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Die Erfindung betrifft eine Bremsanordnung mit Welle und einen Elektromotor.
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Aus der
DE 10 2016 224 012 A1 ist als nächstliegender Stand der Technik eine Positionsmesseinrichtung bekannt.
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Darüber hinaus ist bekannt, Sensoren zur Erfassung der Winkellage einer Welle zu verwenden.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Elektromotor mit Bremse und Winkelsensor möglichst kompakt auszuführen.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei der Bremsanordnung nach den in Anspruch 1 und bei dem Elektromotor nach den in Anspruch 13 angegebenen Merkmalen gelöst.
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Wichtige Merkmale der Erfindung bei der Bremsanordnung mit Welle, insbesondere Rotorwelle eines Elektromotors, sind, dass die Welle mittels eines Lagers drehbar gelagert ist relativ zu einem Gehäuseteil,
wobei ein Bremsbelagträger mit der Welle drehfest, aber axial bewegbar angeordnet ist,
insbesondere wobei die axiale Richtung parallel zur Richtung der Drehachse der Welle ist,
wobei eine erste Leiterplatte fest, insbesondere drehfest, zum Gehäuseteil angeordnet ist,
wobei eine zweite Leiterplatte zumindest teilweise, insbesondere zumindest ein Teil, also Teilbereich, der zweiten Leiterplatte, mit dem Bremsbelagträger fest, insbesondere drehfest, verbunden ist,
wobei die erste und die zweite Leiterplatte derart ausgebildet und bestückt sind, dass einerseits die Winkellage der Welle und andererseits ein axialer Abstand erfasst wird.
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Von Vorteil ist dabei, dass die Sensorik in der elektromagnetisch betätigbaren Bremse integrierbar ist, obwohl der Verschleiß der Verzahnung des Bremsbelagträgers und des Mitnehmers eine Taumelbewegung des Bremsbelagträgers bewirkt, so dass eine Winkellagenerfassung am Bremsbelagträger erschwert ist. Trotzdem wird erfindungsgemäß innerhalb der Bremse die Sensorik angebracht. Hierzu sind Leiterplatten verwendet, von denen eine erste stationär angeordnet wird, also mit einem nicht drehenden Teil der Bremsanordnung verbunden wird, und eine zweite drehfest mit der Rotorwelle verbunden wird.
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Dabei ist auf den Leiterplatten einerseits eine Sensorik zur Bestimmung des axialen Abstands zwischen den Leiterplatten, so dass der Verschleiß der Bremsbeläge bestimmbar ist, und andererseits eine Sensorik zur Bestimmung der Winkellage der Rotorwelle.
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Es darf sogar die drehfest mit der Rotorwelle verbundene Leiterplatte am Bremsbelagträger angebracht werden, da trotz Taumelbewegung derselben eine Winkelbestimmung mit hoher Genauigkeit ermöglicht ist, wenn das Signal der erstgenannten Sensorik bezüglich des axialen Abstands zur Auswertung des Signals der erfassten Winkellage berücksichtigt wird. Denn somit ist eine Korrektur der erfassten Werte ermöglicht. Dies liegt darin begründet, dass aus dem Signal des axialen Abstandssensors die Taumellage des Bremsbelagträgers bestimmbar ist, wobei hierzu nicht nur ein einziger Abstandswert verwendet wird sondern auch die Amplitude der jeweils letzten Periode der periodisch ausgeführten Taumelbewegung.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Welle eine Außenverzahnung auf oder ein Mitnehmer mit der Welle drehfest verbunden ist, der eine Außenverzahnung aufweist, insbesondere die sich in axialer Richtung erstreckt,
wobei der Bremsbelagträger eine Innenverzahnung aufweist, welche mit der Außenverzahnung im Eingriff ist,
insbesondere wobei der Bremsbelagträger axial verschiebbar auf der Außenverzahnung angeordnet ist. Von Vorteil ist dabei, dass der Bremsbelagträger als Ganzes auf der Welle beziehungsweise auf dem mit der Welle fest oder zumindest drehfest verbundenen Mitnehmer verschiebbar angeordnet ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die zweite Leiterplatte aus zwei oder mehr Teilen, insbesondere also Teilbereichen, gebildet,
wobei ein erstes der Teile der zweiten Leiterplatte mit einem mit der Welle fest verbundenen Mitnehmer oder mit der Welle fest verbunden ist und ein zweites der Teile der zweiten Leiterplatte mit dem Bremsbelagträger fest verbunden ist,
insbesondere wobei der Mitnehmer mit der Welle formschlüssig verbunden ist, insbesondere in Umfangsrichtung und in axialer Richtung, und auf die Welle aufgesteckt ist. Von Vorteil ist dabei, dass somit der axiale Abstand des Bremsbelagträgers unabhängig von der Winkellage bestimmbar ist. Insbesondere ist die Winkellagenbestimmung ungestört ausführbar, weil der Mitnehmer keinerlei Taumelbewegung ausführt. Denn der Mitnehmer ist spielfrei drehfest mit der Rotorwelle verbunden. Vorzugsweise ist eine Passfederverbindung zwischen Rotorwelle und Mitnehmer ausgeführt.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die erste Leiterplatte axial beabstandet von der zweiten Leiterplatte. Von Vorteil ist dabei, dass der axiale Abstand des Bremsbelagträgers von einem stationären Punkt aus bestimmbar ist. Dabei ist der Abstand bei eingefallener Bremsanordnung, also im Magnetkörper aufgenommener, stromloser Wicklung, proportional zur axialen Breite des Bremsbelags, insbesondere also zum Verschleiß.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die erste Leiterplatte parallel zur zweiten Leiterplatte ausgerichtet,
insbesondere wobei die Normalenrichtung der ersten Leiterplatte parallel zur Normalenrichtung der zweiten Leiterplatte und/oder parallel zur axialen Richtung, also Drehachsrichtung der Welle, ausgerichtet ist. Von Vorteil ist dabei, dass eine möglichst genaue Bestimmung der Winkellage und auch des axialen Abstands ausführbar ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die zweite Leiterplatte einen Geber, insbesondere ein Geberelement, auf und die erste Leiterplatte ist geeignet zum Detektieren des Gebers ausgebildet und/oder bestückt. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfache kostengünstige Anordnung herstellbar ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird der axiale Abstand nach einem induktiven Wirkprinzip, nach einem magnetischen Wirkprinzip oder nach einem Wirbelstromprinzip erfasst. Von Vorteil ist dabei, dass bei einem induktiven Wirkprinzip eine hohe Auflösung bei der Winkellagenbestimmung ermöglicht ist, wobei nur eine Erregeramplitude nachgeregelt werden muss. Bei einem magnetischen Wirkprinzip ist sogar eine Versorgung des Sensors aus der Drehbewegung ermöglicht, wenn zumindest ein Wieganddraht verwendet wird, der die Auswerteelektronik des Sensors versorgt. Bei Verwendung eines Wirbelstromprinzips ist eine geringe Störanfälligkeit gegen elektromagnetische Einstrahlungen vorhanden.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird die Winkellage nach einem Resolverprinzip, nach einem induktiven Prinzip oder nach einem magnetischen Prinzip erfasst. Von Vorteil ist dabei, dass beim Resolverprinzip und beim induktiven Prinzip eine hohe Auflösung in einfacher Weise bestimmbar ist. Beim magnetischen Prinzip, also bei auf der drehbar angeordneten Leiterplatte angeordnetem Dauermagneten, ist eine Bestimmung der Winkellage störarm ausführbar.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die erste Leiterplatte am Gehäuseteil insbesondere mittels einer Halterung befestigt. Von Vorteil ist dabei, dass eine aus Kunststoff ausgeführte Halterung elektrisch isolierend wirkt und trotzdem eine Haltefunktion ausführbar ist.
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Bei einer alternativen vorteilhaften Ausgestaltung ist das die erste Leiterplatte am Magnetkörper insbesondere mittels einer Halterung befestigt. Von Vorteil ist dabei, dass eine aus Kunststoff ausgeführte Halterung elektrisch isolierend wirkt und trotzdem eine Haltefunktion ausführbar ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist ein zweiter Teil der zweiten Leiterplatte am Mitnehmer befestigt, insbesondere axial zwischen Bremsbelagträger und Magnetkörper. Von Vorteil ist dabei, dass der Mitnehmer mit der Rotorwelle drehfest und spielfrei verbunden ist und somit keine Taumelbewegung ausführt. Denn der Mitnehmer ist als Hohlteil, insbesondere Buchse, ausgeführt und auf die Rotorwelle aufgesteckt. Dabei ist der Mitnehmer mittels Passfederverbindung oder anderweitig formschlüssig mit der Rotorwelle verbunden. Die Rotorwelle weist hierzu eine Passfedernut auf, in welche eine Passfeder hineinragt, welche auch in eine radiale Vertiefung des Mitnehmers hineinragt. Dabei ist die Verbindung spielfrei ausgeführt und somit eine taumelfreie Mitbewegung des Mitnehmers mit der Rotorwelle bewirkt.
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Bei einer alternativen vorteilhaften Ausgestaltung ist ein zweiter Teil der zweiten Leiterplatte am Mitnehmer befestigt, insbesondere axial zwischen Bremsbelagträger und Gehäuseteil. Von Vorteil ist dabei, dass der Mitnehmer mit der Rotorwelle drehfest und spielfrei verbunden ist und somit keine Taumelbewegung ausführt. Denn der Mitnehmer ist als Hohlteil, insbesondere Buchse, ausgeführt und auf die Rotorwelle aufgesteckt. Dabei ist der Mitnehmer mittels Passfederverbindung oder anderweitig formschlüssig mit der Rotorwelle verbunden. Die Rotorwelle weist hierzu eine Passfedernut auf, in welche eine Passfeder hineinragt, welche auch in eine radiale Vertiefung des Mitnehmers hineinragt. Dabei ist die Verbindung spielfrei ausgeführt und somit eine taumelfreie Mitbewegung des Mitnehmers mit der Rotorwelle bewirkt.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist ein Magnetkörper mit dem Gehäuseteil drehfest, insbesondere fest, verbunden,
wobei der Magnetkörper als Spulenkern einer Wicklung, insbesondere Spulenwicklung, fungiert,
wobei eine Ankerscheibe, insbesondere eine aus ferromagnetischem Material gefertigte Ankerscheibe, mit dem Magnetkörper drehfest, aber axial bewegbar verbunden ist,
wobei die Ankerscheibe axial zwischen Magnetkörper und Ankerscheibe angeordnet ist,
wobei am Magnetkörper abgestützte Federelemente auf die Ankerscheibe drücken,
insbesondere wobei am Gehäuseteil eine insbesondere fein bearbeitete Bremsfläche ausgebildet ist. Von Vorteil ist dabei, dass bei Stromausfall die Bremsanordnung automatisch einfällt, weil die Federelemente die Ankerscheibe auf den Bremsbelagträger mit Bremsbelägen drücken und diesen, insbesondere also dessen auf der vom Magnetkörper abgesandten Seite des Bremsbelagträgers angeordneten Bremsbelag wiederum auf eine Bremsfläche des Gehäuseteils.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung drücken bei Nichtbestromung der Wicklung die Federelemente die Ankerscheibe zum Bremsbelagträger hin, so dass der Bremsbelagträger auf der von der Ankerscheibe abgewandten Seite auf die Bremsfläche gedrückt wird, insbesondere und somit ein erster am Bremsbelagträger angeordneter Bremsbelag auf die Bremsfläche und ein zweiter am Bremsbelagträger befestigter Bremsbelag auf die Ankerscheibe gedrückt wird, insbesondere so dass also die Bremsanordnung eingefallen ist. Von Vorteil ist dabei, dass bei Stromausfall automatische die Bremse einfällt und somit eine hohe Sicherheit erreichbar ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird bei Bestromung der Wicklung die Ankerscheibe entgegen der von den Federelementen erzeugten Federkraft zum Magnetkörper hingezogen, insbesondere so dass der Bremsbelagträger frei dreht, also die Bremsanordnung gelüftet ist,
insbesondere wobei die Wicklung in einer Vertiefung des Magnetkörpers angeordnet ist. Von Vorteil ist dabei, dass eine Betätigung der Bremse mittels Bestromung der Wicklung in einfacher Weise ermöglicht ist.
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Wichtige Merkmale bei dem Elektromotor mit Bremsanordnung sind, dass die Welle Rotorwelle eines Elektromotors ist, dessen Gehäuse das Gehäuseteil umfasst, in welchem ein Lager aufgenommen ist zur drehbaren Lagerung der Welle,
wobei eine Statorwicklung des Elektromotors vom Gehäuse umgeben ist.
Von Vorteil ist dabei, dass der Elektromotor kompakt ausgebildet ist, wobei die Sensorik in der elektromagnetisch betätigbaren Bremse integriert ist. Allerdings bewirkt Verschleiß der Verzahnung des Bremsbelagträgers und des Mitnehmers eine Taumelbewegung des Bremsbelagträgers, so dass eine Winkellagenerfassung am Bremsbelagträger erschwert ist. Trotzdem wird erfindungsgemäß innerhalb der Bremse die Sensorik angebracht.
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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.
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Die Erfindung wird nun anhand von schematischen Abbildungen näher erläutert:
- In der 1 ist ein Querschnitt durch eine erste erfindungsgemäße Bremsanordnung, insbesondere eines Elektromotors, dargestellt.
- In der 2 ist ein Querschnitt durch eine zweite erfindungsgemäße Bremsanordnung, insbesondere eines Elektromotors, dargestellt.
- In der 3 ist ein Querschnitt durch eine dritte erfindungsgemäße Bremsanordnung, insbesondere eines Elektromotors, dargestellt.
- In der 4 ist ein Querschnitt durch eine vierte erfindungsgemäße Bremsanordnung, insbesondere eines Elektromotors, dargestellt.
- In der 5 ist ein größerer Querschnitt durch die Bremsanordnung gezeigt, wobei erfindungsgemäße Details der 1 bis 4 ausgeblendet sind.
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Wie in 1 dargestellt, weist die Bremsanordnung eine Rotorwelle 12 auf, die über ein Lager drehbar gelagert ist, welches in einem Gehäuseteil 2 aufgenommen ist.
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Die Rotorwelle 12 ist drehfest mit einem Mitnehmer 3 verbunden, welcher auf die Rotorwelle 12 aufgesteckt ist und eine Außenverzahnung aufweist, welche mit einer Innenverzahnung eines Bremsbelagträgers 1 im Eingriff ist. Somit ist der Bremsbelagträger 1 drehfest, aber axial verschiebbar mit dem Mitnehmer 3 und somit auch mit der Rotorwelle 12 verbunden.
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Der Mitnehmer 3 überdeckt in axialer Richtung, also in Richtung der Drehachse der Rotorwelle 12, auch den in axialer Richtung vom Bremsbelagträger 1 überdeckten axialen Bereich.
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Der Bremsbelagträger 1 weist axial beidseitig jeweils einen Bremsbelag 4 auf.
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Mit dem Gehäuseteil 2, insbesondere Lagerflansch, drehfest verbunden ist ein Magnetkörper 5 der Bremsanordnung. Der Magnetkörper 5 ist vorzugsweise aus einem ferromagnetischen Stahlguss gefertigt. Eine Wicklung 7 ist in eine ringförmige Ausnehmung des Magnetkörpers 5 eingelegt.
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Eine axial zwischen dem Bremsbelagträger 1, insbesondere den Bremsbelägen 4, und dem Magnetkörper 5 angeordnete Ankerscheibe 6 ist drehfest, aber axial bewegbar zum Magnetkörper 5 angeordnet.
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Bei Bestromung der Wicklung 7 wird somit die aus ferromagnetischem Stahl gefertigte Ankerscheibe 6 zum Magnetkörper 5 hin gezogen entgegen der von in der 1 nicht gezeigten Federelementen erzeugten Federkraft, wobei die Feder Elemente am Magnetkörper abgestützt sind und auf die Ankerscheibe 6 drücken.
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Bei Nichtbestromung der Wicklung 7 drücken die Federelemente die Ankerscheibe 6 zum Bremsbelagträger 1, insbesondere auf dessen der Ankerscheibe 6 zugewandten Bremsbelag 4, so dass der Bremsbelagträger 1, insbesondere mit dessen von der Ankerscheibe 6 abgewandten Bremsbelag 4, auf eine am Gehäuseteil 2 ausgebildete Bremsfläche gedrückt wird.
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Die Bremsbeläge 4 überdecken einen Radialabstandsbereich.
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Wie in 1 gezeigt, ist eine erste vorzugsweise ringförmig ausgebildete Leiterplatte 9 von einer Halterung 8 gehalten, welche am Gehäuseteil 2 befestigt ist. Eine zweite vorzugsweise ringförmig ausgebildete Leiterplatte 10 ist von einer Halterung 11 gehalten.
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Die zweite Leiterplatte 10 ist parallel zur ersten Leiterplatte 9 ausgerichtet.
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Die beiden Leiterplatten 9 und 10 sind einerseits zur Erfassung der Winkellage der Rotorwelle 12, insbesondere des Bremsbelagträgers 1, geeignet ausgeführt und andererseits zur Erfassung eines axialen Abstandes zwischen den beiden Leiterplatten 9 und 10.
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Denn die Normalenrichtung beider Leiterplatten 9 und 10 ist parallel zur Drehachse der Rotorwelle 12 und/oder zur Drehachse des Bremsbelagträgers 1 ausgerichtet.
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Zur Erfassung der Winkellage ist die erste Leiterplatte 9 mit einem Sensorelement bestückt, das einen auf der zweiten Leiterplatte 9 bestückten Geber detektiert.
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Hierbei sind unterschiedliche Wirksysteme verwendbar:
- Als erstes Wirksystem insbesondere nach Art eines Resolvers wird auf der ersten Leiterplatte 9 eine mit Wechselstrom beaufschlagte Primärspule angeordnet, welche mit einer auf der zweiten Leiterplatte 10 angeordneten Sekundärwicklung induktiv gekoppelt ist, so dass elektrische Energie berührungslos übertragbar ist. Aus der Sekundärwicklung wird eine ebenfalls auf der zweiten Leiterplatte angeordnete, insbesondere mehrere Pole aufweisende Wicklung angeordnet, welche induktiv gekoppelt ist mit einer auf der ersten Leiterplatte angeordneten weiteren Wicklung, wobei die in dieser weiteren Wicklung induzierte Spannung ausgewertet wird. Diese Spannung stellt bei Drehung der Rotorwelle eine modulierte Sinusfunktion dar. Ebenso ist ein Cosinussignal detektierbar. Die Winkellage der Rotorwelle 12 ist somit in der Spannung codierbar. Die Amplitude der Einhüllenden der modulierten Sinusspannung hängt von dem axialen Abstand zwischen den beiden Leiterplatten 9 und 10 ab.
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Die jeweiligen Wicklungen sind als Leiterbahnen auf der jeweiligen Leiterplatte (9, 10) realisiert.
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Somit ist also mit einem solchen induktiven Wicklungssystem, insbesondere Resolver-System, nicht nur die Winkellage der Rotorwelle 12, sondern auch der axiale Abstand zwischen den beiden Leiterplatten 9 und 10 detektierbar.
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Wenn die Bremsanordnung im eingefallenen Zustand ist, also die im Magnetkörper angeordnete Wicklung stromlos ist, kennzeichnet der von der Auswerteeinheit bestimmte axiale Abstand zwischen den beiden Leiterplatten 9 und 10 die Abnutzung der Bremsbeläge 4. Je stärker die Bremsbeläge 4 verschlissen sind, desto geringer ist der axiale Abstand im eingefallenen Zustand der Bremsanordnung.
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Die Rotorwelle weist ein Aktivteil, wie Kurzschlusskäfig und/oder Dauermagnete, auf, welches innerhalb einer Statorwicklung des Elektromotors angeordnet ist, der somit Drehmoment erzeugbar macht.
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Als zweites Wirksystem ist im Unterschied zum ersten Wirksystem ein Wirbelstromprinzip realisiert. Hierzu wird der axiale Abstand mit einem Wirbelstromsensor bestimmt, wobei ein erster Teil des Wirbelstromsensors auf der ersten Leiterplatte 9 und ein zweiter Teil des Wirbelstromsensors auf der zweiten Leiterplatte 10 angeordnet ist. Die Erfassung der Winkellage der Rotorwelle 12 wird nach einem anderen Wirkprinzip realisiert.
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Als drittes Wirksystem ist auch ein Magnetgeber-System verwendbar. Hierbei sind an der zweiten Leiterplatte 10, die auch als einfacher Träger ausführbar ist, in Umfangsrichtung hintereinander, vorzugswiese auf demselben Radialabstand, angeordnete Dauermagnete befestigt. Insbesondere weisen diese Dauermagnete relativ zu ihren in Umfangsrichtung jeweils nächstbenachbarten Dauermagneten eine abwechselnde Magnetisierungsrichtung auf. Die erste Leiterplatte 9 ist mit Sensorelementen bestückt, so dass ein Sinussignal und ein Cosinussignal erzeugbar sind, mit denen die Winkellage detektierbar ist. Der Abstand ist aus dem Verhältnis der Amplitude oder dem Effektivwert der in einer Wicklung der ersten Leiterplatte 9 induzierten Spannung und aus der Winkelgeschwindigkeit bestimmbar. Alternativ ist aber auch ein magnetfeldsensitives Sensorelement auf der ersten Leiterplatte 9 anordenbar, beispielsweise ein Hallelement. Die Anzahl der ganzen Umdrehungen der Rotorwelle 12 ist durch ein Wiegandsensorelement bestimmbar.
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Somit ist also die Winkellage der Rotorwelle 12 und der axiale Abstand durch ein gemeinsames Messsystem oder durch zwei separate Messsysteme erfassbar. Die Winkellage ist nach einem induktiven oder magnetischen Messsystem erfassbar. Der axiale Abstand ist durch ein induktives, magnetisches oder ein Wirbelstrom-Messsystem erfassbar.
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Wie in 1 gezeigt, sind die Leiterplatten 9 und 10 axial zwischen dem Gehäuseteil 2 und Bremsbelagträger 1 angeordnet, insbesondere radial innerhalb der Bremsbeläge 4, also auf kleinerem Radialabstand als die Bremsbeläge 4.
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Im abgebremsten Zustand, also bei eingefallener Bremsanordnung und somit im Stillstand der Rotorwelle 12, verändert sich die Winkellage nicht und es wird somit der axiale Abstand bestimmt. Im gelüfteten Zustand der Bremsanordnung, also bei drehender Rotorwelle 12 ist die Winkellage erfassbar und bei zusätzlicher Erfassung des axialen Abstands ist die Drehbewegung des Bremsbelagträgers 1 überwachbar. Wenn auf diese Weise eine Taumelbewegung festgestellt wird, deren Amplitude einen Schwellwert überschreitet, ist ein Fehlersignal von der ersten Leiterplatte 9 erzeugbar und/oder weiterleitbar an andere Vorrichtungen. Bei geringer Taumelbewegung, also bei einer Taumelbewegung, deren Amplitude kleiner als der Schwellwert ist, ist der erfasste Verlauf des axialen Abstands zur Korrektur der erfassten Werte der Winkellage der Rotorwelle 12 verwendbar.
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Die Amplitude der Taumelbewegung hängt zumindest auch von dem Verschleiß der Innenverzahnung des Bremsbelagträgers 1 und der Außenverzahnung des Mitnehmers 3.
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Wie in 2 dargestellt, ist im Unterschied zur 1 die zweite Leiterplatte zweistückig ausgeführt und der erste Teil 22 insbesondere mittels eines Halterings 24 am Mitnehmer 3 befestigt und der zweite Teil 23 der zweiten Leiterplatte am Bremsbelagträger 1 insbesondere mittels der Halterung 11.
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Die erste Leiterplatte ist ebenfalls aus zwei Stücken 20 und 21 ausführbar. Alternativ ist die erste Leiterplatte aber auch einstückig ausführbar.
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Auf diese Weise ist eine Taumelbewegung des Bremsbelagträgers 1 nicht nachteilig für die Winkelerfassung. Denn die Winkelerfassung wird relativ zwischen Gehäuseteil 2 und Mitnehmer 3 ausgeführt, der drehfest und axial nicht verschiebbar mit der Rotorwelle 12 verbunden ist. Bei eingefallener Bremsanordnung ist der axiale Abstand bestimmbar und somit auf den Verschleiß der Bremsbeläge 4 schließbar. Insbesondere ist eine Verschleißüberwachung ausführbar, bei welcher eine Warnung oder eine Fehlermeldung erzeugt, also angezeigt, und/oder weitergeleitet wird, wenn die Bremsbeläge einen Schwellwert axialer Belagdicke unterschreiten.
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Die Erfassung der Winkellage und des axialen Abstandes findet wiederum radial innerhalb der Bremsbeläge 4 statt.
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Vorteilig ist hierbei, dass die erste Leiterplatte 9 einen großen Abstand zur im Magnetkörper 5 angeordneten Wicklung 7 aufweist. Somit ist eine hiervon ausgehende Störung der Erfassung der Winkellage und des axialen Abstands vermindert. Dabei ist insbesondere wichtig, dass bei Einschalten oder Abschalten der Bestromung der Wicklung 7 hochfrequente Stromanteile ausgelöst werden können, die somit eine von der Wicklung 7 ausgehende Störstrahlung bewirken. Vorzugsweise wird die Statorwicklung des Elektromotors nicht von einem pulsweitenmodulierten Wechselrichter gespeist, sondern vom Öffentlichen Wechselspannungsversorgungsnetz. Denn dadurch wird die Statorwicklung mit einer im Wesentlichen sinusförmigen Spannung beaufschlagt und nicht mit durch pulsweitenmoduliert betriebenen Schaltern erzeugten hohen Frequenzen.
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Wie in 3 gezeigt, sind die beiden Leiterplatten 9 und 10 im Unterschied zur Ausführung nach 1 auf der dem Magnetkörper 5 zugewandten Seite des Bremsbelagträgers 1 angeordnet.
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Die Erfassung der Winkellage und des axialen Abstandes findet auch bei der Ausführung nach 3 radial innerhalb der Bremsbeläge 4 statt.
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Die erste Leiterplatte 9 ist mittels einer Halterung 31 am Magnetkörper 5 befestigt. Die zweite Leiterplatte 10 ist mittels einer Halterung 30 am Bremsbelagträger 1 befestigt. Die Erfassung der Winkellage und des axialen Abstands wird ansonsten wie bei der Ausführung nach 1 durchgeführt.
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Alternativ ist auch entsprechend der Ausführung nach 2 die zweite Leiterplatte geteilt ausführbar, wobei das erste Teil der zweiten Leiterplatte am Mitnehmer3 befestigt ist, so dass eine fehlerarme Winkelerfassung ausführbar ist und das zweite Teil an dem Bremsbelagträger 1 befestigbar ist, wobei die erste Leiterplatte 9 am Magnetkörper 5 befestigt ist. Somit ist ein größerer Abstand zur Statorwicklung und dementsprechend geringere Störungen bei von einem Wechselrichter gespeister Statorwicklung des Elektromotors erreichbar. Da der Bremsbelagträger 1 bei allen Ausführungen aus Metall gefertigt ist und der Mitnehmer 3 ebenfalls, ist eine wirksame Abschirmung der ersten und zweiten Leiterplatte (9, 10) erreichbar.
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Auf diese Weise ist die Winkellage und der radiale Abstand störungsarm erfassbar.
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Wie in 4 gezeigt, ist im Unterschied zur 1, die erste, vorzugsweise über eine an dem Gehäuseteil 2 verbundene Halterung 40 befestigte Leiterplatte 41 und die zweite, vorzugsweise über eine Halterung 43 gehaltene Leiterplatte 42 radial außerhalb der Bremsbeläge 4 angeordnet. Dabei ist die zweite Leiterplatte 42 mittels einer Halterung 43 am äußeren Umfang des Bremsbelagträgers angeordnet.
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Die Erfassung der Winkellage und des axialen Abstands sind wie bei 1 ausführbar. Allerdings ist eine höhere Winkelauflösung erreichbar als bei der Ausführung nach 1, weil ein größerer Radialabstand vorhanden ist. Durch den großen Abstand zwischen der Statorwicklung und den Leiterplatten (9, 10) beziehungsweise zwischen der Wicklung 7 im Magnetkörper 5 zu den beiden Leiterplatten (9, 10) ist die Erfassung der Winkellage und des axialen Abstands mit großer Auflösung und gleichzeitig geringer Störung ausführbar.
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Die vorgenannten Halterungen (8, 11, 30, 40, 43) sind vorzugsweise aus einem Kunststoff gefertigt, also einem weder elektrisch noch magnetisch leitfähigen Material.
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Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen wird auf die Halterungen verzichtet und somit werden die jeweiligen Leiterplatten (9,10) oder deren Teile direkt am Mitnehmer 3 oder am Bremsbelagträger 1 befestigt beziehungsweise am Magnetkörper 5 oder am Gehäuseteil 2.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Bremsbelagträger
- 2
- Gehäuseteil, insbesondere Lagerflansch
- 3
- Mitnehmer
- 4
- Bremsbelag
- 5
- Magnetkörper
- 6
- Ankerscheibe
- 7
- Wicklung
- 8
- Halterung
- 9
- erste Leiterplatte, ringförmig
- 10
- zweite Leiterplatte, ringförmig
- 11
- Halterung
- 12
- Rotorwelle
- 20
- erster Bereich der ersten Leiterplatte, ringförmig
- 21
- zweiter Bereich der ersten Leiterplatte, ringförmig
- 22
- erste Teil der zweiten Leiterplatte, ringförmig
- 23
- zweites Teil der zweiten Leiterplatte, ringförmig
- 24
- Haltering
- 30
- Halterung
- 31
- Halterung
- 40
- Halterung
- 41
- erste Leiterplatte, ringförmig
- 42
- zweite Leiterplatte, ringförmig
- 43
- Halterung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102016224012 A1 [0002]
- DE 102018202239 A1 [0003]
- DE 10212019001 A1 [0004]
