DE10125835A1 - Elektrische Antriebseinheit, insbesondere Gleichstromrohrmotor - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektrische Antriebseinheit, insbesondere einen Gleichstromrohrmotor, mit einem Gehäuse, mit einer drehbar gelagerten Ankerwelle, mit einem auf der Ankerwelle angeordneten Ankerpaket und mit Mitteln zur Drehsicherung der Ankerwelle im nicht bestromten Zustand der Antriebseinheit. DOLLAR A Die Erfindung kennzeichnet sich dadurch, dass die Mittel ein gegenüber der Ankerwelle drehfest angeordnetes Bremselement umfassen, welches auf der Ankerwelle axial zwischen einer mit einem gehäuseseitigen Gegenelement zusammenwirkenden Bremslage und einer Nichtbremslage verschiebbar gelagert ist, wobei die Verschiebung aus der Bremsanlage in die Nichtbremsanlage durch ein aus dem bestromten Ankerpaket resultierenden Magnetfeld bewirkt wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Antriebseinheit, insbesondere einen Gleichstromrohrmotor, mit einem Gehäuse, mit einer drehbar gelagerten Ankerwelle, mit einem auf der Ankerwelle angeordneten Ankerpaket und mit Mitteln zur Drehsicherung der Ankerwelle im nicht bestromten Zustand der Antriebseinheit.

Derartige Antriebseinheiten finden als Gleichstromrohrmotoren insbesondere zum Antrieb von einer Wickelwelle eines Rolladens, einer Jalousie, einer Markise, eines Rollvorhangs, einer Rolltüre, eines Garagentores od. dgl. Verwendung. Hierbei muss gewährleistet sein, dass die die Wickelwelle antreibende Welle bzw. die Ankerwelle des Rohrmotors bei abgeschaltetem Antrieb drehsicher gehalten wird. Damit wird vermieden, dass der beispielsweise Rolladen aufgrund seines Eigengewichts die mit dem Abtrieb des Rohrmotors gekoppelte Wickelwelle abwickelt und den Rolladen eigentätig schließt.

Zur Drehsicherung der Abtriebswelle einer bekannten Antriebseinheit ist aus der EP 0 810 347 A1 ein Untersetzungsgetriebe für einen Gleichstromrohrmotor mit einer Schlingfederbremse bekannt geworden. Die Schlingfeder einer solchen Schlingfederbremse koppelt bei sich nicht drehender Antriebswelle aufgrund ihres Entspannungsbestrebens die Abtriebswelle kraftschlüssig mit dem Getriebegehäuse. Bei Drehung der Antriebswelle durch den Antrieb wird die Schlingfeder zusammengezogen, wodurch die kraftschlüssige Kopplung gelöst und ein Verdrehen der Abtriebswelle durch den Antrieb möglich wird.

Das Vorsehen einer derartigen Schlingfederbremse ist mit entsprechendem Aufwand verbunden. Zum einen sind derartige Schlingfederbremsen bereitzustellen. Zum anderen sind diese unter Vorspannung, d. h. entgegen ihrem Entspannungsbestreben, zu montieren. Hierfür sind aufwendige Montiereinrichtungen notwendig.

Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, elektrische Antriebseinheiten vorzuschlagen, welche weniger aufwendig ausgebildet sind.

Diese Aufgabe wird bei einer elektrischen Antriebseinheit der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Mittel zur Drehsicherung ein gegenüber der Ankerwelle drehfest angeordnetes Bremselement umfassen, welches auf der Ankerwelle axial zwischen einer mit einem gehäuseseitigen Gegenelement zusammenwirkenden Bremslage und einer Nichtbremslage verschiebbar angeordnet ist, wobei die Verschiebung aus der Bremslage in die Nichtbremslage durch ein aus dem bestromten Ankerpaket resultierenden Magnetfeld bewirkt wird.

Die Erfindung hat dabei den Vorteil, dass das aus dem bestromten Ankerpaket resultierende Magnetfeld die Mittel zur Drehsicherung freigibt und damit eine Drehung der Ankerwelle ermöglicht. Bei nicht bestromtem Ankerpaket, also bei Nichtvorhandensein des aus dem Ankerpaket resultierenden Magnetfelds wird in der Bremslage eine Drehung der Ankerwelle verhindert. Aufgrund der beschriebenen Kopplung zwischen Bestromung des Ankerpakets und der Drehsicherung der Ankerwelle wird gewährleistet, dass bei nicht bestromtem Zustand die Drehsicherung der Ankerwelle funktionssicher erfolgt.

Vorteilhafterweise weist das Bremselement wenigsten abschnittsweise ferromagnetische Eigenschaften auf. Hierdurch wird gewährleistet, dass das Bremselement auf das aus dem Ankerpaket resultierende Magnetfeld anspricht. Dabei kann das Bremselement vollständig aus einem ferromagnetischen Material sein. Denkbar ist auch, das Bremselement einen mit Permanentmagneten versehenen Grundkörper, insbesondere einen Kunststoffgrundkörper, aufweist. Ein derartiges Bremselement hat den Vorteil, dass es ein relativ geringes Eigengewicht aufweist. Außerdem können die Permanentmagneten des Drehsicherungselements gezielt so angebracht werden, dass eine optimale Anziehung durch das Magnetfeld des bestromten Ankerpakets erreicht wird.

Um bei nicht bestromtem Ankerpaket zu gewährleisten, dass das Bremselement mit dem gehäuseseitigen Gegenelement in der Bremslage drehsichernd zusammenwirkt, kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass das Bremselement über ein Federelement in Richtung des Gegenelements mit einer Kraft beaufschlagt wird. Die Federkraft ist vorteilhafterweise so bemessen, dass die Anziehungskraft, mit der das Bremselement aufgrund des aus dem bestromten Ankerpaket resultierenden Magnetfelds angezogen wird, geringfügig größer ist als die aus dem Federelement resultierende Kraft. Damit wird gewährleistet, dass bei bestromtem Ankerpaket das Bremselement in der Nichtbremslage verharrt. Sobald die Bestromung des Ankerpakets einen bestimmten Grenzwert unterschreitet, was eine Abnahme des Magnetfeldes zur Folge hat, verschiebt das Federelement das Bremselement in die Bremslage. Die Welle wird somit gegen Verdrehen gesichert.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Bremselement einen Bremskonus und das Gegenelement eine Bremsfläche umfasst, wobei der Bremskonus in der Bremslage mit der Bremsfläche zusammenwirkt. Das Bremselement wirkt demnach mit dem Gegenelement über eine Art Kegelreibungsbremse zusammen. Die Drehsicherung wird bis zu einem von der Kegelreibungsbremse aufnehmbaren maximalen Bremsmoment gewährleistet.

Weiterhin ist erfindungsgemäß denkbar, dass das Bremselement topfförmig ausgebildet ist und die offene Seite dem Ankerpaket zugewandt ist. Im angezogenen Zustand, d. h. in der Nichtbremslage, kann dadurch das Bremselement direkt an das Ankerpaket anliegen, ohne dass die Funktionsweise des Ankerpakets bzw. der Antriebseinheit beeinträchtigt wird.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass auf der Ankerwelle eine Führungsbuchse angeordnet ist, auf welcher das Bremselement axial verschiebbar angeordnet ist. Eine derartige Führungsbuchse kann beispielsweise mittels einer Presspassung auf der Ankerwelle befestigt sein. Die axiale Verschiebbarkeit des Bremselements gegenüber der Ankerwelle kann durch eine entsprechende Ausbildung der Führungsbuchse bzw. des Bremselements erfolgen. Dies hat den Vorteil, dass die Ankerwelle zur Anordnung des drehfest angeordneten, aber axial verschiebbaren Bremselements nicht extra zu bearbeiten ist.

Um eine axiale Verschiebbarkeit des Bremselements gegenüber der Ankerwelle zu gewährleisten, kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass die Führungsbuchse eine mit dem Bremselement zusammenwirkende, in Richtung der Ankerwellenlängsachse verlaufende nutartige Führung aufweist.

Weiterhin hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn sich das Federelement über die Führungsbuchse an der Ankerwelle abstützt. Dadurch ist zur ankerwellenseitigen Abstützung des Federelements eine zusätzliche Bearbeitung der Ankerwelle nicht erforderlich.

Erfindungsgemäß ist ebenfalls denkbar, dass die Ankerwelle mit einem eine Abtriebswelle aufweisenden Untersetzungsgetriebe gekoppelt ist. Aufgrund der entsprechenden Getriebeübersetzung kann ein relativ geringes Bremsmoment an der Ankerwelle ausreichen, um die Abtriebswelle gegen ein von der Getriebeübersetzung entsprechend vergrößertes Drehmoment drehzusichern.

Erfindungsgemäß ist ebenfalls denkbar, dass die elektrische Antriebseinheit zur Drehsicherung zusätzlich eine Schlingfederbremse bekannter Art umfasst.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Einzelheiten der Erfindung sind der folgenden Beschreibung zu entnehmen, in der die Erfindung anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben und erläutert ist.

Es zeigen:

Fig. 1 eine ausschnittweise dargestellte erfindungsgemäße Antriebseinheit im Längsschnitt in Nichtbremslage;

Fig. 2 die Antriebseinheit gemäß Fig. 1 in Bremslage;

Fig. 3a-3c verschiedene Ansichten eines Bremselements einer Antriebseinheit nach Fig. 1 und 2; und

Fig. 4a-4c verschiedene Ansichten einer Führungsbuchse einer Antriebseinheit nach Fig. 1 und 2.

Der in den Fig. 1 und 2 dargestellte Ausschnitt durch eine erfindungsgemäße Antriebseinheit 10 zeigt ein auf einer Ankerwelle 12 angeordnetes Ankerpaket 14. Das Ankerpaket 14 ist in bekannter Art und Weise mit einem ebenfalls auf der Ankerwelle 12 drehfest angeordneten Kommutator 16 verbunden.

Auf der dem Kommutator 16 abgewandten Seite des Ankerpakets 14 ist ein mit der Ankerwelle 12 drehfest verbundenes Bremselement 18 vorgesehen, welches axial verschiebbar gegenüber der Ankerwelle 12 gelagert ist.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Nichtbremslage des Bremselements 18 liegt der Rand 22 des topfförmig ausgebildeten Bremselements 18 an dem dem Rand 22 zugewandten Bereich des Ankerpakets 14 an.

Zur drehfesten und dennoch axial verschiebbaren Lagerung des Bremselements 18 ist zwischen der Ankerwelle 12 und dem Bremselement 18 eine Führungsbuchse 24 vorhanden. Die Führungsbuchse 24 ist mit der Ankerwelle 12 fest verbunden. Die Verbindung kann insbesondere über eine Presspassung realisiert werden.

Fig. 1 zeigt den bestromten Zustand der Antriebseinheit 10. Aus der Bestromung des Ankerpakets 14 resultiert ein Magnetfeld, welches das vorzugsweise vollständig aus einem ferromagnetischen Material bestehende Bremselement 18 mit einer Anziehungskraft in Richtung des Ankerpakets 14 beaufschlagt. Über den Rand 22 stützt sich das Bremselement 18 funktionssicher an dem Ankerpaket 14 ab, ohne die Funktionsweise der Antriebseinheit zu beeinträchtigen.

Ferner weist die Antriebseinheit 10 ein gehäuseseitig angeordnetes Gegenelement 26 auf, das eine Bremsfläche 28 umfasst. Die Bremsfläche 28 wirkt in der Bremslage, die in Fig. 2 dargestellt ist, mit einem Bremskonus 20 des Bremselements 18 zusammen.

Zwischen der Führungsbuchse 24 und dem Bremselement 18 ist ein Federelement 30 in Form einer Spiralfeder vorhanden. Das Federelement 30 stützt sich einerends an einem Ringbund 32 der Führungsbuchse 24 ab. Andererends stützt sich das Federelement 30 an dem Boden 34 einer Ringaussparung 36 des Bremselements 18 ab. Über das Federelement 30 wird das Bremselement 18 axial in Richtung des Gegenelements 26 mit einer Federkraft beaufschlagt.

In Fig. 2 ist die Antriebseinheit 10 im nicht bestromten Zustand dargestellt. Aufgrund der Nichtbestromung des Ankerpakets 14 bildet sich in axialer Verlängerung des Ankerpakets 14 kein Magnetfeld aus. Damit wirkt auf das Bremselement 18 keine von dem Ankerpaket 14 ausgehende Anziehungskraft. Vielmehr wird aufgrund der Federkraft des Federelements 30 das Bremselement 18 bzw. dessen Bremskonus 20 gegen die Bremsfläche 28 des Gegenelements 26 beaufschlagt. Aufgrund der Reibung zwischen dem drehbar gelagerten Bremskonus 20 und der feststehenden Bremsfläche 28 wird eine Abbremsung bzw. Drehsicherung der Ankerwelle 12 erreicht.

Die Antriebseinheit 10 ist über das freie Ende 38 der Ankerwelle 12 über ein nicht dargestelltes Untersetzungsgetriebe mit einer ebenfalls nicht dargestellten Abtriebswelle gekoppelt. Vorteilhafterweise kann es demnach genügen, über das Bremselement 18 mit dem Gegenelement 26 eine Drehsicherung bis zu einem relativ geringen Bremsmoment zu gewährleisten, wobei über die Gesamtübersetzung des Getriebes an der Abtriebswelle ein entsprechend großes Drehmoment gesichert wird.

Fig. 3a, 3b und 3c zeigten das Bremselement 18 in verschiedenen Ansichten und Schnitten. Die Fig. 3a zeigt dabei den Schnitt entlang der Linie III durch Fig. 3c. Deutlich zu erkennen ist die Ringaussparung 36 zur Aufnahme des Federelements 30. Ferner ist die topfförmige Ausgestaltung mit dem entsprechenden Rand 22 dargestellt.

Aus Fig. 3c wird deutlich, dass das Bremselement 18 entlang seines Innendurchmessers zwei gegenüberliegende, axial verlaufende Führungsnuten 40 aufweist. Die beiden Führungsnuten 40 weisen einen sich in Richtung der Längsachse des Bremselements 18 erstreckenden Absatz 42 auf. Der Absatz 42 dient als Anschlag für eine an der Führungsbuchse 24 angeformte, in den Fig. 4a, 4b, 4c dargestellte Hinterrastung 44.

Die Fig. 4a, 4b und 4c zeigen die Führungsbuchse 24 in verschiedenen Ansichten und Schnitten. Fig. 4a zeigt den Schnitt durch Fig. 4c entlang der Linie IV.

Der Innendurchmesser der Führungsbuchse 24 ist so gewählt, dass die Führungsbuchse 24 über eine Presspassung mit der Ankerwelle 12 verbunden werden kann. Die Führungsbuchse 24 sieht zwei sich in axiale Richtung erstreckende Führungsstege 46 vor, die im montierten Zustand zur axialen Führung des Bremselements 18 mit den Führungsnuten 40 zusammenwirken. Hierdurch wird erreicht, dass das Bremselement 18 zum einen drehfest und zum anderen axial verschiebbar gegenüber der Ankerwelle 12 angeordnet ist.

Durch die Hinterrastungen 44, die im montierten Zustand mit den Absätzen 42 des Bremselements 18 zusammenwirken, wird erreicht, dass die Führungsbuchse 24 mit dem Federelement 30 und dem Bremselement 18 als separat handhabbare Baugruppe vormontierbar ist. Die Führungsbuchse 24 bildet mit dem Bremselement 18 somit das Federelement 30 aufnehmenden Federkäfig.

Den Fig. 4a, 4b und 4c ist weiterhin der Ringbund 32 deutlich zu entnehmen, an welchem sich das Federelement 30 im montierten Zustand abstützt.

Alle in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination, miteinander erfindungswesentlich sein.

Claims (10)

1. Elektrische Antriebseinheit (10), insbesondere Gleichstromrohrmotor, mit einem Gehäuse, mit einer drehbar gelagerten Ankerwelle (12), mit einem auf der Ankerwelle (12) angeordneten Ankerpaket (14) und mit Mitteln zur Drehsicherung der Ankerwelle (12) im nicht bestromten Zustand der Antriebseinheit, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel ein gegenüber der Ankerwelle (12) drehfest angeordnetes Bremselement (18) umfassen, welches auf der Ankerwelle (12) axial zwischen einer mit einem gehäuseseitigen Gegenelement (26) zusammenwirkenden Bremslage und einer Nichtbremslage verschiebbar angeordnet ist, wobei die Verschiebung aus der Bremslage in die Nichtbremslage durch ein aus dem bestromten Ankerpaket (14) resultierenden Magnetfeld bewirkt wird.

2. Antriebseinheit (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bremselement (18) wenigstens abschnittsweise ferromagnetische Eigenschaften aufweist.

3. Antriebseinheit (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Bremselement (18) über ein Federelement (30) in Richtung des Gegenelements (26) mit einer Kraft beaufschlagt wird.

4. Antriebseinheit (10) nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Bremselement (18) einen Bremskonus (20) und das Gegenelement (26) eine Bremsfläche (28) umfasst, wobei der Bremskonus (20) in der Bremslage mit der Bremsfläche (28) zusammenwirkt.

5. Antriebseinheit (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bremselement (18) topfförmig ausgebildet ist und die offene Seite dem Ankerpaket (14) zugewandt ist.

6. Antriebseinheit (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Ankerwelle (12) eine Führungsbuchse (24) angeordnet ist, auf welcher das Bremselement (18) axial verschiebbar angeordnet ist.

7. Antriebseinheit (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsbuchse (24) zur axialen Verschiebbarkeit des Bremselements (18) eine nutartige Führung (40, 46) aufweist.

8. Antriebseinheit (10) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Federelement (30) über die Führungsbuchse (24) an der Ankerwelle (12) abstützt.

9. Antriebseinheit (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ankerwelle (12) mit einem eine Abtriebswelle aufweisenden Getriebe gekoppelt ist.

10. Antriebseinheit (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Antriebseinheit zur Drehsicherung zusätzlich eine Schlingfederbremse umfasst.