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Elektromagnetisch betätigte Doppelreibungskupplung 1:s ist hekamit.
])ei cld;tr@@magnetisch betätigten Scheiben- oder Lanrellenreibungskupplungen den
Aiil»-eßdruck für die 1Zeiltfläclten durch Aufrollen von kollki#rpern an Schrägflächen
oder kegelförinigeii Ausnehnrttngen zwischen zwei Betätigungskörpern zu erzielen.
1)arnit die Rollkörper aufrollen ttnd die Betätigungskörper, die als Druckkörper
ausgebildet sind, die 1Zeibflächen unter Keilwirkung zusammenpressen, ist eine Relativdrehung
(@'cr<lrehung) zwischen den beiden Betätigungskürpern »irtwenclig. Diese Verdrehung
zwischen deir Hetiitigungskörpern, die einer Kupplungshälfte ztrgec@r(Irret sind,
wird dadurch erreicht, daß beim Einschalten der Kupplung der Betätigungsl;örl)er,
der als Vin- und Attsrückkörper und als Anker dient, mit der einen Elektromagnet
aufweisenden anderen Kupplungshälfte elektromagneti@ch vorgel;uppelt wird. Die mittels
Magnet und Anker erzeugte Reibkraft der Vorkupplung mit hadius R wird auf die am
Umfang gleichmäßig verteilten Schrägflächen und Rollkörper oder auf die kegelförmigen
Ausnehmungen mit dazwischen angeordneten Kugeln auf kleinerem Radius R' übertragen,
wodurch die Rollkörper an den Schrägflächen aufrollen und der nur in axialer Richtung
frei bewegliche Druckkörper die Kupplungsscheilren reit Keilwirkung zusammenpreßt.
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Derartige Kupplungen arbeiten einwandfrei, weisen jedoch gewisse Nachteile
auf für Doppelreibttngskupplun.gen.
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Für Doppelreibunigskupplungen, die entweder eine Umkehr der Drehrichtung
bei Wendegetrielren oder den Vor- und Rücklauf bei Werkzeugmaschinen ttsw. bezwecken
oder doppelwirkend als
:'@ntriebskupplung und Kupplungsbremse dienen,
ist es sehr vorteilhaft und zweckmäßig, wenn beide Kupplungen mit einem gemeinsamen
Ein- und Ausrückkörper betätigt werden können.
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Eine derartige Ausführung der Doppelkupplungen für Wendegetriebe oder
für Vor- und Rücklauf für den Werkzeugmaschinenbau oder für Doppelkupplungen für
Antrieb und Bremse ist teuer in der Herstellung und weist noch den Nachteil auf,
daß z. B. für Doppelkupplungen, bestehend aus Antriebs- und Bremskupplung usw.,
eine Umkehr der Drehrichtung ohne Auswechslung der Druckkörper mit den einseitig
ansteigenden Schrägflächen nicht möglich ist. Eine Aufstellung genormter Typen und
die Serienfabrikation solcher Doppelkupplungen isst erschwert und teuer.
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Nach der Erfindung ist eine elektromagnetisch betätigte Doppelreibungskupplung,
bei welcher jeweils eine Kupplung nach Wahl ein- und ausgeschaltet oder mit kürzester
Umschaltzeit von Kupplung zu Kupplung geschaltet werden kann, unter Verwendung nur
eines Ankers so aufgebaut, (laß der Anker zwischeri zwei durch Zugfedern verbundenen
Druckkörpern liegt, daß Anker und Druckkörper kegelförmige Vertiefungen aufweisen,
in denen Kugeln liegen, und daß die kegelförmigen Vertiefungen einer Kupplung zu
denen der anderen Kupplung so angeordnet sind, daß bei Einschalten einer Kupplung
die erzeugte Reibkraft zwischen Magnet und Anker diesen mitnimmt und dadurch die
Kugeln in den kegelförmigen Vertiefungen aufrollen läßt, wobei der Druckkörper die
Reibflächen dieser Kupplung mit Keilwirkung aufeinanderpreßt; hierbei bleiben die
kegelförmigen Vertiefungen mit den dazwischenliegenden Kugeln der anderen Kupplung
so beweglich, daß die Kugeln nicht aufrollen können und der Druckkörper dieser anderen
Kupplung nicht zur Wirkung kommt.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele veranschaulicht.
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Fig. i zeigt einen Längsschnitt durch eine Trokkendoppelkupplung,
beide Kupplungen ausgeschaltet; Fig. i a und i b zeigen Einzelheiten der Fig. i
und 4;
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Fig. 2 ist ein Schnitt nach der Linie A-B' der Fig. i ;
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Fig.3 ist ein Schnitt nach der Linie C-1) der Fig. i ;
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Fig. 4 zeigt einen Längsschnitt durch -eine Doppelkupplung im Ölbad,
die Kupplungen sind ausgeschaltet;
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Fig.4a und 4b zeigen Einzelheiten der Fig.4; Fig. 4b zeigt dabei den
Schnitt E-F der Fig. 4a; Fig. 5 zeigt einen Längsschnitt durch eine Trok-
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kendoppelkupplung, die Kupplungen sind ausgeschaltet;
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Fig.6 zeigt in Ansicht den Anker der Doppelkupplung von Fig. 5.
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Bei dem Ausführungsbeispiel der Doppelkupplung gemäß Fig. i sind die
Innenkupplungsscheiben 9 aus gehärtetem Stahl und die Außenkupplungsscheiben 4 und
4' aus gepreßtem Material, das einen hohen Reibungskoeffizient aufweist. Die linke
Kupplung hat fünf Reibflächen und die rechte Kupplung eine Reibfläche. Beide Kupplungen
weisen eine Vorkupplung auf mit gemeinsamem Ein-und Ausrückkörper, dem Anker 5.
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Eine Hälfte der linken Kupplung besteht aus dem Antriebskörper i mit
dem rotierenden Magnetkörper 2, der die Erregerspule 3 aufweist, und den Außenkupplungsscheiben
4. Der Antriebskörper i trägt unter Zwischenschaltung einer Isolierschicht die Schleifringe
für die Stromzufuhr zur Erregerspule. Die andere Hälfte der linken Kupplung besteht
aus den Innenkupplungsscheiben 9, dem Druckkörper 1o für die Reibscheiben, dein
für die linke und rechte Kupplung gemeinsamen Körper 8, der auf der Abtrieliswelle
7 aufgekeilt ist. Die Innenkupplungsscheiben 9 und der Druckkörper io sitzen auf
dem Körper 8 drehfcet, jedoch axial verschiebbar. Der Anker 5 ist frei drehbar und
in axialer Richtung beweglich auf dem Körper 8 gelagert. Der Anker 5 ist zwischen
den Druckkörpern io und i i angeordnet. Z,#N-iscben ihm und den Druckkörpern io
und i i befinden sich in kegelförmigen Vertiefungen Kugeln 16; weiter ist eine Vorrichtung
vorgesehen, die bewirkt, daß der Anker so zwischen den Druckkörpern gehalten ist,
daß er, wenn die Kupplungen ausgeschaltet sind, mit keinem Magnetkörper in Berührung
kommt und bei Ausschaltung des Erregerstromes bewirkt, daß die Kugeln 16 in ihre
kegelförmigen Ausnehinungen zurückrollen und beide I,etätigungskörper, der Druckkörper
und der Anker in ihre Ausgangsstellung zurückkehren und in dieser Ausgangsstellung
so gehalten werden, daß zwischen den Betätigungskörpern keine Relativdrehung entstehen
kann bis zur nächsten Einsschaltung. Diese Vorrichtung besteht aus einer Büchse
12, einer Schraube 13 und einer Druckfeder 14, welche Mittel z. B. im Winkelabstand
von 12o' angeordnet sind. Der Druckkörper io kann die Büchsen 12 aufweisen, der
Druckkörper i i die Schrauben 13 oder umgekehrt. Die Druckkörper io und 11 weisen,
um für beide Drehrichtungen verwendet werden zu können, Durchbrechungen i o" und
i i" auf mit dem mittleren Radius R', der kleiner ist als der mittlere Radius R
- der Vorkupplung; in diese Durchbrechungen io" und ii" der Druckkörper 1o und i
i sind die Einsätze 1o' und i i' eingesetzt
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. Fig.3). Die Durchbrechungen finit Einsätzen der Druckkörper können
z. B. wiederum im M'inkelabstand von 12o° angeordnet sein. Je nach der Drehrichtung
der Kupplung wird der Druckkörper mit den Durchbrechungen mit der einen oder anderen
Seite dem Anker zugekehrt in der Doppelkupplung eingesetzt, wobei die Schlitze der
Scheibe einmal von der Mitte aus nach links und das andere Mal von der Mitte aus
nach rechts zu liegen kommen, wobei die Einsätze aber immer auf der Seite angeordnet
sind, die dem Anker zugekehrt ist (s. Fig. i a und i b). Der Anker 5 weist auf gleichem
Radius R' angeordnet die gleiche Anzahl Einsätze 5' auf seiner linken Seite und
Einsätze 5" auf seiner rechten Seite auf, wohei in jeder Bohrung
des
Ankers ein Einsatz 5' und ein Einsatz 5" eingesetzt sind und so einander im Anker
5 gegenüberliegen. Diese Einsätze 5', 5", 1o' und i i' tragen die kegelförmigen
Vertiefungen, in denen die Kugeln 16 liegen. Eine Hälfte der rechten Kupplung besteht
aus dem feststellenden 1-lagnetkörper 6 mit der Erregerspule 3' und einer feststehenden
Außenkupplungsscheibe ,4', die andere Hälfte aus dem Druckkörper i i mit den Einsätzen
i t' in den Durchbrechungen i i ", dem für beide Kupplungen gemeinsamen Anker 5
mit den Einsätzen 5" und dem für beide Kupplungen gemeinsamen Körper 1i, in den
der Druckkörper i i drehfest aber axial verschiebbar eingreift.
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Um eine Fliehbewegung der Kugeln 16, die in den kegelförmigen Vertiefungen
der Einsätze liegen, zu vermeiden, sind die Kugeln 16 jeder Kupplung mit einem Käfig
17 geführt.
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Die Wirkungsweise der beschriebenen Doppelkupplung (Fig. i) ist folgende:
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Der Antriebskörper i der linken Kupplung ist der treibende Teil mit
z. B. Drehrichtung a. Wird nun der Erregerstrom für die linke Kupplung eingeschaltet,
so leiten die Stromzuführungsbürsten, die in einem feststehenden Körper gelagert
sind, den Strom zur Ringspule 3. Da diese im Nlagnetkörp-er 2 eingebettet ist, bildet
sich sofort ein magnetisches Feld aus, wobei der nur durch kleinsten Luftspalt vom
Magnetkörper 2 getrennte Anker 5 von dem treibenden @lagnetkörp-er angezogen und
durch die Reibkraft in dessen Drehrichtung mitgenommen wird. Die Druckkörper io
und i i für die Reibflächcii bleiben zurück, somit verdreht sich der Anker 5 gegenüber
den Druckkörpern io und ii. Durch die von der Vorkupplung erzeugte Verdrehung des
Ankers zu den Druckkörpern io und i i rollen die Kugeln 16 der linken Kupplung in
den kegelförmigen Einsätzen auf, da die Einsätze io' am Ende der Durchbrechung des
Druckkörpers io zur Anlage und somit zur Wirkung kommen, während die Einsätze i
i' des Druckkörpers i i frei beweglich ]>leiben und nicht zur Wirkung kommen, und
somit die Kugeln 16 der rechten Kupplung nicht aufrollen können. Der Druckkörper
io wird durch die Keilwirkung gezwungen, einen axialen Weg zu machen, was die Einrückung
der Kupplungsscheiben zur Folge hat, <l. h. die Reibflächen werden aufeinandergepreßt.
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Dann ist die Abtriebswelle 7 mit dem Antriebskörper i gekuppelt. Der
ausgeübte Anpreßdruck auf die Kupplungsscheiben wird aufrechterhalten, solange .der
Elektromagnet unter Strom ist. Bei der Ausschaltung des Erregerstromes wird der
Anker 5 durch den Druckkörper io und den Druck der Federn 14 vom Magnetkörper 2
entkuppelt (die Vorkupplung ist gelöst), wobei der Anker auch seine Verdrehung zum
Druckkörper io aufhebt und die Kugeln unter dem Druck der Federn 14 in den Grund
der kegelförmigen Ausnehmungen der Einsätze beider Körper gedruckt werden. Der Druckkörper
io und die Anker 5 werden durch den von den Druckfedern 1.1 auf die Druckkörper
to und i i ausgeübten Zug gezwungen, in ihre Ausgangsstellung zurückzugehen, wodurch
die Reibscheiben freigegeben werden. Die Abtriebswelle 7 ist vom Antrieb gelöst.
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Nach dem Ausschalten der Antriebskupplung wird die Bremskupplung eingeschaltet,
indem der Erregerstrom der Erregerspule 3', die in dem feststehenden Magnetkörper
6 eingebettet ist, zugeführt wird. Der umlaufende Anker 5 wird vom feststehenden
Magnetkörper 6 angezogen, mit diesem gekuppelt (Vorkupplung) und durch dessen Reibkraft
abgebremst bis zum Ruhestand. Die Druckkörper io und ii drehen weiter, wodurch zwischen
Anker 5 und den Druckkörpern io und 11 wiederum eine Relativdrehung entsteht. Die
Einsätze io' des Druckkörpers io bleiben bei dieser Verdrehung des Ankers 5 zu den
Druckkörpern frei beweglich, während die Einsätze i i' des Druckkörpers i i am Ende
der Durchbrechung i i" zur Anlage und somit zur Wirkung kommen, wodurch die Kugeln
16 der Bremskupplung aufrollen und den Druckkörper 11 zwingen, einen axialen Weg
zu machen, wobei er unter Keilwirkung an die feststehende Reibscheibe 4 gepreßt
wird, wodurch nach kürzester Schleifzeit der Reibflächen der Bremskupplung die Abtriebswelle
7 zum Stillstand kommt. Die Bremskupplung kann auch mehrere Reibflächen aufweisen,
um die Abtriebswelle 7 auch bei größeren Schwungmomenten sofort stillsetzen zu können.
Zwischen den Einsätzen, die der Anker 5 zu beiden Seiten aufweist und die einander
gegenüberliegen, sind Federn 15 angeordnet, damit die Kugeln 16 einer Kupplung nicht
lose liegen, wenn die andere Kupplung eingeschaltet ist. Der frei bewegliche Weg,
den die Einsätze in den Durchbrechungen iö', 1 i" der Druckkörper machen könnten,
ist größer als der Weg, den der Anker mit den Einsätzen macht, um eine Kupplung
einzurücken. lst die Drehrichtung des Antriebskörpers i im Sinne von b, so werden
die Druckkörper to und i i mit ihrer anderen Seite dem Anker 5 zugekehrt in die
Doppelkupplung eingesetzt, so daß für den Körper io die Schlitze von der Mitte aus
nach rechts, für den Körper i i die Schlitze von der Mitte aus nach links zu liegen
kommen, wobei die dem Anker zugekehrten Seiten wiederum die Einsätze aufweisen.
Die für das jeweilige Dreh-oder Bremsmoment nötige axiale Anpreßkraft der Reibflächen
ergibt sich aus der Reibkraft zwischen Elektromagnet und Anker unter Berücksichtigung
des Verhältnisses .der Radien R und R' (Fig.3) und der Keilwirkung, entstanden durch
das Aufrollen der Kugeln 16 :in den zur Anlage gekommenen Einsätzen des Druckkörpers
und den dazu gehörenden Einsätzen des Ankers.
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Fig. 3 zeigt, wie die Druckkörper mit ihnen Durchbrechungen und Einsätzen
in der Doppelkupplung eingesetzt sind, wenn -der Antriebskörper i von Fig. i mit
der Drehrichtung a treibt.
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Bei dem Ausführungsbeispiel der Doppelkupplung gemäß Fig. 4 sind die
linke und rechte Kupplung Antriebskupplung en, jedoch mit entgegengesetzter Drehrichtung,
z. B. für Vor- und Rücklauf, für Werkzeugmaschinen oder für Schiffsantriebe
für
Vorwärts- und Riickwärtsfalirt usw. Diese Antriebskupplungen ermöglichen, mit einfaclister
Betätigung und mit kürzester Umschaltzeit von Kupplung zu Kupplung eine Drehrichtungsänderung
der Welle 7', ohne -\1)schalten des Antriebes l)eliebig oft und schnell vorzunehmen.
Antriebskörper der Kupplungen sind bei diesem Ausführungsbeispiel die Zahnräder
i' und i", Der 1)rtickl<örper io oder ii rückt ],ei Einschalten der einen
oder anderen Kupplung einen der l'eibringe iS oder 18' ein, die wie die Druckkörper
in den Körper N drehfest eingreifen. Uni init dieser Doppelkupplung im Ölbad größere
Drehmomente übertragen zu können, sind die Reibringe 18 und iS' und die Zahnräder
i' und i" mit keilförmigen Rillen versehen, die die Reibung vergrößern. Die Anpressung
der Reibringe 18 und 18' durch den Druckkörper io oder ii an die Zahnräder i' oder
i" erzeugt keinen Axialdruck auf die Zahnräder, die Kugellager oder die Antriebswelle
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1)1e Doppelkupplung weist auch einen großen Vorteil dadurch auf, daß
sie sich bei Abnutzung der Reibflächen selbst nachstellt, indem .die durch die Vorkupplung
erzeugte Verdrehung des Ankers mit seinen Einsätzen zu den Druckkörpern mit ihren
Hinsätzen so lange anhält und die Einsätze so bemessen sind, daß bei kleinerer oder
größerer Verdrehung des Ankers zu den Druckkörpern die Kugeln in den kegelförmigen
Vertiefungen der Einsätze innen genügend aufrollen können, bis beide l,Z,tipI)ltingsliälften
zum Gleichlauf kommen bzw. 1)e1 Bremskupplungen beide Kupplungshälften zu 'in Stillstand
gekommen sind. Bei LTberlastuiig der Kupplungen kommen alle Reibflächen der Kupplung
zum Schleifen, da eine Steigerung de:s Drehinomentes eine Steigerung der Anpreßkraft
bzw. der Reibkraft zwischen Elektromagnet und Anker nicht zur Folge hat; daher dienen
die Kupplungen gleichzeitig als Sicherheitskupplungen und vermeiden Brüche von Zahnrädern,
kostspielige Reparaturen an Maschinen u. dgl.
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Fig. da zeigt eine weitere Einzelheit des Ausführungsbeispiels nach
Fig. d. Die Mittel 12, 13 und 14, welche die Druckkörper io und ii aufweisen und
die nach dem Ausschalten der Kupplung bewirken, daß der Keilring ig oder iS' mit
dem Druckkörper io oder 1 i und dem Anker 5 in die Ausgangsstellung zurückgehen
und damit die Reibflächen der Kupplung lösen, sind zu .den Eins; itzen, die die
Doppelkupplung aufweist. versetzt angeordnet. Die Druckkörper i o, i i und die Keil-1-i11ge
18, 18' greifen mit Innenverzahnung in den Körper S ein. Fig. ,Ib ist ein Schnitt
nach der Linie F-1% der Fig..Ia. Ein Stück voni !Anker ist weggel)roclien. Ebenfalls
ein Stück vorn linken liäflg 1 7 für die Kugeln 16.
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Fig. 3 zeigt eine Trockendoppelkupplung. Antriebskörper sind die Riemenscheiben
i' und i"; es ki>nnt;n aber auch Keilriemenscheiben, Zahnräder tisw. sein. 1)1e
Abtriebswelle 7' kann je nach Einschalten der einen oder anderen Kupplung mit wechselnder
Drehrichtung angetrieben werden. Die Druckkörper io und i i weisen kegelförmige
Vertiefurigen io"' und i i"' auf, der für leide Kupplungen gemeinsame Anker weist
die Durchbrechungen 5"' atlf, in welclr@ auf <lcr linken Seite die Einsätze 5'.
auf der recliteli Seite die Ein-S , ätze 5 eingesetzt sind. I)ie \\'irhungs#veise
dieser
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Doppelkupplung ist wie folgt:
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hei Einschalten, z. I». del- lhil<cii l#,tipplung. nimmt der _\'Ltlgnetl;cirper
= lICll .\lll;el ; in D1-elirichtung der kieinenscheibe i' iiiit, die I?iilsiitze
3' sind im Anker In den Schlitzen ; so daß sie durch die \-erdrehmig des Alikers
zuni Körper io bewirken, dalli die htigeln i() der linken Kupplung aufrollen, wodurch
der I>ruckkörl>er io die Reibflächen aufeinailderpreht und somit die Kupplung eiligi^rücht
wird: die Einsätze 3 des Ankers bleiben 1)e1 dieser 1)i-eliriclituiig des -`Imkers
frei beweglich und kommen leicht zur 1Virkung, die Kugeln ifi der rechten 1@upphing
1)leiben 111 ihren kegelförmigen Vertieftiiigen. Wird die rechte Kttppluug eingeschaltet,
iiininit die Riemenscheibe i" den Anker in ihrer Drehrichtung niit, die Einsätze
3" kommen ain Ende der Durch-1)rechung 5"' zur Aillage tilld 1>e)virl;en, dalli
die Kugeln 16 der rechten Kupplung aufrollen, wodurch der Druckkörper i i die Reibflächen
aufeinanderpreßt; die rechte huppltllig ist eingerückt. die Einsätze 5' bleiben
hei dieser Drehrichtung des Ankers frei beweglich. Die Kugeln i6 der linken Kupplung
bleiben in ihren hegrlf@irmigen @crtiefullgen.