Die Erfindung betrifft einen Reibmomeπterzeuger in Gestalt einer reg baren, im Dauerschlupf betreibbaren Elektromagnetkupplung oder -brems mit einem antreibbaren Rotor, einer durch .Magnetkraft in Richtung geg den Rotor relativ bewegbaren Ankerscheibe sowie einem Reibbelag aus n magnetisierbarem Material, insbesondere Sinterkohle, der im Betrieb ü eine Wirkfläche mit einer Gegeπflache an aer An εrschεibe oder an dem Rotor reibschlüssig zusammenwirkt.

Bei bekannten- rεgεl.baren Elektromagnet-Kupplungen wird der Rotor mit d Reibbelag auf der Wirkseite planbεarbeitet. Im Betrieb kommt die Wirk¬ fläche der Ankεrscheibe mit dieser Fläche in Kontakt. Dabei entsteht Reibung sowohl zwischen dem magnetisierbaren, metallischεn Matεrial der Anker≤cheibe und dem aus. Sintermaterial , insbesondere Sinterkohle, bestehenden Material άes Reibbelaαεs als auch zwischen dem Material der Ankerscheibe und dem gewöhnlich metallischen Material des Rotors. (Hierbei entsteht insbesondere bei Dauerschlupf ejn Abrieb, άer uner¬ wünscht insofern ist, als er den Rεibwert zwischen Rotor und Ankεr¬ schεibe und damit das übertragbare Drehmoment stark schwanken läßt.

Bei im Dauerschlupf arbeitεn εn Reibpaarungen kann die mittlere Flächenleistung des Reibbelagεs durch die Reibleistung angegeben werden, die sich aus dem Produkt aus relativer Reibgeschwindigkeit v ^' der . die Reibpaarung bildendεn bεiden Bauteile und der spezifischen Reibkraft R je Fl cheneinheit in U fangsrichτung errechnet:

L = R.v (W/cm ² )

mit R = μ-F (μ = Reibwεrt, F = Aπpreδkraft)

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Je nach Kühl öglichkeit, Werkstoff des Reibbelages und Werkstoff der Kupplungsscheibe sind unterschiedliche Flächenleistungen zulässig.

Bei kontinuierlich arbeitenden Elektromagnet-Kupplungen, die im Dauerschlupf betätigt werden, sind Flächenleistungen L von ca. 1,5 W/cm ² bis ca. 2,5 W/cm-* zulässig. Der Abrieb, der an den Reibflächen ent¬ steht, hängt sehr stark von der spezifischen Oberflächeπbelastung des Reibbelages ab. Wenn die Flächenle stung über dem zulässigen Wert liegt, nehmen die Erwärmung stark und in erhöhtem Maße der Verschleiß des Reibbelages zu. Bei Belastungen, die unter der spezifischen Ober¬ flächenbelastung des Rεibbelages liegen, nimmt der Verschleiß des Reibbelages sehr stark ab.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde., einen Reibmomenterzeuger der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, bei dem über die gesamte Lebensdauer oder mindestens über eine lange Betriebsdauer der Reib¬ wert zwischen der Wirkfläche und der Gegεnfl che praktisch konstant bleibt.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Reibmomenterzeuger der ein¬ gangs beschriebenen Art vorgesehen, daß nur die Wirkfläche des Reib¬ belages mit der Gegenfläche der Ankerscheibe oder des Rotors zu¬ sammenwirkt und daß diε Flächenleistung der Reibpaarung zwischen Wirkfläche und Gegenfläche unterhalb einer Grenze gehaltεn ist, bei der kein meßbarer Abrieb feststellbar ist.

Die Erfinder haben in Versuchen festgestellt, daß die Grenze der Flächenleistung etwa bei L ≤ 0,5 W/cm ² egen sollte und daß unter¬ halb einer Flächenleistung von L ^* ≤ 0,2 W/cm ² ganz sicher kein Ab¬ rieb mehr auftritt.

Mit den Maßnahmen nach der Erfindung ist erreicht, daß ein Abrieb über die Lebεnsdauer .des Reibmomenterzeugers nicht feststellbar ist und ■ damit die Reibbelagsstärke über de gesamte Lebensdauer das Reibmoment¬ erzeugers praktisch gleichbleibt. Dies hat zur. Folge, daß immer nur das Material des Reibbelages und nicht auch noch das metallische Material des Rotors oder der Ankerscheibe mit der Gegenfläche an Anker¬ scheibe oder Rotor in Eingriff kommt.. Zweckmäßig wird das alleinige das Reibbelages Zusammenwi ken von Wirkfläche Λind Gegenfl che dadurch erreicht, daß der Reibbelag gegenüber dem Bauteil, welchem er zugeordnet ist, um eine vorbestimmte Höhe vorsteht, vorzugsweisε um nicht wenigεr als 0,04 mm. Zwεckmäßig ist diεse Höhe durch Abarbeiten eines Absatzes an dε den Reibbelag tragenden Bauteil (Rotor oder Ankerscheibe) gebildet.

Dadurch ist der Reibwert stets eindεutig dεfiniert. üblich ist der Reibbelag am Rotor angebracht. Es ist selbstverständlich, daß die Erfindung aber mit gleichεr Wirkung auch dann angewendet werden kann, wenn der Reibbelag an der Ankerscheibε und nicht am Rotor ange- ordnet ist. In diesem Fall steht der Reibbelag gegenüber der Anker- Scheibe um die genannte Höhe vor.

Mit der Konstanthaltung des Reibwertes wird erreicht, da£ das von der Kupplung übertragbare Drehmomεnt ebenfalls konstant gehalten wird.

Im Hinblick auf die Miπimierung des Abriebεs hat sich als vortεil- haft erwiesen, die Wirkfläche des Reibbelages plarizubearbeitεn, vor¬ zugsweise mit einer Rauhtiefe von gleich oder weniger als 4 μm. Es kann auch die Wirkfläche der Ankerscheibe planbearbeitεt sein, vor¬ zugsweise ebenfalls mit einer Rauhtiefε von weniger als 4 μm.

Es ist an sich bekannt, die Wirkfläche der Ankerscheibe r.it Vertie¬ fungen zur Aufnahme und ggf. Abfuhr von Abrieb zu versehen. Gemäß einer wichtigen weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind in diesem Fall die von den Rändern der Vεrtiefungen mit der Wirkfläche der An-

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kerscheibe gebildeten Kanten gεbrochen.

Die Erfindung ist im folgenden anhand sche atischer Zeichnungen an Ausführungsbeispielen mit weiteren Einzelheiten näher erläutert.

Fig. 1 . zeigt in Seitenansicht Schema isch die wesentlichen

Bauteile eines Reibmomenterzeugers gemäß der Erfindung;

Fig.2.und 3 zeigen in Draufsicht die Wirkflächen unterschiedlich gestaltetεr Ankerscheiben, wie sie bei dsm Reibmoment-

^• erzeuger nach ^' Fig. 1 εinsetzbar sind;

Fig. 4 zeigt einen Achsschnitt durch einεn- ausgeführten, regel¬ baren Reibmomenterzeuger gemäß der Erfindung;

Fig. 5 zeigt ein Blockschaltbild des Rege reises zur Regelung des Rεibmomεntεrzeugers nach Fig. 4. Fig. 1 zeigt schematisch einen Reibmomenterzeuger in Gestalt einer Elektromagnetkupplung mit Stator 1, . der eine hier nicht gezeigte Stromspule enthält, Rotor 4 mit darin untergebrachtem-Reibbelag -6 aus nicht magnetisierbarem Material, der eine Wirkfläche 11 aufweist, und Ankerscheibe 5 aus agnetisier¬ barem Material, die eine Gegenflächε 14 zur Wirkfläche 11 aufweist und bei Betätigung der Stromspule durch das aufgebautε Magnεtfeld an den Rotor 4 angezogen wird. In der Mitte hat die Ankerscheibe ein Durchsteckloch 13 zum Auffädeln auf eine Welle. Die Gegenfläche 14 der Ankerscheibe 5 ist von vier senkrecht zueinander stehεnden Durchbrüchen 16 unterbrochen, welche zur Aufnahme und Abfuhr von Abrieb dienen sollen.

Der Rotor 4 ist mittels eines nicht gezeigten Antriebes, wie einεs Elektromotors, antreibbar.

Die Kanten 17 der Durchbrüche sind gebrochen. Ferner ist der Rand 12

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des Rotors 4, welcher zur Gegenfläche 14 der Ankerscheibe 5 hin¬ weist, um eine Höhe h von etwa 4/100 mm abgedreht.

Der Reibbεlag 6 ist aus Sintεrkohlε gefertigt und derart plange- schliffen, daß die verbleibende Rauhtiefe gleich oder kleiner als 4 μm ist. Diese Maßnahmen führen dazu, daß praktisch kein Abrieb des Reibbelagmaterials entsteht, was ausschließt, daß während der Lebensdauer der Kupplung die Reibbelagstärke abnimmt und damit auch der Rand 12 des Rotors 4 mit der Wirkfläche 14 der Ankerscheibe 5 in Kontakt kommt.

Die Flächenlεistung dεr Kupplung wird durch entsprεchεndε Abstimmung von Anpreßkraft, d. h. spezifischer Reibkraft R, und Geschwindigkeit v auf einen Wert von l -≤ 0,5 W/cm ² eingestellt, vorzugsweise auf L-^0,2 W/cm ² . ^'

Durch alle diese Maßnahmen wird überraschenderweise eine sehr hohe Reibwertkonstanz zwischen dεr Wirkfläche 11 und der Gegenfl che 14 auch noch nach langer Betriebdauer erzielt.

Nach von den Erfindern durchgeführten Versuchen konnte für Flächen¬ leistungen , die -bet einem Wert von ca. 0,2 W/cm ² lagenj'von Reibbelägen aus ^*: -Siπterkohle nach 1000 Stunden Dauerbelastung nach dem Einlaufen- kein meßbarer Abrieb festgestellt werdεn.

Fig. 3 zeigt in vereinfachter Darstellung eine Ausführung einer Anker¬ scheibe 5, bei welcher anstellε der gradlinigen Durchbrüche 16 Durch¬ gangslöcher 21 vorgesehen sind. Die Kanten dieser Löcher sind vor¬ teilhaft ebεnfalls gεbrochεn. überraschenderweise läßt sich auch durch diesε neue Gestaltung der Rεibwεrt in Richtung auf hohε Rεibwert- konstanz günstig beeinflussen. -

Fig. 4 zeigt einen ausgeführten Reibmomenterzeuger in Gestalt einer schleifriπglosen Elektromagnet-Kupplung, wie sie in Verbindung mit

einem Antrieb als Stellvorrichtung zum Aufbringen eines Rieht- bzw. Nachführmomentes auf eine schwenkbar an einεr Unterlage gelagerte Vorrichtung (nicht gezeigt) eingesetzt ist. Die Elektromagnet-Kupplung hat wie üblich einen Stator 1 mit einer Stromspule 2. Der Stator 1 ist von dem Rotor 4 und der Ankerscheibe 5 durch einen Luftspalt 3 getrennt. Im Rotor 4 ist ein Reibbelag 6 untergebracht. Wird die Stromspule 2 erregt, so wird ein magnetisches Feld erzeugt, unter dessen Wirkung die Ankerscheibe 5 -gegen den Reibbelag 6 gepreßt wird. Hierdurch wird bei. erregter. Stromspule 2 die Ankεrscheibe 5 von dem Reibbelag 6 des ständig z. B. elektromotorisch angetriebenen Rotor 4 mitgenommen. Der Abstand h und die Anwendung der oben anhand der. Fig. 1 beschriebenen- Maßnahmen gewährleistet , daß das übertragene Drehmoment, das von der Ankerscheibe abgenommen werden kann, auch bei langer Betriebsdauer stets proportional zu dem in der Elektro- magnetspule erzeugten Magnetfeld bleibt, d.h. keine durch Reibwert- ändεrungεn bedingte Schwankungen aufweist. Die Feldstärke des Magnet- fεldεs wird im Luftspalt 3 mittels einer Feldplatte 7 gemessen, welche eine zur Feldstärke proportionale elektrische Spannung abgibt.

Die magnetische Feldstärke des von der Stromspule erregten Magnet¬ feldes wird zu dem Zweck geregεlt, die bei Elektromagnet-Kupplungen der beschriebenen Art verhältnismäßig hohe Tot- bzw. Einstell εit abzukürzen. Hierzu ist ein interner Regelkreis gemäß Fig. 5 vorge¬ sehen.

Das einem gewünschten Stell oment der Elektromagnet-Kupplung pro¬ portionale Sollsignal wird bei 8 in den Regelkreis eingespeist und einem Differenzverstärker 9 zugeführt, wo das SollSignal mit einεm durch diε Mεssung ittεls der Feldplatte 7 gewonnεnεn und bεi 10 in den Differεnzverstärker eingeführten Istsignal verglichen wird. Die Sigπaldifferenz 11' wird in einεm Spannungsvεrstärker 12' verstärkt, mit dessen Ausgangsspannung 13' die Stromspule 2 der Elektromagnet- Kupplung angesteuert wird. Der sich gegεn diε Induktivität der Elektromagnεt-Kupplung aufbauende Statorstrom 15' erzeugt ein Magnet- fε d 16', das sich übεr die Eisenteile und den Luftspalt 3 der

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Elektromagnεt-Kupplung 1 bis 6 schliεßt. Das so verstärkte Magnet¬ feld wird erneut mittels der Feldplatte 7 gemessen, welchε das Istsignal übεr 10 zum Diffεrεnzverstärker 9 zurückführt. Die Anker¬ scheibe 5 und der Rotor 4 der Kupplung erzeugen ein dem geregeltεn Magnetfeld 16' proportionales Drehmoment nach einer dank der Regεlung sεhr kurzen Ansprechzeit in der Größenordnung von Milli¬ sekunden, wobei dieses Drehmoment von der Ankerscheibe 5 bis 20 abgegeben wird.

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