Bei einer solchen Reibungskupplung oder-bremse wird die Anpresskraft, mit der die axial bewegbare Ankerscheibe im geschlossenen Zustand der Reibungskuppung oder-bremse gegen eine Reibfläche des Abtriebsflansches gepresst wird, von einem passiven Vorspannmittel, wie z. B. von einem Per- manentmagneten oder einem Federsystem, erzeugt. Der Elektromagnet dient zum Lüften der Reibungskupplung oder -bremse, d. h. zum Abheben der Ankerscheibe von dem Ab- triebsflansch. Bei eingeschaltetem Elektromagneten wird die Ankerscheibe gegen einen Leitring des Elektromagneten gezo- gen, der im Falle der Kupplung drehantreibbar und im Falle der Bremse feststehend ist. Der Vorteil dieser Bauart liegt darin, dass die Bremse bzw. Kupplung bei Stromabschaltung oder-ausfall zuverlässig geschlossen wird. Zudem wird nur im gelüfteten Zustand elektrischer Strom verbraucht. Eine derartige Reibungskupplung oder-bremse ist in der DE 26 38 944 A1 offenbart.

Ein grundsätzliches Problem bei dieser Bauart ist, dass zum Lüften die Magnetkraft des Elektromagneten die passive Vorspannkraft, also die Federkraft oder die Kraft des Permanentmagneten, sowie interne Reibungskräfte über- winden muß. Die Höhe der passiven Vorspannkraft wird be- stimmt durch das zwischen Ankerscheibe und Abtriebsflansch durch Reibung zu übertragende Drehmoment. Im geschlossenen Zustand der Bremse bzw. Kupplung ergibt sich ein axialer

Luftspalt zwischen dem Leitring des Elektromagneten und der Ankerscheibe, welcher einen magnetischen Widerstand er- zeugt, der um so größer ist, je größer der Luftspalt ist.

Aus Gründen der Verschleißreserve und aufgrund von Toleran- zen wird angestrebt, einen möglichst großen Luftspalt zuzu- lassen. Ein großer Luftspalt erfordert jedoch einen dement- sprechend starken Elektromagneten, der zu einem hohen Ge- wicht und Bauvolumen der Kupplung bzw. Bremse führt.

Aus der DE 30 36 091 C2 ist eine nach dem Ruhestrom- Prinzip arbeitende elektromagnetisch lüftbare Bremse be- kannt, bei der das Bremsmoment auf ein Rampensystem wirkt, welches die Anpresskraft der Bremse und damit das Bremsmo- ment verstärkt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elek- tromagnetisch betätigbare Reibungskupplung oder-bremse anzugeben, die bei geringem Bauraum und Gewicht zur Über- tragung hoher Drehmomente geeignet ist, wobei sie auch bei einem großen Luftspalt zuverlässig elektromagnetisch lüft- bar ist.

Diese Aufgabe wird durch eine, auch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Hauptanspruchs aufweisende elek- tromagnetisch betätigbare Reibungskupplung oder-bremse gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sowie eine Anwendung sind durch die Unteransprüche gegeben.

Erfindungsgemäß erfolgt die Drehmomentübertragung zwi- schen dem Leitring und der Ankerscheibe also durch mehrere axial zwischen Ankerscheibe und Leitring in einem Radiusbe-

reich angeordnete Mitnahmeelemente, die in zugeordneten Aufnahmebereichen der Ankerscheibe und des Leitrings ange- ordnet sind. Neben einer tangentialen Kraftkomponente über- trägt jedes Mitnahmeelement über eine aus der Drehrichtung geneigte Schräge auch eine axiale Kraftkomponente vom Leit- ring auf die Ankerscheibe. Die Geometrie der Schräge be- stimmt die Richtung der Wirkungslinie der Kraft und damit das Verhältnis der tangentialen zur axialen Kraftkomponen- te. Die axiale Kraftkomponente auf die Ankerscheibe hat dieselbe Richtung wie die vom passiven Vorspannmittel auf die Ankerscheibe ausgeübte Axialkraft, so dass eine Kraft- verstärkung eintritt, welche das zwischen Ankerscheibe und Abtriebsflansch übertragbare Drehmoment erhöht.

Bei einer Ausgestaltung der Erfindung sind die Mitnah- meelemente als Stifte ausgebildet, welche fest mit dem Leitring verbunden sind und die jeweils eine abgeschrägte, vorzugsweise kegel-oder kegelstumpfförmige Spitze aufwei- sen, welche in vertiefte Aufnahmebereiche der Ankerscheibe eintauchen. Bei einer alternativen Ausgestaltung der Erfin- dung sind die Mitnahmeelemente Kugeln, welche zwischen ver- tieften Aufnahmebereichen der Ankerscheibe und des Leit- rings mit einem gewissen Spiel beweglich gehalten sind.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung verjüngen sich die vertieften Aufnahmebereiche von Anker- scheibe und/oder Leitring in axialer Richtung konisch. Zwi- schen den konischen Vertiefungen, welche z. B. konisch ge- bohrt oder auch durch Kaltumformung hergestellt sein kön- nen, und den rotationssymmetrischen Mitnahmeelementen sind dann nicht nur tangentiale und axiale, sondern auch radiale Kräfte zwischen Leitring und Ankerscheibe übertragbar.

Hierdurch wird ermöglicht, die Ankerscheibe radial durch

die Mitnahmeelemente auf dem Leitring zu sichern, so dass für die Ankerscheibe kein eigenes Lager vorgesehen werden muss. Unter Einwirkung eines Drehmoments führt dies zu ei- ner Zentrierung der Ankerscheibe gegenüber dem Leitring.

Der Wegfall des Ankerscheibenlagers bietet zunächst eine Bauraum-, Gewichts-und Kostenersparnis. Ein weiterer we- sentlicher Vorteil ist, dass auch kein Schleppmoment zwi- schen Abtriebsflansch und Ankerscheibe übertragen wird, was bei einigen Anwendungen unerwünscht ist.

Die Herstellung der vertieften Aufnahmebereiche durch Kaltumformung bietet den Vorteil, dass die Oberfläche der Ankerscheibe bzw. des Leitrings im Bereich der Mitnahmeele- mente verfestigt ist und daher eine höhere Verschleißbe- ständigkeit aufweist. Auch durch Oberflächenhärten der Auf- nahmebereiche kann die Standzeit bzw. Zahl der möglichen Schaltungen erhöht werden. Vorteilhafterweise können die Ankerscheibe und/oder der Leitring auch mit Buchsen verse- hen sein, welche die vertieften Aufnahmebereiche aufweisen.

Eine definierte Lastverteilung zwischen den einzelnen Mitnahmeelementen wird erzielt, wenn genau drei Mitnahme- elemente gleichmäßig verteilt vorgesehen sind.

Es ist weiterhin vorteilhaft, die Mitnahmeelemente radial innerhalb der Reibfläche anzuordnen. So stehen die äußeren Radiusbereiche für die Reibfläche zur Verfügung, so dass ein hohes Drehmoment übertragbar ist. Ferner ist die von den Mitnahmeelementen übertragene Tangentialkraft um so größer, je kleiner der Radiusbereich ist, in dem die Mit- nahmeelemente angeordnet sind. Da die induzierte Axialkraft proportional zur Tangentialkraft ist, ist die Drehmoment- verstärkung der Kupplung bzw. Bremse um so größer, je grö-

ßer das Durchmesserverhältnis von Reibfläche und Radiusbe- reich der Mitnahmeelemente ist.

Das System läßt sich weiter dadurch optimieren, dass die Mitnahmeelemente aus unmagnetischem Werkstoff, z. B.

Keramik, Kunststoff, rostfreier Edelstahl, hergestellt sind.

Eine erfindungsgemäße Reibungskupplung unterscheidet sich von einer erfindungsgemäßen Reibungsbremse dadurch, dass der Leitring drehbar gelagert und mit einem Antriebs- glied verbunden ist, wohingegen er bei der Reibungsbremse feststehend ist. Eine erfindungsgemäße Reibungskupplung eignet sich insbesondere für den Antrieb einer Kühlwasser- pumpe eines Verbrennungsmotors, da diese im gelüfteten Zu- stand kein Schleppmoment überträgt und ein unerwünschter Kühlmittelvolumenstrom unterbleibt.

Die Erfindung wird anhand der beiliegenden Figuren näher erläutert, wobei Fig. 1 einen Schnitt durch eine erste Ausgestaltung einer Reibungskupplung, Fig. 2 eine Explosionszeichnung der Reibungskupp- lung gemäß Fig. 1, Fig. 3 eine zweite Ausgestaltung einer Reibungs- kupplung, Fig. 4 eine Explosionszeichnung der Reibungskupp- lung nach Fig. 3 und

Fig. 5 eine vergrößerte Darstellung eines zwischen Ankerscheibe und Leitring angeordneten Mit- nahmeelements zeigen.

In Fig. 1 ist mit 2 die Ankerscheibe bezeichnet, welche um den Betrag des Spaltes s axial zwischen dem Leit- ring 4 und dem Abtriebsflansch 6 bewegbar ist. Die Mag- netspule 8 ist zusammen mit dem Magnetkörper 10 feststehend im nicht vollständig gezeigten Gehäuse eingebaut. Der Leit- ring 4 ist durch das Lager 12 drehbar gelagert. Der Leit- ring weist einen äußeren zylindrischen Teil 14 und einen inneren zylindrischen Teil 16 auf, welche den Magnetkör- per 10 innen und außen jeweils mi einem radialen Luft- spalt 18,20 umschließen. Der Leitring 4 weist an der der Ankerscheibe zugewandten Seite einen Ring 18 aus unmag- netischem Material auf. Radial innerhalb und außerhalb die- ses Rings 18 bilden sich am Leitring magnetische Pole aus, welche die Ankerscheibe 2 anziehen, wenn die Magnetspule 8 stromdurchflossen ist. Bei eingeschalteter Magnetspule wird die Ankerscheibe 2 also gegen den Leitring 4 gezogen, so dass sich zwischen der Ankerscheibe 2 und dem Abtriebs- flansch 6 ein axialer Luftspalt bildet und kein Drehmoment übertragen wird. Mehrere vorgespannte Schraubenfedern 20, von denen nur eine gezeigt ist, üben eine der Magnetkraft entgegengesetzte Axialkraft auf die Ankerscheibe aus, welche die Ankerscheibe bei abgeschaltetem Elektromagneten gegen den Abtriebsflansch 6 preßt, so dass zwischen den einander zugewandten Reibflächen 22,24 (siehe Fig. 2) von Abtriebsscheibe und Ankerscheibe ein Drehmoment reibschlüs- sig übertragen wird. Die nicht gezeigte Anbindung von An- bzw. Abtrieb erfolgt einerseits durch einen Riemen, welcher

auf dem äußeren Zylinder 14 des Leitrings anliegt und durch eine Welle, welche von der Nabe 26 des Abtriebs aufgenommen ist.

Der Leitring 4 weist gleichmäßig verteilt mehrere Bohrungen 28 auf, in denen jeweils ein Stift 30 fest sitzt.

Der Stift 30 weist eine kegelstumpfförmige Spitze 32 auf, welche in eine konische Bohrung 34 (Fig. 2) der Anker- scheibe eintaucht. Die Stifte 30 dienen zur Drehmomentüber- tragung zwischen Leitring und Ankerscheibe sowie zur ra- dialen Fixierung der Ankerscheibe auf dem Leitring, so dass kein separates Lager für die Ankerscheibe erforderlich ist.

Wird ein Drehmoment zwischen dem Leitring 4 und der Anker- scheibe 2 übertragen, so bedingt das Zusammenwirken der kegelstumpfförmigen Spitze 32 mit der Bohrung 34, dass die Wirkungslinie der übertragenen Kraft eine tangentiale und eine davon abhängige axiale Komponente aufweist. Die axiale Komponente presst die Ankerscheibe 2 zusätzlich zur Axialk- raft der Federn 20 gegen die Reibfläche 22 des Abtriebs- flansches 6.

Im Ruhezustand der Kupplung drücken die Federn 20 also die Ankerscheibe 2 gegen den Abtriebsflansch 6. Das in den Leitring 4 eingeleitete Drehmoment wird über die Stifte 30 und die Ankerscheibe 2 zum Abtriebsflansch 6 geleitet.

Zunächst wird ein Drehmoment erzeugt, das lediglich von der Federkraft und dem Reibungsbeiwert der Reibflächen 22,24 von Abtriebsflansch und Ankerscheibe abhängt. Dieses Ini- tialmoment stützt sich nun an den Stiften 30 ab. Mit der eingeleiteten Tangentialkraft geht eine Kraftkomponente in axialer Richtung einher. Diese Kraftkomponente hat die gleiche Richtung wie die Federkraft und verstärkt somit die Axialkraft, die die Ankerscheibe gegen den Abtriebsflansch

drückt. Das nun übertragbare Drehmoment ist wesentlich höher als das Initialmoment.

In Fig. 3 und 4 sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugsziffern versehen, wie in Fig. 1 bzw. 2. Die axiale Vorspannkraft auf die Ankerscheibe 2 wird bei der Aus- gestaltung gemäß Fig. 3 bzw. 4 von einer einzigen zentralen Schraubenfeder 36 erzeugt. Als Mitnahmeelemente zwischen dem Leitring und der Ankerscheibe 2 dienen drei gleichmäßig verteilte Kugeln 38, welche weder mit dem Leitring 4 noch mit der Ankerscheibe 2 fest verbunden sind. Sowohl der Leitring 4 als auch die Ankerscheibe 2 weisen konische, vertiefte Aufnahmebereiche 40,42 auf, zwischen denen die Kugeln 38 beweglich gehalten sind. Die konische Vertie- fung 42 in der Ankerscheibe 2 ist durch Kaltumformen hergestellt, während im Leitring 4 eine Buchse 44 einge- setzt ist. Die Kugeln 38 haben sowohl beim Schließen als auch beim Öffnen der Kupplung die Möglichkeit zur Eigen- bewegung, wodurch sich günstige Reibverhältnisse und ein guter Wirkungsgrad ergeben. Die Funktionsweise ist an- sonsten identisch der oben beschriebenen Anordnung.

In Fig. 3 ist darüber hinaus die Abtriebswelle 46 gezeigt, welche drehfest in der Nabe 26 des Abtriebs sitzt.

Der mit dem Leitring 4 verbundene Deckel 48 schließt die Kupplung nach außen ab.

Fig. 5 zeigt vergrößert eine Kugel 38, die zwischen zwei konischen Vertiefungen des Leitrings 4 und der Anker- scheibe 2 sitzt. Es ist die bei abgeschaltetem Elektromag- neten vorherrschende Situation dargestellt, bei der sich zwischen der Ankerscheibe 2 und dem Leitring ein axialer Luftspalt s einstellt. Die Ankerscheibe 2 liegt am nicht

dargestellten Abtriebsflansch 6 an, so dass zwischen Anker- scheibe 2 und Abtriebsflansch 6 ein Drehmoment übertragen wird. Die zwischen der Ankerscheibe 2 und dem Leitring 4 übertragene Kraft ist durch den Vektor 40 dargestellt, der eine tangentiale Komponente 52 und eine davon abhängige axiale Komponente 54 aufweist. Während die tangentiale Kom- ponente 52 direkt vom zwischen Ankerscheibe und Leitring übertragenen Drehmoment abhängt, bewirkt die davon abhän- gige axiale Komponente 54 eine Erhöhung der Anpresskraft zwischen Ankerscheibe 2 und Abtriebsflansch 6. Es hat sich gezeigt, dass eine gute Drehmomentverstärkung ohne die Ge- fahr des Verklemmens erzielt werden kann, wenn für die Ko- nuswinkel a, ß der Vertiefungen in der Ankerscheibe 2 und dem Leitring 4 Werte zwischen 45° und 120° gewählt werden.

Aus Fig. 5 ist ferner ersichtlich, dass die Funktion auch dann gewährleistet ist, wenn für die Kugel ein härterer Werkstoff wie für die Kugelsitze verwendet wird und dadurch bei der Kraftübertragung eine plastische Verformung in den Kugelsitzen entsteht.

Ebenso ist die Funktion gewährleistet, wenn für die Kugeln ein weicherer Werkstoff wie für die Kugelsitze verwendet wird und die Kugeln sich bei der Kraftübertragung elastisch verformen.

Bezugszeichen 2 Ankerscheibe 4 Leitring 6 Abtriebsflansch 8 Magnetspule 10 Magnetkörper 12 Lager 14 Zylinder 16 Zylinder 18 unmagnetischer Ring 20 Feder 22 Reibfläche 24 Reibfläche 26 Nabe 28 Bohrung 30 Stift 32 Spitze 34 Bohrung 36 Feder 38 Kugel 40 Aufnahmebereich 42 Aufnahmebereich ? 44 Buchse 46 Welle 48 Deckel 50 Vektor 52 Kraftkomponente a Konuswinkel ß Konuswinkel s Luftspalt