DE8704168U1

DE8704168U1 - Electromagnetically operated gear clutch

Info

Publication number: DE8704168U1
Application number: DE8704168U
Authority: DE
Original assignee: MASCHINENFABRIK HEID AG STOCKERAU AT
Current assignee: MASCHINENFABRIK HEID AG STOCKERAU AT
Priority date: 1987-02-13
Filing date: 1987-03-19
Publication date: 1987-04-30
Also published as: CS264348B2; SU1620054A3; CS275987A2; PL264907A1; ATA31187A; PL154253B1; AT391529B

Description

• * ti tilt <· I I I 4• * ti tilt <· I I I 4

• •if ti, , ••if ti, ,

• « · I I 4« i• « · II 4« i

t «— I &uacgr; "I I f« t «— I &uacgr;"II f«

• ' Ii II &eacgr; > *• ' Ii II &eacgr; > *

Die Erfindung betrifft eine elektromagnetisch betätigbäre Zahnkupplung mit einem zur festen Verbindung mit einer, Welle und zu dieser konzentrisch angeordnetem Kupplungskörper mit seitlich ausgebildeten Pölflächeri Und einer im Bereich der äußeren Polfläche angebrachten Stirnverzahnung, einer im Kupplungskörper gelagert oder direkt eingesetzten Magnetspule, sowie einer schaltbeweglichen Ankerscheibe mit einer dem Kupplungskörper zugekehrten, zu diesem passenden Stirnverzahnung mit einer schaltbeweglichen, zur Drehmomentübertragung dienenden Verbindung zwischen Ankerscheibe und angrenzendem Getriebeteil. The invention relates to an electromagnetically actuated tooth coupling with a coupling body for a fixed connection to a shaft and arranged concentrically to it with laterally formed pole surfaces and a spur gear attached in the area of the outer pole surface, a magnetic coil mounted in the coupling body or inserted directly, as well as a switchable armature disk with a spur gear facing the coupling body and matching it with a switchable connection between the armature disk and the adjacent gear part, which serves to transmit torque.

Zahnkupplungen beschriebener Ausführung sind infolge Formschluß ihrer Stirnverzahnungen zur übertragung hoher Drehmomente geeignet, benötigen jedoch zur Schaltung einen großen Schaltweg entsprechend der Eingriffshöhe ihrer Stirnverzahnungen sowie deren Zahnkopfabstand.Tooth couplings of the described design are suitable for transmitting high torques due to the positive locking of their spur gear teeth, but require a large switching path for switching in accordance with the engagement height of their spur gear teeth and their tooth tip distance.

Zum Anschluß der Ankerscheibe an den an die Kupplung angren^ zenden Getriebeteil sind dazu Verbindungsteile zur übertragung des Drehmomentes, welche auch die Schaltbewegung der Ankerscheibe in axialer Richtung ermöglichen, mit Verzahnungen, Bolzen oder Klauen bekannt.In order to connect the armature disk to the gear part adjacent to the clutch, connecting parts for transmitting the torque, which also enable the switching movement of the armature disk in the axial direction, with gears, bolts or claws are known.

Nachteil dieser Verbindungsteile ist es, daß sie ein für die Schaltbewegung der Ankerscheibe erforderliches Toleranzspiel aufweisen müssen, somit keine spielfreie Drehmomentübertragung ermöglichen und weiters unter Drehmomentlast reibungsbehaftet sind, wodurch die Zuverlässigkeit der Schaltfunktion dieser Kupplungen, insbesondere bei Ausführungen zur übertragung hoher Drehmomente, deutlich herabgesetzt wird.The disadvantage of these connecting parts is that they must have a tolerance clearance required for the switching movement of the armature disk, thus they do not allow torque transmission without clearance and are also subject to friction under torque load, which significantly reduces the reliability of the switching function of these clutches, especially in designs for transmitting high torques.

Deiters bekannt sind Kombinationen dieser Verbindungsteile mit elastischen Elementen, wie Federn, Membranen, zur Rückstellung der Ankerscheibe in Ausschaltposition, wobei diese elastischen Elemente zur Aufnahme der Drehmomentkräfte ungeeignet sind.Deiters is aware of combinations of these connecting parts with elastic elements, such as springs and membranes, for returning the armature disk to the off position, although these elastic elements are unsuitable for absorbing the torque forces.

Die Erfindung zielt darauf ab, die angeführten Nachteile zu vermeiden und anstelle spiel- und reibungsbehafteter Verbindungsteile Verbindungselemente zur spielfreien und reibungsfreien übertragung des Drehmomentes der Zahnkupplungen herzustellen. The invention aims to avoid the disadvantages mentioned and, instead of connecting parts subject to play and friction, to produce connecting elements for the play-free and friction-free transmission of the torque of the gear couplings.

Dies wird dadurch erreicht, daß an der unverzahnten Plan-This is achieved by the fact that the untoothed face

• · « t* 9 i» * 9 $ · 4 t ·• · « t* 9 i» * 9 $ · 4 t ·

fläche der Ankerscheibe axial elastische, in Ümfängsrichtung starre Federarme mit einem Ende befestigt sind, daß di*e Federn arme Von diesem Ende aus' im gleichen Ümfangssinn in ihrer i/ftngsrichtüng mit der Kraftrichtung übereinstimmend,in bezug auf die KupplUngsächse tangential bis bogenförmig ausgebildet verlaufen, daß sie an ihren anderen Enden mit dem Getriebeteil fest befestigbär sind und in dieser Anordnung spiel- und reibüngsfreie Verbindungselemente bilden.surface of the armature disk, axially elastic, longitudinally rigid spring arms are attached at one end, so that the spring arms run from this end in the same circumferential direction in their longitudinal direction consistent with the direction of force, tangential to arc-shaped in relation to the coupling axis, so that they can be firmly attached to the gear part at their other ends and in this arrangement form play- and friction-free connecting elements.

Um neben der starren übertragung der Umfangskräfte eine für den Schaltweg der Zahnkupnlungen 3y.sr1giche.nd8 axiale Auslenkbarkeit der Federarme quer zu ihrer Längsrichtung zu erhalten, verlaufen diese von ihren Befestigungsstellen aus gesehen im gleichen Umfangssinn. Die feste Einspannung an den Enden der Federarme - vorzugsweise durch Reibungsschluß mittels Verschraubung - bewirkt dabei eine Verstärkung der gewünschten Stabilität. In order to obtain an axial deflection of the spring arms transverse to their longitudinal direction for the switching path of the tooth couplings 3y.sr1giche.nd8 in addition to the rigid transmission of the circumferential forces, these run in the same circumferential direction as seen from their fastening points. The firm clamping at the ends of the spring arms - preferably by frictional engagement using a screw connection - increases the desired stability.

Zur gleichmäßigen Aufnahme dieser Umfangs- und Auslenkkräfte sind mindestens drei Federarme axialsymmetrisch in einer zur Küpplungsachse normal liegenden Ebene angeordnet.To evenly absorb these circumferential and deflection forces, at least three spring arms are arranged axially symmetrically in a plane normal to the coupling axis.

Vorzugsweise liegen die an den Enden der Federarme vorhandenen Befestigungsstellen auf ein und demselben Befestigungskreis. Damit unterliegen sie keiner Auslenkung in radialer Richtung. Dadurch werden Zugspannungen bei Auslenkung der Federarme vermieden.Preferably, the fastening points at the ends of the spring arms are located on one and the same fastening circle. This means that they are not subject to any deflection in the radial direction. This avoids tensile stresses when the spring arms are deflected.

Um den Durchmesser der Kupplung gering zu halten, ist es zweckmäßig, wenn die Federarme innerhalb des durch die Stirnverzahnungen der Kupplung beschriebenen Durchmessers angeordnet sind.In order to keep the diameter of the coupling small, it is advisable to arrange the spring arms within the diameter described by the face gears of the coupling.

Ein weiteres Ausführungsmerkmal besteht darin, daß die Federarme miteinander verbunden und somit in ihrer Lage einander fest zugeordnet sind und Teile eines einzigen scheibenförmigen Verbindungselementes darstellen, welches konzentrisch zur Ankerscheibe bzw. dem angrenzenden Getriebeteil anbringbar ist.A further design feature is that the spring arms are connected to one another and thus are fixedly assigned to one another in their position and represent parts of a single disk-shaped connecting element which can be attached concentrically to the armature disk or the adjacent gear part.

Damit die Kupplung möglichst große Drehmomente übertragen kann ist es zweckmäßig, wenn die Federarme außerhalb des durch die Stirnverzahnungen der Kupplung beschriebenen Durchmessers angeordnet sind.In order for the coupling to be able to transmit the greatest possible torque, it is advisable for the spring arms to be arranged outside the diameter defined by the spur gears of the coupling.

Damit die Kupplung in der gesamten Übertragung Spielfrei ist, ist nach einem Weiteren Erfindungsroerkmäl Vorgesehen,· daß die Stirnverzahnungen der Kupplung spielfreie Flankenäuflage besitzen und der Kupplungskörper über Spannmittel mit des? Welle spielfrei verbünden ist.In order for the coupling to be free of play throughout the transmission, according to a further inventive feature, the face gear teeth of the coupling have free-play flank supports and the coupling body is connected free of play to the shaft via clamping devices.

Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes sind in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigt:Examples of embodiments of the subject matter of the invention are shown in the drawings. It shows:

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Kupplung; Fig. 2 eine Ansicht gemäß der Linie H-II von Fig.l; Fig. 3 einen Ausschnitt aus einem Querschnitt durch eine andere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kupplung; Fig. 4 eine Ansicht gemäß Linie IV-IV von Fig. 3; und Fig. 5 eine andere Ausführungsform eines Verbindungselementes 19.Fig. 1 shows a cross section through a coupling according to the invention; Fig. 2 shows a view along the line H-II of Fig. 1; Fig. 3 shows a detail of a cross section through another embodiment of a coupling according to the invention; Fig. 4 shows a view along the line IV-IV of Fig. 3; and Fig. 5 shows another embodiment of a connecting element 19.

In Fig. 1 ist eine Welle 1 gezeigt, an der ein Kupplungskörper '2 mit einem Spannelement 21 spielfrei verbunden ist. Der Kupplungskörper 2 weist eine äußere Polfläche 3 und eine innere Polfläche ¹J auf; von diesen kann durch die Wirkung einer Magnetspule 6 eine Ankerscheibe 7 angezogen werden. Die Magnetspule 6 ist mittels eines Lagers 22 gelagert eingesetzt. Wird die Ankerscheibe 7 angezogen, kommt die Stirnverzahnung 5 der Ankerscheibe 7 und des Kupplungskörpers 2 in Eingriff. Diese Stirnverzahnung 5 hat eine spielfreie Flankenauflage, wie im Detail 20 angedeutet.In Fig. 1, a shaft 1 is shown to which a coupling body 2 is connected to a clamping element 21 without play. The coupling body 2 has an outer pole face 3 and an inner pole face ^1J ; an armature disk 7 can be attracted by these through the action of a magnetic coil 6. The magnetic coil 6 is inserted and supported by a bearing 22. If the armature disk 7 is attracted, the spur gearing 5 of the armature disk 7 and the coupling body 2 come into engagement. This spur gearing 5 has a play-free flank support, as indicated in detail 20.

Die übertragung auf den Getriebeteil IH erfolgt über vier Federarme 15, deren Form in Fig. 2 dargestellt ist. Die Getriebearme 15 sind dabei Teile eines Verbindungselementes 19, das mittels einer zentralen Bohrung 23 genau konzentrisch zur Ankerscheibe 7 bzw. dem Getriebeteil 14 angebracht werden kann.The transmission to the gear part IH takes place via four spring arms 15, the shape of which is shown in Fig. 2. The gear arms 15 are parts of a connecting element 19, which can be attached exactly concentrically to the armature disk 7 or the gear part 14 by means of a central bore 23.

In Fig. 3 ist der Bereich, wo die Federarme 15 liegen, im Schnitt dargestellt. Es handelt sich dabei um eine andere Ausführungsform wie bei Fig. 1. Im oberen Teil der Fig. 2 ist die Kupplung im ausgekuppelten Zustand, im unteren Teil im eingekuppelten Zustand gezeigt. In Fig. 4 sind verschiedene Formen von Federarmen 15 dargestellt. (In der Praxis wird natürlich bei einer Kupplung nur eine Form verwendet.) Die Federarme j 15 sind mit einem Ende 16 an der Ankerscheibe 7 angeschraubt und mit ihrem anderen Ende 17 haben feie eine VerbindungsniöglichkeitIn Fig. 3, the area where the spring arms 15 are located is shown in section. This is a different embodiment than in Fig. 1. In the upper part of Fig. 2, the coupling is shown in the disengaged state, in the lower part in the engaged state. In Fig. 4, various forms of spring arms 15 are shown. (In practice, of course, only one form is used for a coupling.) The spring arms 15 are screwed to the armature disk 7 with one end 16 and have a connection option with their other end 17.

# · i * iiit 1> &igr; ifi &igr; · * · I j &igr; &igr; » · · · t . . &igr; # · i * iiit 1>&igr; ifi &igr; · * · I j &igr;&igr; » · · · t . . &igr;

«41 I I t 1 1 &igr; &igr; J«41 I I t 1 1 &igr;&igr; J

• &ogr;•&ogr;

mit dem Getriebeteil 14. Sie sind äxiaisymmetrisch angeordnet und erstrecken sich Von den Enden 16 aus im gleichen Ümi'ärigssinrtj mit gleichem Abstand zur Kupplungsachse in tangential bis bogenförmigem Verlauf.- Die Federarme sind hiebei innerhalb des durch die beiden Stimverzähnüngen beschriebenen Durchmessers angeordnet und liegen mit den Befestigungsstellen ihrer Enden 16 und 17 auf gleichem Befestigungskreis 18,with the gear part 14. They are arranged axially symmetrically and extend from the ends 16 in the same circumferential direction at the same distance from the coupling axis in a tangential to curved course.- The spring arms are arranged within the diameter described by the two end teeth and lie with the fastening points of their ends 16 and 17 on the same fastening circle 18,

Bei eingeschalteten Stirnverzahnungen 5 erfolgt die Biegung der Federarme 15 ausschließlich in axialer Richtung.When the spur gears 5 are engaged, the bending of the spring arms 15 occurs exclusively in the axial direction.

Aus der Fig. 3 ist die Funktion der Kupplung ersichtlich. Bei ausgekuppelter Kupplung, d.h., wenn die I^iagnetspule nicht erregt ist, wird die Ankerscheibe 7 durch die Elastizität der Federarme 15 nach links (wie in Fig. 3 gesehen) gedrückt, dadurch kommt die Stirnverzahnung 5 außer Eingriff. Wird die Magnetspule erregt, wird die Ankerscheibe nach rechts (wie in Fig. 3 gesehen? gedrückt und die Stirnverzahnung 5 kommt in Eingriff. Bei der Bewegung der Ankerscheibe 7 treten keinerlei Reibungswiderstände durch die Federarme 15 auf, trotzdem ist die Verbindung von Ankerscheibe 7 und Getriebeteil 14 in Umfangsrichtung gesehen spielfrei.The function of the clutch can be seen in Fig. 3. When the clutch is disengaged, i.e. when the magnetic coil is not excited, the armature disk 7 is pushed to the left (as seen in Fig. 3) by the elasticity of the spring arms 15, thereby disengaging the spur gear 5. When the magnetic coil is excited, the armature disk is pushed to the right (as seen in Fig. 3) and the spur gear 5 comes into engagement. When the armature disk 7 moves, no frictional resistance occurs due to the spring arms 15, but the connection between the armature disk 7 and the gear part 14 is free of play in the circumferential direction.

In Fig. 5 ist schließlich ein Verbindungselement 19 gezeigt, bei dem vier Federamre 15 miteinander verbunden sind. Auch hier sind unterschiedliche Formen dargestellt.Finally, Fig. 5 shows a connecting element 19 in which four spring arms 15 are connected to one another. Here, too, different shapes are shown.

Claims

/ &Ggr;-a ·· ·· ti ,«" * 1778.1 Protection claims

1. Electromagnetically actuated tooth coupling with a coupling body for a fixed connection to a shaft and arranged concentrically to this, with laterally formed pole faces and a spur gear attached in the area of the outer pole face, a magnetic coil mounted in the coupling body or directly inserted, and a switchable armature disk with a spur gear facing the coupling body and matching it, with a switchable connection between the armature disk and the adjacent gear part serving to transmit torque, thereby! characterized in that axially elastic spring arms (15) which are rigid in the circumferential direction are fastened to one end (16) on the untoothed flat surface of the armature disk (7), that the spring arms (15) extend from this end (16) in the same circumferential direction in their longitudinal direction coincident with the direction of force, tangential to arc-shaped with respect to the coupling axis, that they can be firmly fastened to the gear part (I ² I) at their other ends (17) and in this arrangement form play- and friction-free connecting elements.

. Tooth coupling according to claim 1, characterized in that at least three spring arms are arranged axially symmetrically in a plane normal to the coupling axis. . Tooth coupling according to claim 1 or 2, characterized in that

that the fastening points at the ends (16) and (17) of the spring arms are located on one and the same fastening circle (28).

ti** (It · ti** (It ·

* · · «III I i I I* · · «III I i I I

• &bgr; · 4 · · «£ acri ■·•&bgr; · 4 · · «£ acri ■·

Toothed coupling according to claim 3, characterized in that the spring arms (15) are arranged within the diameter described by the face gears (5) of the coupling. Toothed coupling according to one of claims 1 to 4, characterized in that the spring arms (15) are connected to one another, are fixedly assigned to one another in their position and represent parts of a disk-shaped connecting element 19 which can be attached concentrically to the armature disk (7) or the adjacent gear part (14).

Tooth coupling according to one of claims 1 to 3 or 5, characterized in that the spring arms 15 are arranged outside the diameter described by the spur gears 5 of the coupling.

Toothed coupling according to claims 1 to 6, characterized in that the spur gear teeth (5) of the coupling have play-free flank supports (20) and the coupling body is connected to the shaft (1) without play via clamping means (21).

IJ I« 4 i * t IJ I« 4 i * t