DE3125668A1

DE3125668A1 - "elektromagnet fuer eine bremse oder dergleichen

Info

Publication number: DE3125668A1
Application number: DE19813125668
Authority: DE
Inventors: Edward R. Kroeger; Philip E. Beloit Wis Myers
Original assignee: Warner Electric Brake and Clutch Co
Current assignee: Warner Electric Technology LLC
Priority date: 1980-07-31
Filing date: 1981-06-30
Publication date: 1982-03-04
Also published as: GB2080896A; DE8119024U1; FR2488035B1; FR2488035A1; US4344056A; DE3125668C2; IT1136850B; IT8122488A0; JPS6139529B2; CH643680A5; JPS5734312A; GB2080896B

Description

HOEGER, STELLRBCHT &-"PÄRThJER3 125668

PATENTANWÄLTE UHLANDST=)ASSE 14 c · D 7000 STUTTGART 1

A 44 643 b Anmelder: Warner Electric

k - 177 Brake & Clutch Comp,

24. Juni 1981 South Beloit

111.,USA

Elektromagnet für eine Bremse oder dergleichen

Die Erfindung betrifft einen Elektromagneten für eine Bremse oder dergleichen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein Elektromagnet dieser Art, der für eine elektrisch steuerbare Bremse bestimmt ist, ist in der US-PS 4 172 242 beschrieben. Der bekannte Elektromagnet weist eine gestanzte Platte aus magnetisierbarem Metallblech und mindestens einen Pol auf, der durch einen Zapfen gebildet wird, der aus billigem Stabmaterial hergestellt und leicht mit der gestanzten Platte verbunden werden kann. Dabei ist der Zapfen von einer elektrischen Spule umgeben, so dass die Pole des Magneten bei erregter Spule von einem Anker angezogen v/erden und diesen durch Reibung abbremsen. Die Hauptreibfläche des Magneten wird dabei durch ein Stück eines Reibmaterials gebildet, welches die Zwischenräume zwischen den Polen füllt. Das Reibmaterial hat dabei die Form eines ziemlich dicken Blockes, dessen äussere, aktive Fläche im wesentlichen mit dem äusseren Ende des Zapfen fluchtet.

Während der Elektromagnet gemäß der US-PS 4 172 242 vergleichweise wirtschaftlich herstellbar ist, ist andererseits der dicke Block aus Reibmaterial rela-

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tiv teuer, und ausserdem muß der gesamte Elektromagnet ausgetauscht werden, wenn eine entsprechende Abnutzung der Pole und der aktiven Fläche des Blockes aus Reibmaterial eingetreten ist.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten Elektromagneten anzugeben, bei dem man zunächst einmal bei gleicher Reib- bzw. Bremsfläche weniger Reibmaterial benötigt und der ferner derart ausgebildet ist, dass er nach einem Verschleiß des ursprünglich eingesetzten Materials schnell und bequem mit einer neuen Reibfläche nachrüstbar ist.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch einen Elektromagneten mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Der entscheidende Vorteil des erfindungsgemäßen Elektromagneten besteht darin, dass nur eine relativ dünne Schicht aus Reibmaterial vorgesehen ist, welche die Reibfläche bildet und in der Einsätze aus magnetisierbarem Material vorgesehen sind, die die aktiven Polflächen der Magnetanordnung bilden. Der gesamte Reibbelag, d. h. das Reibmaterial mit den Einsätzen^ kann nun nach einem Verschleiß leicht ausgetauscht und durch einen neuen ersetzt werden.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Elektromagneten besteht darin, dass die Polflächen der Einsätze und das Reibmaterial leicht und billig geschliffen werden können, um einen Reibbelag mit flachen und parallelen Oberflächen zu erhalten.

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Es ist auch ein Vorteil des erfindungsgemäßen Elektromagneten, dass die Isolätionswirkung des Reibmaterials, da dieses nur in einer relativ dünnen Schicht vorhanden ist, verringert wird, so dass eine bessere Wärmeabstrahlung nach aussen erreichbar ist, insbesondere wenn der Elektromagnet aussen von einem die Wärme abstrahlenden Gehäuse umgeben ist.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die magnetischen Pole durch das sie umgebende Reibmaterial selbst magnetisch gegeneinander isoliert sind.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nachstehend anhand von Zeichnungen noch näher erläutert und/oder sind Gegenstand von Unteransprüchen. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Bremse mit einem Elektromagneten gemäß der Erfindung;

Fig. 2 einen vergrößerten Querschnitt durch den Elektromagneten der Bremse gemäß Fig. 1 längs der " Linie 2-2 in dieser Figur;

Fig. 3 einen Querschnitt durch den Elektromagnet gemäß Fig. 2 längs der Linie 3-3 in dieser Figur und

Fig. 4 eine Seitenansicht des Elektromagneten gemäß Fig. 2 und 3, wobei einige Teile aufgebrochen und andere im Schnitt dargestellt sind und wobei der Reibbelag von den übrigen Teilen des Magneten abgehoben ist.

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Im einzelnen zeigt Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Elektromagneten 10 in Verbindung mit einer Bremse 11. Die Bremse weist dabei eine Bremsscheibe aus Stahl auf, die nachstehend als Anker 12 des Elektromagneten 10 bezeichnet wird und die mit einer antreibbaren Welle 14 verbunden ist. Wenn der Elektromagnet 10 erregt ist, erfaßt er den Anker 12 reibschlüssig und bremst dienen (und damit die Welle 14) ab. Beim Ausführungsbeispiel ist die Bremse 11 eine sog. "Spannungsbremse",wie sie für Textilmaschinen verwendet wird. Wenn der Magnet erregt wird, setzt er also den als Bremsscheibe dienenden Anker 12 nicht vollständig still, sondern bremst diesen nur ab, um die Drehung der Welle 14 zu kontrollieren.

Der Elektromagnet 10 ist auf zwei Zapfen 15 montiert, die in einem Bügel 16 gehaltert sind, der seinerseits an einem stationären Rahmen 17 (Fig. 1) befestigt ist. Auf jedem der Zapfen 15 sitzt dabei - Fig. 2 - eine Schraubenfeder 18, die den Magneten 10 schwach gegen den Anker 12 drückt.

Der Elektromagnet 10 selbst weist eine flache Platte 20 aus schmiedbarem Material mit niedriger Reluktanz auf, beispielsweise aus Stahl. Erfindungsgemäß kann die Platte 20 billig als einstückiges Stanzteil aus Stahlblech hergestellt werden und besitzt jeweils im gleichen Abstand von einer Mittelöffnung 22 zwei aus "sere öffnungen 21. Dabei ist die Platte etwas länglich bzw. oval und ausserdem schwach V-förmig, bzw. insgesamt etwa herzförmig ausgebildet.

In die Mittelöffnung 22 ist ein zylindrischer Zapfen

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23 mit relativ großem Durchmesser eingesetzt, während zwei zylindrische Zapfen 24 kleineren Durchmessers in den äusseren Öffnungen 21 festgelegt sind. Die Zapfen 23, 24 können schnell und bequem, beispielsweise auf einer Maschine zum automatischen Herstellen von Schrauben aus Rundmaterial, wie z. B. Stahl oder einem anderen Material mit niedriger Reluktanz, hergestellt werden. Jeder der Zapfen besitzt dabei einen Endbereich verringerten Durchmessers, der mit einem leichten Presssitz in der zugeordneten öffnung der Platte 2O festgelegt ist oder auch durch Löten, Kleben oder Nieten. Ausserdem sind die Zapfen 24 rohrförmig ausgebildet und können den Montagezapfen 15 aufnehmen. Die Schraubenfedern 18, v/elche den Montagezapfen 15 umgeben, werden zwischen dem Bügel 16 und der Platte 20 zusammengepreßt.

Auf die beiden äusseren Zapfen 24 ist jeweils eine elektrische Spule 26 aufgeschoben (Fig. 2), die der Erzeugung des magnetischen Flusses dient und durch die Platte 20 abgestützt wird. Bei den Spulen 26 handelt es sich um konventionelle Ringspulen mit einer runden Hülse 27, die eine Wicklung 28 mit mehreren Windungen trägt, welche über Zuleitungen 29 (Fig. 3) mit einer SpannungsquelIe verbindbar ist.

Wenn die Spulen 26 aufgrund einer Verbindung mit der Spannungsquelle erregt, d. h. von einem Strom durchflossen sind, bildet der dicke mittlere Zapfen 23 einen magnetischen Pol mit einer ersten Polarität, während die beiden äusseren, dünneren Zapfen 27 magnetische Pole mit dazu entgegengesetzter Polarität bilden. Auf diese Weise wird ein magnetischer Fluss erzeugt, der längs zweier Pfade verläuft, die sich

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jeweils von einem äusseren Zapfen 24 über den Anker und den mittleren Zapfen 23 erstrecken und von dort über die Platte 20 zu dem betreffenden äusseren Zapfen zurückgehen.

Gemäß der Erfindung besitzt der Elektromagnet 10 einen speziellen Friktions- bzw. Reibbelag 30, der relativ billig ist und der ohne weiteres entfernt und ersetzt v/erden kann, wenn ein entsprechender Verschleiß aufgetreten ist. Erfindungsgemäß wird der Reibbelag 30 durch eine relativ dünne Schicht 31 aus Reibmaterial, beispielsweise einem Material,wie es für Bremsbeläge verwendet wird) gebildet, in der sich Einsätze 33, 34 mit niedriger Reluktanz befinden, die durch das Reibmaterial eingebunden sind und die Polflächen für den mittleren Zapfen 23 bzw. die äusseren zapfen 24 bilden.

Im einzelnen ist die Schicht 31 aus Reibmaterial ebenso geformt, wie die Platte 20 und besitzt eine Mittel-Öffnung 35 (Fig. 2) sowie zwei aussere Öffnungen 36, wobei diese öffnungen 35, 36 mit dem mittleren Zapfen 23 bzw. mit den äusseren Zapfen 24 fluchten. Der Einsatz 33 hat die Form einer zylindrischen Stahlscheibe, die in der Öffnung 35 entweder durch einen Pressitz gesichert ist oder dadurch, dass er beim Giessen der Reibmaterialschicht 31 in diese eingebunden wird. Die beiden Einsätze 34 sind in entsprechender Weise in den öffnungen 36 gesichert und als rohrförmige Stahlbuchsen ausgebildet, so dass sie, falls erforderlich, die Zapfen 15 aufnehmen können. Der Durchmesser der Einsätze 33 und 34 ist dabei etwas kleiner als der Durchmesser des zugeordneten Zapfens 23 bzw. 24. Ausserdem ist jeder Einsatz von den beiden anderen Ein-

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Sätzen durch das Material der Reibschicht 31 magnetisch isoliert.

Gemäß der Erfindung sind Sicherungseinrichtungen vorgesehen, die verhindern, dass der Reibbelag 30 bezüglich der Zapfen 23 und 24 verschoben und/oder verdreht wird. Die Sicherungseinrichtungen sind beim Ausführungsbeispiel Keile in Form zylindrischer Ringe 40 (Fig. 2). Die Zapfen 24 und die Einsätze 34 sind miteinander gegenüberliegenden ringförmigen Nuten 41 bzw. 42 versehen, die eine Aussparung zur Aufnahme der Ringe 40 mit einer relativ engen Passung bilden. Wenn die Ringe 40 in die Nuten 41, 42 eingelegt sind, verhindern sie eine Verschiebung des Reibbelages 30 gegenüber den Zapfen sowie eine Drehbewegung des Reibbelages.

Der Elektromagnet 10 weist schließlich ein rohrförmiges Gehäuse 50 auf, welches aus Aluminium oder aus einem anderen wärmeleitenden Material besteht. Das Gehäuse besitzt - im Querschnitt - dieselbe Form wie die Platte 20 und der Reibbelag 30. Weiterhin ist das Gehäuse 50 sandwichartig zwischen der Platte 20 und dem Reibbelag 30 angeordnet und mit der Platte 20 verklebt. An der Aussenseite des Gehäuses 50 sind ferner Kühlrippen 51 vorgesehen.

Wenn der Elektromagnet 10 in Verbindung mit einer Spannungsbremse 11 verwendet wird, dann liegt der Reibbelag 30 kontinuierlich an dem Anker 12 an, selbst wenn der Magnet entregt ist, so dass der Anker 12 verhindert, dass Reibbelag 30 in axialer Richtung von _^ den Zapfen 23 und 24 abhebt. Die Ringe 40 verhijid€rn, dass der Reibbelag 30 gegenüber den Zapfen^2"3, 24

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verschoben und/oder verdreht wird, so dass der Reibbelag 30 eine stationäre Lage einnimmt.

Wenn, das Material der Reibschicht 31 und die Einsätze 33 und 34 entsprechend stark abgenutzt sind, kann nun der gesamte Reibbelag 30 einfach von den Ringen 40 abgezogen und durch einen neuen Reibbelag ersetzt werden (vgl. Fig. 4). Es ist also nicht erforderlich, den ganzen Elektromagneten 10 auszutauschen, wenn der Reibbelag verschlissen ist.

Das Gehäuse 50 wirkt als Radiator zum Abführen der Wärme von den Spulen 26 und ausserdem als Distanzelement zwischen der Platte 20 und dem Reibbelag 30. Der Zwischenraum muß also nicht mit Reibmaterial gefüllt werden,so dass eine relativ dünne und billige Schicht 31 aus Reibmaterial verwendet v/erden kann. Da die Schicht 31 dünn ist, ergibt sich nur eine geringe Wärmeisolation, so dass die Wärme von den Spulen besser abfliessenkann.

Aufgrund des Vorhandenseins der Ringe 40 können beide Flächen des Reibmaterials und der Einsätze mit einer relativ einfachen Parallelschleifvorrichtung eben geschliffen werden. Ausserdem können auch die Enden der Zapfen 23 und 24 eben geschliffen werden, wenn sie mit der Platte 20 zusammengebaut sind. Durch ein solches Schleifen wird verhindert, dass sich zwischen den Zapfen 23, 24 und den Einsätzen 33 und 34 Luftspalte ergeben, während gleichzeitig gewährleistet ist, dass die aktiven Flächen der Einsätze und des Materials der Reibschicht 31 parallel zu dem Anker 12 ausgerichtet sind.

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Claims

HOEGER1 STELLRETCHT* &-PA-RTNER 3 125 66 P <V T Ξ N T A N W Ä L T E UHLANDSTRASSE 14C-D 70OO STUTTGART 1 A 44 643 b Anmelder: Warner Electric Brake k - 177 & Clutch Company 24. Juni 1981 South Beloit, 111., USA Pat entansprüche

1. Elektromagnet für eine Bremse oder dergleichen mit einer weichmagnetischen Platte, in die mindestens ein im wesentlichen senkrecht von dieser abstehender, von einer Spule umgebener weichmagnetischer Zapfen eingesetzt ist, der bei erregter Spule einen ersten magnetischen Pol mit einer vorgegebenen Polarität bildet, mit mindestens einem weiteren, in derselben Richtung wie der Zapfen von der Platte abstehenden, wexchmagnetxschen Polelement, welches bei erregter Spule einen zweiten magnetischen Pol mit zur Polarität des ersten Pols entgegengesetzter Polarität bildet und mit an die magnetischen Pole angrenzendem Reibmaterial, dadurch gekennzeichnet, dass das Reibmaterial (31) Bestandteil eines flachen Reibbelages (30) ist, der zueinander parallele Hauptflächen und mindestens eine mit dem Zapfen (24) fluchtende durchgehende Öffnung (36) aufweist, in der ein weichmagnetischer Einsatz (34) festgelegt ist, dessen Enden mit den Hauptflächen des Reibbelages (30) fluchten, und dass der Einsatz (36) und der den ersten magnetischen Pol bildende Zapfen (24) zur Sicherung des Reibbelages (30) gegen eine Verschiebung gegenüber dem Zapfen ( 24) über ein Keilelement (40) miteinander verkeilt sind.

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2. Elektromagnet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in die Platte (20) ein zweiter, im wesentlichen senkrecht von dieser abstehender, von einer

^ Spule (26) umgebener, weichmagnetischer Zapfen (24) eingesetzt ist, der bei erregter Spule (26) einen"-weiteren magnetischen Pol mit derselben Polarität wie der erste magnetische Pol bildet, dass das den zweiten magnetischen Pol mit zur Polarität des ersten und^ des v^i^i^r^majjnej^ gegensetzter Polarität bildende Polelement als ein dritter, zwischen dem ersten und dem zweiten Zapfen (24) in die Platte (20) eingesetzter weichmagnetischer Zapfen (23) ausgebildet ist, dass die freien Enden der drei von der Platte (20) abstehenden Zapfen (23, 24) in einer gemeinsamen Ebene liegen, dass jedem der drei Zapfen (23, 24) ein damit fluchtender Einsatz (33, 34) zugeordnet ist, der in einer durchgehenden öffnung (35, 36) des

"*—"-'-"Reibbelages—(-3^f-,^^stg^^^^~ist_:r_:::^^5^ui&-.M^i^S^^_:- ren Enden der weichmagnetischen Einsätze (33, 34) zumindest im wesentlichen mit der Aussenseite des Reibbelages (30) fluchten und dass die inneren Enden der Einsätze (33, 34) an den Stirnflächen der Zapfen (23, 24) _f anliegen.

3. Elektromagnet nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Keilelement als Ring (40) ausgebildet und in dazu komplementäre, konzentrische Ringnuten (41, 42) in den einander zugewandten Enden des Einsatzes (34) und des Zapfens (24) eingelegt ist.

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4. Elektromagnet nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden äusseren Zapfen (24) jeweils über einen als Keilelement dienenden Ring (40) mit ihrem zugeordneten Einsatz (34) verkeilt sind.

5. Elektromagnet nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein äusseres rohrförmiges Gehäuse (50) aus wärmeleitendem Material vorgesehen ist, welches zwischen der Platte (20) und dem Reibbelag GO) angeordnet und an der Platte (20) befestigt ist und sich längs des äusseren Randes derselben erstreckt.

6. Elektromagnet nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass an der Aussenseite des Gehäuses (50) Kühlrippen (51) angeformt sind.