DE19838658C1 - Elektromagnetisch betätigbare Bremse, insbesondere für Elektromotor - Google Patents
Elektromagnetisch betätigbare Bremse, insbesondere für ElektromotorInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine elektromagnetisch betätigbare Bremse (10) mit einem Magnetkörper (1, 2), mit einem Bremsrotor (5, 6), der auf eine Welle, insbesondere die Antriebswelle eines Elektromotors, drehfest montierbar ist, so daß die Welle bremsbar ist, mit einer Ankerscheibe (7), die durch eine Magnetkraft eines Elektromagneten des Magnetkörpers (1, 2) entgegen einer Federkraft beziehungsweise durch die Federkraft in Längsrichtung der Rotationsachse (4) der Welle axial bewegbar ist, und mit einem zusätzlichen Dämpfungskörper (8, 9), der zwischen der Ankerscheibe (7) und dem Magnetkörper (1, 2) angeordnet ist, wobei die Ankerscheibe (7) im gebremsten Zustand an einer Bremsfläche des Bremsrotors (5, 6) anliegt. Erfindungsgemäß umfaßt der Dämpfungskörper (8, 9) mindestens ein erstes und ein zweites Dämpfungselement (8, 9), wobei das erste Dämpfungselement aus einem festen, zum Tragen weiterer Materialien geeigneten Material besteht und das zweite Dämpfungselement (8, 38, 48) aus einem anderen, flexiblen Material gefertigt ist, das an dem ersten Dämpfungselement (9) befestigt ist, wobei das erste (8) und das zweite (9) Dämpfungselement in axialer Richtung hintereinander angeordnet sind. In gelüftetem Zustand der Bremse gelangt der Dämpfungskörper (8, 9) im wesentlichen vollflächig in Anlage an den Magnetkörper (1, 2).
Description
Die Erfindung betrifft eine elektromagnetisch betätigbare
Bremse nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung be
trifft weiterhin einen Elektromotor mit einer solchen Bremse,
wobei ein Bremsrotor der Bremse auf einer Antriebswelle des
Elektromotors drehfest montiert ist.
Bei einer derartigen Bremse ist eine Ankerscheibe in Längsrich
tung der Rotationsachse der Welle axial bewegbar, so daß die
Ankerscheibe durch eine Magnetkraft eines Elektromagneten des
Magnetkörpers entgegen einer Federkraft bewegbar ist. In der
umgekehrten Richtung ist die Ankerscheibe durch die Federkraft
bewegbar. Somit kann durch Erregung oder Entregung des Elektro
magneten die Bremse derart betätigt werden, daß sie einfällt
beziehungsweise gelüftet wird.
Üblich sind insbesondere derartige Bremsen, bei denen zumindest
eine Druckfeder in den Magnetkörper integriert ist, durch deren
Druckkraft die Ankerscheibe gegen den Bremsrotor gedrückt wird,
wenn der Elektromagnet entregt ist oder entregt wird. Bei Erre
gung des Elektromagneten wird eine Magnetkraft erzeugt, die
entgegen der Federkraft der Druckfeder beziehungsweise der
Druckfedern die Ankerscheibe von dem Bremsrotor lüftet, so daß
der Bremsrotor und gegebenenfalls mit ihm verbundene drehbare
Teile um die Rotationsachse rotieren können.
In modernen Fertigungslinien werden häufig Antriebe verwendet,
die Elektromotoren mit derartigen Bremsen aufweisen. Das An-
und Ausschalten der Bremsen, das heißt die Erregung und Entre
gung, und deren dauerhaft erregter Zustand trägt ebenso zur
Schallerzeugung bei wie der Betrieb der Elektromotoren. Insbe
sondere im Hinblick auf Vorschriften zur Einhaltung bestimmter
Grenzwerte für Schallpegel am Arbeitsplatz wird zunehmend grö
ßerer Wert auf geräuscharm betätigbare Bremsen gelegt.
Bei den elektromagnetisch betätigbaren Bremsen sind gleich
strom- und wechselstromerregbare Elektromagneten bekannt. Bei
gleichstromerregbaren Elektromagneten wird üblicherweise der
Gleichstrom durch Gleichrichtung eines Wechselstromes erzeugt.
Im einfachsten Fall wird hierzu eine Diode verwendet, so daß
ein pulsierender Gleichstrom entsteht. Mit zusätzlichen elek
tronischen Schaltungen kann dieser pulsierende Gleichstrom ge
glättet werden. Die Kosten für solche Schaltungen sind jedoch
meist hoch. Im dauerhaft erregten Zustand kann der pulsierende
Gleichstrom, insbesondere bei gelüfteter, an dem Magnetkörper
anliegender Ankerscheibe, die Ankerscheibe zu Schwingungen an
regen. Dadurch können Resonanzschwingungen ausgelöst werden.
Dabei kann die Ankerscheibe selbst Bestandteil des in Resonanz
schwingenden Systems sein.
Für die weltweit unterschiedlichen Nennspannungen der Wechsel
spannungsnetze werden Lösungen gesucht, durch die ein und der
selbe Elektromagnet möglichst unabhängig von der Nennspannung
eine vorgegebene Magnetkraft erzeugt. Hierzu verwendete elek
tronische Schaltungen zum Anschluß der Bremse an ein Wechsel
spannungsnetz sollen möglichst einfach aufgebaut sein. Insbe
sondere kann in solchen Schaltungen ein elektronischer Schalter
verwendet werden, der als Halbleiter-Schalter ausgeführt ist.
Dieser Schalter schaltet den Erregerstrom für den Elektromag
neten unter Umständen mit höherer Frequenz ein und aus als die
Netzfrequenz. Der somit erzeugte pulsierende Strom kann insbe
sondere bei gelüfteter, an dem Magnetkörper anliegender Anker
scheibe, die Ankerscheibe zu Schwingungen anregen. Da der pul
sierende Erregerstrom im allgemeinen eine Vielzahl hoher Fre
quenzen aufweist, ist die Anregung von unerwünschten Schwingun
gen der Bremse beziehungsweise von Bauteilen der Bremse die
Folge.
Die unbeweglichen Teile der Bremse können mit verhältnismäßig
geringem Aufwand so ausgelegt werden, daß im wesentlichen keine
störenden Schwingungen durch direkte Anregung der unbeweglichen
Bauteile erzeugt werden.
Auch bei dem hochfrequenten pulsierenden Erregerstrom ist die
Glättung unter Verwendung einer elektronischen Schaltung mög
lich. Diese elektronische Schaltung benötigt jedoch ein ver
hältnismäßig großes Bauvolumen, was dem Konzept der Minia
turisierung und des kompakten Aufbaus bei der Konstruktion von
gattungsgemäßen Bremsen zuwiderläuft.
Ein weiterer Lösungsansatz besteht darin, das Pulsieren des
Stromes zu vermindern, indem eine Reglerschaltung verwendet
wird. Beispielsweise kann eine solche Schaltung nach dem Puls
weiten-Modulationsverfahren arbeiten. Derartige Schaltungen
sind jedoch verhältnismäßig aufwendig und teuer und können dar
über hinaus zu einem häufigen Schalten des elektronischen
Schalters führen, wodurch wiederum hohe Frequenzen entstehen.
Außerdem werden durch häufiges Schalten die Schaltverluste des
elektronischen Schalters vergrößert und es muß daher auf eine
ausreichende Wärmeabführung geachtet werden. In Anbetracht des
hohen Integrationsgrades moderner gattungsgemäßer Bremsen wird
die Lösung des Wärmeabfuhrproblems erschwert.
Die axial bewegbare Ankerscheibe bildet zusammen mit dem Elek
tromagneten und dem Federelement ein schwingungsfähiges System,
dessen unerwünschte Anregung zu Schwingungen nicht vollständig
ausgeschlossen werden kann. Insbesondere kann die Anregung zu
Schwingungen durch Magnetostriktion erfolgen.
Zur Geräuschdämpfung beim Einfallen einer gattungsgemäßen
Bremse, also beim Auftreffen der Ankerscheibe auf den Brems
rotor, ist aus der DE 28 53 802 A1 bekannt, auf den Bremsrotor
eine Gummischicht aufzuvulkanisieren. Beim Lüften der Bremse oder
im dauerhaft gelüfteten Zustand zeigt diese Maßnahme jedoch keine
dämpfende Wirkung.
Ebenfalls zur Geräuschdämpfung, jedoch beim Lüften der Bremse ist
aus der DE 41 26 672 C2 eine Dämpfungsscheibe bekannt, die
zwischen der Ankerscheibe und dem Magnetkörper angeordnet wird, um
den Aufprall der Ankerscheibe beim Lüften zu dämpfen. Die
Dämpfungsscheibe ist aus Metallblech gefertigt und weist eine
Vielzahl von Erhebungen auf, die beim Aufprall der Ankerscheibe
elastisch verformt werden. Im dauerhaft gelüfteten Zustand liegt
die Ankerscheibe jedoch nicht vollflächig an der Dämpfungsscheibe
an, so daß das System aus Ankerscheibe und Dämpfungsscheibe
zusätzlich zu Schwingungen anregbar ist. Diese Schwingungen können
insbesondere auf weitere Bauteile der Bremse übertragen werden.
In der nicht vorveröffentlichten Druckschrift DE 196 46 493 A1
wird zur Geräuschdämpfung vorgeschlagen, an dem Magnetkörper einen
oder mehrere O-Ringe vorzusehen, die sich in axialer Richtung der
Motorwelle etwas über die Oberfläche des Magnetkörpers erheben.
Beim Lüften der Bremse stößt somit die Ankerscheibe zunächst auf
die O-Ringe. Die O-Ringe sind in Ausnehmungen an der Aufprallseite
des Magnetkörpers angeordnet. In den Ausnehmungen ist weiterhin
jeweils eine zäh-elastische Platte angeordnet, die ebenfalls in
axialer Richtung gegenüber der Aufprallfläche vorsteht, jedoch
geringer als die O-Ringe. Sie dient ebenfalls der Geräuschdämpfung
beim Aufschlagen der Ankerscheibe und dient weiterhin als Führung
für den O-Ring. In axialer Richtung liegen der O-Ring und die zäh-
elastische Platte nebeneinander.
Ähnlich wie bei der Dämpfungsscheibe nach DE 41 26 672 C2 wird in
der DE 195 22 983 C1 vorgeschlagen, mit der Ankerscheibe ein
Dämpfungselement zu verbinden, das beim Lüften der Bremse den
Aufprall der Ankerscheibe auf den Magnetkörper dämpfen soll. Das
Dämpfungselement wird durch einen ringförmigen Abstandhalter im
gebremsten Zustand der Bremse zumindest in Teilbereichen mit Ab
stand zur Ankerscheibe gehalten. Hierdurch wirkt sie beim Aufprall
als federndes Element.
Aus der DE 89 13 767 U1 ist zur Geräuschdämpfung beim Auf
schlagen der Ankerscheibe auf den Magnetkörper ein Aufbau der
Ankerscheibe aus einer Mehrzahl metallischer Einzelscheiben be
kannt, wobei zwischen den Einzelscheiben jeweils mindestens eine
Schicht aus Dämpfungsmaterial angeordnet ist. Dennoch kommt es
zwangsläufig zu einem Aufprallen der Ankerscheibe selbst auf den
Magnetkörper, wenn die Bremse gelüftet wird.
Aus der DE-GM 69 05 034 ist die Anordnung einer Kunststoffolie
zwischen dem Magnetkörper und dem Anker bekannt. Die Kunststoff
folie wird insbesondere an der Aufprallfläche des Magnetkörpers
angeklebt.
Aus der DE 79 22 264 U1 ist eine mehrschichtig aufgebaute Anker
scheibe bekannt. Zur Geräuschdämpfung beim Lüften der Bremse ist
die Ankerscheibe etwa in ihrer Mittelebene senkrecht zur Drehachse
der Bremse geteilt und ist zwischen den beiden Ankerscheibenteilen
mindestens eine Zwischenlage aus dünnem Messingblech mit im
wesentlichen gleichen äußeren Umrissen wie die Ankerscheibe
vorgesehen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Bremse der ein
gangs genannten Art anzugeben, bei der Schwingungen der Anker
scheibe aufgrund unterschiedlicher Anregungsmechanismen möglichst
weitgehend gedämpft werden. Insbesondere sollen sowohl
Aufprallgeräusche beim Lüften der Bremse durch ein Aufschlagen der
Ankerscheibe auf den Magnetkörper gedämpft werden, als auch die
Übertragung von beispielsweise versorgungsspannungsbedingten
Schwingungen des Magnetkörpers auf die Ankerscheibe möglichst
vermieden werden.
Die Aufgabe wird durch eine Bremse mit den Merkmalen des Anspru
ches 1 gelöst. Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen
Ansprüche.
Erfindungsgemäß weißt der zwischen der Ankerscheibe und dem
Magnetkörper angeordnete Dämpfungskörper mindestens ein erstes und
ein zweites Dämpfungselement auf, wobei das erste Dämpfungselement
aus einem festen, zum Tragen weiterer Materialien geeigneten
Material besteht und das zweite Dämpfungselement aus einem
anderen, flexiblen Material gefertigt ist, das, an dem ersten
Dämpfungselement befestigt ist. Das erste und das zweite
Dämpfungselement sind in axialer Richtung hintereinander ange
ordnet. In belüftetem Zustand der Bremse gelangt der Dämpfungs
körper im wesentlichen vollflächig in Anlage an den Magnetkörper.
Zwischen der Ankerscheibe und dem Magnetkörper sind also nicht nur
Dämpfungselemente angeordnet, die eine Übertragung von
Schwingungen und/oder Stößen von der Ankerscheibe auf den Ma
gnetkörper und umgekehrt sowie eine Anregung von Schwingungen
der Ankerscheibe dämpfen, sondern die Dämpfungselemente sind
auch aus unterschiedlichem Material, woraus eine Vielzahl von
Vorteilen für den Dämpfungsmechanismus resultiert. Zum einen
können Schwingungen bestimmter Frequenz besonders gut durch be
stimmte Materialien gedämpft werden. Durch Vorsehen von zwei
verschiedenen Dämpfungsmaterialien können daher Schwingungen
eines größeren Spektrums von Frequenzen wirksam gedämpft wer
den. Weiterhin hat bereits der Materialübergang von einem Ma
terial auf ein anderes Material an sich eine schwingungs
dämpfende Wirkung. An einem solchen Materialübergang können
insbesondere Phononen reflektiert oder gebrochen werden, so daß
nur eine gedämpfte Übertragung der Schwingung und/oder des
Stoßes über die Materialgrenze hinweg stattfindet. Dieser
Effekt kann insbesondere dadurch gesteigert werden, daß die
einzelnen Materialien des ersten und/oder des zweiten
Dämpfungselements aus einem Verbundmaterial mit einer Mehrzahl
von unterschiedlichen Einzelmaterialien bestehen. Bevorzugt
wird beispielsweise ein faserhaltiges Material mit einer
weiteren Materialkomponente. Besonders vorteilhaft zur Dämpfung
haben sich Gewebematerialien und Vliesmaterialien erwiesen. In
Geweben und Vliesen finden vielfache Materialübergänge bei der
Ausbreitung von Schwingungen statt und ist die Ausbreitung von
Schwingungen in Richtungen quer zur Längserstreckung von Fasern
mit einer besonders starken Dämpfung verbunden. Mit solchen Ma
terialien kann daher bei geringer Materialdicke bereits ein ho
her Dämpfungseffekt erzielt werden.
Das
zweite Dämpfungselement kann einen elastischen Werkstoff, ins
besondere ein Elastomer, ein Gummi und/oder einen elastischen
Kunststoff aufweisen. Das zweite Dämpfungselement kann auch
eine Beschichtung des Trägers auf einem im wesentlichen homoge
nen Material, insbesondere eine Lack- oder Kunststoffbeschich
tung des Trägers aufweisen. Besonders bevorzugt wird eine Aus
gestaltung, bei der das zweite Dämpfungselement auf den Träger
aufgeklebt ist.
Insbesondere wenn der Elektromagnet des Magnetkörpers gleich
stromerregbar ist, wirkt sich die Dämpfung zwischen der Anker
scheibe und dem Magnetkörper im gelüfteten Zustand besonders
vorteilhaft aus. In vielen Fällen kann dann vollständig auf
eine Glättung eines pulsierenden Gleichstromes, der aus Wech
selstrom erzeugt worden ist, verzichtet werden.
Das erste Dämpfungselement ist aus einem festen,
tragfähigen Material gefertigt, das
als Träger für das zweite Dämpfungsele
ment fungiert. Ein Vorteil der Verwendung eines sol
chen Materials für das erste Dämpfungselement liegt darin, daß
bei Kombination mit einem zweiten Dämpfungselement aus einem
komprimierbaren und/oder faserhaltigen Werkstoff
zwei Materialien mit signifikant unterschiedlichen Material
konstanten kombiniert sind, so daß Schwingungen in einem brei
ten Frequenzspektrum wirksam gedämpft werden können.
Bevorzugtermaßen ist das erste Dämpfungselement aus Metallblech
gefertigt, das insbesondere eine Dicke von 0,1 bis 0,3 mm hat.
Bei einer anderen als der in Anspruch 1 beschriebenen Lösung ist
das erste Dämpfungselement mittels
laschenartiger Randbereiche, die den Außenumfang der Anker
scheibe umfassen, mit der Ankerscheibe verkrallt. Die Ver
krallung stellt eine besonders einfach herzustellende Lösung
zur Befestigung des ersten Dämpfungselements dar. Zur Her
stellung dieser Art der Befestigung wird das erste Dämpfungs
element, insbesondere aus einem Metallblech, ausgestanzt, an
seinen Außenrändern radial eingeschnitten, so daß jeweils zwi
schen zwei Einschnitten einer der laschenartigen Randbereiche
entsteht, und es wird anschließend durch Umbiegen der laschen
artigen Randbereiche des ausgestanzten Stücks die Verkrallung
hergestellt.
Das zweite Dämpfungselement kann zwischen dem ersten Dämpfungs
element und der Ankerscheibe und/oder zwischen dem ersten
Dämpfungselement und dem Magnetkörper angeordnet sein. Bei ei
ner Weiterbildung trägt das als Träger ausgebildete erste
Dämpfungselement in axialer Richtung beidseitig jeweils ein
weiteres Dämpfungselement, das heißt ein zweites und ein
drittes Dämpfungselement. In besonderer Ausgestaltung sind wei
tere Dämpfungselemente vorgesehen, die insbesondere schicht
artig aneinanderliegen.
Die Ankerscheibe besteht vorzugsweise aus einem formstabilen
Material und hat insbesondere eine axiale Dicke, die das 5- bis
20-fache, insbesondere das 5- bis 10-fache der axialen Dicke
des ersten Dämpfungselementes beträgt. In diesem Fall wird der
erforderliche stabile Aufbau der Ankerscheibe allein durch
diese selbst gewährleistet. Das erste und/oder das zweite
Dämpfungselement tragen nicht wesentlich zu dem formstabilen
Aufbau der Ankerscheibe bei.
Bei einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ragt von der Ankerscheibe in Richtung
des Magnetkörpers zumindest ein Führungselement ab. Das
Führungselement erstreckt sich in eine korrespondierende
Führungsauslassung des ersten oder des ersten und zweiten
Dämpfungselements hinein oder erstreckt sich durch diese
Führungsauslassung hindurch, so daß das Dämpfungselement bzw.
die Dämpfungselemente in axialer Richtung beweglich geführt
sind. Die Führung verhindert insbesondere eine Bewegung des
Dämpfungselements bzw. der Dämpfungselemente in radialer Rich
tung und/oder in azimutaler Richtung. Das zumindest eine
Führungselement, welches vorzugsweise ein Bolzen ist, dient
insbesondere dazu, die Bremse per Hand lüften zu können, d. h.
die Ankerscheibe von dem Bremsrotor entfernen zu können.
Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen näher
erläutert. Sie ist jedoch nicht auf diese Ausführungsbeispiele
beschränkt. Die einzelnen Figuren der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel mit einer zwischen der
Ankerscheibe und dem ersten Dämpfungselement
angeordneten zweiten Dämpfungselement aus einem
elastischen Material,
Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel mit einer zwischen
dem ersten Dämpfungselement und dem Magnetkörper der
Bremse angeordneten Lackschicht als zweites
Dämpfungselement,
Fig. 3 ein drittes Ausführungsbeispiel mit einem als Träger
ausgebildeten ersten Dämpfungselement, das in axialer
Richtung beidseitig mit einem weiteren, zweiten und
dritten Dämpfungselement beschichtet ist,
Fig. 4 eine andere Lösung mit einem mit der An
kerscheibe verkrallten ersten Dämpfungselement, und
Fig. 5 noch eine andere Lösung mit einem zweiten
Dämpfungselement, das als Gewebe-Klebeband ausgeführt
ist.
Fig. 1 zeigt eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Bremse in einem Längsaxialschnitt. Die Bremse 10 wird bei
spielsweise mit einem Elektromotor kombiniert, um eine An
triebswelle des Elektromotors bremsen zu können. In diesem Fall
ist die in Fig. 1 eingezeichnete Rotationsachse 4 die Drehachse
der Antriebswelle. Die Bremse 10 wird dann von der Antriebs
welle durchdrungen, wobei ein durch einen Belagträger 5 und
durch zwei in axialer Richtung einander gegenüberliegende
Bremsbeläge 6 gebildeter Bremsrotor auf der Antriebswelle dreh
fest montiert ist. Der Magnetkörper, der eine Bremsspule 1 und
einen Spulenkern 2 aufweist, wird beispielsweise durch nicht
gezeigte Bozen oder Schrauben mit einem Gehäuse des Elektro
motors verbunden, so daß der Magnetkörper im wesentlichen un
verdrehbar um die Rotationsachse 4 ist. Weiterhin sind eine im
wesentlichen rotationssymmetrische Ankerscheibe und ein im we
sentlichen rotationssymmetrisches, ringförmiges Stahlblech 9 im
montierten Zustand der Bremse 10 derart geführt, daß sie zwar
axial beweglich sind, jedoch im wesentlichen unverdrehbar um
die Rotationsachse 4 sind. Das Stahlblech 9 ist ein erstes
Dämpfungselement zur Dämpfung von Schwingungen der Bremse 10.
Es trägt auf seiner der Ankerscheibe 7 zugewandten Seite ein
ringförmiges, im wesentlichen rotationssymmetrisches zweites,
elastisches Dämpfungselement 8, das im unkomprimierten Zustand
etwa die gleiche Materialdicke wie das Stahlblech 9 hat.
Die Bremse 10 weist weiterhin Druckfedern 3 auf, die die zum
Einfallen der Bremse 10 benötigte Druckkraft aufbringen, das
heißt bei entregter Bremsspule 1 die Ankerscheibe 7 gegen den
Belagträger beziehungsweise gegen dessen Bremsbelag 6 drücken.
Durch den so erzeugten Bremsdruck wird insbesondere der eben
falls axial bewegbar ausgelegte Bremsrotor mit dem Belagträger
5 und den Bremsbelägen 6 an eine nicht gezeigte Reibfläche des
Elektromotors gedrückt.
Bei dieser, ersten Ausführungsform wird beim Lüften der Bremse
10, das heißt bei Erregung der Bremsspule 1, eine Magnetkraft
auf die Ankerscheibe ausgeübt, die in der Lage ist, die entge
gengesetzt gerichteten Druckkräfte der Druckfedern 3 zu über
winden. Die Ankerscheibe 7 wird daher an den Spulenkern 2
herangezogen, wobei sie in Anlage an das zweite, elastische
Dämpfungselement 8 kommt und das elastische Dämpfungselement 8
sowie das Stahlblech 9 mitnimmt bis das Stahlblech 9 in Anlage
an den Spulenkern 2 gelangt. Das Anschlagen des Stahlblechs 9
an dem Spulenkern 2 wird dabei durch die Druckfedern 3 abge
dämpft. Weiterhin wird das Anschlagen der Ankerscheibe 7 und
des Stahlblechs 9 insgesamt durch die Dämpfungswirkung sowohl
des Stahlblechs 9 als auch des elastischen Dämpfungselementes 8
abgedämpft. Dabei biegt sich insbesondere das ringförmige
Stahlblech 9 gemeinsam mit dem elastischen Dämpfungselement 8,
bedingt durch den zunehmenden Andruck an den Druckfedern 3, lo
kal im Bereich der Druckfedern 3, so daß eine zusätzliche
dämpfende Wirkung erzielt wird, die ähnlich der Wirkung der be
reits beschriebenen Erhebungen bei einer Dämpfungsscheibe gemäß
DE 41 26 672 C2 ist. Gegenüber der dort beschriebenen
Dämpfungsscheibe hat der hier vorliegende Aufbau jedoch den
Vorteil, daß das Stahlblech 9 im wesentlichen so weit wie mög
lich vollflächig in Anlage an den Spulenkern gelangt, wenn der
Lüftungsvorgang abgeschlossen ist. Im dauerhaft gelüfteten Zu
stand der Bremse 10 können daher nicht allein dadurch Schwin
gungen angeregt werden, daß nur lokal axiale, elastische
Materialübergänge zwischen der Ankerscheibe und dem Magnet
körper vorhanden sind.
Insbesondere bei einem pulsierenden Gleichstrom, der ein Erre
gerstrom der Bremsspule 1 im dauerhaften Lüftungszustand ist
und der aus Gründen einer möglichst effektiven und wirtschaft
lichen Auslegung der Bremse 10 auf einen möglichst niedrigen
Mittelwert eingestellt ist, wird eine Anregung von Schwingungen
der Ankerscheibe 7 durch den erfindungsgemäßen Aufbau wirksam
verhindert beziehungsweise werden höchstens geringfügige
Schwingungen angeregt. Wie auch beim Lüftungsvorgang wird ins
besondere Schwingungsenergie in den einzelnen Dämpfungselemen
ten, das heißt in dem Stahlblech 9 und in dem elastischen
Dämpfungselement 8, sowie an den Materialübergängen zwischen
dem Magnetkörper und dem ersten Dämpfungselement, zwischen den
Dämpfungselementen untereinander und zwischen dem Dämpfungs
element und der Ankerscheibe 7 dissipiert. Schwingungsenergie
jeglicher Art, beispielsweise von Longitudinalschwingungen,
Transversalschwingungen, Schwerpunktschwingungen und Ober
flächenschwingungen, wird durch die beschriebenen Dämpfungs
mechanismen dissipiert oder nicht zwischen dem Magnetkörper und
der Ankerscheibe 7 übertragen.
Die Ausführungsformen bzw. die anderen Lösungen gemäß Fig. 2 bis Fig. 5 weisen im wesent
lichen dieselben Dämpfungseigenschaften und Vorteile wie die
erste Ausführungsform auf. Auf die Unterschiede wird im folgen
den eingegangen.
Bei der zweiten Ausführungsform gemäß Fig. 2 ist an dem Stahl
blech 9 und zwar auf der dem Magnetkörper zugewandten Seite
eine Lackschicht 48 angeordnet, die als zweites Dämpfungs
element dient. Der noch verarbeitungsfähige Lack der Lack
schicht 48 hat gut haftende Eigenschaften auf Metall, insbeson
dere auf Stahl, so daß keine zusätzlichen Klebstoffe benötigt
werden. Im trockenen Zustand ist die Lackschicht 48 vorzugs
weise elastisch verformbar, haftet jedoch nicht an dem
Spulenkern 2.
Bei der dritten Ausführungsform gemäß Fig. 3 ist auf dem als
Träger ausgebildeten Stahlblech 9, das das erste Dämpfungsele
ment darstellt, in axialer Richtung beidseitig jeweils ein
Kautschukelement 38 aufgebracht. Die Kautschukelemente 38
stellen ein zweites und ein drittes Dämpfungselement dar. Die
Kautschukelemente 38 bestehen insbesondere aus unterschiedli
chem Kautschuk. Vorzugsweise ist das auf der linken Seite des
Stahlblechs 9 angeordnete Kautschukelement 38 aus einem Mate
rial, das höhere lokale Druckbelastungen und Reibungskräfte
ohne Beschädigung überstehen kann als das rechte Kautschukele
ment 38, da das linke Kautschukelement 38 lokalen Druck- und
Reibungskräften der Druckfedern 3 ausgesetzt ist. Das linke
Kautschukelement 38 besteht beispielsweise aus Hartkautschuk,
das rechte Kautschukelement 38 aus weicherem Kautschuk.
Bei der Lösung gemäß Fig. 4 ist das Stahlblech
9 stellenweise am Außenumfang der Ankerscheibe 7 mit dieser
verkrallt, und zwar durch umgebogene laschenartige Randbereiche
des Stahlblechs 9, die als Krallen 11 wirken. Von den Krallen
11 ist in Fig. 4 nur eine erkennbar, da es sich bei der Dar
stellung um einen Teil eines Längsaxialschnitts handelt.
Zwischen dem Stahlblech 9 und der Ankerscheibe 7 ist als zwei
tes Dämpfungselement eine Klebstoffschicht 18 aufgebracht, so
daß sich eine vorzugsweise axial beidseitige zusätzliche Klebe
verbindung mit dem Stahlblech 9 und/oder mit der Ankerscheibe 7
ergibt. In der vorzugsweise zähen, plastisch verformbaren Kleb
stoffschicht 18 wird Stoß- beziehungsweise Schwingungsenergie
besonders gut dissipiert. Durch die Klebewirkung an dem Stahl
blech 9 und/oder der Ankerscheibe 7 wird die Klebstoffschicht
18 zumindest weitgehend in Form gehalten. Sie weist eine ring
scheibenartige Form auf und erstreckt sich in Umfangsrichtung
geschlossen um die Rotationsachse 4 (siehe Fig. 1).
Bei der Lösung gemäß Fig. 5
ist ein
Gewebe-Klebeband 28 auf die Ankerscheibe 7 aufgeklebt. Alterna
tiv oder zusätzlich zu dem Gewebe-Klebeband 28 wird ein Glas
fasergewebeband verwendet, das vorzugsweise durch einen tempe
raturbeständigen Klebstoff an der Ankerscheibe 7 befestigt ist.
Alternativ oder zusätzlich können auch Mineralfasergewebebänder
und/oder Klebebänder ohne Gewebe und/oder Elastomere und/oder
Kunststoffe verwendet werden. Dies gilt nicht nur für die An
ordnung des zweiten Dämpfungselements an der Ankerscheibe 7,
wie in Fig. 5 gezeigt, sondern auch für andere, insbesondere in
Fig. 1 bis Fig. 4 gezeigte Anordnungen.
Je nach Aufbau der Bremse ist bei der Auswahl des Anbringungs
ortes des zweiten elastischen Elements insbesondere auch zu be
rücksichtigen, daß das zweite elastische Element, jedenfalls
bei den beschriebenen Ausführungsformen und Lösungen, aufgrund des weniger
widerstandsfähigen Materials einem größeren Verschleiß unter
worfen ist, als das erste Dämpfungselement, das aus Stahl be
steht. Das zweite Dämpfungselement sollte daher an einer mög
lichst gut bei Wartungsarbeiten zugänglichen Stelle angeordnet
sein.
Auf den Gesamtaufbau der Bremse, insbesondere im montierten Zu
stand an einem Elektromotor, soll hier nicht näher eingegangen
werden. Ein möglicher Aufbau, der sich lediglich hinsichtlich
der Dämpfungselemente unterscheidet, ist beispielsweise in der
DE 41 26 672 C2 beschrieben.
1
Bremsspule
2
Spulenkern
3
Druckfeder
4
Rotationsachse
5
Belagträger
6
Bremsbelag
7
Ankerscheibe
8
elastisches Dämpfungselement
9
Stahlblech
10
Bremse
11
Kralle
18
Klebstoffschicht
28
Gewebe-Klebeband
38
Kautschukelement
48
Lackschicht
Claims (13)
1. Elektromagnetisch betätigbare Bremse (10) mit
- 1. einem Magnetkörper (1, 2)
- 2. einem Bremsrotor (5, 6,), der auf einer Welle, insbesondere der Antriebswelle eines Elektromotors drehfest montierbar ist, so daß die Welle bremsbar ist,
- 3. einer Ankerscheibe (7) die durch eine Magnetkraft eines Elektromagneten des Magnetkörpers (1, 2) entgegen einer Federkraft bzw. durch die Federkraft parallel zur Längsrichtung der Rotationsachse (4) und der Welle axial bewegbar ist, und
- 4. einem zusätzlichen Dämpfungskörper (8, 9), der zwischen der Ankerscheibe (7) und dem Magnetkörper (1, 2) angeordnet ist,
2. Bremse nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Bremse (10) zumindest eine Druckfeder (3) zur Erzeu
gung der Federkraft aufweist, so daß die Ankerscheibe (7)
bei entregtem Elektromagnet durch die Federkraft gegen den
Bremsrotor (5, 6) gedrückt wird.
3. Bremse nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
das erste Dämpfungselement (9) aus Metallblech gefertigt
ist, insbesondere aus 0,1 bis 0,3 mm dickem Stahlblech.
4. Bremse nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß
das zweite Dämpfungselement einen faserhaltigen Werkstoff,
insbesondere ein Gewebe oder Vlies, aufweist.
5. Bremse nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß
das zweite Dämpfungselement (8; 38;) einen elastischen
Werkstoff, insbesondere ein Elastomer, ein Gummi und/oder
einen elastischen Kunststoff, aufweist.
6. Bremse nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß
das zweite Dämpfungselement (48) eine Beschichtung des er
sten Dämpfungselements (9) aus einem im wesentlichen homo
genen Material, insbesondere eine Lack- oder Kunststoffbe
schichtung, aufweist.
7. Bremse nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Beschichtungsmaterial aufgrund von im
verarbeitungsfähigen Zustand haftenden Eigenschaften an
dem ersten Dämpfungselement (9) befestigt ist.
8. Bremse nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß
das zweite Dämpfungselement auf den Träger aufgeklebt ist.
9. Bremse nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß
zumindest ein drittes Dämpfungselement (38) zwischen der
Ankerscheibe (7) und dem Magnetkörper (1, 2) angeordnet
ist, wobei das erste (9) bis dritte (38) Dämpfungselement
in axialer Richtung hintereinander angeordnet sind.
10. Bremse nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, daß
das erste Dämpfungselement (9) in axialer Richtung beid
seitig jeweils ein weiteres Dämpfungselement (38) trägt.
11. Bremse nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Ankerscheibe (7) aus einem formstabilen Material be
steht und insbesondere eine axiale Dicke hat, die das 5-
bis 20-fache, insbesondere das 5- bis 10-fache, der axia
len Dicke des ersten Dämpfungselement (9) beträgt.
12. Bremse nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Elektromagnet des Magnetkörpers (1, 2) gleichstromer
regbar ist.
13. Bremse nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, daß
von der Ankerscheibe in Richtung des Magnetkörpers zumin
dest ein Führungselement abragt, welches sich in eine kor
respondierende Führungsauslassung des ersten oder des er
sten und zweiten Dämpfungselements hinein oder durch diese
hindurch erstreckt, so daß das Dämpfungselement bzw. die
Dämpfungselemente in axialer Richtung beweglich geführt
sind.
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