DE852792C - Elektromagnetisch betaetigte Lamellenreibungskupplung geringen Raumbedarfs - Google Patents

Elektromagnetisch betaetigte Lamellenreibungskupplung geringen Raumbedarfs

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DE852792C
DE852792C DEB13377A DEB0013377A DE852792C DE 852792 C DE852792 C DE 852792C DE B13377 A DEB13377 A DE B13377A DE B0013377 A DEB0013377 A DE B0013377A DE 852792 C DE852792 C DE 852792C
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armature
ring
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air gap
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Expired
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DEB13377A
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English (en)
Inventor
Wilhelm Binder Jun
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WILHELM BINDER MASCHINEN U ELE
Original Assignee
WILHELM BINDER MASCHINEN U ELE
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D27/00Magnetically- or electrically- actuated clutches; Control or electric circuits therefor
    • F16D27/02Magnetically- or electrically- actuated clutches; Control or electric circuits therefor with electromagnets incorporated in the clutch, i.e. with collecting rings
    • F16D27/04Magnetically- or electrically- actuated clutches; Control or electric circuits therefor with electromagnets incorporated in the clutch, i.e. with collecting rings with axially-movable friction surfaces
    • F16D27/08Magnetically- or electrically- actuated clutches; Control or electric circuits therefor with electromagnets incorporated in the clutch, i.e. with collecting rings with axially-movable friction surfaces with friction surfaces arranged externally to the flux

Description

  • Elektromagnetisch betätigte Lamellenreibungskupplung geringen Raumbedarfs Es sind zahlreiche Konstruktionen von elektromagnetisch betätigten Kupplungen bekanntgeworden. Eine derartige Kupplung besitzt einen Elektromagnetkörper mit einer Wicklung sowie einen Anker. Wird der Wicklung, beispielsweise über einen Schleifring, Strom zugeführt, so wird der Anker angezogen und bewirkt jetzt einen Kupplungsvorgang. Als eigentliche Kupplung verwendet man meist die bekannten Lamellenkupplungen, welche aus einer Anzahl Innen- und Außenlamellen besteben. Der Nachteil dieser bekannten Konstruktionen liegt darin, daß der magnetische Kraftlinienfluß das Lamellenpaket durchdringen muß, wodurch eine starke Schwächung der magnetischen Kräfte eintritt. Man hat daher vorgeschlagen, Magnetteil und Kupplungsteil räumlich zu trennen, so daß ein nur durch einen Luftspalt unterbrochener, verhältnismäßig widerstandsfreier, magnetischer Kreis entstand. Neben diesem magnetischen Teil war dann die Lamelleneinrichtung angeordnet. Kupplungen dieser Art wiesen wohl gegenüber den erstgenannten Konstruktionen erhebliche Vorteile auf, jedoch waren sie verhältnismäßig groß und schwer, welches ihrer Verwendung in Werkzeugmaschinen, Getrieben od. dgl. hindernd im Wege stand.
  • Wenn auch die vorstehend erwähnten elektromagnetisch betätigten Kupplungen den vorher verwendeten mechanisch oder hydraulisch betätigten Kupplungen, was Größe und Einfachheit anbelangte, überlegen waren, so reichte doch in vielen Fällen die Gedrängtheit der Kupplungen nicht aus, um sie organisch in das Getriebegehäuse einzupassen. Die Forderung geht daher dahin, daß die Kupplung ungefähr die Größenordnung besitzen soll, wie sie die zur Kraftübertragung verwendeten Zahnräder aufweisen.
  • Eine weitere Forderung, die an moderne, besonders in der Werkzeugmaschinenindustrie zu verwendende Kupplungen zu stellen ist, besteht darin, daß außer der selbstverständlichen sicheren Übertragung des benötigten Drehmomentes auch das Ein- und Auskuppeln exakt und in 'kürzester Zeit erfolgt, so daß es .beispielsweise möglich ist, die angetriebene Welle nur Bruchteile von Umdrehungen machen zu lassen.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektromagnetisch betätigte Kupplung, welche in weitestem Maße die im vorstehenden aufgezeigten Fehler vermeidet und den gestellten Forderungen der Praxis gerecht wird.
  • Gemäß der Erfindung ist bei einer elektromagnetisch betätigten Lamellenreibungskupplung, bei der die Wicklung in einer U-förmigen Nut des Magnetkörpers untergebracht ist und bei der durch einen axial verschiebbaren Anker ein Druck auf die Lamellen ausgeübt wird, die offene Seite der U-förmigen Nut nach dem Umfang zu gerichtet und, der Anker über den U-förmigen Teil glockenartig gestülpt, wobei sich die Lamellen zwischen dem inneren Schenkel des U und der Stirnfläche der Glocke befinden.
  • Durch diese Ausbildung ist es gelungen, daß beim Abschalten der Erregerwicklung das Drehmoment sofort gegen Null absinkt und daß tatsächlich die angetriebene Welle im- Bedarfsfalle nur Bruchteile einer Umdrehung macht. Die Exaktheit der Drehmomentübertragung mit den Stromimpulsen ist so groß, daß in der Sekunde etwa io Drehmomentimpulst an die Antriebswelle abgegeben werden (können.
  • Ein Beispiel der Erfindung ist in den Fig. i bis 4 dargestellt.
  • Fig. i zeigt die Gesamtanordnung der Kupplung in halb geschnittenem Zustand; Fig. 2 zeigt die Anordnung und Befestigung des Schleifringes, der Isolierstücke und des Zahnkranzes im Schnitt; Fig.3 zeigt einen entsprechenden um 9o° gedrehten Schnitt; Fig. 4 zeigt die Anordnung von Rückstellfedern für den Anker.
  • In der Fig. i stellt i die treibende Welle dar, auf der der U-förmig ausgebildete Magnetkörper 2 mit der darin angeordneten Wicklung 3 sitzt. Es ist wesentlich, daß die Wicklung 3 mit dem Magnetkörper 2 auf der mit konstanter Geschwindigkeit umlaufenden Antriebswelle i sitzt, da hierdurch auch die Wicklung mit stets gleichbleibender Drehzahl läuft und daher beim Schalten der Kupplung keine Drehbeschleunigungskräfte auszuhalten hat. Auf dem Magnetkörper 2 sitzt ein Zahnkranz 8, auf welchem der Anker 9 axial beweglich angeordnet ist. Der Anker 9 besitzt eine Glockenform. Der Innenteil seiner Mantelfläche trägt eine dem Zahnkrani 8 entsprechende Innenverzahnung, durch welche eine sichere Mitnahme sowie eine leichte Axialbeweglichkeit gewährleistet ist. Am wesentlichsten ist es jedoch, daß durch diese Art der Verbindung für den magnetischen Kraftlinienfluß außer einem einzigen Luftspalt bei 6' kein praktisch ins Gewicht fallender Widerstand' auftritt. Der Magnetkörper 2 ist U-förmig ausgebildet, und zwar derart, daß die offene Seite des U nach dem Umfang zu liegt. Der Mantelteil des glockenförmigen Ankers 9 deckt zum großen Teil die offene Seite des U ab. Auf dem äußeren Polschenkel 2a des Magnetkörpers 2 ist ein verstellbarer Gewindering 4 angeordnet, welcher zusammen mit der ringscheibenförmigen Stirnfläche des Ankers den Luftspalt 6 bildet. Wie man aus der Zeichnung erkennt, besitzt der magnetische Kreis nur einen einzigen Luftspalt, und zwar den eben genannten Luftspalt 6, während der Übergang von dem Schenkel 2b des Magnetkörpers zu dem Anker über die großflächige Verzahnung 8 erfolgt.
  • Zwischen dem inneren Polschenkel 2b des Magnetkörpers 2 und dem Anker befindet sich das Lamellenpaket, welches im Falle des vorliegenden Beispiels aus einer Außenlamelle io und den beiden Innenlamellen i i und 12 besteht. Die Außenlarpelle io ist axial verschiebbar in der inneren Verzahnung des Ankers 9 befestigt, während die Innenlamellen in Nuten 13 der angetriebenen Welle axial verschiebbar gehaltert sind. Über der Mantelfläche des Ankers 9 ist, wie weiter unten ausführlich beschrieben wird, ein für die Stromzuführung dienender $chleifring 7 isoliert angeordnet. Die Wirkungsweise der Kupplung ist einfach so, daß bei Stromdurchgang durch .die Wicklung 3 der Anker 9 angezogen wird, wobei sich der Luftspalt 6 zwischen Gewindering 4 und dem Anker verkleinert. Durch den Anker wird das aus den Lamellen io, i i und 12 bestehende Lamellenpaket gegen den äußeren Polschenkel 2b, der eine Ringfläche darstellt, gedrückt, wodurch der Kupplungsvorgang bewirkt wird. Beim Ausschalten des Erregerstromes läßt der Druck auf das Lamellenpaket nach und die Wellen i und 13 werden entkuppelt. Durch Drehen des Gewinderinges 4 kann man die Größe des Luftspaltes 6 auf einen möglichst günstigen Wert einstellen. Durch diese Einstellung läßt sich vor allem eine Abnutzung der Lamellen kompensieren, so daß die Kupplung bis zum völligen Verbrauch der Lamellen bei richtiger Einstellung immer ihre volle Leistungsfähigkeit zeigt.
  • In der Fig. i ist neben .dem Arbeitsluftspalt 6 der Kupplung noch das Maß 5 eingezeichnet. Bei Abnutzung der Reiblamellen nähert sich der Anker immer mehr dem Einstellring 4. Von Zeit zu Zeit ist es zweckmäßig, den Ring so zu verstellen, daß wieder ein Arbeitsluftspalt von 1/2 bis i mm erreicht wird. Aus der Breite des Luftspaltes 6 und der Größe des Maßes 5 kann man also auf die Abnutzung bzw. den Verbrauch der Lamellen schließen, da mit zunehmender Abnutzung auch das Maß 5 kleiner wird. Es sei erwähnt, daß dadurch, daß der Luftspalt 6 offen liegt, eine gute Kontrolle möglich ist. Abgesehen davon, daß Schmutzteilchen durch die Fliehkraft von selbst entfernt werden, ist eine Reinigung in einfacher Weise möglich.
  • Aus den Fig. 2 und 3 ist die Anordnung und Befestigung des Schleifringes 7 sowie der Isolierteile 14 und des verzahnten Ringes 8 deutlich zu erkennen. Ferner ist die Ausbildung der Stromzuführung ersichtlich. Der Schleifring 7 erhält über einen nicht dargestellten Schleifkontakt Strom. Vom Schleifring 7 läuft ein Kabel 15 in einem Isolierrohr 16 zur Spule 3. Zur Befestigung des Schleifringes 7 ist der Anker 9 beispielsweise an drei Stellen seines Umfanges mit einer etwa io mm breiten Ausfräsung versehen. In dieser Ausfräsung wird auf den verzahnten Ring 8 ein Isolierstück 1,4 über einen Stift 17 aufgesetzt. Sobald nun der Ring 7 über die Isolierteile 14 aufgeschoben ist, sitzen sämtliche Teile vollkommen fest, und zwar die Isolierstücke 14 infolge der Verzahnung und des Stiftes 17. Der Schleifring 7 wird durch mindestens drei auf dem Umfang gleichmäßig verteilte Isolierstücke abgestützt. Das andere Ende der Wicklung 3 ist in an sich bekannter Weise an Masse gelegt. Selbstverständlich können an Stelle der Masse als Rückleitung auch zwei Schleifringe verwendet werden. Durch die vorstehend geschilderte Anordnung des Schleifringes und der Isolierstücke unter Verwendung des verzahnten Ringes 8 erreicht man eine sehr' zuverlässige und raumsparende Befestigung aller Teile. Durch den Stift 17 erfolgt gleichzeitig die Übertragung des Drehmomentes von dem Magnetgehäuse 2 auf den verzahnten Ring B.
  • Durch die Einfräsungen in den Anker 9 für die Isolierstücke 14 ist es auch möglich, von außen die Arbeitsweise bzw. die Abnutzung der Reiblamellen zu beobachten. Die Öffnungen dienen auch als Lüftungsöffnung. Ferner kann durch sie der Abrieb an den Lamellen unter dem Einfluß der Fliehkraft nach außen gelangen.
  • Um eine möglichst hohe SchaltHufigkeit der Kupplung zu erzielen, ist es vorteilhaft, die Rückbewegung des Ankers nach Abschalten der Erregung in an sich bekannter Weise durch eine Rückstellkraft, beispielsweise durch Rückstellfedern, zu bewirken, die zur Erzielung geringen Raumbedarfs in der nachstehend beschriebenen Weise ausgebildet sind. In der Abb. 4 ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt. Man erkennt, daß in dem Mantelteil des Ankers 9 parallel zur Achse verlaufende Bohrungen vorgesehen sind, in welchen Schraubenfedern 20 sowie Stifte i9 aus unmagnetischem Material liegen. Die Stifte i9 drücken gegen den Gewindering 4. Durch Vertiefungen in dem Gewindering ,4 kann gleichzeitig eine Rastwirkung für den Gewindering erzielt werden. Die mit 21 bezeichneten Bohrungen in dem Gewindering dienen zu seiner Verstellung. Durch geeignete Bemessung der Federn und der Länge der Stifte i9 kann eine Vorspannung des Ankers erzielt werden, so daß bei Einschalten des Erregerstromes der Anker gegen die Wirkung der Federkraft angezogen wird. Bei Abschalten der Erregung sorgt die Federkraft dafür, den Anker in kürzester Zeit in die entkuppelte Stellung zurückzuführen. Durch richtige Bemessung und Einstellung der Feder und der Kupplung ist es möglich, wie eingangs erwähnt, bis io Kupplungsimpulse pro Sekunde zu übertragen.
  • Dadurch, daß einem Bauteil mehrere Funktionen obliegen, war es möglich, eine Kupplung zu schaffen, welche bei größter mechanischer Leistung ein Minimum an Raum beansprucht.

Claims (7)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Elektromagnetisch betätigte Lamellenreibungskupplung geringen Raumbedarfs, bei der die Wicklung in einer U-förmigen Nut des Magnetkörpers untergebracht ist und bei der durch einen axial verschiebbaren Anker ein Druck auf die Lamellen ausgeübt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die offene Seite der U-förmigen Nut nach dem Umfang zu gerichtet ist und daß der Anker in Form eines zylindrischen Ringes mit einer ringscheibenförmigen Seitenplatte glockenartig über den Elektromagneten (2) gestülpt ist, wobei sich die Lamellen zwischen dem Elektromagneten und der Seitenplatte des Ankers befinden.
  2. 2. Kupplung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker mit einer Innenverzahnung auf einer Außenverzahnung eines Magnetpols gleitet, so daß der magnetische Kreis nur einen Luftspalt (6) aufweist.
  3. 3.- Kupplung nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem der Seitenplatte des Ankers abgewandten Pol des Magneten ein verstellbarer Gewindering (4) von etwa gleichem Durchmesser wie der ringförmige Anker zur Einstellung des Luftspaltes angeordnet ist.
  4. 4. Kupplung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mitnahme der Außenlamellen (io) durch die Innenverzahnung des Ankers (9) und die der Innenlamellen (i i, 12) durch Nuten (i3) in der zugehörigen Welle erfolgt.
  5. 5. Kupplung nach einem der Ansprüche i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Schleifringe auf der Außenfläche des Ankers (9) angeordnet sind.
  6. 6. Kupplung nach einem der Ansprüche i bis 5 mit Rückstellfedern, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantelteil des Ankers achsenparallele Bohrungen aufweist, in welchen die Rückstellfedern (20) mit Stiften (i9) aus einem nichtmagnetischen Stoff untergebracht sind, die sich gegen den Gewindering (4) derart abstÜtzen, daß eine Rückstellkraft für den Anker erzeugt wird, wobei gleichzeitig durch Ver-' tiefungen od. dgl. im Gewindering (4) eine Rastung für diesen erfolgt.
  7. 7. Kupplung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daB die Übertragung des Drehmomentes von dem Elektromagnetkörper (a) auf den verzahnten Ring (8) durch radial verlaufende Stifte (i7) erfolgt, die in die Isolierstücke (r4) hineinragen und sie unverschiebbar halten, während durch den übergestreiften Schleifring (7) die Isolierstücke (i4) gegen den verzahnten Ring (8) gedrückt werden, wobei gleichzeitig die Isolierstücke (i4) ein Herausfallen der Stifte (t7) unmöglich machen.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1015280B (de) * 1952-09-15 1957-09-05 Johann Vollenbroich Elektromagnetisch betaetigte Scheibenreibungskupplung oder -bremse
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DE1131057B (de) * 1954-09-17 1962-06-07 Asea Ab Schleifringlose, elektromagnetisch betaetigte Scheibenreibungskupplung
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DE1168178B (de) * 1953-07-23 1964-04-16 Iaferodoia Sa Franc Reibscheibe fuer elektromagnetisch betaetigte Kupplungen
US4273334A (en) * 1978-06-02 1981-06-16 Gunter Wulff-Apparatebau Gmbh Reel mechanism for use in a playing device

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