DE102010023140A1

DE102010023140A1 - Hystereseeinheit

Info

Publication number: DE102010023140A1
Application number: DE102010023140A
Authority: DE
Inventors: Helmut Biller; Jürgen Herhaus
Original assignee: KERN GmbH; Honigmann Industrielle Elektronik GmbH
Current assignee: Honigmann Industrielle Elektronik De GmbH; Kern Antriebstechnik De GmbH
Priority date: 2010-06-09
Filing date: 2010-06-09
Publication date: 2011-12-15

Abstract

Die Erfindung geht von einer Hystereseeinheit (1) mit einem ersten Bauteil in Form eines Scheibenträgers (29) aus, der an einer Stirnseite eine ringförmige Hysteresescheibe (28) trägt, und mit einem zweiten Bauteil in Form eines Magnetringhalters (23) zusammenwirkt, mit dem ein Magnetträgerring (24) fest verbunden ist, an dem mehrere flache Permanentmagnete (27) auf einem Kreis so angeordnet sind, dass jeweils eine Polfläche eines Permanentmagneten (27) der Hysteresescheibe (28) zugewandt ist sowie mit dieser einen schmalen Spalt (45) bildet, und dass in Umfangsrichtung des Kreises benachbarte Polflächen eine entgegengesetzte Polarität aufweisen, wobei mindestens eins der Bauteile (29, 23) drehfest auf einer Welle (38) sitzt, die mittels Wälzlager (37) in einem Gehäuse (2, 7) drehbar gelagert ist, sodass sich das erste Bauteil (29) relativ zum zweiten Bauteil (23) um eine gemeinsame Drehachse drehen kann, wobei eins der beiden Bauteile (23, 29) durch eine Stelleinrichtung (12, 14, 15, 16, 18, 20) axial relativ zum anderen Bauteil (23, 29) verstellt werden kann, sodass sich die Weite des Spalts (45) zwischen einem Minimalwert und einem Maximalwert ändert. Es wird vorgeschlagen, dass die Permanentmagnete (27) in einer radialen Querschnittebene die Form eines Kreisringsektors aufweisen und durch radiale Stege (46) des Magnetringhalters (23) voneinander getrennt sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Hystereseeinheit nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Unter Hystereseeinheiten werden im Folgenden sowohl Hysteresebremsen als auch Hysteresekupplungen verstanden. Bei einer Hysteresekupplung ist ein Kupplungsteil mit Magneten, z. B. Permanentmagneten, bestückt, deren Polarität sich in Drehrichtung abwechselt, während der andere Kupplungsteil ein Hysteresematerial in Form einer Scheibe, eines Rings oder eines Belags aufweist. Das Hysteresematerial wirkt ähnlich wie die Permanentmagnete, lässt sich jedoch mit einem geringen Energieaufwand umpolen. Die beiden Kupplungsteile sind mit geringem Abstand berührungsfrei zueinander angeordnet.
Wird nun das Nennmoment der Kupplung überschritten, beginnt die Kupplung durchzurutschen. Dabei nimmt das Hysteresematerial durch das ständige Umpolen durch die vorbeidrehenden Permanentmagnete Energie vom Antriebssystem auf und wandelt diese in Verlustwärme um, die an die Umgebung abgegeben wird. Das übertragene Drehmoment bleibt somit auch bei Überlast konstant in Höhe des Nennmoments. Die Größe des Nennmoments ist im Wesentlichen abhängig von der Größe des Spalts zwischen den Permanentmagneten und dem Hysteresematerial. Dieser Spalt kann konstant oder variabel ausgeführt werden. Eine Hysteresebremse unterscheidet sich von einer Hysteresekupplung dadurch, dass ein Kupplungsteil drehfest mit dem Gehäuse der Hystereseeinheit verbunden ist, während das andere Kupplungsteil in dem Gehäuse drehbar gelagert ist.
Aus der DE 28 21 973 A1 ist eine Hystereseeinheit bekannt, die ein erstes angetriebenes Bauteil in Form einer Trägerplatte aufweist, an der eine flache, ringförmige Magnetscheibe befestigt ist. Dieser Magnetscheibe gegenüberliegend sind in entsprechendem Abstand mehrere Permanentmagnete auf einem Kreis auf einem Magnetträger angeordnet, wobei in Richtung des Kreises die Polarität der Polflächen abwechselt. Die Permanentmagnete können Magnete aus seltenen Erden oder aus anderen Materialien sein, z. B. Alnico-Magnete oder Neodymmagnete. Außerdem sind verschiedene Materialien für die Magnetscheibe verfügbar, die sämtlich dadurch charakterisiert sind, dass sie eine hohe Koerzitivkraft und eine hohe Remanenz aufweisen. Die Permanentmagnete sind auf der Trägerplatte aus magnetisierbarem Werkstoff befestigt, die als Rückschlussplatte dient und an einem zweiten Bauteil befestigt ist, das ein Gehäuse bildet.
Die Trägerplatte mit der Magnetscheibe ist relativ zum Gehäuse mit dem Magnetträger und dem Permanentmagneten drehbar gelagert, indem die Trägerplatte auf das Ende einer Welle, die durch Wälzlager im Gehäuse gelagert ist, aufgeschraubt und durch eine Mutter gesichert ist. Die Wälzlager haben einen bedeutenden Abstand voneinander und sind durch Federringe und den Magnetträger im Gehäuse fixiert. Die Pole der jeweiligen Permanentmagnete können radial oder axial ausgerichtet sein. Ferner kann die Hystereseeinheit als Kupplung oder Bremse konzipiert sein.
Aus der DE 697 01 222 T2 ist eine Fadenspannvorrichtung mit einer Hysteresebremse bekannt, bei der der Spalt zwischen den Permanentmagneten und der Hysteresescheibe radial verläuft und durch eine pneumatische Stellvorrichtung zwischen einem minimalen Wert von einem Millimeter und einem maximalen Wert von etwa vier Millimetern verstellbar ist. In Richtung des minimalen Abstands wirkt eine Feder, die sich einerseits am Gehäuse und andererseits an einem Hydraulikkolben abstützt. In Richtung des maximalen Abstands wird der Kolben durch pneumatische Kräfte entgegen der Kraft der Feder verstellt.
Schließlich ist aus der EP 1 462 405 A1 eine Hysteresefadenbremse bekannt, bei der der Spalt zwischen den Permanentmagneten und dem Hysteresekörper koaxial zur Rotationsachse verläuft. Die Länge des Spalts und damit die Größe des übertragbaren Moments kann durch einen elektrischen Stellantrieb verändert und geregelt werden. Der elektrische Stellantrieb ist in der Regel ein Elektromotor, der auch als Schrittmotor ausgebildet sein kann und über ein Stirnradvorgelegegetriebe mittels einer Verstellspindel den Magnetträger axial verstellt.
Bei einer Ausführungsform besitzt die Hystereseeinheit eine durchgehende Welle, deren eines Ende die Antriebswelle des Stellantriebs bildet, während das andere Ende auf der Seite der Fadenbremse innerhalb eines Bremskörpers im Gehäuse drehbar gelagert ist. Zwischen beiden Lagern besitzt die Welle ein Bewegungsgewinde, das mit einem Magnetträger zusammenwirkt. An dem Umfang des Magnetträgers sitzt ein ringförmiger Permanentmagnet. Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel ist der Stellantrieb als Außenläufermotor ausgebildet, wobei der Rotor mit einer Verstellspindel verbunden ist, die mit einem Bewegungsgewinde des Magnetträgers zusammenwirkt.
Aus der DE 20 2004 003 035 U1 ist eine Hystereseeinheit bekannt mit einem radial verlaufenden Spalt zwischen den Dauermagneten und der Hysteresescheibe. In einem Gehäuse der Hystereseeinheit ist ein Magnetträger in einer Kunststoffmasse eingespritzt, wobei in dem gleichen Gehäuseteil eine Welle mittels Wälzlager in Form zweier Kugellager drehbar gelagert ist. Der äußere Lagerring der beiden Kugellager ist ebenfalls in der Kunststoffmasse des Gehäuses in einem Spritzgussverfahren eingegossen. Auf dem nach innen weisenden Ende der Welle sitzt eine Hülse, die im Spritzgussverfahren in den Scheibenträger der Hysteresescheibe eingegossen ist. Die Hülse weist ferner im Bereich eines nach außen weisenden Kragens ein Innengewinde auf, mit dem sie auf ein entsprechendes Gewinde eines Gewindezapfens am Ende der Welle aufgeschraubt und justiert wird. Dadurch kann die Weite des Spaltes variiert werden.
Die Stellbewegung über das Gewinde wird durch eine Schulter begrenzt, die am Ende der Stellbewegung an einem Bund der Welle anliegt. Die genaue Justierung der Trägerplatte erfolgt über das Gewinde in Abhängigkeit von dem gewünschten Übertragungsverhalten der Hystereseeinheit, wobei die Einstellung dadurch fixiert wird, dass der Kragen der Hülse gegen eine Abflachung des Gewindezapfens gepresst wird und somit eine weitere Drehung der Hülse verhindert. Die in die Kunststoffmasse eingespritzten Teile der Hystereseeinheit werden in ihrer Montageposition durch Kraftschluss und Formschluss gehalten, wobei der Formschluss durch Nuten, Aussparungen, Bohrungen, Hinterschneidungen und dergleichen gebildet werden kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine kompakte, einfach zu fertigende Hystereseeinheit mit einer in Relation zum Bauvolumen großen Drehmomentübertragungskapazität zu schaffen. Sie wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Nach der Erfindung weisen die Permanentmagnete in einer radialen Querschnittebene die Form eines Kreisringsektors auf und sind durch radiale Stege des Magnetringhalters voneinander getrennt. So lassen sich auf kleinem Durchmesser großflächige Magnetpole unterbringen, sodass der Magnetfluss optimiert und das übertragbare Magnetmoment maximiert wird. Durch die kompakte Bauweise kann das spezifische Bauvolumen, d. h. das Verhältnis des Bauvolumens zum übertragbaren Drehmoment sehr klein gehalten werden. Zudem kommen hochwertige Permanentmagnete zum Einsatz, die in Abhängigkeit vom Abstand zur Hysteresescheibe hohe übertragbare Drehmomente liefern. Dadurch dass durch die Permanentmagnete bei minimalem Abstand sehr große axiale Kräfte auf den Magnetringhalter und den Scheibenträger der Hysteresescheibe ausgeübt werden, werden hohe Anforderungen an die Präzision dieser Teile und ihrer Lagerung gestellt.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass der Magnetringhalter mit einer Gewindehülse fest verbunden ist, die zu einem elektrischen Stellmotor hin ein Innengewinde besitzt, dass mit einem Außengewinde an einer Stellwelle als Stellgetriebe zusammenwirkt. Dieses besitzt in vorteilhafte Weise Selbsthemmung.
Durch den Stellmotor kann man, auch während des Betriebes, den Abstand zwischen den Permanentmagneten und der Hysteresescheibe sehr genau einstellen. Dies ist um so wichtiger, je kleiner der Spalt wird, da die Axialkräfte mit abnehmendem Spalt exponential zunehmen. Es ist daher wichtig, dass sich die Hysteresescheibe parallel zu den Permanentmagneten dreht, damit keine Kippmomente auf den Scheibenträger bzw. den Magnetringträger ausgeübt werden. Hierzu wird zum einen vorgeschlagen, dass die Stellwelle, auf der der Magnetringhalter gelagert ist, zwischen dem Stellgetriebe und ihrem Antriebsende mittels eines zweireihigen Wälzlagers, insbesondere eines Doppelkugellagers, im Gehäuse drehbar gelagert ist.
Die Stellwelle wird zweckmäßigerweise von dem elektrischen Stellmotor über eine Untersetzungsstufe getrieben, die von einem Ritzel auf einer Motorwelle und einem Zahnrad auf der Stellwelle gebildet wird. Dadurch kann mit einem relativ kleinen Elektromotor ein hohes Stellmoment erreicht werden. Um eine dauerhafte spielfreie und präzise Verbindung zwischen dem Ritzel und der Motorwelle sowie zwischen dem Zahnrad und der Stellwelle zu erzielen, sind das Ritzel und das Zahnrad auf ihren zugeordneten Wellen geklebt. Dabei können Zahnrad und Ritzel aus Kunststoff gefertigt sein.
Das Doppelkugellager, das im verspannten Zustand praktisch spielfrei läuft, wird zweckmäßigerweise in einem Gehäuseteil aus Kunststoff der Hystereseeinheit in einem Spritzgussverfahren eingegossen. Man erreicht somit eine dauerhafte präzise Verbindung zwischen dem Wälzlager und dem Gehäuse, die sich auch durch Wärmeschwankungen nicht nennenswert verändert.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung stützt sich die Gewindehülse des Magnetringhalters zu beiden Seiten des Stellgetriebes an der Stellwelle ab, wobei die Stellwelle zweckmäßigerweise an ihrem äußeren Ende über eine Lagerbuchse in der Gewindehülse gelagert ist.
Eine ähnlich präzise Lagerung wie beim Magnetringträger erreicht man bezüglich des Scheibenträgers, indem man ihn aus Kunststoff in einem Spritzgussverfahren herstellt und in ihn die Hysteresescheibe und einen Gewindering eingießt. Ränder am äußeren Umfangsbereich und Ränder am inneren Umfangsbereich sorgen für eine formschlüssige Sicherung des Magnetträgerrings bzw. Hysteresescheibe.
Der Gewindering, der mit einer radial nach außen offenen, im Querschnitt u-förmigen Ringnut einen der Bremswelle zugewandten Teil des Scheibenträgers umfasst, kann mit einem Innengewinde auf das Ende einer Anschlusswelle befestigt werden. Die Anschlusswelle wird dann ihrerseits durch ein doppelreihiges Wälzlager in einem Lagerdeckel des Gehäuses drehbar gelagert, wobei in vorteilhafter Weise das Wälzlager in den Gehäusedeckel aus Kunststoff in einem Spritzgussverfahren eingegossen ist.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung stützt sich das mit einer Stelleinrichtung trieblich verbundene Bauteil über mindestens eine Drehmomentstütze am Gehäuseteil ab. Die Drehmomentstütze kann durch einen Vorsprung und eine entsprechende, sich in Stellrichtung erstreckende Aussparung gebildet werden, die sich jeweils entweder am Gehäuse oder an dem zu verstellenden Bauteil befindet. Die Aussparung, die als Nute, Langloch oder dergleichen ausgebildet sein kann, kann gleichzeitig durch ihre Länge den maximal zulässigen Stellweg, insbesondere in Bezug auf die minimale Spaltweite, bestimmen. Dabei kann es vorteilhaft sein, dass die Position des verstellbaren Bauteils von außen sichtbar ist, z. B. durch ein Fenster, durch das die Position des Vorsprungs relativ zur Aussparung beobachtet werden kann. Ferner ist es auch möglich, dass zwei andere für die Stellbewegung relevante Referenzteile die Stellposition anzeigen.
Zur Steuerung und Regelung des Verstellwegs und damit zur Einstellung des übertragbaren Drehmoments ist es vorteilhaft, den Stellweg und die Stellposition durch einen Positionssensor zu erfassen und seine Signale in die Steuerung bzw. Regelung des Stellmotors einfließen zu lassen. Gleichzeitig können diese Signale auch zur Anzeige der Stellposition über einen Monitor genutzt werden.
Schließlich kann es vorteilhaft sein, die Hystereseeinheit gegen Überhitzung des Innenraumes zu schützen. Hierzu wird vorgeschlagen, dass der Innenraum der Gehäuseteile mittels Druckluft über eine Belüftung und eine Entlüftung gekühlt wird. Zweckmäßig wird ein Druck angewendet, der nur geringfügig über dem Umgebungsdruck liegt, sodass keine Belästigungen durch Emissionen zu befürchten sind. Diese können zudem noch durch Filter im Bereich der Belüftung und Entlüftung verringert werden. Die Filter verhindern ferner, dass Fremdkörper über die Belüftung bzw. Entlüftung in das Gehäuseinnere eindringen können.
Um beim Ausfall der Stromversorgung die notwendige Spaltweite einstellen zu können, befindet sich am Stellmotor ein mit der Stellwelle trieblich verbindbares Handrad, über das die Stellwelle betätigt werden kann und die Position fixiert werden kann.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Hysteresebremse dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
Es zeigen:
1 einen teilweise schematischen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Hystereseeinheit als Hysteresebremse und
2 einen teilweisen Querschnitt entsprechend der Linie II-II in 1.
Eine erfindungsgemäße Hystereseeinheit 1 besitzt ein Gehäuse, das aus zwei Gehäuseteilen 2 und 3 zusammengesetzt ist. Die beiden Gehäuseteile 2 und 3 sind durch eine Trennwand 8 gegenseitig abgeschottet, sodass ein Innenraum durch die Trennwand 8, einen im Wesentlichen zylindrischen Mantel 5 des Gehäuseteils 3 und eine Stirnwand 6 gebildet wird. Der Mantel 5 greift stirnseitig in eine Aussparung 11 der Trennwand 8 ein und wird mit dieser zweckmäßigerweise verklebt, wobei die Trennwand 8 und das Gehäuseteil 3 am Umfang bündig abschließen.
In dem Gehäuseteil 3 ist im Wesentlichen ein elektrischer Stellmotor 12 untergebracht, dessen Steuerelemente auf einer Leiterplatte 39 angeordnet sind. Der Stellmotor 12 schließt mit einem Absatz 13 eine Durchgangsöffnung in der Trennwand 8 ab, die zum Gehäuseteil 2 führt. Durch die gleiche Öffnung ragt eine Motorwelle 14 des Stellmotors 12. Auf dieser ist ein Ritzel 15 geklebt, das mit einem Zahnrad 16 kämmt, das auf einer Stellwelle 18 aufgeklebt ist. Das Ritzel 15 und das Zahnrad 16 sind aus einem geeigneten Zahnradwerkstoff, gegebenenfalls aus Kunststoff gefertigt. Die Stellwelle 18 weist ein Außengewinde 19 auf, das mit einem Innengewinde 21 einer Gewindehülse 20 als Stellgewinde zusammenwirkt. Dabei ist die Steigung des Außengewindes 19 und des Innengewindes 21 so gewählt, dass das Stellgetriebe Selbsthemmung aufweist, d. h. dass vonseiten der Gewindehülse 20 durch Axialkräfte keine Drehbewegung der Stellwelle 18 erreicht werden kann.
Zwischen dem Außengewinde 19 und dem Zahnrad 16 ist die Stellwelle 18 mittels eines doppelreihigen Wälzlagers 17, hier in Form eines doppelreihigen Kugellagers, in einer Lagerwand 4a des Gehäuseteils 2 gelagert. Der äußere Lagerring kann in üblicher Weise zwischen einem Gehäusebund und einem Federring axial fixiert sein. zweckmäßigerweise wird er jedoch in einem Spritzgussverfahren in das Gehäuseteil 2, das vorteilhafter Weise ebenfalls aus Kunststoff hergestellt ist, eingegossen, wodurch der Federring entfällt. Das relativ kurze doppelreihige Wälzlager 17 ist gegenüber unterschiedlichen Wärmedehnungen zwischen dem Wälzlager 17 und dem Gehäuseteil 2 unempfindlich, sodass es über die gesamte Laufzeit im Wesentlichen seine spielfreie Vorspannung beibehält.
Das Gehäuseteil 2 besitzt einen im Wesentlichen zylindrischen Mantel 4, der einen Aufnahmeraum für einen Magnetringhalter 23 mit einem Magnetträgerring 24 und einen Scheibenträger 29 mit einer Hysteresescheibe 28 bildet. Diese ist in den Scheibenträger 29 aus Kunststoff eingegossen und wird auf der den Permanentmagneten 27 zugewandten Stirnseite durch einen äußeren Rand 31 und einen inneren Rand 32 gehalten. Entsprechend ist der Magnetträgerring 24 im Magnetringhalter 23 eingegossen. Der Magnetringhalter 23 ist mit der Gewindehülse 20 fest verbunden. Zweckmäßigerweise ist die Gewindehülse 20 in einem Spritzgussverfahren in den Magnetringhalter 23 eingegossen, wobei die Verbindungsflächen der beiden Teile 20, 23 formschlüssig ineinander greifen. Zu beiden Seiten des Stellgewindes 19, 21 stützt sich die Gewindehülse 20 an der Stellwelle 18 ab, wobei das dem Scheibenträger 29 zugewandte Ende in einer Lagerbuchse 22 gelagert ist, sodass der Magnetringhalter 23 gegenüber Kippmomenten sicher gelagert ist. Dadurch ist es möglich, dass Permanentmagnete 27, die am Magnetträgerring 24 befestigt sind, in einer Ebene senkrecht zur Drehachse der Stellwelle 18 angeordnet sind, sodass ihre Polflächen parallel zu einer Hysteresescheibe 28 des Scheibenträgers 29 verlaufen. Nur so ist ein minimaler Spalt 45 zwischen den Polflächen der Magnete 27 und der Hysteresescheibe 28 erzielbar, ohne dass sich die Permanentmagnete 27 und die Hysteresescheibe 28 an irgendeiner Stelle berühren.
In einer radialen Querschnittebene senkrecht zur Stellwelle 18 besitzen die Permanentmagnete 27 die Gestalt eines Kreisringsektors (2), wodurch sie bei einem vorgegebenen Bauraum die größtmöglichen Polflächen besitzen. Die einzelnen Permanentmagnete 27 sind durch Stege 46 voneinander getrennt. Durch die Gestalt und Anordnung der Permanentmagnete 27 lassen sich ein großer Magnetfluss und ein hohes übertragbares Drehmoment erreichen.
Das Gehäuseteil 2 wird stirnseitig durch einen Lagerdeckel 7 verschlossen. Dieser besitzt im Bereich seines äußeren Umfangs eine Aussparung 10 mit einem ringförmigen Vorsprung 9, der axial in den Mantel 4 eingreift und mit diesem verklebt wird, wobei der Lagerdeckel 7 an seinem äußeren Umfang mit dem äußeren Umfang des Mantels 4 bündig abschließt.
Der Lagerdeckel 7 ist ebenfalls aus Kunststoff gefertigt. In ihm ist eine Anschlusswelle 38 mittels eines doppelreihigen Wälzlagers 37 in Form eines Doppelkugellagers drehbar gelagert. Der äußere Lagerring kann in üblicher Weise in dem Lagerdeckel 7 zwischen einem Gehäusebund und einem Federring festgelegt sein, jedoch ist es zweckmäßig, das Lager in den Lagerdeckel 7 in einem Spritzgussverfahren einzugießen. Der innere Lagerring 36 des Wälzlagers 37 ist zwischen einem Wellenbund 49 der Anschlusswelle 38 und einem Schenkel 35 einer radial nach außen offenen Ringnut 34 des Gewinderings 33 festgelegt.
Der Magnetringhalter 23 ist im vorliegenden Fall, in dem die Hystereseeinheit 1 eine Hysteresebremse ist, mit einem Gewindezapfen 25 fest verbunden, der in einem Langloch 26 des Gehäuseteils 2 geführt ist. Das Langloch 26 erstreckt sich in Verstellrichtung des Magnetringhalters 23 und begrenzt mit seinen Enden die maximalen Stellpositionen des Magnetringhalters 23. Um die Position des Magnetringhalters 23 von außen zu erkennen, kann es vorteilhaft sein, die Position des Gewindezapfens 25 durch ein Fenster von außen beobachten zu können.
Die Position des Magnetringhalters 23 wird ebenfalls durch einen Lagesensor 41 erfasst, dessen Signale der Regelung bzw. Steuerung des Stellmotors 12 zugeführt werden. Diese Signale können ebenfalls zur Anzeige der Position des Magnetringhalters über ein Display 47 dienen.
Zur Belüftung und Kühlung, insbesondere des Gehäuseteils 2, sind an diesem eine Belüftung 43 und eine Entlüftung 44 angebracht, über die Luft mit einem geringen Überdruck zugeführt bzw. abgeführt wird. Um das Eindringen von Fremdkörpern zu vermeiden und die Emission aus dem Gehäuseteil 2 zu verringern, sind im Bereich der Belüftung 43 und der Entlüftung 44 Filter 48 angebracht. Die Belüftung und Entlüftung des Gehäuses 7, 2, 3 können ebenfalls unter Verwendung der Anschlusswelle 38 erfolgen, die als Hohlwelle ausgeführt werden kann.
Die Stromversorgung des Stellmotors 12 erfolgt über einen Stromanschluss 40. Bei Stromausfall besteht die Möglichkeit, den Spalt 45 durch ein Handrad 42 einzustellen, das trieblich mit der Stellwelle 18 verbindbar ist. Zweckmäßigerweise ist diese triebliche Verbindung während des Betriebs unterbrochen und wird nur im Notfall oder während eines sonstigen Stillstands hinzugeschaltet.
Bezugszeichenliste

1: Hystereseeinheit
2: Gehäuseteil
3: Gehäuseteil
4: Mantel
4a: Lagerwand
5: Mantel
6: Stirnwand
7: Lagerdeckel
8: Trennwand
9: Vorsprung
10: Aussparung
11: Aussparung
12: elektrischer Stellmotor
13: Absatz
14: Motorwelle
15: Ritzel
16: Zahnrad
17: Wälzlager
18: Stellwelle
19: Außengewinde
20: Gewindehülse
21: Innengewinde
22: Lagerbuchse
23: Magnetringhalter, 2. Bauteil
24: Magnetträgerring
25: Gewindezapfen
26: Langloch
27: Permanentmagnet
28: Hysteresescheibe
29: Scheibenträger, 1. Bauteil
31: Rand
32: Rand
33: Gewindering
34: Ringnut
35: Schenkel
36: Lagerring
37: Wälzlager
38: Anschlusswelle
39: Leiterplatte
40: Stromanschluss
41: Lagesensor
42: Handrad
43: Belüftung
44: Entlüftung
45: Spalt
46: Steg
47: Display
48: Filter
49: Wellenbund

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 2821973 A1 [0004]
DE 69701222 T2 [0006]
EP 1462405 A1 [0007]
DE 202004003035 U1 [0009]

Claims

Hystereseeinheit (1) mit einem ersten Bauteil in Form eines Scheibenträgers (29), der an einer Stirnseite eine ringförmige Hysteresescheibe (28) trägt, und mit einem zweiten Bauteil in Form eines Magnetringhalters (23) zusammenwirkt, mit dem ein Magnetträgerring (24) fest verbunden ist, an dem mehrere flache Permanentmagnete (27) auf einem Kreis so angeordnet sind, dass jeweils eine Polfläche eines Permanentmagneten (27) der Hysteresescheibe (28) zugewandt ist sowie mit dieser einen schmalen Spalt (45) bildet, und dass in Umfangsrichtung des Kreises benachbarte Polflächen eine entgegengesetzte Polarität aufweisen, wobei mindestens eins der Bauteile (29, 23) drehfest auf einer Welle (38) sitzt, die mittels Wälzlager (37) in einem Gehäuse (2, 7) drehbar gelagert ist, sodass sich das erste Bauteil (29) relativ zum zweiten Bauteil (23) um eine gemeinsame Drehachse drehen kann, wobei eins der beiden Bauteile (23, 29) durch eine Stelleinrichtung (12, 14, 15, 16, 18, 20) axial relativ zum anderen Bauteil (23, 29) verstellt werden kann, sodass sich die Weite des Spalts (45) zwischen einem Minimalwert und einem Maximalwert ändert, dadurch gekennzeichnet, dass die Permanentmagnete (27) in einer radialen Querschnittebene die Form eines Kreisringsektors aufweisen und durch radiale Stege (46) des Magnetringhalters (23) voneinander getrennt sind.
Hystereseeinheit (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetringhalter (23) mit einer Gewindehülse (20) fest verbunden ist, die zu einem elektrischen Stellmotor (12) hin ein Innengewinde (21) besitzt, das mit einem Außengewinde (19) an einer Stellwelle (18) zusammenwirkt.
Hystereseeinheit (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das durch das Innengewinde (21) und das Außengewinde (19) gebildete Stellgetriebe eine Selbsthemmung besitzt.
Hystereseeinheit (1) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellwelle (18) an ihrem dem Außengewinde (19) abgewandten Ende ein Zahnrad (16) trägt, das mit einem Ritzel (15) auf einer Motorwelle (14) des elektrischen Stellmotors (12) eine Untersetzungsstufe bildet, wobei die Stellwelle (18) zwischen dem Außengewinde (19) und dem Zahnrad (16) mittels eines zweireihigen Wälzlagers (17) im Gehäuseteil (2) drehbar gelagert ist.
Hystereseeinheit (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Zahnrad (16) auf der Stellwelle (18) und das Ritzel (15) auf der Motorwelle (14) geklebt sind.
Hystereseeinheit (1) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Zahnrad (16) und das Ritzel (15) aus Kunststoff gefertigt sind.
Hystereseeinheit (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Stellmotor (12) mit einem Absatz (13) in einer Trennwand (8) zentriert ist.
Hystereseeinheit (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Gewindehülse (20) zu beiden Seiten des Stellgetriebes an der Stellwelle (18) abstützt, wobei sie an ihrem dem Scheibenträger (29) zugewandten Ende mittels einer Lagerbuchse (22) in der Gewindehülse (20) drehbar gelagert ist.
Hystereseeinheit (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in den Scheibenträger (29) aus Kunststoff in einem Spritzgussverfahren die Hysteresescheibe (28) und ein Gewindering (33) eingegossen sind, wobei der Gewindering (33) auf das Ende einer Anschlusswelle (38) befestigt werden kann und mit einer radial nach außen offenen, im Querschnitt u-förmigen Ringnut (34) einen der Anschlusswelle (38) zugewandten Teil des Scheibenträgers (29) umfasst.
Hystereseeinheit (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewindering (33) mit einem zum äußeren Ende der Anschlusswelle (38) weisenden Schenkel (35) am inneren Lagerring (36) eines doppelreihigen Wälzlagers (37) anliegt.
Hystereseeinheit (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzlager (17, 37) in die jeweils angrenzenden Gehäuseteile (7, 2) aus Kunststoff eingespritzt sind.
Hystereseeinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich das mit der Stelleinrichtung (12, 14, 15, 16, 18, 20) trieblich verbundene Bauteil (23, 29) über mindestens eine Drehmomentenstütze (25, 26) am Gehäuseteil (2) abstützt.
Hystereseeinheit (1) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Bauteil (23, 29) ein Vorsprung (25) oder eine sich in Stellrichtung erstreckende Aussparung (26) vorgesehen ist, während das Gehäuseteil (2) das entsprechende Gegenstück (26, 25) aufweist.
Hystereseeinheit (1) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der Aussparung (26) die maximalen Verstellpositionen des verstellbaren Bauteils (23, 29) bestimmt.
Hystereseeinheit (1) nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Position des verstellbaren Bauteils (23, 29) von außen sichtbar ist.
Hystereseeinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Position des verstellbaren Bauteils (23, 29) mittels eines Lagensensors (41) ermittelt wird, dessen Signal an die Steuerung beziehungsweise Regelung des elektrischen Stellmotors (12) übertragen wird.
Hystereseeinheit (1) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Position des verstellbaren Bauteils (23, 29) auf einem Display (47) auf Grund des Signals des Lagensensors (41) angezeigt wird.
Hystereseeinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenraum mindestens eines der Gehäuseteile (2, 3) mittels Druckluft über eine Belüftung (43) und eine Entlüftung (44) gekühlt wird.
Hystereseeinheit (1) nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlusswelle (38) als Hohlwelle ausgebildet ist und zur Belüftung oder Entlüftung dient.
Hystereseeinheit (1) nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass an der Belüftung (43) und an der Entlüftung (44) jeweils ein Filter (48) vorgesehen ist.
Hystereseeinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Stellmotor (12) ein Handrad (42) vorgesehen ist, das trieblich mit der Stellwelle (18) verbindbar ist.