DE3805704C1 - Electromagnetic single-surface brake - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektromagnetische Ein­ flächenbremse nach dem Oberbegriff des Anspruchs.

Eine solche Einflächenbremse, bei der beide gegeneinander drehbare Teile rotieren können und die in diesem Falle daher auch als Kupplung bezeichnet werden kann, ist aus der US-PS 44 32 446 bekannt. Als Bremse verwendet dient sie in elektrischen Geräten, in denen intermittierende Drehbewegungen stattfinden, zum raschen Stillsetzen be­ wegter Teile, beispielsweise in Nähmaschinen, Schreib­ maschinen und dgl.

Bei einer solchen Einflächenbremse steht den Polen eines Elektromagneten, der insbesondere ringförmiger Bauart sein kann, eine Ankerscheibe gegenüber, die die Brems- oder Kupplungsscheibe darstellt und auf einer Welle drehfest, jedoch axial verschieblich gehalten ist. Wird aus konstruk­ tiven Gründen die Ankerscheibe ohne Rückstellfeder benutzt, so "schwebt" sie frei vor den Polen des Elektromagneten bzw. einem darauf angebrachten Mitnehmerbelag. Dieses freie Schweben hat den Vorteil, daß die Bremse bzw. Kupp­ lung während der gesamten Lebensdauer nicht nachgestellt werden muß. Dieses freie Schweben und Taumeln führt jedoch wegen der verschiebbaren Lagerung der Ankerscheibe auf ihrer Welle zu einem geräuschvollen Klappern, was für den Benutzer einer mit einer solchen Bremse oder Kupplung aus­ gerüsteten Maschine höchst störend ist.

Bei der aus der genannten US-PS 44 32 446 bekannten Kupp­ lung kann ein solches Klappern nicht auftreten, weil die axial bewegliche Kupplungsscheibe von einem auf der Welle befestigten Gummikörper in eine definierte Ruhestellung gebracht wird, aus der sie bei Erregung des Elektro­ magneten in eine kuppelnde Stellung in axialer Richtung angezogen wird. Dafür weist diese Kupplung den Nachteil auf, daß aufgrund von Abnutzung der sich im gelösten Zustand der Kupplung einstellende Spalt im Laufe der Zeit immer größer wird, was entweder bei der Dimensionierung des Elektromagneten berücksichtigt werden muß oder eine Nachstellung der Kupplung verlangt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Ein­ flächenbremse nach dem Oberbegriff des Anspruchs so zu gestalten, daß die Bremsscheibe auf der sie tragenden Welle so gehalten ist, daß sie im gelösten Zustand der Bremse nicht klappert, andererseits eine Nachstellung der Bremse aufgrund von Abnutzung nicht erforderlich ist.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs gelöst.

Bei der Erfindung ist der ringförmige Körper aus elastome­ rem Material, der an der dem Elektromagneten abgewandten Seite der Bremsscheibe befestigt ist und die Rückstell- und Dämpfungsfunktion ausführt, als Scheibe gestaltet, deren Wellenbohrungsdurchmesser in einem solchen Ausmaße kleiner als der Querschnitt des sie tragenden Abschnitte der Welle ist, daß sich einerseits eine elastische Pressung ergibt, die bewirkt, daß die mit der elastomeren Scheibe verbundene Bremsscheibe nicht mehr völlig frei beweglich ist und daher nicht mehr klappert, andererseits aber sie zusammen mit der Bremsscheibe in axialer Richtung ver­ schoben werden kann. Dieses Verschieben dient der Selbst­ nachstellung der Bremse bei Abnutzung der Bremsscheibe. Zur Bereitstellung einer axialen Rückstellkraft und ande­ rerseits zur Ermöglichung der Nachstellung, ohne daß die Gesamtanordnung klappert, ist die elastomere Scheibe in einem Ringbereich um die Welle herum mit der Bremsscheibe nicht verbunden, beispielsweise verklebt, sondern liegt an dieser nur lose an. Der Umfang, um den sich die Anordnung aus Bremsscheibe und elastomerer Scheibe in axialer Rich­ tung bewegen kann, ohne daß die elastomere Scheibe auf der Welle nachrutscht, wird durch die Breite dieses Ringbe­ reiches und die Elastizität des Materials der Scheibe bestimmt. Nutzt sich die Bremsscheibe oder das ihr gegen­ überstehende Element, an das sie sich im kuppelnden bzw. im bremsenden Zustand anlegt, im Lauf der Zeit ab, so rutscht die Bremsscheibe im Stick-Slip-Effekt leicht nach, stellt aber im unerregten Zustand des Elektromagneten dennoch einen Mindestabstand zwischen der Bremsscheibe und dem ihr gegenüberstehenden Element sicher.

Solche Nachstellung ist an hydraulischen Fahrzeugbremsen an sich bereits bekannt, wie die DE-PS 26 55 208 zeigt. In dieser ist eine selbsttätig und stufenlos wirkende mecha­ nische Nachstellvorrichtung für eine hydraulisch zu betä­ tigende Vollscheibenbremse mit einem in einem stationären Bremsgehäuse verschiebbaren Ringkolben beschrieben, be­ stehend aus einem mit letzteren zusammen verschiebbaren Flansch, in diesen eingeschraubten Lagerbolzen und darauf angeordneten Klemmelementen, die von elastischen Buchsen gebildet sind, die in axialer Richtung verspannbar und dadurch in radialer Richtung jeweils gegen eine Gleitfläche preßbar sind, die von Axialbohrungen im Bremsgehäuse ge­ bildet werden. Diese Buchsen bilden zugleich die bei solchen Bremsen unerläßlichen Rückstellfedern, haben im Vergleich zu den Bremsscheiben kleine Durchmesser und sind wegen der aufzubringenden Rückstellkräfte relativ steif.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf ein in den Zeichnungen dargestelltes Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 in einer perspektivischen Explosionsdarstellung eine elektromagnetische Einflächenbremse mit den Merkmalen der Erfindung zur Abbremsung eines Riemenzahnrads, und

Fig. 2 einen Axialschnitt durch die zusammengebaute Anordnung nach Fig. 1 in vergrößerter Darstellung.

Man erkennt in Fig. 1 in Explosionsdarstellung eine Einflächenbremse, bestehend aus einem ringförmigen Elektromagneten (1), der im vorliegenden Beispiel zur Montage an einem feststehenden Teil bestimmt ist, und einer drehbaren Bremsscheibe (2), die dem Elektromagneten (1) axial gegenübersteht und die eine Bohrung mit Innenverzahnung (3) aufweist, in die die Außenverzahnung (4) einer Ankernabe (5) eingreift, die formschlüssig mit einem Riemenzahnritzel (6) gekuppelt ist, das seinerseits mittels einer Keilnutverbindung auf einer Welle (7) drehfest angebracht ist, die den Elektromagneten (1), die Bremsscheibe (2), die Ankernabe (5) und das Zahnritzel (6) durchdringt. Die Ankernabe (5) und das Zahnritzel (6) sind auf der Welle (7) zwischen einem Wellenbund (8) und einer auf die Welle (7) aufgeschraubten Spannmutter (9) in axialer Richtung verspannt. Die Spannmutter (9) ist durch eine Kontermutter (10) gesichert.

Der Elektromagnet (1) umfaßt zwei konzentrische Pole (11 und 12), zwischen denen sich eine ringförmige Magnetspule (13) befindet und die auf der der Bremsscheibe (2) abgewandten Seite mittels eines Flansches (14) miteinander verbunden sind. Auf der der Bremsscheibe (2) zugewandten Seite bilden die beiden Pole (11 und 12) einen ringförmigen Spalt zwischen sich aus, in welchem ein Bremsbelag (15) angeordnet ist. Den Polen (11 und 12) steht axial die Bremsscheibe (2) gegenüber, die auf der Verzahnung (4) der Ankernabe (5) in axialer Richtung beweglich ist.

Auf der dem Elektromagneten (1) abgewandten Seite ist auf der Bremsscheibe (2) eine Dämpfungsscheibe (16) vorzugsweise auf Gummi aufgeklebt. Die Klebeverbindung zwischen der Bremsscheibe (2) und der Dämpfungsscheibe (16) kann sich dabei auf einen äußeren Ringbereich beschränken, um die axiale Beweglichkeit zwischen den beiden Scheiben zu erhöhen. Die Dämpfungsscheibe (16) weist eine Bohrung auf, die konzentrisch zu der der Bremsscheibe (2) ist und die vorzugsweise die gleiche Form wie die der Bremsscheibe (2) hat, d. h. die an die Außenverzahnung (4) der Ankernabe (5) angepaßt ist, jedoch einen geringfügig kleineren Querschnitt aufweist, so daß sich im auf die Ankernabe (5) aufgesetzten Zustand der Verbundanordnung aus Bremsscheibe (2) und Dämpfungsscheibe (16) eine elastische Pressung ergibt.

Im Betrieb steht die Bremsscheibe (2) den Polen (11 und 12) und dem dazwischen angeordneten Bremsbelag (15) des Elektromagneten (1) im gelösten Zustand der Bremse mit geringem Abstand gegenüber, wie Fig. 2 zeigt. Wenn die Bremse durch Erregung des Elektromagneten (1) betätigt wird, dann wird die Bremsscheibe (2), die den Anker für den Elektromagneten (1) darstellt, in Fig. 2 nach rechts gegen die Pole (11 und 12) gezogen, wobei sich die elastische Dämpfungsscheibe (16), die mit der Bremsscheibe verklebt ist, in ihrem Zentralbereich leicht verformt, d. h. ihren Sitz auf der Verzahnung (4) der Ankernabe (5) nicht verläßt. Wird der Elektromagnet (1) durch Unterbrechung der Stromversorgung wieder aberregt, dann stellt die Dämpfungsscheibe (16) die Bremsscheibe (2) wieder zurück, so daß der axiale Abstand zwischen der Bremsscheibe (2) und dem Elektromagneten (1) wieder hergestellt wird.

Wenn sich im Laufe der Zeit die Bremsscheibe (1) und/oder die ihm gegenüberstehenden Flächen des Elektromagneten (1) abnutzen, vergrößert sich der Spalt, der im aberregten Zustand des Elektromagneten (1) zwischen diesem und der Bremsscheibe (2) vorhanden ist. Wenn dieser Spalt eine gewisse Größe erreicht hat, rutscht bei Erregung des Elektromagneten die Dämpfungsscheibe (16) auf der Verzahnung (4) der Ankernabe (5) um eine geringes Maß nach, bleibt aber noch immer elastisch verformt, so daß beim anschließenden Abschalten des Elektromagneten (1) die Dämpfungsscheibe (16) ihren Rückstelleffekt nach wie vor ausführen kann. Auf diese Weise ergibt sich eine selbsttätige Nachstellung der Bremse.

Da die Dämpfungsscheibe (16) unter elastischer Pressung auf der Verzahnung (4) der Ankernabe (5) sitzt, wird von ihr die Bremsscheibe (2) auf der Ankernabe relativ fest gehalten, sie kann dort nicht mehr frei taumeln, so daß das erwähnte Klappern beseitigt ist.

Es sei schließlich erwähnt, daß die gewählte Konstruktion einen sehr leichten Austausch der Bremsscheibe (2) ermöglicht. Es müssen lediglich die Muttern (9 und 10) gelöst werden, um zunächst das Zahnritzel (6) und die Ankernabe (5) von der Welle (7) abziehen zu können, woraufhin die Bremsscheibe (2) mit der mit ihr verbundenen Dämpfungsscheibe (16) von der Ankernabe (5) abgezogen werden können.

Claims (1)

1. Elektromagnetische Einflächenbremse zum Kuppeln zweier gegeneinander drehbarer Teile, mit einer ferromagneti­ schen Bremsscheibe, die den Polen eines Elektromagneten gegenübersteht und auf einer gegenüber dem Elektromagne­ ten drehbaren Welle drehfest und axial verstellbar ge­ halten ist und auf der dem Elektromagneten abgewandten Seite konzentrisch einen ringförmigen Rückstell- und Dämpfungskörper aus einem elastomeren Material trägt, der auf der genannten Welle sitzt, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Rückstell- und Dämpfungs­ körper eine Scheibe (16) ist, deren Wellenbohrung im un­ montierten Zustand einen kleineren Querschnitt als der sie tragende Abschnitt (5) der Welle (7) hat und die mit elastischer Pressung verschiebbar auf diesem sitzt, und daß ein Ringbereich um die Wellenbohrung der Scheibe (16) lose an der Bremsscheibe (2) anliegt.