DE29706124U1

DE29706124U1 - Federdruckbremse

Info

Publication number: DE29706124U1
Application number: DE29706124U
Authority: DE
Original assignee: BRINKMANN KG H
Current assignee: Brinkmann & Co Kg De GmbH
Priority date: 1996-06-29
Filing date: 1997-04-07
Publication date: 1997-06-12
Anticipated expiration: 2007-04-08

Description

Federdruckbremse

Die Erfindung betrifft eine Federdruckbremse, insbesondere zum Aufstecken auf die Welle eines Elektromotors mit einem in einem Gehäuse befindlichen Elektromagneten und mindestens zwei zwischen Gehäuse und Elektromotor in Motorachsenrichtung translatorisch verschieblichen Ankerscheiben.

Federdruckbremsen der gattungsgemäßen Art werden bis heute in vielen Bereichen der Technik eingesetzt. Sie finden insbesondere dort Anwendung, wo beim Abschalten eines Antriebsmotors dieser unverzüglich zum Stillstand gebracht werden muß. Derartige Anwendungen finden sich in vielen Bereichen der Technik, insbesondere auch bei Büropaternostern, im Theaterbau sowie der Lifttechnik.

Der konstruktive Aufbau einer solchen gattungsgemäßen Federdruckbremse ist dergestalt, daß beim Abschalten eines zugehörigen Antriebsmotors und der Bremse ein zwischen Motor und Bremsgehäuse angeordneter Reibbelag durch Federwirkung gegen das Gehäuse des Elektromotorlagerschildes gepreßt wird und durch eine kraftschlüssige Verbindung des Reibbelages mit der Ankerwelle des Elektromotors diese unmittelbar abgebremst wird. Das Anpressen des Reibebelages geschieht mit Hilfe von Ankerscheiben, die an der motorgehäuseseitig abgewandten Seite des

LOESENBECK & STRACKE - PATENTANWÄLTE - BIELEFELD

4.Apri!1997

Brinkmann KG Beschreibung Blatt

Reibbelages zwischen den Andruckfedern und dem Reibbelag selbst angeordnet sind.

Bei Inbetriebnahme des Elektromotors erfolgt gleichzeitig das Einschalten des in der Federdruckbremse befindlichen Elektromagneten, was unmittelbar zum Anziehen der Ankerplatten an den Magneten führt. Als Resultat dieses Anzugsvorganges wird die Wirkung der Andruckfedern auf den Reibbelag aufgehoben, so daß dieser zusammen mit der Antriebswelle des zugehörigen Elektromotors frei drehen kann. Um die Schaltvorgänge derartiger gattungsgemäßer Federdruckbremsen innerhalb kurzer Zeitintervalle durchführen zu können, ist es u.a. notwendig, Magnetgehäuse und Ankerscheiben der Federdruckbremse aus kohlenstoffarmem Stahl herzustellen. Als Folge dieser Maßnahme treten bei den Schaltvorgängen metallische Schaltgeräusche auf, die in Größenordnungen von über 65 dBA liegen. Derartige Schaltgeräusche werden, insbesondere in geschlossen Räumen, als äußerst störend empfunden, wobei insbesondere auf die o.e. Anwendungsgebiete in der Lifttechnik und den Theaterbau hinzuweisen ist.

im augenblicklichen Stand der Technik sind zahlreiche Versuche bekannt, die Schaltgeräusche zu reduzieren. Beispielsweise besteht die Möglichkeit, zwischen den Ankerscheiben Papier- oder Messingfolien anzuordnen. Diese Vorgehensweise hat jedoch den Nachteil, daß die Papier- oder Messingfolien auf der Gesamtfläche der Ankerscheiben einen Dämpfungseffekt bewirken, und dadurch einen magnetischen Widerstand zwischen den Ankerscheiben hervorrufen, der wie ein zusätzlicher Luftspalt wirkt. Dadurch wird die Verschleißreserve des Magnetsystems herabsetzt. Darüber hinaus besteht die Gefahr, daß sich die Papier- oder Messingfolien zwischen den Andruckfedern für den Reibbelag verklemmen und dadurch zu einer Blockierung der gesamten Federdruckbremse führen.

Als weitere Variante, die Schaltgeräusche von Federdruckbremsen herabzusetzen, ist die Maßnahme bekannt, die Ankerscheibe der Federdruckbremse aus mehreren dünnen Ankern zusammenzuschweißen. Wie bei der o.e. Anordnung von Papier- und Messingfolien hat dieses Verfahren jedoch ebenfalls den Nachteil, daß mehrere zusätzliche Luftspalte erzeugt werden. Die notwendige Verschleißreserve wird folglich bei dieser zweiten Maßnahme ebenfalls in nachteiliger Weise herabgesetzt.

Es ergibt sich, daß sämtliche im Stand der Technik bekannte Geräuschdämpfungsversuche keine befriedigende Lösung des Problemes gebracht haben.

LOESENBECK & STRACKE - PATENTANWÄLTE - BIELEFELD 4. April 1997

Brinkmann KG Beschreibung Blatt

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine gattungsgemäße Federdruckbremse so weiterzuentwickeln, daß die Geräuschdämpfung der Schaltgeräusche derartiger Bremsen in allen Betriebssituationen auf ein minimales und erträgliches Maß herabgesetzt werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die dem Gehäuse der Federdruckbremse benachbarte Ankerscheibe mindestens zwei im wesentlichen in Motorachsrichtung axial verschiebliche Dämpfungselemente, deren Dicke geringfügig größer ist als die Dicke der Ankerscheibe, aufweist.

Durch die spezielle konstruktive Gestaltung der Ankerscheibe, insbesondere durch die axiale Beweglichkeit des Dämpfungselementes ergibt sich ein Dämpfungsvorgang sowohl der Einschalt- als auch der Ausschaltgeräusche. Darüber hinaus werden durch die gewählte Dicke der Dämpfungselemente insbesondere die Ausschaltzeiten, d.h. das Zeitintervall vom Abschalten des Magnetsystems bis zum Andruck des Reibbelages am Motorgehäuse und somit bis zum Einsetzen der Bremswirkung, zusätzlich erheblich herabgesetzt. Die Verkürzung des Ausschaltzeitintervalls bewegt sich hier je nach Auswahl der Dämpfungselemente in der Größenordnung von 30%.

Darüber hinaus werden bei der erfindungsgemäßen Gestaltung der Federdruckbremsen die Kosten zur Geräuschdämpfung gegenüber den oben erwähnten nachteiligen Dämpfungsmöglichkeiten um ca. 90% reduziert. Eine solche außergewöhnliche Reduzierung der Herstellkosten kann bewirken, daß bisher aus Kostengründen ungedämpfte Federdruckbremsen in Zukunft grundsätzlich mit einer Geräuschdämpfung ausgestattet werden können.

Weitere spezielle Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der Unteransprüche.

Es hat sich insbesondere als kostensparende und vorteilhafte Möglichkeit herausgestellt, die Dämpfungselemente in durchgehende Ausnehmungen wie z.B. Durchgangsbohrungen der Ankerscheibe anzuordnen und als ringförmige Gummielemente auszubilden. Die Durchgangsbohrungen in der Ankerscheibe lassen sich beim üblicherweise im Rahmen eines Stanzvorganges durchgeführten Herstellungsprozeß der Ankerscheibe problemlos durch Ergänzung des Stanzstempels zusätzlich in die Ankerscheibe einbringen. Die Ausgestaltung der Dämpfungselemente in ringförmiger Form erlaubt es, als Elemente auf dem freien Markt als sogen. O-Ringe preiswert erhältliche Gummiringe einzusetzen. Diese O-Ringe sind in unterschiedlichen Größen und Materialeigenschaften erhältlich. Eine Anpassung an die jeweils gewünschten

LOESENBECK & STRACKE - PATENTANWÄLTE - BIELEFELD 4, April 1997

Brinkmann KG Beschreibung Blatt

Dämpfungseigenschaften von in ihrer Größe unterschiedlichen Federdruckbremsen kann in einfacher Weise dadurch erfolgen, daß in der betreffenden Ankerscheibe die Anzahl der Dämpfungselemente erhöht wird. Bei zahlreichen Bauarten hat sich insbesondere als zweckmäßig erwiesen, auf dem Umfang der betreffenden Ankerscheibe drei Dämpfungselemente anzuordnen.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Federdruckbremse anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen:

Figur 1 Eine erfindungsgemäße Federdruckbremse in Halbschnittdarstellung.

Figur 2 Ansicht BB aus Figur 1 der Ankerscheibe mit darin angeordneten

Dämpfungselementen.

Figur 3a-d Schnittdarstellung eines Teilbereiches der Federdruckbremse in verschiedenen Stadien des Anziehvorganges der Ankerscheiben an den Elektromagneten der Federdruckbremse.

Figur 4a-c Schnittdarstellung entsprechend Figur 3 von verschiedenen Stadien des Anpreßvorganges der Ankerscheiben an den Reibbelag.

Die in ihrer Gesamtheit mit 1 bezeichnete Federdruckbremse in Figur 1 weist ein Bremsengehäuse 2 sowie ein im Innern des Bremsengehäuses 2 angeordneten Elektromagenten 3 auf, der um die Mittelachse 10 der Federdruckbremse ringförmig angeordnet ist. Das Bremsengehäuse 2 der Federdruckbremse weist eine Mittelbohrung 11 auf und ist auf das Ende der Motorwelle 5 eines Elektromotors 4 aufgesteckt. Bremsengehäuse 2 und Elektromotor 4 sind in hier nicht näher dargestellter Weise vorzugsweise durch Verschraubung fest miteinander verbunden. Zwischen Bremsengehäuse 2 und Elektromotor 4 sind in axialer Richtung der Mittelachse 10 ein Reibbelag 6 sowie zwei Ankerscheiben 7 und 8 angeordnet. Die Ankerscheiben 7 und 8 werden von mehreren innerhalb des Bremsengehäuses 2 angeordneten Druckfedern 9 gegen den Reibbelag 6 gepreßt, wodurch der Reibbelag 6 wiederum gegen die Außenfläche 12 des Elektromotors 4 gepreßt wird. Der Reibbelag 6 ist über eine Wellennabe 14 drehfest mit dem Wellenende der Motorwelle 5 verbunden.

In der Ankerscheibe 8 befinden sich drei gleichmäßig auf dem Umfang verteilte, auf einem gemeinsamen Umfangsradius angeordnete Durchgangsbohrungen 16, in denen Dämpfungselemente 15 angeordnet sind. Die Anordnung der Durchgangsbohrungen 16 ist in Figur 2, die eine Ansicht entsprechend den Pfeilen BB aus Figur 1 darstellt, verdeutlicht. Die Dämpfungselemente 15 bestehen aus einer Gummimi-

LOESENBECK & STRACKE - PATENTANWÄLTE - BIELEFELD 4. April 1997

Brinkmann KG Beschreibung Blatt 5

schung und weisen eine ringförmige Gestalt auf, wobei der Querschnitt der Dämpfungselemente 15 ebenfalls ringförmig ist. Die Höhe H der Dämpfungselemente 15 ist so gewählt, daß sie geringfügig größer ist als die Dicke der Ankerscheibe 8, so daß sich zwischen Ankerscheibe 8 und Bremsengehäuse 2 ein kleiner Spalt 17 ergibt.

Selbstverständlich ist es auch denkbar, eine Anordnung mit nur zwei Dämpfungselementen 15 oder eine solche mit vier oder mehr Dämpfungselementen zu wählen. Ebenso läßt sich eine konstruktive Gestaltung realisieren, bei der die einzelnen Durchgangsbohrungen mit den Dämpfungselementen (15) nicht auf einem gemeinsamen Umfangsradius, sondern auf verschiedenen Radien angeordnet sind.Die Größe des Spaltes 17 ergibt sich aus dem einstellbaren Lüftspiel der Federdruckbremse und ist so bemessen, daß beim Andruck des Reibbelages 6 an der Außenfläche 12 des Elektromotors 4 auch das ringförmige Dämpfungselement 15 leicht von der Gehäuseoberfläche des Bremsengehäuses 2 abgehoben ist.

In Figur 3a ist eine solche Stellung der Ankerscheiben dargestellt. Die Figuren 3a - d sollen den Ablauf des Anlagevorganges der Ankerscheiben 7 und 8 an das Bremsengehäuse 2 in dem Moment verdeutlichen, wenn der Elektromagnet 3 der Federdruckbremse mit Strom beaufschlagt wird. Die bei Einschaltung des Elektromagneten durch diesen erzeugten Magnetkräfte ziehen zunächst die Ankerscheibe 7 und 8 soweit gegen die Außenfläche 18 des Bremsengehäuses 2, daß das ringförmige Dämpfungselement 15 an dieser Außenfläche zur Anlage kommt. Dieses Stadium des Anziehvorganges ist in Figur 3b dargestellt.

Nachdem die Dämpfungselemente 15 an der Außenfläche 18 zur Anlage gekommen sind, wird die Ankerscheibe 8 nunmehr in axialer Richtung auf den Elektromagneten 3 hinzubewegt, verschiebt sich relativ zu den Dämpfungselementen 15 und gelangt nunmehr ihrerseits selbst durch die Reibungskräfte zwischen Dämpfungselement und Ankerscheibe gedämpft sanft mit der Außenfläche 18 des Bremsengehäuses 2 in Kontakt. Diese Situation ist in Figur 3c verdeutlicht.

Die abschließende Anlage der Ankerscheibe 7 an der Ankerscheibe 8 wird dadurch gedämpft, daß sich kurzzeitig zwischen den Ankerscheiben 7 und 8 ein winziger Spalt auftut, wie dies in Figur 3c dargestellt ist, bevor die Ankerscheibe 7 im Rahmen ihres Andruckvorganges an der Ankerscheibe 8 das Dämpfungselement 15 entsprechend verformt. Die abschließende Situation nach Beendigung des Anziehvorganges ist in Figur 3d dargestellt. Beide Ankerscheiben 7 und 8 befinden sich in fester Anlage zueinander, die Ankerscheibe 8 ist fest an die Außenfläche 18 des Bremsengehäuses 2 gezogen und die Dämpfungselemente 15 sind durch die Anzugskräfte der

LOESENBECK & STRACKE - PATENTANWÄLTE - BIELEFELD 4. April 1997

Brinkmann KG Beschreibung Blatt

Ankerscheibe 7 von ihrem ursprünglich runden Querschnitt 7 zu einem ovalen Querschnitt verformt. In diesem Schaltstadium der Federdruckbremse ist der Reibbelag 6 durch keinerlei Normalkräfte belastet und kann in dem Zwischenraum zwischen Elektromotor 4 und der Ankerscheibe 8 zusammen mit der auf die Motorwelle 5 aufgesteckte Nabe 14 frei drehen.

In den Figuren 4a - c sind die Phasen während des Abfallens der Ankerscheiben vom Elektromagneten nach dessen Ausschalten verdeutlicht. Die Verformung der Dämpfungselemente 15, die in Figur 4a analog zur Figur 3d dargestellt ist, führt dazu, daß bedingt durch die elastischen RücksteHkräfte des Dämpfungselementmaterials nach Abschalten des Elektromagneten sich zunächst die Ankerscheibe 7 von der Ankerscheibe 8 löst. Die elastischen RücksteHkräfte der Dämpfungselemente 15 unterstützen somit die Bewegung der Ankerscheiben 7 und 8 in Richtung des Pfeiles Y, die im übrigen durch die Druckfedern 9 hervorgerufen wird. Sobald die Ankerscheibe 7 am Reibbelag 6 zur Anlage kommt, bewegt sich durch die Druckwirkung der Druckfedern 9 auch die Ankerscheibe 8 in Richtung des Pfeiles Y, wobei sie sich relativ zu den Dämpfungselementen 15 axial verschiebt. Diese axiale Verschiebung führt infolge der hierdurch hervorgerufenen Reibungskräfte zwischen den Dämpfungselementen 15 und der Innenwandung der Bohrung 11 zu einer Dämpfung des Anschlagvorganges der Ankerscheibe 8 an der Ankerscheibe 7. Der vorher beschriebene Anschlag-Vorgang der Ankerscheibe 7 am Reibbelag 6 stellt für die Schaltgeräuschentwicklung keine Problematik dar, da es sich hier um einen Anschlagvorgang unterschiedlicher Werkstoffe gegeneinander handelt, bei der die Geräuschentwicklung minimal ist.

Nachdem die Ankerscheibe 8 an der Ankerscheibe 7 zur Anlage gekommen ist, befindet sich auch zwischen den Dämpfungselementen 15 und der Außenfläche 18 des Bremsengehäuses 2 der bereits in Figur 3a dargestellte Spalt, so daß der nächste Anziehvorgang der Ankerscheiben 7 und 8 an den Elektromagneten 3 analog des Ablaufes der Figuren 3a - d erfolgen kann.

Es ist selbstverständlich denkbar, daß in diesem Ausführungsbeispiel ringförmig dargestellte Dämpfungselemente 15 auch als Vollzylinder, beispielsweise aus Gummi, zu gestalten. Bedingung für eine einwandfreie Dämpfungswirkung ist allein die Tatsache, daß die Dicke des Ring- oder Zylinderelementes geringfügig größer ist als diejenige der Ankerscheibe 8 und daß sich das Dämpfungselement 15 innerhalb der Bohrung 16 soweit verformen kann, daß sich eine feste Anlage zwischen Ankerscheibe 7 und Ankerscheibe 8 ergibt, sowie die axiale Verschieblichkeit des Dämpfungselementes relativ zur Ankerscheibe.

LOESENBECK & STRACKE - PATENTANWÄLTE - BIELEFELD 4. April 1997

Brinkmann KG Beschreibung Blatt 7

Natürlich kommen neben Ringen oder Zylindern alle anderen denkbaren Formen für die Querschnittgestaltung in Betracht.

Die erfindungsgemäße Konstruktion läßt sich natürlich auch auf solche Federdruckbremsen anwenden, die mehr als zwei Ankerscheiben aufweisen. In solchen Fällen sind alle Ankerscheiben mit entsprechenden Durchgangsbohrungen und darin angeordneten erfindungsgemäßen Dämpfungselementen zu versehen, die nicht unmittelbar dem Reibbelag benachbart sind. Der Ablauf des Anzieh- bzw. Abfallvorganges der Ankerscheiben findet in analoger Weise wie derjenige in den Figuren 3 und 4 dargestellte Ablauf statt.

Somit ist gewährleistet, daß auch für andere Bauvarianten einer erfindungsgemäßen Federdruckbremse bei geringstmöglichen Herstellkosten eine überzeugende Dämpfungswirkung der Ankerscheiben bei den Schaltvorgängen der Federdruckbremse eintritt.

LOESENBECK & STRACKE - PATENTANWÄLTE - BIELEFELD 4. April 1997

Claims

19/14 PATENTANWÄLTE

DR. O. LOESENBEcK(I₉₃I-I₉₈O)
DIPL-ING. A. STRACKE
DIPL-ING. K.-0. LOESENBECK

Vertreter beim Europäischen Patentamt

Brinkmann KG

Försterweg 36 Jöllenbecker Straße 164 Postfach 101882

D-33613 Bielefeld D-33518 Bielefeld

32683 Bamtrup

Schutzansprüche

1. Federdruckbremse insbesondere zum Aufstecken auf die Welle eines Elektromotors mit einem in einem Gehäuse befindlichen Elektromagneten und mindestens zwei zwischen Gehäuse und Elektromotor in Motorachsenrichtung translatorisch verschieblichen Ankerscheiben, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Bremsengehäuse (2) der Federdruckbremse (1) benachbarte Ankerscheibe (8) mindestens zwei im wesentlichen in Motorachsrichtung axial verschiebliche Dämpfungselemente (15), deren Dicke geringfügig größer ist als die Dicke der Ankerscheibe (8), aufweist.

&iacgr;&ogr;

2. Federdruckbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die

Dämpfungselemente (15) als ringförmige Gummielemente ausgebildet sind.

3. Federdruckbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungselemente (15) als zylinder- oder rechteckförmig ausgebildete Vollkörper ausgebildet sind.

LOESENBECK & STRACKE - PATENTANWÄLTE - BIELEFELD 4. April 1997

Brinkmann KG Patentansprüche Blatt

4. Federdruckbremse nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungselemente (15) in durchgehenden Ausnehmungen (16) der Ankerscheibe (8) angeordnet sind.

5. Federdruckbremse nach einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeich- net, daß bei mehr als zwei Ankerscheiben alle Ankerscheiben bis auf die unmittelbar dem Elektromotor (4) benachbarte Ankerscheibe (7) Dämpfungselemente (15) aufweisen.

6. Federdruckbremse nach einem der Ansprüche 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungselemente (15) in regelmäßigem Abstand über den Umfang der Ankerscheibe (8) verteilt auf einem gemeinsamen Umfangsradius angeordnet sind.

7. Federdruckbremse nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß drei Dämpfungselemente (15) auf einer Ankerscheibe (8) angeordnet sind.

8. Federdruckbremse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungselemente (15) jeder Ankerscheibe (8) auf unterschiedlichen Umfangsradien der Ankerscheibe angeordnet sind.

9. Federdruckbremse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungselemente (15) jeder Ankerscheibe (8) auf gleichem Umfangsradius in einem Winkelversatz zueinander, bezogen auf jede Ankerscheibe angeordnet sind.

10. Federdruckbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungselemente als dreieckige oder ovale Voll- oder Hohlkörper ausgestaltet sind.

LOESENBECK & STRACKE - PATENTANWÄLTE - BIELEFELD 4. April 1997