DE102014103837B4 - Electromagnetic brake or clutch device with damping means for improved noise reduction - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine elektromagnetische Brems- oder Kupplungseinrichtung (1) mit einer elektromagnetisch betätigbaren Verstelleinheit (25) zum Bereitstellen einer Kraft auf mindestens eine Brems- oder Kupplungsscheibe (7) sowie mit Dämpfungsmitteln (4, 8, 14) zur Geräuschreduzierung. Erfindungsgemäß sind als Dämpfungsmittel ein oder mehrere Dämpfungselemente (4, 8, 14) aus einem viskoelastischen Kunststoffmaterial vorgesehen, wobei das viskoelastische Kunststoffmaterial bei einer Kraftbeanspruchung innerhalb eines Zeitfensters von kleiner etwa 2 Sekunden und bei einer Raumtemperatur von etwa zwischen 20°C und 25°C eine Überspannung von ≥ etwa 10%, vorzugsweise ≥ etwa 30%, bezogen auf seine Gleichgewichtsspannung aufweist.The invention relates to an electromagnetic brake or clutch device (1) with an electromagnetically actuable adjusting unit (25) for providing a force on at least one brake or clutch disc (7) and with damping means (4, 8, 14) for noise reduction. According to the invention, one or more damping elements (4, 8, 14) of a viscoelastic plastic material are provided as damping means, wherein the viscoelastic plastic material at a force load within a time window of less than about 2 seconds and at a room temperature of about between 20 ° C and 25 ° C. has an overvoltage of ≥ about 10%, preferably ≥ about 30%, based on its equilibrium voltage.
Description
Die Erfindung betrifft eine elektromagnetische Brems- oder Kupplungseinrichtung mit einer elektromagnetisch betätigbaren Verstelleinheit zum Bereitstellen einer Kraft auf mindestens einer Brems- oder Kupplungsscheibe sowie mit Dämpfungsmitteln zur Geräuschreduzierung, wobei als Dämpfungsmittel ein oder mehrere Dämpfungselemente aus einem Kunststoffmaterial vorgesehen sind.The invention relates to an electromagnetic brake or clutch device with an electromagnetically actuable adjusting unit for providing a force on at least one brake or clutch disc and with damping means for noise reduction, wherein as damping means one or more damping elements are provided from a plastic material.
Solche elektromagnetische Brems- oder Kupplungseinrichtungen sind z. B. aus
Beim Betrieb von elektromagnetischen Brems- oder Kupplungseinrichtungen treten regelmäßig beim Aufeinandertreffen von mechanischen Elementen unerwünschte Schlaggeräusche und unerwünschte Schwingungen auf. Dabei sind vor allem zwei Arten von störenden Geräuschen zu beobachten. Zum einen ergibt sich beim Betrieb ein sogenanntes „Anzugsgeräusch”, wenn die Ankerscheibe gegen den Spulenträger und damit das Gehäuse angezogen wird und somit in der Regel Stahl auf Stahl auftrifft. Das Anziehen der Ankerscheibe wird dabei in der Regel durch Bestromen der Spule bewirkt. Daneben gibt es das sogenannte „Abfallgeräusch”, wenn die Ankerscheibe beispielsweise mittels Federdruck gegen den Bremsrotor gedrückt wird. Ein solches Abfallgeräusch stellt sich also in dem Moment ein, wenn der Strom von der Spule abgeschaltet wird.In the operation of electromagnetic brake or clutch devices occur regularly when meeting of mechanical elements undesirable impact noise and unwanted vibrations. In particular, two types of disturbing noises can be observed. On the one hand results in the operation of a so-called "suit noise" when the armature disc is tightened against the bobbin and thus the housing and thus usually impacts steel on steel. The tightening of the armature disk is usually effected by energizing the coil. In addition, there is the so-called "waste noise" when the armature disk is pressed, for example by means of spring pressure against the brake rotor. Such a waste sound thus sets in the moment when the current is turned off by the coil.
Insbesondere dann, wenn die Brems- oder Kupplungseinrichtungen in der Nähe von Personen betrieben werden, wie zum Beispiel die elektromagnetischen Bremseinrichtungen in Fahrstühlen, gilt es, solche unerwünschten Geräusche zu vermeiden. Es sind bereits unterschiedliche Dämpfungsmittel zur Geräuschreduzierung bei solchen elektromagnetischen Brems- oder Kupplungseinrichtungen bekannt. So schlägt beispielsweise die
Weitere Dämpfungsmittel bei elektromagnetischen Bremseinrichtungen, beschreibt die
Problematisch bei den bisher bekannten Dämpfungsmitteln in elektromagnetischen Brems- oder Kupplungseinrichtungen ist die Tatsache, dass die vorgesehenen Dämpfungsmittel regelmäßig auch einen negativen Einfluss auf das Drehmomentverhalten und das Schaltverhalten der elektromagnetischen Brems- oder Kupplungseinrichtung haben. Dabei ist der negative Einfluss umso größer, je steiler die Federkennlinie der verwendeten Dämpfungsmittel ist.The problem with the previously known damping means in electromagnetic brake or clutch devices is the fact that the proposed damping means regularly have a negative impact on the torque behavior and the switching behavior of the electromagnetic brake or clutch device. The negative influence is greater, the steeper the spring characteristic of the damping means used.
Hier setzt die vorliegende Erfindung an.This is where the present invention begins.
Die Erfindung hat das Ziel, die bekannten elektromagnetischen Brems- oder Kupplungseinrichtungen so weiter zu bilden, dass einerseits die Schaltgeräusche bei der Betätigung der elektromagnetischen Brems- oder Kupplungseinrichtung effizient reduziert werden und andererseits die eingesetzten Dämpfungsmittel das Drehmomentverhalten der elektromagnetischen Brems- oder Kupplungseinrichtung nicht oder nur gering beeinflussen.The invention has the goal of further developing the known electromagnetic brake or clutch devices so that on the one hand the switching noise when operating the electromagnetic brake or clutch device are efficiently reduced and on the other hand, the damping means used the torque behavior of Electromagnetic brake or clutch device not or only slightly influence.
Dieses Ziel wird durch eine elektromagnetischen Brems- oder Kupplungseinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved by an electromagnetic brake or clutch device with the features of
Weiterbildungen einer solchen elektromagnetischen Brems- oder Kupplungseinrichtung sind in den Unteransprüchen angegeben.Further developments of such an electromagnetic brake or clutch device are specified in the subclaims.
Dabei beruht die Erfindung im Wesentlichen darauf, dass das für das eine oder die mehreren Dämpfungselemente vorgesehene Kunststoffmaterial ein viskoelastisches Kunststoffmaterial ist, wobei das viskoelastische Kunststoffmaterial bei einer Kraftbeanspruchung, wie dies durch die Bewegung des Ankers hervorgerufen wird, innerhalb eines Zeitfensters von kleiner etwa zwei Sekunden und bei einer gegebenen Raumtemperatur von etwa zwischen 20°C und 25°C eine Überspannung von ≥ etwa 10%, vorzugsweise ≥ etwa 30%, bezogen auf seine Gleichgewichtsspannung aufweist.The invention is essentially based on the fact that the provided for the one or more damping elements plastic material is a viscoelastic plastic material, wherein the viscoelastic plastic material under a force stress, as caused by the movement of the armature, within a time window of less than about two seconds and at a given room temperature of about between 20 ° C and 25 ° C has an overvoltage of ≥ about 10%, preferably ≥ about 30%, based on its equilibrium stress.
Erfindungsgemäß kommt also ein besonderes Kunststoffmaterial in Form von ein oder mehreren Dämpfungselementen als Dämpfungsmittel zum Einsatz. Hierbei handelt es sich um ein viskoelastisches Kunststoffmaterial, das hinsichtlich seiner Eigenschaften besonders ausgewählt ist, nämlich derart, dass bei einer Kraftbeanspruchung innerhalb eines kleinen Zeitfensters von bis zu etwa 2 Sekunden eine Überspannung auftritt, die mindestens 10%, vorzugsweise größer 30%, als die Gleichgewichtsspannung ist.Thus, according to the invention, a special plastic material in the form of one or more damping elements is used as damping means. This is a viscoelastic plastic material, which is particularly selected in terms of its properties, namely such that at a force load within a small time window of up to about 2 seconds, an overvoltage occurs, which is at least 10%, preferably greater than 30% Equilibrium tension is.
Durch diese besondere Materialauswahl ist gewährleistet, dass die Dämpfungselemente beim Schalten des Ankers kurzzeitig eine hohe Gegenkraft (Überspannung) entwickeln, die das harte Aufschlagen des Ankers mindert, um dann innerhalb einer sogenannten Relaxationszeit in einem Gleichgewichtszustand überzugehen. Diese durch Überspannung erzeugte Gegenkraft wird durch die beim Schalten der Bremse auftretende hohe Beschleunigung bzw. schnelle Bewegung des Ankers hervorgerufen. Diese Kraft wird nun gezielt ausgenutzt, um die Ankerbewegung entscheidend zu verlangsamen, aufgrund der einsetzenden Relaxation hat diese jedoch keinen oder nur einen geringen Drehmomenteinfluss.This special choice of material ensures that the damping elements briefly develop a high counterforce (overvoltage) during switching of the armature, which reduces the hard impact of the armature, and then changes over to an equilibrium state within a so-called relaxation time. This opposing force generated by overvoltage is caused by the occurring during switching of the brake high acceleration or rapid movement of the armature. This force is now deliberately exploited to slow down the armature movement crucial, but due to the onset of relaxation, this has no or only a small torque influence.
In einer Weiterbildung der Erfindung, die für sich genommen jedoch auch eigenständigen Charakter hat und unabhängig vom Gegenstand des Anspruchs 1 eingesetzt werden kann, zeichnet sich das viskoelastische Kunststoffmaterial des oder der eingesetzten Dämpfungselemente durch eine Relaxationszeit von etwa 0,001 bis etwa 20 Sekunden, gemessen bei einer Raumtemperatur von etwa zwischen 20°C und 25°C, aus.In a further development of the invention, which in itself, however, has an independent character and can be used independently of the subject matter of
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kommen ein oder mehrere Dämpfungselemente, die ring- oder plattenförmig ausgebildet sein können, zum Einsatz, die als PUR-Elastomer (Polyurethan-Elastomer) ausgebildet sind und einen mechanischen Verlustfaktor von etwa zwischen 0,35 bis 0,55 (nach ISO 10846-2) aufweisen. Der verwendete Werkstoff sollte dabei eine sogenannte Rückprallelastizität von etwa 8% bis 20% nach DIN 3512 aufweisen.In a preferred embodiment of the invention, one or more damping elements, which may be ring-shaped or plate-shaped, are used, which are formed as PUR elastomers (polyurethane elastomers) and have a mechanical loss factor of approximately between 0.35 to 0.55 (according to ISO 10846-2). The material used should have a so-called rebound resilience of about 8% to 20% according to DIN 3512.
In einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die elektromagnetische Brems- oder Kupplungseinrichtung eine Ankerscheibe aufweist, die in Richtung einer Reibscheibe, der sogenannten Brems- oder Kupplungsscheibe axial bewegbar ist zum Kuppeln oder Bremsen, sowie mit mindestens einer durch die Ankerscheibe greifende Hülse. Dabei können an dieser Hülse oder neben dieser Hülse ein oder mehrere der vorerwähnten Dämpfungselemente herum platziert sein.In a further embodiment of the invention, it is provided that the electromagnetic brake or clutch device has an armature disk which is axially movable in the direction of a friction disk, the so-called brake or clutch disk for coupling or braking, as well as with at least one sleeve engaging through the armature disk. In this case, one or more of the above-mentioned damping elements can be placed around this sleeve or next to this sleeve.
In einer anderen Ausführung der Erfindung können ein oder mehrere Dämpfungselemente zwischen der Ankerscheibe und einer gegenüberliegenden Anlagefläche vorgesehen werden.In another embodiment of the invention, one or more damping elements may be provided between the armature disc and an opposing abutment surface.
Darüber hinaus sieht die Erfindung in einer bevorzugten Ausführungsform vor, jeweils paarweise zwei plattenförmige Dämpfungselemente aus viskoelastischem Kunststoff um die erwähnte Hülse der elektromagnetischen Brems- oder Kupplungseinrichtung herum anzuordnen. Dabei sind die Dämpfungselemente bevorzugterweise dort lösbar festgelegt. Hierfür kann eine geeignete Trägervorrichtung, die zum Beispiel U-förmig ausgebildet ist, bereit gestellt werden. Dabei können insbesondere plattenförmige Dämpfungselemente zum Einsatz kommen, die an der Trägervorrichtung z. B. klemmend befestigt sind.In addition, the invention provides in a preferred embodiment, in pairs to arrange two plate-shaped damping elements made of viscoelastic plastic around said sleeve of the electromagnetic brake or clutch device around. The damping elements are preferably detachably fixed there. For this purpose, a suitable support device, which is for example U-shaped, can be provided. In particular, plate-shaped damping elements can be used, which are connected to the carrier device z. B. are fixed by clamping.
In einer besonderen Ausführung der Erfindung ist die Trägervorrichtung käfigförmig gestaltet und aus Kunststoff hergestellt. Die plattenförmigen Dämpfungselemente sind dann in die Trägervorrichtung eingeklemmt. Aufgrund der klemmenden Halterung ist es vorteilhafterweise nicht notwendig, irgendwelche Klebemittel oder andere Befestigungsmittel zusätzlich vorzusehen.In a particular embodiment of the invention, the support device is designed cage-shaped and made of plastic. The plate-shaped damping elements are then clamped in the carrier device. Due to the clamping support, it is advantageously not necessary to additionally provide any adhesives or other fastening means.
In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist die Trägervorrichtung um oder an einer oder mehreren Hülsen der elektromagnetischen Brems- oder Kupplungseinrichtung festgelegt.In a particular embodiment of the invention, the carrier device is fixed around or on one or more sleeves of the electromagnetic brake or clutch device.
Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass die elektromagnetische Brems- oder Kupplungseinrichtung eine Federdruckbremse, eine Permanentmagnetbremse, eine Lamellenkupplung oder dergleichen ist.It is within the scope of the invention that the electromagnetic brake or clutch device is a spring pressure brake, a permanent magnet brake, a multi-plate clutch or the like.
Die erfindungsgemäße elektromagnetische Brems- oder Kupplungseinrichtung wird nachfolgend im Zusammenhang mit zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen: The electromagnetic brake or clutch device according to the invention will be explained in more detail below in connection with two embodiments. Show it:
In den nachfolgenden Figuren bezeichnen, sofern nicht anders angegeben, gleiche Bezugszeichen gleiche Teile mit gleicher Bedeutung.In the following figures, unless otherwise stated, like reference numerals designate like parts with the same meaning.
In
Um sowohl die Anzugsgeräusche als auch Abfallgeräusche der Federdruckbremse
Um auch die Geräusche beim Abfallen der Ankerscheibe
Diese Dämpfungselemente
Der Aufbau und die Anordnung der Trägervorrichtung
Die Trägervorrichtung
Das eingesetzte viskoelastische Kunststoffmaterial, das beispielsweise eine Polyurethan-Struktur haben kann, um stoßartige Bewegungen durch den Aufbau einer Gegenkraft durch Überspannung zu verlangsamen, ist hinsichtlich seiner Viskoelastizität so gestaltet, dass dessen geschwindigkeitsabhängiger Anteil, die sogenannte „Überspannung”, bei einer Kraftbeanspruchung durch Beaufschlagung mittels beispielsweise der Ankerscheibe
Die Eigenschaften des zu verwendenden viskoelastischen Kunststoffmaterials sind in dem Zusammenhang mit
Die Parameter des einzusetzenden viskoelastischen Kunststoffmaterials können zusätzlich zu den erwähnten Eigenschaften oder losgelöst hiervon auch so gewählt sein, dass das viskoelastische Kunststoffmaterial eine Relaxationszeit von etwa 0,001 bis etwa 20 Sekunden aufweist bei einer Raumtemperatur in einem Bereich von etwa 20° bis 25° Celsius. Unter Relaxationszeit ist dabei die Zeit zu verstehen, innerhalb der sich nach Auftreten der Überspannung das viskoelastische Kunststoffmaterial auf seinen Gleichgewichtsspannungszustand rückgestellt hat.The parameters of the viscoelastic plastic material to be employed may, in addition to or separately from the properties mentioned, also be such that the viscoelastic plastic material has a relaxation time of from about 0.001 to about 20 seconds at a room temperature in a range of about 20 ° to 25 ° Celsius. Relaxation time is the time within which the viscoelastic plastic material has returned to its equilibrium state of tension after the overvoltage has occurred.
Reale Materialien können durch eine Anzahl unterschiedlicher Relaxationszeiten beschrieben werden. Schließlich ist es ebenfalls möglich, zusätzlich zu den erwähnten Eigenschaften oder losgelöst hiervon, ein viskoelastisches Kunststoffmaterial als Dämpfungselemente
Im Ausführungsbeispiel von
In
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- elektromagnetische Brems- oder Kupplungseinrichtung, Federdruckbremseelectromagnetic brake or clutch device, spring-loaded brake
- 1a1a
- Gehäusecasing
- 1b1b
- Nutgroove
- 22
- Erregerspuleexcitation coil
- 33
- Druckfedercompression spring
- 44
- Ring, insbesondere O-RingRing, especially O-ring
- 55
- Anker, AnkerscheibeAnchor, anchor plate
- 66
- Anlageflächecontact surface
- 77
- Brems- oder Kupplungsscheibe, ReibscheibeBrake or clutch disc, friction disc
- 88th
- plattenförmiges Dämpfungselement aus viskoelastischem Kunststoffplate-shaped damping element made of viscoelastic plastic
- 99
- Trägervorrichtungsupport device
- 9a9a
- Mittenteilmiddle part
- 9b9b
- Rahmenframe
- 9c9c
- Nasennose
- 9d9d
- bogenförmiges Teilarcuate part
- 9e9e
- verbreiteter Stegcommon footbridge
- 1010
- Bolzen, DruckbolzenBolts, push pins
- 1111
- Reibbelagfriction lining
- 1313
- Hülseshell
- 13°13 °
- Flanschflange
- 13b°13b °
- Vorderer Bereich HülseFront section sleeve
- 1414
- Dämpfungselement aus viskoseelastischem Kunststoff als O-Ring ausgebildetDamping element of viscose elastic plastic designed as an O-ring
- 3030
- Anschlagsfläche Gehäuse/AnkerscheibeStop surface housing / armature disc
- 4040
- Kraft-/ZeitverlaufForce / time course
- 5050
- Weg-/ZeitverlaufDisplacement / time curve
- 6060
- ÜberspannungOverload
- 7070
- GleichgewichtsspannungEquilibrium voltage
- XX
- Mittenachsemid-axis
Claims (13)
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