DE3620797A1 - Elektromagnetbremse - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Elektromagnetbremse mit federbar an einer Welle bzw. einem damit verbundenen Teil gelagerten Bremssegmenten, welche mit einem elektro­ magnetischen Bremsstator bzw. -magneten zusammenwirken, der die Bremssegmente gegen eine stationäre Bremsfläche drängt bzw. von derselben abhebt.

Bei bekannten derartigen Elektromagnetbremsen ist an der Welle bzw. an einem auf der Welle angeordneten Nabenteil als Bremssegment eine Bremsscheibe angeordnet, welche von Federelementen axial beweglich, jedoch relativ zur Welle im wesentlichen undrehbar festgehalten wird. Die als Blattfedern ausgebildeten Federelemente lassen sich nur mit großen Toleranzen herstellen, so daß relativ umfang­ reiche Justierarbeiten notwendig sind, um bei unbetätigter Bremse eine hinreichend reproduzierbare Lage der Brems­ scheibe zu gewährleisten. Zwar lassen sich die Herstellungs­ toleranzen gegebenenfalls verringern, wenn die Bremsscheiben zusätzlich mittels zusammenwirkender Nuten und Aussparungen auf der Welle bzw. dem Nabenteil axial geführt sind. Derarti­ ge Anordnungen neigen jedoch zur Geräuschentwicklung. Im übrigen können zu geringe Toleranzen unter Umständen dazu führen, daß die Bremsscheiben auch bei unbetätigter Bremse am Bremsmagneten bzw. der stationären Bremsfläche schleifen.

Des weiteren sind elektromagnetische Trommelbremsen bekannt, deren Bremsbacken mittels eines quer zur Trommelachse ange­ ordneten Elektromagneten von innen gegen die Bremstrommel gedrückt werden. Dazu sind die - in Achsansicht der Brems­ trommel gesehen - bogenförmigen Bremsbacken an einem Ende um eine zur Trommelachse parallele Achse schwenkbar gelagert, während der Elektromagnet am jeweils anderen Ende der Brems­ backen angreift. Auch derartige Anordnungen benötigen eine sorgfältige Justierung, welche von Zeit zu Zeit überprüft werden muß, um den Verschleiß der Bremsbacken auszugleichen. Die Justierung ist deshalb notwendig, weil die vom Elektro­ magneten erzeugten Stellkräfte auch vom Stellweg abhängen, welcher durch Verschleiß der Bremsbacken ständig größer wird.

Deshalb ist es Aufgabe der Erfindung, eine Elektromagnet­ bremse zu schaffen, welche sich durch konstruktive Ein­ fachheit sowie gut reproduzierbare Bremskräfte bei geringen Justage-Anforderungen auszeichnet.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Bremsstator bzw. -magnet zwei ringförmige, konzentrisch zur Achse der Welle angeordnete, entgegengesetzt magnetisierbare Polteile besitzt, und daß die Bremssegmente radial innerhalb bzw. außerhalb der Polteile mit radialer Beweglichkeit an der Welle bzw. einem damit verbundenen Nabenteil od.dgl. ange­ ordnet und mittels Federn beaufschlagt sind, welche die Bremssegmente von den Polteilen zu entfernen und gegen wellen- bzw. nabenteilseitige Anschläge zu drängen suchen.

Da die Bremssegmente bei nicht betätigter Bremse eine feste, konstruktiv vorgegebene Lage einnehmen, erübrigt sich in dieser Hinsicht jegliche Feinjustage. Darüber hinaus ist auch die Bremskraft weitestgehend unabhängig vom Ver­ schleiß der Bremssegmente. In bremswirksamer Lage schließen nämlich die von den ringförmigen Polteilen magnetisch ange­ zogenen Bremssegmente unabhängig vom Verschleiß den Luft­ spalt zwischen den Polteilen. Die dabei zwischen den Brems­ segmenten und Polteilen auftretenden Kräfte sind weitest­ gehend unabhängig von der Materialstärke der Bremssegmente.

In konstruktiv besonders bevorzugter Ausführungsform der Erfindung besitzen der Bremsstator bzw. -magnet eine kon­ zentrisch zur Wellenachse angeordnete Ringspule sowie ein weich- oder hartmagnetisches Ringgehäuse mit einem auf der Seite der Bremssegmente radial offenem Ringraum für die Unterbringung der Ringspule. Damit wird ein außer­ ordentlich kompakter Bremsstator bzw. -magnet geschaffen, welcher sich darüber hinaus durch größte konstruktive Einfachheit auszeichnet. Das Ringgehäuse besitzt bezüglich einerAxialebene zweckmäßigerweise einen hufeisenförmigen bzw. bevorzugt rechteckig U-förmigen Querschnitt, welcher gegebenenfalls auch einen segmentierten Aufbau zuläßt.

Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn das Ringgehäuse als Permanentmagnet ausgebildet sein soll, welcher die Bremssegmente dauernd in die bremswirksame Lage zu ziehen sucht, während die Spule ein dem Feld des Permanentmagneten entgegengesetztes Magnetfeld zu erzeugen vermag, um die Bremse zu lösen. Hier kann ein ringförmiger Permanentmagnet ohne weiteres als Teil eines weichmagnetischen Ringgehäuses angeordnet sein.

Gegebenenfalls kann zwischen den bremssegmentseitigen Rändern der Stirnseiten des Ringgehäuses bzw. der Polteile eine mit den Bremssegmenten zusammenwirkende Reibfläche aus nicht magnetisierbarem Material angeordnet sein. Grundsätzlich ist es jedoch ohne weiteres möglich, daß die Polteile bzw. die Stirnseiten des Ringgehäuses unmittelbar mit den Bremsseg­ menten zusammenwirken.

Falls der Bremsstator bzw. -magnet mit Wechselstrom betrie­ ben werden sollen, können der Spule vorgeschaltete Gleich­ richterelemente ebenfalls innerhalb des Ringgehäuses bzw. in Aussparungen desselben untergebracht sein, so daß wiederum eine außerordentlich kompakte Bauweise ermöglicht wird.

Im übrigen wird hinsichtlich bevorzugter Merkmale der Erfindung auf die Unteransprüche sowie die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung anhand der Zeichnung verwiesen.

Dabei zeigen

Fig. 1 einen Axialschnitt einer ersten Ausführungsform, Fig. 2 eine Achsansicht dieser Ausführungsform, Fig. 3 einen Axialschnitt einer zweiten Ausführungs­ form und

Fig. 4 einen Axialschnitt eines Ringgehäuses mit als Teil desselben angeordnetem Permanent-Ringmagnet.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 ist auf einer Welle 1 ein Nabenteil 2 drehfest angeordnet, beispielsweise indem ein Mitnehmerkeil 3 in einander gegenüberliegende Axial­ nuten der Welle 1 und des Nabenteiles 2 eingeschoben ist.

Das Nabenteil 2 besitzt gemäß Fig. 2 zwei einander gegen­ überliegende kreisbogenförmige Seiten, welche in einer gemeinsamen Kreiszylinder-Umfangsfläche liegen. Zwischen diesen gebogenen Flächen sind einander symmetrisch zur Achse des Nabenteiles 2 gegenüberliegend Planflächen angeordnet. In Achsansicht stellt somit das Nabenteil 2 ein Zweiflach dar.

In der Mitte der Bogenflächen sind jeweils Zapfen 4 ange­ ordnet, deren aus dem Nabenteil 2 radial herausstehende Enden in entsprechenden Aussparungen von Bremsbacken bzw. -segmenten 5 aufgenommen werden. Die Bremsbacken bzw. -segmente 5 besitzen in Achsansicht des Nabenteiles 2 Kreisbogenform, derart, daß sie flächig auf den bogen­ förmigen Umfangsflächenabschnitten des Nabenteiles 2 auf­ liegen können.

Die Enden der Bremsbacken bzw. -segmente 5 überragen gemäß Fig. 2 die bogenförmigen Umfangsflächenabschnitte des Nabenteiles 2 und sind jeweils über profilierte Blattfedern 6 mit den gegenüberliegenden Enden der jeweils anderen Bremsbacke bzw. des jeweils anderen Bremssegmentes 5 verbunden. Die Blattfedern 6 spannen die Bremsbacken bzw. -segmente 5 gegen die bogenförmigen Umfangsflächenbereiche des Nabenteiles 2.

Konzentrisch zur Achse der Welle 1 ist ein das Nabenteil 2 mit den Bremsbacken bzw. -segmenten 5 umschließender Brems­ stator bzw. -magnet 7 angeordnet.

Der Bremsstator bzw. -magnet 7 besteht im wesentlichen aus einer das Nabenteil 2 umschließenden Ringspule 8 sowie einem Ringgehäuse 9. Das Gehäuse 9, welches im vorliegenden Falle aus einem weichmagnetischen Material besteht, besitzt in der Schnittansicht der Fig. 1 einen rechtwinklig U-förmi­ gen Querschnitt, derart, daß ein zum Nabenteil 2 hin offener Ringraum gebildet wird, in welchem die Ringspule 8 unter­ gebracht ist.

Zwischen den Stirnteilen des gegebenenfalls segmentiert aufgebauten Ringgehäuses 9 kann eine ringförmige Reibfläche 10 aus einem nicht magnetisierbaren Material fest angeord­ net sein.

Wird die Ringspule 8 mit einem Gleichstrom beaufschlagt, so wird das Ringgehäuse 9 magnetisiert, wobei die naben­ teilseitigen Ränder der Stirnseiten des Ringgehäuses 9 die ringförmigen Nord- und Südpole des Bremsstators bzw. -magneten 7 bilden. Bei hinreichender Stärke des die Ring­ spule 8 beaufschlagenden Stromes reicht die von den ring­ förmigen Polen des Bremsstators bzw. -magneten auf die Bremsbacken bzw. -segmente 5 ausgeübte Kraft aus, die Bremsbacken bzw. -segmente 5 gegen die Kraft der Blatt­ federn 6 nach außen gegen die Reibfläche 10 bzw. die den Bremsbacken bzw. -segmenten 5 zugewandten Ränder des Ringgehäuses 9 zu drängen. Damit können Relativbewegungen zwischen dem Bremsstator bzw. -magneten 7 und der Welle 1 sowie dem Nabenteil 2 wirksam abgebremst werden. Darüber hinaus ist auch eine wirksame Arretierung des Nabenteiles 2 bzw. der Welle 1 möglich.

Neben der besonderen konstruktiven Einfachheit und kompakten Bauweise ist vorteilhaft, daß die Bremsbacken bzw. -segmente 5 im bremsunwirksamen Zustand der Elektromagnetbremse eine definierte und reproduzierbare Lage einnehmen, welche keiner­ lei Justage bedarf. Darüber hinaus werden außerordentlich gut reproduzierbare Bremskräfte erzielt, weil der gegebenen­ falls auftretende Materialabtrag an den Bremsbacken bzw. -segmenten praktisch keinerlei Einfluß auf die magnetischen Kräfte hat, welche in bremswirksamer Lage der Bremsbacken bzw. -segmente 5 zwischen denselben und dem Bremsstator bzw. -magneten 7 wirken.

Schließlich ist vorteilhaft, daß das von der Ringspule 8 erzeugte Magnetfeld nach außen praktisch vollständig durch das Ringgehäuse 9 sowie die Bremsbacken bzw. -segmente 5 abge­ schirmt wird.

Die Ausführungsform nach Fig. 3 unterscheidet sich von derjenigen nach den Fig. 1 und 2 im wesentlichen dadurch, daß die Bremsbacken bzw. -segmente 5 auf der Innenumfangs­ fläche eines trommelförmigen Nabenteiles 2 angeordnet sind, wobei wiederum Zapfen 4 für eine in Umfangsrichtung des Nabenteiles 2 unbewegliche Lagerung der Bremsbacken bzw. -segmente 5 sorgen. Im übrigen ist der Bremsstator bzw. -magnet innerhalb des trommelförmigen Nabenteiles 2 angeordnet, wobei der nach radial außen geöffnete Ringraum des Ringgehäuses 9 auf seiner Außenseite durch die Reib­ fläche 10 abgeschlossen wird.

Bei Beaufschlagung der Ringspule 8 mit Strom werden die Bremssegmente bzw. -backen durch magnetische Kräfte radial einwärts gezogen, so daß die Bremse wirksam wird.

Die Fig. 4 zeigt einen halbseitigen Axialschnitt eines Bremsstators bzw. Magneten 7, dessen segmentiert aufgebautes Ringgehäuse 9 aus einem ringförmigen Permanentmagneten 11 sowie daran anschließenden weichmagnetischen Teilen besteht. Bei Anordnung eines entsprechenden Bremsstators bzw. -magneten in der Ausführungsform nach den Fig. 1 und 2 bzw. in der Ausführungsform nach Fig. 3 würden also die Bremsbacken bzw. -segmente 5 bei stromloser Ringspule 8 dauernd in die bremswirksame Lage gezogen. Wird die Ring­ spule 8 in entsprechender Stromrichtung mit elektrischem Strom beaufschlagt, so wird ein das Magnetfeld des Permanent­ magneten 11 kompensierendes Magnetfeld erzeugt, so daß die Bremsbacken bzw. -segmente 5 durch Federn und/oder Fliehkraft in ihre bremsunwirksame Lage verstellt werden.

Bei den Ausführungsformen nach den Fig. 1 bis 3 tritt also die Bremswirkung bei Beaufschlagung der Ringspule 8 mit Strom auf, während bei Abwandlung der in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsformen entsprechend der Fig. 4 im stromlosen Zustand der Ringspule 8 die Brems­ wirkung auftritt.

In der Regel wird die Ringspule 8 unmittelbar mit Gleich­ strom beaufschlagt. Gegebenenfalls ist jedoch auch ein Anschluß des Bremsstators bzw. -magneten 7 an Wechselstrom möglich. In diesem Falle sind der Spule 8 bevorzugt Gleich­ richterelemente vorgeschaltet, welche ebenfalls innerhalb des Ringgehäuses 9 bzw. in Aussparungen desselben unter­ gebracht sein können.

Claims (10)

1. Elektromagnetbremse mit federbar an einer Welle bzw. einem damit verbundenen Teil gelagerten Bremssegmenten, welche mit einem elektromagnetischen Bremsstator bzw. -magneten zusammenwirken, der die Bremssegmente gegen eine stationäre Bremsfläche zieht bzw. von derselben abhebt, dadurch gekennzeichnet, daß der Bremsstator bzw. -magnet (7) zwei ringförmige, konzentrisch zur Achse der Welle (1) angeordnete, entgegengesetzt magnetisierbare Polteile besitzt, und daß die Bremssegmente (5) radial innerhalb bzw. außerhalb der Polteile mit radialer Beweglichkeit an der Welle (1) bzw. einem damit verbundenen Nabenteil (2) angeordnet und mittels Federn und/oder Fliehkräfte beaufschlagt sind, welche die Bremssegmente (5) von den Polteilen zu entfernen und gegen wellen- bzw. nabenteilseitige Anschlagflächen zu drängen suchen.

2. Elektromagnetbremse nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Bremsstator (7) eine konzentrisch zur Wellenachse angeordnete Ringspule (8) sowie ein weich- oder hartmagnetisches Ringgehäuse (9) mit einem auf der Seite der Bremssegmente (5) radial offenen Ringraum besitzt, in welchem die Ringspule (8) untergebracht ist.

3. Elektromagnetbremse nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Ringgehäuse (9) - im Axialschnitt gesehen - einen hufeisenförmigen oder, vorzugsweise, einen rechtwinklig U-förmigen Querschnitt aufweist.

4. Elektromagnetbremse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Teil des weichmagneti­ schen Ringgehäuses (9) ein ringförmiger Permanentmagnet (11) angeordnet ist, welcher die Stirnseiten des Ringhäuses (9) entgegengesetzt magnetisiert, und daß die Ringspule (8) elektrisch zur Erzeugung eines zum Permanentmagneten (11) entgegengesetzten Magnetfeldes beaufschlagbar ist.

5. Elektromagnetbremse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den bremssegment­ seitigen Rändern der Stirnseiten des Ringgehäuses (9) bzw. der Polteile eine Reibfläche (10) angeordnet ist.

6. Elektromagnetbremse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremssegmente (5) auf dem Außenumfang eines Nabenteiles angeordnet sind (Fig. 1 und 2).

7. Elektromagnetbremse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremssegmente (5) auf den Innenumfang eines trommelartigen Nabenteiles (2) angeordnet sind (Fig. 3).

8. Elektromagnetbremse nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremssegmente (5) mittels radialer Stifte od.dgl. radial beweglich, jedoch in Umfangsrichtung unbeweglich am Nabenteil (2) gehaltert sind.

9. Elektromagnetbremse nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß im Ringgehäuse (9) bzw. in Aussparungen desselben Gleichrichteranordnungen angeordnet sind, welche an eine Wechselspannung anschließbar sind und die Ringspule (8) bzw. den Brems­ stator (7) mit Gleichstrom versorgen.

10. Elektromagnetbremse nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einander benach­ barten Enden der Bremssegmente (5) Blattfedern (6) angeordnet sind, welche die Bremssegmente radial gegen das Nabenteil (2) bzw. eine nabenteilseitige Anschlags­ fläche drängen.