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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Bremsen, insbesondere ruhestrombetätigte elektromagnetische Federdruckbremsen. Bei diesen wird ein scheibenförmiger und vorzugsweise an beiden Planflächen mit Bremsbelägen bestückter Rotor zwischen den Reibflächen eines Motors oder einer Maschinenwand und einer Ankerscheibe durch die Kraft von Federelementen abgebremst und drehfest gehalten. Der Bremsrotor ist dabei direkt auf einer verzahnten Welle oder indirekt auf einer mit der Welle verbundenen Zahnnabe über eine axial gerichtete Verzahnung drehfest und axial beweglich gelagert.
Zum Öffnen der Federdruckbremse, auch als Lüften bezeichnet, wird ein Elektromagnet aktiviert, wodurch die Ankerscheibe gegen die Kraft der Federelemente angezogen und der Rotor wieder freigegeben wird.
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Derartige Bremsen sind Bestandteil des Standes der Technik und haben sich in vielen Bereichen der Antriebstechnik etabliert.
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So ist aus
EP 2 005 020 B1 eine elektromagnetisch lüftende Federdruckbremse in Gestalt einer zweikreisigen Vierkantbremse der Anmelderin bekannt.
Diese Bremse stellt in funktionaler Hinsicht eine ruhestrombetätigte elektromagnetische Federdruckbremse der eingangs beschriebenen Art dar.
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Die Bremse besteht grundsätzlich aus einem mit einer Elektromagnetspule bestückten Spulenträger, der über Distanzbuchsen mit der Motorreibfläche eines Motors oder beispielsweise mit einer Maschinenwand verschraubt ist. Auf den Distanzbuchsen sind drehfest und axial beweglich eine oder mehrere Ankerscheiben angeordnet, die von Federelementen, die in Bohrungen des Spulenträgers liegen, gegen die Motorreibfläche gedrückt werden.
Im aktivierten Zustand der Bremse wird somit ein mit einer verzahnten Welle oder mit einer Zahnnabe der Welle in formschlüssigem Eingriff stehender Rotor zwischen der Motorreibfläche und der Ankerscheibe eingespannt und an seiner Drehung gehindert.
Dabei ist der Rotor in einer üblichen Bauform an beiden Planflächen mit Bremsbelägen bestückt, gleichermaßen können aber die Bremsbeläge auch mit den dem Rotor zugewandten Reibflächen des Motors und der Ankerscheibe verbunden sein.
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Zum Öffnen der Bremse wird das System der im Spulenträger angeordneten Elektromagnetspule oder mehrerer Elektromagnetspulen mit elektrischer Spannung beaufschlagt und die Ankerscheibe wird gegen die Kraft der Federelemente vom Spulenträger angezogen. Der Rotor ist in diesem Zustand zusammen mit der Welle frei drehbar.
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Nachteilig kann es bei der beschriebenen Bauweise von Bremsen sein, dass der Rotor beim Öffnen der Bremse nicht gezielt von der Motorreibfläche weggezogen wird und dass folglich der Rotor bei Drehung der Welle permanent an der Motorreibfläche schleift.
Dieser Effekt kann grundsätzlich bei allen Bauarten ruhestrombetätigter elektromagnetischer Federdruckbremsen auftreten.
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Dieses Schleifen an der Motorreibfläche kann zu Wärmeentwicklung, Verschleiß der Bremsbeläge und Geräuschentwicklungen führen und sollte daher vermieden werden.
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Zur Vermeidung dieses Schleifens sind aus dem Stand der Technik mehrere sogenannte Freistellsysteme bekannt.
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Demnach wird in der Patentveröffentlichung
DE1303888A ein einfaches System beschrieben, das über ein Federelement im Bereich des Verzahnungseingriffes zwischen Welle und Rotor verfügt.
Dadurch wird im Verzahnungseingriff eine erhöhte Reibung erzielt, das Federelement bewirkt eine gewisse Rückstellbewegung auf den Rotor und der Rotor wird beim Öffnen der Bremse von der Motorreibfläche entfernt.
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Das beschriebene System weist allerding nur geringe axiale Federwege auf und kann seine Funktion bei axialen Bewegungen der Welle aufgrund von großen Wärmedehnungen oder erhöhtem Lagerspiel nur unzureichend erfüllen.
Auch ein Ausgleich von Verschleiß der Bremsbeläge ist hier nur unzureichend möglich.
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Weiterhin ist aus dem Patent
DE102011006900B4 eine Freistellvorrichtung bekannt, die bei Bremsen sowohl in horizontaler als auch in vertikaler Einbaulage ein Schleifen zwischen Rotor und Motorreibfläche oder Maschinenwand sicher vermeiden soll. Für eine vertikale Einbaulage ist hierbei ein durch eine Freistellfeder beaufschlagter Freistellring vorgesehen, der bei geöffneter Bremse einen ausreichenden Abstand zwischen Rotor und Motorreibfläche sicherstellt.
Für eine horizontale Einbaulage wird vorgeschlagen, die Freistellfeder durch Eindrehen entsprechender Schrauben außer Funktion zu setzen.
Auch mit diesem System ist es nicht möglich, im Betrieb der Bremse bei permanenter axialer Lageänderung der Welle einen ausreichenden Freistelleffekt zu erzielen. Nachteilig an dem System sind weiterhin der erhöhte technische Aufwand und die unzureichende Möglichkeit, Verschleiß des Bremsbelags auszugleichen.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es demnach, eine Freistellvorrichtung für Bremsrotoren zu schaffen, die bei größeren Axialbewegungen der Welle aufgrund von Wärmedehnungen oder Lagerspiel ein Schleifen des Rotors an der Motorreibfläche oder der Maschinenwand sicher verhindert.
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Weiterhin soll durch die Erfindung sichergestellt werden, dass auch starker Verschleiß des Bremsbelags sicher kompensiert wird.
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Zur Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe wird vorgeschlagen, den Rotor beim Öffnen der Bremse durch eine vorzugsweise ringförmige Freistellvorrichtung von der Motorreibfläche zu beabstanden und ein unerwünschtes Schleifen an dieser Stelle sicher zu verhindern.
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Weiterhin wird vorgeschlagen, die Freistellvorrichtung mit zwei unabhängigen Federvorrichtungen auszustatten, wobei eine erste Federvorrichtung eine radiale Kraft auf die Welle ausübt und eine zweite Federvorrichtung eine axiale Kraft auf den Rotor ausübt, um diesen beim Öffnen der Bremse von der Motorreibfläche zu beabstanden.
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Dabei wird durch die radiale Kraft der ersten Federvorrichtung eine Reibkraft auf der Welle erzeugt, die eine axiale Verschiebung der vorzugsweise ringförmigen Freistellvorrichtung auf der Welle erschwert.
Die erste Federvorrichtung kann dabei aus einem Elastomerwerkstoff bestehen, beispielsweise einem in eine ringförmige Innennut der Freistellvorrichtung eingelegten handelsüblichen O-Ring.
Weiterhin kann die erste Federvorrichtung aus einem metallischen Ring gebildet werden, der direkt radial auf die Welle drückt.
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Weiterhin ist es besonders vorteilhaft, die vorzugsweise ringförmige Freistellvorrichtung mit einer Innenverzahnung auszuführen, die mit der Außenverzahnung der Zahnwelle oder der auf der Welle sitzenden Zahnnabe korrespondiert und auf dieser leicht verschiebbar ist.
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Dadurch werden rotatorische Relativbewegungen zwischen der Freistellvorrichtung und der Zahnwelle oder der Zahnnabe und damit verbundener Verschleiß sicher vermieden.
Eine besonders kostengünstige Lösung stellt es weiterhin dar, die axiale Verschiebung der Freistellvorrichtung durch Unrundheit und/oder Einbringen gezielter Teilungsfehler zwischen den korrespondierenden Verzahnungen auf der Zahnwelle oder der Zahnnabe schwergängig zu machen.
Hierbei kann auf die zusätzliche erste Federvorrichtung verzichtet werden.
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Die beschriebene zweite Federvorrichtung, die eine axiale Kraft auf den Rotor ausübt, kann je nach geometrischer Anordnung der Freistellvorrichtung in der Bremse verschiedene Ausführungsformen aufweisen.
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Für eine Freistellvorrichtung, die von der Motorreibfläche her mit einer Druckkraft am Rotor angreift, kommen verschiedene Ausführungsformen der zweiten Federvorrichtung in Form von Druckfedern in Frage.
Bei einer besonders kostengünstigen Ausführungsform wird die zweite Federvorrichtung durch ein Elastomer-Element gebildet, das in einen umlaufenden Axialeinstich der vorzugsweise aus einem Ring gebildeten Freistellvorrichtung eingelegt ist, vorzugsweise einen O-Ring.
Anstelle des O-Rings sind weiterhin ringförmige metallische Federelemente möglich wie Sinus- oder Tellerfedern, die ebenfalls in einen Axialeinstich der Freistellvorrichtung eingelegt sein können oder sich nur über ihren Innen- oder Außendurchmesser an einem angrenzenden Bauteil zentrieren. Weiterhin kann die zweite Federvorrichtung durch Schraubendruckfedern gebildet werden, die in gleich beabstandeten Bohrungen auf einem Teilkreis der Freistellvorrichtung liegen und gegen den Rotor drücken.
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Für eine Freistellvorrichtung, die von der Ankerscheibenseite her mit einer Zugkraft am Rotor angreift, kommen ebenfalls verschiedene Ausführungsformen der zweiten Federvorrichtung in Frage.
Eine kostengünstige Ausführungsform sieht beispielsweise vor, die zweite Federvorrichtung in der Freistellvorrichtung in Form mehrerer Druckfedern auszubilden, deren Kraft über Zuganker auf den Rotor übertragen wird und diesen beim Öffnen der Bremse von der Motorreibfläche abhebt.
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Die Druckfedern können hierbei aus einem Elastomerwerkstoff oder aus metallischen Federelementen gebildet sein.
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Weitere Merkmale und vorteilhaften Details der erfindungsgemäßen Freistellvorrichtung ergeben sich aus der Beschreibung der nachstehend aufgelisteten Ausführungsbeispiele sowie aus den Patentansprüchen.
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Es zeigen:
- 1 die perspektivische Darstellung eines Antriebsmotors mit einer angebauten Bremse in Form einer ruhestrombetätigten elektromagnetischen Federdruckbremse mit 2 Bremskreisen.
- 2 eine Explosionsdarstellung des Antriebsmotors mit einer Bremse aus 1.
- 3 eine erste Vorderansicht der Bremse aus 1 mit dem Antriebsmotor und einen Schnitt A-A mit einem Detail E ohne Freistellvorrichtung nach dem Stand der Technik.
- 4 eine zweite Vorderansicht der Bremse mit dem Antriebsmotor und einen Schnitt B-B mit Details F und G einer ersten erfindungsgemäßen Freistellvorrichtung.
- 5 eine dritte Vorderansicht der Bremse mit dem Antriebsmotor und einen Schnitt C-C mit Details H und J einer zweiten erfindungsgemäßen Freistellvorrichtung.
- 6 eine vierte Vorderansicht der geschlossenen Bremse mit dem Antriebsmotor und einen Schnitt D-D mit Details K und L einer dritten erfindungsgemäßen Freistellvorrichtung.
- 7 eine vierte Vorderansicht der gelüfteten Bremse mit dem Antriebsmotor und einen Schnitt E-E mit Details M und N einer dritten erfindungsgemäßen Freistellvorrichtung.
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Aus 1 ist der grundsätzliche Aufbau der erfindungsgemäßen als Federdruckbremse dargestellten Bremse (BR) sowie deren Anbau an die Motorreibfläche (MR) eines Motors (M) ersichtlich.
Demnach ist die Bremse (BR) konzentrisch zur Rotationsachse (A) des Motors (M) an der Motorreibfläche (MR) angebaut, wobei der Spulenträger (1) der Bremse (BR) über Distanzbuchsen (6) und Befestigungsschrauben (5) fest mit dem Motor (M) verbunden ist.
Dem Spulenträger (1) sind zwei Ankerscheiben (2) zugeordnet, die gegenüber dem Spulenträger (1) über Distanzbuchsen (6) axial beweglich und drehfest gelagert sind. Zwischen den Ankerscheiben (2) und der Motorreibfläche (MR) befindet sich ein Bremsrotor (3), der auf den dem Spulenträger (1) und der Motorreibfläche (MR) zugewandten Planflächen mit ringförmigen Reibbelägen (3.2) bestückt ist.
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Weitere Details der Bremse (BR) sind aus der Explosionsdarstellung in 2 ersichtlich.
Dabei ist die Bremse (BR) in einem Zustand dargestellt, bei dem sie vom Motor (M) demontiert ist und bei dem der Bremsrotor (3) von der Motorwellenverzahnung (MV) der Motorwelle (MW) abgezogen ist.
Die dargestellte Bremse (BR) besteht dabei aus einem Spulenträger (1) und zwei Ankerscheiben (2), die im dargestellten Beispiel als rechteckige Platten ausgeführt sind. Die Ankerscheiben (2) sind auf den fest mit dem Spulenträger (1) verbundenen Distanzbuchsen (6) drehfest und axial beweglich auf dem Spulenträger (1) geführt.
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Außerdem ist in Ausnehmungen des Spulenträgers (1) mindestens eine Magnetspule (1.2) fixiert und in den später im Zusammenhang mit 3 näher beschriebenen Federbohrungen (1.1) des Spulenträgers (1) sind Druckfedern (4) eingebaut.
Beim Bremsrotor (3) ist der Rotorkörper (3.1) beiderseits mit ringförmigen Reibbelägen (3.2) bestückt und steht im montierten Zustand über die Rotorverzahnung (3.3) mit der Motorwellenverzahnung (MV) der Motorwelle (MW) im Eingriff, wodurch der Bremsrotor (3) drehfest und axial verschiebbar auf der Motorwelle (MW) gelagert ist.
Diese Motorwellenverzahnung (MV) kann alternativ auch durch eine auf einer zylindrischen Motorwelle befestigte Zahnnabe gebildet werden.
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3 zeigt eine Vorderansicht des Motors (M), aus der der konzentrische Anbau der Bremse (BR) an der Motorreibfläche (MR) sowie ein Schnittverlauf A-A ersichtlich sind.
Schnitt A-A zeigt einen Längsschnitt durch den Motor (M) und durch eine Bremse (BR), die dem Stand der Technik entspricht.
Der Spulenträger (1) der Bremse (BR) ist mittels Distanzbuchsen (6) und Befestigungsschrauben (5) mit dem Motor (M) verbunden.
Zwischen dem Spulenträger (1) und der Motorreibfläche (MR) befinden sich auf den Distanzbuchsen (6) axial beweglich die beiden Ankerscheiben (2) und auf der Motorwellenverzahnung (MV) ist axial beweglich und mit dieser drehfest verbunden der Rotor (3) angeordnet.
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Im Spulenträger (1) sind eine oder mehrere Magnetspulen (1.2) fest eingebettet, beim vorliegenden Beispiel handelt es sich um zwei Magnetspulen (1.2), denen je eine Ankerscheibe (2) zugeordnet ist. Weiterhin befinden sich im Spulenträger (1) axiale Federbohrungen (1.1) zur Aufnahme von Druckfedern (4).
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Im nicht bestromten Zustand der Magnetspule (1.2) werden die Ankerscheiben (2) von den Druckfedern (4) gegen den drehfest und axial beweglich mit der Motorwellenverzahnung (MV) verbundenen Rotor (3) gedrückt.
Dadurch wird der Rotor (3) reibschlüssig zwischen den Ankerscheiben (2) und der Motorreibfläche (MR) eingespannt und die Motorwelle (MW) wird an ihrer Drehung gehindert, also gebremst.
Zum Öffnen der Bremse (BR) wird an die Magnetspule (1.2) eine elektrische Spannung angelegt, wodurch die Ankerscheiben (2) gegen die Kraft der Druckfedern (4) zum Spulenträger (1) gezogen werden und wodurch der Bremsrotor (3) mit der Motorwelle (MW) freigegeben wird.
Die beschriebene Bremse (BR) verfügt über keine Freistellvorrichtung, wodurch sich nach dem Öffnen der Bremse (BR) gemäß Detail E ein einseitiger Luftspalt (L) der Größe (L) zwischen Rotor (3) und Ankerscheibe (2) ergibt und wodurch der Rotor (3) weiterhin mit der Motorreibfläche (MR) in Kontakt steht und dort schleift.
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4 zeigt eine weitere Vorderansicht des Motors (M), an dessen Motorreibfläche (MR) eine Bremse (BR) angebaut ist.
Aus dem Schnitt B-B sind weitere Details der Bremse ersichtlich.
Die Bremse (BR) ist wie die anhand von 3 beschriebene Bremse (BR) nach dem Stand der Technik als elektromagnetische Ruhestrombremse ausgeführt und die grundsätzliche Funktion entspricht dieser Bremse (BR) aus 3.
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In Detail F ist eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Freistellvorrichtung (7) im Zusammenhang mit dem Rotor (3) und weiteren Funktionsteilen der Bremse (BR) dargestellt.
Beim Öffnen der Bremse (BR) hebt die Ankerscheibe (2) vom Bremsrotor (3) ab und durch die Freistellvorrichtung (7) wird gleichzeitig der Bremsrotor (3) von der Motorreibfläche (MR) abgehoben, so dass sich auf beiden Seiten des Bremsrotors (3) ein annähernd gleicher Luftspalt (L) von jeweils L/2 ergibt. Somit wird bei geöffneter Bremse (BR) ein Kontakt zwischen Rotor (3) und Motorreibfläche (MR) sicher vermieden.
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Auf Basis von Detail G erfolgt eine Beschreibung von Aufbau und genauer Funktionsweise der Freistellvorrichtung (7).
Die erste vorgestellte Freistellvorrichtung (7) ist ringförmig aufgebaut und besteht aus einem konzentrisch zur Rotationsachse (A) angeordneten Vorrichtungskörper (7.1), der über eine in Form eines umlaufenden Einstiches ausgeführte Axialausnehmung (7.4) und eine am Innendurchmesser des Vorrichtungskörpers (7.1) liegende Radialausnehmung (7.5) in Form eines umlaufenden Radialeinstiches verfügt.
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In der Radialausnehmung (7.5) ist eine erste Federvorrichtung (7.2) angeordnet, die so dimensioniert ist, dass sie auf der Motorwellenverzahnung (MV) eine Vorspannung aufweist, die eine definierte Verschiebekraft der Freistellvorrichtung (7) auf der Motorwelle (MW) in Richtung parallel zur Rotationsachse (A) bewirkt.
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In der Axialausnehmung (7.4) befindet sich eine zweite Federvorrichtung (7.3), die einen definierten Überstand zur Planfläche des Vorrichtungskörpers (7.1) aufweist. Durch diesen Überstand kann die zweite Federvorrichtung (7.3) im Betrieb der Bremse (BR) bei Kontakt zu einer Planfläche des Bremsrotors (3) eine Federwirkung entfalten und einen Freistelleffekt bewirken.
Gleichermaßen kann die Freistellvorrichtung (7) ihre Funktion auch ohne den genannten Überstand der zweiten Federvorrichtung (7.3) über die Planfläche des Vorrichtungskörpers (7.1) erfüllen, wenn die Planfläche des Bremsrotors (3) über einen Vorsprung verfügt, der in die Axialausnehmung (7.5) eingreift.
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Die Freistellvorrichtung (7) ist so abgestimmt, dass die sich aus der Radialvorspannung der ersten Federvorrichtung (7.2) ergebende axiale Verschiebekraft der Freistellvorrichtung (7) auf der Motorwelle (MW) so groß ist, dass sich bei dieser Verschiebekraft ein axialer Federweg der zweiten Federvorrichtung (7.3) von 0,1 mm bis 0,3mm, vorzugsweise etwa 0,2mm ergibt. Zu diesem axialen Federweg der zweiten Federvorrichtung (7.3) addiert sich noch ein geringer axialer Federweg der ersten Federvorrichtung (7.2), wobei noch keine irreversible gleitende Verschiebung der Freistellvorrichtung (7) auf der Motorwelle (MW) stattfindet.
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Bei geschlossener Bremse (BR) steht somit die zweite Federvorrichtung (7.3) in Kontakt mit dem Bremsrotor (3) und ist in axialer Richtung vorgespannt. Die Freistellvorrichtung (7) wird dabei durch die Reibung zwischen dem ersten Federelement (7.2) und der Motorwelle (MW) in ihrer axialen Position auf der Motorwelle (MW) gehalten.
Beim Öffnen der Bremse (BR) wird die Ankerscheibe (2) vom Spulenträger (1) angezogen, entfernt sich dadurch vom Bremsrotor (3) und legt dabei in axialer Richtung einen Weg in Größe des Luftspalts (L) zurück.
Gleichzeitig wird der Bremsrotor (3) durch die Vorspannung der zweiten Federvorrichtung (7.3) von der Motorreibfläche (MR) abgehoben.
Dabei sind die Vorspannung der ersten Federvorrichtung (7.2) und der zweiten Federvorrichtung (7.3) so aufeinander abgestimmt, dass die axiale Vorspannung der zweiten Federvorrichtung (7.3) bei geschlossener Bremse (BR) etwa der Hälfte des Luftspalts (L), also dem Wert L/2 entspricht. Dieser Dimension von L/2 entspricht bei geöffneter Bremse (BR) der Abstand zwischen dem Bremsrotor (3) und der Motorreibfläche (MR).
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Bei Verschleiß der Reibbeläge (3.2) nach längerem Betrieb der Bremse (BR) verschiebt sich der Bremsrotor (3) und zusammen mit ihm die Freistellvorrichtung (7) auf der Motorwelle (MW) zum Motor hin.
Dabei können die Bremse (BR) und die Freistellvorrichtung (7) weiterhin ihre Funktion sicher erfüllen.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Freistellvorrichtung (7) verfügt am Innendurchmesser des Vorrichtungskörpers (7.1) über eine Verzahnung, die mit der Motorwellenverzahnung (MV) korrespondiert und auf dieser in axialer Richtung leicht verschiebbar ist.
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Dadurch wird bei starken rotatorischen Beschleunigungen der Motorwelle (MW) eine sichere rotierende Mitnahme der Freistellvorrichtung (7) erzielt und es kommt zu keinen rotatorischen Relativbewegungen zwischen der Motorwelle (MW) und der ersten Federvorrichtung (7.2).
Ein Verschleiß der ersten Federvorrichtung (7.2) wird dadurch vermieden. Die rotierende Mitnahme zwischen der Motorwelle (MW) und der Freistellvorrichtung (7) kann alternativ auch erzielt werden, indem axiale Vorsprünge und dazu korrespondierende Rücksprünge an den einander gegenüberstehenden Planflächen von Vorrichtungskörper (7.1) und Rotorkörper (3.1) formschlüssig ineinandergreifen.
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In 5 ist eine weitere Vorderansicht des Motors (M) zu sehen, an dessen Motorreibfläche (MR) eine Bremse (BR) angebaut ist.
Aus dem Schnitt C-C sind weitere Details der Bremse (BR) ersichtlich.
Die Bremse (BR) ist wie die anhand von 1 bis 4 beschriebenen Bremsen (BR) als elektromagnetische Ruhestrombremse ausgeführt und die grundsätzliche Funktion entspricht diesen Bremsen (BR).
Detail H zeigt einen Ausschnitt aus dem Schnitt C-C, aus dem ersichtlich ist, dass sich durch die erfindungsgemäße Freistellvorrichtung (7) bei geöffneter Bremse (BR) beiderseits des Bremsrotors (3) ein gleichmäßiger Luftspalt (L) ergibt, der auf jeder Seite des Rotors (3) eine Dimension von etwa L/2 aufweist.
Die hier vorgestellte zweite Freistellvorrichtung (7) ist wieder ringförmig aufgebaut und besteht aus einem konzentrisch zur Rotationsachse (A) angeordneten Vorrichtungskörper (7.1), der über eine am Innendurchmesser liegende Radialausnehmung (7.5) verfügt.
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In der Radialausnehmung (7.5) ist eine erste Federvorrichtung (7.2) angeordnet, die so dimensioniert ist, dass sie auf der
Motorwellenverzahnung (MV) eine Vorspannung aufweist, die eine definierte Verschiebekraft der Freistellvorrichtung (7) auf der Motorwelle (MW) in Richtung parallel zur Rotationsachse (A) bewirkt.
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In der Axialausnehmung (7.4) liegt eine zweite Federvorrichtung (7.3), die eine Axialkraft auf den Druckring (7.10) ausübt, der einen Überstand zu der dem Rotor (3) gegenüberstehenden Planfläche des Vorrichtungskörpers (7.1) aufweist. Durch diesen Überstand kann die zweite Federvorrichtung (7.3) im Betrieb der Bremse (BR) bei Kontakt des Druckrings (7.10) zu einer Planfläche des Bremsrotors (3) eine Federwirkung entfalten und einen Freistelleffekt bewirken.
Der Druckring (7.10) ist hierbei durch ein Halteelement (7.7), vorzugsweise einen handelsüblichen Sicherungsring auf dem Vorrichtungskörper (7.1) fixiert, wodurch die vorgestellte Freistellvorrichtung (7) eine kompakte und leicht auf der Motorwelle (MW) montierbare Einheit bildet. Alternativ zu den als Schraubendruckfedern dargestellten, in Bohrungen auf einem Teilkreis liegenden zweiten Federvorrichtungen (7.3) können diese auch als konzentrisch zur Rotationsachse (A) liegende Schraubenfedern, Tellerfedern, Sinusfedern oder technisch vergleichbare Systeme ausgeführt werden.
Die Freistellvorrichtung (7) ist so abgestimmt, dass die sich aus der Radialvorspannung der ersten Federvorrichtung (7.2) ergebende axiale Verschiebekraft der Freistellvorrichtung (7) auf der Motorwelle (MW) so groß ist, dass sich bei dieser Verschiebekraft ein axialer Federweg der zweiten Federvorrichtung (7.3) von 0,1mm bis 0,3mm, vorzugsweise 0,2mm ergibt.
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Zu diesem axialen Federweg der zweiten Federvorrichtung (7.3) addiert sich noch ein geringer axialer Federweg der ersten Federvorrichtung (7.2), wobei noch keine irreversible gleitende Verschiebung der Freistellvorrichtung (7) auf der Motorwelle (MW) stattfindet.
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Bei geschlossener Bremse (BR) überträgt der Druckring (7.10) die Kraft der zweiten Federvorrichtung (7.3) auf den Bremsrotor (3). Die Freistellvorrichtung (7) wird dabei durch die Reibung zwischen dem ersten Federelement (7.2) und der Motorwelle (MW) in ihrer axialen Position auf der Motorwelle (MW) gehalten.
Beim Öffnen der Bremse (BR) wird die Ankerscheibe (2) vom Spulenträger (1) angezogen, entfernt sich dadurch vom Bremsrotor (3) und legt dabei in axialer Richtung einen Weg in Größe des Luftspalts (L) zurück.
Gleichzeitig wird der Bremsrotor (3) durch die Vorspannung der zweiten Federvorrichtung (7.3) von der Motorreibfläche (MR) abgehoben.
Dabei sind die Vorspannung der ersten Federvorrichtung (7.2) und der zweiten Federvorrichtung (7.3) so aufeinander abgestimmt, dass die axiale Vorspannung der zweiten Federvorrichtung (7.3) bei geschlossener Bremse (BR) etwa der Hälfte des Luftspalts (L), also dem Wert L/2 entspricht.
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Nachteilig an den Freistellvorrichtungen (7) gemäß 4 und 5 kann es sich auswirken, dass diese nur auf Druck mit dem Bremsrotor (3) in Kontakt stehen. Durch Fehlbedienungen oder Fehlmontagen der Freistellvorrichtung (7) und/oder der Bremse (BR) ist es nicht sicher auszuschließen, dass der Kontakt zwischen der Freistellvorrichtung (7) und dem Bremsrotor (3) gänzlich aufgehoben wird und das Freistellsystem damit außer Funktion gerät.
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Abhilfe kann hier eine letzte anhand 6 und 7 erläuterte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Freistellvorrichtung schaffen. Auch diese dritte Freistellvorrichtung (7) hat eine ringförmige Gestalt und besteht aus einem konzentrisch zur Rotationsachse (A) angeordneten Vorrichtungskörper (7.1), der eine am Innendurchmesser liegende Radialausnehmung (7.5) aufweist.
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In der Radialausnehmung (7.5) ist eine erste Federvorrichtung (7.2) angeordnet, die wieder so dimensioniert ist, dass sie auf die Motorwellenverzahnung (MV) eine Vorspannung ausübt, die eine definierte Verschiebekraft der Freistellvorrichtung (7) auf der Motorwelle (MW) in Richtung parallel zur Rotationsachse (A) bewirkt.
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Der Vorrichtungskörper (7.1) verfügt auf einem Teilkreis über mehrere, vorzugsweise in gleichen Winkelabständen zueinander angeordnete Axialausnehmungen (7.4). In diesen Axialausnehmungen (7.4) sind Druckkörper (7.6) mit radialem Spiel angeordnet, so dass sie dort in radialer und axialer Richtung leicht beweglich sind.
Die Druckkörper (7.6) sind zusammen mit Anschlagscheiben (9) über vorzugsweise als Schrauben ausgeführte Zugelemente (8) mit dem Rotorkörper (3.1) verbunden.
In Erweiterungen (7.8) der Axialausnehmungen (7.4) des Vorrichtungskörpers (7.1) sind dritte Federvorrichtungen (7.9) so angeordnet, dass sie auf die Anschlagscheiben (9) eine Kraft ausüben, die über die Zugelemente (8) den Bremsrotor (3) zur Freistellvorrichtung (7) hin bewegt.
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Die in 6 dargestellte Bremse (BR) befindet sich im geschlossenen Zustand. Dabei ist der Bremsrotor (3) durch die Kraft der Druckfedern (4) zwischen der Motorreibfläche (MR) und der Ankerscheibe (2) eingespannt und die mit dem Bremsrotor (3) drehfest verbundene Motorwelle (MW) wird an ihrer Drehung um die Rotationsachse (A) gehindert.
Die Freistellvorrichtung (7) steht dabei über die erste Federvorrichtung (7.2) in Reibverbindung mit der Motorwellenverzahnung (MV) und die dritte Federvorrichtung (7.9) ist zwischen dem Vorrichtungskörper (7.1) und der Anschlagscheibe (9) vorgespannt, so dass der Vorrichtungskörper (7.1) vom Bremsrotor (3) beabstandet wird.
Die Anschlagscheibe (9) hat dabei einen nur geringen Abstand zum Vorrichtungskörper (7.1) oder liegt direkt am Vorrichtungskörper (7.1) an.
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Beim Lüften der Bremse (BR) wird die Ankerscheibe (2) vom Spulenträger (1) angezogen, entfernt sich dadurch vom Bremsrotor (3) und legt dabei in axialer Richtung einen Weg in Größe des Luftspalts (L) zurück.
Gleichzeitig wird der Bremsrotor (3) durch die Kraft der dritten Federvorrichtung (7.9) von der Motorreibfläche (MR) abgehoben.
Dabei sind die Vorspannung der ersten Federvorrichtung (7.2) und der dritten Federvorrichtung (7.9) so aufeinander abgestimmt, dass die axiale Vorspannung der dritten Federvorrichtung (7.9) bei geschlossener Bremse (BR) etwa der Hälfte des Luftspalts (L), also dem Wert L/2 entspricht Dabei sind die axialen Erstreckungen des Druckkörpers (7.6) und des Vorrichtungskörpers (7.1) idealerweise etwa so aufeinander abgestimmt, dass deren Differenz und damit der axiale Bewegungsspielraum der Freistellvorrichtung etwa dem Wert L/2 entspricht.
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Dieser gelüftete Zustand der Bremse (BR), bei dem zwischen Bremsrotor (3) und Motorreibfläche (MR) sowie zwischen Bremsrotor (3) und Ankerscheibe (2) ein Luftspalt (L) mit einer Größe von jeweils L/2 vorliegt, ist in 7 dargestellt. Wenn an den Reibbelägen (3.2) der Bremse (BR) nach längerem Betrieb zunehmender Verschleiß auftritt, oder wenn sich das bremsenseitige Ende die Motorwelle (MW) durch Wärmedehnung und/oder Lagerspiel zum Spulenträger (1) hin bewegt, führt die Freistellvorrichtung (7) eine erste Nachstellbewegung aus.
Bei dieser ersten Nachstellbewegung übt beim Schließen der Bremse (BR) die dritte Federanordnung (7.9) oder die Anschlagscheibe (9) eine axiale Kraft auf den Vorrichtungskörper (7.1) aus, die die Reibkraft zwischen der ersten Federvorrichtung (7.2) und der Motorwellenverzahnung (MV) überwindet und die gesamte Freistellvorrichtung (7) auf der Motorwelle (MW) in Richtung zur Motorreibfläche (MR) hin verschiebt.
Weiterhin ist es möglich, dass sich das bremsenseitige Ende der Motorwelle (MW) durch Temperatureinflüsse oder durch Lagerspiel in Richtung zur Motorreibfläche (MR) hin verlagert, wobei die Freistellvorrichtung eine zweite Nachstellbewegung ausführt.
Diese zweite Nachstellbewegung kommt dadurch zustande, dass der Vorrichtungskörper (7.1) direkt in Kontakt mit dem Rotorkörper (3.1) des Bremsrotors (3) kommt und dabei die gesamte Freistellvorrichtung (7) gegen die Reibkraft der ersten Federvorrichtung (7.2) zum Spulenträger (1) hin auf der Motorwelle verschiebt.
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Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den folgenden unabhängigen und abhängigen Patentansprüchen.
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Bezugszeichenliste
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- A
- Rotationsachse
- BR
- Bremse
- L
- Luftspalt
- M
- Motor
- MW
- Motorwelle
- MV
- Motorwellenverzahnung
- MR
- Motorreibfläche
- 1
- Spulenträger
- 1.1
- Federbohrung
- 1.2
- Magnetspule
- 2
- Ankerscheibe
- 3
- Bremsrotor
- 3.1
- Rotorkörper
- 3.2
- Reibbelag
- 3.3
- Rotorverzahnung
- 4
- Druckfeder
- 5
- Befestigungsschraube
- 6
- Distanzbuchse
- 7
- Freistellvorrichtung
- 7.1
- Vorrichtungskörper
- 7.2
- Erste Federvorrichtung
- 7.3
- Zweite Federvorrichtung
- 7.4
- Axialausnehmung
- 7.5
- Radialausnehmung
- 7.6
- Druckkörper
- 7.7
- Halteelement
- 7.8
- Erweiterung
- 7.9
- Dritte Federvorrichtung
- 7.10
- Druckring
- 8
- Zugelement
- 9
- Anschlagscheibe
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 2005020 B1 [0003]
- DE 1303888 A [0009]
- DE 102011006900 B4 [0011]
