß in angezogenem Zustand die Vorsprünge (20) in die Vertiefungen eingreifen.1. Disengageable coupling between two shafts, one of which is driven by a motor, called the first shaft, characterized by an electromagnet system which moves a coupling plate (19) connected to the first shaft (11) in a rotationally fixed manner axially against the force of a spring (28) from a first to a second position and vice versa, projections (20) being attached to the coupling plate (19), and by a counterplate (24) attached to the second shaft (12) which has recesses (25) adapted to the projections (20) in such a way that, when tightened, the projections (20) engage in the recesses. 2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefungen (25) und die Vorsprünge (20) aneinander angepaßt konisch ausgebildet sind, wobei sich die Vorsprünge (20) zu den Enden hin verjüngen und die Vertiefungen (25) entsprechend daran angepaßt sind.2. Coupling according to claim 1, characterized in that the recesses (25) and the projections (20) are conical and adapted to one another, whereby the projections (20) taper towards the ends and the recesses (25) are adapted accordingly thereto. 3. Kupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle (11) an ihrem freien Ende eine Mitnehmerscheibe (23) trägt, in die die Vorsprünge (20) an der Antriebskupplungsscheibe (19) eingreifen und gegenüber der die Antriebskupplungsscheibe (19) vom Elektromagnetsystem dergestalt verschiebbar ist, daß sie im erregten Zustand des Elektromagnetsystems gegen die Mitnehmerscheibe (23) anliegt, so daß die Vorsprünge (20) aus der Mitnehmerscheibe (23) herausragen und in die Vertiefungen (25) eingreifen.3. Coupling according to claim 1 or 2, characterized in that the drive shaft (11) carries a drive plate (23) at its free end, into which the projections (20) on the drive clutch plate (19) engage and relative to which the drive clutch plate (19) can be displaced by the electromagnet system in such a way that, in the excited state of the electromagnet system, it rests against the drive plate (23), so that the projections (20) protrude from the drive plate (23) and engage in the recesses (25). 4. Kupplung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckfeder (28) zwischen der Antriebskupplungsscheibe (19) und der Mitnehmerscheibe (23) angebracht ist.4. Coupling according to claim 3, characterized in that the compression spring (28) is mounted between the drive clutch disc (19) and the drive disc (23). 96/503 ·2...:,. 2·«"..· ..**..' 24. Januar 1996296/503 ·2...:,. 2·«"..· ..**..' 24 January 19962 5. Kupplung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Elektromagnetsystem ein als Joch dienendes Statorgehäuse (15) und eine das Statorgehäuse antriebskuppiungsplattenabseitig unter Bildung eines Raumes (16) abschließende Druckplatte (13) aufweist, welcher Raum (16) die Wicklung (18) aufnimmt, wobei die Druckplatte (13) eine Hülse (14) trägt, die zur Antriebskupplungsplatte (19) hindurch innerhalb der Wicklung (18) vorspringt und somit einen Anker bildend, beim Anziehen des Elektromagnetsystems die Antriebskupplungsplatte (19) entgegen dem Druck der Feder (28) verschiebt.5. Coupling according to one of the preceding claims, characterized in that the electromagnet system has a stator housing (15) serving as a yoke and a pressure plate (13) closing off the stator housing on the side opposite the drive coupling plate to form a space (16), which space (16) accommodates the winding (18), the pressure plate (13) carrying a sleeve (14) which projects through to the drive coupling plate (19) inside the winding (18) and thus forms an armature, displacing the drive coupling plate (19) against the pressure of the spring (28) when the electromagnet system is attracted. 6. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Konuswinkel der Vorsprünge (20) und der Vertiefungen (25) so angepaßt sind, daß bei Überschreiten einer bestimmten maximal zulässigen Drehmomentenlast die Vorsprünge (20) aus den Vertiefungen (25) herausgieiten.6. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the cone angles of the projections (20) and the recesses (25) are adapted so that when a certain maximum permissible torque load is exceeded, the projections (20) slide out of the recesses (25).
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