-
Die Erfindung betrifft eine Bremsanordnung.
-
Es ist allgemein bekannt, dass bei einer elektromagnetisch betätigbaren Bremse bei Bestromung einer Bremsspule die Bremse gelüftet wird und bei Nicht-Bestromung die Bremse einfällt.
-
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, Bremse weiterzubilden, wobei die Geräuschemission verringert werden soll.
-
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei der Bremsanordnung nach den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
-
Wichtige Merkmale der Erfindung bei der Bremsanordnung, insbesondere elektromagnetisch betätigbare Bremsanordnung, mit einer abzubremsenden Welle, insbesondere Rotorwelle eines Elektromotors, sind, dass die Bremsanordnung eine Spule mit Spulenkern, eine Ankerscheibe und ein zwischen Ankerscheibe und Spulenkörper angeordnetes Dämpfungsblech aufweist,
wobei an der Ankerscheibe zumindest ein Dämpfungsteil vorgesehen ist, welches das Dämpfungsblech von der Ankerscheibe zumindest in einem den Berührbereich zwischen Dämpfungsblech und Dämpfungsteil umgebenden Bereich beabstandet,
wobei das Dämpfungsteil konzentrisch zur Wellenachse angeordnet ist, insbesondere wobei der Radialabstand des Dämpfungsteils größer als der Radius der abzubremsenden Welle ist, insbesondere größer als im von der Bremsanordnung überdeckten axialen Bereich zwischen Ankerscheibe und Spulenkern.
-
Von Vorteil ist dabei, dass eine sehr wirksame Geräuschminderung erreichbar ist, insbesondere beim Lüften der Bremsanordnung. Denn das Auftreffen der Ankerscheibe auf den Spulenkern wird durch das vorgelagerte elastisch an der Ankerscheibe abgestützte Dämpfungsteil verhindert. Durch einen großen Durchmesser des Dämpfungsteils sind besonders einfach und gut Geräuschminderungen erreichbar. Denn das Dämpfungsteil ist umlaufend
-
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das jeweilige Dämpfungsteil in einer an der Ankerscheibe angeordneten Nut, insbesondere in einer zum Spulenkörper hin geöffneten Nut, aufgenommen. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfache Herstellung und ein sicherer Sitz des Dämpfungsteils ermöglicht ist.
-
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist ein erstes Dämpfungsteil auf einem größeren Radialabstand angeordnet als ein zweites Dämpfungsteil,
insbesondere wobei das erste Dämpfungsteil aus einem weniger elastischen Material als das zweite Dämpfungsteil gefertigt ist. Von Vorteil ist dabei, dass die Federkennlinie nichtlinear gestaltbar ist. Denn bei kleinen Auslenkungen ist eine lineare Federkennlinie und bei größeren Auslenkungen, ab denen das härtere Dämpfungsteil in Kontakt kommt, eine steilere Federkennlinie bewirkbar. Somit wird die Ankerscheibe bei Erstkontakt des Dämpfungsblechs mit dem Spulenkern sanft und bei zunehmender Zustellung härter abgebremst.
-
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ragt das erste Dämpfungsteil im eingefallenen Zustand der Bremse, also nicht im gelüfteten Zustand, axial weiter zum Dämpfungsblech hervor als das zweite Dämpfungsteil. Von Vorteil ist dabei, dass durch die unterschiedlichen axialen Ränder der beiden Dämpfungsteile die Form der Kennlinie vorgebbar ist und somit eine Optimierung der Geräuschdämpfung erreichbar ist.
-
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die abzubremsende Welle eine Verzahnung auf oder mit einem Verzahnungsteil drehfest verbunden ist,
wobei die Innenverzahnung eines Belagträgers im Eingriff steht mit der Verzahnung, insbesondere des Verzahnungsteils, zur drehfesten, axial, insbesondere also in Wellenachsrichtung, bewegbaren Verbindung des Belagträgers mit der abzubremsenden Welle,
wobei die Ankerscheibe mit dem Spulenkern drehfest, insbesondere spielbehaftet drehfest, aber axial bewegbar, verbunden ist. Von Vorteil ist dabei, dass die Erfindung bei einer Federdruckbremse anwendbar ist.
-
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Ankerscheibe aus einem ferromagnetischen Material gefertigt, insbesondere aus Stahl,
wobei die Ankerscheibe axial zwischen Belagträger und Spule angeordnet ist. Von Vorteil ist dabei, dass ein kostengünstiger Werkstoff einsetzbar ist.
-
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die jeweilige Nut, insbesondere jede Nut, jeweils als Ringnut, insbesondere also in Umfangsrichtung umlaufende Ringnut, ausgeführt. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfache Fertigung ausführbar ist, insbesondere muss nur die Ankerscheibe durch Einbringen einer Nut bearbeitet werden und ein O-Ring eingelegt werden. Somit ist die Erfindung in kostengünstiger Weise ausführbar.
-
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das oder jedes Dämpfungsteil als O-Ring, insbesondere aus Gummi, ausgebildet. Von Vorteil ist dabei, dass ein kostengünstiges Teil verwendbar ist.
-
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Dämpfungsblech aus Stahl gefertigt. Von Vorteil ist dabei, dass das von der Spule erzeugte Magnetfeld nicht nur die Ankerscheibe sondern auch das Dämpfungsblech anzieht.
-
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Dämpfungsblech von einem mit der Ankerscheibe verbundenen Begrenzungsmittel axial begrenzt, insbesondere an die Ankerscheibe angepresst,
insbesondere wobei das Begrenzungsmittel durch das Dämpfungsblech hindurchragt und auf der dem Spulenkern zugewandten Seite des Dämpfungsblechs einen verbreiterten Kopf aufweist,
insbesondere wobei das Begrenzungsmittel eingeschraubt ist in eine Gewindebohrung der Ankerscheibe oder durch eine axial durchgehende Bohrung der Ankerscheibe hindurchragt und auf der vom Spulenkern abgewandten Seite der Ankerscheibe mit einer auf einen Gewindebereich des Begrenzungsmittels aufgeschraubten Mutter schraubverbunden ist. Von Vorteil ist dabei, dass als Begrenzungsmittel eine Schraube verwendbar ist, deren Schraubenkopf die Begrenzung des relativen Abstandes des Dämpfungsblechs zur Ankerscheibe hin bewirkt.
-
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind zwischen Spulenkern und Ankerscheibe angeordnete Federelemente an der Ankerscheibe und am Spulenkern abgestützt oder sind an dem Dämpfungsblech und am Spulenkern abgestützt,
insbesondere so dass die von den Federelementen erzeugte, auf die Ankerscheibe wirkende Federkraft entgegen der der bei Bestromung der Spule auf die Ankerscheibe wirkendenden Magnet-Kraft wirkt. Von Vorteil ist dabei, dass die Federelemente bei Nichtbestromung der Spule die Bremse in den eingefallenen Zustand versetzen, indem sie die Ankerscheibe weg von dem Spulenkern hin zum Belagträger drücken, der dabei auf die auf der von der Ankerscheibe abgewandten Seite des Belagträgers angeordnete Bremsfläche gedrückt wird Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist am Belagträger axial beidseitig jeweils ein Bremsbelag angeordnet ist,
-
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung drücken bei Nicht-Bestromung der Spule die Federelemente die Ankerscheibe zum Belagträger hin, so dass der Belagträger mit seinem der Bremsfläche zugewandten Bremsbelag auf die Bremsfläche gedrückt wird,
insbesondere wobei die Bremsfläche an einem Gehäuseteil des Motors angeordnet ist. Von Vorteil ist dabei, dass bei Stromeinfall die Bremswirkung automatisch bewirkbar ist.
-
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Spule als Ringspule ausgeführt und ist in einer entsprechenden Ausnehmung, insbesondere Ringnut, des Spulenkerns aufgenommen. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfache Herstellung ausführbar ist.
-
Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Erfindung ist nicht auf die Merkmalskombination der Ansprüche beschränkt. Für den Fachmann ergeben sich weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und/oder einzelnen Anspruchsmerkmalen und/oder Merkmalen der Beschreibung und/oder der Figuren, insbesondere aus der Aufgabenstellung und/oder der sich durch Vergleich mit dem Stand der Technik stellenden Aufgabe.
-
Die Erfindung wird nun anhand von Abbildungen näher erläutert:
-
In der 1 ist ein Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Bremsanordnung gezeigt.
-
In der 2 ist ein vergrößerter Ausschnitt gezeigt.
-
In der 3 ist ein Teilausschnitt einer weiteren erfindungsgemäßen Bremsanordnung gezeigt.
-
In der 4 ist ein weiterer Teilausschnitt hierzu gezeigt.
-
In der 5 ist eine Draufsicht auf eine Ankerscheibe 11 der Ausführung nach 3 beziehungsweise 4 gezeigt.
-
In der 6 ist ein alternative Dämpfungsteil 60 für die Bremsanordnung gezeigt.
-
Wie in 1 gezeigt, ist ein Spulenkörper 3 mit dem eine Bremsfläche aufweisenden Gehäuseteil 9 eines Elektromotors drehfest verbunden. Dabei nimmt das Gehäuseteil 9 ein Lager einer von der Bremsanordnung abzubremsenden Welle auf. Somit ist die Welle, insbesondere eine Rotorwelle eines Elektromotors, im Gehäuseteil 9 des Elektromotors gelagert. An der Welle ist eine Mitnehmerverzahnung angeordnet, deren Zähne in axialer Richtung, also Wellenachsrichtung sich erstrecken.
-
Ein Belagträger 8, der axial beidseitig mit Bremsbelägen 7 verbunden ist, weist eine Innenverzahnung auf, die mit der Mitnehmerverzahnung im Eingriff steht. Somit ist der Belagträger 8 drehfest mit der welle verbunden, aber axial verschiebbar auf ihr angeordnet.
-
Eine axial zwischen Belagträger 8 und Spulenkörper 3 angeordnete Ankerscheibe 11 ist an axial sich erstreckenden, den Spulenkörper 3 mit dem Gehäuseteil 9 verbindenden Bolzen geführt. Somit ist die Ankerscheibe drehfest mit dem Spulenkörper 3 verbunden, aber axial bewegbar angeordnet.
-
Der Spulenkörper weist eine Ausnehmung auf, in welcher eine als Ringspule ausgeführte Spule 4, insbesondere Bremsspule, angeordnet ist. Die Ausnehmung ist im Wesentlichen einer umlaufenden Ringnut entsprechend ausgeführt.
-
Dabei ist die Ringspule samt ihres sie umgebenden Spulenträgers 5 in der Ausnehmung aufgenommen. Die Ringachse ist parallel, insbesondere identisch, zur Wellenachse ausgerichtet.
-
Federelemente 10, welche in Umfangsrichtung voneinander beabstandet sind, insbesondere voneinander regelmäßig beabstandet sind, stützen sich am Spulenkörper 3 ab und drücken auf die Ankerscheibe.
-
Auf diese Weise ist es ermöglicht, dass bei Bestromung der Spule die aus ferromagnetischem Stahl gefertigte Ankerscheibe 11 in Richtung des Spulenkörpers angezogen wird, insbesondere entgegen der von den Federelementen 10 erzeugten elastischen Kraft.
-
Bei Nicht-Bestromung wird die Ankerscheibe 11 axial vom Spulenkörper 3 weg auf den Belagträger 8 gedrückt, dessen zur Ankerscheibe 11 zugewandter Bremsbelag 7 somit mit der Ankerscheibe 11 in Reibschluss kommt und dessen von der Ankerscheibe 11 abgewandter Bremsbelag 7 auf die Bremsfläche des Gehäuseteils 9 gedrückt wird und somit dort in Reibschluss kommt.
-
Auf der dem Spulenkörper 3 zugewandten axialen Stirnseite der Ankerscheibe 11 ist ein Dämpfungsblech 2 angeordnet.
-
Wie in 2 gezeigt ist das Dämpfungsblech 2 mittels Bolzen 31 in Umfangsrichtung formschlüssig verbunden mit der Ankerscheibe 11, da die Bolzen 31 durch eine axial verlaufende Ausnehmung der Ankerscheibe geführt sind. Auf der vom Spulenkörper abgewandten Seite der Bolzen 31 ist eine Mutter 32 auf einen Gewindebereich des Bolzens aufgeschraubt, so dass der verbreiterte, dem Spulenkörper 3 zugewandte Bolzenkopf das Dämpfungsblech gegen die Ankerscheibe 11 drückt oder zumindest axial begrenzt, wenn dabei ein Spiel zwischen Bolzenkopf und Dämpfungsblech vorgesehen wird.
-
In einem anderen erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel wird statt des Bolzens eine Schraube verwendet und/oder die Schraube wird nur in eine Gewindebohrung der Ankerscheibe eingeschraubt, um die in Umfangsrichtung formschlüssige Verbindung herzustellen.
-
Das Dämpfungsblech 2 weist zur Durchführung des jeweiligen Bolzens 31 oder der jeweiligen Schraube eine Ausnehmung auf, insbesondere eine als Ausstanzung hergestellte Ausnehmung.
-
An der Ankerscheibe 11 ist an ihrem radial äußeren Rand eine Nut vorgesehen, die ein elastisches Dämpfungselement 1, insbesondere O-Ring, aufnimmt. Dieser ragt axial etwas hervor, so dass er aus der Ankerscheibe 11 sozugsagen heraussteht. Somit ist das Dämpfungsblech 2 beabstandet von der Ankerscheibe 11 mittels des Dämpfungselements 1, insbesondere zumindest in der näheren Umgebung des Dämpfungselements. Nur im Bereich der Bolzenköpfe ist je nach Bemessung des dortigen Spiels ein geringerer oder verschwindender Abstand zwischen Dämpfungsblech 2 und Ankerscheibe 11.
-
Das elastische Dämpfungselement 1, insbesondere O-Ring, ist konzentrisch angeordnet zur abzubremsenden Welle. Das Dämpfungselement 1 umgibt also die Ankerscheibe 11 in Umfangsrichtung. Der Radialabstand des Dämpfungselements 1 ist also größer als der Radius der abzubremsenden Welle, insbesondere zumindest im von der Bremsanordnung überdeckten axialen Bereich. Insbesondere ist der Radialabstand des Dämpfungselements 1 sogar größer als der größte Radius des Spulenkörpers 3 der Spule 4.
-
Über das Dämpfungselement 1 hinaus sind zusätzlich oder alternativ weitere Dämpfungsteile 30 angeordnet. Allerdings sind diese Dämpfungsteile 30 auf kleinerem Radialabstand angeordnet als das am äußeren Umfang der Ankerscheibe 11 angeordnete Dämpfungsteil 1.
-
Die beiden Dämpfungsteile 30 sind wiederum konzentrisch ausgerichtet zur abzubremsenden Welle. Somit gleicht die Ringachse der als O-Ring ausgeführten Dämpfungsteile 30 der Achse der abzubremsenden Welle.
-
Ein erstes der beiden Dämpfungsteile 30 ist auf einem kleineren Radialabstand angeordnet als ein zweites der beiden Dämpfungsteile 30. Die beiden Dämpfungsteile 30 sind mit gleichem Querschnitt und aus gleichem Material ausgeführt. Somit ist nur ihr Ringdurchmesser verschieden groß.
-
Beide Dämpfungsteile 30 ragen wiederum aus der Ankerscheibe 11 etwas hervor, so dass das an ihnen anliegende Dämpfungsblech 2 von der Ankerscheibe 11 beabstandet ist, insbesondere zumindest in dem zum Berührbereich benachbarten Bereich, solange die Bremsanordnung nicht gelüftet ist, also so lange die Spule 4 nicht bestromt ist.
-
Bei einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel ist das Dämpfungsteil 1 verzichtbar, so dass also nur noch die Dämpfungsteile 30 vorhanden sind.
-
Bei einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel ist einer der beiden Dämpfungsteile 30 aus weniger elastischem Material ausgeführt und/oder weist einen geringeren Ringquerschnitt auf, wobei er weniger aus der Ankerscheibe 11 zum Spulenkörper 3 hin herausragt. Somit berührt vor dem Lüften oder beim Lüften zunächst nur das Dämpfungsteil 30 das Dämpfungsblech 2. Das härtere Dämpfungsteil 30, das vorzugsweise auf größerem Radialabstand angeordnet ist als das weichere Dämpfungsteil 30, berührt das Dämpfungsblech 2 erst, wenn die Ankerscheibe derart stark und weit von dem Magnetfeld der Spule 4 angezogen wird, bis das Dämpfungsblech 2 von der Ankerscheibe 11 auf den Spulenkörper 11 axial genügend weit gedrückt wird unter Verformung des weicheren Dämpfungsteils 30. Dabei wird dann auch die radial zwischen dem ersten und zweiten Dämpfungsteil 30 von der Ankerscheibe 11 und dem Dämpfungsblech 2 eingeschlossene Luft komprimiert, was ebenfalls zu einer weiteren zusätzlichen Bedämpfung führt. Das weichere Dämpfungsteil 30 berührt während des Betriebs der Bremsanordnung somit das Dämpfungsblech 2 ununterbrochen; das härtere Dämpfungsteil 30 kommt nur bei der gelüfteten Bremsanordnung in Berührung mit dem Dämpfungsblech 2.
-
Wie in 4 und 5 dargestellt, sind bei einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel zusätzlich zwei Tellerfedern 40 vorgesehen, die zwischen der Ankerscheibe 11 und dem Dämpfungsblech 2 angeordnet sind. Die Verbindungslinien zwischen den beiden Tellerfedern 40 schneidet die Achse der abzubremsenden Welle. Da die Tellerfedern also nur auf der Verbindungslinie liegen, welche die Achse der abzubremsenden Welle schneidet, ist eine Kipplinie für die Ankerscheibe 11 erzeugt, so dass die Kippbewegung um diese Verbindungslinie herum, also in Umfangsrichtung zur Verbindungslinie verläuft. Der Kippwinkel ist dabei abhängig von dem für die Ankerscheibe 11 zugelassenen Spiel bei der Führung durch die mit dem Spulenkörper 3 verbundenen Führungsbolzen. Die Tellerfedern 40 sind auf einem größeren Radialabstand angeordnet als beide Dämpfungsteile 30.
-
Das Dämpfungsteil 1 ist in der umlaufenden Nut eingelegt, wobei es sich elastisch einklemmt. Die Dämpfungsteile 30 und/oder 60 sind in die jeweilige konzentrische Ringnut der Ankerscheibe 11 eingepresst, also kraftschlüssig zwischen den Nutwänden gehalten.
-
Wie in 6 gezeigt, ist auch statt der beiden Dämpfungsteile 30 oder zusätzlich zu diesen ein Dämpfungsteil 60 verwendbar, das wiederum ringförmig ist und in eine Ringnut der Ankerscheibe eingelegt ist und dessen Querschnitt in 6 gezeigt ist. Dabei nimmt die in radialer Richtung, also Wellenradiusrichtung, gemessene Breite des aus der Ringnut herausragenden Abschnitts des Dämpfungsteils 60 ab mit zunehmender Entfernung von der Ankerscheibe 11. Mittels der Formgebung, also der Vorgabe des funktionalen Zusammenhangs zwischen dieser Breite und dieser Entfernung, ist die Federkennlinie vorgebbar, die beim Lüften wirksam ist. Die herausragende Spitze des Dämpfungsteils 60 berührt das Dämpfungsblech 2, insbesondere stets.
-
Bei einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel drücken die Federelemente 10 nicht direkt auf die Ankerscheibe 11 sondern auf das Dämpfungsblech 2, welches dann die Druckkräfte an die Ankerscheibe 11 weiterleitet.
-
Bei einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel ist die Bremsfläche auf einem Blech ausgeführt, das mit dem Spulenkörper 3 drehfest verbunden ist, so dass die Bremsanordnung vorkomplettiert ausgebildet ist und als transportfähige Einheit lagerbar ist und bei Montage an den Elektromotor, insbesondere an dessen der Bremsanordnung zugewandtes Lagerschild, als Einheit anschraubbar ist. Dabei ist das Blech derart dünn, dass bei Nennbremsmoment das Blech zerstört wird, wenn keine Wärmeabfuhr an ein kontaktierendes Teil, insbesondere an ein Gehäuseteil 9, insbesondere an ein Lagerschild, nach Montage der Einheit an den Elektromotor vorhanden ist.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- elastisches Dämpfungselement, insbesondere O-Ring
- 2
- Dämpfungsblech
- 3
- Spulenkörper
- 4
- Spule, insbesondere Bremsspule
- 5
- Spulenträger, insbesondere Kunststoff-Spulenträger
- 6
- Mitnehmerverzahnung der Welle
- 7
- Bremsbelag
- 8
- Bremsbelagträger
- 9
- Gehäuseteil des Elektromotors, insbesondere Lagerschild
- 10
- Federelement, insbesondere Ringfeder
- 11
- Ankerscheibe
- 30
- elastisches Dämpfungselement, insbesondere O-Ring
- 31
- Schraub-Bolzen
- 32
- Mutter
- 40
- Tellerfeder
- 60
- Dämpfungsteil
