DE102022004153A1

DE102022004153A1 - Brake arrangement, in particular electromagnetically actuated brake arrangement

Info

Publication number: DE102022004153A1
Application number: DE102022004153.7A
Authority: DE
Inventors: Gerolf Fichtner-Pflaum; Alexander Stahl
Original assignee: SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Current assignee: SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Priority date: 2021-11-25
Filing date: 2022-11-08
Publication date: 2023-05-25

Abstract

Bremsanordnung,wobei die Bremsanordnung- eine Ankerscheibe,- einen Magnetkörper,- eine Ringwicklung,- einen ringartigen Mitnehmer,aufweist, wobei ein ringartiger erster Zahnkranz eine erste Verzahnung aufweist,wobei die Ankerscheibe eine zweite Verzahnung aufweist oder mit einem weiteren Zahnkranz drehfest verbunden ist, der eine zweite Verzahnung aufweist,wobei die Ankerscheibe drehfest mit dem Magnetkörper verbunden ist und in axialer Richtung, wobei der ringartige erste Zahnkranz kraftschlüssig mit dem Mitnehmer verbunden ist, indem am ersten Zahnkranz abgestützte Federelemente Reibelemente an den Magnetkörper andrücken.Braking arrangement,wherein the braking arrangement has - an armature disk, - a magnet body, - a ring winding, - a ring-like driver, wherein a ring-like first toothed rim has a first toothing, wherein the armature disk has a second toothing or is non-rotatably connected to a further toothed rim, which has a second toothing,wherein the armature disk is non-rotatably connected to the magnetic body and in the axial direction, the ring-like first toothed ring being non-positively connected to the driver by spring elements supported on the first toothed ring pressing friction elements onto the magnetic body.

Description

Die Erfindung betrifft eine Bremsanordnung, insbesondere elektromagnetisch betätigbare Bremsanordnung.The invention relates to a brake assembly, in particular an electromagnetically actuated brake assembly.

Aus der DE 198 38 658 C1 ist eine elektromagnetisch betätigbare Bremse bekannt, bei welcher im stromlosen Fall eine Ankerscheibe von Federelementen gegen einen Bremsbelagträger gedrückt wird, welcher dann gegen eine Bremsfläche gedrückt wird. Die Reibflächen sind hierbei axiale ebene Flächen, deren Normalenrichtung parallel zur axialen Richtung ausgerichtet ist, also parallel zur Drehachse der abzubremsenden Welle.From the DE 198 38 658 C1 An electromagnetically actuable brake is known in which, when there is no current, an armature disk is pressed by spring elements against a brake lining carrier, which is then pressed against a braking surface. In this case, the friction surfaces are axial flat surfaces whose normal direction is aligned parallel to the axial direction, ie parallel to the axis of rotation of the shaft to be braked.

Aus der DE 20 2008 010 143 U1 ist als nächstliegender Stand der Technik eine elektrische Mehrflächenkupplung oder -bremse bekannt.From the DE 20 2008 010 143 U1 an electric multi-face clutch or brake is known as the closest prior art.

Aus der DE 10 2007 025 081 A1 ist eine Motorbremse bekannt.From the DE 10 2007 025 081 A1 an engine brake is known.

Aus der US 3 400 797 A ist eine elektromagnetische Bremse mit zwei Spulen bekannt.From the U.S. 3,400,797 A an electromagnetic brake with two coils is known.

Aus der DE 10 2019 002 961 A1 ist eine Bremsanordnung für einen Elektromotor bekannt.From the DE 10 2019 002 961 A1 a braking arrangement for an electric motor is known.

Aus der DE 198 38 658 C1 ist eine elektromagnetisch betätigbare Bremse bekannt.From the DE 198 38 658 C1 an electromagnetically actuable brake is known.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine energiesparende Bremsanordnung weiterzubilden.The invention is therefore based on the object of further developing an energy-saving brake arrangement.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei der Bremsanordnung nach den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.According to the invention, the object is achieved with the brake assembly according to the features specified in claim 1.

Wichtige Merkmale der Erfindung bei der Bremsanordnung, insbesondere elektromagnetisch betätigbare Bremsanordnung, sind, dass die Bremsanordnung

- eine Ankerscheibe,
- einen Magnetkörper,
- eine Ringwicklung, insbesondere eine bestrombare Spulenwicklung und
- einen ringartigen Mitnehmer, insbesondere der mit einer abzubremsenden Welle drehfest verbindbar ist,

aufweist,
insbesondere wobei die Ringachse der Ringwicklung koaxial zur Ringachse des ringartigen Mitnehmers ausgerichtet ist,
wobei ein ringartiger erster Zahnkranz eine erste Verzahnung aufweist, wobei die Ankerscheibe eine zweite Verzahnung aufweist oder mit einem weiteren Zahnkranz drehfest verbunden ist, der eine zweite Verzahnung aufweist,
wobei die Ankerscheibe drehfest mit dem Magnetkörper verbunden ist und in axialer Richtung, insbesondere parallel zur Richtung der Ringachse der Ringwicklung und/oder zur Ringachse des Mitnehmers und/oder zur Drehachse des Mitnehmers, bewegbar angeordnet ist,
insbesondere so, dass die erste Verzahnung mit der zweiten Verzahnung in Eingriff bringbar ist,
wobei der ringartige erste Zahnkranz kraftschlüssig mit dem Mitnehmer verbunden ist, indem am ersten Zahnkranz abgestützte Federelemente Reibelemente an den Mitnehmer andrücken, insbesondere indem am ersten Zahnkranz abgestützte Federelemente auf Reibelemente, insbesondere auf Träger von Reibelementen, derart drücken, dass die Reibelemente auf den Mitnehmer gedrückt sind, insbesondere dass mit den Trägern der Reibelemente verbundene Bremsbeläge der Reibelemente an den Mitnehmer angedrückt sind.Important features of the invention in the brake assembly, in particular electromagnetically actuated brake assembly, are that the brake assembly

- an anchor disk,
- a magnetic body,
- A ring winding, in particular a energizable coil winding and
- a ring-like driver, in particular which can be connected in a rotationally fixed manner to a shaft to be braked,

having,
in particular wherein the ring axis of the ring winding is aligned coaxially with the ring axis of the ring-like driver,
wherein a ring-like first ring gear has a first toothing, wherein the armature disk has a second toothing or is non-rotatably connected to a further toothed ring which has a second toothing,
wherein the armature disk is non-rotatably connected to the magnetic body and is arranged to be movable in the axial direction, in particular parallel to the direction of the ring axis of the ring winding and/or to the ring axis of the driver and/or to the axis of rotation of the driver,
in particular in such a way that the first toothing can be engaged with the second toothing,
wherein the ring-like first toothed ring is non-positively connected to the driver in that spring elements supported on the first toothed ring press friction elements against the driver, in particular in that spring elements supported on the first toothed ring press on friction elements, in particular on carriers of friction elements, in such a way that the friction elements press on the driver are, in particular that the brake pads of the friction elements connected to the carriers of the friction elements are pressed against the driver.

Von Vorteil ist dabei, dass nur eine geringe elektrische Leistung zum Lüften der Bremsanordnung notwendig ist. Denn für das Bestromen der Ringwicklung ist zwar eine elektrische Leistung notwendig, jedoch ist diese sehr gering, da nur schwache Federkräfte überwunden werden müssen. Denn die Federelemente sind derart schwach ausgelegt, dass sie bei Nichtbestromung der Ringwicklung die Verzahnungen der beiden Zahnkränze oder die Verzahnungen des ersten Zahnkranzes und der Ankerscheibe miteinander in Eingriff bringen. Eine Bremskraft muss von den Federelementen nicht erzeugt werden.The advantage here is that only a small amount of electrical power is required to release the brake assembly. Electrical power is required to energize the ring winding, but this is very low since only weak spring forces have to be overcome. This is because the spring elements are designed to be so weak that, when the ring winding is not energized, they bring the teeth of the two ring gears or the teeth of the first ring gear and the armature disk into engagement with one another. A braking force does not have to be generated by the spring elements.

Durch die geringen Kraftbeträge ist also nur eine geringe elektrische Leistung notwendig und somit ein Einsparen von Energie erreichbar.Due to the small amounts of force, only a small amount of electrical power is required and energy savings can therefore be achieved.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung umgibt der erste Zahnkranz den Mitnehmer radial und/oder ist radial vom Mitnehmer beabstandet. Von Vorteil ist dabei, dass der erste Zahnkranz hohe Drehmomente zum radial viel weniger ausgedehnten Mitnehmer durchleiten kann, wenn an seinem radial äußeren Umfang nur geringe Kräfte wirksam sind.In an advantageous embodiment, the first ring gear surrounds the driver radially and/or is spaced radially from the driver. The advantage here is that the first ring gear can transmit high torques to the driver, which is much less extended radially, when only small forces are effective on its radially outer circumference.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind am ersten Zahnkranz durch den ersten Zahnkranz durchgehende Bolzen angeordnet, welche die Federelemente, insbesondere Spiralfedern oder Ringfedern, aufnehmen,
wobei die Bolzen als Führungselemente für die Reibelemente fungieren, insbesondere derart, dass die Reibelemente in radialer Richtung, insbesondere bezogen auf die Drehachse des Mitnehmers, bewegbar sind. Von Vorteil ist dabei, dass die Bolzen radial gerichtet sind und somit als einfache und kostengünstige Führungsmittel für die Federteile fungieren. Insbesondere ragen die Bolzen durch durchgehende Löcher des ersten Zahnkranzes hindurch, insbesondere spielbehaftet.In an advantageous embodiment, bolts that pass through the first ring gear are arranged on the first ring gear and hold the spring elements, in particular spiral springs or ring springs.
wherein the bolts act as guide elements for the friction elements, in particular in such a way that the friction elements can be moved in the radial direction, in particular in relation to the axis of rotation of the driver. The advantage here is that the bolts are directed radially and are therefore simple and costly act cheap guide means for the spring parts. In particular, the bolts protrude through continuous holes in the first ring gear, in particular with play.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die erste Verzahnung eine Planverzahnung, insbesondere an der Stirnseite des ersten Zahnkranzes. Von Vorteil ist dabei, dass die Verzahnung in axialer Richtung hervorragt und somit durch axiales relatives Verschieben der Ankerscheibe zum ersten Zahnkranz mit einer zweiten Verzahnung, insbesondere der Ankerscheibe, in Eingriff bringbar ist.In an advantageous embodiment, the first toothing is a face toothing, in particular on the end face of the first ring gear. The advantage here is that the toothing protrudes in the axial direction and can thus be brought into engagement with a second toothing, in particular the armature disk, by axially displacing the armature disk relative to the first ring gear.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die zweite Verzahnung eine Planverzahnung, insbesondere an der Stirnseite der Ankerscheibe oder des mit der Ankerscheibe verbundenen zweiten Zahnkranzes. Von Vorteil ist dabei, dass die zweite Verzahnung zur ersten Verzahnung axial hervorragt und somit durch axiales relatives Verschieben der Ankerscheibe zum ersten Zahnkranz in Eingriff bringbar ist mit der ersten Verzahnung.In an advantageous embodiment, the second toothing is a face toothing, in particular on the end face of the armature disk or of the second ring gear connected to the armature disk. The advantage here is that the second toothing protrudes axially relative to the first toothing and can thus be brought into engagement with the first toothing by axially displacing the armature disk relative to the first ring gear.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist auf einen jeweiligen Gewindebereich des jeweiligen Bolzens eine jeweilige Mutter aufgeschraubt, wobei die jeweilige Mutter radial außerhalb des ersten Zahnkranzes angeordnet ist. Von Vorteil ist dabei, dass der Bolzen nicht eingepresst werden muss sondern durch die Mutter in radialer Richtung begrenzt ist und von den Federteilen in dazu entgegengesetzter Richtung mit Federkraft beaufschlagt wird. Somit ist der Bolzen im ersten Zahnkranz sogar mit Spiel vorsehbar. Die Federteile stützen sich dabei am ersten Zahnkranz ab und drücken auf die Reibelemente, welche am jeweiligen Bolzen befestigt sind.In an advantageous embodiment, a respective nut is screwed onto a respective threaded area of the respective bolt, with the respective nut being arranged radially outside of the first ring gear. The advantage here is that the bolt does not have to be pressed in, but is delimited in the radial direction by the nut and is subjected to spring force by the spring parts in the opposite direction thereto. Thus, the bolt in the first sprocket can even be provided with play. The spring parts are supported on the first ring gear and press on the friction elements, which are attached to the respective bolt.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Reibelemente radial innerhalb des ersten Zahnkranzes angeordnet. Von Vorteil ist dabei, dass geringe in den Zahnkranz am äußeren Umfang eingeleitete Kräfte große Drehmomente bewirken.In an advantageous embodiment, the friction elements are arranged radially inside the first ring gear. The advantage here is that small forces introduced into the ring gear on the outer circumference cause large torques.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist am Mitnehmer eine in Umfangsrichtung umlaufende, radiale Vertiefung, insbesondere Ringnut, ausgebildet in welche die Reibelemente hineinragen, insbesondere wobei die Reibelemente an den Boden der Vertiefung angedrückt sind, insbesondere sodass ein axialer Anschlag für die Reibelemente bewirkt ist. Von Vorteil ist dabei, dass die Reibelemente in axialer Richtung durch eine am Mitnehmer ausgebildete Stufe begrenzt sind und entgegen der axialen Richtung durch eine weitere am Mitnehmer ausgebildete Stufe. Insbesondere bilden also die Nutwände der als Ringnut ausgeführten Vertiefung einen axialen Anschlag und sichern somit die axiale Position des Mitnehmers zum Zahnkranz.In an advantageous embodiment, a circumferential, radial depression, in particular an annular groove, is formed on the driver, into which the friction elements protrude, in particular the friction elements being pressed against the bottom of the depression, in particular so that an axial stop for the friction elements is effected. The advantage here is that the friction elements are delimited in the axial direction by a step formed on the driver and counter to the axial direction by a further step formed on the driver. In particular, therefore, the groove walls of the depression designed as an annular groove form an axial stop and thus secure the axial position of the driver relative to the ring gear.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Reibelemente und/oder die Federelemente radial zwischen dem ersten Zahnkranz und dem Mitnehmer angeordnet. Von Vorteil ist dabei, dass die Reibelemente geschützt umgeben sind vom ersten Zahnkranz.In an advantageous embodiment, the friction elements and/or the spring elements are arranged radially between the first ring gear and the driver. The advantage here is that the friction elements are protected and surrounded by the first ring gear.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Ringwicklung in einer Vertiefung des Magnetkörpers aufgenommen. Von Vorteil ist dabei, dass die Ringwicklung in einer ringartigen Vertiefung des Magnetkörpers aufnehmbar ist, so dass die Ringachse in axialer Richtung ausrichtbar ist.In an advantageous embodiment, the ring winding is accommodated in a depression in the magnet body. The advantage here is that the ring winding can be accommodated in a ring-like depression in the magnet body, so that the ring axis can be aligned in the axial direction.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind mit dem Magnetkörper Führungsbolzen zur axial gerichteten Führung der Ankerscheibe verbunden. Von Vorteil ist dabei, dass eine drehfeste Verbindung der Ankerscheibe mit dem Magnetkörper in einfacher Weise erreichbar ist.In an advantageous embodiment, guide bolts are connected to the magnet body for axially directed guidance of the armature disk. The advantage here is that a non-rotatable connection of the armature disk to the magnet body can be achieved in a simple manner.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist an der von der Ankerscheibe in axialer Richtung abgewandten Stirnseite des ersten Zahnkranzes ein Bremsbelag angeordnet, insbesondere zum Bremsen an einer ebenen Bremsfläche, deren Normalenrichtung parallel zur axialen Richtung ausgerichtet ist. Von Vorteil ist dabei, dass eine zusätzliche Reibfläche in einfacher Weise schaffbar ist. Allerdings ist für die Erzeugung von Reibkräften an dieser zusätzlichen Reibfläche auch eine entsprechende Federkraft notwendig, die beim Lüften durch die Bestromung der Ringwicklung überwunden werden muss.In an advantageous embodiment, a brake pad is arranged on the face of the first ring gear facing away from the armature disk in the axial direction, in particular for braking on a flat braking surface whose normal direction is aligned parallel to the axial direction. The advantage here is that an additional friction surface can be created in a simple manner. However, in order to generate frictional forces on this additional friction surface, a corresponding spring force is also necessary, which must be overcome when the ring winding is released by energizing it.

Wichtige Merkmale bei dem Elektromotor mit einer Bremsanordnung sind, dass der Mitnehmer mit einer Rotorwelle des Elektromotors drehfest verbunden ist, insbesondere wobei die Rotorwelle als abzubremsende Welle der Bremsanordnung fungiert,
insbesondere wobei der Mitnehmer mit der Rotorwelle mittels Passfederverbindung verbunden ist.Important features of the electric motor with a brake arrangement are that the driver is non-rotatably connected to a rotor shaft of the electric motor, in particular with the rotor shaft acting as the shaft of the brake arrangement to be braked,
in particular, the driver being connected to the rotor shaft by means of a feather key connection.

Von Vorteil ist dabei, dass der Elektromotor mit einer elektromagnetisch betätigbaren Bremse ausgeführt ist, wobei ein Mitnehmer als Schnittstelle zur abzubremsenden Rotorwelle verwendet ist.The advantage here is that the electric motor is designed with an electromagnetically actuable brake, with a driver being used as an interface to the rotor shaft to be braked.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der Elektromotor ein Statorgehäuse auf, welches mit einem ersten Lagerflansch verbunden ist, welches ein Lager zur drehbaren Lagerung der Rotorwelle aufnimmt,
wobei der Magnetkörper mit dem ersten Lagerflansch drehfest verbunden ist. Von Vorteil ist dabei, dass der Motor einfach herstellbar ist.In an advantageous embodiment, the electric motor has a stator housing which is connected to a first bearing flange which accommodates a bearing for the rotatable mounting of the rotor shaft.
wherein the magnetic body is non-rotatably connected to the first bearing flange. The advantage here is that the motor is easy to produce.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist am ersten Lagerflansch eine oder die Bremsfläche ausgebildet, insbesondere für das Bremsen mittels des Bremsbelags des ersten Zahnkranzes,
insbesondere wobei die Bremsfläche fein bearbeitet ist. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfache Herstellung ermöglicht ist und kein separates Teil notwendig ist.In an advantageous embodiment, one or the braking surface is formed on the first bearing flange, in particular for braking by means of the brake lining of the first ring gear,
especially where the braking surface is finely machined. The advantage here is that simple production is made possible and no separate part is necessary.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist ein zweiter Lagerflansch vom ersten Lagerflansch beabstandet,
wobei der zweite Lageflansch mit dem Statorgehäuse verbunden ist und ein zweites Lager zur drehbaren Lagerung der Rotorwelle aufnimmt. Von Vorteil ist dabei, dass die Rotorwelle stabil lagerbar ist.In an advantageous embodiment, a second bearing flange is spaced apart from the first bearing flange,
the second bearing flange being connected to the stator housing and receiving a second bearing for rotatably supporting the rotor shaft. The advantage here is that the rotor shaft can be stored in a stable manner.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die mit dem Magnetkörper verbundenen Führungsbolzen mit dem ersten Lagerflansch verbunden. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfache Herstellung ermöglicht ist.In an advantageous embodiment, the guide bolts connected to the magnet body are connected to the first bearing flange. The advantage here is that simple production is made possible.

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.Further advantages result from the dependent claims. The invention is not limited to the combination of features of the claims. For the person skilled in the art, there are further meaningful combinations of claims and/or individual claim features and/or features of the description and/or the figures, in particular from the task and/or the task arising from comparison with the prior art.

Die Erfindung wird nun anhand von schematischen Abbildungen näher erläutert:

In der 1 ist eine Schrägansicht des Bremsarbeit leistenden Teils einer erfindungsgemäßen Bremsanordnung dargestellt.
In der 2 ist ein Längsschnitt durch den Teil gezeigt.
In der 3 ist ein Querschnitt durch den Teil gezeigt.
In der 4 ist eine Seitenansicht des Teils gezeigt, wobei die Schnittebenen gekennzeichnet sind.
In der 5 ist ein Längsschnitt durch den Teil einer anderen erfindungsgemäßen Bremsanordnung gezeigt.

The invention will now be explained in more detail using schematic illustrations:

In the 1 is an oblique view of the braking work performing part of a brake assembly according to the invention.
In the 2 a longitudinal section through the part is shown.
In the 3 a cross section through the part is shown.
In the 4 A side view of the part is shown with the cutting planes identified.
In the 5 a longitudinal section through part of another brake assembly according to the invention is shown.

Wie in den Figuren dargestellt, weist die Bremsanordnung einen Mitnehmer 4 auf, der drehfest mit einer von der Bremsanordnung abzubremsenden Welle, insbesondere Rotorwelle eines Elektromotors, verbindbar ist, insbesondere mittels Passfederverbindung, wofür der ringartig ausgeführte Mitnehmer an seiner Innenseite eine Axialnut aufweist.As shown in the figures, the brake assembly has a driver 4 which can be connected in a torque-proof manner to a shaft to be braked by the brake assembly, in particular a rotor shaft of an electric motor, in particular by means of a feather key connection, for which purpose the ring-like driver has an axial groove on its inside.

Die axiale Richtung 24 ist parallel zur Drehachse des Mitnehmers 4, insbesondere also auch zur Drehachse der abzubremsenden Welle.The axial direction 24 is parallel to the axis of rotation of the driver 4, in particular also to the axis of rotation of the shaft to be braked.

Ein Zahnkranz 2 umgibt den Mitnehmer 4 radial, insbesondere also in Umfangsrichtung ununterbrochen.A toothed ring 2 surrounds the driver 4 radially, ie in particular uninterruptedly in the circumferential direction.

Am Zahnkranz 2 sind radial gerichtete Bolzen 21 befestigt, insbesondere indem die Bolzen 21 durch Radialbohrungen des Zahnkranzes hindurchgehen.Radially directed bolts 21 are fastened to the ring gear 2, in particular by the bolts 21 passing through radial bores in the ring gear.

Der Zahnkranz 2 ist ringförmig ausgebildet, wobei eine Verzahnung an seiner axialen Stirnseite ausgebildet ist.The ring gear 2 is ring-shaped, with teeth being formed on its axial end face.

Die Bolzen 21 sind in Umfangsrichtung voneinander beabstandet, insbesondere voneinander gleichmäßig beabstandet. Die Bolzen 21 ragen am ringartigen Zahnkranz 2 nach radial innen hervor.The bolts 21 are spaced apart from one another in the circumferential direction, in particular equally spaced apart from one another. The bolts 21 protrude radially inwards on the annular ring gear 2 .

Jeder der Bolzen 21 führt ein jeweiliges Reibelement 5, so dass das Reibelement 5 in radialer Richtung bewegbar angeordnet ist. Auf seiner dem Mitnehmer 4 zugewandten Seite weist jedes der Reibelemente 5 einen Bremsbelag auf, der auf einem Träger des Reibelements 5 aufgebracht ist.Each of the bolts 21 guides a respective friction element 5, so that the friction element 5 is arranged to be movable in the radial direction. On its side facing the driver 4 , each of the friction elements 5 has a brake pad that is applied to a carrier of the friction element 5 .

Ein jeweiliges, am Zahnkranz 2 abgestütztes Federelement 6 drückt das jeweilige Reibelement nach radial innen und/oder zum Mitnehmer 5 hin. Insbesondere drückt das Federelement 6 auf den Träger des jeweiligen Reibelements 5 und ist am Zahnkranz 2, insbesondere an der Innenseite des Zahnkranzes 2, abgestützt.A respective spring element 6 supported on the ring gear 2 presses the respective friction element radially inwards and/or towards the driver 5 . In particular, the spring element 6 presses on the carrier of the respective friction element 5 and is supported on the ring gear 2 , in particular on the inside of the ring gear 2 .

Insbesondere weist der Träger des jeweiligen Reibelements 5 eine feste Anbindung an den Bolzen 21, insbesondere Führungsbolzen, auf. Vorzugsweise ist hierzu der Träger als Lochscheibe ausgeführt und auf den Bolzen 21 aufgesteckt, wobei der Träger gegen eine Stufe oder gegen einen am Bolzen 21 hervorragenden Kragen abgestützt ist.In particular, the carrier of the respective friction element 5 has a fixed connection to the bolt 21, in particular guide bolt. For this purpose, the support is preferably designed as a perforated disk and is placed on the bolt 21 , the support being supported against a step or against a collar projecting from the bolt 21 .

Zur Montage oder zur radialen Begrenzung und/oder Sicherung ist auf einen Gewindebereich des Bolzens jeweils eine Mutter 22 derart aufgeschraubt, dass die Mutter 22 im montierten betriebsfertigen Zustand einen nicht verschwindenden Abstand zum Zahnkranz 2 aufweist.For assembly or for radial limitation and/or securing, a nut 22 is screwed onto a threaded area of the bolt in such a way that the nut 22 is at a non-vanishing distance from the ring gear 2 in the assembled, operational state.

In axialer Richtung, insbesondere also in Richtung der Drehachse der abzubremsenden Welle und/oder des Mitnehmers 4, ist neben dem Zahnkranz 2 ein zweiter Zahnkranz 7 angeordnet, der auf seiner vom ersten Zahnkranz 2 in axialer Richtung abgewandten Seite mit einer Ankerscheibe 1 verbunden ist.In the axial direction, in particular in the direction of the axis of rotation of the shaft to be braked and/or the driver 4, a second ring gear 7 is arranged next to the ring gear 2, which is connected to an armature disk 1 on its side facing away from the first ring gear 2 in the axial direction.

Der zweite Zahnkranz 7 weist ebenfalls eine Verzahnung auf, wobei diese zweite Verzahnung auf der von der Ankerscheibe axial abgewandten Seite des zweiten Zahnkranzes 7 angeordnet ist.The second ring gear 7 also has teeth, with this second toothing being arranged on the side of the second ring gear 7 that is axially remote from the armature disk.

Die erste Verzahnung des Zahnkranzes 2 und die zweite Verzahnung des zweiten Zahnkranzes 7 sind abhängig vom Abstand zwischen den beiden Zahnkränzen (2, 7) miteinander im Eingriff oder nicht.The first toothing of the ring gear 2 and the second toothing of the second ring gear 7 are in mesh with one another or not, depending on the distance between the two ring gears (2, 7).

Wenn die Ankerscheibe mit dem mit ihr verbundenen zweiten Zahnkranz 7 in axialer Richtung zum ersten Zahnkranz 2 hingeschoben wird, kommen die beiden Verzahnungen miteinander in Eingriff, so dass Drehmoment durchleitbar ist.When the armature disk with the second toothed ring 7 connected to it is pushed in the axial direction toward the first toothed ring 2, the two toothings engage with one another, so that torque can be passed through.

Die Ankerscheibe 1 ist aus einem ferromagnetischen Material ausgeführt, insbesondere aus einem Stahl.The armature disk 1 is made of a ferromagnetic material, in particular steel.

Vorzugsweise sind die Verzahnungen des ersten Zahnkranzes 2 und des zweiten Zahnkranzes 7 Planverzahnungen.The teeth of the first ring gear 2 and of the second ring gear 7 are preferably face gears.

Vorzugsweise ist jedes Federelement 6 als Spiralfeder und/oder Ringfeder ausgeführt, durch welche der jeweilige Bolzen 21 hindurchragt. Somit ist auch das Federelement 6 formschlüssig gesichert.Each spring element 6 is preferably designed as a spiral spring and/or ring spring, through which the respective bolt 21 protrudes. Thus, the spring element 6 is also secured in a form-fitting manner.

Mittels des Andrückens der Reibelemente 5 an den Mitnehmer 4 ist der ringartige erste Zahnkranz 2 koaxial und/oder konzentrisch gehalten am ringartigen Mitnehmer 4. Insbesondere sind die Ringachsen des Mitnehmers 4 und des ersten Zahnkranzes 2 koaxial zueinander ausgerichtet.The annular first ring gear 2 is held coaxially and/or concentrically on the ring-like driver 4 by pressing the friction elements 5 against the driver 4. In particular, the ring axes of the driver 4 and the first ring gear 2 are aligned coaxially with one another.

Die Bremsanordnung weist außerdem einen in den Figuren nicht dargestellten Magnetkörper auf, in welchem eine Vertiefung ausgeformt ist, in welcher eine bestrombare Ringwicklung aufgenommen ist. Die Ringachse und/oder Wickelachse der Ringwicklung ist vorzugsweise koaxial ausgerichtet zur Ringachse des Mitnehmers 4 und/oder zur Drehachse der abzubremsenden Welle.The brake arrangement also has a magnetic body, not shown in the figures, in which a depression is formed, in which a ring winding that can be energized is accommodated. The ring axis and/or winding axis of the ring winding is preferably aligned coaxially to the ring axis of the driver 4 and/or to the axis of rotation of the shaft to be braked.

Der Magnetkörper ist drehfest verbindbar mit einem ersten Lagerflansch eines Elektromotors, der ein Statorgehäuse aufweist, welches axial einerseits mit dem ersten Lagerflansch und andererseits mit einem zweiten Lagerflansch verbunden ist.The magnetic body can be connected in a torque-proof manner to a first bearing flange of an electric motor which has a stator housing which is axially connected to the first bearing flange on the one hand and to a second bearing flange on the other hand.

Im jeweiligen Lagerflansch ist ein jeweiliges Lager zur Lagerung der Rotorwelle des Elektromotors aufgenommen.A respective bearing for supporting the rotor shaft of the electric motor is accommodated in the respective bearing flange.

Die Rotorwelle fungiert als abzubremsende Welle der Bremsanordnung und ist mit dem Mitnehmer 4 drehfest verbunden, insbesondere mittels Passfederverbindung.The rotor shaft acts as the shaft of the brake assembly to be braked and is connected to the driver 4 in a torque-proof manner, in particular by means of a feather key connection.

Am Magnetkörper abgestützte Federteile drücken auf die Ankerscheibe 1. Bei Bestromung der Ringwicklung wird die Ankerscheibe 1 entgegen der von den Federteilen erzeugten Federkraft zum Magnetkörper hin, also von dem ersten Zahnkranz 2 weg, gezogen. Bei Nichtbestromung der Ringwicklung wird die Ankerscheibe 1 von den Federteilen zum Zahnkranz 2 so hingedrückt, dass die Verzahnung des zweiten Zahnkranzes 7 mit der Verzahnung des ersten Zahnkranzes 2 in Eingriff kommt. Da der erste Zahnkranz 2 nur kraftschlüssig über die Reibelemente 5 mit dem Mitnehmer verbunden ist, findet dann der Reibschluss zwischen den Reibelementen 5 und dem Mitnehmer 4 statt, insbesondere mittels des entsprechenden Schlupfes. Die Reibelemente 5 bewegen sich also so lange relativ zum Mitnehmer 4 bis die abzubremsende Rotationsenergie abgebaut ist.Spring parts supported on the magnet body press on the armature disk 1. When current is applied to the ring winding, the armature disk 1 is pulled towards the magnet body, i.e. away from the first ring gear 2, against the spring force generated by the spring parts. When the ring winding is not energized, the armature disk 1 is pressed by the spring parts toward the ring gear 2 in such a way that the teeth of the second ring gear 7 engage with the teeth of the first ring gear 2 . Since the first ring gear 2 is connected to the driver only in a non-positive manner via the friction elements 5, the frictional connection between the friction elements 5 and the driver 4 then takes place, in particular by means of the corresponding slip. The friction elements 5 thus move relative to the driver 4 until the rotational energy to be braked has dissipated.

Die von den Federteilen zu erzeugende Federkraft ist nur gering, da die beiden Verzahnungen nur miteinander in Eingriff zu bringen sind. Somit ist zum Lüften der Bremse aber auch nur eine geringe Anziehungskraft beziehungsweise ein geringer Strombetrag zur Bestromung der Ringwicklung notwendig. Auf diese Weise ist, insbesondere über die Gesamtbetriebsdauer der Bremsanordnung, eine erhebliche Energiemenge einsparbar.The spring force to be generated by the spring parts is only small, since the two toothings can only be brought into engagement with one another. Thus, to release the brake, however, only a small force of attraction or a small amount of current is required to energize the ring winding. In this way, a considerable amount of energy can be saved, in particular over the entire service life of the brake arrangement.

Zur axialen Führung der Ankerscheibe 1 weist die Ankerscheibe 1 an ihrem radialen Außenumfang in Umfangsrichtung voneinander insbesondere regelmäßig und/oder gleichmäßig voneinander beabstandete Ausnehmungen auf, durch welche Führungsbolzen hindurchragen, welche am Magnetkörper befestigt sind. Somit ist die Ankerscheibe 1 drehfest mit dem Magnetkörper verbunden und axial relativ zum Magnetkörper bewegbar angeordnet.For the axial guidance of the armature disk 1, the armature disk 1 has on its radial outer circumference in the circumferential direction spaced apart recesses, in particular regularly and/or uniformly, through which guide bolts protrude, which are fastened to the magnet body. Thus, the armature disk 1 is connected to the magnet body in a torque-proof manner and is arranged so that it can move axially relative to the magnet body.

Vorzugsweise sind die Führungsbolzen radial außerhalb des ersten Zahnkranzes 2 und/oder der durch den Zahnkranz 2 nach radial außen außerhalb des ersten Zahnkranzes 2 hervorragenden Bolzen 21 angeordnet.The guide bolts are preferably arranged radially outside of the first ring gear 2 and/or the bolts 21 that protrude through the ring gear 2 radially outwards outside of the first ring gear 2 .

Insbesondere sind die Führungsbolzen axial ausgerichtet.In particular, the guide bolts are aligned axially.

Der Magnetkörper ist mit dem ersten Lagerflansch über die Führungsbolzen oder über ein Gehäuseteil verbunden, das den ersten Zahnkranz 2 radial umgibt.The magnetic body is connected to the first bearing flange via the guide bolts or via a housing part which surrounds the first ring gear 2 radially.

In einer Weiterbildung ist vorzugsweise am ersten Lagerflansch eine ebene Bremsfläche ausgebildet, deren Normalenrichtung parallel zur axialen Richtung, also Richtung der Drehachse der Rotorwelle, ausgerichtet ist. Wenn nun bei nicht-bestromter Ringwicklung die Federteile die Ankerscheibe 1 zum ersten Zahnkranz 2 hindrücken, wird dieser mit einem an der der Bremsfläche zugewandten Stirnfläche angeordneten Bremsbelag 23 auf die Bremsfläche gedrückt. Dadurch ist eine zusätzliche Reibleistung und/oder Bremsleistung erzeugbar.In a development, a flat braking surface is preferably formed on the first bearing flange, the normal direction of which is aligned parallel to the axial direction, ie the direction of the axis of rotation of the rotor shaft. If the spring parts now push the armature disk 1 towards the first toothed ring 2 when the ring winding is not energized, this is pressed onto the braking surface with a brake lining 23 arranged on the end face facing the braking surface che pressed. As a result, additional frictional power and/or braking power can be generated.

Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen wird die Ankerscheibe 1 und der zweite Zahnkranz 7 zusammen aus einem Stück ausgeführt, also zusammen einstückig und/oder einteilig ausgebildet.In further exemplary embodiments according to the invention, the armature disk 1 and the second ring gear 7 are designed together in one piece, that is to say they are formed together in one piece and/or in one piece.

Wie in 5 dargestellt, ist bei einer anderen Bremsanordnung ein axialer Anschlag 50 für die Reibelemente 5 durch eine umlaufende Vertiefung, insbesondere Ringnut, bewirkt, die am Mitnehmer 4 ausgeführt ist.As in 5 shown, in another brake arrangement, an axial stop 50 for the friction elements 5 is effected by a circumferential depression, in particular an annular groove, which is formed on the driver 4 .

BezugszeichenlisteReference List

11: Ankerscheibearmature disk
22: Zahnkranzsprocket
33: Ausnehmung für FührungsbolzenRecess for guide pins
44: Mitnehmerdriver
55: Reibelement, insbesondere BremsbelagFriction element, in particular brake lining
66: Federelement, insbesondere SpiralfederSpring element, in particular spiral spring
77: Zahnkranzsprocket
2020: Zapfencones
2121: Bolzenbolt
2222: MutterMother
2323: Bremsbelagbrake pad
2424: axiale Richtung, Drehachsrichtungaxial direction, axis of rotation direction
5050: axialer Anschlag, insbesondere Stufe oder Nutwand einer Ringnutaxial stop, in particular step or groove wall of an annular groove

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

DE 19838658 C1 [0002, 0007]
DE 202008010143 U1 [0003]
DE 102007025081 A1 [0004]
US 3400797A [0005]
DE 102019002961 A1 [0006]

Claims

Brake arrangement, in particular electromagnetically actuatable brake arrangement, wherein the brake arrangement has - an armature disk, in particular made of ferromagnetic material, - a magnet body, - a ring winding, in particular a coil winding that can be energized, and - a ring-like driver, in particular which can be connected in a rotationally fixed manner to a shaft to be braked, In particular, the ring axis of the ring winding being aligned coaxially with the ring axis of the ring-like driver, characterized in that a ring-like first toothed ring has a first toothing, the armature disk having a second toothing or being non-rotatably connected to a further toothed ring which has a second toothing, wherein the armature disk is non-rotatably connected to the magnetic body and is arranged to be movable in the axial direction, in particular parallel to the direction of the ring axis of the ring winding and/or to the ring axis of the driver and/or to the axis of rotation of the driver and/or to the axis of rotation of the shaft to be braked in such a way that, depending on the axial position of the armature disk, the first toothing can be engaged with the second toothing, the ring-like first toothed ring being non-positively connected to the driver in that spring elements supported on the first toothed ring press friction elements against the driver, in particular by the first Sprocket supported spring elements on friction elements, in particular on carriers of friction elements, press in such a way that the friction elements are pressed onto the driver, in particular that brake pads of the friction elements connected to the carriers of the friction elements are pressed against the driver.

brake arrangement claim 1 , characterized in that the first ring gear surrounds the driver radially and / or is spaced radially from the driver.

Brake arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that on the first toothed ring through the first toothed ring are arranged bolts which receive the spring elements, in particular spiral springs or annular springs, the bolts acting as guide elements for the friction elements, in particular such that the friction elements are movable in the radial direction, in particular in relation to the axis of rotation of the driver.

Brake arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that on the driver there is a circumferential, radial indentation, in particular an annular groove, into which the friction elements protrude, in particular the friction elements being pressed against the bottom of the indentation, in particular so that an axial stop for the friction elements is effected, and / or that each friction element has a carrier with brake lining, in particular wherein the carrier is designed as a perforated disk and attached to the respective bolt.

Brake arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the first gearing is face gearing, in particular on the end face of the first ring gear, and/or that the second gearing is face gearing, in particular on the face face of the armature disk or of the second toothing connected to the armature disk ring gear.

Brake arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that a respective nut is screwed onto a respective threaded area of the respective bolt, the respective nut being arranged radially outside the first ring gear, in particular as an assembly aid.

Brake arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the friction elements are arranged radially inside the first ring gear and/or that the friction elements and/or the spring elements are arranged radially between the first ring gear and the driver.

Brake arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the ring winding is accommodated in an in particular annular depression of the magnet body, in particular the ring winding being aligned coaxially to the axis of rotation of the driver.

Brake arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that guide bolts are connected to the magnet body for axially directed guidance of the armature disk and/or that spring parts supported on the magnet body press on the armature disk and/or that the magnetic force acting on the armature disk when the ring winding is energized is generated by the spring parts and transferred into the Armature disk initiated spring force is opposed.

Brake arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that a brake lining is arranged on the end face of the first ring gear facing away from the armature disk in the axial direction, in particular for braking on a flat braking surface whose normal direction is aligned parallel to the axial direction.

Electric motor with a brake arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the driver is non-rotatably connected to a rotor shaft of the electric motor, in particular with the rotor shaft acting as the shaft of the brake arrangement to be braked, in particular with the driver being connected to the rotor shaft by means of a feather key connection.

Electric motor according to one of the preceding claims, characterized in that the electric motor has a stator housing which is connected to a first bearing flange which accommodates a bearing for the rotatable mounting of the rotor shaft, the magnet body being non-rotatably connected to the first bearing flange.

Electric motor according to one of the preceding claims, characterized in that a second bearing flange is spaced from the first bearing flange, the second bearing flange being connected to the stator housing and accommodating a second bearing for rotatably supporting the rotor shaft.

Electric motor according to one of the preceding claims, characterized in that the guide bolts connected to the magnet body are connected to the first bearing flange.

Electric motor according to one of the preceding claims, characterized in that one or the braking surface is additionally formed on the first bearing flange, in particular for braking by means of the brake lining of the first ring gear, in particular the braking surface being finely machined.