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Kupplung zur Ubertragung geradliniger Kräfte Häufig besteht die Aufgabe,
geradlinig wirkende Kräfte wahlweise zu übertragen, bzw. nicht zu übertragen. Die
bekannten Anordnungen enthalten zu diesem Zweck Zwischenglieder, die mechanisch
oder elektromagnetisch betätigt werden. Derartige Kupplungsvorrichtungen arbeiten
jedoch infolge der oft beträchtlichen bewegten Massen für viele Zwecke zu langsam.
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Es wurde bereits eine Einrichtung vorgeschlagen, bei der ein elastisches,
magnetisienbares Zwischenglied, z. B. ein Blechstreifen, vorgesehen ist, das sich
in ausgeschaltetem Zustand. der Einrichtung unter der Antriebskraft durchbiegt und
so diese nicht überträgt. Wird das Zwischenglied jedoch mittels Einschalten eines
Elektromagneten durch diesen gegen eine Unterlage aus nicht magnetisierbarem Stoff
gezogen, so kann es sich nicht mehr durchbiegen, sondern überträgt die Kraft.
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Schneller als diese bekannten Einrichtungen arbeiten Magnetpulverkupplungen
zur Übertragung axial gerichteter Kräfte; diese bestehen aus einem mit Magnetpulver
gefüllten Zylinder, in dem sich ein Kolben befindet, der beweglich ist, solange
sich das Magnetpulver nicht im Feld eines Elektromagneten befindet. Sobald der Magnet
eingeschaltet ist, erhöht sich die Viskosität .der Füllung derart, da.ß der Kolben
mit dem Zylinder praktisch kraftschlüssig verbunden ist. In einer anderen bekannten
Einrichtung wird die durch den Elektromagneten veränderlich steuerbare Zähigkeit
einer Mischung aus Öl und Eisenspänen dazu ausgenutzt, die Axialbewegungen des Kolbens
zu dämpfen, so daß eine Schwingungsdämpfung erreicht wird.
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Eine Schwierigkeit bei derartigen Vorrichtungen ist die Abdichtung
der Kolbenstangeiführung durch die Zylinderwand, weil sie einerseits leicht gängig
sein soll, andererseits aber gegen die meist aus C51 und Eisenpulver od. ä. bestehende
Mischung gut abdichten muß.
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Diese Schwierigkeit bei Kupplungen zur übertragung geradlinig wirksamer
Kräfte wird gemäß vorliegender Erfindung unter Verwendung eines Hohlkörpers, dessen
Füllung durch elektromagnetische Kräfte in ihrer Viskosität veränderbar ist, dadurch
vermieden, daß der Hohlkörper durch einen membranarti,g verformbaren Deckel luftdicht
verschlossen ist, der seinerseits mit dem treibenden Teil der Kupplung verbunden
ist. Der Vorteil dieser Kupplungsausführung liegt insbesondere darin, daß das Volumen
des Hohlkörpers konstant bleibt und eine Abdichtung bewegter Teile entfällt.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen
in Verbindung mit dem an Hand der aufgeführten Zeichnungen erläuterten Ausführungsbeispiel.
In den Zeichnungen ist Fig. 1 der teilweise aufgeschnittene Kupplungszylinder, Fig.
2 ein Schnitt durch die Kupplungsvorrichtung, Fig. 3 ein Teil der in der Fig. 2
im Schnittdargestellten Vorrichtung in der Grundstellung, Fig. 4 der in Fig. 3 dargestellte
Teil der Vorrichtung in Arbeitsstellung, Fig. 5 ein Anwendungsbeispiel der Vorrichtung
mit Elektromagnet, einer Stromquelle und Nockenkontakt. Der aus nichtinagnetisierbarem
Werkstoff bestehende Hohlkörper 10, vorzugsweise in Zylinderform, wird von
der Zylinderwand 11 und dem oberen Dekkel 12 gebildet. Das untere Ende des
Zylinders 10 wird durch eine elastische Membrane 14 abgeschlossen, die am
Rand. der Zylinderwand befestigt ist. Die Membrane 14 besteht aus einem nichtporösen
Material, das z. B. Gummi, Leder oder sonst .ein elastischer Werkstoff sein kann.
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In der Mitte der Membrane ist eine Antriebsstange 15 befestigt. Der
obere Deckel 12 sowie die Membrane 14 sind luftdicht mit der Zylinderwand verbunden,
und auch. die Befestigung der Antriebsstange 15 an der Membrane ist luftdicht ausgeführt.
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Das Innere des Zylinders 10 ist mit einer aus Eisen-, Nickel-
oder Stahlpulver und öl bestehenden Mischung gefüllt. Das magnetisierfähige Pulver
kann entweder allein oder mit Graphitpulver gernischt verwendet werden. Diese an
sich flüssige Mischung ist beim Auftreten eines auf die Membrane ausgeübten Druckes
nachgiebig, und bei der Aufwärtsbewegung der Antriebsstange 15 gegen den Zylinder
10 wird die ausgeübte Kraft durch die Flüssigkeit innerhalb des Zylinders auf alle
inneren Flächen des Zylinders und
die Fläche der Membrane übertragen,
wodurch die Membrane 14 die in der Fig. 2 gezeigte Form annimmt und durch die Lageverschiebung
der magnetisierfähigen Mischung die ausgeübte Kraft absorbiert wird. _ Wenn jedoch
zur Zeit der Aufwärtsbewegung der Anitriebsstange 15 die Flüssigkeitsmischung einem
magnetischen Kraftfeld ausgesetzt wird, richten sich die magnetisierbaren Teilchen
der Mischung mit den Kraftlinien des magnetischen Feldes aus und widerstehen einer
Lageverschiebung, so daß die auf die Antriebsstange 15 ausgeübte Bewegungskraft
über die Mischung auf den oberen Zylinderdecke112 und die mit diesem verbundene
Stange 13 übertragen wird. Eine innerhalb des Zylinders angeordnete-Druckfeder 16
stützt sich einerseits gegen den Deckel 12 und andererseits gegen die Membrane 14
ab und bewegt die Antriebsstange 15 in die in der Fig. 3 dargestellte Grundstellung
zurück, wie noch später beschrieben wird.
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Der Zylinder 10 wird von den Polschuhen 18 und 19 eines Eelktromagne'ten
17 mit der Wicklung22 umgeben (Fig. 5). Der Elektromagnet 17 ist mittels Schrauben
21 an einer Tragpliatte 23 befestigt (Fig. 2, 5). Eine Deckplatte 20 ist den Polschuhen
18 und 19 angepaßt und an diesen mittels der Schrauben 24 befestigt und mit einer
Öffnung für den Durchgang der angetriebenen Stange 13 versehen. Zwischen
dem Zylinderdeckel 12 und der Deckplatte 20 hzw. zwischen den Polschuhen 18 und
19 (Fig. 2, 3, 4 und 5) ist eine Feder 25 angeordnet, die den Zylinder abwärts drückt.
Die Abwärtsbewegung des Zylinders 10 zwischen den Polschuhen 18 und 19 unter der
Wirkung der Feder 25 wird durch eine an den inneren Seiten der unteren Enden der
Polschuhe gebildeten Schulter 26 begrenzt. Ein mittels der Schrauben 28 an der Tragplatte
23 befestigtes Lager 27 dient zur Führung der getriebenen Stange 13. Ein mittels
der Schrauben 30 an der Tragplatte 23 befestigtes Lager 29 führt die Antriebsstange
l5. Ein Motor31 ist an einer seitlichen Verlängerung 32 der Tragplatte
23 befestigt, und an seiner Welle 33 sitzen.zwei Nocken 34 und 35. Der Nocken
35 bewegt bei jeder Umdrehung die Antriebsstange 15 einmal aufwärts gegen den Zylinder
10, und der Nocken 34 schließt während seiner Umdrehung einmal einen
aus den Kontaktelementen 38 und 37 gebildeten Kontakt. Der Erregungsstromkreis für
den Elektromagneten 17 ist in der Fig. 5 dargestellt und enthält die Magnetwicklung22,
den Kontakt 37, 38 die Batterie 45 und einen Schalte r 46.
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Die Nocken 34 und 35 sind so geformt, d-aß der Kontakt 37, 38 bereits
geschlossen ist, bevor die Antriebsstange 15 ihre Aufwärtsbewegung beginnt, und
geschlossen bleibt, bis die Antriebsstange vollständig in ihre Grundstellüngzurückgekehrt
ist. Wenn der Schalter46 geöffnet ist, wird die Antriebsstange15 durch den Focken
35 aufwärts gegen den Zylinder 10 und durch die Feder 16 wieder abwärts bewegt.
Der bei der Aufwä rtshewegung der Antriebsstange 15 ausgeübte Druck wird durch die
Formänderung der Membrane, der Lageveränderung der magnetisierfähigen Mischung des
Zylinders und durch die Feder 16 aufgenommen, wie dies in den Fig. 2 und 3 dargestellt
ist. Ist jedoch der Schalter 46 geschlossen, dann erzeugt der Elektromagnet 17 ein
magnetisches Feld; infolge der Ausrichtung der inagnetisierbaren Teilchen der Mischung
innerhalb des Zylinders 10 wird die bei der Aufwärtsbewegung der Antriebsstange
15 ausgeübte Kraft auf den Zylinder 10 und die getriebene Stange 13 übertragen,
wie dies in der Fig. 4 dargestellt ist. Sobald der Nocken 35 das untere Ende der
Antriebsstange 15 verläßt, werden der Zylinder 10 und die Stange 13 durch die Feder
25 in ihre Normalstellung zurückgeführt. Zur Bewirkung der richtigen Funktion der
dargestellten magnetischen Kupplung wird das magnetiische Feld vorzugsweise erzeugt,
wenn sich der Zylinder 10 und die Antriebsstange 15 in ihrer in der Fig. 3 dargestellten
Normalstellung befinden. In dieser Stellung wird keine oder nur eine kleine Bewegung
auf die getriebene Stange 13 übertragen. Der Nocken 34 ist so geformt, daß bei geschlossenem
Schalter 46 der Zylinder 10 dem Magnetfeld nur dann ausgesetzt wird, wenn die Antriebsstange
15 durch den Nocken 35 betätigt wird. Dies sichert die Rückkehr der Antriebsstange
15 unter der Steuerung der Feder 16 und 25 in ihre Normalstellung (Fig. 3) während
der Zeit, in welcher der Nocken 35 frei läuft.