DE2155423C2 - Kupplungsmotor - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kupplungsmotor mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen.

Bei diesem, aus der DE-AS 12 65 843 bekannten Kupplungsmotor sind die Kupplungsscheibe und die Bremsscheibe an den radial außen liegenden Teilen von federnden Ringscheiben befestigt, die ihrerseits mit der Abtriebswelle fest verbunden sind. Ringförmige Kupplungs- und Bremsmagnete sind gegenüber den voneinander abgewandlen Stirnflächen von Kupplungsscheibe und Bremsscheibe feststehend angeordnet. Die radial außen liegenden Teile von Kupplungs- und Bremsscheibe bilden dabei die Magnetanker, während an den radial innen liegenden Bereichen von Kupplungs- und Bremsscheibe Reibbeläge angebracht sind. Diese Beläge werden bei Erregung der Magnete an einen vom Kupplungsmagneten koaxial umfaßten Teil der Kupplungsscheibe bzw. an ein vom Bremsmagneien koaxial umfaßtes, feststehendes Bremswiderlager angepreßt. Bei dem bekannten Motor sind die nutzbaren Reibflächen, die ausschließlich durch radial außerhalb

der Reibbeläge wirksam werdende Kräfte miteinander in Eingriff gebracht werden, verhältnismäßig klein. Infolgedessen müssen die Magnete eine große Kraft aufbringen, wenn ein vorbestimmtes Drehmoment übertragen bzw. rasch abgebremst werden soll. Der Kraftbedarf der Magnete wird noch dadurch erhöht, daß die Federgegenkräfte der federnden Ringscheiben überwunden werden müssen. Das bedeutet, daß der Wirkungsgrad der Kupplung, definiert als das Verhältnis zwischen übertragener Leistung und erforderlicher Amperewindungszahl, gering ist. Entsprechend der großen Amperewindungszahl hat die Kupplung große magnetische Trägheit Kupplung und Bremse sprechen daher unerwünscht langsam an. Hinzu kommt, daß die Reibungswärme in einer in radialer Ebene verhältnismä-Big weit innen liegenden Zone erzeugt wird, von wo sie nur schlecht und unzureichend abgeführt werden kann.

Bei einem anderen bekannten Kupplungsmotor mit elektromagnetisch betätigter ReibungLkupplung und -bremse (US-Patentschrift 32 54 746) sind zwar Vor-Spannfedern vermieden, indem Kupplungs- und Bremsscheibe axial frei verschiebbar auf einem Keilwellenprofil tragenden Abschnitt der Abtriebswelle gelagert sind. Die Kupplungs- und Bremsscheibe sitzen jedoch in einer topfförmigen Ausnehmung auf der der Abtriebswelle zugekehrten Seite der Schwungscheibe und radial innerhalb des Kupplungsmagneten, so daß die Kupplungsbeläge ebenfalls kleinen Durchmesser und kleine Fläche haben. Kupplungswirkungsgrad, Kupplungsansprechzeit und Reibungswärmeabfuhr lassen infolge- JO dessen auch hier zu wünschen übrig. Die bekannte Anordnung weist eine verhältnismäßig große axiale Einbaulänge auf, was bei vielen Anwendungsfällen hinderlich ist. Die magnetischen Flußleilwege sind lang. Die Magnetkräfte wirken nur auf der einen, radial außen S5 liegenden Seite der Reibbeläge. Kupplungs- und Bremsscheibe müssen sehr stabil und damit schwer ausgelegt sein, wenn ein über die Breite der Reibbeläge relativ gleichmäßiger Anpreßdruck sichergestellt werden soll.

Es sind auch magnetische Reibungskupplungs- und -bremsvorrichtungen bekannt (DE-OS 14 88 762), bei denen Magnetankerringe von Kupplung und Bremse mit der Abtriebswelle drehfest verbunden und gegenüber der Abtriebswelle in Axialrichtung verschiebbar sind. Der Kupplungsmagnelanker wirkt mit koaxialen Polringen zusammen, die über einen zwischengefügten Ring aus unrnagnetischem Werkstoff oder einem Werkstoff mit hohem magnetischem Widerstand, der zugleich die Reibfläche der Kupplung bildet, miteinander verbunden und auf der Motorwelle fest angeordnet sind. Dem Bremsmagnetanker ist ein gehäusefester, im Querschnitt U-förmiger Jochring mit Folschenkeln zugeordnet, die von einem Ring oder einer Cruppe von Segmenten aus abnutzungsbeständigem, die Bremsreibfläche bildendem Materia! überbrückt sind. Die Magnetankerringe müssen aus magnetisch leitenden Werkstoffen bestehen, die ein vergleichsweise hohes spezifisches Gewicht haben. Infolgedessen sind die Magnetankerringe schwer und mit hoher Masseträgheit behaftet. Dadurch wird das Trägheitsmoment der die Abtriebswelle und die Magnetankerringe umfassenden Abtriebsbaugruppe erhöht. Es kommt /u langen mechanischen Schaltzeiten für das axiale Verstellen der Magnetankerringe. Da das Verstellen Vr schweren e>s Magnetankerringe erhebliche Magnetkräfte erfordert, werden die elektromagnetischen Zeitkonstanten gleichfalls groß. Letzteres gilt in verstärktem Maße für einen bekannten elektrischen Kupplungs-Bremsmotor (CH-PS 4 86 146) mit als Magnetanker wirkender und daher aus schwerem ferromagnetische™ Werkstoff bestehender Kupplungsscheibe, die mit der Abtriebswelle drehfest verbunden und entgegen einer Federrückstellkraft in Axialrichtung verstellbar ist. Die Federrückstellkraft erhöht die vom Kupplungs- bzw. Bremsmagnet aufzubringende Kraf! und damit die elektromagnetische Zeitkonstante. Weil nur eine einzige Kupplungsscheibe vorhanden ist, die sowohl mit der Kupplung als auch mit der Bremse zusammenwirkt, werden ferner die Schaltwege lang, was zusätzlich zur Erhöhung der Schaltzeiten beiträgt

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kupplungsmotor mit elektromagnetisch betätigter Reibungskupplung und -bremse zu schaffen, bei dem die nutzbaren Reibflächen verhältnismäßig groß sind und einwandfrei aneinander angepreßt werden können, ohne daß Kupplungs- und Bremsscheibe schwer und massiv ausgelegt zu sein brauchen. Es sollen hohe Schaltleistungen bei kleinen Schaltzeiten erzielt werden. Der Aufbau soi! einfach und dementsprechend kostensparend sein.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs i angegebenen Merkmale gelöst.

Durch den erfindungsgemäßen Aufbau der Kupplungs- und Bremsscheibe wird ein besonders geringes Trägheitsmoment bei großer nutzbarer Reibfläche erzielt, ohne daß die Gefahr einer ungleichmäßigen Kraftübertragung besteht.

Die geringe Masse aufweisende Leichtmetall- oder Kunststoffscheibe vermindert den mittleren Trägheitsradius von Kupplungs- und Bremsscheibe erheblich, ohne daß diese Scheiben ihre Funktion als Magnetanker verlieren, der die Magnetkräfte sowohl radial außerhalb als auch radial innerhalb der Reibbeläge wirksam werden läßt.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die beiden Wicklungen in einem Wicklungsgehäuse untergebracht, das zwischen Kupplungs- und Bremsscheibe in einem Ringraum sitzt, der radial innen vor, den beiden inneren Ringkörpern von Kupplungs- und Bremsscheibe begrenzt ist. Dadurch wird der Aufbau gesonders kompakt und einfach. Die Magnet- oder Flußleitpfade sind extrem kurz. Der zur Verfügung stehende Einbauraum wird optimal ausgenutzt.

Der radial außen liegende Schenkel des im Querschnitt doppel-T-förmigen Wicklungsgehäuses und der äußere Ringkörper von Wicklungs- und Bremsscheibe überlappen einander vorzugsweise in axialer Richtung über eine verhältnismäßig große Strecke. Dadurch wird der Querschnitt des Radialluftspaltes auch an dieser Stelle groß; der magnetische Widerstand und die magnetische Streuung sind entsprechend klein, so daß die Kupplung mit vergleichsweise geringem Amperewindungszahlen auskommt.

Als Reibbeläge können grundsätzlich die üblichen mit öl oder Fett getränkten Korkbeläge verwendet werden. Wegen der im Betrieb auftretenden Formänderungen (Aufquellen des Belages beim Erwärmen, Abrieb des Belages, Verformungen durch schlagartige Beanspruchungen und dergleichen) erfordert dies aber einen relativ großen Axialluftspalt. Ein von Äxialluftspalten praktisch freier Aufbau kann dagegen erhalten werden, wenn die der Schwungscheibe bzw. dem Bremswiderlager zugekehrien, als Polflächen wirkenden Stirnflächen der Ringkörper mit dem Reibbelag bündig liegen und diese Polflächen sowie der Reibbelag aus Werkstoffen

gefertigt sind, die im Betrieb im wesentlichen dem gleichen Abrieb unterliegen. Bei einer Anordnung dieser Art können in besonders zweckmäßiger Weise mindestens die mit der Schwungscheibe bzw. dem Bremswiderlager in Reibeingriff kommenden Teile der Ringkörper aus einem magnetisch leitenden und die Reibbeläge aus einem magnetisch nichtleitenden metallischen Sinterwerkstoff bestehen, in den ein Schmiereigenschaften aufweisender Kunststoff eingebettet ist. Sintereisen und Sinterbronze, jeweils mit eingelagertem Polytetrafluorethylen, erwiesen sich dabei als hervorragend geeignet.

Da Kupplungsmotore der vorliegend betrachteten Art häufig für intermittierenden Betrieb, z. B. zum Antrieb von Industrienähmaschinen, eingesetzt und dementsprechend häufig geschaltet werden, ist für eine einwandfreie Funktion des Motors eine ausreichende Kühlung der Kupplung von entscheidender Bedeutung. Um für eine wirksame Abfuhr der Reibungswärme und der in den Wicklungen entstehenden Stromwärme zu sorgen, sind dementsprechend in weiterer Ausgestaltung der Erfindung die Schwungscheibe, die Kupplungsscheibe, die Bremsscheibe und das Bremswiderlager mit untereinander in Verbindung stehenden Kühlluftkanälen versehen, durch die ein von Lüfterflügeln der Schwungscheibe angesaugter Kühlluftstrom hindurchtritt. Dabei kann zweckmäßig radial innerhalb der Wicklungen durch Kühlluftkanäle des inneren Ringkörpers von Kupplungs- und Bremsscheibe ein innerer Kühlluftstrom hindurchgeführt sein, während ein weiterer äußerer Kühlluftstrom entlang der radial außen liegenden Kupplunsteile vorbeigeführt ist. Auf diese Weise werden die wärmebeaufschlagten Teile der Kupplung allseitig von Kühlluft umspült. Die Schwungscheibe kann an der von der Kupplungsscheibe abgewendeten Stirnfläche Lüfterflügel zum Ansaugen des inneren Kühlluftstromes sowie an der der Kupplungsscheibe zugekehrten Stirnfläche Lüfterflügel zum Ansaugen des äußeren Kühlluftstromes tragen.

Die axialen Luftspalte zwischen Schwungscheibe und Kupplungsscheibe sowie zwischen Bremsscheibe und Bremswiderlager iassen sich einfach und genau durch Beilagringe einstellen, die zwischen den diese Bauteile tragenden Gehäuseteilen eingelegt werden.

Die Erfindung ist im folgenden an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 einen Schnitt durch die eine Hälfte des abtriebsseitigen Endes eines Kupplungsmotors nach der Erfindung, und

Fig.2 einen Schnitt durch das abtriebsseitige Ende eines abgewandelten Kupplungsmotor».

In F i g. 1 ist mit 1 die mit konstanter Drehzahl, z. B. 3000 U/min, umlaufende Motorwelle bezeichnet, auf der eine Schwungscheibe 2 fest angebracht ist Die Schwungscheibe 2 weist einen Schwungscheibenkörper 3 auf, an dessen einer Stirnfläche ein magnetisch leitender Schwungscheibennng 4 befestigt ist An der vom Schwungscheibenkörper 3 abgewendeten Stirnfläche des Schwungscheibennnges 4 sitzt radial außen ein Lüfterflügelkranz 5. Auf seiner motorseitigen Stirnfläche trägt der Schwungscheibenkörper 3 Lüfterflügel 7. Kühlluftkanäle 8 reichen in axialer Richtung durch die Schwungscheibe 2 hindurch.

In einer Nabe 9 eines Lagerschildes 11 ist mittels Kugellagern 10 eine Abtriebswelle 12 gelagert. Auf dem in F i g. 1 rechten Ende der Abtriebswelle 12 kann z. B. eine nicht veranschaulichte Keilriemenscheibe befestigt sein, die über einen Keilriemen mit einer Arbeitswelle, beispielsweise der Hauptwelle einer Nähmaschine, verbunden ist. Das innenliegende Ende der Abtriebswelle 12 trägt eine Kupplungsscheibe 14 und eine Bremsscheibe 15, die mit der Abtriebswelle drehfest verbunden, auf ihr jedoch begrenzt axial verschiebbar sind. Für diesen Zweck ist auf das in F i g. 1 linke Ende der Abtriebswelle 12 eine Hülse 16 mit Keilwellenprofil oder Evolventenverzahnungsprofil aufgezogen, das mit

ίο einem komplementären Keilwellenprofil oder Evolventenverzahnungsprofil eines inneren Ringkörpers 17 der Kupplungsscheibe 14 bzw. 18 der Bremsscheibe 15 zusammenwirkt. Die Hülse 16 besteht aus einem magnetisch schlecht leitenden Werkstoff, vorzugsweise Kunststoff.

Konzentrisch zu dem inneren Ringkörper 17 der Kupplungsscheibe 14 liegt ein äußerer Ringkörper 19, der mit dem inneren Ringkörper 14 über eine aus Leichtmetall, z. B. Aluminium, oder aus Kunststoff bestehende Scheibe 20 verbunden ist. In entsprechender Weise besitzt die Bremsscheibe 15 einen zum inneren Ringkörper 18 konzentrischen äußeren Ringkörper 21, der mit dem inneren Ringkörper über eine aus Leichtmetall oder Kunststoff gefertigte Scheibe 22 in Verbindung steht. In ringförmigen Ausnehmungen der Scheiben 20, 22 sitzen Reibbeläge 23 bzw. 24. Die Reibbeläge schließen mit den der Schwungscheibe 2 bzw. einem Bremswiderlager 25 zugekehrten Stirnflächen der inneren und äußeren Ringkörper sowie der Scheibe 20 bzw. 22 bündig ab.

Die Ringkörper 17, 18, 19 und 21 sind aus einem magnetisch leitenden Werkstoff gefertigt, dessen Abriebfestigkeit im wesentlichen der Abriebfestigkeit der Reibbeläge 23, 24 entspricht, so daß sich im Betrieb die mit der Schwungscheibe und dem Bremswiderlager in Reibeingriff kommenden Teile von Kupplungs- und Bremsscheibe gleichmäßig abnutzen. Als besonders zweckmäßig erwiesen sich Ringkörper aus Sintereisen mit eingelagertem Polytetrafluorethylen und Reibbeläge aus Sinterbronze, in die ebenfalls Polytetrafluorethylen eingelagert ist. Die inneren Ringkörper 17, 18 besitzen in axialer Richtung verlaufende Kühlluftkanäle 26 bzw. 27.

Das Bremswiderlager 25 weist einen Körper 30 mit in Richtung auf die Bremsscheibe 15 vorspringenden Stegen 31 auf. Mit dem Körper 30 ist ein magnetisch leitender Bremsring 32 verbunden, beispielsweise verschraubt, dessen plane Stirnfläche der Bremsscheibe 15 gegenübersteht. Zwischen dem Körper 30 und dem Bremsring 32 befinden sich radiale Kühlluftkanäle 33. Das Bremswiderlager 25 ist mit einem auf der Nabe 9 drehbar gelagerten Schneckenrad 34 verbunden, mittels dem das Bremswiderlager über einen nicht veranschaulichten Hilfsantrieb mit einer gegenüber der Drehzahl der Motorwelle 1 verringerten Drehzahl antreibbar ist Antriebe dieser Art sind an sich z. B. aus der deutschen Patentschrift 11 59 745 bekannt und bedürfen infolgedessen vorliegend keiner näheren Erläuterung. Der Schwungscheibenring 4 und der Bremsring 32 sind vorzugsweise gehärtete Stahlringe, die auf den der Kupplungsscheibe 14 bzw. der Bremsscheibe 15 zugekehrten Seiten plangeschliffen sind.

In dem Ringraum, der in axialer Richtung von den Scheiben 20, 22 und in radialer Richtung von den Ringkörpern 17, 18, 19 und 21 begrenzt ist, ist ein Wicklungsgehäuse untergebracht, das im veranschaulichten Ausführungsbeispiel aus zwei Blechprofilringen 36, 37, besteht die mit einer Trägerscheibe 38

verbunden, ζ. B. verschweißt, sind. Die Trägerscheibe 38 ist in einen zwischen dem Motorgehäuse 40 und dem Lagerschild 11 sitzenden Gehäusering 41 eingepaßt. Sie liegt in der Trennebene zwischen Kupplungsscheibe 14 und Bremsscheibe 15. Die Blechprofilringe 36, 37 nehmen jeweils eine ringförmige Wicklung 42 bzw. 43 auf.

Den Innenschenkeln der Blechprofilringe 36, 37 liegen auf ihrer vollen Länge die inneren Ringkörper 17 bzw. 18 gegenüber. Die äußeren Ringkörper 19, 21 umfassen mit geringem Abstand die äußeren Schenkel der Blechprofilringe 36, 37 auf einem Teil ihrer axialen Länge. Die Breite der äußeren Ringkörper 19, 21 ist so abgestimmt, daß die Luftspalte zwischen den äußeren Ringkörpern und den Außenschenkeln der Blechprofilringe 36, 37 im wesentlichen den gleichen Querschnitt wie die Luftspalte zwischen den inneren Ringkörpern 17, 18 und den Innenschenkeln der Blechprofilringe haben. Zwischen den äußeren Ringkörpern 19, 21 und dem Gehäusering 41 befinden sich axiale Kühlluftkanäle 45, die sich durch nicht veranschaulichte Ausnehmungen der Trägerscheibe 38 fortsetzen und die mit Lufteintrittsöffnungen 46 des Lagerschildes 11 sowie Luftaustrittsöffnungen 47 des Gehäuseringes 41 in Verbindung stehen.

Wird die Kupplungswicklung 42 unter Strom gesetzt, bildet sich ein durch eine unterbrochene Linie 48 angedeuteter die Wicklung 42 umgreifender magnetischer Kraftfluß aus. Der Kraftfluß 48 durchsetzt den Blechprofilring 36, geht über den radialen Luftspalt zwischen dem Blechprofilring 36 und dem inneren Ringkörper 17 in die Kupplungsscheibe 14 über, gelangt von dort über den axialen Luftspalt zwischen der als Polfläche wirkenden Stirnfläche des Ringkörpers 17 in den magnetisch leitenden Schwungscheibenring 4, tritt über den axialen Luftspalt zwischen dem Schwungscheibenring 4 und der ebenfalls die Polfläche dienenden Stirnfläche des äußeren Ringkörpers 19 wieder in die Kupplungsscheibe über und kehrt schließlich über den weiteren radialen Luftspalt zwischen dem Ringkörper 19 und dem Außenschenkel des Blechprofilringes 36 in den Blechprofilring zurück. Dadurch wird die Kupplungsscheibe 14 gegen die Schwungscheibe 2 angepreßt; die Abtriebswelle 12 wird mit der Motorwelle 1 gekuppelt. Die Scheibe 20 ist aus magnetisch nicht leitenden Material und verhindert einen magnetischen Kurzschluß, d.h. einen unmittelbaren Obergang des magnetischen Kraftflusses vom inneren zum äußeren Ringkörper unter Umgehung des Schwungscheibenringes 4.

Die magnetischen Kräfte, die für die Drehmomentenübertragung von der Motorwelle 1 auf die Abtriebswel-Ie 12 veraniworiiich sind, werden auf Grund der veranschaulichten Ausgestaltung sowohl radial innerhalb als auch radial außerhalb des Reibbelages 23 wirksam. Dadurch wird für eine einwandfreie Anpressung gesorgt, ohne daß die Kupplungsscheibe 14 hohe eigene mechanische Stabilität und damit großes Gewicht zu haben braucht Das Gewicht und mit ihm der mittlere Trägheitsradius der Schwungscheibe 14 werden weiter dadurch besonders klein gehalten, daß die den Reibbelag 23 tragende Leichtmetall- oder Kunststoffscheibe 20 niedriges Eigengewicht hat Die für die Drehmomentenübertragung nutzbaren Reibflächen sind besonders groß, weil neben dem Reibbelag 23 es selbst auch die als Polflächen wirkenden Stirnflächen der Ringkörper 17 und 19 mit dem Schwungscheiben ring 4 in Reibeingriff kommen. Die Flußleitungspfade sind kurz und verlaufen im wesentlichen symmetrisch zu einem mittleren Radius des Reibbelages 23. Wegen des bündigen Abschlusses des Reibbelages 23 mit den Stirnflächen der Ringkörper 17, 19 und den Schmiereigenschaften des in die Ringkörper und den Reibbelag eingelagerten Polytetrafluoräthylens können die radialen Luftspalte extrem klein gehalten werden. Der magnetische Widerstand der Flußleitungspfade ist in Anbetracht dessen niedrig. Vergleichsweise niedrige Magnetkräfte erlauben die Erzielung hoher Schaltleistungen bei kleinen Schaltzeiten.

Entsprechendes gilt für die Bremsscheibe 15, die bei Erregen der Bremswicklung 43 durch einen magnetischen Kraftfluß 49 gegen den Bremsring 32 des Bremswiderlagers 25 angepreßt wird.

Der radiale Luftspalt zwischen Kupplungsscheibe 14 und Schwungscheibenring 4 kann in einfacher Weise mittels eines Beilagringes 50 eingestellt werden, der zwischen das Motorgehäuse 40 und den Gehäusering 41 eingelegt wird. In entsprechender Weise kann eine Luftspalteinstellung zwischen Bremsscheibe 15 und Bremsring 32 mittels eines nicht veranschaulichten Beilagringes zwischen Gehäusering 41 und Lagerschild 11 erfolgen.

Die in den Wicklungen 42, 43 erzeugte Stromwärme und die beim Kuppeln und Bremsen entstehende Reibungswärme werden durch Kühlluftströme wirksam abgeführt, die die wärmebeanspruchten Teile auf allen Seiten umspülen. Ein erster Kühlluftstrom 52 wird von den Lüfterflügeln 7 der ständig rotierenden Schwungscheibe 2 über die Lufteintrittsöffnungen 46 des Lagerschildes 11 in die Kühlluftkanäle 33 des Bremswiderlagers 25 gesaugt. Diese Kühlluft durchströmt die Kühlluftkanäle 26, 27 von Kupplungs- und Bremsscheibe 14,15 sowie die Kühlluftkanäle 8 der Schwungscheibe 2 und wird an der von der Kupplungsscheibe 14 abgewendeten Seite der Schwungscheibe 2 aus dem Motorgehäuse wieder herausgeleitet. Ein zweiter Kühlluftstrom 53 wird von dem Lüfterflügelkranz 5 über die Lufteintrittsöffnung 46 in die Kühlluftkanäle 45 gesaugt und verläßt den Motor über die Luftaustrittsöffnungen 47.

Bei der Ausführungsform nach F i g. 2, die zwei Alternativlösungen für den Aufbau von Kupplungs- und Bremsscheibe zeigt, trägt die Motorwelle 1 eine Schwungscheibe 56 mit einem Schwungscheibenkörper 57, der an der in F i g. 2 rechten Seite mit Lüfterflügeln 58 versehen ist. Mit dem Schwungscheibenkörper 57 ist ein Schwungscheibenring 59 unter Freilassung von Kühlluftkanälen 60 verbunden, z. B. verschraubt

In einem Lagerschild 62 und in der Schwungscheibe 56 ist mittels Lagern 63, 64, 65 die Abtriebswelle 12 gelagert, mit der die Keuweiienproiii tragende Hülse 16 fest verbunden ist Auf der Hülse 16 sind mit einem komplementären Keilwellenprofil ausgestattete Kupplungs- und Bremsscheiben 66 bzw. 67 begrenzt axial verschiebbar. Die Kupplungsscheibe 66 weist einen inneren Ringkörper 69 und einen äußeren Ringkörper 70 auf, die Ober eine Kunststoffscheibe 68 miteinander verbunden sind. Die Bremsscheibe 67 ist durch in Umfangsrichtung verlaufende Schlitze 71, Langlöcher oder dergleichen in einen inneren Ringkörper 72 und einen davon magnetisch im wesentlichen isolierten äußeren Ringkörper 73 unterteilt

Zwischen den der Schwungscheibe 56 bzw. einem ortsfesten Bremswiderlager 74 zugekehrten, als Polflächen wirkenden Stirnflächen der Ringkörper 69,70 bzw. 72,73 weisen Kupplungs- und Bremsscheibe ringförmi-

ge Ausnehmungen zur Aufnahme von Reibbelägen 75, 76 auf, die mit den Polflächen bündig abschließen. Die Ringkörper 69, 70, 72, 73 bestehen vorzugsweise aus Sintereisen mit eingelagertem Polytetrafluoräthylen, während die Reibbeläge 75, 76 wiederum aus Sinterbronze mit eingelagertem Polytetrafluoräthylen gefertigt sind.

Kupplungs- und Bremsscheibe besitzen in axialer Richtung verlaufende Kühlluftkanäle 77, 78, die mit den Kühlluftkanälen 60 der Schwungscheibe 56 und radialen Kühlluftkanälen 79 in Verbindung stehen, die zwischen dem mit dem Lagerschild 62 fest verbundenen Bremswiderlager 74 und einer im Lagerschild 62 sitzenden, das Lager 64 tragenden Scheibe 80 ausgebildet sind. Der Lagerschild 62 besitzt Lufteintrittsöffnungen 81 und Luftaustrittsöffnungen 82, die jeweils in Umfangsrichtung verteilt angeordnet sind. In den zwischen Kupplungs- und Bremsscheibe 66, 67 verbleibenden Ringraum greift ein ringförmiges Wicklungsgehäuse 83 ein. Das Wicklungsgehäuse 83 hat einen im wesentlichen doppel-T-förmigen Querschnitt und liegt symmetrisch zur Trennebene von Kupplungs- und Bremsscheibe. Das Wicklungsgehäuse 83 ist mit dem Lagerschild 62 verbunden, z. B. verschraubt. Sein radial außen liegender Schenkel 84 umfaßt konzentrisch Kupplungs- und Bremsscheibe 66, 67 auf einem Teil ihrer axialen Länge. In dem Wicklungsgehäuse sind die Wicklungen 42,43 untergebracht.

Die Wirkungsweise der Ausführungsform nach F i g. 2 entspricht weitgehend derjenigen der Anordnung nach Fig. 1. Wird die Kupplungswicklung 42 an Spannung gelegt, bildet sich ein Kraftfluß 85 aus, der die Kupplungsscheibe 66 gegen die Schwungscheibe 56 preßt und für eine Kupplung zwischen Motorwelle 1 und Abtriebswelle 12 sorgt. Wird dagegen die Bremswicklung 43 erregt, preßt ein Kraftfluß 86 die Bremsscheibe 67 gegen das Bremswiderlager 74. Die Abtriebswelle 12 wird stillgesetzt. Die Lüfterflügel 58 der ständig rotierenden Schwungscheibe 56 bewirken, daß über die Lufteintrittsöffnungen 81 ein Kühlluftstrom 87 eingesaugt wird, der die Kühlluftkanäle 79 hinter dem Bremswiderlager 74, die Kühlluftkanäle 77, 78 von Kupplungs- und Bremsscheibe 66, 67 sowie die Kühlluftkanäle 60 der Schwungscheibe 56 durchströmt und aus den Luftaustrittsöffnungen 82 des Lagerschildes 62 austritt.

Die Masse von Kupplungs- und Bremsscheibe 66, 67 kann noch weiter verringert werden, wenn in nicht veranschaulichter Weise der innere Teil der inneren Ringkörper 69, 72, der das mit der Hülse 16 zusammenwirkende Keilwellenprofil trägt und in dem die Kühlluftkanäle 77, 78 ausgebildet sind, aus Kunststoff oder Leichtmetall gefertigt wird und auf diesen inneren Teil dann die die Polflächen bildenden Teile von innerem und äußerem Ringkörper aufgezogen werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (14)

1 Patentansprüche:

1. Kupplungsmotor mit einer Kupplungsscheibe und einer Bremsscheibe, die nebeneinander auf der Abtriebswelle des Motors in axialer Richtung verschiebbar angeordnet und mit der Abtriebswelle drehfest verbunden sind, sowie mit einem Elektromagneten, der zwei feststehende, zur Abtriebswelle koaxiale, ringförmige Wicklungen aufweist, von denen die eine die Kupplungsscheibe mit einer auf der Motorwelle sitzenden Schwungscheibe und die andere die Bremsscheibe mit einem Bremswiderlager in Eingriff bringt, dadurch gekennzeichnet, daß Kupplungs- und Bremsscheibe (14,15; 66, 67) jeweils zwei zueinander und zur Abtriebswelle (12) koaxiale, magnetisch leitende Ringkörper (17, 19; 18, 21.; 69,70; 72, 73) aufweisen, die mittels einer dazwischen sitzenden Leichtmetall- oder Kunststoffscheibe (20, 22 68) magnetisch gegeneinander isoliert sind, welche zwischen den der Schwungscheibe (2, 56) bzw. dem Bremswiderlager (25, 74) zugekehrten Teilen der Ringkörper einen Reibbelag (23,24; 75,76) trägt.

2. Kupplungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der innere und der äußere Ringkörper (72, 73) von Kupplungs- und Bremsscheibe (67) einteilig miteinander verbunden und durch Schlitze (71) oder dergleichen Ausnehmungen magnetisch voneinander getrennt sind.

3. Kupplungsmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Wicklungen (42, 43) in einem Wicklungsgehäuse (36, 37; 83) untergebracht sind, das zwischen Kupplungs- und Bremsscheibe (14, 15; 66, 67) in einem Ringraum sitzt, der radial innen von den beiden inneren Ringkörpern (17, 18; 69, 72) von Kupplungs- und Bremsscheibe begrenzt ist.

4. Kupplungsmotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der radial außen liegende Schenkel des im Querschnitt im wesentlichen doppel-T-förmigen Wicklungsgehäuses (36, 37; 83) und der äußere Ringkörper (19, 21; 70, 73) von Kupplungs- und Bremsscheibe (14, 15; 66, 67) einander in axialer Richtung überlappen.

5. Kupplungsmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die der Schwungscheibe (2, 56) bzw. dem Bremswiderlager (25, 74) zugekehrten, als Polflächen wirkenden Stirnflächen der Ringkörper (17, 19; 18, 21; 69, 70; 72, 73) mit dem Reibbelag (23, 24; 75, 76) bündig liegen und diese Polflächen sowie der Reibbelag aus Werkstoffen gefertigt sind, die im Betrieb im wesentlichen dem gleichen Abrieb unterliegen.

6. Kupplungsmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens die mit: der Schwungscheibe (2, 56) bzw. dem Bremswiderlager (25, 74) in Reibeingriff kommenden Teile der Ringkörper (17,19; 18, 21; 69, 70; 72, 73) au« einem magnetisch leitenden Sinterwerkstoff bestehen, in den ein Schmiereigenschaften aufweisender Kunststoff eingelagert ist.

7. Kupplungsmotor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens die mit der Schwungscheibe (2, 56) bzw. dem Bremswiderlager (25, 74) in Reibeingriff kommenden Teile der Ringkörper (17, 19; 18, 21; 69, 70; 72, 73) aus Sintereisen mit eingelagertem Polytetrafluoräthyien bestehen.

8. Kupplungsmotor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibbeläge (23, 24; 75, 76) aus einem magnetisch nichtleitenden, metallischen Sinterwerkstoff bestehen, in den ein Schmiereigenschäften aufweisender Kunststoff eingebettet ist.

9. Kupplungsmotor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibbeläge (23, 24; 75, 76) aus Sinterbronze mit eingelagertem Polytetrafluoräthylen bestehen.

ίο 10. Kupplungsmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwungscheibe (2, 56), die Kupplungsscheibe (14, 56), die Bremsscheibe (15,67) und das Bremswiderlager (25, 74) mit untereinander in Verbindung stehenden Kühlluftkanälen (8, 26, 27, 33; 60, 77, 78, 79) versehen sind, durch die ein von Lüfterflügeln (7, 58) der Schwungscheibe angesaugter Kühlluftstrom hindurchtritt.

11. Kupplungsmotor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß radial innerhalb der Wicklungen (42,43) durch Kühlluftkanäle (26, 27; 77, 78) des inneren Ringkörpers (17,18; 69, 72) von Kupplungsund Bremsscheibe (14, 15; 66, 67) ein innerer Kühlluftstrom hindurchgeführt ist.

12. Kupplungsmotor nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiterer, äußerer Kühlluftstrom entlang der radial außen liegenden Kupplungsteile vorbeigeführt ist.

13. Kupplungsmotor nach Ansprüchen 11 und 12, so dadurch gekennzeichnet, daß die Schwungscheibe

(2) an der von der Kupplungsscheibe (14) abgewendeten Stirnfläche Lüfterflügel (7) zum Ansaugen des inneren Kühlluftstromes sowie an der der Kupplungsscheibe zugekehrten Stirnfläche Lüfterflügel (5) zum Ansaugen des äußeren Kühlluftstromes trägt.

14. Kupplungsmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die axialen Luftspalte zwischen Schwungscheibe (2, 56) und Kupplungsscheibe (14, 66) sowie zwischen Bremsscheibe (65, 67) und Bremswiderlager (25, 74) mittels Beilagringen (50) zwischen den diese Bauteile tragenden Gehäuseteilen einstellbar sind.