DE4424457A1

DE4424457A1 - Elektromagnetische Hysteresebremse

Info

Publication number: DE4424457A1
Application number: DE4424457A
Authority: DE
Inventors: Rudolf Schneider
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1994-07-12
Filing date: 1994-07-12
Publication date: 1996-01-18
Also published as: JPH10502518A; EP0771303B1; EP0771303A1; WO1996001779A1; JP3558641B2; US5873436A; ES2138228T3; DE59507255D1

Description

Die Erfindung betrifft eine elektromagnetische Hyste resebremse nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.

Eine Hysteresebremse dieser Art ist aus dem ZF-Katalog "Hysteresekupplungen und -bremsen" KB 2 bekannt.

Elektromagnetische Hysteresebremsen werden z. B. in Textilmaschinen als sogenannte Fadenbremsen eingesetzt. Das typische Merkmal solcher Maschinen ist eine Vielzahl von Produktionseinheiten, welche aneinandergereiht sind und parallel den gleichen Prozeßablauf besitzen.

Die einzelnen Fadenbremsen werden zentral elektrisch gesteuert. Dies bedeutet, mit dem Strom wird das Drehmoment für einen optimalen Prozeßablauf eingestellt. Dabei müssen jedoch alle Bremsen bei gleichem Strom auch genau das glei che Drehmoment aufweisen. Ein Problem dabei liegt jedoch darin, daß die aufgrund unvermeidlicher Fertigungstoleran zen auftretenden Streuungen in der Breite bzw. Größe der Luftspalte der Bremse, insbesondere des ringförmigen Luft spaltes, so hoch sind, daß alle in einer Maschine einge setzten Bremsen auf ein einheitliches Drehmoment justiert bzw. geeicht werden müssen. Dies bedeutet einen erheblichen Aufwand an Kosten und Zeit.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine elektromagnetische Hysteresebremse der ein gangs erwähnten Art zu schaffen, bei der durch einfache Maßnahmen eine Justierung bezüglich eines einheitlichen Drehmomentes erreicht werden kann.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kenn zeichnenden Teil von Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.

Der Erfinder ging bei der Lösung dieser Aufgabe von der Erkenntnis aus, daß die Größe der Luftspalte eine Aus wirkung auf die Kennlinie des Drehmomentverlaufes besitzt. Je größer z. B. der Luftspalt ist, desto geringer wird das Drehmoment.

Wie erwähnt, lassen sich jedoch unterschiedlich große Luftspalte nicht vermeiden.

Dadurch, daß nunmehr ein einstellbarer Luftspalt "künstlich" geschaffen wird, läßt sich durch eine entspre chende Veränderung dieses einstellbaren Luftspaltes errei chen, daß letztlich die Summe aller Luftspalte einer Hyste resebremse gleich gehalten werden kann, womit man für eine Hysteresebremse ein genau definiertes bzw. vorgewähltes Drehmoment schaffen kann.

Hierzu ist es lediglich erforderlich, daß man nach Herstellung einer Hysteresebremse der eingangs erwähnten Art einmal einen Eichstrom einstellt und dann den einstell baren Luftspalt von einem Minimum bis zu einem Maximum so lange ändert, bis das gewünschte Drehmoment erreicht ist.

In einfacher Weise wird man einen Luftspalt zwischen dem inneren und dem äußeren Polringteil einstellbar ausbil den, wobei sich insbesondere der Luftspalt zwischen dem topfartig den inneren Polringteil umfassenden äußeren Pol ringteil und einer Stirnseite des inneren Polringteils hierfür anbietet.

Für eine genaue Einstellung des Luftspaltes wird man diesen in vorteilhafter Weise keilförmig mit zur Rotations achse größer werdender Spaltgröße ausbilden.

Die Erzeugung der Keilform zwischen dem inneren und dem äußeren Polringteil kann auf verschiedene Weise erfol gen.

So ist es z. B. möglich, eine tellerfederförmig ausge bildete Scheibe zwischen den beiden Polringteilen an dieser Stelle anzuordnen, die elastisch verformbar ist und durch die auf diese Weise der Abstand bzw. der Luftspalt zwischen dem inneren und dem äußeren Polringteil eingestellt wird.

Alternativ dazu kann entweder der äußere Polringteil auf der dem inneren Polringteil zugeordneten Seite eine Keilform aufweisen, wobei in diesem Fall der äußere Pol ringteil in diesem Bereich elastisch verformbar sein muß, oder es besitzt - in Umkehrung dazu - der innere Polring teil eine entsprechende Keil- bzw. Teller- oder Hohlform auf der dem äußeren Polringteil zugeordneten Stirnseite.

Die Änderung der Größe des Luftspaltes läßt sich auf verschiedene Weise erreichen. Hierzu kann z. B. in einfa cher Weise eine Befestigungsschraube vorgesehen sein, durch die der Luftspalt einstellbar ist, und zwar derart, daß der Abstand zwischen dem inneren und dem äußeren Polringteil entsprechend geändert wird.

In einer konstruktiven Ausgestaltung kann hierzu vor gesehen sein, daß der Rücken des äußeren Polringteils mit einer zentralen Bohrung versehen ist, durch die Befesti gungsschraube steckbar und in den inneren Polringteil ein geschraubt ist.

Durch ein gezieltes Belassen eines Restluftspaltes, d. h. einem nicht vollen Anziehen der Schraube, können un terschiedliche Ringspalte an den Polen kompensiert werden. Dies bedeutet z. B., daß man bei einem gleichen Magnetspu lenstrom die Summe der Gesamt-Luftspaltwiderstände und da mit auch das Drehmoment vereinheitlichen kann. Auf diese Weise wird eine einfache Drehmomentjustierung geschaffen.

Nachfolgend sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfin dung anhand der Zeichnung prinzipmäßig beschrieben.

Es zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Ausführungsbei spiel mit einer tellerfederförmig ausgebil deten Scheibe mit einem maxialen Luftspalt;

Fig. 2 das Ausführungsbeispiel nach der Fig. 1 mit einem minimalen bzw. ohne Luftspalt;

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

Fig. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfin dung.

Da die Hysteresebremse grundsätzlich von bekannter Bauart ist, werden im Zusammenhang mit dem Ausführungsbei spiel nur die für die Erfindung wesentlichen Teile näher beschrieben.

Die Hysteresebremse nach dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 bis 3 weist einen Anker 1 auf, der fest auf einer Welle 2 angeordnet ist. Aus dem Anker 1 ragt ein Hysterese ring 3 aus dauermagnetischem Material, dessen Achse koaxial zur Achse der Welle 2 liegt.

Ein Bremsmagnet 4, der stationär bzw. feststehend ist, weist einen äußeren Polringteil 5 und einen inneren Pol ringteil 6 auf. Der äußere Polringteil 5 besitzt eine topf artige Ausgestaltung mit einem ringförmigen Umfangsteil 7 und einem tellerartigen Rücken 8. Der tellerartige Rücken 8 umschließt auf einer Stirnseite den inneren Polringteil 6, während auf der anderen Seite der innere Polringteil mit Abstand vor dem Anker 1 liegt. Der innere Polringteil 6 ist durch Kugellager 9 von der Welle 2 getrennt.

Der innere Polringteil 6 ist mit unterschiedlichen Durchmessern stufenartig ausgebildet, wobei eine Magnetspu le 10 zwischen einem Absatz des inneren Polringteils 6 und der inneren Umfangswand des äußeren Polringteils 5 einge setzt ist.

Auf der dem Anker zugewandten Seite ist der Innen durchmesser des äußeren Polringteils 5 und der Außendurch messer des inneren Polringteils 6 so gewählt, daß sich ein ringförmiger Luftspalt 11 ergibt, in dem der Hysterese ring 3 rotieren kann.

Zwischen dem tellerartigen Rücken 8 und der auf dieser Seite liegenden Stirnseite des inneren Polringes 6 ist eine tellerfederartige Scheibe 15 angeordnet, die aufgrund ihrer Form einen keilförmig zur Rotationsachse hin sich vergrößernden ringförmigen Luftspalt 12 ergibt.

Zur Erzeugung des erforderlichen Drehmomentes sind in bekannter Weise die Pole 16 des äußeren Polringteils 5 um fangsmäßig gegenüber den Polen 17 des inneren Polring teils 6 versetzt (siehe Fig. 3). Aus dieser Figur sind auch die Verbindungslappen 18 für die Bremse ersichtlich.

Die Einstellung eines gewünschten Drehmomentes wird durch eine Änderung der Größe des Luftspaltes 12 erreicht.

Hierzu ist der Rücken 8 des äußeren Polringteils 5 mit einer zentralen Bohrung versehen, durch die eine Befesti gungsschraube 13 gesteckt ist. Die Befestigungsschrau be 13 ragt in eine Gewindebohrung 14 des inneren Polring teils 6.

Durch ein gesteuertes Anziehen der Befestigungsschrau be 13 läßt sich die Größe des Luftspaltes 12 entsprechend ändern. Durch das Anziehen der Befestigungsschraube 13 wird die tellerförmige Scheibe 15 entsprechend verformt, und zwar maximal bis zu einer völligen Beseitigung des Luft spaltes 12. Diese Position ist in der Fig. 2 dargestellt.

Dies bedeutet, für eine minimale Drehmomenteinstellung wird man die Luftspaltbreite X so groß wie möglich machen, während man für eine maximale Drehmomenteinstellung den Luftspalt 12 zu Null werden läßt. Durch diese Maßnahme läßt sich auf einfache Weise für mehrere Hysteresebremsen eine gleiche Drehmomenteinstellung erreichen, und zwar unabhän gig von Fertigungstoleranzen, insbesondere bezüglich des Ringspaltes 11.

In der Fig. 4 ist eine alternative Ausgestaltung für die Schaffung eines einstellbaren Luftspaltes 12 zwischen dem äußeren Polringteil 5 und einer Stirnseite des inneren Polringteils 6 dargestellt. Grundsätzlich ist diese Ausfüh rungsform in gleicher Weise aufgebaut wie das Ausführungs beispiel nach den Fig. 1 bis 3, weshalb nachfolgend für gleiche Teile auch die gleichen Bezugszeichen verwendet werden.

Im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 bis 3 ist dabei statt einer gesonderten Scheibe 15 der Rücken 8 des äußeren Polringteils leicht konisch derart ausgebildet, daß sich ein Spalt in Richtung zur Rotations achse der Welle 2 bildet, der sich in Richtung zur Rota tionsachse auch vergrößert. Bei dieser Ausgestaltung ist es selbstverständlich erforderlich, daß der Rücken 8 entspre chend elastisch ausgebildet ist, so daß sich bei einem An ziehen der Befestigungsschraube 13 der Rücken 8 entspre chend verformt, wobei er sich im Extremfall ohne den dazwi schenliegenden Luftspalt 12 an die gesamte Stirnseite des inneren Polringes 6 anlegen kann. Zur Vereinfachung ist in der Fig. 4 die Position mit Luftspalt 12 in der oberen Hälfte und die Position ohne Luftspalt in der unteren Hälf te dargestellt.

Ein gleiches Ergebnis läßt sich auch erreichen, wenn statt dessen die Stirnseite des inneren Polringteils nach innen bzw. in Richtung auf den Anker von außen nach innen gewölbt ist.

Bezugszeichenliste

1 Anker
2 Welle
3 Hysteresering
4 Bremsmagnet
5 äußeres Polringteil
6 inneres Polringteil
7 ringförmiges Umfangsteil
8 tellerartiger Rücken
9 Kugellager
10 Magnetspule
11 Ringspalt
12 Spalt
13 Befestigungsschraube
14 Gewindebohrung
15 Scheibe
16 Pole
17 Pole
18 Verbindungsklappen

Claims

1. Elektromagnetische Hysteresebremse mit einem sta tionären Bremsmagneten, der einen zweiteiligen Polring mit einem inneren und mit einem äußeren Polringteil und eine Magnetspule aufweist, mit einem rotierenden Anker, der mit einer Welle verbunden ist und der mit einem mit dem Anker rotierenden Ring aus dauermagnetischem Material versehen ist, wobei der Ring in einen ringförmigen Luftspalt des Polringes ragt, der zwischen dem inneren und dem äußeren Polringteil gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer der Luftspalte (12) der Bremse einstellbar ist.

2. Hysteresebremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Luftspalt (12) zwischen dem inneren und dem äußeren Polringteil (5, 6) einstellbar ist.

3. Hysteresebremse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftspalt (12) zwischen dem topfartig den inneren Polringteil (6) umfassenden äuße ren Polringteil (5) und einer Stirnseite des inneren Pol ringteils (6) angeordnet ist.

4. Hysteresebremse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnseite des inneren Polringteils (6), die an den Luftspalt (12) angrenzt, die Stirnseite ist, die von dem ringförmigen Luftspalt (11) abgewandt ist.

5. Hysteresebremse nach Anspruch 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftspalt (12) keilförmig mit zur Rotationsachse größer werdender Spalt größe ausgebildet ist.

6. Hysteresebremse nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem äußeren Polringteil (5) und einer Stirnseite des inneren Polringteils (6) eine tellerfederförmig ausgebildete ela stische Scheibe (15) angeordnet ist, wobei der axiale Ab stand bzw. der Luftspalt (12) zwischen dem inneren und dem äußeren Polringteil (5, 6) einstellbar ist.

7. Hysteresebremse nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Polringteil (5) einen elastischen tellerartigen Rücken (8) aufweist, der den inneren Polringteil (6) wenigstens teil weise umschließt, wobei der Luftspalt (12) zwischen dem Rücken (8) des äußeren Polringteils (5) und dem inneren Polringteil (6) einstellbar ist.

8. Hysteresebremse nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftspalt (12) durch wenigstens eine Befestigungsschraube (13) einstellbar ist.

9. Hysteresebremse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Rücken (8) des äußeren Polringteils (5) mit einer zentralen Bohrung versehen ist, durch die die Befestigungsschraube (13) steckbar und in den inneren Polringteil (6) eingeschraubt ist.