DE9400075U1

DE9400075U1 - Konusbremse

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Publication number: DE9400075U1
Application number: DE9400075U
Authority: DE
Original assignee: TORNADO ANTRIEBSTECH GmbH
Current assignee: TORNADO ANTRIEBSTECH GmbH
Priority date: 1994-01-04
Filing date: 1994-01-04
Publication date: 1994-03-10
Anticipated expiration: 2004-01-05

Description

P/Ch-T 2 68 3

Die Erfindung betrifft eine Konusbremse für einen Elektromotor, insbesondere für einen Getriebemotor mit einem drehfest und axial verschiebbar auf der Rotorwelle angrenzend an den Rotor angeordneten und von diesem magnetisch anziehbaren Topfanker, dessen konische Außenumfangsfläche einer komplementär ausgebildeten, gehäusefesten Bremsfläche gegenüberliegt und gegen diese Bremsfläche durch eine Druckfeder vorgespannt ist.

Konusbremsen dieser Art sind bekannt und werden in der Praxis in vielfältiger Weise, insbesondere im Zusammenhang mit Getriebemotoren eingesetzt, wie sie zum Beispiel für Torantriebe, Karteilifte, Fördergeräte und dergleichen verwendet werden.

Obwohl sich derartige Konusbremsen generell bewährt haben, muß als nachteilig betrachtet werden, daß sie im praktischen Betrieb häufig störende Bremsgeräusche verursachen, die Bremscharakteristik zu wünschen übrig läßt und eine Lüftung der Bremse von Hand relativ schwierig ist.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Konusbremse der eingangs angegebenen Art so zu verbessern, daß die vorstehend erwähnten Nachteile beseitigt werden und im wesentlichen geräuschfreie, weiche Bremsvorgänge gewährleistet werden können. Außerdem soll diese Konusbremse besonders wirtschaftlich zu fertigen sein und die bisher vorhandenen Schwierigkeiten beim Lüften der Bremse beseitigen.

Gelöst wird diese Aufgabe nach der Erfindung im wesentlichen dadurch, daß der Topfanker aus einem einteiligen Kunststoff-Formteil und einem magnetisierbaren Ringteil besteht, daß das Kunststoff-Formteil eine zentrale Hülse mit Innenverzahnung, einen Außenring mit konischer Außenumfangsfläche und eine Bodenfläche aufweist, und daß das mit dem

Kunststoff-Formteil kraft- und formschlüssig verbundene magnetisierbare Ringteil die Bodenfläche in deren Randbereich umfangsmäßig begrenzt.

Aufgrund dieser Konzeption wird die Fertigung des Topfankers wesentlich vereinfacht, da ein vorzugsweise galvanisch behandelter Metallring praktisch in einem Arbeitsvorgang form- und kraftschlüssig mit dem Kunststoffmaterial im Rahmen eines Spritzvorgangs verbunden werden kann.

Ferner werden durch diese Ausgestaltung das Gewicht und der Reibwert verringert, wodurch weiche, dynamische Bremsvorgänge ermöglicht werden und trotz einer geringen erforderlichen Magnetkraft kurze Ansprechzeiten realisierbar sind, wozu auch der erreichbare kleine Luftspalt zwischen Rotor und Topfanker beiträgt.

Weitere ganz wesentliche Vorteile der erfindungsgemäßen Konstruktion bestehen darin, daß keinerlei störende Bremsgeräusche auftreten, bei Notbetrieb keine Bremslüftung erforderlich ist, die Kerbverzahnung zwischen Welle und Kunststoff-Formteil keine Schmierung erfordert und auch bei Verschmutzung keine Gefahr des Festklebens der Konusbremse am Rotor auftritt.

Der Metallanteil im Topfanker ist im Vergleich zu herkömmlichen Konstruktionen gering, und es ist lediglich eine solche Dimensionierung des magnetisierbaren Ringteils erforderlich, daß der magnetische Anzug gewährleistet ist, während alle anderen Funktionen einschließlich der Lager- und Führungsfunktion der Kerbverzahnung vom Kunststoffmaterial übernommen werden. Als Kunststoffmaterial wird bevorzugt nicht brennbares, insbesondere bei den auftretenden Betriebsbedingungen nicht brennbares Material verwendet.

Die mit der gehäusefesten Bremsfläche zusammenwirkende konische Außenumfangsfläche der Konusbremse ist vorzugsweise vollflächig ausgeführt, kann aber auch mit Schlitzen, Rillen

und dgl. versehen sein, wobei jedoch stets weiche und schlagfreie Bremsvorgänge sichergestellt sind.

Außerdem wird der Vorteil erzielt, daß das Kunststoffmaterial derart gewählt werden kann, daß bei dynamischer Belastung, das heißt während des eigentlichen Bremsvorganges, eine ausgeprägt starke Bremswirkung eintritt, während im statischen Zustand die konische Außenumfangsfläche gegenüber der gehäusefesten Bremsfläche aufgrund der dabei auftretenden geringen Reibwirkung leicht verdreht werden kann, das heißt, daß der Läufer auch problemfrei von Hand gedreht werden kann und damit keine besonderen Einrichtungen zur Bremslüftung mehr erforderlich sind.

Bei Notbetätigung sind durch den Wegfall der Bremslüftung die Unfall-Verhütungsvorschriften in idealer Weise erfüllt.

Weitere besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert; in der Zeichnung zeigt:

Figur 1 eine schematische Schnittdarstellung des

Endbereichs eines mit einer erfindungsgemäßen Konusbremse ausgestatteten Getriebemotors,

Figur 2 einen Axialschnitt einer Ausführungsform

eines Topfankers für die erfindungsgemäße Konusbremse,

Figur 3 eine Draufsicht des Topfankers nach Figur 2,

und

Figur 4 eine schematische Schnittdarstellung einer

Variante des magnetisierbaren Ringes.

Figur 1 zeigt einen Endabschnitt eines Elektromotors mit einem Gehäuse 1, einem Stator 2 und einem Rotor 3, dessen Welle 4 sich im dargestellten Beispiel durch einen Gehäusedeckel 5 erstreckt, so daß über geeignete Mittel gegebenenfalls auch eine Drehung der Welle von Hand erfolgen kann.

Die Rotorwelle 4 weist an ihrem sich zum Gehäusedeckel 5 hin erstreckenden Endbereich eine Kerbverzahnung 6 auf, und auf diesen mit der Kerbverzahnung 6 versehenen Wellenabschnitt ist ein Topfanker aufgesteckt, der mit der Welle 6 über die Kerbverzahnung drehfest und gleichzeitig axial verschiebbar verbunden ist.

Dieser Topfanker wird durch eine Druckfeder 7 und eine zwischengeschaltete, vorzugsweise aus Eisen bestehende Druckscheibe 20 gegen eine im Gehäusedeckel 5 ausgebildete konische Bremsfläche 8 gedrückt, sofern der Motor nicht erregt ist. Ist der Motor in Betrieb, so wird der Topfanker durch magnetische Kräfte gegen den Rotor 3 gezogen und die Bremse gelüftet.

Der Topfanker besteht aus einem einteiligen Kunststoff-Formteil und einem metallischen Ringteil 9, wobei das Kunststoff-Formteil eine zentrale Hülse 11 mit Innen-Kerbverzahnung, einen Außenring 13 mit konischer Außenumfangsflache und eine Bodenfläche 15 umfaßt, welche den Außenring 13 und die zentrale Hülse 11 miteinander verbindet.

Das metallische Ringteil 9 besitzt zur Verbesserung der form- und kraftschlüssigen Verbindung mit dem Kunststoffteil eine Ringausnehmung 17, in die sich die Bodenfläche 15 erstreckt. Vorzugsweise steht das metallische Ringteil 9 gegenüber der Bodenfläche 15 etwas in Richtung des Rotors 3 über.

Im Betrieb wird der Metallring 9 vom Streufeld des Motors axial angezogen, wobei die Bremsfederkraft überwunden wird.

Nach Abschaltung des Motors wird die Kunststoff-Konusbremse durch die Bremsfeder in den Bremskonus des Lagerschildes gedrückt und damit der Motor wirksam abgebremst. Die Kerbverzahnung zwischen Motorwelle und Topfanker gewährleistet die axiale, synchrone Führung des Topfankers auf der Motorwelle.

Figur 2 zeigt einen Axialschnitt einer möglichen Ausführungsform eines Topfankers nach der Erfindung, und in Figur 3 ist dieser Topfanker in Draufsicht gezeigt.

Das mit dem allgemeinen Bezugszeichen 10 gekennzeichnete Kunststoff-Formteil besteht wiederum aus einer zentralen, zylindrischen Hülse 11, deren Innenwand mit einer Kerbverzahnung 12 versehen ist und die über eine stabil ausgebildete Bodenwand 15 mit dem Außenring 13 in Verbindung steht, welcher eine konische Außenumfangsflache 14 aufweist, die vorzugsweise unter einem Winkel von 15 bis 30°, insbesondere etwa 20° bezüglich der Vertikalen zur Bodenfläche 15 geneigt ist.

Die Innenwandung des Außenrings 14 verläuft parallel zur zylindrischen Hülse 11 und ist mit dieser Hülse über eine Mehrzahl von im einzelnen in Figur 3 zu sehenden Radialstegen 16 verbunden.

Die axiale Höhe der Radialstege 16 ist etwas geringer als die axiale Länge der zentralen Hülse 11.

Bei der Ausführungsform nach Figur 2 ist das magnetisierbare Ringteil 9 mit einem konusförmigen, vom Kunststoffmaterial des Außenrings 13 umschlossenen Ansatz 18 versehen, d. h. es findet ein metallisches Ringteil 9 Verwendung, das die Grundstruktur des Außenrings 13 vorgibt und vom Kunststoffmaterial beim Spritzvorgang mit Ausnahme des radial außen liegenden Bereichs des Ringteils umschlossen wird. Die Konusfläche

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des Ansatzes 18 oder eventuell in anderer Weise geneigt verlaufende oder mit Ausnehmungen versehende Flächen gewährleisten eine besonders wirksame form- und kraftschlüssige Verbindung zwischen magnetisierbarem Ringteil 9 und Kunststoffmaterial.

Bei der Ausführungsvariante des magnetisierbaren Ringteils nach Figur 4 ist im Gegensatz zur Variante nach Figur 2 kein Ansatz vorgesehen, sondern es ist rückseitig eine Ringausnehmung 19 ausgebildet, die im Querschnitt zu einer schwalbenschwanz förmigen Struktur führt, welche beim Umspritzen mit Kunststoffmaterial zu einer mechanisch festen Verbindung mit dem Kunststoffmaterial führt. Es liegt somit ein Topfanker mit mechanisch fest integriertem Ringteil vor, der ein vorteilhaft geringes Gewicht aufweist.

Alle beschriebenen Ausführungsformen zeichnen sich im Vergleich zu herkömmlichen Topfankern durch geringeres Gewicht und wesentlich verbesserte Funktion hinsichtlich Bremsverhalten und Geräuschentwicklung aus, wobei durch den Wegfall einer Bremslüftung bei Notbetätigung ein weiterer wesentlicher Vorteil erzielt wird, der zu einer optimalen Erfüllung der Unfall-Verhütungsvorschriften beiträgt.

Für das Kunststoff-Formteil wird ein eine sehr hohe Wärmebeständigkeit aufweisendes Material, d. h. praktisch ein nicht brennbares Kunststoffmaterial verwendet, das im Zusammenwirken mit der gehäusefesten Bremsfläche bei dynamischer Belastung eine hohe Reibwirkung gewährleistet, bei statischer Belastung aber nur geringe Reibwerte aufweist, so daß im statischen Zustand ohne Lüftung der Bremse, das heißt ohne Verwendung zusätzlicher konstruktiver Maßnahmen ein Drehen der Welle von Hand ermöglicht wird.

Es wird somit eine insgesamt im Vergleich zu herkömmlichen Anordnungen wesentlich verbesserte Eigenschaften aufweisende Konusbremse geschaffen, wobei ein sich durch hohe Wirtschaftlichkeit auszeichnender Anker Verwendung findet, der nach

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dem Umspritzungsvorgang montagefertig ist und vor allem auch eine einfache Montage ermöglicht, da keinerlei Bremslüftung notwendig ist.

P/ch-T 2 Bezugszeichenliste

1 Gehäuse

2 Stator

3 Rotor

4 Rotorwelle

5 Gehäusedeckel

6 Kerbverzahnung

7 Druckfeder

8 Bremsfläche

9 Magnetisierbares Ringteil

10 Kunststoff-Formteil

11 Zentrale Hülse

12 Innenverzahnung

13 Außenring

14 Konische Außenumfangsfläche

15 Bodenwand

16 Radialstege

17 Ringausnehmung

18 Ansatz

19 Schwalbenschwanzförmige Ausnehmung 2 0 Druckscheibe

Claims

P/ch-T 2683 Schutzansprüche

1. Konusbremse für einen Elektromotor, insbesondere für einen Getriebemotor mit einem drehfest und axial verschiebbar auf der Rotorwelle (4) angrenzend an den Rotor (3) angeordneten und von diesem magnetisch anziehbaren Topfanker, dessen konische Außenumfangs-

flache (14) einer komplementär ausgebildeten, gehäusefesten Bremsfläche (8) gegenüberliegt und gegen diese Bremsfläche (8) durch eine Druckfeder (7) vorgespannt « ist,

dadurch gekennzeichnet , daß der Topfanker (6) aus einem einteiligen Kunststoff-Formteil (10) und einem magnetisierbaren Ringteil (9) besteht,

daß das Kunststoff-Formteil (10) eine zentrale Hülse (11) mit Innenverzahnung (12), einen Außenring (13) mit konischer Außenumfangsfläche (14) und eine Bodenfläche (15) aufweist, und

daß das mit dem Kunststoff-Formteil (10) kraft- und formschlüssig verbundene magnetisierbare Ringteil (9) die Bodenfläche (15) in deren Randbereich umfangsmäßig begrenzt.

2. Konusbremse nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet , daß zwischen der zentralen Hülse (11) und dem Außenring (13) mehrere insbesondere auch die Luftzirkulation fördernde Radialstege (16) vorgesehen sind.

3. Konusbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die konische Außenumfangsflache (14) des Außenrings (13) unter einem Winkel von 15 bis 30°, vorzugsweise unter einem Winkel von etwa 20° bezüglich der Vertikalen zur Bodenfläche (15) geneigt ist.

4. Konusbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß das metallische Ringteil (9) bodenseitig eine radial innenliegende Ringausnehmung (17) aufweist, in die sich die Kunststoff-Bodenfläche (15) erstreckt.

5. Konusbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß das metallische Ringteil (9) eine im Querschnitt schwalbenschwanzförmige, zur formschlüssigen Verzahnung mit dem Kunststoffmaterial bestimmte Ausnehmung (19) aufweist.

6. Konusbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß das metallische Ringteil (9) über die Kunststoff-Bodenfläche (15) geringfügig übersteht.

7. Konusbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß das metallische Ringteil (9) als Flachring ausgebildet ist und einen Ansatz (18) mit Gerad- und/oder Schrägflächen zur Schaffung von kraft- und formschlüssigen Verbindungen mit dem Kunststoffmaterial aufweist.

8. Konusbremse nach Anspruch 7,

dadurch gekennzeichnet , daß eine Konusfläche des Ansatzes (18) des metallischen Ringteils (9) parallel zur konischen Außenumfangsfläche (14) des Außenrings (13) verläuft.

9. Konusbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß das Verhältnis des maximalen Außendurchmessers der konischen Außenumfangsfläche (14) zur axialen Höhe dieser konischen Außenumfangsfläche im Bereich von 3 : bis 4 : 1 liegt und vorzugsweise etwa 1 : 3,6 beträgt.

10. Konusbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß das Material des Kunststoff-Formteils (10) derart gewählt ist, daß bei dynamischer Belastung ein hoher Reibwert und bei statischer Belastung ein geringer Reibwert bezüglich der gehäusefesten Bremsfläche (8) auftritt.

11. Konusbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß das Kunststoff-Formteil (10) aus einem unter Betriebsbedingungen nicht brennbaren Material besteht.

12. Konusbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Oberflächen des magnetisierbaren Ringteils (9) galvanisch behandelt sind.

13. Konusbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß das Kunststoff-Formteil (10) aus einem das magnetisierbare Ringteil (9) formschlüssig haltenden Spritzteil besteht.