DE19719990A1

DE19719990A1 - Bremse für einen Elektromotor

Info

Publication number: DE19719990A1
Application number: DE1997119990
Authority: DE
Inventors: Zoran Ivkovic
Original assignee: Elektrische Geraete & Co GmbH
Current assignee: Elektrische Geraete & Co GmbH
Priority date: 1997-05-13
Filing date: 1997-05-13
Publication date: 1998-11-19

Description

Die Erfindung betrifft eine Bremse für einen Elektromotor, welcher insbesondere zum Verstellen von Stellgliedern in einem Kraftfahrzeug vorgesehen ist, mit einer eine Bremsscheibe im stromlosen Zustand gegen einen Bremsbelag pressenden Feder und einem die Bremsscheibe im bestromten Zustand von dem Bremsbelag trennenden Elektromagneten, wobei der Bremsbelag drehfest auf einer zu bremsenden Welle und die Bremsscheibe drehfest und axial verschieblich in einem Gehäuse der Bremse angeordnet ist.

Solche Bremsen werden bei Elektromotoren häufig zum Sichern gegen eine unbeabsichtigte Verstellung der Stellglieder, beispielsweise in einer Zentralverriegelung des Kraftfahrzeugs, eingesetzt und sind damit bekannt. Im bestromten Zustand drückt der Elektromagnet die Bremsscheibe und den Bremsbelag auseinander und spannt dabei die Feder. Der Elektromotor kann damit die Stellglieder ungebremst verstellen. Nach einem Abschalten des elektrischen Stroms werden die Bremsscheibe und der Bremsbelag von der Feder zusammengedrückt und damit die Stellglieder in ihrer Lage gehalten.

Nachteilig bei der bekannten Bremse ist, daß sie zur Übertragung eines hohen Haltemomentes sehr große Abmessungen und hohe Federkräfte erfordert. Durch die hohen Federkräfte muß der Elektromagnet besonders stark ausgelegt sein. Da Bremsbeläge in der Regel aus einem Material mit geringer Formstabilität hergestellt sind, wird der Bremsbelag meist auf einer Verstärkungsplatte montiert. Dies führt jedoch zu großen Abmessungen im axialen Bereich der Bremse.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Bremse der eingangs genannten Art so zu gestalten, daß sie bei besonders geringen Abmessungen ein möglichst hohes Haltemoment übertragen kann.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß auf der der Bremsscheibe abgewandten Seite des Bremsbelages eine weitere Bremsscheibe angeordnet und die Feder zum Pressen beider Bremsscheiben gegen einander gegenüberliegenden Seiten des Bremsbelags vorgesehen ist.

Durch diese Gestaltung wird der Bremsbelag im stromlosen Zustand zwischen beiden Bremsscheiben eingespannt. Die erfindungsgemäße Bremse hat damit zwei Reibpaare, wodurch sie ein besonders hohes Haltemoment übertragen kann. Weiterhin hat die erfindungsgemäße Bremse sehr kleine Abmessungen, da für zwei Reibpaare der Bremse nur ein einziger Bremsbelag erforderlich ist und die Bremsscheiben sehr dünnwandig gestaltet werden können. Eine an dem Bremsbelag anzubringende Verstärkungsplatte ist dank der Erfindung nicht erforderlich, da im stromlosen Zustand der Bremsbelag von den beiden Bremsscheiben stabilisiert wird. Hierdurch kann man den Bremsbelag beispielsweise durch ein Stanzen herstellen und ohne Nachbearbeitung montieren. Die erfindungsgemäße Bremse gestaltet sich hierdurch besonders kostengünstig.

Die Bremse könnte beispielsweise einen Hebelmechanismus zum Bewegen der Bremsscheiben aufweisen. Die erfindungsgemäße Bremse hat jedoch besonders wenige Bauteile und ist besonders kostengünstig herstellbar, wenn der Bremsbelag axial verschieblich auf der zu bremsenden Welle an geordnet und die axial verschiebliche Bremsscheibe aus einem magnetischen Material gefertigt ist und einer Spule des Elektromagneten unmittelbar gegenübersteht. Hierdurch zieht der Elektromagnet die Bremsscheibe im bestromten Zustand der Bremse an und damit von dem Bremsbelag weg. Der Bremsbelag entfernt sich anschließend selbständig von der zweiten Bremsscheibe.

Zur weiteren Verringerung der Abmessungen der erfindungsgemäßen Bremse trägt es bei, wenn der Elektromagnet ringförmig gestaltet und die Feder im Zentrum des Elektromagneten angeordnet ist.

Die erfindungsgemäße Bremse benötigt keine zusätzlich vorzusehenden Mittel zur Leitung des magnetischen Flusses des Elektromagneten zu der axial verschieblichen Bremsscheibe, wenn das Gehäuse der Bremse topfförmig, die Elektrospule außen- und innenseitig umschließend gestaltet ist und mit dieser einen Elektromagneten bildet. Besonders vorteilhaft ist es in diesem Zusammenhang, wenn das Gehäuse aus einem magnetisierbaren Material besteht.

Der von dem Elektromagneten erzeugte magnetische Fluß wird gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung verlustarm zu der axial verschieblichen Bremsscheibe geleitet, wenn das Gehäuse einen unmittelbar an der Innenseite der Elektrospule angrenzenden ringförmigen Rand hat, an dessen Stirnseite die axial verschiebliche Bremsscheibe im bestromten Zustand anliegt. Durch die geringen Verluste des magnetischen Flusses kann man den Elektromagneten sehr klein und damit kostengünstig fertigen.

Verluste des von dem Elektromagneten erzeugten magnetischen Feldes lassen sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung besonders gering halten, wenn das Gehäuse im Bereich des Bremsbelages einen seine Wandstärke verringern den Einstich aufweist. Dieser Einstich vermindert die Weiterleitung des magnetischen Flusses an dem Bremsbelag vorbei zu der zweiten Bremsscheibe. Die verbleibende Wandstärke des Gehäuses muß nur so groß sein, daß die auftretenden Federkräfte sicher und ohne Beschädigung des Gehäuses abgestützt werden können.

Der Bremsbelag könnte beispielsweise unmittelbar auf einer keilförmigen, zu bremsenden Welle angeordnet sein. Da das Material des Bremsbelags häufig eine geringe Stabilität aufweist, ist hierfür eine Welle mit einem besonders großen Durchmesser erforderlich. Das Bremsmoment wird ge mäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung auch auf eine dünne Welle zuverlässig übertragen, wenn der Bremsbelag auf einem drehfest mit der Welle der Bremse befestigten Mitnehmer unverdrehbar angeordnet ist. Durch diese Gestaltung läßt sich die Bremse durch ein einfaches Auswechseln des Mitnehmers für verschiedene Wellendurchmesser anpassen. Weiterhin kann der Mitnehmer unmittelbar auf der Motorwelle des Elektromotors angeordnet sein. Der Bremsbelag ist damit ein besonders kostengünstig zu fertigendes Standardbauteil für verschiedene Wel lendurchmesser oder Leistungsklassen des Elektromotors.

Die dem Elektromagneten zugewandte Bremsscheibe ist gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung zuverlässig axial verschieblich und drehfest in dem Gehäuse angeordnet, wenn die Bremsscheibe Bohrungen und das Gehäuse der Bremse die Bohrungen durchdringende Stifte aufweist. Die Bremsscheibe kann im bestromten Zustand des Elektromotors z. B. an dem ringförmigen Rand des Gehäuses in Anlage sein. Von besonderem Vorteil ist es aber, wenn die Stifte Absätze aufweisen, an denen die axial verschiebliche Bremsscheibe im bestromten Zustand in Anlage ist. Damit ist das Gehäuse der Bremse besonders variabel verwendbar, nur die Stifte sind dem jeweiligen Anwendungsfall anzupassen.

Toleranzen des Gehäuses führen nur zu unwesentlichen Veränderungen der Bremswirkung der erfindungsgemäßen Bremse, wenn die auf der dem Elektromagneten abgewandten Seite des Bremsbelages angeordnete Bremsscheibe von einem Federelement gegen einen Anschlag des Gehäuses gespannt ist. Dieses Federelement dient als Toleranzausgleich und erzeugt eine dem Bremsbelag entgegengerichtete Gegenkraft.

Die erfindungsgemäße Bremse ist besonders schnell zu montieren, wenn das Federelement als Wellring ausgebildet und an seiner der Bremsscheibe abgewandten Seite mittels eines Spannrings in seiner Lage gehalten ist. Durch diese Gestaltung läßt sich die Bremse ohne Schrauben montieren. Weiterhin ist hierdurch keine separat anzuordnende Verdrehsicherung für die zweite Bremsscheibe erforderlich, da diese Bremsscheibe gegen den Wellring gepreßt wird und der Wellring ein Verdrehen der Bremsscheibe verhindert.

Das Lösen der Bremse erfolgt mit besonders geringem Aufwand an elektrischer Energie, wenn der radiale Abstand zwischen der axial verschieblichen Bremsscheibe und dem Gehäuse möglichst gering ist und so den magnetischen Fluß nur wenig behindert. Von Vorteil ist es, wenn der radiale Abstand zwischen dieser Bremsscheibe und dem Gehäuse 0,1 bis 0,2 mm beträgt. Mit einer solchen Genauigkeit ist noch eine wirtschaftliche Herstellung der Vorrichtung möglich.

Die Erfindung läßt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese zeigt in

Fig. 1 eine Schnittdarstellung einer erfindungs gemäßen, an einem Elektromotor befestigten Bremse in bestromten Zustand,

Fig. 1a eine Bremse entsprechend Fig. 1 in stromlosen Zustand,

Fig. 2 eine Seitenansicht auf die Bremse aus Fig. 1 von rechts.

Die Fig. 1 und 1a zeigen einen Elektromotor 1 mit einer zum Halten einer Welle 2 im stromlosen Zustand (Fig. 1a) vorgesehenen Bremse 3. Die Bremse 3 weist einen ein topfförmiges Gehäuse 4 mit einer darin angeordneten ringförmigen Elektrospule 5 umfassenden Elektromagneten und eine Feder 6 auf. Auf der Welle 2 ist ein Bremsbelag 7 drehfest und - im bestromten Zustand - axial verschieblich zwischen zwei Bremsscheiben 8, 9 angeordnet. Die der Elektrospule 5 zugewandte Bremsscheibe 8 weist mehrere Bohrungen 10, 11 auf, die jeweils von in dem Gehäuse 4 eingepreßten Stiften 12, 13 durchdrungen werden. Hierdurch ist die der Elektrospule 5 zugewandte Bremsscheibe 8 axial verschieblich und gegenüber dem Gehäuse 4 drehfest gehalten. Die zweite Bremsscheibe 9 ist von einem Wellring 14 gegen einen Anschlag 15 des Gehäuses 4 vorgespannt. Der Wellring 14 wird von einem Spannring 16 in seiner vorgesehenen Lage gehalten.

Der Bremsbelag 7 wird von einem mittels mindestens einer Stiftschraube 17 auf der Welle 2 befestigten Mitnehmer 18 gehalten. In dem Gehäuse 4 ist im Bereich des Bremsbelages 7 ein Einstich 19 eingearbeitet, der die Weiterleitung des von der Elektrospule 5 erzeugten magnetischen Flusses verringert.

In der in Fig. 1 eingezeichneten Stellung liegt die der Elektrospule 5 zugewandte Bremsscheibe 8 an einem ringförmigen Rand 20 des Gehäuses 4 an. Die Bremsscheibe 8 ist damit von dem Bremsbelag 7 getrennt und die Feder 6 gespannt. Dies kennzeichnet den bestromten Zustand der Bremse 3, in dem der Elektromotor 1 die Welle 2 ungebremst drehen kann.

Bei einem Abschalten des elektrischen Stroms (Fig. 1a) drückt die Feder 13 die an dem ringförmigen Rand 20 anliegende Bremsscheibe 8 gegen den Bremsbelag 7. Der Bremsbelag 7 wird hierdurch gegen die an dem Anschlag 15 anliegende Bremsscheibe 9 geschoben. Hierdurch wird die Welle 2 zuverlässig in ihrer Lage gehalten. Eine separat vorzusehende Verdrehsicherung der an dem Anschlag 15 anliegenden Bremsscheibe 9 ist bei z. B. zum Verstellen von Stellgliedern in einem Kraftfahrzeug vorgesehenen Elektromotoren 1 nicht erforderlich, da diese Bremsscheibe 9 durch den Wellring 14 und den Spannring 16 in der Regel ausreichend gegen ein Verdrehen gesichert ist. Bedingung hierfür ist eine hinreichend große Anpreßkraft.

Die Fig. 2 verdeutlicht den Aufbau der Bremse 3 aus Fig. 1 und 1a in einer Seitenansicht von rechts. Die Bremse 3 ist nach einem Entfernen des Spannrings 16 und den Stiftschrauben 17 des Mitnehmers 18 vollständig zerlegbar. Der Mitnehmer 18 hat seitlich zwei Flächen 21, 22, mit denen er den Bremsbelag 7 bei einer Drehung der Welle 2 mitführt. Alternativ kann der Bremsbelag 7 auch in Form einer beliebigen anderen Welle-Nabe- Verbindung, die eine axiale Verschieblichkeit zuläßt, z. B. einer Zahnverbindung, mit dem Mitnehmer 18 verbunden sein.

Claims

1. Bremse für einen Elektromotor, welcher insbesondere zum Verstellen von Stellgliedern in einem Kraftfahrzeug vorgesehen ist, mit einer eine Bremsscheibe im stromlosen Zustand gegen einen Bremsbelag pressenden Feder und einem die Bremsscheibe im bestromten Zustand von dem Bremsbelag trennenden Elektromagneten, wobei der Bremsbelag drehfest auf einer zu bremsenden Welle und die Bremsscheibe drehfest und axial verschieblich in einem Gehäuse der Bremse angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß auf der der Bremsscheibe (8) abgewandten Seite des Bremsbelages (7) eine weitere Bremsscheibe (9) angeordnet und die Feder (6) zum Pressen beider Bremsscheiben (8, 9) gegen einander gegenüberliegenden Seiten des Bremsbelags (7) vorgesehen ist.

2. Bremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bremsbelag (7) axial verschieblich auf der zu bremsenden Welle (2) angeordnet und die axial verschiebliche Bremsscheibe (8) aus einem magnetischen Material gefertigt ist und einer Spule (5) des Elektromagneten (4, 5) unmittelbar gegenübersteht.

3. Bremse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromagnet (4, 5) ringförmig gestaltet und die Feder (6) im Zentrum des Elektromagneten (4, 5) angeordnet ist.

4. Bremse nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (4) der Bremse (3) topfförmig, die Elektrospule (5) außen- und innenseitig umschließend gestaltet ist und mit dieser einen Elektromagneten (4, 5) bildet.

5. Bremse nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (4) aus einem magnetisierbaren Material besteht.

6. Bremse nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (4) einen unmittelbar an der Innenseite der Elektrospule (5) angrenzenden ringförmigen Rand (20) hat, an dessen Stirnseite die axial verschiebliche Bremsscheibe (8) im bestromten Zustand anliegt.

7. Bremse nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (4) im Bereich des Bremsbelages (7) einen seine Wandstärke verringernden Einstich (19) aufweist.

8. Bremse nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Bremsbelag (7) auf einem drehfest mit der Welle (2) der Bremse (3) befestigten Mitnehmer (18) unverdrehbar angeordnet ist.

9. Bremse nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Elektromagneten (4, 5) zugewandte Bremsscheibe (8) Bohrungen (10, 11) und das Gehäuse (4) der Bremse (3) die Bohrungen (10, 11) durchdringende Stifte (12, 13) aufweist.

10. Bremse nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Stift (12, 13) Absätze aufweisen, an denen die axial verschiebliche Bremsscheibe (8) im bestromten Zustand in Anlage ist.

11. Bremse nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die auf der dem Elektromagneten (4, 5) abgewandten Seite des Bremsbelages (7) angeordnete Bremsscheibe (9) von einem Federelement (Wellring 14) gegen einen Anschlag (15) des Gehäuses (4) gespannt ist.

12. Bremse nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement als Wellring (14) ausgebildet und an seiner der Bremsscheibe (9) abgewandten Seite mittels eines Spannrings (16) in seiner Lage gehalten ist.

13. Bremse nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der radiale Abstand zwischen Bremsscheibe (8) und Gehäuse (4) 0,1 bis 0,2 mm beträgt.