DE3910046A1 - Elektromagnetisch betaetigte kupplung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine elektromagnetisch betätigte Kupplung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Im Maschinenbau und in der Feinwerktechnik werden elektro­ magnetisch betätigte Kupplungen dieser Gattung zum Übertra­ gen eines Moments von einer Antriebswelle auf eine Ab­ triebswelle benötigt. Für eine einfache Stromzufuhr ist die Spule und das diese tragende Magnetgehäuse feststehend angeordnet. Der Magnetfluß der Spule wird durch einen Magnetkörper geleitet, der in Bezug auf die Spule und das Magnetgehäuse drehbar ist und fest auf der Antriebswelle angeordnet wird. Auf der Abtriebswelle wird fest ein Mit­ nehmer angeordnet, der drehfest und axial beweglich einen Anker trägt. Um die Kupplung in den gekuppelten Zustand zu bringen, wird der Spule Strom zugeführt und der Anker wird gegen eine Federkraft axial in Eingriff mit dem Magnetkör­ per gezogen. Wird der Strom abgeschaltet, so wird der Anker durch die Federkraft von dem Magnetkörper abgehoben.

In bestimmten Anwendungsfällen muß nach dem Abschalten der Kupplung die Abtriebswelle stillgesetzt bzw. festgehalten werden. Hierzu werden herkömmlicherweise elektromagnetisch gelüftete Federdruckbremsen verwendet. Bei diesen Feder­ druckbremsen wird ein Anker elektromagnetisch gegen eine Federkraft in der Freigabestellung gehalten. Bei Abschalten des Stromes drückt die Federkraft den Anker gegen eine drehfest auf der Abtriebswelle sitzende Bremsscheibe, um diese unter Reibung abzubremsen.

Die bekannte Kombination einer elektromagnetisch betätigten Kupplung mit einer elektromagnetisch gelüfteten Federdruck­ bremse ist kostenaufwendig und beansprucht viel Platz, weil das Magnetgehäuse vollständig von den Magnetkörper um­ schlossen ist und ein weiteres Bauteil zur Befestigung des Reibkörpers erforderlich ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine kosten­ günstige und kompakte Kombination einer elektromagnetisch betätigten Kupplung mit einer elektromagnetisch gelüfteten Federdruckbremse zu schaffen.

Diese Aufgabe wird bei einer Kupplung der eingangs genann­ ten Gattung erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des kennzeichnenden Teiles des Anspruchs 1.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Erfindungsgemäß greift der Außenpol des Magnetgehäuses nicht in das Innere des Magnetkörpers, sondern umfaßt diesen koaxial außen. Der Außenpol des Magnetgehäuses führt zusammen mit dem Mantelteil des Magnetkörpers den Magnet­ fluß und dient gleichzeitig zur Befestigung des Reibkör­ pers. Der Durchmesser der Kupplungs-Brems-Kombination und der Materialbedarf können dadurch verringert werden, sodaß die Kupplungs-Brems-Kombination kostengünstig und kompakt ist, sowie eine hohe Leistungsdichte aufweist.

In einer konstruktiv besonders einfachen Ausführung weist das Magnetgehäuse einen rohrförmigen verlängerten Außenpol auf, der den Anker an dessen Außenumfang übergreift und den Reibkörper trägt. Zweckmäßigerweise ist der Reibkörper axial verstellbar, so daß der Reibverschleiß in einfacher Weise nachgestellt werden kann.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 einen axialen Halbschnitt durch eine Kupp­ lungs-Brems-Kombination,

Fig. 2 eine abgewandelte Ausführungsform der Kupp­ lungs-Brems-Kombination der Fig. 1 und

Fig. 3 eine weitere Abwandlung der Kupplungs-Brems- Kombination der Fig. 1.

Die dargestellte Kupplungs-Brems-Kombination dient zur Übertragung eines Moments von einer Antriebswelle 5 auf eine Abtriebswelle 4 und zum Abbremsen der Abtriebswelle 4, wenn die Kupplung abgeschaltet wird. Auf der Antriebswelle 5 sitzt fest mit dieser verbunden ein koaxialer Magnetkör­ per 3, der aus einem inneren Kernteil und einem äußeren Mantelteil besteht. An der der Abtriebswelle 4 zugewandten Stirnfläche bilden der innere Kernteil und der äußere Mantelteil die beiden Magnetpole des Magnetkörpers 3. In den zwischen dem inneren Kernteil und dem äußeren Mantel­ teil des Magnetkörpers 3 gebildeten Aufnahmeraum ist ko­ axial eine Spule 1 eingesetzt, die auf einem Magnetgehäuse 8 angeordnet ist. Das Magnetgehäuse 8 greift mit einem koaxialen inneren Kernteil in die Spule 1 ein. Der innere Kernteil des Magnetkörpers 3 ist mittels Buchsen 10 und 11 in dem inneren Kernteil des Magnetgehäuses 8 drehbar. An der von der Abtriebswelle 4 abgewandten Stirnfläche weist das Magnetgehäuse 8 eine Jochscheibe auf, an die sich ein Außenpol 12 anschließt, der koaxial den Magnetkörper 3 umschließt. Das Magnetgehäuse 8 ist feststehend angeordnet, wozu es beispielsweise mittels eines Haltearms 9 an einem Maschinengehäuse befestigt ist. Falls das Magnetgehäuse 8 ortsfest und zentrisch zur Antriebswelle 5 an einer Anbau­ fläche, z.B. einem Maschinengehäuse oder -flansch montiert wird, entfällt der Haltearm 9 und auch die Buchsen 10 und 11 können entfallen.

Auf der Abtriebswelle 4 ist fest mit dieser verbunden ein buchsenförmiger Mitnehmer 15 angeordnet. An seinem der Antriebswelle 5 zugewandten Ende weist der Mitnehmer 15 eine Außenverzahnung 16 auf, auf welcher ein als Kreisring­ scheibe ausgebildeter, die Magnetpole des Magnetkörpers 3 radial überdeckender Anker 2 mit einer Innenverzahnung drehschlüssig axial verschiebbar gelagert ist. Der Anker 2 ist mittels Schrauben 19 an einer Ringscheibe 18 befestigt, die auf der von der Antriebswelle 5 abgewandten Seite des Ankers 2 axial verschiebbar auf dem Mitnehmer 15 sitzt. Eine Druckfeder 6 umschließt koaxial den Mitnehmer 15 und stützt sich axial mit einem Ende an einer Schulter des Mitnehmers 15 und mit dem anderen Ende an der Ringscheibe 18 ab. Die Druckfeder 6 drückt somit den Anker 2 von dem Magnetkörper 3 weg.

In dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 ist der Außenpol 12 des Magnetgehäuses 8 über den Anker 2 hinaus verlängert, wobei er den Anker 2 rohrförmig umschließt. Auf der von dem Magnetkörper 3 abgewandten Seite des Ankers 2 ist in den Außenpol 12 ein ringförmiger Reibkörper 7 eingesetzt. Der Reibkörper 7 weist eine dem Anker 2 zugewandte kreisring­ förmige Reibfläche auf. Der Reibkörper 7 ist mittels eines koaxialen Gewindes 13 in dem Außenpol 12 axial verstellbar.

In Fig. 1 ist die Kupplungs-Brems-Kombination in dem Zustand dargestellt, in welchem der Spule 1 kein Strom zugeführt wird. Die Druckfeder 6 drückt den Anker 2 gegen den Reibkörper 7. Zwischen dem Anker 2 und dem Magnetkörper 3 bleibt ein Luftspalt 14. Die Antriebswelle 5 kann sich mit dem Magnetkörper 3 frei drehen. Die Abtriebswelle 4 wird durch den gegen den Reibkörper 7 gedrückten Anker 2 festgehalten. Die Kupplung ist abgeschaltet.

Zum Einschalten der Kupplung wird der Spule 1 Strom zuge­ führt. Der durch die Spule 1 erzeugte Magnetfluß läuft, wie durch den Pfeil 17 angedeutet ist, durch die Kernteile des Magnetkörpers 3 und des Magnetgehäuses 8, durch die Joch­ scheibe des Magnetgehäuses 8, durch den Außenpol 12 des Magnetgehäuses 8, durch den äußeren Mantelteil des Magnet­ körpers 3 über den Außenpol des Magnetkörpers 3 und den Anker 2 zum Innenpol des Magnetkörpers 3. Der Anker 2 wird gegen die Kraft der Druckfeder 6 von dem Magnetkörper 3 angezogen und kommt mit diesem reibschlüssig in Eingriff. Dabei hebt der Anker 2 axial von dem Reibkörper 7 ab. Die Kupplungsverbindung zwischen Antriebswelle 5 und Abtriebs­ welle 4 ist hergestellt.

Wird der der Spule 1 zugeführte Strom abgeschaltet oder fällt aus, so verschwindet die magnetische Kraftwirkung, die Druckfeder 6 hebt den Anker 2 wieder von dem Magnetkör­ per 3 ab und drückt ihn gegen den Reibkörper 7. Die Kupp­ lung zwischen Antriebswelle 5 und Abtriebswelle 4 ist damit unterbrochen und die Abtriebswelle 4 wird durch den reib­ schlüssig an dem Reibkörper 7 anliegenden Anker 2 augen­ blicklich abgebremst und stillgesetzt.

Durch axiales Verstellen des Reibkörpers 7 in dem Außenpol 12 mittels des Gewindes 13 kann bei einem auftretendem Reibverschleiß am Magnetkörper 3, am Anker 2 und am Reib­ körper 7 der Luftspalt 14 nachgestellt werden.

In Fig. 2 ist eine Abwandlung der Befestigung des Reibkör­ pers 7 an dem Außenpol 12 des Magnetgehäuses 8 dargestellt. Der Reibkörper 7 weist in diesem Ausführungsbeispiel einen axialen Ansatz auf, der den Anker 2 an dessen Außenumfang übergreift und mittels eines koaxialen Gewindes 13 außen auf den Außenpol 12 des Magnetgehäuses axial verstellbar aufgeschraubt ist.

Fig. 3 zeigt eine weitere Abwandlung, bei welcher der Reibkörper 7 durch ein den Anker übergreifendes Rohr aus weichmagnetischem Metall gebildet ist, welches mittels eines koaxialen Gewindes 13 auf den Außenpol 12 des Magnet­ gehäuses 8 geschraubt ist und an einem nach innen gerichte­ ten Flansch einen kreisringförmigen Reibbelag trägt, der mit dem Anker 2 in Eingriff kommt.

Auch andere axiale Nachstellmöglichkeiten des Polkörpers 7 sind selbstverständlich denkbar, wie z.B. eine einem Bajo­ nett-Verschluß ähnliche Einrichtung oder ein Schiebesitz mit Feststellschraube. Sofern auf ein Nachstellen des Luftspaltes 14 verzichtet wird, kann der Reibkörper 7 auch fest an dem Außenpol 12 angebracht sein.

Claims (8)

1. Elektromagnetisch betätigte Kupplung, mit einem fest auf einer Antriebswelle angeordneten Magnetkörper, mit einer koaxial zu dem Magnetkörper in einem feststehen­ den Magnetgehäuse angeordneten Spule, mit einem fest auf einer Abtriebswelle angeordneten Mitnehmer und mit einem drehfest und axial beweglich an dem Mitnehmer angeordneten Anker, der bei Stromzufuhr zu der Spule durch deren Magnetkraft axial gegen den Magnetkörper bewegt wird und bei stromloser Spule durch Federkraft von dem Magnetkörper axial abgehoben und gegen einen Reibkörper gedrückt wird, der auf der von dem Magnet­ körper abgewandten Seite des Ankers angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenpol (12) des Magnetgehäuses (8) den Magnetkörper (3) koaxial außen umgreift und daß der Reibkörper (7) fest mit dem Außen­ pol (12) verbunden ist.

2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Reibkörper (7) von dem Außenpol (12) des Magnetge­ häuses (8) getragen ist.

3. Kupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Reibkörper (7) an dem Außenpol (12) axial verstell­ bar befestigt ist.

4. Kupplung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Reibkörper (7) mit einem koaxialen Gewinde (13) an dem Außenpol (12) des Magnetgehäuses (8) befestigt ist.

5. Kupplung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeich­ net, daß der Außenpol (12) des Magnetgehäuses (8) axial verlängert ist und den Anker (2) rohrförmig übergreift.

6. Kupplung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (2) koaxial auf einer Außenverzahnung (16) des Mitnehmers (15) verschiebbar ist.

7. Kupplung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Mitnehmer (15) koaxial eine Druckfeder (6) angeordnet ist, deren dem Magnetkörper (3) zugewandtes Ende an dem Mitnehmer (15) abgestützt ist und deren anderes Ende an einer mit dem Anker (2) fest verbunde­ nen Ringscheibe (18) abgestützt ist.

8. Kupplung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetgehäu­ se (8) auf dem Magnetkörper (3) drehbar gelagert und durch einen Haltearm (9) festgehalten ist.