CN101427046B - 带有弹性机构的齿联接结构及带有经齿联接结构连接的制动器的电机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种带有弹性机构的齿联接结构，特别是在用于电机的可电磁操作的制动器中，其中齿联接结构包括内部带齿的外部件和外部带齿的内部件，其中所述两个零件可沿轴向相对移动，其中所述弹性机构包括至少一个弹性构件以进行定心，其中每个弹性构件具有至少一个弓形弹簧，为齿部的选择尺寸和进行设计，以使弓形弹簧可分别安装在齿部之间。

Description

带有弹性机构的齿联接结构及带有经齿联接结构连接的制动器的电机

技术领域

本发明涉及一种带有弹性机构的齿联接结构和一种电机。安装在电机上的、电磁充气/形成气隙的弹簧压力制动器通过所述齿联接结构与电机连接。

背景技术

在电机中常常采用可电磁充气的制动器。这种制动器包括带有制动衬片/磨擦片的衬片支承件，其中衬片支承件由转子轴驱动。为了将转矩传递到衬片支承件上常常设计有连动件(Mitnehmer)齿部。这种制动器的例子可参见“Band4(Ausgabe03/96)der

‘Praxisder Antriebstechnik’der Firma SEW aus Bruchsal”。

其中衬片支承件具有内齿部，而连动件具有外齿部，其中这两个齿部基本上形成齿联接结构。

这里，所述齿部设计成，在初始装配时或维护时可通过简单的插接实现相互接合。为此需要一初始最小的小间隙。在运行期间齿部渐渐磨损。因此齿联接结构的间隙随着使用时间的增加而增大。

其中主要的不利作用是，在从连动件到衬片支承件的转矩流的方向变化时，亦即贴靠的齿面变换时，产生噪声。这种噪声可能达到干扰的量级。相应的转矩—转角特性曲线在一定的转角范围内是零，亦即无转矩。必须改变无间隙的齿联接结构的这种性能以减小或避免噪声。对此已知以下的方法。

由DE19646493已知一种由弹性体(如橡胶)制成的O型圈，其中这种弹性体在齿部之间安装在为其设置的凹槽内。弹性体防止齿部彼此间的自由间隙，因为在相对扭转时出现占优势的弹性力。

但是因为橡胶的弹性力非常小，降噪作用不充分。此外，在盘式制动器中产生高温。因此在这种情况下橡胶可能完全失去弹性。

由实用新型申请DE7825113U1已知一种环形弹簧，它以类似的方法修改转矩—转角特性曲线，因此也有类似的作用，特别是降噪作用。该文中说明的导向槽的加工复杂且成本高。

在专利DE19855025C2中公开了通过弹性机构使衬面支承件定心的进一步发展。在该文中，弹性机构位于连动件小齿轮上。这种方案一方面制造复杂，另一方面由磨损引起的弹簧的更换仅可能通过较大的啮合力来实现。其中特别是应该注意，连动件的齿部可由硬化的钢齿制成，因此磨损很小。内齿部由较软的材料制成。因此在制动器维护时，必须更换在连动件齿部上的弹性构件，亦即在内部的难以接近的部件，并且必须更换衬面支承件，亦即外部件。

DE19855025C2的缺点还在于，内齿部的所有齿顶必须设计成很短，以使DE19855025C2的根据图3的弓形弹簧位于充分的空间内。

由金属制成的衬片支承件的构型中可能出现锈蚀。这里由于锈蚀的衬片支承件的积累的锈降低了制动力，而使可靠性降低。

发明内容

本发明的目的是，改进用于齿联接结构的弹性机构，其中实现了简单经济地制造和维护。

根据本发明，所述目的由具有权利要求1中给出的特征的弹簧实现。对于电机所述目的由权利要求24和25实现。

本发明主要特征是，一种特别是在用于电机的可电磁操作的制动器中的带有弹性机构的齿联接结构，

其中所述齿联接结构包括形成内齿的外部件和形成外齿的内部件，

其中所述两个部件可沿轴向相对移动，

其中，

所述弹性机构包括至少一个弹性构件，

其中特别是在节圆/分度圆上，齿部中的一个具有至少一个第一空缺，该第一空缺比齿部的其它空缺宽度宽，

其中弹性构件至少部分地设置在第一空缺内。

弹性机构特别是可由一个或多个子单元(Untereinheiten)——弹性构件——形成。此外，各弹性构件具有至少一个弓形弹簧。衬面支承件的内齿部的结构设计成，使得弹性构件可以装入。

其中有利的是，可采用塑料部件作为衬面支承件，从而可避免锈蚀。从而提高了可靠性。

其中有利的是，衬面支承件可设计成一体的塑料部件，该塑料部件在制造毛坯件时可以得到弹性构件所需的制备。也就是说实现了，可在无需后续的额外加工的情况下作为塑料部件的成形的预先规定制造接纳弹性构件所需的空缺。此外可在无额外消耗的情况下形成出凹槽，其中这些凹槽可用来接纳弹性构件。

本发明的优点是，以很小的费用便可以将现有的制动器装备成根据本发明的装置。特别是可以避免更换连动件，因为衬片支承件可以连同弹性构件同时更换。因此可以简单经济地进行制造和维护。

如果硬的金属连动件的齿部由于转矩波动而使塑料部件磨损，则只需要更换衬片支承件。这里弹性构件位于衬片支承件上，由此无需额外消耗地被安装在制动器中。

这里，通过使根据本发明的衬片支承盘可套在现有的连动件小齿轮上，可以简单地改装现有制动器，其中还可以通过这种(方法)利用更可靠的有机衬片(organisch

)更换容易受干扰的金属衬片制动器。

本发明另一个主要优点是，齿部的齿顶不必由于弹性机构而设计成很短，而是可根据其它标准(特别是与相应的齿部保持啮合)进行设计。

在根据本发明另一种实施形式中，弹性构件安装在衬面支承盘的内齿部的齿槽内，其中弹性构件设计成弓形弹簧。为此，通过将齿槽底或根圆设计得更深，亦即使内齿部的直径更大，以简单的方式修改衬面支承盘的齿部。弓形弹簧在内齿部的齿根内延伸并在齿顶处与连动件的外齿部相接触。

在根据本发明另一种实施形式中，在支承件的内齿部中去掉一个齿。在这样(形成)的空缺内安装弹性构件。然而这里必须注意，要补偿由于去掉一个齿而造成的不平衡，这可以通过塑料部件的成形以简单的方式实现。

在根据本发明另一种实施形式中，弹性构件由弹簧板制成，该弹簧板可以在空缺部位处铆接在衬面支承盘上。这里有利的是，弹性构件可与衬面支承盘固定地连接。

在根据本发明另一种实施形式中，弹性构件在衬面支承盘烧结期间已经放入支承盘内。这里有利的是，在弹性构件的结构中不必考虑辅助支架。

在根据本发明另一种实施形式中，包括弹性构件的弹性机构由弹簧钢线制成。这里有利的是，操作简单以及制造成本低。此外，还能够在高温下使用和运行。

在根据本发明另一种实施形式中，弹簧钢线是调质的钢线，例如按DIN17224或DIN17223。这里有利的是，在市场上供应好以及可经济地采购。该弹簧钢线特别是一种铅浴处理—拉深(patentiert-gezogen)的弹簧钢，例如根据DIN17223。

在根据本发明另一种实施形式中，弹性机构由橡胶制成。这里有利的是，制造成本低。

在根据本发明另一种实施形式中，弹性构件固定地卡夹在齿部的前、后端面上。这里有利的是，沿转子轴线方向进行固定。

在根据本发明另一种实施形式中，弹性构件以其弓形弹簧固定卡夹在左、右齿面上。在一种改进结构中，可以利用不同的相邻齿的或彼此间隔的齿的齿面，这里有利的是，在周向上固定。

齿联接结构的其它实施形式和优点由从属权利要求得到。

在另一种实施形式中，根据本发明实施的齿联接结构是塑料质制动衬片支承盘。用于电机便得到实施形式。

具体实施方式

现在借助于附图详细说明本发明。

图1示出一用于电机的、可电磁操作的制动器。在电磁铁8通电时衔铁盘7克服弹簧9的力被吸引。在切断电流后，衔铁盘7被弹簧9压在衬片支承盘1的制动衬片上，从而产生制动力。衬片支承盘1在两侧起作用，因此可移动地安装在连动件2上。从而在制动时使两个制动面均匀地作用。此外，在电磁铁8通电时，衬片支承盘1可以与所属的固定的制动面脱离并自由调整。

衬片支承盘1与连动件2的连接和转矩传递通过齿联接结构的带齿区域3实现。配属的各齿设计成数学上相互匹配的渐开线齿。其中使齿宽具有加工余量或偏差，使得存在一定的侧隙。因此能够在不消耗的很大的力的情况下使连动件2的齿与衬片支承盘1的齿相互轴向接合。

在电机运行时由于电机轴上的转矩波动而由侧隙产生振荡噪声(

)，该振荡噪声在较长的使用时间后由于衬片支承盘上的侧面的敲击而加强。在开始或停止制动时以及在电机工作时由于从负载侧或驱动侧作用在转子上的转矩的波动都可能使转矩流反向。所述转矩波动对应于进入包括衬片支承盘1的“旋转能量的存储器”的能量流的波动。

通过装入根据本发明的弹性机构抑制了振荡噪声和由此造成的制动衬片支承件的敲击。为此在内齿部中去掉一个齿，在形成的空缺内加工用于弹性构件6的支座。这样便为安装根据本发明的弹性机构提供了空间。这样形成的空缺比齿部的两个齿槽之和宽。特别地，空缺宽度对应于齿部的去掉的齿的齿宽与两个齿槽的宽度之和。也就是说，空缺宽于去掉的齿的齿宽。

在本发明的其它实施例中空缺更加宽。

在本发明另一个实施例中，代替空缺在至少一个齿上设计出齿顶修缘，该齿顶修缘相当于上述的去掉的齿。因此在合适地布置齿部的情况下可提供充分的空间以安装弹性构件。其中齿顶修缘设计成，使得弹性构件在将衬片支承盘轴向推动到连动件上时弹性偏转。在齿顶修缘时留下的残留齿特别是在弹性构件的接纳区内有利地为衬片支承盘提供稳定性。

弹性机构由弹性构件组成，该弹性构件也称为卡夹件或卡箍。在本发明其它实施例中可在不同部位安装多个这种卡箍。

在图1中仅示出一个这种卡箍6。

卡箍形成为，使该卡箍可以(弹性)卡扣或卡套在制动衬面支承盘2上，然后在继续装配时被充分地固定，亦即具有充分的自身固定(Selbstfixierung)。

在图1所示的形式中，卡箍6具有一弓形区41，该弓形区借助于两个卡夹区42挂在衬片支承盘的端面上，也就是说在轴向观察的左、右侧，也就是说通过使弹性构件为了挂住而特别是略微地弹性变形而形锁合(formschlüssig)地连接在凹坑22内。弓形区41在轴向卡套衬片支承盘时弹性变形，并与连动件的外齿部5的齿根相接触。因此在装入卡箍6后，弓形区41向外齿部5的齿根施加弹性力。所述力起作用使得齿部3的位于侧向的齿面被推靠在彼此上而不是相贴靠。在仅安装一个卡箍时，不是相贴靠的齿面在连动件齿部的圆周上相对于卡箍错开约一个四分圆/象限。亦即当在圆周上仅采用一个弹性构件时衬片支承盘与连动件轴线不是同心设置。

由此防止齿面的游离间隙，只有在消耗很大的力时才能可能略微转动，转矩—转角特性曲线相应地改变，从而抑制振荡噪声。

在本发明其它实施例中采用一个或多个仅带有一个弓形区的卡箍。在本发明另外的实施例中采用一个或多个带有多个弓形区的卡箍。

图2中示出由旋转轴线方向观察的连动件和衬片支承盘的视图。卡箍6位于衬片支承盘1去掉的齿21的空缺内。弹性构件6的弓形区41伸入外齿部5的齿根中，卡夹区42抓入带有齿部3的衬片支承盘1的前、后端面上的凹坑22内。

图3中示出带有制动衬片的衬片支承盘1的视图。从内齿部4中去掉一个齿21，以在那里安装定心弹性构件。在去掉的齿的位置处的侧凹坑22用于接纳弹性构件。图3示出根据本发明的实施形式，其中衬片支承盘带有直接在在齿21空缺处并与之相对的附加平衡重物32。这里轴向突出的轮缘区33在其外缘上设计成本来的筒状。而平衡重物32实现为背离这种筒形的材料区。

衬片支承区34连接在所述轮缘区上，其中衬片支承区的轴向厚度小于轮缘区33。

按照图3的平衡重物设置成平衡高阶不平衡转矩。

图4a、4b和4c示出弹性机构的按本发明的弹性构件。这些构件也可以称为卡箍。

图4a中的卡箍具有一弓形区41a和两个卡夹区42a。在装入内齿部的空缺内后卡夹区42a抓入凹坑22内。弓形区41a以其最高点沿径向按照指向内部的方向压在连动件外齿部5的齿根上。

通过弹性构件的抓入，直至装入衬片支承盘为止确保固定。弹性构件以卡夹区42a抓在前后端面上。在图4a所示的实施形式中，弹性构件形成为，使得卡夹区在前端面处以右弯过渡到弓形区，而在后端面处以左弯过渡到相应的弓形区。由此实现弓形区在空缺内部的定心，这使得弓形区定心在连动件齿部的位于对面的齿槽的齿根中心。

卡箍6由弹簧钢线构成。可以采用不同的弹簧钢线，例如铅浴处理—拉深的或调质的按DIN17223或DIN17224的弹簧钢线。

图4b示出由弹簧板制成的弹性构件。该弹性构件具有一弓形区42b。该弓形区的宽度基本上相当于被卡夹42b抓入凹坑22的尺寸。在弓形区41b内设置有两个支脚43，该支脚将弹性力传递到连动件齿部的齿面上。因此第一支脚区43压在齿的左齿面上，第二支脚区压在连动件齿部的相邻齿的右齿面上。这里支脚区43也可以在一定程度上弹性变形，以张紧在连动件齿部两个齿之间。

图4c同样示出由板条构成的弹性构件。弓形区42c比按照图4a的弹簧钢线更宽地填充空缺。在该实施形式中弹性力作用在连动件齿部的相应齿的齿顶上。在一种替代结构中弹性力作用在连动件齿部的两个或多个齿

顶上，其中弓形部设计成相应的宽度。

根据本发明，还可以有卡箍由塑料或橡胶而不是由金属制成的实施例。这里选择耐热材料。

附图标记列表

1           衬片支承盘

2           连动件

3           齿联接结构的齿部区

4           内齿部的齿顶

5           外齿部的齿根

6           弹性构件

7           衔铁盘

8           电磁铁

9           弹簧

21          去掉的齿

22          凹坑

23          连接装置

31          制动衬片

32          平衡重物

33          轮缘区

34          衬片支承件区

41a、b、c   弓形区

42a、b、c   卡夹区

43          支脚区

Claims (28)

1.一种带有弹性机构的齿联接结构，

其中所述齿联接结构包括形成内齿的外部件和形成外齿的内部件，

其中所述两个部件能够沿轴向相对移动，

所述弹性机构包括至少一个弹性构件，

其中在节圆上，齿部中的一个具有至少一个第一空缺，该第一空缺比齿部的其它空缺宽度宽，

其中弹性构件至少部分地设置在该第一空缺内；

其中，在其空缺内设置有弹性构件的所述齿部是内齿部；

其中，所述弹性构件是一卡箍；

其中，所述卡箍形成为，使该卡箍能够卡扣或卡套在所述外部件的内齿上；

其中，所述卡箍具有一弓形区和两个卡夹区；

其中，所述弓形区能够装入内齿部的空缺内；

其特征在于，

所述两个卡夹区能沿轴向在所述外部件内齿的两侧、也就是说在轴向观察的左、右侧进入所述外部件内齿的凹坑内；

其中，利用处于挂入位置的所述弓形区向所述外齿部的齿根施加弹性力。

2.根据权利要求1的齿联接结构，

其特征为：

所述齿联接结构位于用于电机的电磁操作的制动器中。

3.根据权利要求1的齿联接结构，

其特征为：

所述两个卡夹区能沿轴向在衬片支承盘的端面上进入所述外部件内齿的凹坑内。

4.根据权利要求1的齿联接结构，

其特征为：

所述内齿部的空缺为单独一个空缺。

5.根据权利要求1-3中任一项的齿联接结构，

其特征为：

在圆周上设置有多于一个弹性构件，其中弹性构件相互间隔至少一个齿。

6.根据权利要求1-4中任一项的齿联接结构，

其特征为：

弹性构件与处于啮合的另一个齿部的齿顶共同作用，以用来沿径向在齿顶上施加力。

7.根据权利要求3的齿联接结构，

其特征为：

衬片支承盘的齿部被确定尺寸和进行布置，从而使所述卡箍能够分别装入所述齿部之间。

8.根据权利要求1-4中任一项的齿联接结构，

其特征为：

设置有用于校正由凹槽和/或凹坑产生的不平衡的平衡重物。

9.根据权利要求8的齿联接结构，

其特征为：

所述平衡重物通过形状偏差来设置。

10.根据权利要求9的齿联接结构，

其特征为：

所述平衡重物通过与筒形形状的形状偏差来设置。

11.根据权利要求1-4中任一项的齿联接结构，

其特征为：

所述卡箍与外齿部的相应配置的齿顶相接触。

12.根据权利要求11的齿联接结构，

其特征为：

所述卡箍设计成，使该卡箍在内齿部的齿根与外齿部的齿顶之间施加弹性力。

13.根据权利要求1-4中任一项的齿联接结构，

其特征为：

所述卡箍与外齿部的相应配置的齿面相接触。

14.根据权利要求13的齿联接结构，

其特征为：

所述卡箍设计成，使该卡箍在内齿部的齿根与外齿部的齿面之间施加弹性力。

15.根据权利要求1-4中任一项的齿联接结构，

其特征为：

所述弹性构件由弹簧钢线构成。

16.根据权利要求1-4中任一项的齿联接结构，

其特征为：

所述弹性构件由调质的钢线构成。

17.根据权利要求1-4中任一项的齿联接结构，

其特征为：

所述弹性构件由铅浴处理-拉深的钢线构成。

18.根据权利要求1-4中任一项的齿联接结构，

其特征为：

所述弹性构件由弹性体构成。

19.根据权利要求18的齿联接结构，

其特征为：

所述弹性体为橡胶或塑料。

20.根据权利要求18的齿联接结构，

其特征为：

所述弹性体为可塑物。

21.根据权利要求1-4中任一项的齿联接结构，

其特征为：

所述弹性构件的弓形区弯曲成在装入齿部后沿齿部的径向施加弹性力。

22.根据权利要求1-4中任一项的齿联接结构，

其特征为：

所述弹性构件分别形成为，在装入齿部时和装入齿部后形成用于自身固定的弹性力。

23.根据权利要求22的齿联接结构，

其特征为：

所述弹性构件分别形成为，使用于自身固定的弹性力形成在齿部的前、后端面之间。

24.根据权利要求1-4中任一项的齿联接结构，

其特征为：

所述弹性构件形成为：铆接在内齿部的空缺内。

25.根据权利要求1-4中任一项的齿联接结构，

其特征为：

所述弹性构件通过烧结与衬片支承盘相连接。

26.根据权利要求25的齿联接结构，

其特征为：

所述弹性构件被烧结在衬片支承盘中。

27.根据权利要求1-4中任一项的齿联接结构，

其特征为：

所述齿部是带有或不带有修缘、齿根修正以及齿线修正的渐开线齿部。

28.一种带有制动器的电机，

其中

在作为形成内齿的外部件的衬片支承件与作为形成外齿的内部件的连动件齿部之间设置有根据上述权利要求之任一项的齿联接结构，

其中，

所述弹性机构设计成，即使在为电机供电的变频器产生转矩波动时齿联接结构也无间隙地传动。

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