DE4221983A1 - Elektromagnetisch betätigte Federdruckbremse - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine elektromagnetisch betätigte Federdruckbremse gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei solchen Federdruckbremsen wird der Anker durch Druckfe­ dern beaufschlagt, um den Bremsvorgang zu bewirken. Wird der Wicklung ein Erregerstrom zugeführt, so wird der Anker gegen die Kraft der Druckfedern angezogen und die Bremse gelüftet.

Bei bekannten Federdruckbremsen der eingangs genannten Gattung ist die Wicklung koaxial in einem von der Welle durchsetzten Magnettopf angeordnet. Sowohl der Innenpol und der Außenpol, die von dem Magnettopf gebildet werden, als auch die zwischen Innenpol und Außenpol angeordnete Wicklung weisen einen kreisringförmigen Querschnitt auf. Die Druckfe­ dern sind innerhalb der kreisförmigen Innenkontur des Innen­ pols angeordnet. Zur Befestigung des gesamten elektromagne­ tischen Lüftsystems dient im allgemeinen ein radial über den Magnettopf hinausragender Befestigungsflansch, der Befesti­ gungspunkte, in der Regel Bohrungen für Befestigungsschrau­ ben, aufweist, um das Lüftsystem an einer Anbaufläche eines Motors oder dergleichen zu befestigen.

Bei diesen bekannten Federdruckbremsen ergibt sich das Bauvolumen und insbesondere der Außendurchmesser aus der radial aufeinanderfolgenden koaxialen Anordnung des Aufnah­ meraumes für die Druckfedern, des Innenpoles des Magnettop­ fes, der Wicklung, des Außenpoles des Magnettopf es und des Befestigungsflansches. Da für die Erzeugung der funktionswe­ sentlichen Magnetkraft nur die Wicklung und der Außenpol und Innenpol des Magnettopf es wirksam sind, beeinflussen die Druckfedern und der Befestigungsflansch das Verhältnis von Magnetkraft zu Bauvolumen bzw. Außendurchmesser ungünstig.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Federdruck­ bremse zur Verfügung zu stellen, die ein günstigeres Ver­ hältnis von erzielbarer Magnetkraft zu Bauvolumen aufweist.

Dieses Problem wird bei einer Federdruckbremse der eingangs genannten Gattung erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des kennzeichnenden Teiles des Anspruchs 1.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Bei der erfindungsgemäßen Federdruckbremse wird von der herkömmlichen kreisringförmigen Wicklung abgegangen. Die Wicklung weist vielmehr im Querschnitt die Form eines im wesentlichen gleichseitigen Vielecks auf. Um kein unzulässi­ ges Knicken des Wicklungsdrahtes zu verursachen, sind zumin­ dest die Ecken des Vieleckes abgerundet. Gegebenenfalls können auch die Vieleck-Seiten bogenförmig gekrümmt sein. Aufgrund der Ausbildung der Wicklung als Vieleck werden zwischen der Innenumfangskontur der Wicklung und dem kreis­ ringförmigen Innenpol des Magnettopfes zwickelförmige Frei­ räume gebildet, in welchen die Druckfedern angeordnet sind. Die Druckfedern befinden sich somit nicht mehr radial zwi­ schen dem Innenpol des Magnettopfes und der Welle, so daß sich der Magnettopf mit seinem Innenpol radial unmittelbar an die Welle anschließen kann. Es kann daher in vorteilhaf­ ter Weise auch der Winkelraum zwischen den Druckfedern zumindest teilweise für die Aufnahme der Wicklung ausgenützt werden. Dadurch ergibt sich bei gleicher Ampere-Windungszahl der Wicklung ein im Durchmesser kompakterer Aufbau des elektromagnetischen Lüftsystems. umgekehrt läßt sich bei gleichem Außendurchmesser des Lüftsystems eine größere Ampere-Windungszahl der Wicklung und damit eine Erhöhung der Magnetkraft erzielen.

Besonders vorteilhaft wirkt sich die Erfindung aus, wenn die Kontur des Außenpoles des Magnettopfes ebenfalls entspre­ chend der Wicklung als Vieleck gestaltet ist. In diesem Falle können die Befestigungspunkte, d. h. z. B. die Befesti­ gungsbohrungen, in den Bereichen des Befestigungsflansches zwischen den Ecken des Vielecks angeordnet sein. Die Ecken der Wicklung und des Außenpoles des Magnettopf es können dadurch über den Teilkreis der Befestigungspunkte hinaus bis an den Außenumfang des Befestigungsflansches geführt werden. Es wird somit auch der Winkelraum zwischen den Befestigungs­ punkten für die Aufnahme der Wicklung und des Magnettopfes ausgenützt. Hierdurch ergibt sich weiter eine Erhöhung der Ampere-Windungszahl und damit der Magnetkraft bei gegenüber herkömmlichen Lüftsystemen unverändertem Außendurchmesser oder eine Verringerung des Außendurchmessers bei gegenüber herkömmlichen Lüftsystemen unveränderter Ampere-Windungszahl und damit Magnetkraft.

Da für eine kippmomentfreie Betätigung des Ankers zumindest drei in gleichem Winkelabstand angeordnete Druckfedern erforderlich sind, ist die Wicklung zumindest in Form eines gleichseitigen Dreiecks ausgebildet. Diese Dreieckform ist auch besonders vorteilhaft, da sich bei einer höherer Ecken­ zahl das Vieleck zunehmend der Kreisform nähert, so daß die erfindungsgemäßen Vorteile zunehmend weniger zum Tragen kommen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeich­ nung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 einen Axialschnitt durch eine Federdruck­ bremse gemäß der Schnittlinie I-I in Fig. 2 und

Fig. 2 einen Querschnitt durch die Federdruckbrem­ se gemäß der Schnittlinie II-II in Fig. 1.

Die Erfindung ist in der Zeichnung anhand einer Federdruck­ bremse erläutert, die an einer Anbaufläche 13 eines Motors angebaut wird und zur Abbremsung der Welle 2 des Motors dient.

Die Federdruckbremse weist einen Magnettopf 11 aus einem weichmagnetischen Material auf, der von einer mittigen Wellenbohrung 7 durchsetzt ist, durch welche frei drehbar die Welle 2 geführt ist. Der Magnettopf 11 bildet einen Innenpol 8 und einen Außenpol 5, zwischen denen koaxial eine Wicklung 4 in dem Magnettopf 11 aufgenommen ist. Außen an dem Außenpol 5 ist ein radial abstehender Befestigungs­ flansch 14 angeformt, in welchem auf einem Befestigungsteil­ kreis 6 Befestigungsbohrungen 15 als Befestigungspunkte angeordnet sind. Mittels in die Befestigungsbohrungen 15 eingesetzten Befestigungsschrauben 16 wird der Magnettopf 11 an der Anbaufläche 13 befestigt. Vor der der Anbaufläche 13 zugewandten axialen Stirnfläche des Magnettopfes 11 ist ein von der Welle 2 durchsetzter axial bewegbarer Anker 12 angeordnet. In den Magnettopf 11 sind achsparallel zu der Welle 2 Druckfedern 1 eingesetzt, die sich einerseits an dem Magnettopf 11 und andererseits an dem Anker 12 abstützen. Die Druckfedern 1 üben auf den Anker 12 eine Kraft aus, die den Anker 12 gegen eine drehfest und axial verschiebbar auf der Welle 2 sitzende Bremsscheibe drückt, um diese reib­ schlüssig in Eingriff mit einem Bremsbelag der Anbaufläche 13 zu bringen und damit die Welle 2 abzubremsen. Um die Bremse zu lüften, wird der Wicklung 4 ein Erregerstrom zugeführt, so daß der Anker 12 gegen die Kraft der Druckfe­ dern 1 an die Pole 5 und 8 des Magnettopfes 11 gezogen wird und die Bremsscheibe freigibt.

Insoweit entspricht die Federdruckbremse herkömmlichen Federdruckbremsen, so daß weitere Einzelheiten nicht erläu­ tert werden müssen und auch an sich bekannte Abwandlungen möglich sind.

Erfindungsgemäß umschließt der Innenpol 8 des Magnettopfes 11 mit kreisringförmigem Querschnitt unmittelbar die Wellen­ bohrung 7 für die Welle 2. Der Außenpol 5 des Magnettopfes 11 weist dagegen sowohl mit seiner Innenkontur als auch mit seiner Außenkontur im Querschnitt die Form eines gleichsei­ tigen Bogendreiecks mit abgerundeten Ecken auf. Die Wicklung 4 fügt sich in die Innenkontur des Außenpols 5 ein, wobei sowohl Außen- als auch Innenkontur 10 der Wicklung 4 eine entsprechende Querschnittsform eines gleichseitigen Bogen­ dreiecks mit abgerundeten Ecken aufweisen. Durch diese Formgebung werden zwischen der dreieckigen Innenkontur 10 der Wicklung 4 und der kreisförmigen Außenkontur des Innen­ pols 8 drei jeweils um 120° gegeneinander versetzte zwickel­ förmige Freiräume 3 gebildet, in welche jeweils eine Druck­ feder 1 eingesetzt ist.

Der Befestigungsflansch 14 weist drei Befestigungsbohrungen 15 auf, die ebenfalls um jeweils 120° im Winkel gegeneinan­ der versetzt sind. Die Befestigungsbohrungen 15 sind dabei bezogen auf die Mittelachse der Welle 2 jeweils im halben Winkelabstand zwischen den Druckfedern 1 angeordnet, so daß insgesamt jeweils in einer Winkelteilung von 60° alternie­ rend Druckfedern 1 und Befestigungsbohrungen 15 aufeinander­ folgen.

Die Innenkontur 10 der Wicklung 4 liegt im Winkelbereich zwischen den Druckfedern 1 tangential nahezu an der Außen­ kontur des Innenpols 8 an. Der Außenpol 5 reicht an seinen Ecken mit seiner Außenkontur jeweils zwischen den Befesti­ gungsbohrungen 15 über den Befestigungsteilkreis 6 hinaus bis an den Außenumfang des Befestigungsflansches 14. Dadurch wird der zwischen dem Umfang der Welle 2 und dem Außenumfang des Befestigungsflansches 14 zur Verfügung stehende Raum magnettechnisch optimal genutzt. Im Vergleich zu einem herkömmlichen Magnetsystem mit gleichem Befestigungsteil­ kreis 6, gleicher Wellenbohrung 7, gleichen Stirnflächen von Innenpol 8 und Außenpol 5, gleicher axialer Bautiefe 9 und gleicher Leistungsaufnahme können eine größere Ampere-Win­ dungszahl der Wicklung 4 und damit eine größere Magnetkraft erzielt werden.

Je nach den Anforderungen des einzelnen Anwendungsfalles können durch die erfindungsgemäße Konfiguration wahlweise oder additiv folgende weitere Vorteile erzielt werden. Die Wellenbohrung 7 kann gegenüber herkömmlichen Magnetsystemen ohne Verringerung der Einbauabmessungen und der Magnetkraft vergrößert werden. Durch die bei unveränderten Bauabmessun­ gen erreichbare größere Magnetkraft ergibt sich eine größere Verschleißreserve. Es können stärkere Druckfedern 1 einge­ setzt werden, was ein größeres Bremsmoment bzw. Kupplungsmo­ ment zur Folge hat.

Claims (4)

1. Elektromagnetisch betätigte Federdruckbremse, mit einem von einer Welle koaxial durchsetzten Magnettopf, der einen im Querschnitt kreisringförmigen Innenpol und einen Außenpol bildet, mit einer in dem Magnettopf koaxial zwischen dem Innenpol und dem Außenpol angeord­ neten Wicklung, mit einem bei Erregung der Wicklung durch den Magnettopf axial angezogenen Anker und mit wenigstens drei achsparallel zur Welle in gleichem gegenseitigem Winkelabstand innerhalb der Wicklung angeordneten Druckfedern, die sich einerseits an dem Magnettopf und andererseits an dem Anker abstützen, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklung (4) im Quer­ schnitt die Form eines im wesentlichen gleichseitigen, zumindest an den Ecken abgerundeten Vielecks aufweist und daß die Druckfedern (1) jeweils in den zwickelförmi­ gen Freiräumen (3) zwischen der Innenumfangskontur der Wicklung (4) und dem kreisringförmigen Innenpol (8) des Magnettopfes (11) angeordnet sind.

2. Federdruckbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Außenpol (5) des Magnettopfes (11) eine Querschnittsform aufweist, die der Querschnittsform der Wicklung (4) entspricht.

3. Federdruckbremse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß der Magnettopf (11) einen von dem Außenpol (5) radial abstehenden Befestigungsflansch (14) aufweist, daß in dem Befestigungsflansch (14) Befestigungspunkte (Befestigungsbohrungen 15) jeweils in dem halben Winkel­ abstand zwischen den Druckfedern (1) angeordnet sind und daß der Außenpol (5) mit den Ecken seiner Außenkontur über den Befestigungsteilkreis (6) der Befestigungspunk­ te (Befestigungsbohrungen 15) hinaus bis an den Außenum­ fang des Befestigungsflansches (14) reicht.

4. Federdruckbremse nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklung (4) die Form eines gleichseitigen Bogendreiecks aufweist.