DE102015118752A1

DE102015118752A1 - Rotationsbremsanordnung

Info

Publication number: DE102015118752A1
Application number: DE102015118752.3A
Authority: DE
Inventors: Thomas Geffert; Frank Blum
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2015-11-02
Filing date: 2015-11-02
Publication date: 2017-05-04
Anticipated expiration: 2035-11-03
Also published as: DE102015118752B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Rotationsbremsanordnung für einen Aktuator, wie z. B. ein elektrischer Drehregler, mit einem Gehäuse und mit einer in dem Gehäuse geführten Welle, die mit einer Antriebseinrichtung wirkverbunden ist, wobei an der Welle eine Bremsvorrichtung vorgesehen ist, durch die eine ansteuerbare Bremskraft auf die Welle ausübbar ist, wobei die Bremsvorrichtung ein magnetorheologisches Bremsorgan aufweist, die durch eine Ansteuerung eines Magnetfelds eines Magneten eine steuerbare Bremskraft auf die Welle erzeugt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Rotationsbremsanordnung für einen Aktuator, wie z. B. ein elektrischer Drehregler, mit einem Gehäuse und mit einer in dem Gehäuse geführten Welle, die mit einer Antriebseinrichtung wirkverbunden ist, wobei an der Welle eine Bremsvorrichtung vorgesehen ist, durch die eine ansteuerbare Bremskraft auf die Welle ausübbar ist, wobei die Bremsvorrichtung ein magnetorheologisches Bremsorgan aufweist, die durch eine Ansteuerung eines Magnetfelds eines Magneten eine steuerbare Bremskraft auf die Welle erzeugt.
Rotationsbremsanordnungen für Aktuatoren sind aus dem Stand der Technik vielfältig bekannt. Durch die DE 20 2006 010 648 U1 ist eine Rotationsbremsanordnung für eine Dreh-/Taumelscheibenanordnung bekannt, bei der das Bremsorgan im Wesentlichen durch eine magnetorheologische Flüssigkeit gebildet wird, die ihren Aggregatzustand von flüssig auf fest und vice versa ändern kann. Insbesondere für Aktuatoren im KFZ-Bereich arbeitet eine derartige Rotationsbremsanordnung zu träge. Außerdem ist der Aufbau aufgrund der Flüssigkeitsaufnahme aufwendig und daher teuer.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Rotationsbremsanordnung bereitzustellen, die einfach aufgebaut ist und eine schnelle Auslösung ermöglicht.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass das magnetorheologische Bremsorgan ein sich unter Magnetfeldeinwirkung eines Magneten ausdehnendes ringförmiges Element ist, welches im ausgedehnten Zustand auf die Welle eine Bremskraft ausübt. Hierdurch ist ein kompakter und einfacher Aufbau gewährleistet, wobei aufgrund der ringförmigen Ausbildung des Bremsorgans eine schnelle Abbremszeit gewährleistet ist.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist zwischen dem magnetorheologischen Bremsorgan und der Welle im nicht ausgedehnten Zustand ein Spalt vorgesehen, derart, dass das Bremsorgan keine Bremskraft auf den Stößel ausübt. Hierdurch ist gewährleistet, dass im nicht aktivierten Zustand der Rotationsbremsanordnung durch das Bremsorgan ein unerwünschtes Reib- oder Schleppmoment hervorgerufen wird.
Desweiteren ist es vorteilhaft, wenn das Bremsorgan ein magnetorheologisches Elastomer ist, das sich bei Magnetfeldeinwirkung elastisch ausdehnt. Hierdurch kann auf einfache Art und Weise eine Rückstell- und/oder Fail-Safe-Funktion gewährleistet werden. Alternativ kann die Bremsvorrichtung ein ringförmiges Elastomerelement aufweisen, wobei es hier insbesondere vorteilhaft ist, wenn das Bremsorgan auf einer zur Welle gerichteten Seite der ringförmigen Elastomerelementes angeordnet ist.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform besteht das Bremsorgan aus Ringsegmenten. Hierdurch ist eine schnelle und einfache Ausdehnung gewährleistet. Außerdem ist eine schnell Wärmeabfuhr, der beim Bremsvorgang entstehenden Hitze gewährleistet.
Dadurch, dass der Magnet ringförmig an der von der Welle abgewandten Seite des Bremsorgans angeordnet ist, ist eine besonders kompakte Ausführungsform der Rotationsbremsanordnung realisierbar.
Auch ist es vorteilhaft, wenn das Gehäuse an einem Aktuatorgehäuse oder zumindest teilweise in dem Aktuatorgehäuse oder beabstandet zu dem Aktuatorgehäuse angeordnet ist. Es ist natürlich auch möglich, dass das Gehäuse der Rotationsbremsanordnung durch das Aktuatorgehäuse ausgebildet ist.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung detailliert erläutert. In der Zeichnung zeigen:
1 eine Schnittdarstellung durch eine erfindungsgemäße Rotationsbremsanordnung, und
2 eine Schnittdarstellung durch einen Aktuator mit der erfindungsgemäßen Rotationsbremsanordnung aus 1.
1 zeigt eine Schnittdarstellung durch eine erfindungsgemäße Rotationsbremsanordnung 2. Die Rotationsbremsanordnung 2 für einen in 2 dargestellten Drehregler 4 besitzt ein Gehäuse 6, in dem eine Welle 8 geführt ist. Die Welle 8 ist mit einer Antriebseinrichtung 10 (siehe hierzu 2) auf bekannte Weise wirkverbunden. Es ist nun eine Bremsvorrichtung 12 in dem Gehäuse 6 vorgesehen, die eine ansteuerbare Bremskraft auf die Welle 8 ausübt. Hierzu besitzt die Bremsvorrichtung 12 ein magnetorheologische Bremsorgan 14, das als ringförmiges Element ausgeführt ist und im vorliegenden Beispiel aus vier Ringsegmenten besteht. Diese Ringsegmente sind auf einer zur Welle 8 gerichteten Seite eines ringförmigen Elastomerelementes 16 angeordnet. Auf dessen Außenseite befindet sich ein ringförmiger Magnet 18, der auf bekannte Weise bestrombar ist und so eine Ausdehnung des magnetorheologischen Bremsorgans 14 bewirkt, so dass ein Spalt 20 zwischen Bremsorgan 14 und Welle 8 überbrückt werden kann und der Abbremsvorgang ausgelöst wird. Dadurch, dass die Ringelemente des Bremsorgans 14 auf der Innenseite eines Elastomerringes 16 vorgesehen sind, ist auf einfache Weise eine Fail-Safe-Funktion dahingehend gewährleistet, dass bei festgesetzter Welle 8 ein aufgebrachtes Drehmoment nicht zwangsläufig zu einem Losbrechen der Bremsfunktion führt. Vielmehr wird der Elastomerring 16 die Bewegung auffangen und die Welle halten. Wird das Drehmoment nicht mehr aufgebracht, wird sich die Welle 8 in die gewünschte Position zurück drehen.
Im Fall, dass der Magnet 18 nicht mehr bestromt wird, wird sich das magnetorheologische Bremsorgan 14 in seine Ausgangsposition verkleinern und den Spalt 20 wieder freigeben. Der Spalt 20 gewährleistet eine reibungsfreie Drehbewegung der Welle 8 im Antriebsmodus. 1 zeigt des Weiteren einen Haltewinkel 22, mit dem die Rotationsbremsanordnung 2 im vorliegenden Ausführungsbeispiel am Aktuator 4 befestigt ist.
2 zeigt in einer geschnittenen Seitenansicht den Aktuator 4 mit angeflanschter Rotationsbremsanordnung 2. Hinsichtlich der Rotationsbremsanordnung 2 ist hier schematisch noch ein Bestromungskabel 24 dargestellt, über das der Magnet 18 bestromt werden kann. Der Aktuator 4 ist lediglich schematisch dargestellt. In einem Gehäuse 26 ist auf bekannte Weise ein Elektroantrieb 28 vorgesehen, der über eine Kupplung 30 die Welle 8 antreibt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 202006010648 U1 [0002]

Claims

Rotationsbremsanordnung für einen Aktuator, wie z. B. ein elektrischer Drehregler, mit einem Gehäuse (6) und mit einer in dem Gehäuse (6) geführten Welle (8), die mit einer Antriebseinrichtung wirkverbunden ist, wobei an der Welle (8) eine Bremsvorrichtung (12) vorgesehen ist, durch die eine ansteuerbare Bremskraft auf die Welle (8) ausübbar ist, wobei die Bremsvorrichtung (12) ein magnetorheologisches Bremsorgan (14) aufweist, die durch eine Ansteuerung eines Magnetfelds eines Magneten (18) eine steuerbare Bremskraft auf die Welle (8) erzeugt, dadurch gekennzeichnet, dass das magnetorheologische Bremsorgan (14) ein sich unter Magnetfeldeinwirkung eines Magneten (18) ausdehnendes ringförmiges Element ist, welches im ausgedehnten Zustand auf die Welle (8) eine Bremskraft ausübt.
Rotationsbremsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem magnetorheologischen Bremsorgan (14) und der Welle (8) im nicht ausgedehnten Zustand ein Spalt (20) vorgesehen ist, derart, dass das Bremsorgan (14) keine Bremskraft auf den Stößel ausübt.
Rotationsbremsanordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Bremsorgan (14) ein magnetorheologisches Elastomer ist, das sich bei Magnetfeldeinwirkung elastisch ausdehnt.
Rotationsbremsanordnung nach einem der Ansprüche 1–2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsvorrichtung ein ringförmiges Elastomerelement (16) aufweist.
Rotationsbremsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Bremsorgan (14) auf einer zur Welle gerichteten Seite der ringförmigen Elastomerelementes (16) angeordnet ist.
Rotationsbremsanordnung nach Anspruch nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bremsorgan (14) aus Ringsegmenten besteht.
Rotationsbremsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnet (18) ringförmig an der von der Welle (8) abgewandten Seite des Bremsorgans (14) angeordnet ist.
Rotationsbremsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (6) an einem Aktuatorgehäuse (26) oder zumindest teilweise in dem Aktuatorgehäuse (26) oder beabstandet zu dem Aktuatorgehäuse (26) angeordnet ist.