Schaltbare Kupplungsvorrichtung in Form einer Reibungskupplung oder -bremse Die Erfindung betrifft eine schaltbare Kupplungs vorrichtung in Form einer Reibungskupplung oder -bremse, mit mindestens zwei Kupplungsteilen, von denen der eine Teil durch die Kraft eines Dauer magneten axial verschiebbar und dadurch mit dem anderen Teil kuppelbar ist.
ES sind Kupplungen bekannt, die durch die Ein schaltung eines Elektromagneten wirksam werden. Die Verwendung von Elektromagneten bei der Schal tung von Kupplungen und Bremsen hat einerseits den Vorteil, dass dadurch die Schaltung der Kupplung oder der Bremse wesentlich vereinfacht wird. Diesem steht jedoch der Nachteil entgegen, dass immer eine Stromquelle notwendig ist und d'ass bei Unterbrechung des Stromes im Elektromagneten sich die Kupplung bzw. die Bremse löst.
Die bekannten mechanischen Kupplungen und Bremsen haben wiederum den Nachteil, dass zum Schalten eine verhältnismässig grosse Kraft oder ein verhältnismässig grosser Weg benötigt wird. Aus diesem Grunde sind bereits Bremsen vorgeschlagen worden, bei denen die Bremswirkung mittels Federn erzeugt wird und bei denen zum Lüften der Bremse ein Elektromagnet vorgesehen ist. Dies hat aber den. Nachteil, dass beim bzw. nach Lüften der Bremse der Elektromagnet über einen Luftspalt gegen die Federkraft wirken muss. Dadurch wird ein starker Elektromagnet und damit auch eine verhältnismässig grosse Stromquelle benötigt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kupplung oder Bremse zu schaffen, die leicht schalt bar ist, ohne dass dabei eine elektrische Stromquelle benötigt wird, und deren Wirkungsweise von äusseren Einflüssen, wie z. B. von einer Unterbrechung der elektrischen Stromzuführung oder von einem Aus- fall der Stromquelle, unabhängig ist, so dass ihre Wir kung immer sicher eintritt.
Diese Aufgabe ist gemäss der Erfindung durch mindestens einen senkrecht zu den magnetischen Kraftlinien verschiebbaren Schaltteil zum Beein flussen des magnetischen Kraftflusses eines Dauer magneten gelöst. Die Axialverschiebung des ver schiebbaren Kupplungsteiles erfolgt also gemäss der Erfindung mittels der Kraft eines Dauermagneten, deren Wirkung auf diesem Kupplungsteil durch den verschiebbaren Schaltteil beeinflussbar ist. Das Ver schieben des Schaltteiles senkrecht zu den Kraftlinien kann mit einer verhältnismässig geringen Kraft durch geführt werden.
Dadurch wird erreicht, dass die zum Kuppeln oder Bremsen benötigten grossen magne tischen Kräfte mit verhältnismässig kleinen mechani schen Kräften steuerbar sind.
Ein weiterer Nachteil der bekannten mechanischen Kupplungen oder Bremsen besteht darin, dass die Kupplungen bzw. Bremsen, wenn die Reibbeläge ver schleissen, nachgestellt werden müssen. Dieser Nach teil kann bei einer Kupplung oder Bremse der Erfin dung dadurch vermieden werden, dass die zum Leiten der magnetischen Kraftlinien vorgesehenen Leitungs- teile, die Führungsflächen für den verschiebbaren Schaltteil bilden, über den Schaltteil hinausragen, so dass der Schaltteil innerhalb dieser Führungsflächen um einen bestimmten,
mindestens etwa dem mög lichen Verschleiss der Kupplungsteile entsprechenden Betrag ohne wesentliche Beeinflussung des Kraft- linienflusses verschiebbar ist. Die Kupplung oder Bremse gemäss der Erfindung kann also mit einfachen Mitteln so .ausgebildet werden, dass die Wirkung des Schaltteiles von einer durch Verschleiss bewirkten Anderung der Stellung der Kupplungsteile während des Kuppelns bzw. Bremsens nicht beeinflusst wird.
Die Erfindung kann in der Weise durchgeführt werden, dass der Dauermagnet mit, seine Kraftlinien aufnehmenden, magnetisierbaren Leitungsteilen ver schiebbar verbunden ist. Wird der Dauermagnet aus diesen Leitungsteilen senkrecht zu seinen Kraftlinien herausgezogen, dann bricht das magnetische Kraft feld, das den Reibungsschluss zwischen den Kupp lungsteilen verursacht, zusammen, so dass die Kupp- lungs- bzw. Bremswirkung aufhört.
Eine andere Möglichkeit gemäss der Erfindung ergibt sich dadurch, dass an dem den Dauermagneten enthaltenden Kupplungsteil ein Kurzschlussring zum Kurzschliessen der magnetischen Kraftlinien axial verschiebbar angeordnet ist. Mittels dieses Kurz schlussringes können die magnetischen Kraftlinien des Dauermagneten innerhalb des den Dauermagne ten enthaltenden Kupplungsteiles kurzgeschlossen werden, so dass sie nicht mehr in die Leitungsteile des anderen Kupplungsteiles geleitet werden und so ein Lösen der Kupplung bzw. der Bremse bewirken.
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel der Er findung ist vorgesehen, dass die magnetischen Kraft linien schliessende magnetisierbare Leitungsteile aus gegeneinander verschiebbaren Teilen bestehen. Ein solcher verschiebbarer Leitungsteil kann als Unter brechungsteil ausgebildet sein, dessen Verschiebung ein Schliessen oder Unterbrechen des magnetischen Kraftflusses bewirkt, so dass durch die Verschiebung dieses Unterbrechungsteiles die Kupplung oder Bremse in der gleichen Weise wie oben beschrieben mit geringen mechanischen Kräften schaltbar ist.
Eine besondere einfache konstruktive Lösung ergibt sich, wenn die Leitungsteile für den magne tischen Fluss ringförmig ausgebildet sind und zylin drische, zur Achse der Kupplung bzw. Bremse parallele Flächen aufweisen, längs denen ringförmige Schaltteile verschiebbar sind. Diese Schaltteile müssen dann lediglich beim Schalten der Kupplung bzw: der Bremse parallel zur Achse verschoben werden.
Weitere mit Vorteil vorgesehene Merkmale des Erfindungsgegenstandes ergeben sich aus der fol genden Beschreibung von in der Zeichnung dar gestellten Ausführungsbeispielen.
Es zeigen: Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Kupplung gemäss der Erfindung, bei der der Dauermagnet ver schiebbar angeordnet ist, Fig.2 einen Längsschnitt durch eine Kupplung mit einem verschiebbaren Kurzschlussring und mit einem verschiebbaren Unterbrechungsring, Fig. 3 eine gleichzeitig als Bremse und. Kupplung wirkende Vorrichtung mit verschiebbaren Unterbre chungsringen.
Die in Fig. 1 dargestellte Kupplung dient zum Kuppeln von zwei Wellen 1 und 2. Auf der Welle 1 ist<U>der</U> eine Kupplungsteil 3 mittels Schrauben 4 und in Nuten 4' eingreifender Federn befestigt. An einer äusseren ringförmigen Stirnfläche des Kupplungs teiles 3 ist ein Reibbelag 5 vorgesehen. Der Kupp lungsteil 3 ist vorzugsweise aus einem unmagnetisier- baren Stoff hergestellt und weist eine ringförmige Aussparung auf, in der ein im Querschnitt U-förmiger Weicheisenring 6 angeordnet ist.
Auf der Welle 2 ist ein als Ganzes mit 7 be zeichneter Kupplungsteil angeordnet, der eine mit der Welle 2 drehschlüssig aber axial verschiebbar verbundene Nabe 8 aufweist. Auf der zylindrischen Aussenfläche der Nabe 8 ist ein aus zwei konzentri schen Weicheisenringen 9 und 10, die mittels eines unmagnetisierbaren Ringes 11 miteinander verbunden sind, bestehendes Lager für einen Dauermagnetring 12 befestigt.
Der Dauermagnetring 12 ist radial zur Achse der Welle 2 magnetisiert und parallel zur Welle 2 verschiebbar angeordnet, so dass er durch in der Zeichnung nicht dargestellte Mittel aus dem Lager 9, 10, 11 herausgezogen und wieder herein geschoben werden kann. Auf der zylindrischen Aussenfläche des äusseren Weicheisenringes 10 ist ein Ring 13 angeordnet, der den Reibkörper des Kupplungsteiles 7 bildet und dessen Stirnfläche 13' beim Kuppeln den Reibbelag 5 des Kupplungsteiles 3 berührt.
Die Weicheisenringe 9 und 10 sind so ausgebildet und angeordnet, dass sie unmittelbar Verlängerungen der Schenkel 6' des im Querschnitt U-förmigen Ringes 6 des Kupplungsteiles 3 bilden. Die Ringe 9 und 10 ragen dabei den Schenkeln 6' so weit entgegen, dass sich die gegenüberstehenden Stirnflächen der Ringe 9 und 10 bzw. der Schenkel 6' berühren, wenn die Stirnfläche 13' des Kupplungsteiles 7 am Reib belag 5 des Kupplungsteiles 3 anliegt, Dadurch wird bei eingeschalteter Kupplung ein praktisch luftspalt- freier Weg für die Kraftlinien des Dauermagneten 12 gebildet.
Die den Schenkeln 6' abgekehrten Ränder der Ringe 9 und 10 überragen in Achsrichtung den Dauermagneten 12 um einen Betrag, der dem mög lichen Verschleiss des Bremsbelages entspricht, so dass die volle Kraftwirkung des Magneten auch dann ein tritt, wenn die nicht gezeichneten Betätigungsorgane ihn nicht mehr bis zum Anschlag an den unmagneti- sierbaren Ring 11 in das Lager 9, 11, 10 einschieben.
Zur Begrenzung der Axialverschiebung des Kupp lungsteiles 7 ist auf der Welle 2 ein Stellring 14 an geordnet. Es können dabei in der Zeichnung nicht dargestellte Federn vorgesehen sein, die den Kupp lungsteil 7 an den Stellring 14 drücken. Diese Fe dern können sehr schwach sein, da sie lediglich die Remanenz der Weicheisenteile 9, 10 und 6 über winden müssen. Es kann aber auch vollständig auf diese Federn verzichtet werden.
Bei der Betätigung der Kupplung wird der Dauer magnetring 12 in das durch die Weicheisenteile 9 und 10 und den Ring 11 gebildete Lager hineinge schoben. Seine magnetischen Kraftlinien werden nun durch die Weicheisenteile 9 und 10 und durch den Weicheisenring 6 geschlossen.
Durch die dadurch be wirkte magnetische Anziehungskraft werden die Weicheisenringe 9 und 10 an den Weicheisenring 6 angezogen. Dadurch wird aber gleichzeitig der ganze Kupplungsteil 7 auf der Welle 2 axial ver- schoben, bis die Stirnfläche 13' des Kupplungs teiles 7 den Reibbelag 5 des Kupplungsteiles 3 be rührt und dadurch die Kupplung einschaltet. Beim Lösen der Kupplung muss der Dauermagnetring 12 lediglich aus seinem Lager 9, 10, 11 herausgezogen werden. Dadurch bricht das magnetische Feld in den Weicheisenringen 9, 10, 6 zusammen, so dass die An ziehung zwischen den beiden Kupplungsteilen auf hört.
Es bleibt höchstens noch eine praktisch un bedeutende Anziehungskraft zwischen den Kupplungs teilen, die durch die Remanenz in den Weicheisen ringen verursacht wird. Diese Kraft reicht jedoch zur Erzeugung eines Reibungsschlusses zwischen der Fläche 13' und dem Reibbelag 5 nicht aus, so dass die Kupplung durch das Herausziehen des Dauer magnetringes gelöst ist. Sind, wie oben beschrieben, auch noch Federn vorgesehen, dann wird der Kupp lungsteil 7 durch die Kraft der Federn an den Stell ring 14 gedrückt und dadurch eine Berührung der einander gegenüberstehenden Reibflächen vollstän dig vermieden.
In Fig. 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Soweit die Teile dieses Aus führungsbeispieles den Teilen des Ausführungsbei spieles nach Fig. 1 entsprechen, sind dafür Bezugs zeichen gewählt, die gegenüber den Bezugszeichen in Fig. 1 um die Zahl 100 vergrössert sind. Die zu kuppelnden Wellen sind demnach mit 101 und 102 bezeichnet, denen jeweils die mit 103 bzw.<B>107</B> als Ganzes bezeichneten Kupplungsteile zugeordnet sind.
Der Kupplungsteil 107 besteht ebenfalls aus einer Nabe 108, zwei Weicheisenringen 109 und 110, zwi schen denen ein fest mit diesen Weicheisenringen ver bundener Dauermagnetring 112 angeordnet ist, und einem Reibring<B>113</B> mit einer Reibfläche 113'. Im Gegensatz zu dem Kupplungsteil 7 in Fig. 1 ist bei dem Kupplungsteil 107 der Dauermagnetring 112 nicht verschiebbar, sondern stellt ein mittragendes Glied des Kupplungsteiles 107 dar.
Die beiden Weicheisenringe 109 und 110 bilden ähnlich wie in Fig. 1 ein ringförmiges Lager 115 für einen auf der zylindrischen Aussenfläche der Nabe 108 und des Ringes 109 verschiebbaren Weicheisenring 116. Ebenso wie der Dauermagnet 12 ist auch der Dauer magnet 112 radial zur Achse der Welle 102 magne tisiert, so d'ass die Kraftlinien des Magneten durch die Weicheisenringe 109 und 110 .entsprechend der ge strichelten Linie geleitet werden.
Für den Fall, dass der Dauermagnetring 112 aus einem Material be steht, das für die statischen Beanspruchungen als tragendes Glied nicht geeignet ist, dann können die Ringe 109 und 110 mittels eines Ringes 111' aus unmagnetisierbarem Stoff verbunden sein.
Ähnlich wie der Kupplungsteil 107 besteht auch der Kupplungsteil<B>103</B> aus einer Nabe 117, zwei konzentrischen Weicheisenringen 118 und 119, die mittels eines unmagnetisierbaren Ringes 111 mitein ander verbunden sind. Auf der zylindrischen Aussen fläche des Weicheisenringes 119 ist eine Backe 120 befestigt,
die einen Reibbelag 105 trägt. Die beiden Weicheisenringe 118 und 119 bilden zusammen mit dem unmagnetisierbaren Ring <B>111</B> ein dem Lager 115 entsprechendes Lager für einen auf der zylindrischen Aussenfläche der Nabe 117 und des Weicheisenringes 118 verschiebbaren Weicheisenring 121.
Die Weicheisenringe 118 und 119 sind in bezug auf die Weicheisenringe 109 und 110 des Kupplungs teiles 107 so angeordnet, dass ihre dem Kupplungsteil 107 zugekehrten Stirnflächen die entsprechenden Stirn flächen der Ringe 109 und 110 berühren, wenn die Reibfläche 113' des Kupplungsteiles 107 an den Reib belag 105 des Kupplungsteiles 103 angedrückt wird.
Um die magnetischen Kraftlinien in den Weich eisenringen zu konzentrieren, sind die Teile 108, 113, 117 und 120 aus einem nicht magnetisierbaren Stoff hergestellt. Ebenso wird, wie im Ausführungsbeispiel nach Fig.l, der Kupplungsteil 103 mittels einer Schraube 104 und einer Nut-Feder-Verbindung 104' mit seiner Welle 101 verbunden, während die Axial verschiebung des Teiles 107 auf der Welle 102 durch einen Stellring 114 begrenzt ist.
Die in Fig. 2 dargestellte Ausführungsform zeigt zwei verschiedene Möglichkeiten der Steuerung der Kupplung, die einzeln oder beide gleichzeitig an gewendet werden können. In der in Fig. 2 dargestell ten Stellung der Ringe 116 und 121 verlaufen die magnetischen Kraftlinien des Dauermagneten 112 durch die Ringe 110, 119, 121, 118 und 109, das durch die gestrichelte Linie 122 angedeutet ist. Da durch wird bewirkt, dass der Kupplungsteil 107 an den Kupplungsteil 103 angezogen wird.
Ein Abschal ten der Kupplung ist nun dadurch möglich, dass der Ring 116 in das Lager<B>115</B> hineingeschoben wird. Hier bewirkt der Ring 116 einen Kurzschluss der ma gnetischen Kraftlinien des Dauermagneten 112 inner halb des Kupplungsteiles 107, so dass praktisch keine Kraftlinien mehr in die Weicheisenringe 118 und 119 gelangen, und die Anziehungskraft zwischen den bei den Kupplungsteilen 103 und 107 aufhört.
Dasselbe kann jedoch auch dadurch bewirkt werden, dass der Ring 121. in Richturig des Pfeiles 123 verschoben wird, so dass er aus dem ringförmigen Zwischenraum zwischen den Weicheisenringen 118 und 119 heraus tritt und so den magnetischen Kraftfluss unterbricht. Eine besonders wirksame Beseitigung der Anziehungs kraft zwischen den beiden Kupplungsteilen wird da durch erreicht, dass beide Ringe 116 und 121 gleich zeitig in der Richtung des Pfeiles 123 verschoben werden.
Wie aus der Fig. 2 ersichtlich ist, erfolgt die Verschiebung beider Teile senkrecht zu den magne tischen Kraftlinien, so dass dazu eine verhältnismässig geringe Kraft erforderlich ist, Das Ausführungsbeispiel nach Fig.3 zeigt eine Vorrichtung, die sowohl als Bremse als auch als Kupplung wirkt.
Die Bezugszahlen derjenigen Teile dieser Vorrichtung, die den in Fig. 1 dargestellten Teilen entsprechen, sind um die Zahl 200, und die Bezugszahlen derjenigen Teile, die den Teilen des Aus führungsbeispieles nach Fig.2 entsprechen, um die Zahl 100 vergrössert. Ein als Ganzes mit 207 be- zeichneter Kupplungsteil ist auf einer Welle 202 dreh- schlüssig aber axial verschiebbar angeordnet.
Auf der einen Seite dieses Kupplungsteiles 207 ist auf der Welle 202 drehbar aber axial nicht verschiebbar ein als Ganzes mit 203 bezeichneter Kupplungsteil an geordnet, der mit einem Antriebsrad 225 verbunden ist. Auf der anderen Seite des Kupplungsteiles 207 befindet sich ein als Ganzes mit 303 bezeichneter, beispielsweise mit dem Maschinengehäuse fest ver bundener Kupplungsteil, der hier als Bremskörper wirkt. Der Kupplungsteil 203 besitzt eine Nabe 217 und zwei Weicheisenringe 218 und 219, die mittels eines unmagnetisierbaren Ringes 211 fest mitein ander verbunden sind.
Auf der äusseren zylindrischen Fläche des Weich eisenringes 219 ist ein Reibring 220 mit einem Reib belag 205 angeordnet. In ein durch die Weicheisen ringe 218 und 219 und den unmagnetisierharen Ring 211 gebildetes Lager kann ein auf der zylindrischen Aussenfläche des Ringes 218 und der Nabe 217 axial verschiebbarer Weicheisenring 221 eingeschoben werden.
Entsprechend besteht auch der als Bremsteil die nende Kupplungsteil 303 aus einem mittleren, bei spielsweise mit dem Maschinengehäuse verbundenen Teil 317, zwei Weicheisenringen 318 und 319, die mittels eines unmagnetisierbaren Ringes 311 mit einander verbunden sind, und einem Ring 320, der an seiner dem Kupplungsteil 207 zugekehrten Stirn seite einen Reibbelag 205 aufweist. Auch hier bilden die Weicheisenringe 318,
319 mit dem unmagneti- Bierbaren Ring 311 ein Lager für einen axial ver schiebbaren Weicheisenring <B>321.</B>
Der Kupplungsteil 207 besteht aus einer Nabe 208, zwei Weicheisenringen 209 und 210, die durch einen Dauermab etring 212 miteinander verbunden sind, und einem Reibring 213 mit zwei Reibflächen <B>213'</B> und 213".
Die zueinander konzentrischen Weich eisenringe 209 und 210 bzw. 218 und 219 bzw. 318 und 319 der drei verschiedenen Kupplungsteile 207, 203 und 303 sind so angeordnet, dass sie einander un mittelbar fortsetzen. Ihre einander zugekehrten Stirn flächen sind dabei so angeordnet, dass sie einander berühren, wenn, die entsprechenden Reibflächen der Kupplungsteile aufeinandergedrückt werden.
In der in Fig.3 dargestellten Stellung der ver schiebbaren Weicheisenringe 221 und 321 werden die Kraftlinien des Dauermagneten 212 über die Ringe 210, 319, 321, 318 und 209, also über den Kupplungsteil 303, geschlossen, so dass der Kupplungs teil 207 an den Kupplungsteil 303 angezogen wird. Dadurch wird der Kupplungsteil 207 und damit die Welle 202 gebremst. Wird hierbei der Kupplungsteil 203 über das Antriebsrad225 von einem in der Zeich nung nicht dargestellten Antrieb angetrieben, dann dreht sich der Kupplungsteil 203 frei um die Welle 202, ohne diese jedoch mitzunehmen.
Werden nun die beiden Weicheisenringe 221 und 321 in Richtung des Pfeiles 223 verschoben, dann wird der magnetische Kraftfluss über den Kupplungs- teil 303 unterbrochen und mittels der Ringe 219, 221 und 218 über den Kupplungsteil 203 geleitet. Da durch wird eine Anziehung des Kupplungsteiles 207 an den Kupplungsteil 203 und damit eine Kupp lung dieser beiden Kupplungsteile bewirkt. Die Welle 202 läuft nun zusammen mit dem Kupplungsteil 203 um.
Die in Fig.3 dargestellte Ausführungsform der Erfindung kann auch in der Weise abgewandelt sein, dass zwei Dauermagnete entweder als verschiebbare Ringe oder als Verbindungsringe zwischen den Weich eisenringen in den Kupplungsteilen 203 und 303 an geordnet sind, während die Weicheisenringe 209, 210 im Kupplungsteil 207 ein Stück bilden.
Die anhand der dargestellten Ausführungsbei spiele beschriebene Erfindung kann in entsprechender Weise bei Lamellenkupplungen verwendet werden.
Alle Ausführungen der Erfindung können auch mit axial magnetisierten Dauermagneten ausgerüstet werden, deren Leitungsteile dann eine sinngemässe Ausbildung erfahren müssen.
Als Werkstoff für die Dauermagnete wird vor zugsweise keramisches Material, das Polyoxyde des Eisens, Bariums oder anderer Metalle enthält ver wendet, da die ausserordentlich hohe Koerzitivkraft dieser Magnete für die Erfindung besonders geeignet ist, um einer Entmagnetisierung des Dauermagneten bei einer Unterbrechung des magnetischen Kraft flusses vorzubeugen.
Die Darstellungen der Ausführungsbeispiele in der Zeichnung sind schematisch vereinfacht. Bei der praktischen Durchführung beispielsweise des Aus führungsbeispieles nach Fig. 1 wird man daher an dem Kupplungsteil 7 auch noch ein in der Zeich nung nicht dargestelltes Abschirmgehäuse für den verschiebbaren Dauermagnetring 12 vorsehen, in das der Ring 12 beim Herausziehen aus dem Lager 9, 10, 11 hineingeschoben wird. Dadurch wird bei ge löster Kupplung eine Entmagnetisierung des Magnet ringes 12 verhindert, und es werden vom Magnetring 12 ausgehende Streufelder vermieden.
Bei den dargestellten Ausführungsbeispielen ist der Schaltteil axial verschiebbar. Auch dieses stellt lediglich eine spezielle Lösung dar. Die Erfindung kann auch durch eine Ausführung verkörpert werden, bei der der Schaltteil in einer anderen Richtung ver schiebbar, z. B. um die Welle 2 drehbar ist. Dieses kann z. B. in der Weise verwirklicht werden, dass die in Fig. 1 dargestellten Weicheisenringe 9 und 10 durch eine zur Welle 2 senkrechte Ebene innerhalb des Kupplungsteiles 7 in je zwei gegeneinander drehbare Ringe unterteilt sind, die sich beide nur mittels in regelmässigen Abständen vorgesehenen Vorsprüngen berühren.
Dieses kann beispielsweise durch eine etwa zahnförmige Ausbildung der aneinanderstossenden Ränder der Ringe erreicht werden, wobei die Zähne nicht spitz sind, sondern in zur Welle 2 senkrechten Flächen endigen. Die dem Kupplungsteil 3 zugewand ten Ringe werden dabei, wie in Fig. 1 dargestellt ist, durch einen unmagnetisierbaren Ring 11 mechanisch zusammengehalten, während die in der oben be schriebenen Weise abgeteilten Ringteile durch den Dauermagnetring 12 zusammengehalten und zu sammen mit diesem innerhalb des Kupplungsteiles 7 um die Welle drehbar angeordnet sind.
Wird nun der den Dauermagnetring 12 enthaltende Ring gegen über dem den Ring 11 enthaltenden Ring so gedreht, dass die Zahnenden der Weicheisenringe aufeinander liegen, dann werden die magnetischen Kraftlinien über den Weicheisenring 6 des Kupplungsteiles 3 geleitet.
Wenn man jedoch den den Dauermagneten 12 enthaltenden Ring so dreht, dass die Zahnenden der mit dem Ring 12 verbundenen Weicheisenringe den Zahnlücken der mit dem Ring 11 verbundenen Weicheisenringe gegenüberstehen, wird dieser magne tische Kraftfluss unterbrochen.
Um bei ausgeschalteter Kupplung auch eine Ab schirmung des Dauermagnetringes 12 zu bewirken, kann ein entsprechender Kurzschlussring an der dem Teil 3 abgekehrten Seite des den Dauermagnetring 12 und die axial äussern Teile der Weicheisenringe 9 und 10 enthaltenden Ringes vorgesehen sein.
Die aufeinanderstossenden. Ränder des den Dauermagnet ring 12 en'thaltend'en Ringes und dieses Kurzschluss- ringes können in der oben beschriebenen Weise eben= falls zahnförmig ausgebildet sein, so d'ass die Zahn enden einander gegenüberliegen, wenn die Kupplung ausgeschaltet ist und umgekehrt.
Eine andere Möglichkeit, die zuletzt erwähnte Lö sung zu verwirklichen, besteht darin, d'ass der Magnet ring aus einzelnen, durch urimagnetische Teile un terbrochenen Segmenten besteht, die mit entspre chenden ebenfalls unterbrochenen Weicheisenteilen verbunden sind, so dass dadurch ebenfalls durch Ver drehen dieses Ringes entweder die Weicheisenteile mit Weicheisenteilen oder mit zwischen diesen Weicheisen teilen liegenden, umnagnetisierbaren Teilen eines ent sprechend aufgeteilten Weicheisenringes in Berührung gebracht werden können..
Switchable clutch device in the form of a friction clutch or brake The invention relates to a switchable clutch device in the form of a friction clutch or brake, with at least two clutch parts, one of which is axially displaceable by the force of a permanent magnet and can thus be coupled to the other part .
There are known clutches that take effect by switching an electromagnet on. The use of electromagnets in the switching device of clutches and brakes has the advantage that the switching of the clutch or the brake is significantly simplified. However, this is counteracted by the disadvantage that a power source is always necessary and that when the current in the electromagnet is interrupted, the clutch or the brake is released.
The known mechanical clutches and brakes in turn have the disadvantage that a relatively large force or a relatively large distance is required for switching. For this reason, brakes have already been proposed in which the braking effect is generated by means of springs and in which an electromagnet is provided to release the brake. But this has the. Disadvantage that when or after the brake is released, the electromagnet has to act against the spring force via an air gap. As a result, a strong electromagnet and thus also a relatively large power source is required.
The invention has for its object to provide a clutch or brake that is easily switchable bar without the need for an electrical power source, and the mode of action of external influences, such as. B. from an interruption of the electrical power supply or from a failure of the power source, is independent, so that their effect always occurs safely.
This object is achieved according to the invention by at least one switching part which can be displaced perpendicular to the magnetic lines of force for influencing the magnetic flux of a permanent magnet. The axial displacement of the sliding coupling part ver takes place according to the invention by means of the force of a permanent magnet, the effect of which on this coupling part can be influenced by the sliding switching part. The United push the switching part perpendicular to the lines of force can be performed with a relatively small force.
This ensures that the large magnetic forces required for coupling or braking can be controlled with relatively small mechanical forces.
Another disadvantage of the known mechanical clutches or brakes is that the clutches or brakes have to be readjusted when the friction linings wear out. This disadvantage can be avoided in a clutch or brake of the invention in that the line parts provided for guiding the magnetic lines of force, which form guide surfaces for the shiftable switching part, protrude beyond the switching part so that the switching part within these guide surfaces by a certain
at least approximately the amount corresponding to the possible wear of the coupling parts can be shifted without significantly influencing the flow of force lines. The clutch or brake according to the invention can thus be designed with simple means so that the action of the switching part is not influenced by a change in the position of the clutch parts caused by wear during coupling or braking.
The invention can be carried out in such a way that the permanent magnet is slidably connected to its lines of force receiving, magnetizable line parts. If the permanent magnet is pulled out of these line parts perpendicular to its lines of force, the magnetic force field that causes the frictional connection between the coupling parts collapses, so that the coupling or braking effect ceases.
Another possibility according to the invention results from the fact that a short-circuit ring for short-circuiting the magnetic lines of force is arranged axially displaceably on the coupling part containing the permanent magnet. By means of this short-circuit ring, the magnetic lines of force of the permanent magnet within the coupling part containing the permanent magnet can be short-circuited so that they are no longer passed into the line parts of the other coupling part and thus cause the coupling or brake to be released.
In another embodiment of the invention it is provided that the magnetic force lines closing magnetizable line parts consist of mutually displaceable parts. Such a displaceable line part can be designed as an interruption part, the displacement of which causes a closure or interruption of the magnetic force flow, so that by moving this interruption part, the clutch or brake can be switched in the same way as described above with low mechanical forces.
A particularly simple structural solution is obtained when the line parts for the magne tables flow are ring-shaped and have cylin drical surfaces parallel to the axis of the clutch or brake, along which ring-shaped switching parts are displaceable. These switching parts then only have to be moved parallel to the axis when switching the clutch or the brake.
Further advantageously provided features of the subject matter of the invention emerge from the fol lowing description of exemplary embodiments provided in the drawing.
1 shows a longitudinal section through a coupling according to the invention in which the permanent magnet is arranged to be slidable, FIG. 2 shows a longitudinal section through a coupling with a displaceable short-circuit ring and with a displaceable interruption ring, FIG . Clutch acting device with sliding interruption rings.
The coupling shown in Fig. 1 is used to couple two shafts 1 and 2. A coupling part 3 is fastened to the shaft 1 by means of screws 4 and springs engaging in grooves 4 '. A friction lining 5 is provided on an outer annular end face of the coupling part 3. The coupling part 3 is preferably made of a non-magnetizable material and has an annular recess in which a soft iron ring 6 with a U-shaped cross section is arranged.
On the shaft 2 as a whole with 7 be recorded coupling part is arranged, which has a hub 8 connected to the shaft 2 in a rotationally locked but axially displaceable manner. On the cylindrical outer surface of the hub 8, one of two concentric soft iron rings 9 and 10, which are connected to one another by means of a non-magnetizable ring 11, existing bearing for a permanent magnet ring 12 is attached.
The permanent magnet ring 12 is magnetized radially to the axis of the shaft 2 and is arranged displaceably parallel to the shaft 2 so that it can be pulled out of the bearing 9, 10, 11 and pushed back in again by means not shown in the drawing. On the cylindrical outer surface of the outer soft iron ring 10, a ring 13 is arranged which forms the friction body of the coupling part 7 and whose end face 13 ′ contacts the friction lining 5 of the coupling part 3 during coupling.
The soft iron rings 9 and 10 are designed and arranged in such a way that they directly form extensions of the legs 6 ′ of the ring 6 of the coupling part 3, which is U-shaped in cross section. The rings 9 and 10 protrude against the legs 6 'so far that the opposite end faces of the rings 9 and 10 or the legs 6' touch when the end face 13 'of the coupling part 7 rests on the friction lining 5 of the coupling part 3, As a result, when the clutch is switched on, a practically air gap-free path is formed for the lines of force of the permanent magnet 12.
The edges of the rings 9 and 10 facing away from the legs 6 'protrude in the axial direction beyond the permanent magnet 12 by an amount that corresponds to the possible wear of the brake lining, so that the full force of the magnet occurs even when the actuating elements (not shown) do not affect it Push it into the bearing 9, 11, 10 as far as it will go against the non-magnetizable ring 11.
To limit the axial displacement of the coupling part 7, an adjusting ring 14 is arranged on the shaft 2. It can be provided in the drawing springs, not shown, which press the hitch be part 7 on the collar 14. These Fe countries can be very weak because they only have to overcome the remanence of the soft iron parts 9, 10 and 6. However, these springs can also be completely dispensed with.
When the clutch is operated, the permanent magnet ring 12 is pushed into the bearing formed by the soft iron parts 9 and 10 and the ring 11. Its magnetic lines of force are now closed by the soft iron parts 9 and 10 and by the soft iron ring 6.
The soft iron rings 9 and 10 are attracted to the soft iron ring 6 by the magnetic force of attraction that is thereby produced. As a result, however, the entire clutch part 7 is displaced axially on the shaft 2 at the same time until the end face 13 'of the clutch part 7 touches the friction lining 5 of the clutch part 3 and thereby engages the clutch. When the coupling is released, the permanent magnet ring 12 only needs to be pulled out of its bearing 9, 10, 11. As a result, the magnetic field in the soft iron rings 9, 10, 6 collapses, so that the attraction between the two coupling parts ceases.
There remains at most a practically un significant force of attraction between the coupling parts, which is caused by the remanence in the soft iron rings. However, this force is not sufficient to generate a frictional connection between the surface 13 'and the friction lining 5, so that the clutch is released by pulling out the permanent magnet ring. If, as described above, springs are also provided, then the hitch part 7 is pressed by the force of the springs on the adjusting ring 14 and thereby avoiding contact with the opposing friction surfaces completely dig.
In Fig. 2, a further embodiment of the invention is shown. Insofar as the parts of this exemplary embodiment correspond to the parts of the Ausführungsbei game according to FIG. 1, reference characters are chosen that are enlarged by the number 100 compared to the reference characters in FIG. The shafts to be coupled are accordingly labeled 101 and 102, to which the coupling parts labeled 103 and 107 as a whole are assigned.
The coupling part 107 also consists of a hub 108, two soft iron rings 109 and 110, between which a permanent magnet ring 112 firmly connected to these soft iron rings is arranged, and a friction ring 113 with a friction surface 113 '. In contrast to the coupling part 7 in FIG. 1, the permanent magnet ring 112 of the coupling part 107 is not displaceable, but represents a supporting member of the coupling part 107.
The two soft iron rings 109 and 110 form, similar to FIG. 1, an annular bearing 115 for a soft iron ring 116 that can be displaced on the cylindrical outer surface of the hub 108 and the ring 109. Just like the permanent magnet 12, the permanent magnet 112 is radial to the axis of the shaft 102 magnetized, so that the lines of force of the magnet are passed through the soft iron rings 109 and 110, according to the dashed line.
In the event that the permanent magnet ring 112 is made of a material that is not suitable for the static loads as a supporting member, then the rings 109 and 110 can be connected by means of a ring 111 'made of non-magnetizable material.
Similar to the coupling part 107, the coupling part 103 also consists of a hub 117, two concentric soft iron rings 118 and 119, which are connected to one another by means of a non-magnetizable ring 111. On the cylindrical outer surface of the soft iron ring 119, a jaw 120 is attached,
which carries a friction lining 105. The two soft iron rings 118 and 119, together with the non-magnetizable ring 111, form a bearing, which corresponds to the bearing 115, for a soft iron ring 121 that is displaceable on the cylindrical outer surface of the hub 117 and the soft iron ring 118.
The soft iron rings 118 and 119 are arranged with respect to the soft iron rings 109 and 110 of the coupling part 107 so that their end faces facing the coupling part 107 touch the corresponding end faces of the rings 109 and 110 when the friction surface 113 'of the coupling part 107 is on the friction lining 105 of the coupling part 103 is pressed.
In order to concentrate the magnetic lines of force in the soft iron rings, the parts 108, 113, 117 and 120 are made of a non-magnetizable material. Likewise, as in the embodiment according to Fig.l, the coupling part 103 by means of a screw 104 and a tongue and groove connection 104 'is connected to its shaft 101, while the axial displacement of the part 107 on the shaft 102 is limited by an adjusting ring 114 .
The embodiment shown in Fig. 2 shows two different ways of controlling the clutch, which can be used individually or both at the same time. In the illustrated in Fig. 2 th position of the rings 116 and 121, the magnetic lines of force of the permanent magnet 112 run through the rings 110, 119, 121, 118 and 109, which is indicated by the dashed line 122. This causes the coupling part 107 to be attracted to the coupling part 103.
Switching off the clutch is now possible in that the ring 116 is pushed into the bearing <B> 115 </B>. Here the ring 116 causes a short circuit of the magnetic lines of force of the permanent magnet 112 within the coupling part 107, so that practically no lines of force get into the soft iron rings 118 and 119, and the force of attraction between the coupling parts 103 and 107 ceases.
The same can, however, also be achieved in that the ring 121 is displaced in the direction of the arrow 123 so that it emerges from the annular space between the soft iron rings 118 and 119 and thus interrupts the flow of magnetic force. A particularly effective elimination of the force of attraction between the two coupling parts is achieved in that both rings 116 and 121 are displaced in the direction of arrow 123 at the same time.
As can be seen from Fig. 2, the displacement of both parts takes place perpendicular to the magnetic lines of force, so that a relatively small force is required. The embodiment of Figure 3 shows a device that acts both as a brake and as a clutch .
The reference numbers of those parts of this device that correspond to the parts shown in FIG. 1 are increased by the number 200, and the reference numbers of those parts that correspond to the parts of the exemplary embodiment according to FIG. A coupling part designated as a whole by 207 is arranged on a shaft 202 in a rotationally locked but axially displaceable manner.
On one side of this coupling part 207 is on the shaft 202 rotatably but axially not displaceable as a whole with 203 designated coupling part arranged on, which is connected to a drive wheel 225. On the other side of the coupling part 207 is a designated as a whole with 303, for example with the machine housing firmly connected coupling part, which acts here as a brake body. The coupling part 203 has a hub 217 and two soft iron rings 218 and 219, which are firmly connected to each other by means of a non-magnetizable ring 211.
A friction ring 220 with a friction lining 205 is arranged on the outer cylindrical surface of the soft iron ring 219. A soft iron ring 221 which is axially displaceable on the cylindrical outer surface of the ring 218 and the hub 217 can be inserted into a bearing formed by the soft iron rings 218 and 219 and the unmagnetisierharen ring 211.
Correspondingly, the clutch part 303 used as the braking part also consists of a central part 317, connected to the machine housing, for example, two soft iron rings 318 and 319, which are connected to one another by means of a non-magnetizable ring 311, and a ring 320, which is attached to its coupling part 207 facing face has a friction lining 205. Here too, the soft iron rings 318,
319 with the non-magnetic beer ring 311 a bearing for an axially displaceable soft iron ring <B> 321. </B>
The coupling part 207 consists of a hub 208, two soft iron rings 209 and 210, which are connected to one another by a permanent hub ring 212, and a friction ring 213 with two friction surfaces 213 'and 213 ".
The concentric soft iron rings 209 and 210 or 218 and 219 or 318 and 319 of the three different coupling parts 207, 203 and 303 are arranged in such a way that they continue one another directly. Their facing end faces are arranged so that they touch each other when the corresponding friction surfaces of the coupling parts are pressed against each other.
In the position of the ver sliding soft iron rings 221 and 321 shown in Figure 3, the lines of force of the permanent magnet 212 on the rings 210, 319, 321, 318 and 209, so on the coupling part 303, closed, so that the coupling part 207 to the Coupling part 303 is tightened. As a result, the coupling part 207 and thus the shaft 202 are braked. If the coupling part 203 is driven via the drive wheel 225 by a drive not shown in the drawing, the coupling part 203 rotates freely around the shaft 202, but without taking it along.
If the two soft iron rings 221 and 321 are now shifted in the direction of arrow 223, the magnetic force flow via the coupling part 303 is interrupted and passed via the coupling part 203 by means of the rings 219, 221 and 218. Since an attraction of the coupling part 207 to the coupling part 203 and thus a hitch ment of these two coupling parts is caused. The shaft 202 now rotates together with the coupling part 203.
The embodiment of the invention shown in Figure 3 can also be modified in such a way that two permanent magnets are arranged either as sliding rings or as connecting rings between the soft iron rings in the coupling parts 203 and 303, while the soft iron rings 209, 210 in the coupling part 207 form a piece.
The invention described with reference to the illustrated Ausführungsbei games can be used in a corresponding manner in multi-plate clutches.
All embodiments of the invention can also be equipped with axially magnetized permanent magnets, the line parts of which then have to experience a corresponding training.
The material used for the permanent magnets is preferably ceramic material containing polyoxides of iron, barium or other metals, since the extraordinarily high coercive force of these magnets is particularly suitable for the invention in order to demagnetize the permanent magnet when the magnetic force flow is interrupted to prevent.
The representations of the exemplary embodiments in the drawing are simplified schematically. In practical implementation, for example, from the exemplary embodiment according to FIG. 1, one will therefore also provide a shielding housing, not shown in the drawing, for the sliding permanent magnet ring 12 on the coupling part 7, in which the ring 12 when pulled out of the bearing 9, 10, 11 is pushed in. As a result, demagnetization of the magnetic ring 12 is prevented when the clutch is released, and stray fields emanating from the magnetic ring 12 are avoided.
In the illustrated embodiments, the switching part is axially displaceable. This is also only a special solution. The invention can also be embodied by an embodiment in which the switching part is slidable ver in another direction, for. B. is rotatable about the shaft 2. This can e.g. B. can be realized in such a way that the soft iron rings 9 and 10 shown in Fig. 1 are divided by a plane perpendicular to the shaft 2 within the coupling part 7 in two mutually rotatable rings, both of which touch only by means of projections provided at regular intervals .
This can be achieved, for example, by an approximately tooth-shaped design of the abutting edges of the rings, the teeth not being pointed but rather ending in surfaces perpendicular to the shaft 2. The rings facing the coupling part 3 are, as shown in Fig. 1, held together mechanically by a non-magnetizable ring 11, while the ring parts divided in the manner described above are held together by the permanent magnet ring 12 and together with this within the coupling part 7 are arranged rotatably around the shaft.
If the ring containing the permanent magnet ring 12 is now rotated relative to the ring containing the ring 11 so that the tooth ends of the soft iron rings lie on top of one another, then the magnetic lines of force are passed over the soft iron ring 6 of the coupling part 3.
However, if the ring containing the permanent magnet 12 is rotated so that the tooth ends of the soft iron rings connected to the ring 12 face the tooth gaps of the soft iron rings connected to the ring 11, this magnetic force flow is interrupted.
In order to shield the permanent magnet ring 12 when the clutch is switched off, a corresponding short-circuit ring can be provided on the side facing away from part 3 of the ring containing the permanent magnet ring 12 and the axially outer parts of the soft iron rings 9 and 10.
The clashing ones. Edges of the ring holding the permanent magnet ring 12 and this short-circuit ring can also be tooth-shaped in the manner described above, so that the teeth end opposite one another when the clutch is switched off and vice versa.
Another way to realize the last-mentioned solution is, d'ass the magnetic ring consists of individual segments uninterrupted by urimagnetic parts, which are connected to corresponding also interrupted soft iron parts, so that this also rotates by Ver Ring either the soft iron parts with soft iron parts or with parts lying between these soft iron, non-magnetizable parts of an appropriately divided soft iron ring can be brought into contact ..