DE4126672A1 - Elektromagnetisch betaetigte bremse - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine elektromagnetisch betätigte Bremse mit einer zwischen einem Magnetkörper eines Elek­ tromagneten und einer Bremsscheibe axial bewegbaren An­ kerscheibe.

Bei einer derartigen Bremse sitzt die Bremsscheibe in der Regel auf der Welle eines Motors. Die drehfeste An­ kerscheibe ist durch den Elektromagneten von der Brems­ scheibe lüftbar, so daß dann die Bremsscheibe mit dem Motor frei umlaufen kann. Zum Bremsen wird der Elektro­ magnet entregt, so daß die mit einem Gehäuse drehfest verbundene Ankerscheibe unter Wirkung von im Magnetkör­ per eingesetzten Spiralfedern zum Bremsen gegen die Bremsscheibe drückt. Zur Verbesserung der Bremswirkung sind meistens Bremsbeläge auf der Bremsscheibe vorge­ sehen. Gegebenenfalls kann die Bremsscheibe durch die Ankerscheibe auch gegen eine gehäusefeste Anlagefläche gedrückt werden.

Beim Er- bzw. Entregen des Elektromagneten trifft die Ankerscheibe mit relativ hoher Geschwindigkeit auf eine Polfläche des Magnetkörpers bzw. auf die Bremsscheibe, was zu erheblichen Schlaggeräuschen führt. Dies ist ins­ besondere der Fall bei schnell schaltenden und impuls­ magnetisierten Bremsen, bei denen aufgrund der vergrö­ ßerten Geschwindigkeiten die Schlaggeräusche noch stär­ ker in Erscheinung treten.

Es wurde schon versucht, die Schlaggeräusche dadurch zu verringern, daß der Anker aus einem lamellierten Blech­ paket besteht (DE-OS 22 59 320). Zusätzlich wurden zur Verminderung des Schlaggeräusches bei der DE-OS 28 40 565 Tellerfedern am Magnetkörper zum Abbremsen der Anker­ scheibe vorgesehen. Hierbei ist zu beachten, daß das la­ mellierte Blechpaket eine wesentlich geringere Stabili­ tät als eine massive Ankerscheibe aufweist. Darüber hinaus ist der Geräuschreduzierungseffekt durch die Tellerfedern bei lamellierten Blechpaketen gering und bei massiven Ankerscheiben vernachlässigbar, so daß die­ se Lösungen gerade bei impulsmagnetisierten Bremsen, die aufgrund der hohen Geschwindigkeit und Kräfte eine sehr stabile Ankerplatte erfordern, nachteilig sind.

Aus der DE-GM 89 13 767 ist es bekannt, die Ankerschei­ be bei einer derartigen Bremse aus metallischen Einzel­ scheiben zusammenzusetzen, zwischen denen jeweils eine Schicht aus Dämpfungsmaterial angeordnet ist. Bei glei­ cher Masse, wie eine massive Ankerscheibe, reduziert sich auch bei dieser Ausführung deren Stabilität wesent­ lich. Soll andererseits eine zu einer massiven Anker­ scheibe gleichwertige Stabilität erreicht werden, so ist eine wesentlich höhere Masse erforderlich, die sich wie­ derum nachteilig bei schnell schaltenden Bremsen aus­ wirkt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bremse der oben genannten Art zu schaffen, die hochdämpfende geräuschmindernde Eigenschaften aufweist und insbeson­ dere die Verwendung einer massiven Ankerscheibe gestat­ tet.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß eine metallische Dämpfungsscheibe mit einer Vielzahl von Erhebungen zwi­ schen der Ankerscheibe und dem Magnetkörper angeordnet ist. Diese Dämpfungsplatte reduziert nachhaltig die Ge­ räuschentwicklung, wenn die Ankerscheibe von der Brems­ scheibe durch Erregung des Elektromagneten gelüftet wird, da nun die Ankerscheibe nicht mehr direkt auf den Magnet­ körper trifft, sondern ihre kinetische Energie auf die dazwischenliegende Dämpfungsscheibe überträgt. Die er­ findungsgemäße Ausgestaltung ergibt den Vorteil, daß massive Ankerplatten verwendet werden können. Da die Dämpfungsscheibe aus Metall, vorzugsweise Federstahl, hergestellt ist, weist diese eine ausreichende Stabili­ tät bei großen Belastungen und eine lange Standzeit auf, so daß diese Art der Geräuschdämpfung insbesondere bei schnell schaltenden und impulsmagnetisierten Bremsen einsetzbar ist. Da zur erfindungsgemäßen Geräuschmin­ derung lediglich die Dämpfungsscheibe zusätzlich in ei­ ne Bremse eingesetzt wird, können gegebenenfalls auch ältere Bremsen nachgerüstet werden.

Bei Versuchen hat sich gezeigt, daß sich sehr gute Dämp­ fungseigenschaften bei einer kegelstumpfartigen Ausbil­ dung der Erhebungen ergeben.

Dabei ist bevorzugt vorgesehen, daß der Durchmesser ei­ ner Deckfläche einer Erhebung etwa dem 10- bis 20fachen der Dicke der Dämpfungsscheibe entspricht. Hierdurch er­ geben sich einerseits günstige Dämpfungseigenschaften und andererseits wird eine einfache Herstellung durch Prägen der Erhebungen aus einer ebenen Platte ermöglicht.

Einen weiteren wesentlichen Parameter für die Dämpfungs­ eigenschaften der Dämpfungsscheibe stellt der Steigungs­ winkel des Kegelmantels dar. Es ist vorgesehen, daß die­ ser Steigungswinkel kleiner als 20° ist, um ein günsti­ ges Dämpfungsverhalten zu erreichen.

Ein günstiges Federverhalten bei einer geringen axialen Erstreckung der Dämpfungsscheibe ergibt sich dadurch, daß die Höhe der Erhebungen etwa dem ein- bis zweifachen der Dicke der Dämfpungsscheibe entspricht.

Eine bevorzugte Ausführung zeichnet sich dadurch aus, daß die Erhebungen in konzentrischen Kreisbögen, ko­ axial zur Achse der Dämpfungsscheibe angeordnet sind. Hierdurch wird eine gleichmäßige Verteilung erreicht, die eine gleichmäßige Dämpfung und Abfederung der Anker­ platte gewährleistet, so daß ein Verkippen der Ankerplat­ te beim Abbremsen vermieden wird.

Es hat sich als ausreichend erwiesen, wenn die Dämpfungs­ scheibe aus 0,1 bis 0,3 mm dickem Stahlblech hergestellt ist.

Um günstige magnetische Verhältnisse für die Ankerschei­ be zu gewährleisten, ist in einer Ausführung vorgesehen, daß das Stahlblech magnetisierbar ist. Hierzu wird dann entweder ein paramagnetischer oder ferromagnetischer Stahl verwendet. Wird die Dämpfungsscheibe aus ferro- oder paramagnetischem Stahl hergestellt, so wird der magnetische Widerstand des Magnetkreises nur geringfü­ gig vergrößert, da der magnetische Fluß in der Scheibe ohne Verluste geleitet wird. Bei antimagnetischem Werk­ stoff entspricht dies einem größeren Lüftspalt und einer Vergrößerung des magnetischen Widerstandes. Die Folge wäre eine Vergrößerung der Durchflutung der Bremsspule.

Bevorzugt ist die Dämpfungsscheibe einstückig hergestellt. Dies ermöglicht eine einfache und kostengünstige Produk­ tion. Beispielsweise können die Erhebungen durch Prägen einer ebenen Scheibe hergestellt werden.

Bevorzugt ist die Dämpfungsscheibe mit dem Magnetkörper oder der Ankerscheibe, beispielsweise durch Schrauben oder Niete, fest verbunden. Hierdurch wird ein zusätz­ liches Klappgeräusch, welches bei einer frei bewegbaren Dämpfungsscheibe auftreten könnte, vermieden. Bei einer Anordnung der Dämpfungsscheibe am Magnetkörper entfallen Änderungen an der Ankerscheibe zur Befestigung der Dämp­ fungsscheibe, wie Ausnehmungen oder Bohrungen, und die Gesamtmasse der Ankerscheibe wird nicht erhöht.

Zur Durchführung von Verbindungsteilen oder Federn, die beispielsweise zur Befestigung des Elektromagneten am Gehäuse oder zum Andrücken der Ankerscheibe an der Brems­ scheibe vorgesehen sind, weist die Dämpfungsscheibe Aus­ nehmungen auf.

Die vorgesehene Dämpfungsscheibe verringert nur das Schaltgeräusch beim Lösen der Bremse. Um auch beim Ent­ regen des Elektromagneten, d. h. beim Schließen der Brem­ se, eine Geräuschminderung zu bewirken, zeichnet sich eine bevorzugte Ausführungsform dadurch aus, daß die Bremsscheibe metallische Einzelscheiben und dazwischen mindestens eine Schicht aus Dämpfungsmaterial aufweist. Auch hier bleibt die Ankerscheibe unverändert.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer Zeichnung eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Bremse;

Fig. 2 eine Draufsicht auf eine Dämp­ fungsplatte; und

Fig. 3 einen Schnitt A-B nach Fig. 2.

Eine Bremse nach Fig. 1 weist einen Elektromagneten 1 mit einem Magnetkörper 2 auf, in dem eine Erregerspule 3 eingebracht ist. Der Magnetkörper 2 ist mittels Bol­ zen 4 an einem stationären Gehäuseteil 6 der Bremse be­ festigt. Zwischen Magnetkörper 2 und Gehäuseteil 6 sind eine Ankerscheibe 7 und eine Bremsscheibe 8 angeordnet. Zwischen der Ankerscheibe 7 und dem Magnetkörper 2 ist eine Dämpfungsscheibe 9 mit einer Vielzahl von Erhebun­ gen 10 angeordnet.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Ankerschei­ be 7 und die Dämpfungsscheibe 9 axial beweglich und wer­ den von Spiralfedern 11, die in Ausnehmungen 12 des Mag­ netkörpers 2 angeordnet sind vom Elektromagneten 1 fort­ gedrückt.

Die vorgesehene Bremsscheibe 8 besteht aus zwei Metall­ scheiben 13 und 14, zwischen denen eine Dämpfungsschicht 15 angeordnet ist. Die Scheiben 13 und 14 sind durch Nie­ te 16 miteinander verbunden, so daß die Scheiben 13 und 14 unter Kompression der Schicht 15 aufeinander zu beweg­ bar sind. Jede Scheibe 13 und 14 weist Bremsbeläge 17 und 18 auf. Die Bremsscheibe 8 ist über einen Mitnehmer 19 und eine Welle 21 drehfest mit einem nicht dargestellten Motor verbunden.

Zum Lösen der Ankerscheibe 7 von der Bremsscheibe 8, d. h. zum Lösen der Bremse, wird durch einen Stromfluß durch die Spule 3 der Elektromagnet 1 erregt und die Anker­ scheibe 7 und damit auch die Dämpfungsscheibe 9 gegen die Kraft der Federn 11 bis zum Anschlag am Magnetkör­ per 2 von der Bremsscheibe 8 fortbewegt. Die Dämpfungs­ scheibe 9 verhindert dabei ein direktes Aufschlagen der Ankerscheibe 7 auf den Magnetkörper 2 und nimmt durch die Erhebungen 10 die kinetische Energie der Anker­ scheibe 7 auf. Dies hat zur Folge, daß das Abschaltge­ räusch wesentlich verringert wird. Die Bremsscheibe 8 wird auf diese Art und Weise freigegeben, und der Motor kann umlaufen.

Zum Bremsen wird die Spule 3 des Elektromagneten 1 ent­ regt, so daß die Spiralfeder 11, die Dämpfungsscheibe 9 und die Ankerscheibe 7 gegen die Bremsbeläge 18 der Brems­ scheibe 8 und deren abgewandte Seite mit den Bremsschei­ ben 17 gegen eine gehäusefeste Anlagefläche 22 drücken. Das durch die auf die Bremsscheibe 8 auftreffende Anker­ scheibe 7 verursachte Geräusch wird durch die Dämpfungs­ schicht 15 zwischen den Platten 13 und 14 der Ankerschei­ be 8 wesentlich gedämpft. Ein Mitdrehen der Ankerscheibe 7 wird beispielsweise dadurch verhindert, daß diese Aus­ nehmungen 23 aufweist, die von den stationären Bolzen 4 durchdrungen werden (Fig. 2).

Zur Dämpfung des Einschaltgeräuschs ist zusätzlich eine mehrteilige Ausbildung der Bremsscheibe 8 mit einer Dämp­ fungsschicht 15 als Zwischenlage, wie insbesondere ein Nomexvlies vorgesehen.

Bei der dargestellten Ausführungsform gewährleisten die Spiralfedern 11 (es ist nur eine in Fig. 1 dargestellt) ein ständiges Anliegen der Dämpfungsscheibe 9 an der Anker­ scheibe 7, so daß zusätzliche Geräusche durch ein Aufein­ anderschlagen der beiden Scheiben 7 und 9 vermieden wer­ den.

Fig. 2 zeigt in der Draufsicht die erfindungsgemäße Dämpfungsplatte 9 nach Fig. 1 mit einer Vielzahl von Erhebungen 10. Die Erhebungen 10 sind in konzentrischen Kreisen bzw. Kreisbögen um den Mittelpunkt der Scheibe 9 angeordnet. Die Scheibe 9 weist randseitig Ausnehmungen 23 auf, durch die bei zusammengebauter Bremse die Bolzen 4 geführt sind. In der vorgesehenen Ausführung ist die Dämpfungsscheibe 9 aus einer Federstahlplatte gestanzt und die Erhebungen 10 sind eingeprägt.

Fig. 3 zeigt in einem Schnitt A-B zwei Erhebungen 10 der Dämpfungsscheibe 9 nach Fig. 2. Die Erhebungen 10 sind kegelstumpfartig ausgebildet und weisen in der be­ vorzugten Ausführungsform (nicht maßgetreu dargestellt) einen Steigungswinkel α der Mantelfläche von ca. 3° auf. Die Höhe der Erhebungen entspricht dem 1,5fachen der Dicke der Dämpfungsscheibe 9. Es hat sich gezeigt, daß diese Ausgestaltung sehr gute Dämpfungseigenschaften aufweist. Bei der erfindungsgemäßen Ausbildung werden Schalldruckpegelsenkungen von 15 dB (A), nämlich von 84 auf 69 dB (A) erzielt.

Claims (15)

1. Elektromagnetisch betätigte Bremse mit einer zwi­ schen einem Magnetkörper eines Elektromagneten und einer Bremsscheibe axial bewegbaren Ankerscheibe, dadurch gekennzeichnet, daß eine metallische Dämp­ fungsscheibe (9) mit einer Vielzahl von Erhebungen (10) zwischen der Ankerscheibe (7) und dem Magnet­ körper (2) angeordnet ist.

2. Bremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhebungen (10) kegelstumpfartig ausge­ bildet sind.

3. Bremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhebungen (10) als Kugelabschnitte aus­ gebildet sind.

4. Bremse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser einer Deckflä­ che einer Erhebung (10) etwa dem 5- bis 20fachen der Dicke der Dämpfungsscheibe (9) entspricht.

5. Bremse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Steigungswinkel des Kegelmantels kleiner als 20° ist.

6. Bremse nach einem der vorangehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Höhe der Erhebungen (10) etwa dem ein- bis zweifachen der Dicke der Dämpfungsscheibe (9) entspricht.

7. Bremse nach einem der vorangehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Erhebungen (10) in konzentrischen Kreisbögen, koaxial zur Achse der Dämpfungsscheibe (9) angeordnet sind.

8. Bremse nach einem der vorangehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Dämpfungsscheibe (9) aus 0,1 bis 0,3 mm dickem Stahlblech hergestellt ist.

9. Bremse nach einem der vorangehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß das Stahlblech magneti­ sierbar ist.

10. Bremse nach einem der vorangehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Dämpfungsscheibe (9) einstückig hergestellt ist.

11. Bremse nach einem der vorangehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Dämpfungsscheibe (9) bzw. zwischen dem Magnetkörper (2) oder der Anker­ scheibe (7) eingelegt ist.

12. Bremse nach einem der vorangehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Dämpfungsscheibe (9) Ausnehmungen (23, 24) zur Durchführung von Verbin­ dungsteilen (4) oder Federn (11) aufweist.

13. Bremse nach einem der vorangehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Bremsscheibe (8) me­ tallische Einzelscheiben (13, 14) aufweist.

14. Bremse nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Einzelscheiben (13, 14) minde­ stens eine Schicht (15) aus Dämpfungsmaterial an­ geordnet ist.

15. Bremse nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekenn­ zeichnet, daß Erhebungen der Einzelscheiben (13, 14) auch zu den jeweils anderen Einzelscheiben gerichtet sind.