DE6927676U - Mehrscheiben-magnetkupplung - Google Patents

Description

Patentanwalt
Dipl.-tng. Walter Jackisch

? Stuttgart N, Menzelstraße 40

abgesandt 11₁ Juli 1969

Sücie"t€ Anonyme Franeaise du Ferodo 9. Juli 1969

64, Avenue de la Graxid-Arme'e A 31 216

75 - Paris 17°, Frankreich

Mehrecheiben«Magnetkupplung

Die Erfindung betrifft eine Mehrscheiben-Magnetkupplung, deren aufeinanderfolgende Kupplungsscheiben abwechselnd mit einem Antriebaorgan und mit einem Abtriebsorgan drehfest verbunden sind,, wobei die drehfeste Verbindung zwischen dam Antriebsorgan und dem Abtriebsorgan durch gegenseitige Anpressung der Kupplungsscheiben zwischen einem Anker und einer Gegendruckplatte durch einen Magnetfluß erzeugt wird, der über einen Magnetkreis mit zylindrischen Luftspalten geschlossen ist und durch eine in einem festen Magnetkern angeordnete Wioklung erregt wird. Zwischen Antriebs- und Abtriebsorgan, ZoBo eine auf einer Antriebswelle sitzende Hülse oder ein entsprechender Wellenabschnitt selbst einerseits und ein glockenförmiger Mitnehmer andererseits, wird der Drehkraft-Bchluß über die gegeneinander gepressten Kupplungsscheiben hergestellt bzw. durch Lüften der Kupplungsscheiben unterbrochen.

Eine solche Kupplung umfaßt im allgemeinen in axialer Aufeinanderfolge den Kern eines feststehenden Elektromagneten„ die mit dem Antriebsorgan drehfest verbundene Gegendruckplatte, eine Reihe von Kupplungsscheiben der beiden genannten Arten und einen axial verschiebbaren, jedoch drehfeat mit dem Antriebeorgan verbundenen Anker„ dar mit dem Elektromagneten zusammenwirkt.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer solchen elektromagnetischen Kupplung, die sich einerseits auf geringstmögliehern

Raum unterbringen laßt und die andererseits eine Anbringung auf einem Antriebsorgan^ s_eB_o einer HiO.se oder Welle _f möglichst großen Durchmessers erlaubt, wobei der Atifbau des Elektromagneten gleichseitig die Unterbringung einer Erregerwicklung von ausreichendem Volumen und entsprechender Leistungsfähigkeit erlauben solle Außerdem soll der Eupplungsaufbau die Ausbildung eines Magnetkreises ermöglichen, bei dem in den verschiedenen Querschnitten weder Droaselst©llQn_tf d₆h„ Stellen hohen magnetischen Widerstandes, noch magnetische Kurzschlüsse auftreten_o Hierdurch sollen die magnetischen Verluste und Streufelder vermindert werden, welche den Wirkungsgrad der Kupplung und die Lebensdauer von gegebenenfalls zwischen dem Antriebsorgan und dem Kern des Elektromagneten eingeaetstsn Zentrier- bzw» Lagereiemante beeinträchtigen.

Eine weiterführende Aufgabe der Erfindung richtet sioh darauf„ die genannten Zentrier- baw* Lagerelementθ überwiegend von Axialkräftsn au entlasten, 00 daß für diese Elemente einfache Wälzlager mit guten Laufeigenschaften und geringem Platzbedarf verwendet werden können»

Eine Weiterführung der Erfindungsaufgabe richtet sioh ferner auf die Sohrffung einer elektromagnetischen Kupplung_p bei der die auf dls> inneren und äußeren Teile der Kupplungsscheiben wirkenden Kräfte ausgeglichen sind bzw., im Gleichgewicht stehen₃ \pi8 durch einfache konstruktive Mittel erreicht werden aollo

Zur Lösung der Erfindungsaufgabe kennseichnet sieh eine er~ fisxdungsgemäße Kupplung der eingangs genannten Art zunäohst dadurch, daß der ISagnetkreia zwischen einem Mittelteil der Gegendruckplatte und dem die Erregerwicklung umfassenden Magnetkern wenigstens zwei zylindrische, aufeinander koaxiale ^i Radius aufweist«

Eine Weiterbildung der erflndungsgemäßen Kupplung kennzeichnet sich ferner daduroh, daß sioh die luftspalt© auf einer ,

Seite ein®*³ duroh di© ankerseitige StirnflSoh® der Lager©lernente verlaufenden Ebene erstrecken.

Die erfindungsgemäße Kupplung kann ferner derart ausgeführt werden, daß die Gegendruckplatte einen mittleren Ringteil aus unmagne ti schein Ma» fcerial sowie zwei Ringteile aus magnetischem Material aufweist, von denen der eine in Bezug auf den mittleren Ringteil axialverschiebbar angeordnet ist, und daß zur Begrenzung der Axialverschiebung des beweglifehen Ringteils Anschläge, insbesondere Anschlagstifte, vorgesehen sind.

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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die in den Zeichnungen veranschaulicht sind. Hierin zeigt

Figur 1 eine erfindungsgemäße Kupplung im Axialsohnitt,

Figur 2 einen Ausschnitt einer Kupplungsscheibe in verkleinerter Flachendraufsicht,

Figur 3 einen Ausschnitt einer anderen Kupplungsscheibe in einer Darstellung gemäß Figur 2.,

Figur 4 einen Ausschnitt einer Gegendruckplatte, ebenfalls in Flächendraufsieht,

Figur 5 den Axialschnitt einer anderen Kupplungsausführung in bezüglich Figur 1 kleinerem Maßstab,

Figur 6 einen Ausschnitt aus Figur 5 in größerem Ifeßstab,

Figur 7 eine Einzelheit der Kupplung nach Figur 5 in noch stärker vergrößertem Maßstab,

Figur 8 eine weitere Kupplungsausführung im Axialschnitt und

Figur 9 eine Einzelheit einer Gegendruckplatte für den Einsatz in einer erfindungsgemäßen Kupplung im Axialsohnitt.

Zunächst wird die Ausführungsform nach den Figuren 1 bis 4 "beschrieben.

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An der Stirnfläche 12 einer zum Beispiel aus gehärtetem Stahl bestehenden Hülse 10, die bei entsprechendem Durchmesser ihrer Innenfläche 11 feet auf einer nioht dargestellten Antriebswelle sitzt, ist ein aus ferromagnetischem Material bestehender _f ringförmiger Anker 13 angeordnet, der durch einen Sprengring 14 in einer Ringnut 15 der Hülse 10 in Axialrichtung gesichert ist₀ Der Anker 13 ist mit der Hülse 10 drehfest durch eine Verzahnung verbunden,, deren Innenfläche 15^C eine geringe Axlalausdehnung aufweist und naoh außen" in eine Kegelflache 16 sowie nach innen in eine radiale Fläche 1? übergeht. Letztere geht wiederum in eine zylindrische Innenbundflache 19 und in die innere Stirnfläche 18 des Ankers über.

Der Anker 13 wirkt mit einer Kupplungsspiel be 20 zusammen, die durch eine Verzahnung 22 (siehe Figur 2), welche in Eingriff mit einer entsprechenden Verzahnung 22' der Hülse 10 steht, an der Drehbewegung der letzteren teilnimmt. Mit der Kupplungsseheibe 20 steht eine weitere Kupplungsscheibe 23 (siehe Figur. 3) in Wirkverbindung, die ihrerseits durch eine äußere Verzahnung 25 mit einer entsprechenden inneren Verzahnung 25 eines glockenförmigen Mitnehmers 26 drehfest verbunden ist. Dieser Mitnehmer stellt daa Abtriebselement der Kupplung dar« In der aus Figur 1 ersichtlichen Weise ist eine Mehrzahl von Kupplungsscheiben 20 und 23 aufeinanderfolgend angeordnet. Die so gebildete Mehrscheibenanordnung ist längs der inneren beziehungsweise äußeren Verzahnung in Bezug auf die Hülse 10 beziehungsweise auf den Mitnehmer 26 verschiebbar gelagert. Jede der Scheiben 20 und 23 ist mit kreisringförmig aufeinanderfolgenden Aussparungen 28 versehen (siehe Figur 2 und 3)« wodurch ;Je eine innere und äußere,, ringförmige Scheibenzone 29 bzw₀ 30 gebildet ist. Diese Zonen sind durch radiale Brücken 27 miteinander verbunden.

Auf der dem Anker 13 gegenüberliegenden Seite der Scheibenanordnung ist ein Elektromagnet 47 angeordnet» Auf die dem Elektro-

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magneten zugewandte, äußerste Kupplungascheibe 2On folgt in Axialriohtung eine Gegendruckplatte 31, die ebenfalls aup- ferromagnetischem Material besteht und mit Festsitz auf der Hülse 10 angeordnet ist, an der Drehbewegung der letzteren also teilnimmt. Die Gegendruckplatte weist Aussparungen 33 auf (siehe Figur 4), wodurch ähnlich wie bei den Kupplungsscheiben eine äußere und eine innere, ringförmige Scheibenzone 34 bzw. 35 gebildet ist. Die Aussparungen 33 weieen eine Zylinderflache 37 auf, die mit der Außenfläche der Aussparungen 28 der Kupplungsscheiben fluchtet und auf ihrer der Scheibenanordnung entgegengesetzten Seite in.eine dem Elektromagneten 47 zugewandte Kegelfläche 36 übergeht. Die der Zylinderfläche 37 gegenüberliegende Innenfläche

38 der Aussparungen 33 fluchtet Eit den entsprechenden Innenflächen der Aussparungen 28 der Kupplungsscheiben und geht auf ihrer dem Elektromagneten 47 zugewandten Seite in eine Zylinderflache

39 über, an welche sich wiederum eine radiale Fläche 40, eine Zylinderfläche 41 an einem entsprechenden Bund 42 der Gegendruckplatte 31 und weiterhin eine radiale Stirnfläche 44 mit ringförmigem Vorsprung 43 anschließt.

Der aus Figur 1 ersichtliche Kern 46 des Elektromagneten 47 weist einen in den linken, ringförmig durchgehenden Teil der Aussparungen 33 der Gegendruckplatte 31 eingreifenden Ringansatz 45 auf, der innen durch eine Zylinderfläche 48 begrenzt ist» Die letztgenannte Zylinderflache 48 bildet mit der gegenüberliegenden Zylinderfleiche 39 der Gegendruckplatte 31 einen zylindrischen, zur Hülse 10 koaxialen Luftspalt 49 von geringer Stärke» während der Spalt zwischen der radialen Fläche 40 der Gegendruckplatte 31 und einer gegenüberliegenden, radialen Fläche 50 des Kerns 4β eine größere Stärke aufweist und dem Magnetfluß einen entsprechend hohen Widerstand entgegensetzt,, Eine sich bezüglich Figur 1 nach links an die radiale Fläche 50 des Kerns 46 anschließende Zylinderfläche 51 bildet mit der Zylinderfläche 41 der Gegendruckplatte 31 wiederum einen zur Hülse 10 koaxialen luftspalt 51 geringerer Stärke»

Der Kara 46 weist ferner einen äußeren Ringansatz 53 mit einer inneren Zylinderflüche 54 auf, welch letztere wiederum mit einer äußeren Zylinderfläche 55 der Gegendruckplatte 3I einen Luftspalt 56 geringer Stärke für den Übergang des Magnetflusses bildet. In einer ringförmigen Ausnehmung 57 deB Kerns ist die Wicklung 59 dee Elektromagneten untergebracht*

Zwischen einer inneren Zylinderflüche 51' des Kerns 46 und der äußeren Zyllnderflüche 62 der Hülse 10 sitzt ein erstes Wälzlager 60, an dessen rechter Stirnfläche 63 sich der Vorsprung der Gegendruckplatte abstützt. Auf der entgegengesetzten Seite ist das Walzlager 60 in Axialrichtung durch einen Sprengring gesichert, der in einer Tingnut 65 des Kerns 46 sitzt. Auf der linken Seite des Sprengringes 64 ist ein zweites Wälzlager 66 mit sichernden Sprengring 67 in einer Ringnut 68 der Hülse 10 angeordnet* Durch den Sprengring 64 ist der Kern 46 somit gegen Axialverschiebung bezüglich der Hülse 10 in beiden Richtungen gesichert. Da sich der Magnetfluß in Folge der angegebenen Bemessung der Luftspaltütärken im wesentlichen auf die Spalte zwisehen den benachbarten Zylinderflächen des Kern 46 und der Gegendruckplatte 31s d.h. im wesentlichen radial verläuft, so sind zwischen dem Elektromagneten und der Gegendruckplatte bzw» der Hülss 10.praktisch keine Axialkräfte wirksam.

Der in dieser Y'eise gebildete Magnetkreis bietet dem Fluß praktisch an keiner Stelle eine wesentliche Einschnürung. Dies gilt insbesondere für den Übergang des Magnetflusses zwischen dem inneren Teil der Gegendruckplatte 31 und dem Kern 46 in den Luft« Bpalten 49 und 52, da die Ringansätze 45 und 53 die Gegendruckplatte 31 um ein"entsprechendes Maß übergreifen«

Bei der abgewandelten Ausführung nach den Figuren 5 bis 7 sind zwischen dem Kern 122 eines Elektromagneten und einer Gegendruckplatte 123 zwei zylindrische Luftspalte 120 und 121 vorgesehen, zwischen denen ein kegelförmiger Spalt 124 liegt. Auf diese Weise ist die Summe der .Luftspaltlängen größer als der axiale Abstand zwischen der !»echten Stirnfläche 125 des Hingansatzes

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126 des Kerns 122 einerseits und' der linken, den Wälzlagern augewandten Stirnfläche 12? der Gegendruckplatte 125 andererseits. Der innere Ringansatz 126 bildet demgemäß eine Ringnut, die durch eine Zylinder fläche 128 und eine Kegelfläche 129 begrenzt ist_f während die Gegendruckplatte 123 entsprechend umgekehrt einen ringförmigen Vorsprung bildet, dessen Zylinderfläche 130 zusammen mit der Zylinderfläche 128 den Luftspalt 120 begrenzt und dessen Kegelfläche 131 zusammen mit der in entsprechend große» Abstand angeordneten Kegelflüohe 129 den konischen Luftspalt 124 begrenzt, welch letzterer dem Magnetfluß hohen Widerstand entgegensetzt.

Weiterhin ist bei dieser Ausführungsform ein Anker 132 vorgesehen, der durch Schrauben 133 an »3 er ersten Kupplungsscheibe 20 befestigt ist und sich über diese, d.h„ nicht unmittelbar an der Hülse 10 abstützt. Anstelle der Schrauben 133t kommen auch andere geeignete Befestigungselemente in Betracht» Wesentlich ist bei dieser Ausführung, daß sich zwischen der Innenfläche 135 des Ankers 132 und der Hülse 10 ein vergleichsweise großer Zwischenraum ergibt, welcher die magnetischen Streuflüsse zur Hülse 10 verminderte

Bei der vorliegenden Ausführungsform weist die Gegendruckplatte 123 eine Innenfläche mit einer Abstufung 137 auf (eiehe Figur 7), die durch eine Eadialfläche 138 und eine Zylinderfläche 139 begrenzt ist. Die beiden letztgenannten Flächen gehen in eine innere Zylinderfläche 140 bzw. in eine radiale, den Kupplungsscheiben zugewandte Stirnfläche 141 der Gegendruckplatte über·* Auf diese" Weise wird der zwischen der Gegendruckplatte 123 und der Hülse 10 übertretende Magnetfluß vermindert. Die Hülse weist hier ferner eine Eindrehung 143 auf, die trotz Verminderung des zwischen der Hülse 10 und der Gegendruckplatte 123 übertretenden Magnetflusses eine Verminderung des durch die Gegendruckplatte selbst tretenden Magnetflusses verhütet.

Gegsbenenfalle können die Aussparungen 28 bei der inneren Kupplungsscheibe 20 der Scheibenanordnung entfallen* Auf diese Weise kann die axiale Stärke des Ankers 132 um ©inen der Stärke der genannten Kupplungsscheibe entsprechenden Betrag vermindert werden»

Weiterhin kann gemäß einer Abwandlung der Erfindung zwischen die Hülse und den die Hülse im Bereich ihres glatten Teiles umgebenden Elementen ein Zwischenring eingefügt werden, welcher den magnetischen Streufluß zur Welle begrenzt.

Bei der Ausführungsform gemäß Figur 8 steht die innere Zylinderfläche HO¹ der Gegendruckplatte 123' in Berührung mit der äußeren Zylinderfläche 145 der Hülse 10.

In Figur 9 ist eine als Element einer elektromagnetischen Mehrscheibenkupplung geeignete Gegendruckplatte 150 dargestellt, die einen inneren Ringteil 151 atis magnetischem Material und einen darauf angeordneten Ringteil 152 aus unimgnetischem Material, z,3. Bronze oder Aluminium,, sowie einen äußeren Ringteil 153 aus wiederum magnetischem Material umfaßt. Der äußere Ringteil 153 ist mit dem mittleren Ringteil 152 durch Radialstifte 154 verbunden, welch letstere eine leichte axiale Ver-BChiebung des Ringteile 153 In Bezug auf den Rin%eil 152 zulassen« Diese durch entsprechende Spielpassung der Radialstifte 154 erreichte Axialverschiebung ermöglicht einen Ausgleich der auf die äußeren und inneren Abschnitte der Kupplungsscheiben wirkenden Druckkräfte, die vom Anker bzw. vom Elektromagneten erzeugt werden.

Eine Gegendruckplatte der beschriebenen Art für elektromagnetische MehrScheibenkupplungen ermöglicht nicht nur einen Ausj&eioh der auf die äußeren uM inneren Abschnitte der Kupplungsscheiben wirkenden Kräfte, sondern vermindert auch die bei den

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bekannten Vorrichtungen bestehenden magnetischen Streuflüsse über die bei diesen Vorrichtungen bestehenden magnetischen Brücken zwischen den inneren und äußeren, aus magnetischem Material bestehenden Ringteilen.

Claims (9)

Socletef Anonyme Francalse du Ferodo . 9. Juli 1969 64, Avenue d© la Grand-Armee Λ ,, 75 - Paris 17°, Frankreich ■-. . A ?? - A

1. Mehrsehelb©n-Magn®tkupplung, deren aufeinanderfolgende Kupplungsscheiben abwechselnd mit einem Antriebsorgan und mit einem Abtriebsorgan drehfest verbunden sind, wobei die drehf©ßte Verbindung zwischen dem Antriebsorgan und dem Abtriebsorgan durch gegenseitige Anpressung der Kupplungsscheiben zwischen einem Anker und einer Gegendruckplatte durch einen Magnetfluß erzeugt wird, der über ei-"nen Magnetkreis mit zylindrischen Luftspalten geschlossen ist und durch eine in ©inem festen Magnetkern angeordnet te Wicklung erregt wird, dadurch gekennzeichnet» daß der Magnetkreis zwischen einem Mittelteil der Ctegendruckplat» te und dera die Erregerwicklung umfassenden Magnetkern wenigstens zwei zylindrische^, zueinander koaxiale Luftspalte mit unterschiedlichem Radius aufweist.

2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Radialprojektionen der Luftspalte auf ihre gemeinsam© Achse Uberschneidungsfrei angeordnet sind,

3„ Kupplung nach Anspruch X» dadurch gekennzeichnet, daß die Radialprojektionen der Luftspalte auf ihre gemeinsame Achse mit gegenseitiger Überschneidung angeordnet sind.

4. Kupplung nach einem der vorangehenden Ansprüche, mit zwischen dem Magnetkern und dem Antriebsorgan, beispielsweis© einer Welle oder dörgl., angeordneten Lag®rletnent©n, dadurch gekennzeichnet„ daß sich die zylindrischen, koaxialen Luftspalt© auf einer Seite einer durch die anker-

seltige Stirnfläche der lager©lemant® verlaufenden Ebene erstrecken.

5. Kupplung nach Anspruch h_e dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen dem Magnetkern und dem Antrlebsorgan neten Lagerorgan© swei nöbeneinandorllagend© . tung der Kupplung durch Haltering®;, insbesondere Sprengring© gesioherte Wälzlager aufweisen«

6. Kupplung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ale Gegendruckplatte mit einem Rinßansatz an der S'' "rnflache ©ines der Wälzlager liegt.

7 ο Kupplung nach einem dor vorangehenden Ansprüche „ <3adureh gekennzeichnet, daß der Anker mit dem Aηtriebeorgan _B beispielsweise einer Viell© odor dergl., durch ©in© dem Anker benachbart angeordnet® und an diesem befestigt© Kupplungsscheibe dröhfest verbunden ist.

8, Kupplung nach einem d®r vorangehenden Anspruches dadurch gekennzeichnet, daß die Q©g©ndruckplatte an dem Antriebsorgan durch Abstufungen, insbesondere zwei Ringschultarn abgestützt ist.

9» Kupplung nach oineai der vorangehenden Anspruch©„ daduroh gekennzeichnet _B daß di<§ (Jsgendruckplatte einen mittleren Ringtail aus unmagnetischem Material sowie zwei Ringteile aus magnetischem Material aufweist, von denen der ©in© in B®sug auf d@n mittleren Ringteil axialv®rsohi©bbar an·· gsordnsfe 1st, und daß zur Begrenzung der AxialVerschiebung des beweglichen Ringtsils Anschlag©,, insbesondsr© Ansohlagstlfte, vorgesehen sind»