DE3642013A1

DE3642013A1 - Elektromagnetisch betaetigbare bremse

Info

Publication number: DE3642013A1
Application number: DE19863642013
Authority: DE
Inventors: Gerd Dipl Ing Doerpinghaus
Original assignee: Ortlinghaus Werke GmbH
Current assignee: Ortlinghaus Werke GmbH
Priority date: 1986-12-09
Filing date: 1986-12-09
Publication date: 1988-06-23

Description

Die Erfindung betrifft eine elektromagnetisch betätigbare Bremse zum Abbremsen und Festsetzen einer sich nach dem Abschalten des Antriebs durch die Trägheitskraft noch drehenden Abtriebswelle, mit einer drehfest, aber axial verschiebbar an der Abtriebswelle gehalterten Reibscheibe, die zum Bremsen mit axial auf die Reibscheibe einwirkenden Kräften gegen eine feststehende Widerlagerfläche eines Gehäuses kraftschlüssig anlegbar ist, wobei zur Anpas sung des Bremsmomentes an die Trägheitskraft der Abtriebs welle die Größe der axial auf die Reibscheibe einwirkenden Kräfte durch die vollzählige oder teilweise Benutzung von mehreren vorgesehenen Elektromagneten der Größe der Trägheitskraft der Abtriebswelle anpaßbar ist.

Bei dieser, aus der DE-OS 34 24 595 bekannten elektro magnetisch betätigbaren Bremse wird die Bremse elektro magnetisch gelüftet. Die an der Abtriebswelle gehalterte Reibscheibe ist dabei zwischen einer Widerlagerfläche des Gehäuses und einer in Sektoren aufgeteilten Ankerplatte der Magnete gelagert, wobei die Sektoren der Ankerplatte mit Federn in Richtung auf die Widerlagerfläche des Gehäuses belastet sind, so daß die dazwischen angeordnete Reibscheibe dazwischen reibschlüssig eingeklemmt wird. Zum Lösen der Bremse werden die Elektromagnete mit Strom beaufschlagt, so daß die Segmente der Ankerplatte entgegen der Wirkung der Federn angezogen werden und die an der Antriebswelle vorgesehene Reibscheibe freigeben. Zum Bremsen wird dabei der Strom von den Magneten abge schaltet, so daß die Segmente der Ankerplatte wieder unter der Wirkung der Federn gegen die Reibscheibe kraftschlüs sig zur Anlage gebracht werden. Durch ein Abschalten sämtlicher Elektromagnete wird ein maximales Brems moment erzielt, da sämtliche Segmente der Ankerplatte mit Hilfe der Federn gegen die Reibscheibe der Abtriebs welle gedrückt werden.

Zur Anpassung des Bremsmomentes an die Trägheitskraft der sich noch drehenden Abtriebswelle ist es auch möglich, zum Bremsen nur einen oder nur einen Teil der vorhandenen Elektromagnete abzuschalten. Dadurch werden nicht alle Segmente der Ankerplatte vom Elektromagnet gelöst und mit Hilfe der zugehörigen Federn gegen die Reibscheibe der Abtriebswelle gedrückt. Lediglich wenn die Abtriebs welle mit einer großen Trägheitskraft beaufschlagt ist, müssen alle Magnete zum Bremsen abgeschaltet werden.

Bei dieser elektromagnetisch lüftbaren Federdruckbremse wird zwar erreicht, daß bei einem Stromausfall automatisch ein Bremsen erfolgt, dafür ist aber eine axial verschieb bare Reibscheibe an der Abtriebswelle und eine axial verschiebbare, aus magnetisierbarem Material bestehende Ankerscheibe für die Elektromagnete erforderlich. Für die Anpassung des Bremsmomentes an die Trägheitskraft der Abtriebswelle ist auch noch eine Unterteilung der Ankerplatte in mehrere Segmente erforderlich, die je für sich axial verschiebbar am jeweiligen Elektromagnet gelagert sein müssen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektro magnetisch betätigbare Bremse der eingangs erläuterten Art zu schaffen, bei der solche Nachteile vermieden sind und in einfacher Weise mit wenigen und zuverlässig arbeitenden Teilen eine Abbremsung erzielt wird durch Einschalten eines oder mehrerer Elektromagnete zur Anpas sung an die Trägheitskraft der sich drehenden Abtriebs welle.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Reibscheibe als Ankerplatte aus magnetisierbarem Material ausgebildet und mit mehreren vollzählig oder teilweise einschaltbaren, versenkt in der Widerlagerfläche des Gehäuses angeordneten Elektromagneten gegen die Wider lagerfläche anziehbar ist. Dadurch wird in einfacher Weise erreicht, daß durch Einschalten eines oder mehrerer der Elektromagnete die aus magnetisierbarem Material bestehende Ankerplatte gegen die Widerlagerfläche des Gehäuses kraftschlüssig angezogen und abgebremst wird. Durch Einschalten sämtlicher Elektromagnete wird ein großes Bremsmoment erzielt, während durch Einschalten weniger oder nur eines Elektromagneten das Bremsmoment verringert wird. Die gesamte Anziehungskraft der jeweils eingeschalteten Elektromagnete wirkt dabei als Andrück kraft, mit der die als Reibscheibe dienende Ankerplatte gegen die Widerlagerfläche des Gehäuses angezogen wird.

Versenkt in der Widerlagerfläche des Gehäuses können acht auf dem Umfang gleichmäßig verteilte Elektromagnete ange ordnet sein. Zum Bremsen können somit in einfacher Weise eins bis acht Elektromagnete mit Strom beaufschlagt werden, so daß das erzielte Bremsmoment acht Stufen aufweist.

Die Widerlagerfläche kann von der einen Stirnfläche eines scheibenförmigen Ringes aus magnetisierbarem Material gebildet sein, der mit der anderen Stirnfläche gegen das Gehäuse anliegt und mit Schrauben am Gehäuse befestigt ist. Der aus magnetisierbarem Material bestehende scheiben förmige Ring bildet somit in einfacher Weise mit seiner einen Stirnfläche die Widerlagerfläche für die Reib scheibe und liegt mit der anderen Stirnfläche gegen das Gehäuse an. Die Befestigung des scheibenförmigen Ringes an dem Gehäuse erfolgt dabei mit mehreren auf dem Umfang verteilt angeordneten Schrauben.

In der Widerlagerfläche des scheibenförmigen Ringes können ringförmige Ausnehmungen für die Aufnahme der die Elektromagnete bildenden ringförmigen Spulen vorgesehen sein. Dadurch sind die die Elektromagnete bildenden Spulen in einfacher Weise versenkt in der Stirnfläche der ring förmigen Scheibe angeordnet, wobei der aus magnetisier barem Material bestehende scheibenförmige Ring die magnetischen Kraftlinien zuverlässig zu der aus magneti sierbarem Material bestehenden Ankerplatte führt.

Die Widerlagerfläche kann auch von den freien Randflächen von je für sich am Gehäuse gehalterten Topfmagneten gebildet sein. Mit diesen Topfmagneten wird eine kraft volle Anziehung der als Ankerplatte dienenden Reibscheibe erzielt.

Die ringförmigen Ausnehmungen für die Aufnahme der die Elektromagnete bildenden ringförmigen Spulen können mit in Erweiterungen der ringförmigen Ausnehmungen ein gesetzten ringförmigen Scheiben aus Reibmaterial abge deckt sein, wobei die ringförmigen Scheiben aus Reib material etwas aus der die Widerlagerfläche bildenden Stirnfläche herausragen. Dadurch sind in einfacher Weise die die Elektromagnete bildenden ringförmigen Spulen zuverlässig in den zugehörigen Ausnehmungen gehaltert. Beim Bremsen kommt dabei die als Reibscheibe dienende Ankerplatte gegen die ringförmige Scheibe aus Reib material zur Anlage, so daß eine kraftvolle Abbremsung erzielt wird.

An der Abtriebswelle kann eine zweite, als Reibscheibe dienende Ankerplatte, aber axial verschiebbar gehaltert und mit einer drehfest an der Antriebswelle befestigte Kupplungsscheibe reibschlüssig in Wirkverbindung bringbar sein, wobei die zweite, als Reibscheibe dienende Anker platte mit einem weiteren, feststehenden Elektromagnet gegen die Kupplungsscheibe anziehbar ist. Die Bremse ist somit in einfacher Weise mit einer Kupplung zusammen gefaßt, wobei durch Beaufschlagung des der Kupplungs scheibe zugeordneten Elektromagneten die Abtriebswelle mit der Antriebswelle gekuppelt wird und nach einem Abschalten der der Kupplungsscheibe zugeordneten Elektromagnete und einem Einschalten der zum Bremsen erforderlichen Elektromagnete eine Abbremsung der Abtriebswelle erzielt wird.

Auf der Zeichnung ist die Erfindung in zwei Ausführungs beispielen dargestellt, und zwar zeigen:

Fig. 1 eine Kupplungs-Brems-Kombination mit einer erfindunsgemäßen Bremse im Längsschnitt,

Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II der Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III der Fig. 1,

Fig. 4 eine zweite Ausführungsform der Kupplungs- Brems-Kombination mit einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Bremse im Längsschnitt und

Fig. 5 einen Schnitt nach der Linie V-V der Fig. 4.

Ausweislich der Fig. 1 ist das Ende einer Abtriebswelle 10 durch den Durchbruch 11 eines Gehäuses 12 hindurchge führt. Die Abtriebswelle 10 kann dabei auch mit nicht näher dargestellten Kugellagern od.dgl. im Durchbruch 11 des Gehäuses 12 gelagert sein. Auf dem abgesetzten Ende 13 der Abtriebswelle 10 ist ein Mitnehmer 14 aufgesetzt und mit einem Keil 15 drehfest gehaltert. Der Mitnehmer 14 liegt mit seiner einen Stirnfläche gegen die vom abgesetzten Ende 13 gebildete Ringschulter 16 der Abtriebswelle 10 an, während das andere Ende des Mit nehmers gegen einen Sicherungsring 17 anliegt, der in einer Ringnut 18 im abgesetzten Ende 13 der Abtriebs welle 10 eingesetzt ist.

Auf dem Mitnehmer 14 ist über Kupplungselemente 19, wie Zahnungen, eine Reibscheibe 20 axial beweglich, aber drehfest aufgenommen. Die Reibscheibe 20 besteht aus magnetisierbarem Material und wirkt mit Elektromagneten 21 zusammen.

Die Reibscheibe 20 ist mit ihrer einen Stirnfläche gegen eine Widerlagerfläche 22 gerichtet, die von der einen Stirnfläche eines scheibenförmigen Ringes 23 gebildet ist.

Die zweite Stirnfläche des scheibenförmigen Ringes 23 liegt dabei gegen das Gehäuse 12 an. Das Gehäuse 12 weist dabei Durchbrüche 24 für Befestigungsschrauben 25 auf, die in Gewindelöcher 26 des scheibenförmigen Ringes 23 eingezogen sind. Dabei sind mehrere Befesti gungsschrauben 25 auf dem Umfang des scheibenförmigen Ringes 23 verteilt angeordnet. Der scheibenförmige Ring 23 und dessen Widerlagerfläche 22 sind somit zuver lässig am feststehenden Gehäuse 12 gehaltert.

In der Widerlagerfläche 22 des aus magnetisierbarem Material bestehenden scheibenförmigen Ringes 23 sind ringförmige Ausnehmungen 27 für die Aufnahme der die Elektromagnete 21 bildenden ringförmigen Spulen 28 vorgesehen. Die ringförmigen Spulen 28, die die Elektro magnete 21 bilden, sind somit in einfacher Weise versenkt in der Widerlagerfläche 22 des scheibenförmigen Ringes 23 angeordnet. Die die ringförmigen Spulen 28 umgebenden Teile des scheibenförmigen Ringes 23 bilden somit zuver lässig wirkende Führungen für die Kraftlinien des Elektromagneten 21, so daß die aus magnetisierbarem Material bestehende Reibscheibe 20 mit großer Kraft angezogen wird.

Die ringförmigen Ausnehmungen 27 für die Aufnahme der die Elektromagnete 21 bildenden ringförmigen Spulen 28 sind mit ringförmigen Scheiben 29 aus Reibmaterial abge deckt, die in Erweiterungen 30 der ringförmigen Aus nehmungen 27 eingesetzt sind. Die ringförmigen Scheiben 29 aus Reibmaterial ragen dabei etwas aus der die Wider lagerfläche 22 bildenden Stirnfläche heraus. Beim Anziehen der Reibscheibe 20 kommt somit diese gegen die ringförmigen Scheiben 29 aus Reibmaterial zur Anlage, so daß eine Reibung mit einem hohen Reibungskoeffizienten erzielt wird. Dadurch wird eine zuverlässige Abbremsung erzielt.

Wie insbesondere aus der Fig. 3 ersichtlich, sind in dem scheibenförmigen Ring 23 acht ringförmige Ausnehmungen 27 für die ringförmigen Spulen 28 vorgesehen. Der scheibenförmige Ring 23 weist somit acht Elektromagnete 21 auf. Durch ein Einschalten aller acht Elektromagnete 21 wird eine große Anziehungskraft erzielt, mit der die Reibscheibe 20 in Richtung auf die Widerlagerfläche 22 gezogen wird. Zur Anpassung des Bremsmomentes an die Trägheitskraft der sich noch drehenden Abtriebswelle 10 ist es jedoch auch möglich, beim Bremsen weniger als alle acht Elektromagnete 21 mit Strom zu beaufschlagen. Falls die Trägheitskraft der sich noch drehenden Abtriebswelle sehr gering ist, ist es auch möglich, nur einen einzigen Elektromagnet zum Bremsen einzuschalten. Die elektro magnetische Kraft des einzigen Elektromagneten 21 reicht schon aus, um die Reibscheibe 20 in Richtung auf die Widerlagerfläche 22 anzuziehen und eine Bremsung zu bewirken. Dadurch kann in einfacher Weise insbesondere ein ruckartiges Abbremsen der sich noch drehenden Abtriebswelle vermieden werden, wenn diese nur eine geringe Trägheitskraft aufweist.

Die Abtriebswelle 10 ist gleichachsig zu einer Antriebs welle 31 angeordnet. Die Antriebswelle 31 durchgreift dabei einen Durchbruch 32 des Gehäuses 12 und kann dabei mit nicht näher dargestellten Kugellagern od.dgl. im Durchbruch 32 des Gehäuses 12 gelagert sein.

Die Antriebswelle 31 trägt auf einem abgesetzten Ansatz 33 eine Kupplungsscheibe 34. Die Kupplungsscheibe 34 ist dabei mit einem Keil 35 drehfest am dem abgesetzten Ansatz 33 der Antriebswelle 31 aufgesetzt und liegt mit der einen Stirnfläche gegen die vom abgesetzten Ansatz 33 gebildete Ringschulter 36 der Antriebswelle 31 an. Die andere Stirnfläche der Kupplungsscheibe 34 liegt gegen einen Sicherungsring 37 an, der in eine Ringnut 38 gesetzten Ansatz 33 der Antriebswelle 31 eingesetzt ist.

Auf dem Mitnehmer 14 der Abtriebswelle 10 ist eine zweite Reibscheibe 39 axial beweglich, aber drehfest aufgenommen. Diese zweite Reibscheibe 39 wird zum Kuppeln kraftschlüssig gegen die Kupplungsscheibe 34 angezogen. Zwischen den beiden Reibscheiben 39 und 20 sind dabei auf dem Umfang verteilt mehrere Schrauben druckfedern 40 angeordnet, die die Reibscheibe 39 in Anlage gegen die Kupplungsscheibe 34 und die Reib scheibe 20 in Anlage gegen die Widerlagerfläche 22 des Gehäuses 12 halten. Die Schraubendruckfedern 40 sind dabei auf Zapfen 41 eingesteckt, die mit Gewinde ansätzen 42 in Gewindelöcher 43 der Reibscheibe 20 ein greifen.

Die Anziehung der Reibscheibe 39 gegen die Kupplungs scheibe 34 erfolgt mit einem Elektromagnet 44. Der Elektromagnet 44 wird dabei von einer Spule 45 gebildet, die in einer Ringnut 46 einer Ringscheibe 47 eingesetzt ist. Die Ringnut 46 ist dabei zur Kupplungsscheibe 34 und zur Reibscheibe 39 ausgerichtet, so daß die aus magnetisierbarem Material bestehende Ringscheibe 47 als Topfmagnet zur Reibscheibe 39 wirkt. Die Kupplungs scheibe ist dabei in einem geringen Abstand zur Ring scheibe 47 angeordnet, so daß sich die Kupplungsscheibe 34 mit der Antriebswelle 31 gegenüber der den Elektro magnet 44 aufnehmenden Ringscheibe 47 drehen kann. Trotz dieses Abstandes wird mit dem Elektromagnet 44 eine Anziehung der Reibscheibe 39 erzielt, so daß diese kraft schlüssig gegen die Kupplungsscheibe 34 angezogen wird und die Drehbewegung der Kupplungsscheibe 34 mitmacht. In einer Ringnut 48 der Kupplungsscheibe 34 kann dabei noch eine Einlage 49 aus Reibmaterial vorgesehen sein, so daß die Mitnahme mit einem großen Reibungskoeffizienten erfolgt.

Die den Elektromagnet 44 aufnehmende Ringscheibe 47 ist außenseitig mit einem Flansch 50 versehen, in dem Durch brüche 51 für Befestigungsschrauben 52 vorgesehen sind. Die Befestigungsschrauben 52 greifen dabei in Gewinde löcher 53 des Gehäuses 12 ein. Dabei sind mehrere Befestigungsschrauben 52 auf dem Umfang der Ringscheibe 47 verteilt angeordnet.

Das in den Fig. 4 und 5 dargestellte zweite Ausführungs beispiel entspricht im wesentlichen dem in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispiel. Lediglich die Elektromagnete 21 für die Reibscheibe 20 der Bremsein richtung für die Abtriebswelle 10 sind anders ausge bildet. Jeder Elektromagnet 21 ist dabei je für sich in einem eigenen topfförmigen Gehäuse 54 angeordnet. Jedes topfförmige Gehäuse 54 ist dabei mit einem um laufenden Flansch 55 versehen, der Durchbrüche 56 für Befestigungsschrauben 57 aufweist. Die Befestigungs schrauben 57 greifen dabei in Gewindelöcher 58 des Gehäuses 12 ein.

Die topfförmigen Gehäuse 54 der Elektromagnete 21 sind dabei derart ausgebildet, daß auf dem Umfang verteilt acht Elektromagnete 21 angeordnet werden können. Zum Abbremsen können von diesen acht Elektromagneten, je nach der Größe der Trägheitskraft der Abtriebswelle 10, alle Elektromagnete 21 oder nur ein Teil der Elektromagnete 21 mit Strom beaufschlagt werden, um eine zuverlässige Abbremsung ohne ruckhaftes Anhalten zu erzielen. Bei Maschinen, bei denen die Trägheitskraft der Abtriebs welle immer gleich groß ist, können dabei auch einzelne Elektromagnete 21 aufweisende topfförmige Gehäuse 54 weggelassen werden.

Wie bereits erwähnt, sind die dargestellten Ausführungen lediglich beispielsweise Verwirklichungen der Erfindung und diese nicht darauf beschränkt. Vielmehr sind noch mancherlei andere Ausführungen und Abänderungen möglich.

Bezugszeichenliste: 10 Abtriebswelle
11 Durchbruch
12 Gehäuse
13 abgesetztes Ende von 10
14 Mitnehmer
15 Keil
16 Ringschulter
17 Sicherungsring
18 Ringnut
19 Kupplungselemente
20 Reibscheibe
21 Elektromagnet
22 Widerlagerfläche
23 scheibenförmiger Ring
24 Durchbrüche
25 Befestigungsschrauben
26 Gewindelöcher
27 ringförmige Ausnehmungen
28 ringförmige Spule
29 ringförmige Scheibe
30 Erweiterungen an 27
31 Abtriebswelle
32 Durchbruch
33 abgesetzter Ansatz
34 Kupplungsscheibe
35 Keil
36 Ringschulter
37 Sicherungsring
38 Ringnut
39 Reibscheibe
40 Schraubendruckfeder
41 Zapfen
42 Gewindeansatz
43 Gewindelöcher
44 Elektromagnet
45 Spule
46 Ringnut
47 Ringscheibe
48 Ringnut
49 Einlage
50 Flansch
51 Durchbruch
52 Befestigungsschraube
53 Gewindelöcher
54 topfförmiges Gehäuse
55 Flansch
56 Durchbrüche
57 Befestigungsschrauben
58 Gewindelöcher

Claims

1. Elektromagnetisch betätigbare Bremse zum Abbremsen und Festsetzen einer sich nach dem Abschalten des Antriebes durch die Trägheitskraft noch drehenden Abtriebswelle, mit einer drehfest, aber axial ver schiebbar an der Abtriebswelle gehalterten Reib scheibe, die zum Bremsen mit axial auf die Reib scheibe einwirkenden Kräften gegen eine feststehende Widerlagerfläche eines Gehäuses kraftschlüssig an legbar ist, wobei zur Anpassung des Bremsmomentes an die Trägheitskraft der Abtriebswelle die Größe der axial auf die Reibscheibe einwirkenden Kräfte durch die vollzählige oder teilweise Benutzung von mehreren vorgesehenen Elektromagneten der Größe der Trägheitskraft der Antriebswelle anpaßbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibscheibe (20) als Ankerplatte aus magnetisierbarem Material ausgebildet und mit mehreren vollzählig oder teilweisen einschaltbaren, versenkt in der Widerlagerfläche (22) des Gehäuses (12) angeordneten Elektromagneten (21) gegen die Wider lagerfläche (22) anziehbar ist.

2. Elektromagnetische Bremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß versenkt in der Widerlager fläche (22) des Gehäuses (12) acht auf dem Umfang gleichmäßig verteilte Elektromagnete (21) ange ordnet sind.

3. Elektromagnetische Bremse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerlagerfläche (22) von der einen Stirnfläche eines scheibenförmigen Ringes (23) aus magnetisierbarem Material gebildet ist, der mit der anderen Stirnfläche gegen das Gehäuse (12) anliegt und mit Schrauben (25) am Gehäuse (12) befestigt ist.

4. Elektromagnetische Bremse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Wider lagerfläche (22) des scheibenförmigen Ringes (23) ringförmige Ausnehmungen (27) für die Aufnahme der die Elektromagnete (21) bildenden ringförmigen Spulen (28) vorgesehen sind.

5. Elektromagnetische Bremse nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wider lagerfläche (22) von den freien Randflächen von je für sich am Gehäuse (12) gehalterten Topfmagneten (54) gebildet ist.

6. Elektromagnetische Bremse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmigen Ausnehmungen (27) für die Aufnahme der die Elektro magneten (21) bildenden ringförmigen Spulen (28) mit in Erweiterungen (30) der ringförmigen Ausnehmungen (27) eingesetzten ringförmigen Scheiben (29) aus Reibmaterial abgedeckt sind, wobei die ringförmigen Scheiben (29) aus Reibmaterial etwas aus der die Widerlagerfläche (22) bildenden Stirnfläche heraus ragen.

7. Elektromagnetische Bremse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß an der Abtriebs welle (10) eine zweite, als Reibscheibe dienende Ankerplatte (39) drehfest, aber axial verschiebbar gehaltert und mit einer drehfest an der Antriebs welle (31) befestigten Kupplungsscheibe (34) reib schlüssig in Wirkverbindung bringbar ist, wobei die zweite, als Reibscheibe dienende Ankerplatte (39) mit einem weiteren, feststehenden Elektromagnet (44) gegen die Kupplungsscheibe (34) anziehbar ist.