DE904737C

DE904737C - Electromagnetic coupling suitable in particular for driving floor conveyor devices and similar smaller motor vehicles

Info

Publication number: DE904737C
Application number: DEC5029A
Authority: DE
Inventors: Robert Lapsley; George Loomis Turner
Original assignee: Clark Equipment Co
Current assignee: Doosan Bobcat North America Inc
Priority date: 1949-09-16
Filing date: 1950-08-29
Publication date: 1954-02-22

Description

Insbesondere für den Antrieb von Flurfördergeräten und ähnlichen kleineren Kraftfahrzeugen geeignete elektromagnetische Kupplung Die Erfindung bezieht sich auf elektromagnetische Kupplungen, insbesondere für den Antrieb von Flurfördergeräten und ähnlichen kleineren Kraftfahrzeugen. Durch Stromzufuhr zur Feldwicklung des einen Kupplungsteils erzeugt man in diesem einen Wirbelstrom, unter dessen induktiver Einwirkung der andere Kupplungsteil kraftschlüssig mit einem gewissem Schlupf mitgenommen wird. Dieser Schlupf gewährleistet ebenso wie bei Reibungskupplungen ein sanftes Ansprechen der Kupplung. Im Gegensatz zu Reibungskupplungen unterliegen aber elektromagnetische Kupplungen praktisch keinem Verschleiß außerdem besteht bei ihnen keine Bruchgefahr, da die Kraftübertragung allein von der Feldstärke des erregten Kupplungsteils abhängt und man diese sehr bequem einregeln kann. Trotz dieser großen Vorzüge haben sich elektromagnetische Kupplungen im Fahrzeugbau bisher nicht einbürgern können. Die Ursache hierfür ist wahrscheinlich darin zu sehen daß die bekannten elektromagnetischen Kupplungen im Vergleich zu Reibungskupplungen gleicher Leistung zuviel Platz beanspruchen und insbesondere hinsichtlich der Lagerung ihrer beweglichen Teile zu empfindlich sind.Especially for driving industrial trucks and similar smaller ones Electromagnetic clutch suitable for motor vehicles The invention relates to on electromagnetic clutches, in particular for driving industrial trucks and similar smaller motor vehicles. By supplying power to the field winding of the A coupling part creates an eddy current in this, below which it is inductive Effect of the other coupling part frictionally taken along with a certain amount of slippage will. As with friction clutches, this slip ensures a smooth operation Response of the clutch. In contrast to friction clutches, however, they are subject to electromagnetic Couplings practically no wear and tear, and there is no risk of breakage since the power transmission depends solely on the field strength of the energized coupling part and you can adjust these very easily. Despite these great merits have So far, electromagnetic clutches have not been able to become naturalized in vehicle construction. the The reason for this is probably to be seen in the fact that the known electromagnetic Clutches take up too much space compared to friction clutches of the same power and especially too sensitive with regard to the storage of their moving parts are.

Die Erfindung bezweckt, unter Vermeidung dieser Nachteile eine elektromagnetische Kupplung zu schaffen, die wegeni ihrer gedrängten und. stabilen Bauart für den Fahrzeugantrieb besonders, geeignet und außerdem noch als Wendegetriebe ausgebildet ist. Sie besteht im wesentlichen darin, daß zwei gleichachsige, abwechselnd unter Strom zu setzende oder gemeinsam abschaltbare hohlringartige Polschuhe mit Feldwicklung mit einer Antriebswelle in starrer Verbindung stehen und der eine Polschuh auf einen mit einer Antriebswelle starr verbundenen Rotor und der andere Polschuh auf einen mit einer drehbar auf der Abtriebsweile gelagerten Hülse starr verbundenen Rotor kraftschlüssig einwirkt. Dabei ist der erste Rotor unmittelbar und der andere Rotor unter Einschaltung eines Umkehrtriebes mit dem anzutreibenden drehbaren Maschinenteil paarschlüssig verbunden. Als Antriebswelle der Kupplung kann beispielsweise die Kurbelwelle der Antriebsmaschine eines Fahrzeuges dienen, gegebenenfalls unter Einschaltung eines Übersetzungsgetriebes. Der anzutreibende Maschinenteil kann beispielsweise die Kardanwelle des Fahrzeuges sein. Man kann aber auch zweckmäßig jedes Treibrad des Fahrzeuges mit einer besonderen Kupplung nach der Erfindung ausrüsten, gegebenenfalls durch Einbau eines Kegelradtriebes zwischen die Abtriebswelle der Kupplung bzw. ein dieser nachgeschaltetes Vorgelege und die Radwelle oder -nabe. Durch Anordnung einer geeigneten Steuereinrichtung läßt sich die Stromzufuhr zu jeder Radkupplung in zwangsläufiger Abhängigkeit von der Stellung des Lenk-oder Steuerrades des Fahrzeuges leicht selbsttätig einregeln. Bei Kurvenfahrten erhält dann das auf der Kurveninnenseite liegende Treibrad durch Verminderung der Stromzufuhr zu seiner Kupplung ein entsprechend geringeres Drehmoment als das Außentreibrad. Durch Ab- oder Umschalten seiner Kupplung kann man auf das innenliegende Treibrad bei ungestört weiterlaufender Antriebsmaschine entweder keine oder sogar eine im gegenläufigen Drehsinn wirkende Kraft übertragen. Dadurch wird ein Wenden des Fahrzeuges auf engstem Raum ermöglicht und der Reifenverschleiß auch beim Durchfahren scharfer Kurven auf ein Mindestmaß verringert. Wenn man im Fahrzeugantrieb noch ein Übersetzungsgetriebe vorsehen will, braucht dieses nur ein einfaches Stufengetriebe ohne den oder die bisher notwendigen Rückwärtsgänge zu sein. Im allgemeinen kann man ganz auf das Übersetzungsgetriebe verzichten, da eine elektromagnetische Kupplung das Drehmoment der Antriebswelle je nach der Felderregung in beliebigem Maße auf die Abtriebswelle zu übertragen vermag. Die erfindungsgemäße Kupplung läßt sich wegen ihrer gedrängten und stabilen Bauart und ihrer gleichzeitigen Ausbildung als Umkehr- oder Wendegetriebe mit Vorteil auch bei ortsfesten Antrieben verwenden.The aim of the invention, while avoiding these disadvantages, is an electromagnetic one To create clutch that because of their crowded and. stable design for vehicle propulsion especially, suitable and also designed as a reversing gear is. It consists essentially in the fact that two equiaxed, alternately energized Hollow ring-like pole shoes with field winding that are to be set or can be switched off together are rigidly connected to a drive shaft and one pole piece on one with a drive shaft rigidly connected rotor and the other pole piece on one with a rotatably mounted sleeve on the output shaft rigidly connected to the rotor acts positively. The first rotor is direct and the other rotor with the involvement of a reverse drive with the rotatable machine part to be driven connected in pairs. As a drive shaft of the clutch, for example, the Serve the crankshaft of the engine of a vehicle, possibly with activation a transmission gear. The machine part to be driven can, for example be the cardan shaft of the vehicle. But you can also expediently any drive wheel equip the vehicle with a special coupling according to the invention, if necessary by installing a bevel gear drive between the output shaft of the coupling or a countershaft downstream of this and the wheel shaft or hub. By arrangement A suitable control device can be used to control the power supply to each wheel clutch inevitably dependent on the position of the steering or steering wheel of the vehicle easily adjust automatically. When cornering, this is then obtained on the inside of the curve lying drive wheel by reducing the power supply to its clutch a accordingly lower torque than the external drive wheel. By switching off or switching his clutch you can access the internal drive wheel with the drive engine running undisturbed either no force or even a force acting in the opposite direction is transmitted. This enables the vehicle to be turned in a confined space and reduces tire wear reduced to a minimum even when driving through sharp bends. If you are in Vehicle drive still wants to provide a transmission, this only needs a simple multi-step transmission without the reverse gear or gears previously required to be. In general, you can do without the transmission gear entirely, because an electromagnetic clutch adjusts the torque of the drive shaft depending on the field excitation able to transfer to the output shaft to any extent. The inventive Coupling can be because of their compact and stable design and their simultaneous Training as a reversing or reversing gearbox is also advantageous for stationary drives use.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sind an Hand des in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiels erläutert. Es ist ein Querschnitt durch eine elektromagnetische Kupplung in Zwillingsausführung für den unabhängigen Antrieb zweier gleichachsiger drehbarer Maschinenteile, beispielsweise der Treibräder eines Fahrzeuges, dargestellt. Jede der beiden im ganzen mit 39 bzw. 4O bezeichneten Kupplungen befindet sich in einem Gehäuse 55, wobei beide Gehäuse zu einer baulichen Einheit zusammengefaßt sind. Die Antriebswelle 56 jeder Kupplung steht, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung eines Stufengetriebes, mit der Kurbelwelle einer Antriebsmaschine in paarschlüssiger Verbindung. Aus der Kupplung 4O sind die mit der Antriebswelle starr verbundenen und sämtliche elektromagnetischen Kupplungsteile fortgelassen; die nachfolgende Beschreibung bezieht sich in erster Linie daher auf die Kupplung 39.Further details of the invention are based on the in the drawing Illustrated embodiment explained. It's a cross section through a Electromagnetic coupling in twin design for independent drive two coaxial rotatable machine parts, for example the drive wheels one Vehicle shown. Each of the two clutches designated as a whole by 39 and 40, respectively is located in a housing 55, both housings to form a structural unit are summarized. The drive shaft 56 of each clutch is, if necessary, below Interposition of a multi-step transmission with the crankshaft of a prime mover in a paired connection. From the coupling 4O are those with the drive shaft rigidly connected and omitted all electromagnetic coupling parts; the following description therefore relates primarily to the coupling 39.

Das freie Ende der Antriebswelle 56 trägt einen radialen Ringflansch 57 und eine Hohlnabe 58, in der das benachbarte freie Ende 6O der Abtriebswelle 6I auf einem Kugellager 59 läuft. An dem Ringflansch 57 ist ein als Polschuh dienender Hohlring 63 mit Feldwicklung 66 und an diesem mittels eines Verbindungsringes 65 ein ähnlicher gleichachsiger Hohlring 64 mit Feldwicklung 67 starr, aber lösbar befestigt. Zum Abschluß des zweiten Polschuhs 64 dient ein abnehmbarer Deckel I64. Der Flansch 57, die beiden Polschuhe 63 und 64 mit ihrem Verbindungsring 65 und der Deckel I64 bilden somit ein geschlossenes, im ganzen mit 62 bezeichnetes Gehäuse. Das Gehäuse 62 dreht sich in zwangsläufiger Abhängigkeit von der Rotation der Antriebswelle 56 im Kupplungsgehäuse 55 frei und ist in der üblichen Weise mit Belüftungsöffnungen versehen. Innerhalb des ringartigen Polschuhs 63 und von ihm durch einen möglichst schmalen Luftspalt getrennt liegt eine als Rotor dienende und auf der Abtriebswelle 6I aufgekeilte Ringscheibe 7I, deren verlängerte Nabe 74 ein Kugellager 75 trägt. Auf diesem läuft mit ihrem einen Ende eine zur Abtriebswelle gleichachsige zylindrische Hülse 73, die mit ihrem anderen Ende auf einem Kugellager 79 an denn abnehmbaren Deckel 78 des Gehäuses 55 gelagert ist. Im Bereich des Polschuhs 64 trägt die Hülse 73 eines als Rotor dienende Ringscheibe 76 und unterhalb dieser Scheibe ein Kugellager 78', auf dem der Deckel I64 des drehbaren Gehäuses 62 läuft. Jeder der mit Polstücken 72 bzw. 77 an ihrem äußeren Umfang ausgerüsteten Rotomen 7I bzw. 76 bildet zusammen mit dem zugehörigen Polschuh 63 bzw. 64 eine elektromagnetische Wirbelstromkupplung R bzw. F.The free end of the drive shaft 56 carries a radial annular flange 57 and a hollow hub 58 in which the adjacent free end 6O of the output shaft 6I runs on a ball bearing 59. On the annular flange 57 is a serving as a pole shoe Hollow ring 63 with field winding 66 and on this by means of a connecting ring 65 a similar coaxial hollow ring 64 with field winding 67 is rigid but detachable attached. A removable cover I64 is used to close off the second pole piece 64. The flange 57, the two pole shoes 63 and 64 with their connecting ring 65 and the cover I64 thus form a closed housing designated as a whole by 62. The housing 62 rotates inevitably dependent on the rotation of the drive shaft 56 in the coupling housing 55 free and is in the usual way with ventilation openings Mistake. Within the ring-like pole piece 63 and from it through one as possible Separated by a narrow air gap, there is a rotor serving as a rotor and on the output shaft 6I wedged washer 7I, the extended hub 74 of which carries a ball bearing 75. On this one end runs a cylindrical coaxial with the output shaft Sleeve 73, which with its other end on a ball bearing 79 because removable Cover 78 of the housing 55 is mounted. The sleeve carries in the area of the pole piece 64 73 an annular disk 76 serving as a rotor and below this disk a ball bearing 78 'on which the cover I64 of the rotatable housing 62 runs. Anyone with pole pieces 72 and 77 equipped on their outer circumference rotomes 7I and 76 together with the associated pole piece 63 or 64 an electromagnetic eddy current clutch R or F.

Auf der Abtriebsseite der Kupplung ist die Welle 6I mit ihrem Ende 62 auf einem Kugellager 85 einer Deckelkappe I79 des Kupplungsgehäuses 55 drehbar gelagert und auf ihr ein Stirnrad 83 aufgekeilt, das mit dem Zahnkranz 84 eines Doppelstirnrades 9I im Eingriff steht. Der andere Zahnkranz 8O des auf der anzutreibenden Wolle 8I starr befestigten Doppelrades, 9,i kämmt mit einem am Gehäuse 55 drehbar gelagerten Zwischenrad 88 und dieses mit einem auf [der Hülse 73 aufgekeilten Stirnrad 78". Die Stromzufuhr zu den Feldwicklungen 66 und 67 der Polschuhe 63 und 64 erfolgt durch ortsfest am Gehäuse 55 angeordnete Kollektorringe 166 bzw. 167. Ihr Anschluß an eine äußere Stromquelle, beispielsweise an dieFahrzeugbatterie, ist so ausgebildet, daß die Kupplungen R und F entweder abwechselnd unter Strom zu setzen oder gemeinsam abzuschalten sind. Das Maß der jeweiligen Stromzufuhr und damit der Teilbetrag des von der Antriebswelle 56 abzunehmenden Drehmomentes läßt sich durch Einbau eines Vorschaltwiderstandes in die Anschlußleitung der Kollektorringe leicht und bequem regeln.The end of the shaft 6I is on the output side of the coupling 62 rotatable on a ball bearing 85 of a cover cap I79 of the coupling housing 55 stored and keyed on her a spur gear 83, which with the ring gear 84 is a Double spur gear 9I is engaged. The other ring gear 8O of the one to be driven Wool 8I rigidly attached double wheel, 9, i meshes with a rotatable on the housing 55 mounted intermediate gear 88 and this with a spur gear wedged onto the sleeve 73 78 ". The power is supplied to the field windings 66 and 67 of the pole shoes 63 and 64 by fixedly arranged on the housing 55 collector rings 166 or 167. Your connection to an external power source, for example to the vehicle battery, is designed so that the clutches R and F either alternately energize or to be switched off together. The level of the respective power supply and thus the Part of the torque to be removed from the drive shaft 56 can be passed through Installation of a series resistor in the connection line of the collector rings is easy and conveniently regulate.

Erhält bei rotierender Antriebswelle 56 die Wirbelstromkupplung R Strom, so wird über diese die Abtriebswelle 6I im gleichen Drehsinn mitgenommen und überträgt ihr Drehmoment über das Vorgelege 83, 84 im umgekehrten Drehsinn auf die Welle 8I. Bei Stromzufuhr zur Kupplung F unter gleichzeitiger Abschaltung der Kupplung R wird die Hülse 73 in ähnlicher Weise im gleichen Drehsinn wie die Antriebswelle 56 mittgenommen und überträgt ihr Drehmoment auf die Welle 8I über das Vorgelege 78", 88, 8O. Infolge der Zwischenschaltung des als Umkehrtrieb dienenden Rades 88 dreht sich die Welle 8I in diesem Fall aber im gleichen Sinn wie die Hülse 73 bzw. die Antriebswelle 56.Receives the eddy current clutch R when the drive shaft 56 rotates Current, the output shaft 6I is taken along in the same direction of rotation via this and transmits its torque via the countershaft gear 83, 84 in the opposite direction of rotation the wave 8I. When power is supplied to clutch F with simultaneous disconnection of the Coupling R becomes the sleeve 73 in a similar manner in the same direction of rotation as the drive shaft 56 taken along and transmits its torque to the shaft 8I via the transmission 78 ″, 88, 8O. As a result of the interposition of the wheel 88 serving as a reverse drive In this case, the shaft 8I rotates in the same direction as the sleeve 73 or the drive shaft 56.

Aus Herstellungsgründen ist es zweckmäßig, für die Rotoren 7I und 76 das gleiche Baumodell zu verwenden. Das gleiche gilt für die Ausführung der Polschuhe 64 und 63 sowie der Kollektoorringe I66 und I67. Zur Befestigung des Rotors 7I an der Abtriebswelle 6I dient daher ein auf deren Mittelteil 7O aufgekeilter Nebenteil 74, an dem das Kugellager 75 ebenso wie alle anderen Kugellager der Kupplung abnehmbar angeordnet ist.For manufacturing reasons, it is useful for the rotors 7I and 76 to use the same construction model. The same applies to the design of the pole pieces 64 and 63 as well as the collector door rings I66 and I67. To attach the rotor 7I to the output shaft 6I is therefore used by a secondary part wedged onto its central part 7O 74, on which the ball bearing 75 as well as all other ball bearings of the coupling can be removed is arranged.

Claims

PATENT CLAIMS: I. In particular for the drive of floor conveyor devices and similar smaller motor vehicles suitable electromagnetic clutch, thereby characterized in that two equiaxed alternately to be energized or Hollow ring-like pole shoes (63, 64) with field winding (66, 67) that can be switched off together are rigidly connected to a drive shaft (56) and one pole piece (63) on a rotor (7I) rigidly connected to an output shaft (6I) and the other pole piece (64) on one with a rotatably mounted on the output shaft Sleeve (73) rigidly connected rotor (76) acts positively, the first Rotor (7I) directly and the other rotor (76) with the engagement of a reverse drive (88) connected in pairs with the rotatable machine part (8I) to be driven are.

2. Coupling according to claim I, characterized in that the output shaft and the sleeve rotatably mounted on it, each via a gear train (83, 84 or 78 ", 88, 8O) are in a paired connection with the machine part to be driven.

3. Coupling according to claims I and 2, characterized in that the one pole piece (63) on a radial annular flange (57) of the drive shaft and the other pole piece (64) rigidly arranged on the first by means of an axial connecting ring (65) is and both pole pieces together with the annular flange, the connecting ring and one a cover (I64) rotatably mounted on the sleeve and provided with ventilation openings form closed housing (62).

4. Coupling according to claims I to 3, characterized characterized in that the power supply to the field windings (66, 67) of the rotatable Pole shoes by means of brushes, collector rings, which are fixedly arranged on the coupling housing (55) (I66, I67) or the like.

5. Coupling according to claims I to 4, characterized in that d'ass the drive shaft with a hollow hub (58) on the adjacent end (6o) of the Output shaft (61), this one! with its other end (62) on the coupling housing (55), the sleeve at one end on the output shaft and at the other end on a transverse wall: (78) of the housing and the cover (164) rigidly connected to a pole shoe (64) are rotatably mounted on the sleeve.