WO2008095951A1 - Friction brake having an annular friction surface - Google Patents

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WO2008095951A1
WO2008095951A1 PCT/EP2008/051437 EP2008051437W WO2008095951A1 WO 2008095951 A1 WO2008095951 A1 WO 2008095951A1 EP 2008051437 W EP2008051437 W EP 2008051437W WO 2008095951 A1 WO2008095951 A1 WO 2008095951A1
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friction
brake
friction surface
annular
friction surfaces
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PCT/EP2008/051437
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Inventor
Marcus Ziegler
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/10Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters
    • H02K7/102Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters with friction brakes
    • H02K7/1021Magnetically influenced friction brakes
    • H02K7/1023Magnetically influenced friction brakes using electromagnets
    • H02K7/1025Magnetically influenced friction brakes using electromagnets using axial electromagnets with generally annular air gap
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    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D55/00Brakes with substantially-radial braking surfaces pressed together in axial direction, e.g. disc brakes
    • F16D2055/0004Parts or details of disc brakes
    • F16D2055/0058Fully lined, i.e. braking surface extending over the entire disc circumference
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    • F16D2121/18Electric or magnetic
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    • F16D2121/22Electric or magnetic using electromagnets for releasing a normally applied brake
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    • F16D2129/00Type of operation source for auxiliary mechanisms
    • F16D2129/06Electric or magnetic
    • F16D2129/065Permanent magnets

Definitions

  • the invention relates to a friction brake for a shaft and a receiving part, which are rotatable relative to each other about an axis of rotation, comprising two brake elements, of which the first brake element has a first friction surface and is mechanically connected to the receiving part and the second brake element has a second friction surface and is mechanically connected to the shaft, wherein an actuable electromagnetic coil is provided, whose magnetic force action can be switched on or off the two brake elements during a braking or holding operation against each other so that the two friction surfaces abut each other and touch each other in the region of a contact surface, a magnetic flux passes through the contact surface and one of the two friction surfaces has the shape of a concentric with the axis of rotation arranged annulus.
  • Such a friction brake is known for example from DE 100 46 903 C2. It is an emergency stop or holding brake of an electric drive.
  • the opposing friction surfaces of this friction brake are the same size and both circular. They each form in their entirety the given during the braking / holding contact surface. On the one hand, the latter should not be too large in order to maximize the magnetic flux density that passes through here, and thus the achievable magnetic holding force. On the other hand, the largest possible area is desirable for heat dissipation. The always in practice in this regard compromise can lead to a heat accumulation at the friction surfaces, especially in strong or long braking operations. As a result of the resulting overheating, a reduced braking or holding effect may occur.
  • the object of the invention is to provide a friction brake of the type described, which works reliably even during heavy or long braking.
  • the friction brake according to the invention is characterized in that the non-annular friction surface is equal to the contact surface and has an edge with respect to the axis of rotation radial direction component and the annular friction surface is greater than the contact surface ,
  • the contact surface is advantageously always only a partial surface of the larger annular friction surface.
  • the contact surface itself remains during the braking / holding process, in particular always the same size. It is preferably the same size as the other, that is, the non-annular friction surface.
  • the contact surface changes with the relative movement of the two friction surfaces against each other in particular their position relative to the larger annular friction surface.
  • each region of the larger annular friction surface is preferably at least once part of the contact surface.
  • the larger annular friction surface that is particularly favorable in terms of temperature does not lead to a deterioration of the magnetic flux relationships and the achievable magnetic holding force, since in this respect the entire larger friction surface does not depend on the contact surface.
  • the latter can be designed by appropriate dimensioning of the smaller non-annular friction surface so that magnetic saturation occurs and thus the magnetic flux density passing through the contact surface is particularly high.
  • friction brake according to the invention can be in
  • Circumferentially reach substantially constant braking torque. This applies in particular if the contact surface is arranged symmetrically or evenly distributed on the annular larger friction surface in a direction tangential to the axis of rotation ( circumferential direction).
  • the friction brake according to the invention can be used in various applications, for example, in an electric drive.
  • it may preferably also comprise other magnetic components, such as e.g. a permanent magnet integrated in particular in one of the two brake elements.
  • a variant in which at least one of the two friction surfaces is composed of a plurality of mutually separate partial friction surfaces is favorable. This favors the self-cleaning additionally.
  • non-annular friction surface can preferably be composed of a plurality of strip-shaped partial friction surfaces distributed uniformly in a circumferential direction relative to the axis of rotation. This geometry shape is simple. It can be easily manufactured.
  • the strip-shaped partial friction surfaces are each directed radially outward, resulting in a particularly good ventilation and cooling of the friction surface (s).
  • This effect is further increased by the strip-shaped partial friction surfaces are in particular each inclined relative to the radial direction.
  • this also has a favorable effect on self-cleaning. Dirt particles are then removed from the friction surfaces particularly effectively.
  • the strip-shaped partial friction surfaces are each bent, in particular as circular ring segments. So you have, for example, the cross-sectional shape of a fan or grand piano. This results in further advantages in terms of cooling.
  • the non-annular friction surface on a closed strip shape which results from a superposition of a circular function with a sine function. It then has e.g. the shape of a rounded polygon or a circular ring with symmetrically distributed indentations and indentations. In particular, it is possible for three bulges and indentations to be distributed in alternating sequence over the circumference of the circumference.
  • the first brake element has a first and a second magnetic pole which are formed by mutually separate partial friction surfaces of the multi-part first friction surface.
  • the magnetic circuit of a permanently excited and electromagnetically operated friction brake can be realized particularly easily.
  • each magnetic pole at least two sectionreib lakes are assigned and alternate the two magnetic poles respectively associated Operareib lakes in the circumferential direction.
  • the magnetic flux between adjacent partial friction surfaces, which are each assigned to a different magnetic pole, then closes in particular tangentially over the larger annular friction surface of the other friction element.
  • the river only has the NEN gap formed between the adjacent partial friction, for which during the braking / holding operation also the pressed-on other friction element is available. Another gap as in the prior art is eliminated.
  • the part friction surfaces are arranged at the same distance from the axis of rotation. There is then only an effective radius for the resulting brake torque, so that always the same conditions are guaranteed.
  • the magnetic flux between adjacent sectionreib lake closes tangentially.
  • each magnetic pole prefferably, it is also possible for each magnetic pole to have a claw which surrounds its associated partial friction surfaces and for the two claws to engage in contact with one another in the region of the partial friction surfaces.
  • Each of the claws creates a mechanical and also magnetic connection between the partial friction surfaces belonging to the respective magnetic pole, in particular beyond the plane of the partial friction surfaces.
  • 1 and 2 show two embodiments of friction brakes with a formed between two friction surfaces
  • FIG. 9 shows a brake element with a multi-part friction surface of a friction brake with two contacting within a common circumferential zone magnetic poles and
  • FIGS. 10 and 11 show two exemplary embodiments of the arrangement of the two magnetic poles of the braking element according to FIG. 9, which are distributed in the peripheral zone and which are formed by partial friction surfaces.
  • FIGS. 1 to 11 Corresponding parts are provided in FIGS. 1 to 11 with the same reference numerals.
  • the drive 2 comprises one around a
  • the friction brake 1 consists essentially of two
  • Brake elements 7 and 8 together of which the first brake element 7 comprises a predominantlypol body 9, a permanent magnet 10, an inner pole body 11 and arranged between the Wegpol- body 9 and the inner pole body 11 electrically switched on and off solenoid 12 ,
  • the outer pole body 9 and the inner pole body 11 each have, as the main component, a cylinder arranged concentrically with the axis of rotation 3, wherein a radius R2 of the cylinder of the outer pole body pers 9 is greater than a radius Rl of the cylinder of the êtpol body 11.
  • the first brake element 7 is mechanically fixed by means of a mounting or connecting flange of the inner pole body 11 with the stator 6 and thus also with the bearing 5.
  • At axial end faces ofthinkpol- body 9 and the inner pole body 11 each have a Detailreib nature 13 and 14, which together form the friction surface 15 of the first brake element 7.
  • the second brake element 8 is designed as an anchor plate or yoke. It is by means of a spring mechanism 16 and a holding body 17 only shown schematically against rotation with the shaft 4 and thus also connected to a rotor of the electric drive 2 not shown in detail. This connection permits axial movement in the direction of the axis of rotation 3 and relative to the shaft 4.
  • the spring mechanism 16 is designed, for example, as a flat spring.
  • the second brake element 8 has an annular friction surface 18.
  • the permanent magnet 10 generates a magnetic field which emerges perpendicularly from the outer pole body 9 or inner pole body 11 at the partial friction surfaces 13 and 14. Magnetic poles are thus formed on the partial friction surfaces 13 and 14.
  • the magnetic field exiting here causes magnetic attraction forces acting in the axial direction on the yoke of the second brake element 8.
  • the solenoid 12 When the solenoid 12 is de-energized, the yoke of the second brake element 8 is pressed with its friction surface 18 against the partial friction surfaces 13 and 14 of the first brake element 7 because of these attractive forces.
  • a further embodiment shown in FIG. 2 of a permanent magnetically excited and electromagnetically actuated friction brake 20 has a similar structure to the friction brake 1.
  • An essential difference is that the yoke of the second brake element 8 only has the partial friction surface 13 of the outer pole body 9 during the braking process , so only one magnetic pole, contacted.
  • the friction brake 20 thus has at its first brake element 7 only a one-piece friction surface 21, which is formed exclusively by the Generalreib Chemistry 13. The latter again determines the contact surface to the yoke of the second brake element 8 during the braking process.
  • the first brake element 7 has a slightly modified inner pole body 22, whose cylinder is slightly longer than in the friction brake 1 and extends into a central recess of the yoke of the second brake element 8. Between the cylinder end extending into the recess and the yoke of the second brake element 8 is a radial gap 23 is provided, which is to be bridged by the magnetic flux in both the braked and unbraked state.
  • the brake torque behavior improves because instead of the two effective radii Rl and R2 only the outer radius R2 is decisive.
  • fluctuations in the brake torque which otherwise occur due to a different removal of material at the surfaces defined by the two radii R1 and R2, that is to say at the partial friction surfaces 13 and 14, can be avoided.
  • the two friction surfaces are always different in size. So you have a different total area.
  • the larger friction surface is in particular circular.
  • the smaller friction surface is shaped such that a contact surface formed between the two friction surfaces during the braking operation covers all areas of the larger friction surface when the two friction surfaces are rotated once around the rotation axis 3 relative to one another.
  • the smaller friction surface has an edge or at least one edge region with a radial direction component which differs from zero relative to the rotation axis 3.
  • a friction surface is understood as meaning an area of the first or the second friction element 7 or 8, which may in principle be involved in the friction during a braking operation. This may be a single contiguous surface or a plurality of partial surfaces separated from one another at least in the friction plane. Beyond the friction plane, however, the areas forming the partial surfaces can also be connected to one another mechanically.
  • the instantaneous intersection of the friction surfaces of the first or second friction element 7 or 8 is understood as the contact surface. While the friction surfaces are given by the chosen design and also remain unchanged, the contact surface generally changes its position relative to the larger annular friction surface during a braking operation. The contact surface is always equal to the smaller friction surface in the embodiments shown in Figures 3 to 8.
  • the size of the contact surface of the respective friction brake results from the requirements of the contact force between the two brake elements 7 and 8. To increase the heat dissipation, the larger annular friction surface can be further increased, while at the same time the contact surface and thus the contact pressure and the braking effect to change.
  • FIG. 3 a combination of an annular friction surface 24 of the yoke of the second brake element 8 with a closed, non-annular, smaller friction surface 25 of the outer pole body 9 is comparable to a friction brake as shown in FIG. In this example, therefore, only one magnetic pole is contacted during a braking / holding operation.
  • the friction surface 25, which has a smaller strip width than the friction surface 24, is formed by a superposition of a circular ring shape with a sinusoidal shape. Distributed uniformly over the circumferential length, a total of three sine periods are provided.
  • the three protrusions 26 of the friction surface 25 thus formed extend, in particular, as far as the outer circumference of the larger friction surface 24, whereas the indentations 27 extend in particular to the inner circumference of the friction surface 24.
  • the friction surface 25 in the embodiment has approximately the shape of a rounded triangle.
  • combinations of the annular friction surface 24 with a multi-part friction surface 28 or 29 of the outer-pole body 9 are comparable to a friction brake as shown in FIG.
  • the friction surfaces 28 and 29 are each composed of a plurality of (in the example six) strip-shaped partial friction surfaces 30 and 31 arranged uniformly distributed in the circumferential direction.
  • the latter can be formed, for example, by axially projecting strip-shaped webs on the axial end face of the outer pole body 9.
  • partial friction surfaces 30 are straight, radially outwardly extending strip segments which cover the annular width of friction surface 24.
  • the partial friction surfaces 30 are arranged in a star shape.
  • the part friction surfaces 31 are also outwardly extending strip segments, which, however, have a convexity directed outward (i.e., toward the outer periphery of the friction surface 24) and an inclination with respect to the radial direction. They are shaped in the manner of a fan or wing cross-section. The partial friction surfaces 31 also cover the full annular width of the friction surface 24.
  • FIGS. 6 to 8 combinations of friction surfaces of a friction brake are comparable to those shown in FIG. During the braking / holding process, therefore, both the outer pole body 9 and the inner pole body 11 are involved in contacting the yoke of the second braking element 8.
  • a friction surface 32 assigned to the first brake element 7 is provided with two closed non-annular partial friction surfaces 33 and 34.
  • the partial friction surfaces 33 and 34 each have a shape comparable to that of the friction surface 25 according to FIG. 3.
  • the partial friction surface 34 of the inner pole body 11 is placed completely within the partial friction surface 33 of the outer pole body 9.
  • both friction surfaces are segmented.
  • the first brake element 7 has a two-part friction surface 37 with annular friction surfaces 38 and 39 provided on the outer pole body 9 and on the inner pole body 11.
  • the friction surface 37 of the first friction element 7 is larger than the friction surface 35 of the second friction element 8th.
  • the combination according to FIG. 8 is a mixed form of the combinations according to FIGS. 5 and 7.
  • the outer pole body 9 and the inner pole body 11 are provided with a multi-part friction surface 40 with curved partial friction surfaces 41 and 42, respectively.
  • the latter are each formed as subregions of the strip-shaped curved partial friction surfaces 31 according to FIG. Due to the embodiment with two magnetic poles, each of the partial friction surfaces 31 is divided into the outer partial friction surface 41 and the inner partial friction surface 42 by removing an intermediate region.
  • a friction surface 43 of the yoke of the second brake element 8 is in the embodiment of FIG 8 also in two parts with two annular Operaib lake 44 and 45 executed. Alternatively, however, the single-part annular friction part 24 could just as well be used.
  • the friction surfaces 25, 29, 32, 35 and 40 according to FIG 3, 5, 6, 7 and 8 differ in their shape from a purely radial or purely tangential shape. This favors a self-cleaning cleaning effect. Dirt particles are picked up during a rotational movement and conveyed to the outer edge and thus out of the area of the friction surfaces.
  • FIG. 9 a section, namely a modified first brake element 47, is shown in a perspective view from a further exemplary embodiment of a friction brake 46.
  • the friction brake 46 also contains a second brake element 8 in a yoke shape, not illustrated in FIG. 9, and in particular with an annular friction surface comparable to the friction surface 24.
  • the outer pole body is claw-shaped in the region of the one axial end side. It represents in the embodiment of FIG 9, a suddenlypol- claw 49 with circumferentially uniformly distributed axially projecting annular segments 50, wherein between adjacent circular ring segments 50 each have a recess 51 is provided.
  • an inner pole claw 53 provided with claw arms 52 is placed on this axial end side.
  • Each of the claw arms 52 extends into one of the recesses 51 without touching the outside pole claw 49.
  • the inner pole claw 53 and the outer pole claw 49 thus engage with each other without contact.
  • axially projecting webs are arranged within the peripheral zone 48. Their axial surfaces form a multipart friction surface 56 of the first brake element 47.
  • the part friction surfaces 54 are assigned to the outer pole and the part friction surfaces 55 to the inner pole.
  • the part friction surfaces 54 and 55 at the same time determine the given during a braking / holding operation contact surface with the yoke of the second brake element 8, not shown in FIG 9.
  • a magnetic flux 57 between the inner pole and the outer pole terminates tangentially via the yoke of the second brake element 8 in the frictional brake 46.
  • Yoke of the second braking element 8 is indicated in FIG 9 by a slightly stronger line thickness.
  • the contact surface also changes in the case of the friction brake 46 with respect to the larger annular friction surface 24 (not shown in FIG. 9) during a braking operation.
  • the heat can then be dissipated so that an advantageous cooling of the friction surfaces 56 and 24 takes place.
  • the webs forming the part friction surfaces 54 and 55 each have the shape of a circular ring segment.
  • the webs forming the part friction surfaces 54 and 55 each have the shape of a circular ring segment.
  • FIGS. 10 and 11 Alternative embodiments are shown in FIGS. 10 and 11.
  • partial friction surfaces 59 assigned to the outer pole and partial friction surfaces 60 assigned to the inner pole are provided, which extend radially outward within the common circumferential zone 48 in each case as straight strip segments.
  • the radial outer ends of the sectionreib lake 59 and 60 are rounded.
  • partial friction surfaces 61 assigned to the outer pole and partial friction surfaces 62 assigned to the inner pole are provided which extend outwardly within the common circumferential zone 48 as straight strip segments and inclined relative to the radial direction. The inclination favors self-cleaning of the involved friction surfaces of dirt particles.
  • the yoke of the second brake element 8 may have a fan wheel structure in all of the above exemplary embodiments on a side remote from the friction surface.
  • the respective friction brake may preferably be arranged in the region of a winding head of an electrical winding provided in the stator 6 of the electric drive 2. Then, the cooling effect achieved on account of the special refinements of the friction brakes can at the same time also be used for cooling the otherwise usually uncooled winding head.
  • the brake according to the invention can also be used in automotive technology for braking trucks, cars and two-wheeled vehicles.

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Abstract

The invention relates to a friction brake which can be used for a shaft and a bearing part that can be rotated in relation to each other about a rotational axis (3). The friction brake comprises two brake elements: the first brake element has a first friction surface (25) and has to be mechanically connected to the bearing part, and the second brake element has a second friction surface (24) and has to be mechanically connected to the shaft. The connectible and disconnectible magnetic effect of an activatable electromagnetic coil forces the two brake elements against each other during a braking action or stop in such a manner that the two friction surfaces (24, 25) rest one on the other and contact each other in the area of a contact surface. A magnetic flux passes through the contact surface. One of the friction surfaces (24) is in the shape of an annulus that is arranged concentrically to the rotational axis (3). The non-annular friction surface (25) is equal to the contact surface and has an edge with a radial direction component in relation to the rotational axis (3). The annular friction surface (24) is larger than the contact surface.

Description

Beschreibungdescription
Reibungsbremse mit einer kreisringförmigen ReibflächeFriction brake with an annular friction surface
Die Erfindung betrifft eine Reibungsbremse für eine Welle und ein Aufnahmeteil, die relativ zueinander um eine Drehachse drehbar sind, umfassend zwei Bremselemente, von denen das erste Bremselement eine erste Reibfläche aufweist und mechanisch mit dem Aufnahmeteil zu verbinden ist sowie das zweite Bremselement eine zweite Reibfläche aufweist und mechanisch mit der Welle zu verbinden ist, wobei eine betätigbare elektromagnetische Spule vorgesehen ist, deren zu- oder abschaltbare Magnetkraftwirkung die beiden Bremselemente während eines Brems- oder Haltevorgangs so gegeneinander presst, dass die beiden Reibflächen aneinander anliegen und sich im Bereich einer Kontaktfläche berühren, ein magnetischer Fluss durch die Kontaktfläche hindurchtritt und eine der beiden Reibflächen die Form eines konzentrisch zur Drehachse angeordneten Kreisrings hat.The invention relates to a friction brake for a shaft and a receiving part, which are rotatable relative to each other about an axis of rotation, comprising two brake elements, of which the first brake element has a first friction surface and is mechanically connected to the receiving part and the second brake element has a second friction surface and is mechanically connected to the shaft, wherein an actuable electromagnetic coil is provided, whose magnetic force action can be switched on or off the two brake elements during a braking or holding operation against each other so that the two friction surfaces abut each other and touch each other in the region of a contact surface, a magnetic flux passes through the contact surface and one of the two friction surfaces has the shape of a concentric with the axis of rotation arranged annulus.
Eine derartige Reibungsbremse ist beispielsweise aus der DE 100 46 903 C2 bekannt. Sie ist eine Notstop- oder Haltebremse eines elektrischen Antriebs. Die gegeneinander wirkenden Reibflächen dieser Reibungsbremse sind gleich groß und beide kreisringförmig. Sie bilden jeweils in ihrer Gänze die während des Brems-/Haltevorgangs gegebene Kontaktfläche. Letztere sollte einerseits nicht zu groß sein, um die hier hindurchtretende Magnetflussdichte und damit die erzielbare magnetische Haltekraft zu maximieren. Andererseits ist zur Wärmeabfuhr eine möglichst große Fläche wünschenswert. Der in der Praxis diesbezüglich stets zu schließende Kompromiss kann insbesondere bei starken oder langen Bremsvorgängen dazu führen, dass sich an den Reibflächen ein Wärmestau ausbildet. Als Folge der resultierenden Überhitzung kann es zu einer re- duzierten Brems- oder Haltewirkung kommen. Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, eine Reibungsbremse der eingangs bezeichneten Art anzugeben, die auch bei starken oder langen Bremsvorgängen zuverlässig arbeitet.Such a friction brake is known for example from DE 100 46 903 C2. It is an emergency stop or holding brake of an electric drive. The opposing friction surfaces of this friction brake are the same size and both circular. They each form in their entirety the given during the braking / holding contact surface. On the one hand, the latter should not be too large in order to maximize the magnetic flux density that passes through here, and thus the achievable magnetic holding force. On the other hand, the largest possible area is desirable for heat dissipation. The always in practice in this regard compromise can lead to a heat accumulation at the friction surfaces, especially in strong or long braking operations. As a result of the resulting overheating, a reduced braking or holding effect may occur. The object of the invention is to provide a friction brake of the type described, which works reliably even during heavy or long braking.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs 1. Die erfindungsgemäße Reibungsbremse zeichnet sich dadurch aus, dass die nicht kreisringförmige Reibfläche gleich der Kontaktfläche ist und einen Rand mit einer bezogen auf die Drehachse radialen Richtungskomponente hat und die kreisringförmige Reibfläche größer als die Kontaktfläche ist.This problem is solved by the features of independent claim 1. The friction brake according to the invention is characterized in that the non-annular friction surface is equal to the contact surface and has an edge with respect to the axis of rotation radial direction component and the annular friction surface is greater than the contact surface ,
Bei der erfindungsgemäßen Reibungsbremse ist die Kontaktfläche vorteilhafterweise stets nur eine Teilfläche der größeren ringförmigen Reibfläche. Die Kontaktfläche selbst bleibt während des Brems-/Haltevorgangs insbesondere stets gleich groß. Sie ist vorzugsweise nämlich genauso groß wie die andere, also die nicht kreisringförmige Reibfläche. Die Kontaktfläche verändert aber mit der Relativbewegung der beiden Reibflächen gegeneinander insbesondere ihre Position bezüglich der größeren ringförmigen Reibfläche.In the friction brake according to the invention, the contact surface is advantageously always only a partial surface of the larger annular friction surface. The contact surface itself remains during the braking / holding process, in particular always the same size. It is preferably the same size as the other, that is, the non-annular friction surface. However, the contact surface changes with the relative movement of the two friction surfaces against each other in particular their position relative to the larger annular friction surface.
Dadurch verteilt sich die entstehende Reibungswärme auf die verglichen mit der Kontaktfläche größere ringförmige Reibflä- che. Dort resultiert eine geringere Energiedichte, so dass sich der Temperatureinfluss weniger stark bemerkbar macht. Vor allem bei kurzen, aber starken Bremsvorgängen können adiabatische Verhältnisse auftreten, bei denen sich die gesamte an der Kontaktfläche entstehende Wärmeenergie an den Reibflä- chen sammelt. Die Wärmekapazität der beteiligten Komponenten der Bremselemente spielt dabei eine untergeordnete Rolle. Entscheidend sind dagegen die Verhältnisse an den Reibflächen .As a result, the resulting frictional heat is distributed over the larger annular friction surface compared to the contact surface. There results a lower energy density, so that the influence of temperature makes less noticeable. Especially in the case of short but strong braking processes, adiabatic conditions can occur in which the entire heat energy arising at the contact surface collects on the friction surfaces. The heat capacity of the involved components of the brake elements plays a minor role. On the other hand, the conditions on the friction surfaces are decisive.
Aufgrund der größeren verfügbaren Reibfläche und, da sich bei der erfindungsgemäßen Reibungsbremse die Kontaktfläche zusammen mit der nicht kreisringförmigen Reibfläche über die größere kreisringförmige Reibfläche hinweg bewegt, kommt es ent- weder gar nicht mehr oder erst bei sehr viel stärkeren Bremsbelastungen zu dem ansonsten bei gleich bleibender Kontaktfläche drohenden Wärmestau zwischen den beiden Reibflächen. Bei der erfindungsgemäßen Reibungsbremse ist eine größere Fläche an dem Reibungsprozess beteiligt. Dadurch reduziert sich die insgesamt aufgrund der Reibungswärme einstellende Temperaturerhöhung. Die niedrigeren Temperaturen bewahren bei Verwendung der derzeit gängigen Bremswerkstoffe eine hohe Bremskraftwirkung und führen außerdem zu einem geringeren Verschleiß.Due to the larger available friction surface and, since in the friction brake according to the invention the contact surface moves together with the non-annular friction surface over the larger annular friction surface, it occurs neither at all or only at much stronger braking loads to the otherwise at a constant contact surface impending heat accumulation between the two friction surfaces. In the friction brake according to the invention, a larger area is involved in the friction process. This reduces the overall increase in temperature due to the frictional heat. The lower temperatures maintain a high braking force when using the currently common brake materials and also lead to less wear.
Außerdem kann das die Reibungsbremse umgebende Medium, also z.B. Luft, die Bereiche der ringförmigen Reibfläche kühlen, die gerade nicht die Kontaktfläche bilden. Auch dies trägt zu den vergleichsweise niedrigen Betriebstemperaturen bei. Die aktuell nicht am Bremsprozess beteiligten Bereiche der ringförmigen Reibfläche sind insbesondere frei zugänglich und werden somit gekühlt. Zu einem anderen Zeitpunkt tragen aber auch diese Bereiche wieder zu dem Bremsvorgang bei. Während einer Relativdrehung um 360° zwischen den beiden Reibflächen ist vorzugsweise jeder Bereich der größeren kreisringförmigen Reibfläche mindestens einmal Teil der Kontaktfläche.In addition, the medium surrounding the friction brake, e.g. Air, the areas of the annular friction surface cool, just do not form the contact surface. This also contributes to the comparatively low operating temperatures. The areas of the annular friction surface currently not involved in the braking process are in particular freely accessible and are thus cooled. At another time, however, these areas also contribute to the braking process again. During a relative rotation through 360 ° between the two friction surfaces, each region of the larger annular friction surface is preferably at least once part of the contact surface.
Die unter Temperaturgesichtspunkten also besonders günstige größere kreisringförmige Reibfläche führt aber andererseits nicht zu einer Verschlechterung der Magnetflussverhältnisse und der erzielbaren magnetischen Haltekraft, da es diesbezüglich nicht auf die gesamte größere Reibfläche, sondern nur auf die Kontaktfläche ankommt. Letztere kann durch entspre- chende Dimensionierung der kleineren nicht kreisringförmigen Reibfläche so ausgelegt werden, dass magnetische Sättigung auftritt und damit die durch die Kontaktfläche hindurchtretende magnetische Flussdichte besonders hoch ist.On the other hand, the larger annular friction surface that is particularly favorable in terms of temperature does not lead to a deterioration of the magnetic flux relationships and the achievable magnetic holding force, since in this respect the entire larger friction surface does not depend on the contact surface. The latter can be designed by appropriate dimensioning of the smaller non-annular friction surface so that magnetic saturation occurs and thus the magnetic flux density passing through the contact surface is particularly high.
Aufgrund des an der nicht kreisringförmigen Reibfläche vorgesehenen Rands mit der radialen Richtungskomponente wird ein gewisser Selbstreinigungseffekt erreicht, der bei zwei deckungsgleichen kreisringförmigen Reibflächen gemäß dem Stand der Technik unmöglich ist. Schmutz- und/oder Verschleißpartikel werden durch den Rand mit der radialen Richtungskomponente aus dem Bereich der Reibflächen wegbefördert.Due to the provided on the non-annular friction surface edge with the radial direction component, a certain self-cleaning effect is achieved in two congruent annular friction surfaces according to the state the technology is impossible. Dirt and / or wear particles are carried away by the edge with the radial direction component of the area of the friction surfaces.
Mit der erfindungsgemäßen Reibungsbremse lässt sich ein inWith the friction brake according to the invention can be in
Umfangsrichtung im Wesentlichen konstantes Bremsmoment erreichen. Dies gilt insbesondere, wenn die Kontaktfläche in bezogen auf die Drehachse tangentialer Richtung (= Umfangsrich- tung) symmetrisch oder gleichmäßig verteilt auf der ringför- migen größeren Reibfläche angeordnet ist.Circumferentially reach substantially constant braking torque. This applies in particular if the contact surface is arranged symmetrically or evenly distributed on the annular larger friction surface in a direction tangential to the axis of rotation (= circumferential direction).
Die erfindungsgemäße Reibungsbremse kann bei verschiedenen Anwendungen zum Einsatz kommen, beispielsweise auch bei einem elektrischen Antrieb. Außer der betätigbaren elektromagneti- sehen Spule kann sie vorzugsweise auch noch weitere magnetische Komponenten, wie z.B. einen insbesondere in eines der beiden Bremselemente integrierten Permanentmagneten, enthalten .The friction brake according to the invention can be used in various applications, for example, in an electric drive. In addition to the actuatable electromagnetic coil, it may preferably also comprise other magnetic components, such as e.g. a permanent magnet integrated in particular in one of the two brake elements.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Reibungsbremse ergeben sich aus den Merkmalen der von Anspruch 1 abhängigen Ansprüche.Advantageous embodiments of the friction brake according to the invention will become apparent from the features of the dependent claims of claim 1.
Günstig ist eine Variante, bei der sich mindestens eine der beiden Reibflächen aus mehreren voneinander getrennten Teilreibflächen zusammensetzt. Dies begünstigt die Selbstreinigung zusätzlich.A variant in which at least one of the two friction surfaces is composed of a plurality of mutually separate partial friction surfaces is favorable. This favors the self-cleaning additionally.
Weiterhin kann sich die nicht kreisringförmige Reibfläche vorzugsweise aus mehreren in einer bezogen auf die Drehachse angegebenen Umfangsrichtung gleichmäßig verteilten streifenförmigen Teilreibflächen zusammensetzen. Diese Geometrieform ist einfach. Sie kann leicht gefertigt werden.Furthermore, the non-annular friction surface can preferably be composed of a plurality of strip-shaped partial friction surfaces distributed uniformly in a circumferential direction relative to the axis of rotation. This geometry shape is simple. It can be easily manufactured.
Gemäß einer anderen bevorzugten Variante sind die streifenförmigen Teilreibflächen jeweils radial nach außen gerichtet, wodurch sich eine besonders gute Belüftung und Kühlung der Reibfläche (n) ergeben. Dieser Effekt wird weiter gesteigert, indem die streifenförmigen Teilreibflächen insbesondere jeweils gegenüber der radialen Richtung geneigt sind. Außerdem wirkt sich dies auch günstig auf die Selbstreinigung aus. Schmutzpartikel werden dann besonders effektiv von den Reibflächen entfernt.According to another preferred variant, the strip-shaped partial friction surfaces are each directed radially outward, resulting in a particularly good ventilation and cooling of the friction surface (s). This effect is further increased by the strip-shaped partial friction surfaces are in particular each inclined relative to the radial direction. In addition, this also has a favorable effect on self-cleaning. Dirt particles are then removed from the friction surfaces particularly effectively.
Vorzugsweise sind außerdem die streifenförmigen Teilreibflächen jeweils gebogen, insbesondere als Kreisringsegmente, ausgebildet. Sie haben also beispielsweise die Querschnitts- form eines Lüfters oder Flügels. Dadurch ergeben sich weitere Vorteile hinsichtlich der Kühlung.Preferably, in addition, the strip-shaped partial friction surfaces are each bent, in particular as circular ring segments. So you have, for example, the cross-sectional shape of a fan or grand piano. This results in further advantages in terms of cooling.
Bei einer weiteren günstigen Ausgestaltung weist die nicht kreisringförmige Reibfläche eine geschlossene Streifenform auf, die sich durch eine Überlagerung einer Kreisfunktion mit einer Sinusfunktion ergibt. Sie hat dann z.B. die Form eines abgerundeten Mehrecks oder eines Kreisrings mit symmetrisch verteilten Aus- und Einbuchtungen. Insbesondere ist es möglich, dass über den Kreisumfang verteilt jeweils drei Aus- und Einbuchtungen in abwechselnder Reihenfolge vorgesehen sind.In a further advantageous embodiment, the non-annular friction surface on a closed strip shape, which results from a superposition of a circular function with a sine function. It then has e.g. the shape of a rounded polygon or a circular ring with symmetrically distributed indentations and indentations. In particular, it is possible for three bulges and indentations to be distributed in alternating sequence over the circumference of the circumference.
Günstig ist außerdem eine Variante, bei der das erste Bremselement einen ersten und einen zweiten Magnetpol aufweist, die durch voneinander getrennte Teilreibflächen der mehrteilig ausgeführten ersten Reibfläche gebildet sind. So lässt sich insbesondere der Magnetkreis einer permanent erregten und elektromagnetisch geschalteten Reibungsbremse besonders einfach realisieren.Also favorable is a variant in which the first brake element has a first and a second magnetic pole which are formed by mutually separate partial friction surfaces of the multi-part first friction surface. In particular, the magnetic circuit of a permanently excited and electromagnetically operated friction brake can be realized particularly easily.
Vorteilhafterweise ist es außerdem vorgesehen, dass jedem Magnetpol mindestens zwei Teilreibflächen zugeordnet sind und sich die den beiden Magnetpolen jeweils zugeordneten Teilreibflächen in Umfangsrichtung abwechseln. Der magnetische Fluss zwischen benachbarten Teilreibflächen, die jeweils einem anderen Magnetpol zugewiesen sind, schließt sich dann insbesondere tangential über die größere ringförmige Reibfläche des anderen Reibelements. Der Fluss hat damit nur den ei- nen zwischen den benachbarten Teilreibflächen gebildeten Spalt zu überbrücken, wofür während des Brems-/Haltevorgangs zudem das angepresste andere Reibelement zur Verfügung steht. Ein weiterer Spalt wie beim Stand der Technik entfällt.Advantageously, it is also provided that each magnetic pole at least two Teilreibflächen are assigned and alternate the two magnetic poles respectively associated Teilreibflächen in the circumferential direction. The magnetic flux between adjacent partial friction surfaces, which are each assigned to a different magnetic pole, then closes in particular tangentially over the larger annular friction surface of the other friction element. The river only has the NEN gap formed between the adjacent partial friction, for which during the braking / holding operation also the pressed-on other friction element is available. Another gap as in the prior art is eliminated.
Gemäß einer weiteren günstigen Ausgestaltung sind die Teilreibflächen mit gleichem Abstand zur Drehachse angeordnet. Es gibt dann nur einen wirksamen Radius für das resultierende Bremsdrehmoment, so dass stets gleiche Verhältnisse gewähr- leistet sind. Außerdem schließt sich bei dieser Ausgestaltung der Magnetfluss zwischen benachbarten Teilreibflächen tangential.According to a further advantageous embodiment, the part friction surfaces are arranged at the same distance from the axis of rotation. There is then only an effective radius for the resulting brake torque, so that always the same conditions are guaranteed. In addition, in this embodiment, the magnetic flux between adjacent Teilreibflächen closes tangentially.
Vorzugsweise ist es außerdem möglich, dass jeder Magnetpol eine die ihm zugeordneten Teilreibflächen umfassende Klaue hat und die beiden Klauen im Bereich der Teilreibflächen berührungslos ineinander greifen. Jede der Klauen schafft insbesondere jenseits der Ebene der Teilreibflächen eine mechanische und auch magnetische Verbindung zwischen den zum je- weiligen Magnetpol gehörigen Teilreibflächen. Dadurch resultiert trotz der verschiedenen Teilreibflächen nur eine sehr geringe Anzahl an benötigten Einzelkomponenten. Die Montage vereinfacht sich somit.Preferably, it is also possible for each magnetic pole to have a claw which surrounds its associated partial friction surfaces and for the two claws to engage in contact with one another in the region of the partial friction surfaces. Each of the claws creates a mechanical and also magnetic connection between the partial friction surfaces belonging to the respective magnetic pole, in particular beyond the plane of the partial friction surfaces. As a result, despite the various partial friction surfaces, only a very small number of required individual components results. The assembly is thus simplified.
Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. Es zeigt:Further features, advantages and details of the invention will become apparent from the following description of exemplary embodiments with reference to the drawing. It shows:
FIG 1 und 2 zwei Ausführungsbeispiele von Reibungsbremsen mit einer zwischen zwei Reibflächen gebildeten1 and 2 show two embodiments of friction brakes with a formed between two friction surfaces
Kontaktfläche und mit einem bzw. zwei kontaktierenden Magnetpol/en,Contact surface and with one or two contacting magnetic poles,
FIG 3 zwei verschieden große jeweils einteilige Reibflächen einer Reibungsbremse mit einem kontak- tierenden Magnetpol,3 shows two different sized one-piece friction surfaces of a friction brake with a contacting magnetic pole,
FIG 4 und 5 eine kreisringförmige größere Reibfläche und eine mehrteilige kleinere Reibfläche einer Rei- bungsbremse mit einem kontaktierenden Magnetpol,4 and 5 an annular larger friction surface and a multi-part smaller friction surface of a friction exercise brake with a contacting magnetic pole,
FIG 6 eine kreisringförmige größere Reibfläche und eine zweiteilige kleinere Reibfläche einer Rei- bungsbremse mit zwei kontaktierenden Magnetpolen,6 shows an annular larger friction surface and a two-part smaller friction surface of a friction brake with two contacting magnetic poles,
FIG 7 und 8 zwei verschieden große jeweils mehrteilige7 and 8 two different sized each multipart
Reibflächen einer Reibungsbremse mit zwei kontaktierenden Magnetpolen, FIG 9 ein Bremselement mit einer mehrteiligen Reibfläche einer Reibungsbremse mit zwei innerhalb einer gemeinsamen Umfangszone kontaktierenden Magnetpolen und9 shows a brake element with a multi-part friction surface of a friction brake with two contacting within a common circumferential zone magnetic poles and
FIG 10 und 11 zwei Ausführungsbeispiele für die in der Um- fangszone verteilte Anordnung der durch Teilreibflächen gebildeten zwei Magnetpole des Bremselements gemäß FIG 9.FIGS. 10 and 11 show two exemplary embodiments of the arrangement of the two magnetic poles of the braking element according to FIG. 9, which are distributed in the peripheral zone and which are formed by partial friction surfaces.
Einander entsprechende Teile sind in FIG 1 bis 11 mit densel- ben Bezugszeichen versehen.Corresponding parts are provided in FIGS. 1 to 11 with the same reference numerals.
In FIG 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer permanentmagnetisch erregten und elektromagnetisch betätigbaren Reibungsbremse 1 für einen elektrischen Antrieb 2 in Form eines Elektromotors gezeigt. Der Antrieb 2 umfasst eine um eine1 shows an embodiment of a permanently magnetically excited and electromagnetically actuated friction brake 1 for an electric drive 2 in the form of an electric motor. The drive 2 comprises one around a
Drehachse 3 drehantreibbare Welle 4, die mittels eines Lagers 5 in einem nur schematisch und ausschnittsweise gezeigten Ständer 6 des Antriebs 2 drehbar gelagert ist.Rotary axis 3 rotatably driven shaft 4, which is rotatably supported by means of a bearing 5 in a stator 6 of the drive 2 shown only schematically and partially.
Die Reibungsbremse 1 setzt sich im Wesentlichen aus zweiThe friction brake 1 consists essentially of two
Bremselementen 7 und 8 zusammen, von denen das erste Bremselement 7 einen Außenpol-Körper 9, einen Permanentmagneten 10, einen Innenpol-Körper 11 und eine zwischen dem Außenpol- Körper 9 und dem Innenpol-Körper 11 angeordnete elektrisch zu- und abschaltbare Magnetspule 12 umfasst. Der Außenpol- Körper 9 und der Innenpol-Körper 11 haben als Hauptkomponente jeweils einen konzentrisch zur Drehachse 3 angeordneten Zylinder, wobei ein Radius R2 des Zylinders des Außenpol-Kör- pers 9 größer ist als ein Radius Rl des Zylinders des Innenpol-Körpers 11. Das erste Bremselement 7 ist mittels eines Befestigungs- oder Verbindungsflansches des Innenpol-Körpers 11 mechanisch fest mit dem Ständer 6 und damit auch mit dem Lager 5 verbunden. An axialen Stirnseiten haben der Außenpol- Körper 9 und der Innenpol-Körper 11 jeweils eine Teilreibfläche 13 bzw. 14, die zusammen die Reibfläche 15 des ersten Bremselements 7 bilden.Brake elements 7 and 8 together, of which the first brake element 7 comprises a Außenpol body 9, a permanent magnet 10, an inner pole body 11 and arranged between the Außenpol- body 9 and the inner pole body 11 electrically switched on and off solenoid 12 , The outer pole body 9 and the inner pole body 11 each have, as the main component, a cylinder arranged concentrically with the axis of rotation 3, wherein a radius R2 of the cylinder of the outer pole body pers 9 is greater than a radius Rl of the cylinder of the Innenpol body 11. The first brake element 7 is mechanically fixed by means of a mounting or connecting flange of the inner pole body 11 with the stator 6 and thus also with the bearing 5. At axial end faces of Außenpol- body 9 and the inner pole body 11 each have a Teilreibfläche 13 and 14, which together form the friction surface 15 of the first brake element 7.
Das zweite Bremselement 8 ist als Ankerscheibe oder Joch ausgeführt. Es ist mittels eines Federmechanismus 16 und eines nur schematisch dargestellten Haltekörpers 17 verdrehsicher mit der Welle 4 und damit auch mit einem nicht näher gezeigten Läufer des elektrischen Antriebs 2 verbunden. Diese Ver- bindung gestattet eine axiale Bewegung in Richtung der Drehachse 3 und relativ zur Welle 4. Der Federmechanismus 16 ist beispielsweise als Plattfeder ausgeführt. An der dem ersten Bremselement 7 zugewandten Stirnseite hat das zweite Bremselement 8 eine kreisringförmige Reibfläche 18.The second brake element 8 is designed as an anchor plate or yoke. It is by means of a spring mechanism 16 and a holding body 17 only shown schematically against rotation with the shaft 4 and thus also connected to a rotor of the electric drive 2 not shown in detail. This connection permits axial movement in the direction of the axis of rotation 3 and relative to the shaft 4. The spring mechanism 16 is designed, for example, as a flat spring. At the front side facing the first brake element 7, the second brake element 8 has an annular friction surface 18.
Im Folgenden wird die Wirkungsweise der Reibungsbremse 1 beschrieben .The operation of the friction brake 1 will be described below.
Der Permanentmagnet 10 erzeugt ein Magnetfeld, das an den Teilreibflächen 13 und 14 senkrecht aus dem Außenpol-Körper 9 bzw. Innenpol-Körper 11 austritt. An den Teilreibflächen 13 und 14 sind somit Magnetpole gebildet. Das hier austretende Magnetfeld ruft in axialer Richtung wirkende magnetische Anziehungskräfte auf das Joch des zweiten Bremselements 8 her- vor. Bei stromloser Magnetspule 12 wird das Joch des zweiten Bremselements 8 wegen dieser Anziehungskräfte mit seiner Reibfläche 18 gegen die Teilreibflächen 13 und 14 des ersten Bremselements 7 gepresst.The permanent magnet 10 generates a magnetic field which emerges perpendicularly from the outer pole body 9 or inner pole body 11 at the partial friction surfaces 13 and 14. Magnetic poles are thus formed on the partial friction surfaces 13 and 14. The magnetic field exiting here causes magnetic attraction forces acting in the axial direction on the yoke of the second brake element 8. When the solenoid 12 is de-energized, the yoke of the second brake element 8 is pressed with its friction surface 18 against the partial friction surfaces 13 and 14 of the first brake element 7 because of these attractive forces.
Zwischen den beiden Bremselementen 7 und 8 ergeben sich dann in FIG 1 nicht näher bezeichnete Kontaktflächen, die in ihrer Größe und Lage den Teilreibflächen 13 und 14 gleichen. Bei der Reibungsbremse 1 findet der Kontakt zwischen den betei- ligten Reibflächen 15 und 18 also genau am Ort der beiden durch die Teilreibflächen 13 und 14 gebildeten Magnetpole statt.Between the two brake elements 7 and 8 then arise in FIG 1 unspecified contact surfaces, the same size and location of the Teilreibflächen 13 and 14. In the friction brake 1, the contact between the participating Ligten friction surfaces 15 and 18 so instead of exactly at the location of the two formed by the Teilreibflächen 13 and 14 magnetic poles.
Aufgrund des Anpressdrucks zwischen den Reibflächen 15 und 18 der beiden Bremselemente 7 bzw. 8 ergeben sich Reibungskräfte, die in Abhängigkeit vom Ort Ihres Angriffspunkts, also insbesondere ungefähr im Abstand Rl und R2 von der Drehachse 3, ein Bremsdrehmoment hervorrufen.Due to the contact pressure between the friction surfaces 15 and 18 of the two brake elements 7 and 8 results in frictional forces, which in dependence on the location of your point of attack, ie in particular approximately at a distance Rl and R2 from the rotation axis 3, cause a braking torque.
Fließt dagegen Strom durch die Magnetspule 12, wird ein dem Magnetfeld des Permanentmagneten 10 entgegenwirkendes Spulen- Magnetfeld erzeugt. Die beiden Magnetfelder heben sich im Wesentlichen gegenseitig auf. Die Federkraft des Federmechanis- mus 16 zieht dann das Joch des zweiten Bremselements 8 weg vom ersten Bremselement 7, so dass zwischen den Reibflächen 15 und 18 ein axialer Spalt 19 entsteht und keine Bremswirkung mehr gegeben ist.In contrast, if current flows through the magnetic coil 12, a coil magnetic field which counteracts the magnetic field of the permanent magnet 10 is generated. The two magnetic fields essentially cancel each other out. The spring force of the spring mechanism 16 then pulls the yoke of the second brake element 8 away from the first brake element 7, so that an axial gap 19 is created between the friction surfaces 15 and 18 and no braking effect is given.
Ein in FIG 2 gezeigtes weiteres Ausführungsbeispiel einer permanentmagnetisch erregten und elektromagnetisch betätigbaren Reibungsbremse 20 ist ähnlich aufgebaut wie die Reibungsbremse 1. Ein wesentlicher Unterschied besteht darin, dass das Joch des zweiten Bremselements 8 während des Bremsvor- gangs nur die Teilreibfläche 13 des Außenpol-Körpers 9, also nur einen Magnetpol, kontaktiert. Die Reibungsbremse 20 hat somit auch an ihrem ersten Bremselement 7 nur eine einteilige Reibfläche 21, die ausschließlich durch die Teilreibfläche 13 gebildet ist. Letztere bestimmt wieder die Kontaktfläche zum Joch des zweiten Bremselements 8 während des Bremsvorgangs.A further embodiment shown in FIG. 2 of a permanent magnetically excited and electromagnetically actuated friction brake 20 has a similar structure to the friction brake 1. An essential difference is that the yoke of the second brake element 8 only has the partial friction surface 13 of the outer pole body 9 during the braking process , so only one magnetic pole, contacted. The friction brake 20 thus has at its first brake element 7 only a one-piece friction surface 21, which is formed exclusively by the Teilreibfläche 13. The latter again determines the contact surface to the yoke of the second brake element 8 during the braking process.
Das erste Bremselement 7 hat einen geringfügig modifizierten Innenpol-Körper 22, dessen Zylinder etwas länger als bei der Reibungsbremse 1 ist und sich bis in eine zentrale Aussparung des Jochs des zweiten Bremselements 8 erstreckt. Zwischen dem sich in die Aussparung erstreckenden Zylinderende und dem Joch des zweiten Bremselements 8 ist ein radialer Spalt 23 vorgesehen, der vom magnetischen Fluss sowohl im gebremsten als auch im ungebremsten Zustand zu überbrücken ist.The first brake element 7 has a slightly modified inner pole body 22, whose cylinder is slightly longer than in the friction brake 1 and extends into a central recess of the yoke of the second brake element 8. Between the cylinder end extending into the recess and the yoke of the second brake element 8 is a radial gap 23 is provided, which is to be bridged by the magnetic flux in both the braked and unbraked state.
Andererseits verbessert sich das Bremsdrehmomentverhalten, da anstelle der beiden wirksamen Radien Rl und R2 nur noch der äußere Radius R2 maßgeblich ist. Dadurch können Schwankungen des Bremsdrehmoments, die sich ansonsten aufgrund eines unterschiedlichen Materialabtrags an den durch die beiden Radien Rl und R2 bestimmten Flächen, also an den Teilreibflä- chen 13 und 14, einstellen, vermieden werden.On the other hand, the brake torque behavior improves because instead of the two effective radii Rl and R2 only the outer radius R2 is decisive. As a result, fluctuations in the brake torque, which otherwise occur due to a different removal of material at the surfaces defined by the two radii R1 and R2, that is to say at the partial friction surfaces 13 and 14, can be avoided.
In FIG 1 und 2 sind die Reibflächen 15, 18 und 21 sowie die Teilreibflächen 13 und 14 nur schematisch angedeutet. Sie können unterschiedliche Formen annehmen. Ausführungsbeispiele hierfür sind in FIG 3 bis 8 gezeigt.In Figures 1 and 2, the friction surfaces 15, 18 and 21 and the Teilreibflächen 13 and 14 are indicated only schematically. They can take different forms. Exemplary embodiments of this are shown in FIGS. 3 to 8.
Bei den in FIG 3 bis 8 gezeigten Ausführungsbeispielen für Kombinationen von Reibflächen des ersten und zweiten Bremselements 7 und 8 sind die beiden Reibflächen jeweils stets unterschiedlich groß. Sie haben also einen unterschiedlichen Gesamtflächeninhalt. Die größere Reibfläche ist insbesondere kreisringförmig. Zugleich ist die kleinere Reibfläche so geformt, dass eine während des Bremsvorgangs zwischen den beiden Reibflächen gebildete Kontaktfläche alle Bereiche der größeren Reibfläche überstreicht, wenn die beiden Reibflächen relativ zueinander einmal um die Drehachse 3 gedreht werden. Dazu weist die kleinere Reibfläche einen Rand oder zumindest einen Randbereich mit einer bezogen auf die Drehachse 3 von Null verschiedenen radialen Richtungskomponente auf.In the embodiments shown in Figures 3 to 8 for combinations of friction surfaces of the first and second brake element 7 and 8, the two friction surfaces are always different in size. So you have a different total area. The larger friction surface is in particular circular. At the same time, the smaller friction surface is shaped such that a contact surface formed between the two friction surfaces during the braking operation covers all areas of the larger friction surface when the two friction surfaces are rotated once around the rotation axis 3 relative to one another. For this purpose, the smaller friction surface has an edge or at least one edge region with a radial direction component which differs from zero relative to the rotation axis 3.
Mit derartigen Reibflächen ergibt sich ein sehr günstiges Temperaturverhalten, da die Bereiche der größeren Reibfläche, die gerade nicht zur Kontaktierung der kleineren Reibfläche beitragen, Wärme abstrahlen können. Aufgrund dieser Kühlung wird die Temperatur auf einem niedrigeren Niveau gehalten. Dies ist vorteilhaft für die Bremswirkung. Hier wird unter einer Reibfläche eine Fläche des ersten oder des zweiten Reibelements 7 bzw. 8 verstanden, die grundsätzlich während eines Bremsvorgangs an der Reibung beteiligt sein kann. Es kann sich hierbei um eine einzige zusammenhän- gende Fläche oder auch um mehrere zumindest in der Reibungsebene voneinander getrennte Teilflächen handeln. Jenseits der Reibungsebene können die die Teilflächen bildenden Bereiche aber auch mechanisch miteinander verbunden sein. Unter der Kontaktfläche wird dagegen die momentane Schnittmenge der Reibflächen des ersten oder des zweiten Reibelements 7 bzw. 8 verstanden. Während die Reibflächen durch das gewählte Design gegeben sind und auch unverändert bleiben, ändert die Kontaktfläche während eines Bremsvorgangs im Allgemeinen ihre Position bezüglich der größeren kreisringförmigen Reibfläche. Die Kontaktfläche ist bei den in FIG 3 bis 8 gezeigten Ausführungsbeispielen stets gleich der kleineren Reibfläche.With such friction surfaces results in a very favorable temperature behavior, since the areas of the larger friction surface, which just do not contribute to contacting the smaller friction surface, can radiate heat. Due to this cooling, the temperature is kept at a lower level. This is advantageous for the braking effect. Here, a friction surface is understood as meaning an area of the first or the second friction element 7 or 8, which may in principle be involved in the friction during a braking operation. This may be a single contiguous surface or a plurality of partial surfaces separated from one another at least in the friction plane. Beyond the friction plane, however, the areas forming the partial surfaces can also be connected to one another mechanically. By contrast, the instantaneous intersection of the friction surfaces of the first or second friction element 7 or 8 is understood as the contact surface. While the friction surfaces are given by the chosen design and also remain unchanged, the contact surface generally changes its position relative to the larger annular friction surface during a braking operation. The contact surface is always equal to the smaller friction surface in the embodiments shown in Figures 3 to 8.
Die Größe der Kontaktfläche der jeweiligen Reibungsbremse ergibt sich aus den Anforderungen an die Anpresskraft zwischen den beiden Bremselementen 7 und 8. Um die Wärmeabfuhr zu steigern, kann die größere kreisringförmige Reibfläche weiter vergrößert werden, ohne dabei zugleich die Kontaktfläche und damit die Anpresskraft und die Bremswirkung zu verändern.The size of the contact surface of the respective friction brake results from the requirements of the contact force between the two brake elements 7 and 8. To increase the heat dissipation, the larger annular friction surface can be further increased, while at the same time the contact surface and thus the contact pressure and the braking effect to change.
In FIG 3 ist eine Kombination einer kreisringförmigen Reibfläche 24 des Jochs des zweiten Bremselements 8 mit einer geschlossenen nicht kreisringförmigen kleineren Reibfläche 25 des Außenpol-Körpers 9 einer Reibungsbremse vergleichbar der gemäß FIG 2 gezeigt. Bei diesem Beispiel wird also nur ein Magnetpol während eines Brems-/Haltevorgangs kontaktiert. Die Reibfläche 25, die eine kleinere Streifenbreite als die Reibfläche 24 hat, ist durch eine Überlagerung einer Kreisringform mit einer Sinusform gebildet. Gleichmäßig über die Um- fangslänge verteilt sind insgesamt drei Sinus-Perioden vorge- sehen. Die so gebildeten drei Ausbuchtungen 26 der Reibfläche 25 erstrecken sich insbesondere bis an den Außenumfang der größeren Reibfläche 24, wohingegen sich die Einbuchtungen 27 insbesondere bis zum Innenumfang der Reibfläche 24 erstre- cken. Die Reibfläche 25 hat im Ausführungsbeispiel in etwa die Gestalt eines abgerundeten Dreiecks.In FIG. 3, a combination of an annular friction surface 24 of the yoke of the second brake element 8 with a closed, non-annular, smaller friction surface 25 of the outer pole body 9 is comparable to a friction brake as shown in FIG. In this example, therefore, only one magnetic pole is contacted during a braking / holding operation. The friction surface 25, which has a smaller strip width than the friction surface 24, is formed by a superposition of a circular ring shape with a sinusoidal shape. Distributed uniformly over the circumferential length, a total of three sine periods are provided. The three protrusions 26 of the friction surface 25 thus formed extend, in particular, as far as the outer circumference of the larger friction surface 24, whereas the indentations 27 extend in particular to the inner circumference of the friction surface 24. CKEN. The friction surface 25 in the embodiment has approximately the shape of a rounded triangle.
In FIG 4 und 5 sind Kombinationen der kreisringförmigen Reib- fläche 24 mit jeweils einer mehrteiligen Reibfläche 28 bzw. 29 des Außenpol-Körpers 9 einer Reibungsbremse vergleichbar der gemäß FIG 2 gezeigt. Die Reibflächen 28 und 29 setzen sich jeweils aus mehreren (im Beispiel sechs) in Umfangsrich- tung gleichmäßig verteilt angeordneten streifenförmigen Teil- reibflächen 30 bzw. 31 zusammen. Letztere können beispielsweise durch an der axialen Stirnseite des Außenpol-Körpers 9 axial vorstehende streifenförmige Stege gebildet sein.In FIGS. 4 and 5, combinations of the annular friction surface 24 with a multi-part friction surface 28 or 29 of the outer-pole body 9 are comparable to a friction brake as shown in FIG. The friction surfaces 28 and 29 are each composed of a plurality of (in the example six) strip-shaped partial friction surfaces 30 and 31 arranged uniformly distributed in the circumferential direction. The latter can be formed, for example, by axially projecting strip-shaped webs on the axial end face of the outer pole body 9.
Bei der Reibfläche 28 sind die Teilreibflächen 30 gerade, ra- dial nach außen verlaufende Streifensegmente, die die Kreisringbreite der Reibfläche 24 abdecken. Die Teilreibflächen 30 sind sternförmig angeordnet.In friction surface 28, partial friction surfaces 30 are straight, radially outwardly extending strip segments which cover the annular width of friction surface 24. The partial friction surfaces 30 are arranged in a star shape.
Bei der Reibfläche 29 sind die Teilreibflächen 31 ebenfalls nach außen verlaufende Streifensegmente, die allerdings eine nach außen (d.h. in Richtung des Außenumfangs der Reibfläche 24) gerichtete Wölbung sowie eine Neigung bezüglich der radialen Richtung aufweisen. Sie sind nach Art eines Lüfter- oder Flügelquerschnitts geformt. Auch die Teilreibflächen 31 über- streichen die volle Kreisringbreite der Reibfläche 24.In the friction surface 29, the part friction surfaces 31 are also outwardly extending strip segments, which, however, have a convexity directed outward (i.e., toward the outer periphery of the friction surface 24) and an inclination with respect to the radial direction. They are shaped in the manner of a fan or wing cross-section. The partial friction surfaces 31 also cover the full annular width of the friction surface 24.
Die Unterteilung der Reibflächen 28 und 29 in die Teilreibflächen 30 bzw. 31 bewirkt bei einer Drehbewegung des Jochs des zweiten Bremselements 8 eine zusätzliche Kühlung der Reibfläche 24. Die spezielle Form der Teilreibflächen 30 und 31 begünstigt eine zusätzliche Luftzufuhr, wie sie auch von einem Lüfterrad hervorgerufen wird.The subdivision of the friction surfaces 28 and 29 in the Teilreibflächen 30 and 31 causes a rotational movement of the yoke of the second brake element 8, an additional cooling of the friction surface 24. The special shape of Teilreibflächen 30 and 31 favors an additional air supply, as it also from a fan is caused.
In FIG 6 bis 8 sind Kombinationen von Reibflächen einer Rei- bungsbremse vergleichbar der gemäß FIG 1 gezeigt. Während des Brems-/Haltevorgangs sind also sowohl der Außenpol-Körper 9 als auch der Innenpol-Körper 11 an der Kontaktierung des Jochs des zweiten Bremselements 8 beteiligt. Bei der Kombination gemäß FIG 6 ist neben der Reibfläche 24 eine dem ersten Bremselement 7 zugeordnete Reibfläche 32 mit zwei geschlossenen nicht kreisringförmigen Teilreibflächen 33 und 34 vorgesehen. Die Teilreibflächen 33 und 34 haben je- weils eine Form vergleichbar der der Reibfläche 25 gemäß FIG 3. Die Teilreibfläche 34 des Innenpol-Körpers 11 ist vollständig innerhalb der Teilreibfläche 33 des Außenpol-Körpers 9 platziert.In FIGS. 6 to 8, combinations of friction surfaces of a friction brake are comparable to those shown in FIG. During the braking / holding process, therefore, both the outer pole body 9 and the inner pole body 11 are involved in contacting the yoke of the second braking element 8. In the combination according to FIG. 6, in addition to the friction surface 24, a friction surface 32 assigned to the first brake element 7 is provided with two closed non-annular partial friction surfaces 33 and 34. The partial friction surfaces 33 and 34 each have a shape comparable to that of the friction surface 25 according to FIG. 3. The partial friction surface 34 of the inner pole body 11 is placed completely within the partial friction surface 33 of the outer pole body 9.
Bei der Kombination gemäß FIG 7 sind beide Reibflächen segmentiert ausgeführt. Dies gilt insbesondere auch für das Joch des zweiten Reibelements 8, das eine segmentierte Reibfläche 35 mit gebogenen Teilreibflächen 36 vergleichbar denen der Reibfläche 29 gemäß FIG 5 aufweist. Das erste Bremselement 7 hat bei diesem Ausführungsbeispiel eine zweiteilige Reibfläche 37 mit kreisringförmigen am Außenpol-Körper 9 und am Innenpol-Körper 11 vorgesehenen Teilreibflächen 38 bzw. 39. Hier ist also die Reibfläche 37 des ersten Reibelements 7 größer als die Reibfläche 35 des zweiten Reibelements 8.In the combination according to FIG. 7, both friction surfaces are segmented. This also applies in particular to the yoke of the second friction element 8, which has a segmented friction surface 35 with curved part friction surfaces 36 comparable to those of the friction surface 29 according to FIG. In this exemplary embodiment, the first brake element 7 has a two-part friction surface 37 with annular friction surfaces 38 and 39 provided on the outer pole body 9 and on the inner pole body 11. Here, therefore, the friction surface 37 of the first friction element 7 is larger than the friction surface 35 of the second friction element 8th.
Die Kombination gemäß FIG 8 ist eine Mischform der Kombinationen gemäß FIG 5 und 7. Am Außenpol-Körper 9 und am Innenpol- Körper 11 ist eine mehrteilige Reibfläche 40 mit gebogenen Teilreibflächen 41 bzw. 42 vorgesehen. Letztere sind jeweils als Teilbereiche der streifenförmigen gebogenen Teilreibflächen 31 gemäß FIG 5 ausgebildet. Aufgrund der Ausführung mit zwei Magnetpolen ist jede der Teilreibflächen 31 durch Entfernen eines Zwischenbereichs in die äußere Teilreibfläche 41 und die innere Teilreibfläche 42 aufgeteilt. Eine Reibfläche 43 des Jochs des zweiten Bremselements 8 ist bei dem Ausführungsbeispiel gemäß FIG 8 ebenfalls zweigeteilt mit zwei kreisringförmigen Teilreibflächen 44 und 45 ausgeführt. Alternativ könnte aber ebenso gut die einteilige kreisringförmige Teilreibfläche 24 zum Einsatz kommen.The combination according to FIG. 8 is a mixed form of the combinations according to FIGS. 5 and 7. The outer pole body 9 and the inner pole body 11 are provided with a multi-part friction surface 40 with curved partial friction surfaces 41 and 42, respectively. The latter are each formed as subregions of the strip-shaped curved partial friction surfaces 31 according to FIG. Due to the embodiment with two magnetic poles, each of the partial friction surfaces 31 is divided into the outer partial friction surface 41 and the inner partial friction surface 42 by removing an intermediate region. A friction surface 43 of the yoke of the second brake element 8 is in the embodiment of FIG 8 also in two parts with two annular Teilreibflächen 44 and 45 executed. Alternatively, however, the single-part annular friction part 24 could just as well be used.
Die Reibflächen 25, 29, 32, 35 und 40 gemäß FIG 3, 5, 6, 7 bzw. 8 weichen in ihrer Gestalt von einer rein radialen oder rein tangentialen Form ab. Dies begünstigt einen Selbstreini- gungseffekt. Schmutzpartikel werden bei einer Drehbewegung aufgegriffen und an den äußeren Rand und damit aus dem Bereich der Reibflächen heraus befördert.The friction surfaces 25, 29, 32, 35 and 40 according to FIG 3, 5, 6, 7 and 8 differ in their shape from a purely radial or purely tangential shape. This favors a self-cleaning cleaning effect. Dirt particles are picked up during a rotational movement and conveyed to the outer edge and thus out of the area of the friction surfaces.
In FIG 9 ist von einem weiteren Ausführungsbeispiel einer Reibungsbremse 46 ein Ausschnitt, nämlich ein modifiziertes erstes Bremselement 47, perspektivisch gezeigt. Zusätzlich enthält auch die Reibungsbremse 46 ein in FIG 9 nicht mit dargestelltes zweites Bremselement 8 in Jochform und insbe- sondere mit einer kreisringförmigen Reibfläche vergleichbar der Reibfläche 24.In FIG. 9, a section, namely a modified first brake element 47, is shown in a perspective view from a further exemplary embodiment of a friction brake 46. In addition, the friction brake 46 also contains a second brake element 8 in a yoke shape, not illustrated in FIG. 9, and in particular with an annular friction surface comparable to the friction surface 24.
Bei der Reibungsbremse 46 sind zwei Magnetpole an der Rei- bungskontaktierung während des Bremsvorgangs beteiligt, wobei diese beiden Magnetpole im Unterschied zu der Reibungsbremse 1 gemäß FIG 1 innerhalb einer gemeinsamen Umfangszone 48 angeordnet sind. Der Abstand dieser Umfangszone 48 von der Drehachse 3 ist durch den Radius R2 gegeben.In the case of the friction brake 46, two magnetic poles are involved in the friction contact during the braking process, these two magnetic poles, unlike the friction brake 1 according to FIG. 1, being arranged within a common circumferential zone 48. The distance of this peripheral zone 48 from the axis of rotation 3 is given by the radius R2.
Bei dem ersten Bremselement 47 ist der Außenpol-Körper im Bereich der einen axialen Stirnseite klauenförmig ausgebildet. Er stellt im Ausführungsbeispiel gemäß FIG 9 eine Außenpol- Klaue 49 mit in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt angeordneten axial vorstehenden Kreisringsegmenten 50 dar, wobei zwischen benachbarten Kreisringsegmenten 50 jeweils eine Ausnehmung 51 vorgesehen ist.In the case of the first brake element 47, the outer pole body is claw-shaped in the region of the one axial end side. It represents in the embodiment of FIG 9, a Außenpol- claw 49 with circumferentially uniformly distributed axially projecting annular segments 50, wherein between adjacent circular ring segments 50 each have a recess 51 is provided.
Auf den Innenpol-Körper 11 ist an dieser axialen Stirnseite eine mit Klauenarmen 52 versehene Innenpol-Klaue 53 aufge- setzt. Jeder der Klauenarme 52 erstreckt sich bis in eine der Ausnehmungen 51, ohne die Außenpol-Klaue 49 zu berühren. Die Innenpol-Klaue 53 und die Außenpol-Klaue 49 greifen also berührungsfrei ineinander. An den in den Ausnehmungen 51 platzierten Enden der Klauenarme 52 sind ebenso wie auf den Kreisringsegmenten 50 innerhalb der Umfangszone 48 axial vorstehende Stege angeordnet. Deren axiale Oberflächen bilden einer mehrteiligen Reibfläche 56 des ersten Bremselements 47. Die Teilreibflächen 54 sind dem Außenpol und die Teilreibflächen 55 dem Innenpol zugeordnet.On the inner pole body 11, an inner pole claw 53 provided with claw arms 52 is placed on this axial end side. Each of the claw arms 52 extends into one of the recesses 51 without touching the outside pole claw 49. The inner pole claw 53 and the outer pole claw 49 thus engage with each other without contact. At the ends of the jaw arms 52 placed in the recesses 51, as well as on the circular ring segments 50, axially projecting webs are arranged within the peripheral zone 48. Their axial surfaces form a multipart friction surface 56 of the first brake element 47. The part friction surfaces 54 are assigned to the outer pole and the part friction surfaces 55 to the inner pole.
Die Teilreibflächen 54 und 55 bestimmen zugleich die während eines Brems-/Haltevorgangs gegebene Kontaktfläche mit dem in FIG 9 nicht dargestellten Joch des zweiten Bremselements 8.The part friction surfaces 54 and 55 at the same time determine the given during a braking / holding operation contact surface with the yoke of the second brake element 8, not shown in FIG 9.
Die Brems-/Haltekräfte entstehen somit nur in der Umfangszone 48. Es liegt also im Wesentlichen nur ein einziger für die Bremsung wirksamer Radius, nämlich der Radius R2, vor. Damit ist auch über einen längeren Betriebszeitraum hinweg ein konstantes Bremsdrehmomentverhalten gewährleistet.The braking / holding forces thus arise only in the peripheral zone 48. So there is essentially only a single effective for the braking radius, namely the radius R2, before. This ensures a constant brake torque behavior over a longer period of operation.
Während eines Brems-/Haltevorgangs schließt sich bei der Rei- bungsbremse 46 ein Magnetfluss 57 zwischen dem Innenpol und dem Außenpol tangential über das Joch des zweiten Bremselements 8. Darin besteht ein Unterschied zu den Ausführungsbeispielen gemäß FIG 1 bis 8, bei denen dieser Schluss des Magnetflusses in radialer und/oder axialer Richtung erfolgt. Der tangentiale Schluss 58 des Magnetflusses 57 innerhalb desDuring a braking / holding operation, a magnetic flux 57 between the inner pole and the outer pole terminates tangentially via the yoke of the second brake element 8 in the frictional brake 46. This differs from the exemplary embodiments according to FIGS. 1 to 8, in which this conclusion of FIG Magnet flux in the radial and / or axial direction takes place. The tangential termination 58 of the magnetic flux 57 within the
Jochs des zweiten Bremselements 8 ist in FIG 9 durch eine etwas stärkere Linienstärke angedeutet.Yoke of the second braking element 8 is indicated in FIG 9 by a slightly stronger line thickness.
Aufgrund der in tangentialer Richtung zwischen den Kreisring- Segmenten 50 und den in die Ausnehmungen 51 eingreifenden Enden der Klauenarme 52 vorhandenen Spalte ändert sich auch bei der Reibungsbremse 46 die Kontaktfläche in Bezug zur größeren in FIG 9 nicht gezeigten kreisringförmigen Reibfläche 24 während eines Bremsvorgangs. Im Bereich der tangentialen Spalte kann dann die Wärme abgeführt werden, so dass es zu einer vorteilhaften Kühlung der Reibflächen 56 und 24 kommt.As a result of the gaps present in the tangential direction between the circular ring segments 50 and the ends of the claw arms 52 engaging in the recesses 51, the contact surface also changes in the case of the friction brake 46 with respect to the larger annular friction surface 24 (not shown in FIG. 9) during a braking operation. In the area of the tangential gap, the heat can then be dissipated so that an advantageous cooling of the friction surfaces 56 and 24 takes place.
Im Ausführungsbeispiel gemäß FIG 9 haben die die Teilreibflächen 54 und 55 bildenden Stege jeweils die Form eines Kreis- ringsegments . Grundsätzlich sind jedoch auch andere Formen möglich. Alternative Ausführungsformen sind in FIG 10 und 11 gezeigt . Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß FIG 10 sind dem Außenpol zugeordnete Teilreibflächen 59 und dem Innenpol zugeordnete Teilreibflächen 60 vorgesehen, die sich innerhalb der gemeinsamen Umfangszone 48 jeweils als gerade Streifensegmente ra- dial nach außen erstrecken. Die radialen äußeren Enden der Teilreibflächen 59 und 60 sind abgerundet.In the exemplary embodiment according to FIG. 9, the webs forming the part friction surfaces 54 and 55 each have the shape of a circular ring segment. In principle, however, other forms are possible. Alternative embodiments are shown in FIGS. 10 and 11. In the embodiment according to FIG. 10, partial friction surfaces 59 assigned to the outer pole and partial friction surfaces 60 assigned to the inner pole are provided, which extend radially outward within the common circumferential zone 48 in each case as straight strip segments. The radial outer ends of the Teilreibflächen 59 and 60 are rounded.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß FIG 11 sind dem Außenpol zugeordnete Teilreibflächen 61 und dem Innenpol zugeordnete Teilreibflächen 62 vorgesehen, die sich innerhalb der gemeinsamen Umfangszone 48 jeweils als gerade Streifensegmente und bezüglich der radialen Richtung geneigt nach außen erstrecken. Die Neigung begünstigt eine Selbstreinigung der beteiligten Reibungsflächen von Schmutzpartikeln.In the embodiment according to FIG. 11, partial friction surfaces 61 assigned to the outer pole and partial friction surfaces 62 assigned to the inner pole are provided which extend outwardly within the common circumferential zone 48 as straight strip segments and inclined relative to the radial direction. The inclination favors self-cleaning of the involved friction surfaces of dirt particles.
Zur Unterstützung der kühlenden Wirkung kann das Joch des zweiten Bremselements 8 bei allen vorstehenden Ausführungsbeispielen an einer von der Reibfläche abgewandeten Seite eine Lüfterradstruktur aufweisen. Außerdem kann die jeweilige Reibungsbremse vorzugsweise im Bereich eines Wickelkopfs einer in dem Ständer 6 des elektrischen Antriebs 2 vorgesehenen elektrischen Wicklung angeordnet sein. Dann kann die aufgrund der speziellen Ausgestaltungen der Reibungsbremsen erzielte kühlende Wirkung zugleich auch zur Kühlung des ansonsten üb- licherweise ungekühlten Wickelkopfs verwendet werden.To support the cooling effect, the yoke of the second brake element 8 may have a fan wheel structure in all of the above exemplary embodiments on a side remote from the friction surface. In addition, the respective friction brake may preferably be arranged in the region of a winding head of an electrical winding provided in the stator 6 of the electric drive 2. Then, the cooling effect achieved on account of the special refinements of the friction brakes can at the same time also be used for cooling the otherwise usually uncooled winding head.
Die erfindungsgemäße Bremse kann auch in der Kraftfahrzeugtechnik zum Bremsen von LKW's, Autos und Zweirädern verwendet werden . The brake according to the invention can also be used in automotive technology for braking trucks, cars and two-wheeled vehicles.

Claims

Patentansprüche claims
1. Reibungsbremse für eine Welle (4) und ein Aufnahmeteil (5, 6), die relativ zueinander um eine Drehachse (3) drehbar sind, umfassend zwei Bremselemente (7, 8; 47), a) von denen das erste Bremselement (7; 47) eine erste Reibfläche (15;21;25;28;29;32;37;40;56) aufweist und mechanisch mit dem Aufnahmeteil (5,6) zu verbinden ist sowie das zweite Bremselement (8) eine zweite Reibfläche (18; 24; 35; 43) aufweist und mechanisch mit der Welle (4) zu verbinden ist, wobei b) eine betätigbare elektromagnetische Spule (12) vorgesehen ist, deren zu- oder abschaltbare Magnetkraftwirkung die beiden Bremselemente (7, 8; 47) während eines Brems- oder Haltevorgangs so gegeneinander presst, dass die beidenA friction brake for a shaft (4) and a receiving part (5, 6) which are rotatable relative to one another about a rotation axis (3), comprising two brake elements (7, 8, 47), a) of which the first brake element (7 47) has a first friction surface (15; 21; 25; 28; 29; 32; 37; 40; 56) and is mechanically connected to the receiving part (5,6) and the second brake element (8) has a second friction surface (15). 18, 24, 35, 43) and is to be mechanically connected to the shaft (4), b) an actuatable electromagnetic coil (12) is provided whose magnetic force action can be switched on or off the two brake elements (7, 8; 47) during a braking or holding process pressed against each other so that the two
Reibflächen (15, 18 ; 21 ; 24, 25; 28 ; 29; 32 ; 35, 37 ; 40, 43; 56) aneinander anliegen und sich im Bereich einer Kontaktfläche berühren, c) ein magnetischer Fluss (57) durch die Kontaktfläche hin- durchtritt und d) eine der beiden Reibflächen (24; 37; 43) die Form eines konzentrisch zur Drehachse (3) angeordneten Kreisrings hat, dadurch gekennzeichnet, dass e) die nicht kreisringförmige Reibfläche (25; 28 ; 29; 32 ; 35; 40; 56) gleich der Kontaktfläche ist und einen Rand mit einer bezogen auf die Drehachse (3) radialen Richtungskomponente hat und f) die kreisringförmige Reibfläche (24; 37; 43) größer als die Kontaktfläche ist.Friction surfaces (15, 18, 21, 24, 25, 28, 29, 32, 35, 37, 40, 43, 56) abut one another and touch each other in the area of a contact surface, c) a magnetic flux (57) through the contact surface - Passing through and d) one of the two friction surfaces (24, 37, 43) has the shape of a concentric with the axis of rotation (3) arranged circular ring, characterized in that e) the non-annular friction surface (25, 28, 29, 32, 35; 40; 56) is equal to the contact surface and has an edge with a radial direction component relative to the axis of rotation (3), and f) the annular friction surface (24; 37; 43) is larger than the contact surface.
2. Reibungsbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich mindestens eine der beiden Reibflächen (15; 28 ; 29; 32 ; 35, 37 ; 40, 43; 56) aus mehreren voneinander getrennten Teilreibflächen (13, 14 ; 30 ; 31 ; 33, 34 ; 36; 38, 39; 41, 42;44, 45;54, 55;59, 60; 61, 62) zusammensetzt.2. Friction brake according to claim 1, characterized in that at least one of the two friction surfaces (15, 28, 29, 32, 35, 37, 40, 43, 56) consists of a plurality of mutually separate partial friction surfaces (13, 14, 30, 31; 33, 34, 36, 38, 39, 41, 42, 44, 45, 54, 55, 59, 60, 61, 62).
3. Reibungsbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die nicht kreisringförmige Reibfläche (28 ; 29; 35; 40 ; 56) aus mehreren in einer bezogen auf die Drehachse (3) angegebenen Umfangsrichtung gleichmäßig verteilten streifenförmigen Teilreibflächen (30 ; 31 ; 36; 41, 42 ; 54, 55; 59, 60; 61, 62) zusammensetzt.3. Friction brake according to claim 1, characterized in that the non-annular friction surface (28; 29; 35; 40; 56) comprises a plurality of strip-shaped partial friction surfaces (30; 31; 36; 41; 42; 54,55; 59,60; 61,62) distributed uniformly in a circumferential direction relative to the rotational axis (3) ).
4. Reibungsbremse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die streifenförmigen Teilreibflächen (30; 59,60) jeweils radial nach außen gerichtet sind.4. friction brake according to claim 3, characterized in that the strip-shaped Teilreibflächen (30; 59,60) are each directed radially outward.
5. Reibungsbremse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die streifenförmigen Teilreibflächen (31; 36; 41, 42 ; 61, 62) jeweils gegenüber der radialen Richtung geneigt sind.5. Friction brake according to claim 3, characterized in that the strip-shaped Teilreibflächen (31; 36; 41, 42; 61, 62) are each inclined relative to the radial direction.
6. Reibungsbremse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die streifenförmigen Teilreibflächen (31; 36; 41, 42) jeweils gebogen, insbesondere als Kreisringsegmente, ausgebildet sind.6. Friction brake according to claim 3, characterized in that the strip-shaped partial friction surfaces (31; 36; 41, 42) are each bent, in particular as circular ring segments.
7. Reibungsbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die nicht kreisringförmige Reibfläche (25; 33,34) eine geschlossene Streifenform aufweist, die sich durch eine Überlagerung einer Kreisfunktion mit einer Sinusfunktion ergibt.7. friction brake according to claim 1, characterized in that the non-annular friction surface (25; 33,34) has a closed strip shape, which results from a superimposition of a circular function with a sine function.
8. Reibungsbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Bremselement (7; 47) einen ersten und einen zweiten Magnetpol aufweist, die durch voneinander getrennte Teilreibflächen (13, 14; 33, 34; 38, 39; 41, 42; 54, 55; 59, 60; 61, 62) der mehrteilig ausgeführten ersten Reibfläche (15; 32;37;40;56) gebildet sind.8. Friction brake according to claim 1, characterized in that the first brake element (7; 47) has a first and a second magnetic pole, which by separated Teilreibflächen (13, 14, 33, 34, 38, 39, 41, 42; , 55; 59, 60; 61, 62) of the multi-part first friction surface (15; 32; 37; 40; 56) are formed.
9. Reibungsbremse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Magnetpol mindestens zwei Teilreib- flächen (41, 42 ; 54, 55; 59, 60 ; 61, 62) zugeordnet sind und sich die den beiden Magnetpolen jeweils zugeordneten Teilreibflächen (41, 42 ; 54, 55; 59, 60 ; 61, 62) in Umfangsrichtung abwechseln. 9. Friction brake according to claim 8, characterized in that each magnetic pole at least two Teilreib- surfaces (41, 42; 54, 55; 59, 60; 61, 62) are assigned and the two magnetic poles respectively associated Teilreibflächen (41, 42 54, 55, 59, 60, 61, 62) in the circumferential direction.
10. Reibungsbremse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilreibflächen (54, 55; 59, 60 ; 61, 62) mit gleichem Abstand zur Drehachse (3) angeordnet sind.10. Friction brake according to claim 8, characterized in that the Teilreibflächen (54, 55; 59, 60; 61, 62) are arranged at the same distance from the axis of rotation (3).
11. Reibungsbremse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Magnetpol eine die ihm zugeordneten Teilreibflächen (54, 55; 59, 60 ; 61, 62) umfassende Klaue (49,53) hat und die beiden Klauen (49,53) im Bereich der Teilreibflä¬ chen (54, 55; 59, 60 ; 61, 62) berührungslos ineinander greifen. 11. Friction brake according to claim 8, characterized in that each magnetic pole has a part of its friction surfaces (54, 55; 59, 60; 61, 62) comprehensive claw (49,53) and the two claws (49,53) in the area the Teilreibflä ¬ Chen (54, 55, 59, 60, 61, 62) contact each other without contact.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011007636A1 (en) * 2011-04-19 2012-10-25 Robert Bosch Gmbh Locking device, in particular for steering wheel lock
EP3850737A4 (en) * 2018-10-23 2022-06-08 Milwaukee Electric Tool Corporation Integrated mechanical brake for electric motor

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE9406858U1 (en) * 1994-04-25 1994-07-07 Binder Magnete GmbH, 78048 Villingen-Schwenningen Spring pressure brake or clutch
US6386340B1 (en) * 2000-01-24 2002-05-14 Giorgio Milesi Motorcycle wheel brake mechanism
DE202004001042U1 (en) * 2004-01-24 2004-06-09 Kendrion Binder Magnete Gmbh Electromagnetically opening spring pressure brake has permanent magnet(s) that pulls brake disk against brake surface(s) against spring force, electromagnet that releases disk from braking surface(s)
WO2005080819A2 (en) * 2004-01-20 2005-09-01 Eaton Corporation Clutch brake

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4496922A (en) * 1983-12-05 1985-01-29 Warner Electric Brake & Clutch Company Electromagnetically released coupling
DE19851196A1 (en) * 1998-11-06 2000-05-25 Harting Kgaa Electromagnetically actuated brake, especially holding brake, has ferromagnetic, twist-proof cam plate with cams engaging in openings in rotatable part to be braked in shape-locking manner
DE10046903C2 (en) * 2000-09-21 2003-03-06 Siemens Ag Electromagnetic brake for an electric drive
DE102004003677A1 (en) * 2004-01-24 2005-08-11 Kendrion Binder Magnete Gmbh Spring pressure brake to open electromagnetically for an drive mechanism rotates with a shaft, an electromagnet and a permanent magnet

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE9406858U1 (en) * 1994-04-25 1994-07-07 Binder Magnete GmbH, 78048 Villingen-Schwenningen Spring pressure brake or clutch
US6386340B1 (en) * 2000-01-24 2002-05-14 Giorgio Milesi Motorcycle wheel brake mechanism
WO2005080819A2 (en) * 2004-01-20 2005-09-01 Eaton Corporation Clutch brake
DE202004001042U1 (en) * 2004-01-24 2004-06-09 Kendrion Binder Magnete Gmbh Electromagnetically opening spring pressure brake has permanent magnet(s) that pulls brake disk against brake surface(s) against spring force, electromagnet that releases disk from braking surface(s)

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