DE19834093C2 - Elektromagnetisch lüftbare Federdruckbremse - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektromagnetisch lüftbare Federdruckbremse mit einem ortsfest an einem Motorlagerschild, einer Maschinenwand oder dergleichen festlegbaren Elektromagneten, einem Anker und einer auf einer Welle verdrehspielfrei festlegbaren Rotornabe mit einem Rotorflansch, wobei der Anker durch Federn beaufschlagt ist und bei ausgeschaltetem Elektromagneten zur Erzeugung einer Bremskraft mittels der Federn an den Rotorflansch angepreßt und bei eingeschaltetem Elektromagneten durch dessen Wirkung in einer von der Rotornabe gelösten Freilaufstellung gehalten ist.

Elektromagnetisch lüftbare Federdruckbremsen der gattungsgemäßen Art sind in vielerlei Ausführungsformen bekannt, wobei das bislang angewendete Konstruktionsprinzip darin besteht, einen ringförmigen, axial verschiebbaren Anker vorzusehen, der bei ausgeschaltetem Elektromagneten axial bis zur Anlage am Rotorflansch verschoben wird.

Derartige Federdruckbremsen haben sich im Grunde bestens bewährt, allerdings sind die erzielbaren Bremsmomente durch die konstruktiven Vorgaben der oben erwähnten Art relativ begrenzt. Außerdem wird durch die bekannte Bauform der hier in Rede ste­ henden Federdruckbremsen die die Rotornabe aufnehmende Welle beim Abbremsen axial beaufschlagt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektromagnetisch lüft­ bare Federdruckbremse der gattungsgemäßen Art zu schaffen, bei der durch aus­ schließlich konstruktive Maßnahmen eine vergleichsweise hohe Bremskraft erzielbar ist und bei der im abgebremsten Zustand keine axiale Belastung der die Rotornabe aufnehmenden Welle gegeben ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Anker aus mindestens einem Segment besteht, welches an seinem äußeren Rand mit einer den äußeren, um­ laufenden Rand des Rotorflansches umgreifenden Bremsklaue versehen ist und daß das Segment derart axial kippbeweglich am Elektromagneten angeschlossen ist, daß dieses bei ausgeschaltetem Elektromagneten mit seiner Bremsklaue radial an den äußeren, umlaufenden Rand des Rotorflansches anpreßbar ist.

Abweichend von bislang überwiegend verwendeten Federdruckbremsen mit einem ringförmigen Anker und axialer Anpressung des Ankers an den Rotorflansch verwen­ det die erfindungsgemäße Konstruktion statt dessen einen aus einem oder mehreren Segmenten bestehenden, kippbeweglichen Anker, wobei das oder die Segmente mit Bremsklauen versehen ist bzw. sind, die radial wirkend auf den äußeren, umlaufenden Rand des Rotorflansches aufpreßbar sind. Hierdurch wird bei einer vorgegebenen Baugröße ein Maximalwert an Reibkraft erzielt, da der konstruktiv bedingt größte Reibradius des Rotorflansches voll ausgenutzt wird.

Das angewandte Wirkprinzip, nämlich eine axiale Ankerbewegung in einer radial wir­ kende Bremskraft umzusetzen, ist aus der EP 0 800 016 A2 in kinematisch umgekehr­ ter Weise bekannt. Die DE 36 20 797 A1 offenbart eine Elektromagnetbremse mit ra­ dial einwärts und auswärts wirkenden Bremsvorrichtungen, beide Druckschriften ge­ ben aber keinerlei Hinweis auf die erfindungsgemäße Konstruktion mit einer kippbe­ weglichen Ankerscheibe.

Die Verwendung lediglich eines kippbeweglichen Segmentes ist aus Kostengründen dann besonders sinnvoll, wenn die dadurch während des Bremsvorganges entstehende Radialbelastung auf die die Rotornabe tragende, abzubremsende Welle im konkreten Anwendungsfalle akzeptabel ist. Ansonsten sind insbesondere zwei Segmente vorzu­ ziehen, die dann sinnvollerweise einander diametral gegenüberliegend angeordnet werden sollten. In diesem Falle wird während des Bremsvorganges keinerlei Radial­ belastung auf die die Rotornabe tragende, abzubremsende Welle aufgebracht.

Bei eingeschaltetem Elektromagneten werden die kippbeweglich gelagerten Seg­ mente des Ankers und insbesondere deren Bremsklauen vollständig von der Rotornabe gelöst, so daß im gelüfteten Zustand keinerlei Restdrehmoment mehr auf die Rotornabe und somit die angetriebene Welle ausgeübt wird.

Weitere Merkmale der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den beigefügten Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Federdruckbremse im gelüfteten Zustand,

Fig. 2 einen der Fig. 1 entsprechenden Schnitt durch die Federdruck­ bremse im gebremsten Zustand,

Fig. 3 eine Ansicht in Richtung des Pfeiles III in Fig. 1 unter Weglassung der in Fig. 1 dargestellten Rotornabe.

Die in den Fig. 1-3 dargestellte und insgesamt mit dem Bezugszeichen 1 be­ zeichnete, elektromagnetisch lüftbare Federdruckbremse weist als wesentlichste Bauteile einen Elektromagneten 2, einen Anker 3 und eine Rotornabe 4 auf.

Der Elektromagnet 2 bzw. dessen Elektromagnetgehäuse 5 wird üblicherweise ortsfest an einem nicht dargestellten Motorlagerschild, einer Maschinenwand oder dergleichen befestigt.

Die Rotornabe 4 mit ihrem Rotorflansch 6 wird verdrehspielfrei auf einer ebenfalls nicht dargestellten, antreibbaren und abzubremsenden Welle befestigt.

Der Anker 3 ist durch Federn 7 beaufschlagt in der Weise, daß bei ausgeschaltetem Elektromagneten 2 durch diese Federn 7 ein Anpressen des Ankers 3 gegen die Rotornabe 4 bzw. gegen deren Rotorflansch 6 unter Erzielung eines entsprechenden Drehmomentes oder Bremsmomentes erfolgt.

Der Anker 3 besteht im dargestellten Ausführungsbeispiel erfindungsgemäß aus insgesamt drei Segmenten 3a, wobei jedes dieser Segmente 3a kippbeweglich am Elektromagneten 2 angeschlossen ist und an seinem äußeren Rand eine in Richtung des Rotorflansches 6 vorspringende Bremsklaue 8 aufweist.

Diese Bremsklauen 8 der Segmente 3a umgreifen gewissermaßen den äußeren, umlaufenden Rand 9 des Rotorflansches 6.

Im gelüfteten Zustand, so wie in Fig. 1 gezeigt, werden die Segmente 3a des Ankers 3 durch die Wirkung des Elektromagneten 2 in einer Freilaufstellung gehalten, d. h., daß die Segmente 3a keinerlei Berührung mit dem Rotorflansch 6 der Rotornabe 4 aufweisen. In diesem gelüfteten Zustand nehmen die Segmente 3a eine etwa parallel zum Rotorflansch 6 verlaufende Stellung ein, wie Fig. 1 deutlich zeigt.

Bei ausgeschaltetem Elektromagneten 2 werden durch die Wirkung der Federn 7 die Segmente 3a in Richtung des Rotorflansches 6 gekippt, wobei dann die Bremsklauen 8 radial auf den äußeren Rand 9 des Rotorflansches 6 aufgepreßt werden. Diese gebremste Stellung ergibt sich aus Fig. 2. Es wird also der maximal mögliche Reibradius zur Erzielung eines Bremsmomentes erzielt, der durch den äußeren Durchmesser des Rotorflansches 6 konstruktiv vorgegeben ist. Damit wird eine optimale Bremswirkung erzielt, die ungleich größer ist als bei vergleichbaren Konstruktionen, bei denen eine einteilige Ankerscheibe axial an den Rotorflansch 6 angepreßt wird.

Die kippbewegliche Lagerung der Segmente 3a des Ankers 3 am Elektromagneten 2 erfolgt über einen Federring 10, der über Schrauben 11 am Elektromagnetgehäuse 5 festgeschraubt ist und an dem andererseits über weitere Schrauben 12 die Segmente 3a befestigt sind. Die Elastizität dieses Federringes 10 ermöglicht auf konstruktiv besonders einfache Art und Weise die Kippbewegung der Segmente 3a, die für die Erzielung der Bremswirkung erforderlich ist.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist jedes Segment 3a über eine Druckfeder 7 beaufschlagt. Alternativ hierzu kann jedes Segement 3a auch über mehrere Druckfedern 7 beaufschlagt werden, so daß dann entsprechend höhrere Bremskräfte zu erzielen sind.

Die Federn 7 wirken vorteilhafterweise nicht unmittelbar auf die Segmente 3a ein, sondern mittelbar, und zwar über Stifte 13, die im Elektromagnetgehäuse 5 axial verschiebbar gelagert und über die Federn 7 beaufschlagt sind. Vorteilhafterweise sind die Stifte 13 im Anlagebereich zum jeweiligen Segment 3a mit einer abgerundeten Kuppe 14 ausgestattet, so daß eine optimale Kraftübertragung zwischen den federbelasteten Stiften 13 und den Segmenten 3a erzielt ist.

Die Bremsklauen 8 und/oder der umlaufende Rand 9 des Rotorflansches 6 können bei Bedarf mit einem Reibbelag versehen sein, bevorzugt wird aber die Werkzeugpaarung Stahl/Stahl, da sich diese bei einer erfindungsgemäßen Federdruckbremse als besonders zweckmäßig und temperaturunabhängig herausgestellt hat.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist jedes der Segmente 3a durch eine Feder 7 und einen Stift 13 beaufschlagt. In diesem Falle befinden sich die Feder 7 und der Stift 13 zweckmäßigerweise im Bereich der Winkelhalbierenden jedes Segmentes 3a.

Es wurde schon darauf hingewiesen, daß auch mehrere Federn 7 mit entsprechenden Stiften 14 auf ein Segment 3a einwirken können.

Abweichend vom dargestellten Ausführungsbeispiel ist es auch möglich, lediglich zwei Segmente 3a vorzusehen, die dann in der gleichen Weise kippbeweglich gelagert sind, wie oben beschrieben. In diesem Falle ist es besonders vorteilhaft, wenn die beiden Segmente 3a einander diametral gegenüberliegend ausgerichtet und angeordnet sind.

Selbstverständlich können auch mehr als drei einzelne Segmente 3a Verwendung finden.

Ebenso ist es denkbar, nur ein Segment 3a zu verwenden, wobei eine derartige Lösung natürlich besonders kostengünstig ist. Eine derartige konstruktive Ausgestaltung mit nur einem Segment 3a sollte in der Praxis dann gewählt werden, wenn die dadurch entstehende, einseitige Radialbelastung auf die abzubremsende Welle relativ klein ist.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei den Federn 7 um Druckfedern, die in einem relativ großen Abstand zum achsnahen Federring 10 auf die Segmente 3a einwirken.

Grundsätzlich ist es auch vorstellbar, die Segmente 3a bei entsprechender Verlagerung der Kippachsen durch achsnahe Zugfedern zu belasten. Konstruktiv einfacher und effektiver dürfte aber die dargestellte Konstruktion mit weit außen angeordneten Druckfedern 7 sein.

Claims (7)

1. Elektromagnetisch lüftbare Federdruckbremse mit einem ortsfest an einem Motorlagerschild, einer Maschinenwand oder dergleichen festlegbaren Elektromagneten, einem Anker und einer auf einer Welle verdrehspielfrei festlegbaren Rotornabe mit einem Rotorflansch, wobei der Anker durch Federn beaufschlagt ist und bei ausgeschaltetem Elektromagneten zur Erzeugung einer Bremskraft mittels der Federn an den Rotorflansch angepreßt und bei eingeschaltetem Elektromagneten durch dessen Wirkung in einer von der Rotornabe gelösten Freilaufstellung gehalten ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (3) aus mindestens einem Segment (3a) besteht, welches an seinem äußeren Rand mit einer den äußeren, umlaufenden Rand (9) des Rotorflansches (6) umgreifenden Bremsklaue (8) versehen ist und daß das Segment (3a) derart axial kippbeweglich am Elektromagneten (2) angeschlossen ist, daß dieses bei ausgeschaltetem Elektromagneten (2) mit seiner Bremsklaue (8) radial an den äußeren, umlaufenden Rand (9) des Rotorflansches (6) anpreßbar ist.

2. Elektromagnetisch Lüftbare Federdruckbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (3) aus zwei Segmenten (3a) mit Bremsklauen (8) besteht und daß die beiden Segmente (3a) einander diametral gegenüberliegend angeordnet sind.

3. Elektromagnetisch lüftbare Federdruckbremse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente (3a) fest an einem Federring (10) angeschlossen sind und der Federring (10) selbst fest mit dem Elektromagnetgehäuse (5) verbunden ist.

4. Elektromagnetisch lüftbare Federdruckbremse nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Segment (3a) durch mindestens eine Druckfeder (7) beaufschlagt ist.

5. Elektromagnetisch lüftbare Federdruckbremse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckfedern (7) jeweils einen im Elektromagnetgehäuse (5) axial in Richtung der Rotornabe (4) verschiebbaren und an einem Segment (3a) anliegenden Stift (13) beaufschlagen.

6. Elektromagnetisch lüftbare Federdruckbremse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Stift (13) im Anlagebereich zum Segment (3a) eine abgerundete Kuppe (14) aufweist.

7. Elektromagnetisch lüftbare Federdruckbremse nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsklauen (8) und/oder der äußere, umlaufende Rand (9) des Rotorflansches (6) mit einem Reibbelag versehen sind.