DE3400675A1

DE3400675A1 - Elektromagnetische bremse

Info

Publication number: DE3400675A1
Application number: DE19843400675
Authority: DE
Inventors: Thomas J. Belvidere Ill. Wruk
Original assignee: Warner Electric Brake and Clutch Co
Current assignee: Dana Inc
Priority date: 1983-01-26
Filing date: 1984-01-11
Publication date: 1984-07-26
Anticipated expiration: 2004-01-12
Also published as: JPS59144835A; GB2134198A; JPH048655B2; GB8332186D0; FR2539835B1; DE8400574U1; FR2539835A1; IT8324148A0; DE3400675C2; US4515251A; CH656927A5; IT1168986B; GB2134198B

Description

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9. Januar 1983

Anmelder: Warner Electric Brake & Clutch Company 449 Gardner Street South Beloit, Illinois USA

Elektromagnetische Bremse

Die Erfindung betrifft eine elektromagnetische Brem.se zum Abbremsen eines zu einer Drehbewegung um eine vorgegebene Achse antreibbaren Elements, insbesondere einer Bremsscheibe, mit einem mindestens zwei magnetische Pole aufweisenden Bremsmagneten mit einem Kern und mit einer elektrischen Spule und mit einem federnd auf das abzubremsende Element vorgespannten Anker, welcher bei einem durch die Spule fließenden Strom aufgrund des dann auftretenden magnetischen Flusses gegen die Pole des Kerns gezogen wird.

Eine elektromagnetische Bremse dieser Art ist beispielsweise in der DE-OS 28 32 773 beschrieben, gemäß welcher Reibmaterial auf der Außenseite des Ankers bei nicht erregter Spule gegen das abzubremsende Element gedrückt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektromagnetische Bremse der vorstehend angegebenen Art

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dahingehend zu verbessern, daß der Anker bei geringen Reibungsverlusten auf den Kern zu und von diesem weg bewegbar ist und andererseits derart mit dem Kern verbünden ist, daß sich bed einem Bremsvorgang nur ein vernachlässigbares totes Spiel zwischen dem Anker und dem Kern des Bremsmagneten ergibt.

Diese Aufgabe wird bei einer elektromagnetischen Bremse der eingangs angegebenen Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß in einer zumindest im wesentlichen parallel zu den Polen des Kerns verlaufenden Ebene mindestens ein flaches, streifenförmiges Element angeordnet ist, welches einerseits fest mit dem Kern und andererseits fest mit dem Anker verbunden ist und derart elastisch verformbar ist, daß der Anker auf die Pole zu und von diesem weg bewegbar ist.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform einer Bremse gemäß der Erfindung ist der Anker bezüglich des Kerns im wesentlichen frei schwenkbar und dennoch sicher an dem Kern gehaltert, so daß sich bei einem Bremsvorgang kein toter Gang ^ergibt.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform einer Bremse gemäß der Erfindung ist der Anker derart mit dem Kern verbunden, daß eine im wesentlichen lineare Bewegung des Ankers auf den Kern zu und von diesem weg herbeiführbar ist.

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Ein besonderer Vorteil der elektromagnetischen Bremse gemäß der Erfindung besteht darin, daß die eine freie Beweglichkeit des Ankers gewährleistenden Halterungseinrichtungen besonders preiswert, einfach und zuverlässig ausgebildet 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 einen Querschnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform einer elektromagnetischen Bremse gemäß der Erfindung längs der Linie 1-1 in Fig.3;

Fig. 2 eine der Fig.1 entsprechende Darstellung, jedoch für die in ihrer Bremsstellung befindliche Bremse;

Fig. 3 eine Draufsicht auf die Bremse gemäß Fig. 1, gesehen von der Linie 3-3 in dieser Figur, wobei Teile des Ankers weggebrochen sind;

Fig. 4 einen Teil-Querschnitt durch die

Bremse gemäß Fig. 3 längs der Linie 4-4 in dieser Figur;

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Fig. 5 eine perspektivische Darstellung des Spulenkerns der Bremse gemäß Fig. 1 bis 4;

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Flg. 6 eine der Fig. 3 entsprechende

Draufsicht auf eine abgewandelte Ausführungsform einer elektromagnetischen Bremse gemäß der Erfindung;

Fig. 7 einen Querschnitt durch die Bremse gemäß Fig. 6 längs der Linie 7-7 in dieser Figur;

Fig. 8 eine perspektivische Darstellung des Spulenkerns der Bremse gemäß Fig. 6 und 7;

Fig. 9 eine der Draufsicht gemäß Fig. 3

entsprechende, j edoch verkleinerte, Ansicht einer weiteren abgewandelten Ausführungsforro einer elektromagnetischen Bremse gemäß der Erfindung;

Fig. 10 einen Querschnitt durch die Bremse gemäß Fig. 9 längs der Linie 10-10 in dieser Figur;

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Fig. 11 eine der Ansicht gemäß Fig. 9

entsprechende Darstellung einer weiteren abgewandelten Ausführungsform einer Bremse gemäß der Erfindung;

Fig. 12 eine der Ansicht gemäß Fig. 9

entsprechende Darstellung einer weiteren abgewandelten Ausführungsform einer Bremse gemäß der Erfindung und

Fig. 13 einen Querschnitt durch die Bremse

gemäß Fig. 12 längs der Linie 13-13 in dieser Figur.

Im einzelnen zeigen Fig. 1 bis 5 der Zeichnung eine elektromagnetische Bremse 20, welche selektiv betätigbar ist, um ein drehbares Element 21, welches nachstehend der Einfachheit halber aus Scheibe 21 bezeichnet wird, abzubremsen oder stillzusetzen. Beim Ausführungsbeispiel ist das drehbare Element eine zylindrische Scheibe, welche auf einem ;Ende einer angetriebenen Welle 22 sitzt. Die Bremse 20, die Scheibe 21 und die Welle 22 könnten beispielsweise Elemente einer rechnergesteuerten Büromaschine sein.

Die Bremse 20 besitzt einen Kern 24 für eine Hauptfeldspule. Der Kern 26 ist in einer vorgegebenen Lage fest

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an einem Bügel 26 befestigt, im wesentlichen quaderförmig ausgebildet und vorzugsweise aus metallischem Pulver geformt. In dem Kern 24 ist ein ringförmiger Hohlraum 28 ausgebildet (Topfkern), der zur Außenseite des Kerns 24 offen ist und einen einstückig mit dem Kern 24 ausgebildeten zentralen Zapfen 29 umschließt. Auf diesen Zapfen 29 ist eine ringförmige Spule 30 aufgesetzt, welche eine rohrförmige Hülse 32 und eine Wicklung 33 mit zahlreichen Windungen umfasst. Die Hülse 32 ist aus Kunststoff oder einem anderen elastisch nachgiebigen Material gegossen und besitzt ein zylindrisches Mittelstück 34, welches an seinen beiden Enden mit radial nach außen abstehenden, einstückig angeformten Flanschen 36,37 versehen ist. Die Wicklung 33 ist zwischen den Flanschen 36,37 auf das. Mittelstück 34 der Hülse 32 gewickelt und besitzt Anschlußdrähte 38, die mit einer geeigneten Spannungsguelle (nicht dargestellt) verbunden werden können.

Wenn durch die Wicklung 33 ein Erregerstrom fließt, dann wird ein magnetischer Fluß erzeugt, durch welchen ein rechteckiger, plattenförmiger Anker 40 von der Scheibe 21 weg gegen deren Kern 24 gezogen wird,wie dies in Fig. 1 gezeigt ist. In Fig. 2 ist der Verlauf des magnetischen Flusses als gestrichelte Linie 42 eingezeichnet, welche den engen Luftspalt zwischen dem Anker 40 und den beiden magnetischen Polen 44,46 des Kerns 24 kreuzt. Dabei wird der Pol 44 durch die äußere Stirnfläche des Zapfens 29 definiert, während

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der Pol 46 durch die äußere Stirnfläche einer schmalen Rippe 48 (siehe Fig. 5) definiert ist, die einstückig an den Kern 24 angeformt ist und über dessen eines Ende vorsteht.

Wenn der Erregerstrom durch die Wiellung 33 endet, drückt eine Schraubenfeder 50 den Anker 40 von dem Kern 24 weg in seine Bremsstellung, gegen die Scheibe-21, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist« und die Schraubenfeder 50 ist in eine Sackbohrung &1 des Zapfens 29 eingesetzt und wird zwischen dem .Boden der Bohrung und der Innenseite des Ankers 40 zusammengedrückt.

·, '\ Bei der Bremse 20 gemäß Fig. 1 bis 5 ist der Anker 40 derart an dem einen Ende des Kerns 24 befestigt, daß er auf die Scheibe 21 zu und von dieser weg schwenkbar ist. Der Anker 40 schwenkt also von der Scheibe 21 in Richtung auf die Pole 44,46, wenn die Wicklung 33 erregt wird und einen magnetischen Fluß erzeugt. Wenn die Wicklung 33 dagegen entregt wird und der magnetische Fluß endet, dann wird der Anker 40 durch die Feder 50 von den Polen AA,AS weg in Bremskontakt mit der Scheibe 21 geschwenkt.

Erfindungsgemäß ist der Anker 40 in spezieller Weise reibungsarm an dem Kern 24 montiert, so daß er nach innen und außen schwenkbar ist, wobei in Drehrichtung der Scheibe 21 nur ein vernachlässigbares totes Spiel vorhanden ist. Beim Ausführungsbeispiel wird diese

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Art der Befestigung dadurch erreicht, daß elastisch nachgiebige Streifen 52 vorgesehen sind, welche sich derart biegen, daß der Anker 40 im wesentlichen frei schwenkbar ist, während eine weitere Bewegung des Ankers 40 gegenüber dem Kern 24 während der Schwenkbewegung und bei Eingriff des Ankers 40 mit der Scheibe 21 vermieden wird.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Bremse 20 gemäß Fig. bis 5 besteht der Streifen 52 aus einer flachen, länglichen Blattfeder aus Stahl. Diese Blattfeder 52 ist an der der Rippe 48 gegenüberliegenden Seite des Kerns 24 parallel zur Ebene der Ankerplatte 40 befestigt und erstreckt sich in Längsrichtung parallel zu der Welle 22. Die Enden der Blattfeder 52 sind mittels Schrauben 54, welche die Blattfeder 52 durchgreifen, an Vorsprüngen 54 des Kerns 24 fest angeschraubt. Weiterhin ist an dem Anker 40 ein Ansatz 56 angeformt, welcher mit der Mitte der Blattfeder 52 mittels eines Niets vernietet ist. Der mittlere Teil der Blattfeder 52 liegt dabei über einer Vertiefung 52 des Kexns 24, so daß ein Verdrehen der Blattfeder 52 um deren Längsachse ermöglicht wird.

Beim betrachteten Ausführungsbeispiel ist eine Torsion der Blattfeder 52 um ihre Längsachse zwischen den Schrauben 54 in beiden Drehrichtungen möglich, so daß der Anker 40 auf die Scheibe 21 zu und von dieser weg schwenkbar ist. Die Blattfeder 52 übt dabei nur sehr

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geringe Kräfte aus, die die Schwenkbewegung des Ankers 40 auf dem kleinen Schwenkwinkel, um den der Anker 40 verschwenkt werden kann, praktisch nicht behindern. Andererseits ist die Blattfeder 52 in Richtung der Ebene des Ankers 40 und in Richtung der Drehbewegung der Scheibe 21 relativ steif und fest mit dem Anker 40 und dem Kern 24 verbunden, so daß ein totes Spiel zwischen Anker und Kern vermieden wird.

Der Anker 40 ist vorzugsweise ebenfalls aus pulverisiertem Metall geformt und wirkt mit der Scheibe 21 nicht unmittelbar zusammen. Stattdessen ist an der Außenfläche des Ankers 40 ein Stück 60 eines flexiblen Friktionsmaterials, beispielsweise asbestfreier Korkgummi, befestigt, welcher reibschlüssig an die Scheibe 21 anlegbar ist (vgl. Fig. 2). Zur Erzielung einer guten Bremswirkung ist es wünschenswert, daß die Außenfläche der Reibmaterials denselben Krümmungsradius und denselben Mittelpunkt besitzt wie der Umfang der Scheibe 21, damit sich das Reibmaterial formschlüssig an die Scheibe 21 anlegt. Es ist jedoch sehr schwierig und teuer, die Außenfläche des Reibmaterials derart zu bearbeiten, daß sich die gewünschte Krümmung bzw. Wölbung ergibt.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird die Außenfläche des Reibmaterials 60 auf einfache und billige Weise als gekrümmte Fläche ausgebildet. Im einzelnen wird dies dadurch erreicht, daß man an der

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Außenseite des Ankers 40 einen Vorsprung 61 anformt, dessen Außenfläche 62 die gewünschte Krümmung aufweist. Wenn das flexible Friktionsmaterial dann mit der gekrümmten Außenfläche 62 verklebt wird, dann biegt sich auch die Außenfläche des Reibmaterials entsprechend und nimmt dieselbe' Krümmung an wie die Außenfläche des Vorsprungs, so daß die Krümmung im Reibmaterial nicht durch eine Maschinenbearbeitung oder dergleichen hergestellt werden muß.

Der Ansatz 61 wird also einstückig an der Außenseite des aus pulverisiertem Metall geformten Ankers 40 angeformt und so ausgebildet, daß seine Außenfläche 62 etwa denselben Krümmungsradius wie die ümfangsflache der drehbaren Scheibe 21 aufweist. Das Reibmaterial wird beim Verkleben mit der Außenfläche des Ansatzes derart gekrümmt, daß die Außenfläche des Reibmaterials automatisch die konkav gekrümmte, an den Umfang der Scheibe 21 angepasste Form annimmt»

Bei einer abgewandelten Ausführungsform einer Bremse 20a gemäß der Erfindung, die in Fig. 6 bis 8 gezeigt ist, ist der Anker 40a linear auf die Scheibe 21 zu und von dieser weg bewegbar. Zu diesem Zweck sind beide Enden des Ankers 40a an dem Kern 24 mittels Blattfedern 52a befestigt, die mit der Blattfeder 52 der Bremse 20 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel identisch sind. Die Blattfedern 52a sind dabei an den Enden des Kerns 24a etwas tiefer angeordnet als die seitlichen Ränder

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des Kerns 24a, welche die Pole 46a bilden (vgl. F.ig.8), welche mit dem in der Mitte befindlichen Pol 44a zusammenwirken, um einen Weg für den magnetischen Fluß zu schaffen.

Bei einem weiteren abgewandelten Ausführungsbeispiel einer Bremse 20b gemäß der Erfindung, welche in Fig. 9 und 10 gezeigt ist, ist der Anker 40b an einem elastisch nachgiebigen Streifen 52b befestigt. Wie Fig. 9 zeigt, wird der Streifen 52b dabei durch eine Zunge gebildet, welche einstückig mit der Hülse 32b ausgebildet ist und in der Ebene des äußeren Flansches 36b radial vorsteht. .Die Zunge 52b greift in eine Vertiefung 67b an dem einen Ende des Kerns 24b ein und ist mit dem Anker 40b mittels eines Kunststoffniets 55b verbunden, welcher Öffnungen im Anker 40b und in der.!Zunge 52b durchgreift und durch Erwärmung fest mit der Zunge 52b verbunden ist. Diese Ausführungsform einer Bremse gemäß der Erfindung ist sehr billig herstellbar.

Beim betrachteten Ausführungsbeispiel wird der Anker 40b von der elastischen, flexiblen Zunge 52b derart gehaltert, daß er nach vorn und hinten schwenkbar ist, und zwar im wesentlichen in derselben Weise wie dies bei der Bremse 20 mit Hilfe der Blattfeder 52 erreicht wird. Die Zunge 52b kann jedoch sehr billig angeformt werden, wenn die Hülse 32b hergestellt wird und ermöglicht den Verzicht auf eine getrennt gefertigte Blattfeder, auf die Schrauben 54 und auf die Montagekosten.

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Zur Verbesserung der Gelenkigkeit der Zunge 52b kann zwischen dieser und dem Flansch 36b beim Spritzen der Hülse 32b ein bananenförmiger Schlitz 69b (vgl. Fig.9) vorgesehen werden. Ein" Scharnier kann auch in der Weise verwirklicht werden, daß beim Spritzen zwischen der Zunge 52b' und dem Flansch 36b¹ eine Gelenknut 69b' ausgebildet wird, wie dies in Fig. 11 gezeigt ist.

In Fig. 12 und 13 ist eine weitere Bremse 20c gemäß der Erfindung dargestellt, welche der Bremse 20b gemäß Fig. 9 und 10 ähnlich ist, wobei der Anker 40c jedoch so montiert ist, daß er linear beweglich statt schwenkbar ist. Um dies zu erreichen, sind an dem äußeren Flansch 36c der Hülse 32c zwei einander gegenüberliegende abstehende Zungen 52c einstückig angeformt und mit den Enden des Ankers 40c mittels Kunststoff nieten 55c verbunden. Dabei sind die Zungen 52c bezüglich des Kerns 24c tiefer als dessen seitliche Ränder angeordnet, welche die Polflächen 46c definieren.

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Claims

HOEGER, STELURgCRT &" PARTNER

PATENTANWÄLTE UHLANDS' RASSE 14 c O 70OO STUTTGART 1

A 45 874 b Anmelder: Warner Electric Brake &

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9. Januar 1984 449 Gardner Street

South Beloit, Illinois

USA

Ansprüche

Elektromagnetische Bremse zum Abbremsen eines zu einer Drehbewegung um eine vorgegebene Achse antreibbaren Elements, insbesondere einer Bremsscheibe, mit einem mindestens zwei magnetische Pole aufweisenden Bremsmagneten mit einem Kern und mit einer elektrischen Spule und mit einem federnd auf das abzubremsende Element vorgespannten Anker, welcher bei einem durch die Spule fließenden Strom aufgrund des dann auftretenden magnetischen Flusses gegen die Pole des Kerns gebogen wird,

dadurch gekennzeichnet, daß in einer zumindest im wesentlichen parallel zu den Polen (44,46) des Kerns (24) verlaufenden Ebene mindestens ein flaches, streifenförmiges Element (52) angeordnet ist, welches einerseits fest mit dem Kern (24) und andererseits fest mit dem Anker (40) verbunden ist und derart elastisch verformbar ist, daß der Anker (40) auf die Pole (44,46) zu und von diesem weg bewegbar ist.

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2. Bremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das streifenförmige Element eine Blattfeder (52) ist, welche zumindest im wesentlichen parallel zur Drehachse des abzubremsenden Elements (21) angeordnet und mit ihren Enden an dem Kern (24) befestigt ist_y und daß der Anker (40) an einem mittleren, gegenüber den Enden tordierbaren Teilstück der Blattfeder (52) derart befestigt ist, daß er um eine mit der Längsachse der Blattfeder (52) zusammenfallende, parallel zur Drehachse des abzubremsenden Efements (21) verlaufende Schwenkachse schwenkbar ist.
3. Bremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei flache, im wesentlichen streifenförmige Elemente in Form von elastischen, flexiblen Blattfedern (52a) vorgesehen sind, die in einer zu den Polen (44a, 46a) des Kerns (26a) parallelen Ebene auf gegenüberliegenden Seiten desselben mit ihren Enden mit diesem verbunden sind und die in ihrem mittleren Teil jeweils mit dem Anker (40a) derart verbunden sind, daß durch Verbiegen des mittleren Teils der Blattfedern (52a) eine im wesentlichen lineare Bewegung des Ankers (40a) auf den Kern (24a) zu und von diesem weg herbeiführbar ist.
4. Bremse nach Anspruch 1 mit einer Spule aus einer an mindestens einem Ende mit einem Flansch versehenen Hülse und einer darauf gewickelten Wicklung,

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dadurch gekennzeichnet, daß an dem dem Anker zugewandten Flansch (36b) der Hülse (32b) eine radial nach außen abstehende Zunge (52b) einstückig angeformt ist, die zusammen mit dem Flansch (36b) ein flexibles, streifenförmiges Element bildet und derart mit dem Anker (40b) verbunden ist, daß dieser um eine zur Achse des abzubremsenden Elements (21) parallele Achse auf den Kern (24b) zu und von diesem weg schwenkbar ist.
5. Bremse nach Anspruch 1 mit einer Spule aus einer an mindestens einem Ende mit einem Flansch versehenen Hülse und einer darauf gewickelten Wicklung, dadurch gekennzeichnet, daß der Flansch (36c) dem Anker (40c) zugewandt ist und daß an dem Flansch (36c) zwei einander diametral gegenüberliegende, radial nach außen abstehende Zungen,(52c) einstückig angeformt sind, von denen jede zusammen mit dem Flansch (36c) jeweils, ein flexibles, streifenförmiges Element bildet und derart mit dem Anker (40c) verbunden ist, daß durch Verformen der streifenförmigen Elemente eine- im wesentlichen lineare Bewegung des Ankers (40c) auf den Kern (24c) zu und von diesem weg herbeiführbar ist.

6. Bremse nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Flansch (36b, 36c) und die Zunge (52b, 52c) aus elastischem, flexiblem Material hergestellt sind und daß zur Erzielung einer ver-

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besserten Gelenkwirkung in dem Übergangsbereich zwischen dem Flansch (36b/ 36c) und der Zunge (52b, 52c) ein Schlitz (69b, 69c) vorgesehen ist.

Bremse nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Flansch (36b¹) und die Zunge (52b¹) aus elastischem, flexiblem Material herf- j gestellt sind und daß in dem Übergangsbereich \J zwischen dem Flansch (36b¹) und der Zunge (52b¹) eine Schwächungszone (69b¹) zur Verbesserung der Gelenkwirkung vorgesehen ist. °

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