DE102011107408A1

DE102011107408A1 - Elektromagnetische Federspeicherbremse in einem Flurförderzeug

Info

Publication number: DE102011107408A1
Application number: DE201110107408
Authority: DE
Inventors: Uwe Allerding; Tilman Rosenberg
Original assignee: Jungheinrich AG
Current assignee: Jungheinrich AG
Priority date: 2011-07-07
Filing date: 2011-07-07
Publication date: 2013-01-10

Abstract

Elektromagnetische Federspeicherbremse in einem Flurförderzeug mit einem in einem Gehäuse angeordneten Elektromagneten, einer axial begrenzt beweglichen, drehfest gelagerten Ankerscheibe im Gehäuse, einem Federpaket im Gehäuse, welches die Ankerscheibe vom Elektromagneten fort gegen eine mit einer Motorwelle gekoppelten Bremsscheibe mit einer vorgegebenen Bremskraft beaufschlagt, wobei eine Dämpfungsvorrichtung vorgesehen ist, durch welche die Bremskraft gedämpft auf die Bremsscheibe übertragen wird.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektromagnetische Federspeicherbremse in einem Flurförderzeug nach Anspruch 1.
Bei elektrisch betriebenen Flurförderzeugen ist es üblich, die Antriebsbremse als elektromagnetische Federspeicherbremse auszuführen. Bei dieser ist die Bremsscheibe mit der Motorwelle gekoppelt, und die Bremsscheibe wird von einer Ankerscheibe und einem Federpaket beaufschlagt, wenn der Elektromagnet stromlos gemacht wird. Gelüftet wird die Bremse durch den Elektromagneten, der im bestromten Zustand die Ankerscheibe anzieht und dadurch das Federpaket vorspannt. Wird die Bremse stromlos gesetzt, erfolgt die Bremsung. Die Höhe des erzeugten Bremsmoments wird von dem jeweiligen Federpaket vorgegeben.
Eine derartige Federspeicherbremse übernimmt üblicherweise die Aufgabe einer Feststell- oder Haltebremse. Bei Fahrzeugen mit einer elektrischen Lenkung kann sie auch als Notstoppeinrichtung im Fehlerfall eingesetzt werden („Failsafebremse”). Fällt bei einer elektrischen Lenkung die Stromversorgung aus, muss dafür Sorge getragen werden, dass das Fahrzeug umgehend abgebremst wird, damit ein ungelenkter Fahrbetrieb verhindert wird. Es ist bei sogenannten Mitgänger-Flurförderzeugen bekannt, derartige Federspeicherbremsen als Betriebsbremse einzusetzen.
Beim Einfallen der Bremse wird die Bremskraft spontan aufgebracht. Dies ist im Haltebetrieb unproblematisch. Bei der Bremsung im „Failsafe”-Fall, z. B. bei Ausfall der Betriebsspannung, wird das Fahrzeug während des Fahrbetriebs schlagartig abgebremst. Dadurch kann der Fahrer gefährdet werden. Ferner besteht die Gefahr, dass Ladung abrutscht.
Es gibt bereits Vorschläge, das Einfallverhalten einer derartigen elektromagnetischen Federspeicherbremse elektronisch zu regeln. Dies ist jedoch bei Ausfall der Betriebsspannung nicht möglich. Es ist ferner bekannt, mehrstufige Magnetbremsen einzusetzen, bei denen im Betrieb die einzelnen Stufen elektrisch nacheinander betätigt werden. Auch bei dieser Ausführungsform kann bei Ausfall der Betriebsspannung keine Bremswirkung eintreten, da alle Stufen gleichzeitig einfallen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektromagnetische Federspeicherbremse zu schaffen, bei der auch im Failsafe-Fall ein abruptes Bremsen vermieden wird.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Bei der erfindungsgemäßen elektromagnetischen Federspeicherbremse ist eine Dämpfungsvorrichtung oder eine Feder vorgesehen, durch welche die volle Bremskraft gedämpft bzw. allmählich auf die Bremsscheibe übertragen wird. Im Bremsfall wird die volle Bremskraft nicht unmittelbar wirksam, sondern wird erst allmählich aufgebaut, sodass das Fahrzeug deutlich sanfter abgebremst wird. Die absolute Höhe des für die Bremse aufzubringenden Bremsmoments wird durch die Dämpfungsvorrichtung bzw. die Feder nicht beeinflusst. Der bei der Erfindung vorgesehene Effekt dauert üblicherweise sehr kurz und mildert den ersten steilen Anstieg des Moments mit Überschwingen ab.
Es sind verschiedene konstruktive Möglichkeiten denkbar, eine derartige Dämpfungsvorrichtung zu realisieren. Eine sieht erfindungsgemäß vor, dass im Gehäuse ein Dämpfungselement parallel zum Federpaket angeordnet ist, das mit der Ankerscheibe gekoppelt ist. Das Dämpfungselement kann z. B. ein hydraulisches Dämpfungselement sein. Im Bremsfall muss das Federpaket zunächst die Dämpfungskraft überwinden, bis es die Ankerscheibe mit seiner inhärenten Kraft gegen die Bremsscheibe andrücken kann.
Alternativ kann auch eine Torsionsfeder vorgesehen werden, die den steilen Anstieg des Brennmoments abmildert.
Bei einer anderen Ausführungsform nach der Erfindung ist vorgesehen, dass mit der Rotorwelle ein Antriebsring gekoppelt ist, auf dem die Bremsscheibe begrenzt drehbar gelagert ist. Zwischen dem Antriebsring und der Bremsscheibe ist ein Mitnehmen angeordnet und zwischen dem Mitnehmer und der Bremsscheibe wirkt die Dämpfungsvorrichtung oder eine Feder. Die Dämpfungsvorrichtung ist hier als Drehdämpfer ausgebildet, der bewirkt, dass das an der Rotorwelle wirkende Drehmoment erst allmählich an der Bremsscheibe aufgebaut wird, wodurch das Bremsmoment ebenfalls langsam aufgebaut wird. Als Feder kann eine Torsionsfeder (Schenkelfeder) vorgesehen sein.
In diesem Zusammenhang sieht eine weitere Ausgestaltung der Erfindung vor, dass der Mitnehmer als radialer Arm des Antriebsrings ausgebildet ist, der in eine radiale Ausnehmung der Bremsscheibe eingreift und zwischen Arm und einer Wand der Ausnehmung die Dämpfungsvorrichtung angeordnet ist. Die Dämpfungsvorrichtung kann von einem Dämpfungselement in der Ausnehmung gebildet sein. Alternativ kann die Ausnehmung eine Kammer bilden, in der sich ein Dämpfungsfluid befindet. Der Arm ist so ausgebildet, dass seine Bewegung in der Kammer vom Bremsfluid gedämpft wird. Derartige Dämpfungsvorrichtungen sind vielfach als sogenannte Fluiddrehdämpfer bekannt. So kann der Arm mit mehreren radialen, in Umfangsrichtung beabstandeten Rippen versehen sein, die Löcher aufweisen und/oder Spalten mit der zugekehrten Wand der Ausnehmung bilden. Bei einer Relativdrehung von Rippen und Bremsscheibe wird das viskose Fluid durch Löcher und/oder Spalten gepresst, was eine dämpfende Wirkung zur Folge hat.
Um wiederkehrend einen langsamen Aufbau des Bremsmoments zu erzeugen, ist es vorteilhaft, wenn der Dämpfungsvorrichtung eine Rückstellfeder zugeordnet ist. Diese sorgt dafür, dass die Dämpfungsvorrichtung nach Betätigung in einen Ausgangszustand zurückgeführt wird.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert.
1 zeigt einen Schnitt durch eine Federspeicherbremse nach der Erfindung,
2 zeigt eine Vorderansicht einer Bremsscheibe für eine Federspeicherbremse nach der Erfindung in abgewandelter Ausführung,
3 zeigt eine ähnliche Ansicht wie 2 mit einer weiteren abgewandelten Ausführung der Bremsscheibe.
4 zeigt perspektivisch eine Bremsscheibe und Nabe einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung.
5 zeigt perspektivisch eine Schenkelfeder für die Bremsscheibe nach 4.
6 zeigt den Zusammenbau von Bremsscheibenabe und Schenkelfeder.
Eine elektromagnetische Federspeicherbremse 10 in 1 weist ein Gehäuse 12 auf, in dem ein Elektromagnet 14 angeordnet ist. Auf der einen Seite des Gehäuses 12 ist eine Ankerscheibe 16 vorgesehen, die begrenzt axial beweglich, jedoch bezüglich des Gehäuses 12 drehfest ist. Im Gehäuse befindet sich ein Federpaket 18, das auf die Ankerscheibe 16 wirkt und diese von dem Gehäuse 12 fort zu drücken versucht. Bei einer Bestromung des Elektromagneten 14 (die Stromversorgung ist nicht dargestellt) wird die Ankerscheibe unter Überwindung der Federkraft gegen das Gehäuse 12 gehalten. Eine Platte 20 ist mittels Schrauben, von denen eine bei 22 dargestellt ist und einer Abstandshülse 24 im Abstand von Ankerscheibe 16 am Gehäuse 12 angebracht. In dem Spalt zwischen Ankerscheibe 16 und Platte 20 ist eine Bremsscheibe 26 angeordnet mit Bremsbelägen 28 auf beiden Seiten. Ein innerer Ring 30 der Bremsscheibe 26 weist eine gezahnte axiale Durchbohrung 32 auf zur Aufnahme des gezahnten Abschnitts einer nicht dargestellten Motorwelle. Die Motorwelle gehört zu einem Antriebs- bzw. Fahrmotor eines nicht weiter dargestellten Flurförderzeugs. Die bis hier dargestellte elektromagnetische Federspeicherbremse ist konventionell.
Im Gehäuse 12 ist – wie bei 38 dargestellt – ein hydraulisches Dämpfungselement angeordnet. Es ist mit der Ankerscheibe 16 gekoppelt. Sobald die Bestromung des Elektromagneten 14 fortfällt, versucht das Federpaket 18 die Ankerscheibe 16 gegen die Bremsscheibe 26 zu pressen, um ein Bremsmoment zu erzeugen. Das hydraulische Dämpfungselement 38 versucht zunächst diesen Vorgang zu verhindern und ermöglicht dem Federpaket 18 erst allmählich, die volle Bremskraft aufzubringen. Dadurch wird das Bremsmoment erst allmählich aufgebaut.
Das hydraulische Dämpfungselement 38 kann eine Rückstellfeder aufweisen, was im Einzelnen nicht dargestellt ist, ebenso nicht die Wirkungsweise des Dämpfungselements. Derartige Dämpfungselemente sind jedoch an sich bekannt.
Bei der Ausführungsform nach 2 ist eine Bremsscheibe 26a mit einem Bremsbelag 28 auf einem Antriebsring 40 drehbar gelagert. Der Antriebsring ist mit der Zahnung 32 nach 1 versehen, wodurch er mit der nicht gezeigten Motorwelle gekoppelt werden kann. Der Antriebsring 40 hat einen radialen Arm 42, der in eine Ausnehmung 44 der Bremsscheibe 26a eingreift. Die Breite der Ausnehmung 44 ist größer als die Breite des Arms 42. in der Ausnehmung 44 ist ein Dämpfungselement 46 angeordnet. Im Bremsfall wird zwar vom Federpaket (hier nicht dargestellt) die Ankerscheibe mit der inhärenten Kraft des Federpakets gegen die Bremsscheibe 26a angepresst. Die Bremskraft wird gleichwohl erst langsam aufgebaut, weil das Antriebsmoment an der Motorwelle und am Antriebsring 40 erst allmählich, bedingt durch das Dämpfungselement 46, auf die Bremsscheibe 26a übertragen werden kann.
Bei der Ausführungsform nach 3 ist eine Bremsscheibe 26b vergleichbar mit der Ausführungsform nach 2 begrenzt drehbeweglich auf einem Antriebsring 40a belagert, der ebenfalls in oben beschriebener Weise mit der Motorwelle gekoppelt ist. Ein Mitnehmerarm, der radial vom Antriebsring 40a abgeht, erstreckt sich in eine Kammer 48 der Bremsscheibe 26b, die mit einem viskosen Fluid gefüllt ist. Vom Mitnehmerarm 42a erstrecken sich zu beiden Seiten in Umfangsrichtung Arme 50, 52, von denen auf gegenüberliegenden Seiten radiale Rippen 54 abgehen. Die Rippen 54 bilden mit der Wandung der segmentförmigen Kammer 48 Spalten. Bei einer Bewegung des Mitnehmers 42a in der Kammer 48 bewegen sich die Rippen 52 mit und dampfen dadurch die Bewegung in der Kammer 48, weil das viskose Medium durch Spalten und/oder Löcher in den Rippen 50 hindurchgepresst werden muss. Auch bei dieser Ausführungsform wird daher das Moment am Antriebsring 40 erst allmählich vollständig an der Bremsscheibe 26b aufgebaut, sodass auch hier das Bremsmoment erst allmählich aufgebaut wird.
In 4 ist eine Bremsscheibe 26c zu erkennen mit einem Bremsbelag 28. Sie ist wie auch bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform auf einem Antriebsring 40a mit einer Zahnung 32 drehbar gelagert. Eine kreisförmige Ausnehmung 60 zwischen Antriebsring 40a und der Bremsscheibe 26c dient zur Aufnahme einer Schenkelfeder 62, wie sie in 4 dargestellt ist. Die Schenkelfeder umgibt mithin den Antriebsring 40a und erstreckt sich mit einem Schenkel 66 in einer Ausnehmung 64 des Rotors bzw. der Bremsscheibe 26c. Dies ist in der Untersicht in 6 deutlich zu erkennen. Bei einer Drehung des Antriebrings 40a wird zunächst die Schenkelfeder 62 tordiert, bis die volle Bremskraft auf den Antriebsring 40a wirkt, wenn die Bremse eingefallen ist. Zwischen Bremsscheibe und Ankerscheibe 16 bzw. Scheibe 20 wirkt die volle Kraft der Federn 18, aber das hierdurch aufgebrachte Bremsmoment wird erst allmählich auf den Antriebsring 40a wirksam. Mithin wird die Bremskraft erst allmählich aufgebaut. Wenn mehrfach der Begriff „allmählich” verwendet wird, muss dies nicht bedeuten, dass der Vorgang des allmählichen Aufbaus der Bremskraft über einen längeren Zeitraum vor sich geht. Vielmehr kann dies in Bruchteilen von Sekunden geschehen. Mit anderen Worten, der sonst sehr steile Anstieg beim Aufbringen der Bremskraft wird durch die beschriebenen Maßnahmen abgemildert.

Claims

Elektromagnetische Federspeicherbremse in einem Flurförderzeug mit einem in einem Gehäuse angeordneten Elektromagneten, einer axial begrenzt beweglichen, drehfest gelagerten Ankerscheibe im Gehäuse, einem Federpaket im Gehäuse, welches die Ankerscheibe vom Elektromagneten fort gegen eine mit einer Motorwelle gekoppelten Bremsscheibe mit einer vorgegebenen Bremskraft beaufschlagt, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mittel vorgesehen ist, durch welche die Bremskraft allmählich vollständig auf die Bremsscheibe (26, 26a, 26b) übertragen wird.
Federspeicherbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Gehäuse (12) ein Dämpfungselement (38) parallel zum Federpaket (18) angeordnet ist, das mit der Ankerscheibe (16) gekoppelt ist.
Federspeicherbremse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein hydraulisches Dämpfungselement vorgesehen ist.
Federspeicherbremse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass an die Motorwelle ein Antriebsring (40, 40a) gekoppelt ist, auf den die Bremsscheibe (26a, 26b) begrenzt drehbar gelagert ist, zwischen dem Antriebsring (40, 40a) und der Bremsscheibe (26a, 26b) ein Mitnehmer (42, 42a) angeordnet ist und zwischen dem Mitnehmer (42, 42a) und der Bremsscheibe (26a, 26b) die Dämpfungsvorrichtung oder eine Feder, insbesondere Torsionsfeder, wirkt.
Federspeicherbremse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Mitnehmer (42a) als radialer Arm des Antriebsrings (40) ausgebildet ist, der in eine radiale Ausnehmung (44) der Bremsscheibe (26a) eingreift und zwischen Arm (42) und einer Wand der Ausnehmung (44) die Dämpfungsvorrichtung angeordnet ist.
Federspeicherbremse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Dämpfungselement (46) in der Ausnehmung (44) angeordnet ist.
Federspeicherbremse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung eine Kammer (48) bildet, in der sich ein viskoses Fluid befindet und der Arm (42a) so ausgebildet ist, dass eine Bewegung in der Kammer (48) vom Fluid gedämpft wird.
Federspeicherbremse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Arm (42a) mit mehreren radialen, in Umfangsrichtung beabstandeten Rippen (54) versehen ist, die Löcher aufweisen und/oder Spalte mit der zugekehrten Wand der Kammer bilden.
Federspeicherbremse nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungsvorrichtung mit einer Rückstellfeder versehen ist.