WO2023066514A1 - Antrieb, aufweisend ein getriebe mit einem getriebegehäuse, eine elektromagnetisch betätigbare bremsanordnung und einen elektromotor - Google Patents

Antrieb, aufweisend ein getriebe mit einem getriebegehäuse, eine elektromagnetisch betätigbare bremsanordnung und einen elektromotor Download PDF

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WO2023066514A1
WO2023066514A1 PCT/EP2022/025459 EP2022025459W WO2023066514A1 WO 2023066514 A1 WO2023066514 A1 WO 2023066514A1 EP 2022025459 W EP2022025459 W EP 2022025459W WO 2023066514 A1 WO2023066514 A1 WO 2023066514A1
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WO
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shaft
bearing
housing
housing part
brake
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Application number
PCT/EP2022/025459
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English (en)
French (fr)
Inventor
Gerolf Fichtner-Pflaum
Jochen Rieser
Stefan Aschoff
Torsten Epskamp
Li Jinchang
Original Assignee
Sew-Eurodrive Gmbh & Co. Kg
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/10—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters
    • H02K7/116—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters with gears
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
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    • H02K7/10—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters
    • H02K7/102—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters with friction brakes
    • H02K7/1021—Magnetically influenced friction brakes
    • H02K7/1023—Magnetically influenced friction brakes using electromagnets
    • H02K7/1025—Magnetically influenced friction brakes using electromagnets using axial electromagnets with generally annular air gap
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H57/00—General details of gearing
    • F16H57/02—Gearboxes; Mounting gearing therein
    • F16H2057/02034—Gearboxes combined or connected with electric machines

Definitions

  • the invention relates to a drive having a transmission with a transmission housing, an electromagnetically actuable brake arrangement and an electric motor.
  • a drive can be formed by a gear driven by an electric motor.
  • the object of the invention is therefore to achieve low operating costs for a drive.
  • the drive has a transmission with a transmission housing, an electromagnetically actuable brake arrangement and an electric motor, the brake arrangement being arranged between the transmission and the electric motor, with a first bearing in a first housing part of the brake arrangement and a first bearing in a second housing part of the brake arrangement a second bearing is accommodated, with a shaft being rotatably mounted by means of the first and second bearing, with the shaft being non-rotatably connected to a toothed part of the gearbox, in particular to a toothed part, in particular slip-on pinion, of the first gear stage of the gearbox or in one piece, in particular is made in one piece with this toothed part, the shaft protruding through a magnetic body, in particular through a ferromagnetic coil former, of the brake assembly, wherein the shaft is non-rotatably connected to a brake pad carrier which is arranged in the axial direction between the first and the second bearing, in particular wherein the brake pad carrier is arranged displaceably relative to the shaft
  • the advantage here is that the operating costs are low because maintenance can also be carried out by personnel who are not specially qualified.
  • the brake assembly is encapsulated explosion-proof and may therefore only be opened by specially qualified personnel.
  • the entire brake assembly can be removed from the drive by personnel who are not particularly qualified and can be exchanged for another brake assembly.
  • this staff is also authorized to service the electric motor and the gearbox, in particular to open the gearbox and refill oil or to replace a toothed part of the gearbox.
  • the brake assembly itself can be equipped with a wear sensor, so that maintenance or replacement can be initiated in good time.
  • an angle sensor can be integrated into the brake arrangement, as a result of which the operational reliability is increased and the operating costs are thereby also reduced, in particular through timely maintenance and the prevention of damage.
  • the brake pad carrier is arranged so that it can be displaced, so that the braking effect is essentially independent of the state of wear of the brake pads of the brake pad carrier. Because a slight wear can be compensated by shifting. This also increases operational reliability.
  • the first housing part is connected to the second housing part, in particular wherein the area of contact of the first housing part with the second housing part is extended further in the axial direction than in the radial direction.
  • the brake is encapsulated and can be arranged as a transportable unit between the motor and the gearbox.
  • the shaft is non-rotatably connected to the rotor shaft of the electric motor.
  • the shaft can be connected to the rotor shaft via a clutch, in particular a claw clutch.
  • a clutch function can thus be integrated into the brake arrangement.
  • the brake arrangement thus also functions as an adapter between the engine and the transmission, whereby it equalizes and/or compensates, for example, for deviations in the axis of rotation of the rotor shaft from the axis of rotation of the shaft.
  • the shaft has claws spaced apart from one another in the circumferential direction on its axial end region facing the rotor shaft, with a coupling part being connected in a rotationally fixed manner to the rotor shaft, in particular by means of a feather key connection, the coupling part having claws spaced apart from one another in the circumferential direction on its axial end region facing the shaft has, wherein the area covered by the claws of the coupling part in the axial direction overlaps with the area covered by the claws of the shaft in the axial direction, in particular wherein the claws of the coupling part cover a radial distance area related to the axis of rotation of the shaft, which is also covered by the claws of the wave is covered.
  • the coupling part causes the torque to be transmitted and dampens transverse moments.
  • plastic material in particular a star-shaped plastic star, can be provided between the claws, so that speed fluctuations are dampened.
  • the brake pad carrier is arranged so that it can move axially relative to the shaft, in particular with a driver being pushed onto the shaft, which is positively connected to the shaft in the circumferential direction and/or which is positively connected to the shaft by means of a feather key connection, the driver has an external toothing, which is in engagement with the internal toothing of the brake pad carrier.
  • the advantage here is that the movement of the brake pad carrier initially compensates for the wear of the brake pads. With thinner brake pads and a de-energized coil, the spring elements press the brake pad carrier closer to the friction disc via the armature disc. Thus, the operational reliability is high.
  • the wear is monitored with a sensor arranged on the brake, in particular a microswitch or an inductive proximity sensor, to ensure that a permissible level is exceeded. In this way, too, operational reliability is further increased.
  • an armature disk is connected to the magnet body in a rotationally fixed manner and is connected so that it can move axially, with spring elements supported on the magnet body pressing on the armature disk, in particular applying spring force to the armature disk, with the armature disk being arranged between, in particular axially between, the magnet body and the brake lining carrier ,
  • the magnet body and / or the armature disk is made of ferromagnetic material.
  • a friction disc is connected to the magnetic body, in particular by means of bolts which protrude into the magnetic body and guide the armature disc, in particular the friction disc being connected to the first housing part.
  • the brake can be configured in a pre-completed manner, thereby increasing safety.
  • the brake comprising the magnetic body, the coil, the spring elements, the armature disk, the brake pad carrier, the friction disk and the bolt, is designed to be pre-completed.
  • the brake can already be installed before installation in the housing of the brake assembly and can be stored in a warehouse as a functional unit and then installed in the housing.
  • the friction disc is connected to the first housing part of the housing of the brake assembly by means of screws.
  • a printed circuit board is preferably clamped between the friction disc and the first housing part.
  • the magnetic body, the coil, the spring elements, the armature disk, the brake lining carrier, the friction disk and bolts are surrounded and/or housed by the housing formed from the first and second housing parts.
  • the advantage here is that the brake can already be installed before installation in the housing of the brake assembly and can be stored in a warehouse as a functional unit and then installed in the housing.
  • the friction disc is connected to the first housing part of the housing of the brake assembly by means of screws.
  • a printed circuit board is preferably clamped between the friction disc and the first housing part.
  • a rotary part is mounted so that it can rotate relative to the first housing part, in particular about an axis of rotation that is aligned perpendicularly to the axis of rotation of the shaft, the rotary part having an eccentric area, wherein in a first rotary position of the rotary part the eccentric area moves the armature disk counter to the spring force generated by the spring elements towards the magnetic body and in a second rotational position of the rotary part the armature disk can be moved in the axial direction, i.e.
  • the armature disk presses the brake lining carrier onto the friction disk, in particular when the coil is not energized, in particular wherein the rotating part is connected to a retaining clip, in particular wherein the retaining clip extends at least in sections, in particular in relation to the axis of rotation of the shaft, tangentially and/or in the circumferential direction.
  • a hand release i.e. release of the brake that can be activated by hand, can be reached.
  • a Pivoted headband and thereby rotated the rotating part such that the eccentric part of the rotating part pushes the armature disk towards the magnetic body, in particular against the spring force generated by the spring elements.
  • a flange part is connected to the second housing part, which covers an opening in the transmission housing and/or in particular seals it in an oil-tight manner.
  • the advantage here is that the entire housing of the brake assembly can be connected to the transmission via the flange part and can be held by the transmission.
  • the motor can be fastened to the housing of the brake assembly and can be held via this housing.
  • not specially qualified personnel can be used to connect the brake assembly to the transmission and then fill the oil into the transmission.
  • the brake encapsulated in the housing of the brake assembly does not have to be opened.
  • the opening of the transmission can be covered with the flange part and the transmission can then be filled with oil.
  • the second housing part of the brake assembly can even be used directly to cover the opening of the transmission. A flange part is then not necessary.
  • a lower part is connected to the outside of the first housing part, on which a cover is placed, so that electrical connection devices are arranged and housed in the connection box formed from the lower part and the cover, with electrical lines being routed through an explosion-proof cable bushing are, which is arranged in a continuous recess of the first housing part.
  • the advantage here is that the junction box itself is designed to be explosion-proof. The electrical connections can thus be provided on the connection devices and are therefore arranged in the explosion-proof area.
  • this area of the connection box is separate from the area of the brake and is only connected via a cable bushing. This means that an explosion cannot spread from the area of the brake to the area of the connecting devices and vice versa. Therefore, security is increased.
  • a first printed circuit board is connected to the first housing part in a rotationally fixed manner, with a second, i.e. in particular additional, printed circuit board being connected in a rotationally fixed manner to the shaft, with the first printed circuit board being equipped with electronic components in such a way that the angular position of the second printed circuit board and/or or the shaft can be detected, in particular with the first printed circuit board being arranged parallel to the second printed circuit board and/or with the first printed circuit board being pressed against the first housing part by the friction disk, in particular with the second printed circuit board being arranged axially between the first printed circuit board and the first housing part .
  • the advantage here is that the first printed circuit board can be arranged in a clamped manner and can therefore be connected at low cost.
  • a sensor for detecting the wear of the brake lining is arranged in the housing formed from the first and second housing parts, in particular with the sensor lines being passed through the cable bushing.
  • annular gap is arranged between the first housing part and the shaft, in particular the axial length of which is greater than the radius of the annular gap, the annular gap being arranged on the side of the first bearing facing away from the magnet body and/or the second bearing, in particular is arranged on the side of the first bearing facing away from the magnetic body and/or the second bearing in the axial direction.
  • the advantage here is that the annular gap is designed so narrow and so long axially that penetration of an explosion front is prevented.
  • the first bearing can be arranged in the explosion-proof area, thus increasing operational reliability because the shaft can be rotated safely.
  • the second bearing is designed as a double bearing, in particular with the second bearing having at least one cylindrical roller bearing.
  • the advantage here is that transverse forces, which arise, for example, in the first gear stage, can be dissipated via the double bearing and thus the annular gap arranged between the shaft and the second housing part does not change its thickness even with fluctuating transverse force, in particular does not change measurably.
  • a further annular gap is arranged between the second housing part and the shaft, in particular the axial length of which is greater than the radius of the further annular gap, the second bearing being arranged on the side of the further annular gap facing away from the magnet body and/or the first bearing is arranged in particular on the side of the further annular gap facing away from the magnet body and/or from the first bearing in the axial direction.
  • the second bearing is accessible from the outside and can be replaced without the housing of the brake assembly having to be opened. This means that a specialist does not have to be particularly qualified.
  • the further annular gap does not change its thickness even with fluctuating transverse force, in particular not measurably.
  • FIG. 1 shows a cross section through a brake arrangement according to the invention.
  • FIG. 2 shows an oblique view of a sectioned representation of the brake arrangement from FIG.
  • FIG. 3 shows a cross section of a further brake arrangement.
  • FIG. 4 shows an oblique view of the brake arrangement from FIG.
  • the brake assembly according to the invention is designed to be explosion-proof.
  • the brake arrangement can be arranged between an electric motor and a transmission, the brake arrangement being held by the transmission housing.
  • the rotor shaft of the electric motor can be connected to a coupling part 10 in a torque-proof manner.
  • the coupling part 10 has a sleeve-like design and is pushed onto the rotor shaft (not shown in the figures) and connected in a torque-proof manner, in particular by means of a feather key connection.
  • a shaft 2 of the brake assembly is non-rotatably connected to a toothed part of the transmission, in particular to a toothed part of the first gear stage of the transmission.
  • the shaft 2 has a feather keyway, so that a slip-on pinion can be slipped onto the shaft 2 and can be connected to the shaft in a rotationally fixed manner by means of a feather key.
  • the slip-on pinion has external teeth and acts as the input toothed part of the first gear stage of the gearbox.
  • the shaft 2 has claws on its axial end facing away from the gear and/or toothed part, which claws are operatively connected as a claw clutch to claws formed on the clutch part 10 .
  • the claws of the shaft 2 are spaced apart from one another in the circumferential direction, in particular regularly, and protrude into those intermediate spaces which are produced by the spacing of the claws of the coupling part 10 in the circumferential direction. In this way, the shaft 2 is positively connected to the coupling part 10 in the circumferential direction.
  • the shaft 2 is rotatably mounted by means of a first bearing 9 accommodated in a first housing part 8 and by means of a bearing 20 accommodated in a second housing part 19 .
  • a flange part 1 is connected to the second housing part 19 and is used for connection to the gearbox.
  • the flange part 1 is connected to the gear housing by means of screws.
  • the flange part 1 When connecting the flange part 1 to the transmission housing, an opening in the transmission housing is sealed, in particular in an oil-tight manner.
  • the flange part 1 holds the second housing part 19, which is connected to the first housing part 8, which in turn is connected to the housing of the electric motor.
  • the electric motor is held on the transmission via the brake assembly.
  • the pressure-resistant, explosion-proof design of the housing of the brake assembly thus results in high stability and rigidity. Therefore, the weight of the electric motor can be absorbed by the housing of the brake assembly.
  • a sleeve-shaped driver 23 is slipped onto the shaft 2 and connected in a torque-proof manner, in particular by means of a feather key connection.
  • the driver On its radially outer circumference, the driver has an external toothing onto which a brake pad carrier 6 is pushed, with an internal toothing of the brake pad carrier 6 meshing with the external toothing.
  • the brake pad carrier 6 is thus non-rotatably connected to the driver 23 and can be displaced axially relative to the Driver 23.
  • a magnetic body 3 is accommodated in the second housing part 19 , which has an annular recess in which a coil, in particular a ring winding, is accommodated, in particular with the ring axis being aligned coaxially with the axis of rotation of the shaft 2 .
  • An armature disk 5 is arranged in the axial direction, ie in the direction of the axis of rotation of the shaft 2, between the magnetic body 3 and the brake lining carrier 6.
  • the armature disk 5 is preferably made of ferromagnetic material. Although the armature disk 5 is connected to the magnetic body 3 in a rotationally fixed manner, the armature disk 5 is arranged to be movable in the axial direction, ie in the direction of the axis of rotation of the shaft 2 .
  • bolts are preferably inserted or screwed into axially directed bores in magnet body 3 , which are guided through corresponding recesses in armature disk 5 .
  • the brake pad carrier 6 preferably has a brake pad on both axial sides.
  • Spring elements 30 supported on the magnet body 3 press on the armature disk 5, so that the armature disk 5 is pressed toward the brake lining carrier 6 with the spring force generated by the spring elements 30 when the coil 4 is not energized.
  • the brake pad carrier 6 is pressed by the armature disk 5 toward a braking surface formed on a friction disk 7 .
  • the friction disc 7 is connected to the first housing part 8, in particular firmly connected
  • the friction disc 7 is preferably designed in the shape of a rotary disc or essentially in the shape of a circular disc, so that the connection between the friction disc 7 and the first housing part 8 is uninterrupted over the entire circumference.
  • the friction disc 7 is preferably permanently connected to the first housing part 8.
  • This structure makes it possible to design the elements related to the brake function in a pre-completed manner and then to install them in the housing of the brake assembly.
  • the stack formed from the magnet body 3 together with spring elements and coil 4 accommodated in it, the armature disk, the bolts guiding the armature disk and the brake pad carrier is formed as a pre-completed brake by connecting the friction disk 7 .
  • This brake is then built into the housing by connecting the friction disk 7 to the first housing part 8 .
  • the friction disc is preferably connected to the magnet body 3 via the bolts, the bolts being inserted into bores in the magnet body.
  • the friction disk 7 is screwed to the bolts, for example by means of screws.
  • the bolts are preferably axially aligned.
  • the friction disc 7 is connected to the first housing part 8 by means of screws, the screws being screwed into threaded bores in the first housing part 8 .
  • the friction disc 7 On the side facing away from the brake pad carrier 6 , the friction disc 7 has an annular recess running in the circumferential direction, in which a permanent magnet 13 can be accommodated, which is arranged directly on the friction disc 7 or on a first printed circuit board 12 .
  • the first printed circuit board 12 is held pressed against the first housing part 8 by the friction disk 7 .
  • the permanent magnets can be arranged either separately or on the first circuit board 12 .
  • Another printed circuit board is connected to the shaft 2 in a rotationally fixed manner.
  • the additional circuit board is thus arranged to be rotatable relative to the first circuit board 12.
  • a carrier disk 11 is connected in a rotationally fixed manner to the shaft 2, to which the additional circuit board is attached.
  • a sensor is realized by means of the printed circuit boards, so that the angular position of the shaft 2 can be detected by the sensor.
  • the first printed circuit board 12 and/or the further printed circuit board is or are equipped with electronic components, so that a detector circuit is arranged on the first and/or further printed circuit board, which enables the angular position of the shaft 2 to be detected.
  • the first printed circuit board is arranged in a rotationally fixed manner relative to the first housing part 8 and the shaft 2 is connected in a rotationally fixed manner to the further printed circuit board.
  • the sensor signals are conducted by means of a cable through an explosion-proof cable bushing 14 into a connection box, which is arranged on the outside of the first housing part 8 .
  • This is formed by placing an annular lower part 15 and a cover 17 placed thereon on the outside, in particular electrical connection devices 16 being arranged and housed in the connection box formed from the lower part 15 and the cover 17 .
  • the junction box itself is thus in turn designed to be explosion-proof.
  • a seal in particular a flat seal or O-ring, is arranged between the cover 17 and the lower part 15 .
  • a gap area that is as long and thin as possible is formed in the contact area, so that a possible explosion wave loses so much energy when passing through the gap area that the explosion is prevented from spreading through the gap area.
  • a seal in particular a flat seal or O-ring, is arranged between the lower part 15 and the first housing part 8 .
  • Radial areas of a plastic star are arranged in the circumferential direction between the claws of the shaft 2 and the claws of the coupling part 10, so that speed fluctuations can be dampened.
  • the gap area extends at least four times as far in the axial direction as in the radial direction, with the axial direction being parallel to the direction of the axis of rotation of the shaft 2 .
  • a seal in particular a flat seal or O-ring, is arranged between the first housing part 8 and the second housing part 19 connected to it.
  • the flange part 1 is outside the housing of the brake assembly formed from the first housing part 8 and the second housing part 19 connected to it.
  • the second bearing 20 is preferably designed as a ball bearing, which is also associated with a cylindrical roller bearing or angular contact bearing.
  • the double bearing of the shaft 2 formed in this way ensures that the alignment of the shaft 2 is as unchanged as possible, in particular when a considerable transverse moment is introduced into the shaft 2 by the slip-on pinion. This is particularly important since there is a very narrow but axially long annular gap between the shaft 2 and the second housing part 19, so that the explosion can spread is prevented by the gap area.
  • the annular gap is preferably at least fifty times wider in the axial direction than in the radial direction.
  • the first bearing 9 is arranged on the side of the first housing part 8 facing the magnet body 3 .
  • the double bearing and thus the second bearing 20 is arranged on the side of the second housing part 19 facing the magnet body 3 .
  • the housing is connected and cannot be opened by an insufficiently qualified person.
  • such a person may very well connect the housing to the flange part 1 and connect the flange part 1 to the transmission housing and even replace the double bearing beforehand during maintenance, in particular without having to open the housing of the brake assembly.
  • a microswitch for monitoring the wear of the brake pads is arranged on the brake assembly within the housing of the brake assembly.
  • the microswitch can be used to monitor a distance from the armature disk 5 when the brake is in the applied state, ie when the coil 4 is de-energized, for falling below a threshold value.
  • a warning signal can thus be generated by the microswitch when the brake lining has exceeded a critical wear value.
  • another distance sensor can also be used instead of the microswitch.
  • the brake can be released manually.
  • a bracket 21 is attached to a rotatably mounted rotary part 22, which has a non-round, in particular eccentric, section.
  • the rotary part 22 can thus be rotated by pivoting the bracket 21 , in particular about an axis of rotation which is aligned perpendicularly to the axis of rotation of the shaft 2 .
  • an eccentric area is pressed onto the armature disk 5 in such a way that the armature disk 5 is pressed towards the magnetic body 3 and the brake is released as a result.
  • FIG. 1 As shown in FIG.
  • the opening of the transmission housing can also be covered without flange part 1 by connecting the second housing part 19 to the transmission housing and the transmission can be closed oil-tight to the outside environment.
  • the second housing part 19 has a correspondingly shaped flange section facing the transmission, which is not shown in FIG.
  • the double bearing can also be replaced by a correspondingly large and stable single bearing, this having the disadvantage that the wall thickness of the second housing part 19 has to be reduced.
  • the second bearing 20 is accommodated in a bearing receptacle 40 which is formed in the second housing part 19 and is connected to the flange section via radial support ribs 41 .
  • the first bearing 9 is also designed as a double bearing.

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Abstract

Antrieb, aufweisend ein Getriebe mit einem Getriebegehäuse, eine elektromagnetisch betätigbare Bremsanordnung und einen Elektromotor, wobei die Bremsanordnung zwischen dem Getriebe und dem Elektromotor angeordnet ist, wobei in einem ersten Gehäuseteil der Bremsanordnung ein erstes Lager und in einem zweiten Gehäuseteil der Bremsanordnung ein zweites Lager aufgenommen ist, wobei eine Welle mittels des ersten und zweiten Lagers drehbar gelagert ist, wobei die Welle mit einem Verzahnungsteil des Getriebes drehfest verbunden, wobei die Welle durch einen Magnetkörper der Bremsanordnung hindurchragt, wobei die Welle drehfest mit einem Bremsbelagträger verbunden ist, der in axialer Richtung zwischen dem ersten und dem zweiten Lager angeordnet ist.

Description

Antrieb, aufweisend ein Getriebe mit einem Getriebegehäuse, eine elektromagnetisch betätigbare Bremsanordnung und einen Elektromotor
Beschreibung:
Die Erfindung betrifft einen Antrieb, aufweisend ein Getriebe mit einem Getriebegehäuse, eine elektromagnetisch betätigbare Bremsanordnung und einen Elektromotor.
Es ist allgemein bekannt, dass ein Antrieb ausbildbar ist durch ein von einem Elektromotor angetriebenes Getriebe.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, geringe Betriebskosten bei einem Antrieb zu erreichen.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei dem Antrieb nach den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
Wichtige Merkmale der Erfindung bei dem Antrieb ein Getriebe mit einem Getriebegehäuse, eine elektromagnetisch betätigbare Bremsanordnung und einen Elektromotoraufweist, wobei die Bremsanordnung zwischen dem Getriebe und dem Elektromotor angeordnet ist, wobei in einem ersten Gehäuseteil der Bremsanordnung ein erstes Lager und in einem zweiten Gehäuseteil der Bremsanordnung ein zweites Lager aufgenommen ist, wobei eine Welle mittels des ersten und zweiten Lagers drehbar gelagert ist, wobei die Welle mit einem Verzahnungsteil des Getriebes, insbesondere mit einem Verzahnungsteil, insbesondere Aufsteckritzel, der ersten Getriebestufe des Getriebes, drehfest verbunden ist oder einstückig, insbesondere also einteilig, mit diesem Verzahnungsteil ausgeführt ist, wobei die Welle durch einen Magnetkörper, insbesondere durch einen ferromagnetischen Spulenkörper, der Bremsanordnung hindurchragt, wobei die Welle drehfest mit einem Bremsbelagträger verbunden ist, der in axialer Richtung zwischen dem ersten und dem zweiten Lager angeordnet ist, insbesondere wobei der Bremsbelagträger zur Welle relativ verschiebbar angeordnet ist, insbesondere parallel zur Drehachse der Welle.
Von Vorteil ist dabei, dass die Betriebskosten gering sind, weil eine Wartung auch von nicht speziell qualifiziertem Personal durchführbar ist. Insbesondere ist die Bremsanordnung explosionsdruckfest gekapselt und darf daher nur von speziell qualifiziertem Personal geöffnet werden. Jedoch ist die gesamte Bremsanordnung aus dem Antrieb von nicht derart speziell qualifiziertem Personal ausbaubar und austauschbar gegen eine andere Bremsanordnung.
Somit ist eine kostengünstige Wartung ausführbar. Darüber hinaus ist dieses Personal auch berechtigt, den Elektromotor und das Getriebe zu warten, insbesondere also auch das Getriebe zu öffnen und Öl nachzufüllen oder ein Verzahnungsteil des Getriebes auszutauschen.
Darüber hinaus ist die Bremsanordnung selbst mit einem Verschleißsensor ausstattbar, so dass rechtzeitig eine Wartung oder ein Austausch veranlassbar ist. Außerdem ist ein Winkelsensor in die Bremsanordnung integrierbar, wodurch die Betriebssicherheit erhöht und dadurch auch die Betriebskosten insbesondere durch rechtzeitige Wartung und Verhinderung von Schäden erniedrigt sind.
Wichtig ist auch, dass der Bremsbelagträger verschiebbar angeordnet ist und somit die Bremswirkung im Wesentlichen unabhängig vom Verschleißzustand der Bremsbeläge des Bremsbelagträgers sind. Denn ein geringfügiger Verschleiß ist mittels Verschiebung ausgleichbar. Auch dadurch ist die Betriebssicherheit erhöht.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das erste Gehäuseteil mit dem zweiten Gehäuseteil verbunden, insbesondere wobei der Bereich der Berührung des ersten Gehäuseteils mit dem zweiten Gehäuseteil in axialer Richtung weiter ausgedehnt ist als in radialer Richtung. Von Vorteil ist dabei, dass die Bremse in einem explosionsdruckfesten Gehäuse vorsehbar ist. Somit ist die
Bremse gekapselt angeordnet und als transportable Einheit zwischen dem Motor und dem Getriebe anordenbar.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Welle mit der Rotorwelle des Elektromotors drehfest verbunden. Von Vorteil ist dabei, dass die Welle über eine Kupplung, insbesondere Klauenkupplung, mit der Rotorwelle verbindbar ist. Somit ist eine Kupplungsfunktion in die Bremsanordnung integrierbar. Die Bremsanordnung fungiert also auch als Adapter zwischen Motor und Getriebe, wobei sie beispielsweise Abweichungen der Drehachse der Rotorwelle von der Drehachse der Welle ausgleicht und/oder kompensiert.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Welle an ihrem der Rotorwelle zugewandten axialen Endbereich in Umfangsrichtung voneinander beabstandete Klauen auf, wobei ein Kupplungsteil drehfest mit der Rotorwelle verbunden ist, insbesondere mittels Passfederverbindung, wobei das Kupplungsteil an seinem der Welle zugewandten axialen Endbereich in Umfangsrichtung voneinander beabstandete Klauen aufweist, wobei der von den Klauen des Kupplungsteils in axialer Richtung überdeckte Bereich mit dem von den Klauen der Welle in axialer Richtung überdeckten Bereich überlappt, insbesondere wobei die Klauen des Kupplungsteils einen auf die Drehachse der Welle bezogenen Radialabstandsbereich überdecken, welcher auch von den Klauen der Welle überdeckt wird. Von Vorteil ist dabei, dass mittels des Kupplungsteils ein Toleranzausgleich bewirkbar ist. Wenn also die Drehachse der Rotorwelle und Welle nicht exakt miteinander fluchten, bewirkt das Kupplungsteil eine Übertragung des Drehmoments und dämpft Quermomente ab. Außerdem ist zwischen den Klauen Kunststoffmaterial, insbesondere eines sternförmigen Kunststoff sterns vorsehbar, so dass Drehzahlschwankungen abgedämpft werden. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Bremsbelagträger relativ zur Welle axial bewegbar angeordnet, insbesondere wobei auf die Welle ein Mitnehmer aufgesteckt ist, der in Umfangsrichtung formschlüssig mit der Welle verbunden ist und/oder der mittels einer Passfederverbindung formschlüssig mit der Welle verbunden ist, wobei der Mitnehmer eine Außenverzahnung aufweist, welche mit der Innenverzahnung des Bremsbelagträgers im Eingriff ist. Von Vorteil ist dabei, dass der Bremsbelagträger durch die Bewegung den Verschleiß von Bremsbelägen zunächst ausgleicht. Denn bei dünneren Bremsbelägen und stromloser Spule drücken die Federelemente über die Ankerscheibe den Bremsbelagträger entsprechend näher an die Reibscheibe. Somit ist die Betriebssicherheit hoch. Außerdem wird der Verschleiß mit einem an der Brems angeordneten Sensor, insbesondere Mikroschalter oder induktiver Näherungssensor, überwacht auf Überschreiten eines zulässigen Maßes. Auch auf diese Weise ist die Betriebssicherheit weiter erhöht.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist eine Ankerscheibe mit dem Magnetkörper drehfest verbunden und axial bewegbar verbunden, wobei am Magnetkörper abgestützte Federelemente auf die Ankerscheibe drücken, insbesondere die Ankerscheibe mit Federkraft beaufschlagen, wobei die Ankerscheibe zwischen, insbesondere axial zwischen, dem Magnetkörper und dem Bremsbelagträger angeordnet ist, insbesondere wobei der Magnetkörper und/oder die Ankerscheibe aus ferromagnetischem Material gefertigt ist. Von Vorteil ist dabei, dass die Betriebssicherheit erhöht ist, da bei stromloser Spule die Bremse automatisch einfällt.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist eine Reibscheibe mit dem Magnetkörper verbunden, insbesondere mittels Bolzen, welche in den Magnetkörper hineinragen und die Ankerscheibe führen, insbesondere wobei die Reibscheibe mit dem ersten Gehäuseteil verbunden ist. Von Vorteil ist dabei, dass die Bremse vorkomplettiert ausbildbar ist und somit die Sicherheit erhöht ist. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Bremse, umfassend den Magnetkörper, die Spule, die Federelemente, die Ankerscheibe, den Bremsbelagträger, die Reibscheibe und Bolzen vorkomplettiert ausgebildet. Von Vorteil ist dabei, dass die Bremse vor dem Einbau in das Gehäuse der Bremsanordnung schon montierbar ist und als funktionsfähige Einheit in einem Lager lagerbar und danach in dem Gehäuse einbaubar ist. Beim Einbauen wird die Reibscheibe mit dem ersten Gehäuseteil des Gehäuses der Bremsanordnung mittels Schrauben verbunden. Vorzugswiese wird dabei eine Leiterplatte zwischen der Reibscheibe und dem ersten Gehäuseteil eingeklemmt.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind der Magnetkörper, die Spule, die Federelemente, die Ankerscheibe, der Bremsbelagträger, die Reibscheibe und Bolzen vom aus dem ersten und zweiten Gehäuseteil gebildeten Gehäuse umgeben und/oder eingehaust. Von Vorteil ist dabei, dass die Bremse vor dem Einbau in das Gehäuse der Bremsanordnung schon montierbar ist und als funktionsfähige Einheit in einem Lager lagerbar und danach in dem Gehäuse einbaubar ist. Beim Einbauen wird die Reibscheibe mit dem ersten Gehäuseteil des Gehäuses der Bremsanordnung mittels Schrauben verbunden. Vorzugswiese wird dabei eine Leiterplatte zwischen der Reibscheibe und dem ersten Gehäuseteil eingeklemmt.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist ein Drehteil relativ zum ersten Gehäuseteil drehbar gelagert, insbesondere um eine Drehachse, die senkrecht zur Drehachse der Welle ausgerichtet ist, wobei das Drehteil einen exzentrischen Bereich aufweist, wobei in einer ersten Drehstellung des Drehteils der exzentrische Bereich die Ankerscheibe entgegen der von den Federelementen erzeugten Federkraft zum Magnetkörper hin drückt und in einer zweiten Drehstellung des Drehteils die Ankerscheibe derart in axialer Richtung, also in Richtung der Drehachse der Welle, bewegbar ist, dass die Ankerscheibe den Bremsbelagträger auf die Reibscheibe drückt, insbesondere bei unbestromter Spule, insbesondere wobei das Drehteil mit einem Haltebügel verbunden ist, insbesondere wobei der Haltebügel sich zumindest abschnittsweise, insbesondere bezogen auf die Drehachse der Welle, tangential und/oder in Umfangsrichtung erstreckt. Von Vorteil ist dabei, dass eine Handlüftung, also per Hand aktivierbare Lüftung der Bremse erreichbar ist. Hierzu wird ein Haltebügel geschwenkt und dadurch das Drehteil derart gedreht, dass der exzentrische Teil des Drehteils die Ankerscheibe zum Magnetkörper hindrückt, insbesondere entgegen der von den Federelementen erzeugten Federkraft.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist mit dem zweiten Gehäuseteil ein Flanschteil verbunden, welches eine Öffnung des Getriebegehäuses abdeckt und/oder insbesondere öldicht verschließt. Von Vorteil ist dabei, dass die Bremsanordnung mit ihrem gesamten Gehäuse über das Flanschteil mit dem Getriebe verbindbar ist und vom Getriebe haltbar ist. Insbesondere ist der Motor an dem Gehäuse der Bremsanordnung befestigbar und über dieses Gehäuse haltbar. Außerdem ist somit auch nicht speziell qualifiziertes Personal einsetzbar, um die Bremsanordnung mit dem Getriebe zu verbinden und dann das Öl in das Getriebe einzufüllen. Dabei muss die im Gehäuse der Bremsanordnung eingekapselte Bremse nicht geöffnet werden. Mit dem Flanschteil ist die Öffnung des Getriebes abdeckbar und somit das Getriebe mit Öl danach befüllbar. In Weiterbildung ist sogar das zweite Gehäuseteil der Bremsanordnung direkt zum Abdecken der Öffnung des Getriebes verwendbar. Ein Flanschteil ist dann nicht notwendig.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist an der Außenseite des ersten Gehäuseteils ein Unterteil verbunden, auf welches ein Deckel aufgesetzt ist, so dass in dem so aus dem unterteil und dem Deckel gebildeten Anschlusskasten elektrische Anschlussvorrichtungen angeordnet und eingehaust sind, wobei elektrische Leitungen durch eine explosionsdruckfeste Kabeldurchführung geführt sind, welche in einer durchgehenden Ausnehmung des ersten Gehäuseteils angeordnet ist. Von Vorteil ist dabei, dass der Anschlusskasten selbst explosionsdruckfest ausgeführt ist. Somit sind die elektrischen Anschlüsse an den Anschlussvorrichtungen vorsehbar und daher im explosionsdruckfesten Bereich angeordnet. Außerdem ist dieser Bereich des Anschlusskastens vom Bereich der Bremse getrennt und nur über eine Kabeldurchführung verbunden. Somit kann sich eine Explosion nicht vom Beriech der Bremse zum Bereich der Anschlussvorrichtungen ausbreiten und umgekehrt ebenso nicht. Daher ist die Sicherheit erhöht. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist eine erste Leiterplatte drehtest mit dem ersten Gehäuseteil verbunden, wobei eine zweite, insbesondere also weitere, Leiterplatte drehtest mit der Welle verbunden ist, wobei die erste Leiterplatte derart mit elektronischen Bauelementen bestückt ist, dass die Winkellage der zweiten Leiterplatte und/oder der Welle detektierbar ist, insbesondere wobei die erste Leiterplatte parallel zur zweiten Leiterplatte angeordnet ist und/oder wobei die erste Leiterplatte von der Reibscheibe an das erste Gehäuseteil angedrückt wird, insbesondere wobei die zweite Leiterplatte axial zwischen der ersten Leiterplatte und dem ersten Gehäuseteil angeordnet ist. Von Vorteil ist dabei, dass die erste Leiterplatte eingeklemmt anordenbar ist und somit kostengünstig verbindbar.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist ein Sensor zur Detektion des Bremsbelagverschleißes im aus dem ersten und zweiten Gehäuseteil gebildeten Gehäuse angeordnet, insbesondere wobei die Sensorleitungen durch die Kabeldurchführung durchgeführt sind. Von Vorteil ist dabei, dass rechtzeitig eine Wartung ausführbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist zwischen dem ersten Gehäuseteil und der Welle ein Ringspalt angeordnet, insbesondere dessen axiale Länge größer als der Radius des Ringspalts ist, wobei der Ringspalt auf der vom Magnetkörper und/oder vom zweiten Lager abgewandten Seite des ersten Lagers angeordnet ist, insbesondere auf der vom Magnetkörper und/oder vom zweiten Lager in axialer Richtung abgewandten Seite des ersten Lagers angeordnet ist. Von Vorteil ist dabei, dass der Ringspalt derart eng und derart axial lang ausgeführt ist, dass ein Durchdringen einer Explosionsfront verhindert ist. Außerdem ist das erste Lager im explosionsdruckfesten Bereich anordenbar und somit die Betriebssicherheit erhöht, weil die Drehbarkeit der Welle sicher gewährleistet ist. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das zweite Lager als Doppellager ausgeführt, insbesondere wobei das zweite Lager zumindest ein Zylinderrollenlager aufweist. Von Vorteil ist dabei, dass Querkräfte, welche beispielsweise in der ersten Getriebestufe entstehen, über das Doppellager ableitbar sind und somit der zwischen der Welle und dem zweiten Gehäuseteil angeordnete Ringspalt seine Dicke auch bei schwankender Querkraft nicht ändert, insbesondere nicht messbar ändert.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist zwischen dem zweiten Gehäuseteil und der Welle ein weiterer Ringspalt angeordnet, insbesondere dessen axiale Länge größer als der Radius des weiteren Ringspalts ist, wobei das zweite Lager auf der vom Magnetkörper und/oder vom ersten Lager abgewandten Seite des weiteren Ringspalts angeordnet ist, insbesondere auf der vom Magnetkörper und/oder vom ersten Lager in axialer Richtung abgewandten Seite des weiteren Ringspalts angeordnet ist. Von Vorteil ist dabei, dass das zweite Lager von außen zugänglich und austauschbar ist, ohne dass das Gehäuse der Bremsanordnung geöffnet werden muss. Somit muss wieder keine spezielle Eignung einer Fachkraft verfügbar sein. Der weitere Ringspalt verändert seine Dicke auch bei schwankender Querkraft nicht, insbesondere nicht messbar.
Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Erfindung ist nicht auf die Merkmalskombination der Ansprüche beschränkt. Für den Fachmann ergeben sich weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und/oder einzelnen Anspruchsmerkmalen und/oder Merkmalen der Beschreibung und/oder der Figuren, insbesondere aus der Aufgabenstellung und/oder der sich durch Vergleich mit dem Stand der Technik stellenden Aufgabe. Die Erfindung wird nun anhand von schematischen Abbildungen näher erläutert:
In der Figur 1 ist ein Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Bremsanordnung dargestellt.
In der Figur 2 ist eine Schrägansicht einer angeschnittenen Darstellung der Bremsanordnung aus Figur 1 gezeigt.
In der Figur 3 ist ein Querschnitt einer weiteren Bremsanordnung dargestellt.
In der Figur 4 ist eine Schrägansicht der Bremsanordnung aus Figur 3 dargestellt.
Wie in den Figuren dargestellt, ist die erfindungsgemäße Bremsanordnung explosionsdruckfest ausgeführt.
Die Bremsanordnung ist zwischen einem Elektromotor und einem Getriebe anordenbar, wobei die Bremsanordnung vom Getriebegehäuse gehalten ist. Die Rotorwelle des Elektromotors ist drehfest mit einem Kupplungsteil 10 verbindbar.
Beispielsweise ist das Kupplungsteil 10 hülsenartig ausgeführt und auf die in den Figuren nicht gezeigte Rotorwelle aufgesteckt und drehfest verbunden, insbesondere mittels Passfederverbindung.
Eine Welle 2 der Bremsanordnung ist drehfest mit einem Verzahnungsteil des Getriebes, insbesondere mit einem Verzahnungsteil der ersten Getriebestufe des Getriebes, verbunden.
Hierzu weist die Welle 2 eine Passfedernut auf, so dass ein Aufsteckritzel auf die Welle 2 aufsteckbar ist und mit der Welle mittels Passfeder drehfest verbindbar ist. Das Aufsteckritzel weise eine Außenverzahnung auf und fungiert als eintreibendes Verzahnungsteil der ersten Getriebestufe des Getriebes. Die Welle 2 weist an ihrem vom Getriebe und/oder Verzahnungsteil abgewandten axialen Ende Klauen auf, welche als Klauenkupplung in Wirkverbindung mit an dem Kupplungsteil 10 ausgeformten Klauen sind. Hierzu sind die Klauen der Welle 2 in Umfangsrichtung voneinander beabstandet, insbesondere regelmäßig, und ragen in diejenigen Zwischenräume hinein, welche durch die in Umfangsrichtung ausgeführte Beabstandung der Klauen des Kupplungsteils 10 erzeugt sind. Auf diese Weise ist die Welle 2 in Umfangsrichtung formschlüssig mit dem Kupplungsteil 10 verbunden.
Die Welle 2 ist mittels eines in einem ersten Gehäuseteil 8 aufgenommenen ersten Lagers 9 und mittels eines in einem zweiten Gehäuseteil 19 aufgenommenen Lagers 20 drehbar gelagert.
Ein Flanschteil 1 ist mit dem zweiten Gehäuseteil 19 verbunden und dient zur Verbindung mit dem Getriebe. Hierzu wird das Flanschteil 1 mittels Schrauben mit dem Getriebegehäuse verbunden.
Beim Verbinden des Flanschteils 1 mit dem Getriebegehäuse wird eine Öffnung des Getriebegehäuses insbesondere öldicht verschlossen. Das Flanschteil 1 hält das zweite Gehäuseteil 19, welches mit dem ersten Gehäuseteil 8 verbunden ist, das wiederum mit dem Gehäuse des Elektromotors verbunden ist. Somit ist der Elektromotor über die Bremsanordnung am Getriebe gehalten.
Die druckfeste, explosionsgeschützte Ausführung des Gehäuses der Bremsanordnung bewirkt somit eine hohe Stabilität und Steifigkeit. Daher ist das Gewicht des Elektromotors vom Gehäuse der Bremsanordnung aufnehmbar.
Ein im zweiten Gehäuseteil 19 aufgenommener Wellendichtring dichtet zur Welle 2 hin ab. Ein hülsenartig ausgeformter Mitnehmer 23 ist auf die Welle 2 aufgesteckt und drehfest verbunden, insbesondere mittels Passfederverbindung. An seinem radial äußeren Umfang weist der Mitnehmer eine Außenverzahnung auf, auf welche ein Bremsbelagträger 6 aufgeschoben ist, wobei eine Innenverzahnung des Bremsbelagträgers 6 mit der Außenverzahnung im Eingriff ist, Insbesondere ist somit der Bremsbelagträger 6 drehfest mit dem Mitnehmer 23 verbunden und axial verschiebbar relativ zum Mitnehmer 23.
Im zweiten Gehäuseteil 19 ist ein Magnetkörper 3 aufgenommen, welcher einen ringförmige Ausnehmung aufweist, in welcher eine Spule, insbesondere Ringwicklung, aufgenommen, insbesondere wobei die Ringachse koaxial zur Drehachse der Welle 2 ausgerichtet ist.
Eine Ankerscheibe 5 ist in axialer Richtung, also in Richtung der Drehachse der Welle 2, zwischen dem Magnetkörper 3 und dem Bremsbelagträger 6 angeordnet.
Die Ankerscheibe 5 besteht vorzugsweise aus ferromagnetischem Material. Die Ankerscheibe 5 ist zwar drehfest mit dem Magnetkörper 3 verbunden, jedoch ist die Ankerscheibe 5 in axialer Richtung, also in Richtung der Drehachse der Welle 2, bewegbar angeordnet. Hierzu sind vorzugsweise Bolzen in axial gerichteten Bohrungen des Magnetkörpers 3 eingesteckt oder eingeschraubt, welche durch entsprechende Ausnehmungen der Ankerscheibe 5 hindurchgeführt sind.
Der Bremsbelagträger 6 weist vorzugsweise axial beidseitig jeweils einen Bremsbelag auf.
Am Magnetkörper 3 abgestützte Federelemente 30 drücken auf die Ankerscheibe 5, so dass die Ankerscheibe 5 mit der von den Federelementen 30 erzeugten Federkraft zum Bremsbelagträger 6 hingedrückt wird, wenn die Spule 4 unbestromt ist. Dabei wird der Bremsbelagträger 6 von der Ankerscheibe 5 zu einer an einer Reibscheibe 7 ausgebildeten Bremsfläche hingedrückt. Die Reibscheibe 7 ist mit dem ersten Gehäuseteil 8 verbunden, insbesondere fest verbunden
Wenn die Spule 4 bestromt ist, wird jedoch die Ankerscheibe 5 entgegen der von den Federelementen 30 erzeugten Federkraft zum Magnetkörper 3 hingezogen und somit die Bremse gelüftet. Die Reibscheibe 7 ist vorzugsweise drehscheibenförmig oder im Wesentlichen kreisscheibenförmig ausgebildet, so dass die Verbindung zwischen der Reibscheibe 7 und dem ersten Gehäuseteil 8 ununterbrochen am gesamten Umfang ist. Die Reibscheibe 7 ist vorzugsweise fest verbunden mit dem ersten Gehäuseteil 8.
Dieser Aufbau ermöglicht, die auf die Bremsenfunktion bezogenen Elemente vorkomplettiert auszubilden und dann in das Gehäuse der Bremsanordnung einzubauen.
Zur Vorkomplettierten Ausbildung wird der aus dem Magnetkörper 3 samt Federelementen und in ihm aufgenommener Spule 4, der Ankerscheibe, der die Ankerscheibe führenden Bolzen und dem Bremsbelagträger gebildete Stapel mittels Verbinden der Reibscheibe 7 als vorkomplettierte Bremse ausgebildet. Diese Bremse wird dann in das Gehäuse eingebaut, indem die Reibscheibe 7 mit dem ersten Gehäuseteil 8 verbunden wird. Die Reibscheibe wird vorzugsweise über die Bolzen mit dem Magnetkörper 3 verbunden, wobei die Bolzen in Bohrungen des Magnetkörpers eingesteckt sind. Die Reibscheibe 7 ist beispielsweise mittels Schrauben an die Bolzen angeschraubt. Die Bolzen sind vorzugsweise axial ausgerichtet.
Beim Einbau der Bremse in das Gehäuse der Bremsanordnung wird die Reibscheibe 7 mittels Schrauben mit dem ersten Gehäuseteil 8 verbunden, wobei die Schrauben in Gewindebohrungen des ersten Gehäuseteils 8 eingeschraubt werden.
An der vom Bremsbelagträger 6 abgewandten Seite weist die Reibscheibe 7 eine in Umfangsrichtung umlaufende, ringförmige Vertiefung auf, in weicher ein Dauermagnet 13 aufnehmbar ist, der direkt an der Reibscheibe 7 oder auf einer ersten Leiterplatte 12 angeordnet ist.
Die erste Leiterplatte 12 ist von der Reibscheibe 7 auf das erste Gehäuseteil 8 hingedrückt gehalten ist.
Die Dauermagnete sind entweder separat oder auf der ersten Leiterplatte 12 anordenbar.
Eine weitere Leiterplatte ist drehfest mit der Welle 2 verbunden. Somit ist die weitere Leiterplatte relativ drehbar angeordnet zur ersten Leiterplatte 12. Insbeosndere ist eine Trägerscheibe 11 drehfest mit der Welle 2 verbunden, an der die weitere Leiterplatte befestigt ist. In Wirkverbindung mit den Dauermagneten ist mittels der Leiterplatten ein Sensor realisiert, so dass die Winkellage der Welle 2 vom Sensor detektierbar ist.
Die erste Leiterplatte 12 und/oder die weitere Leiterplatte ist oder sind mit elektronischen Bauelementen bestückt, so dass auf der ersten und/oder weiteren Leiterplatte eine Detektorschaltung angeordnet ist, welche eine Detektion der Winkellage der Welle 2 ermöglicht.
Es sind aber auch andere Wirkprinzipien vorsehbar, die keine Dauermagneten benötigen.
In jedem Fall ist aber die erste Leiterplatte drehtest zum ersten Gehäuseteil 8 angeordnet und die Welle 2 mit der weiteren Leiterplatte drehtest verbunden.
Von der ersten Leiterplatte 12 werden die Sensorsignale mittels eines Kabels durch eine explosionsdruckfeste Kabeldurchführung 14 in einen Anschlusskasten geleitet, der an der Außenseite des ersten Gehäuseteils 8 angeordnet ist. Dieser ist durch Aufsetzen eines ringförmigen Unterteils 15 und eines darauf aufgesetzten Deckels 17 an der Außenseite gebildet, insbeosndere wobei in dem aus dem Unterteil 15 und dem Deckel 17 gebildeten Anschlusskasten elektrische Anschlussvorrichtungen 16 angeordnet und eingehaust sind.
Der Anschlusskasten ist somit selbst wiederum explosionsdruckfest ausgebildet.
Zwischen dem Unterteil 15 und dem auf ihm aufgesetztem Deckel 17 ist im Berührbereich ein möglichst langer und möglichst dünner Spaltbereich ausgebildet, so dass eine eventuelle Explosionswelle beim Durchlaufen des Spaltbereichs derart viel Energie verliert, dass eine Ausbreitung der Explosion durch den Spaltbereich verhindert ist.
Außerdem ist eine Dichtung, insbesondere Flachdichtung oder O-Ring, zwischen dem Deckel 17 und dem Unterteil 15 angeordnet. Zwischen dem Unterteil 15 und dem ersten Gehäuseteil 8 ist im Berührbereich ein möglichst langer und möglichst dünner Spaltbereich ausgebildet, so dass eine eventuelle Explosionswelle beim Durchlaufen des Spaltbereichs derart viel Energie verliert, dass eine Ausbreitung der Explosion durch den Spaltbereich verhindert ist.
Außerdem ist eine Dichtung, insbesondere Flachdichtung oder O-Ring, zwischen dem Unterteil 15 und dem ersten Gehäuseteil 8 angeordnet.
In Umfangsrichtung zwischen den Klauen der Welle 2 und den Klauen des Kuppplungsteils 10 sind strahlenförmige Bereiche eines Kunststoff sterns angeordnet, so dass Drehzahlschwankungen abdämpfbar sind.
Zwischen dem ersten Gehäuseteil 8 und dem mit ihm verbundenen zweiten Gehäuseteil 19 ist im Berührbereich ein möglichst langer und möglichst dünner Spaltbereich ausgebildet, so dass eine eventuelle Explosionswelle beim Durchlaufen des Spaltbereichs derart viel Energie verliert, dass eine Ausbreitung der Explosion durch den Spaltbereich verhindert ist. Der Spaltbereich ist hierzu in axialer Richtung mindestens viermal so weit ausgedehnt als in radialer Richtung, wobei die axiale Richtung parallel zur Richtung der Drehachse der Welle 2 ist.
Außerdem ist eine Dichtung, insbesondere Flachdichtung oder O-Ring, zwischen dem ersten Gehäuseteil 8 und dem mit ihm verbundenen zweiten Gehäuseteil 19 angeordnet.
Das Flanschteil 1 ist außerhalb des aus dem ersten Gehäuseteil 8 und dem mit ihm verbundenen zweiten Gehäuseteil 19 gebildeten Gehäuse der Bremsanordnung.
Das zweite Lager 20 ist vorzugsweise als Kugellager ausgeführt, dem noch ein Zylinderrollenlager oder Schräglager zugeordnet ist. Das so gebildete Doppellager der Welle 2 gewährleistet eine möglichst unveränderte Ausrichtung der Welle 2, insbesondere auch dann, wenn vom Aufsteckritzel ein erhebliches Quermoment in die Welle 2 eingeleitet wird. Dies ist besonders wichtig, da zwischen der Welle 2 und dem zweiten Gehäuseteil 19 ein sehr schmaler aber axial langer Ringspalt vorhanden ist, so dass eine Ausbreitung der Explosion durch den Spaltbereich verhindert ist. Hierzu ist der Ringspalt in axialer Richtung vorzugsweise mindestens fünfzig Mal weiter ausgedehnt als in radialer Richtung.
Ebenso ist auch ein solch schmaler Ringspalt zwischen der Welle 2 und dem ersten Gehäuseteil 8 vorhanden, wobei jedoch das erste Lager 9 der Welle 2 im ersten Gehäuseteil 8 aufgenommen ist.
Das erste Lager 9 ist auf der dem Magnetkörper 3 zugewandten Seite des ersten Gehäuseteils 8 angeordnet.
Das Doppellager und somit das zweite Lager 20 ist auf der dem Magnetkörper 3 zugewandten Seite des zweiten Gehäuseteils 19 angeordnet. Auf diese Weise ist nach Einbau der Bremse in das Gehäuse der Bremsanordnung das Gehäuse verbunden und darauf nicht von einer ungenügend qualifizierten Person geöffnet werden. Allerdings darf eine solche Person sehr wohl das Gehäuse mit dem Flanschteil 1 verbinden und das Flanschteil 1 an das Getriebegehäuse verbinden und bei Wartungen zuvor sogar das Doppellager austauschen, insbesondere ohne dass das Gehäuse der Bremsanordnung geöffnet werden muss.
Des Weiteren ist an der Bremsanordnung innerhalb des Gehäuses der Bremsanordnung ein Mikroschalter zur Überwachung des Verschleißes der Bremsbeläge angeordnet. Mit dem Mikroschalter ist ein Abstand zur Ankerscheibe 5 im eingefallenen Zustand der Bremse, also stromlosen Zustand der Spule 4, überwachbar auf Unterschreiten eines Schwellwertes. Somit ist ein Warnsignal vom Mikroschalter erzeugbar, wenn der Bremsbelag einen kritischen Wert an Abrieb überschritten hat. Statt des Mikroschalters ist aber auch ein anderer Abstandssensor einsetzbar.
Wie in Figur 2 gezeigt, ist eine Handlüftung der Bremse ermöglicht. Hierzu ist ein Bügel 21 an einem drehbar gelagerten Drehteil 22, das einen unrunden, insbesondere exzentrischen, Abschnitt aufweist, befestigt. Somit ist durch Schwenken des Bügels 21 das Drehteil 22 drehbar, insbesondere um eine Drehachse, welche senkrecht zur Drehachse der Welle 2 ausgerichtet ist. Infolge der Schwenkbewegung wird ein exzentrischer Bereich auf die Ankerscheibe 5 derart gedrückt, dass die Ankerscheibe 5 zum Magnetkörper 3 hingedrückt wird und dadurch die Bremse gelüftet wird. Wie in Figur 3 gezeigt, ist aber auch ohne Flanschteil 1 die Öffnung des Getriebegehäuses durch Verbinden des zweiten Gehäuseteils 19 mit dem Getriebegehäuse abdeckbar und das Getriebe zur äußeren Umgebung hin öldicht verschließbar. Hierzu weist bei Figur 3 das zweite Gehäuseteil 19 einen entsprechend geformten, dem in der Figur 3 nicht gezeigten Getriebe zugewandten Flanschabschnitt auf. Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel nach Figur 2 ist das Doppellager auch ersetzbar durch ein entsprechend großes und stabiles Einzellager, wobei dies den Nachteil aufweist, dass die Wandstärke des zweiten Gehäuseteils 19 verringert ausgeführt werden muss. Wie in Figur 4 gezeigt, ist das zweite Lager 20 in einer im zweiten Gehäuseteil 19 ausgebildeten Lageraufnahme 40 aufgenommen, die über strahlenförmige Tragrippen 41 mit dem Flanschabschnitt verbunden ist.
Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen wird auch das erste Lager 9 als Doppellager ausgeführt.
Bezugszeichenliste
1 Flanschteil
2 Welle
3 Magnetkörper
4 Spule
5 Ankerscheibe
6 Bremsbelagträger
7 Reibscheibe
8 erstes Gehäuseteil
9 erstes Lager
10 Kupplungsteil
11 Trägerscheibe
12 Leiterplatte
13 Dauermagnet
14 Kabeldurchführung, insbesondere explosionsdruckfest
15 Unterteil
16 Anschlussvorrichtung
17 Deckel
19 zweites Gehäuseteil
20 zweites Lager
21 Bügel
22 Drehteil mit unrundem, insbesondere exzentrischem, Abschnitt
23 Mitnehmer
30 Federelement
40 Lageraufnahme
41 Tragrippen

Claims

Patentansprüche:
1. Antrieb, aufweisend ein Getriebe mit einem Getriebegehäuse, eine elektromagnetisch betätigbare Bremsanordnung und einen Elektromotor, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsanordnung zwischen dem Getriebe und dem Elektromotor angeordnet ist, wobei in einem ersten Gehäuseteil der Bremsanordnung ein erstes Lager und in einem zweiten Gehäuseteil der Bremsanordnung ein zweites Lager aufgenommen ist, wobei eine Welle mittels des ersten und zweiten Lagers drehbar gelagert ist, wobei die Welle mit einem Verzahnungsteil des Getriebes, insbesondere mit einem Verzahnungsteil, insbesondere Aufsteckritzel, der ersten Getriebestufe des Getriebes, drehfest verbunden ist oder einstückig, insbesondere also einteilig, mit diesem Verzahnungsteil ausgeführt ist, wobei die Welle durch einen Magnetkörper, insbesondere durch einen ferromagnetischen Spulenkörper, der Bremsanordnung hindurchragt, wobei die Welle drehfest mit einem Bremsbelagträger verbunden ist, der in axialer Richtung zwischen dem ersten und dem zweiten Lager angeordnet ist, insbesondere wobei der Bremsbelagträger zur Welle relativ verschiebbar angeordnet ist, insbesondere parallel zur Drehachse der Welle.
2. Antrieb nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das erste Gehäuseteil mit dem zweiten Gehäuseteil verbunden ist, insbesondere wobei der Bereich der Berührung des ersten Gehäuseteils mit dem zweiten Gehäuseteil in axialer Richtung weiter ausgedehnt ist als in radialer Richtung.
3. Antrieb nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle mit der Rotorwelle des Elektromotors drehtest verbunden ist.
4. Antrieb nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle an ihrem der Rotorwelle zugewandten axialen Endbereich in Umfangsrichtung voneinander beabstandete Klauen aufweist, wobei ein Kupplungsteil drehtest mit der Rotorwelle verbunden ist, insbesondere mittels Passfederverbindung, wobei das Kupplungsteil an seinem der Welle zugewandten axialen Endbereich in Umfangsrichtung voneinander beabstandete Klauen aufweist, wobei der von den Klauen des Kupplungsteils in axialer Richtung überdeckte Bereich mit dem von den Klauen der Welle in axialer Richtung überdeckten Bereich überlappt, insbesondere wobei die Klauen des Kupplungsteils einen auf die Drehachse der Welle bezogenen Radialabstandsbereich überdecken, welcher auch von den Klauen der Welle überdeckt wird.
5. Antrieb nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bremsbelagträger relativ zur Welle axial bewegbar angeordnet ist, insbesondere wobei auf die Welle ein Mitnehmer aufgesteckt ist, der in Umfangsrichtung formschlüssig mit der Welle verbunden ist und/oder der mittels einer Passfederverbindung formschlüssig mit der Welle verbunden ist, wobei der Mitnehmer eine Außenverzahnung aufweist, welche mit der Innenverzahnung des Bremsbelagträgers im Eingriff ist.
6. Antrieb nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ankerscheibe mit dem Magnetkörper drehfest verbunden ist und axial bewegbar verbunden ist, wobei am Magnetkörper abgestützte Federelemente auf die Ankerscheibe drücken, insbesondere die Ankerscheibe mit Federkraft beaufschlagen, wobei die Ankerscheibe zwischen, insbesondere axial zwischen, dem Magnetkörper und dem Bremsbelagträger angeordnet ist, insbesondere wobei der Magnetkörper und/oder die Ankerscheibe aus ferromagnetischem Material gefertigt ist.
7. Antrieb nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Reibscheibe mit dem Magnetkörper verbunden ist, insbesondere mittels Bolzen, welche in den Magnetkörper hineinragen und die Ankerscheibe führen, insbesondere wobei die Reibscheibe mit dem ersten Gehäuseteil verbunden ist. - 22 -
8. Antrieb nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremse, umfassend den Magnetkörper, die Spule, die Federelemente, die Ankerscheibe, den Bremsbelagträger, die Reibscheibe und Bolzen vorkomplettiert ausgebildet ist und/oder dass der Magnetkörper, die Spule, die Federelemente, die Ankerscheibe, der Bremsbelagträger, die Reibscheibe und Bolzen vom aus dem ersten und zweiten Gehäuseteil gebildeten Gehäuse umgeben und/oder eingehaust sind.
9. Antrieb nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Drehteil relativ zum ersten Gehäuseteil drehbar gelagert ist, insbesondere um eine Drehachse, die senkrecht zur Drehachse der Welle ausgerichtet ist, wobei das Drehteil einen exzentrischen Bereich aufweist, wobei in einer ersten Drehstellung des Drehteils der exzentrische Bereich die Ankerscheibe entgegen der von den Federelementen erzeugten Federkraft zum Magnetkörper hin drückt und in einer zweiten Drehstellung des Drehteils die Ankerscheibe derart in axialer Richtung, also in Richtung der Drehachse der Welle, bewegbar ist, dass die Ankerscheibe den Bremsbelagträger auf die Reibscheibe drückt, insbesondere bei unbestromter Spule, insbesondere wobei das Drehteil mit einem Haltebügel verbunden ist, insbesondere wobei der Haltebügel sich zumindest abschnittsweise, insbesondere bezogen auf die Drehachse der Welle, tangential und/oder in Umfangsrichtung erstreckt.
10. Antrieb nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem zweiten Gehäuseteil ein Flanschteil verbunden ist, welches eine Öffnung des Getriebegehäuses abdeckt und/oder insbesondere öldicht verschließt. - 23 -
11. Antrieb nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Außenseite des ersten Gehäuseteils ein Unterteil verbunden ist, auf welches ein Deckel aufgesetzt ist, so dass in dem so aus dem unterteil und dem Deckel gebildeten Anschlusskasten elektrische Anschlussvorrichtungen angeordnet und eingehaust sind, wobei elektrische Leitungen durch eine explosionsdruckfeste Kabeldurchführung geführt sind, welche in einer durchgehenden Ausnehmung des ersten Gehäuseteils angeordnet ist.
12. Antrieb nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Leiterplatte drehfest mit dem ersten Gehäuseteil verbunden ist, wobei eine zweite, insbesondere also weitere, Leiterplatte drehfest mit der Welle verbunden ist, wobei die erste Leiterplatte derart mit elektronischen Bauelementen bestückt ist, dass die Winkellage der zweiten Leiterplatte und/oder der Welle detektierbar ist, insbesondere wobei die erste Leiterplatte parallel zur zweiten Leiterplatte angeordnet ist und/oder wobei die erste Leiterplatte von der Reibscheibe an das erste Gehäuseteil angedrückt wird, insbesondere wobei die zweite Leiterplatte axial zwischen der ersten Leiterplatte und dem ersten Gehäuseteil angeordnet ist.
13. Antrieb nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sensor zur Detektion des Bremsbelagverschleißes im aus dem ersten und zweiten Gehäuseteil gebildeten Gehäuse angeordnet ist, insbesondere wobei die Sensorleitungen durch die Kabeldurchführung durchgeführt sind. - 24 -
14. Antrieb nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem ersten Gehäuseteil und der Welle ein Ringspalt angeordnet ist, insbesondere dessen axiale Länge größer als der Radius des Ringspalts ist, wobei der Ringspalt auf der vom Magnetkörper und/oder vom zweiten Lager abgewandten Seite des ersten Lagers angeordnet ist, insbesondere auf der vom Magnetkörper und/oder vom zweiten Lager in axialer Richtung abgewandten Seite des ersten Lagers angeordnet ist.
15. Antrieb nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Lager als Doppellager ausgeführt ist, insbesondere wobei das zweite Lager zumindest ein Zylinderrollenlager aufweist, und/oder dass zwischen dem zweiten Gehäuseteil und der Welle ein weiterer Ringspalt angeordnet ist, insbesondere dessen axiale Länge größer als der Radius des weiteren Ringspalts ist, wobei das zweite Lager auf der vom Magnetkörper und/oder vom ersten Lager abgewandten Seite des weiteren Ringspalts angeordnet ist, insbesondere auf der vom Magnetkörper und/oder vom ersten Lager in axialer Richtung abgewandten Seite des weiteren Ringspalts angeordnet ist.
PCT/EP2022/025459 2021-10-22 2022-10-05 Antrieb, aufweisend ein getriebe mit einem getriebegehäuse, eine elektromagnetisch betätigbare bremsanordnung und einen elektromotor WO2023066514A1 (de)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US3338349A (en) * 1966-11-17 1967-08-29 Warner Electric Brake & Clutch Electric motor mounted magnetic friction brake
EP3408554A1 (de) * 2016-01-29 2018-12-05 Warner Electric Technology LLC Elektromagnetische bremse für eine kraftübertragungsanordnung

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