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Dokumentenidentifikation DE19701179A1 16.07.1998
Titel Rücklaufsperre
Anmelder Stemme, Otto, Dr., 80637 München, DE
Erfinder Stemme, Otto, Dr., 80637 München, DE
DE-Anmeldedatum 15.01.1997
DE-Aktenzeichen 19701179
Offenlegungstag 16.07.1998
Veröffentlichungstag im Patentblatt 16.07.1998
IPC-Hauptklasse H02K 21/02
IPC-Nebenklasse H02K 7/118   F16D 47/06   
Zusammenfassung Die vorliegende Erfindung betrifft eine Rücklaufsperre, insbesondere für Elektromotoren, mit mindestens einem Freilauf mit einem Außenring und einem der Aufnahme einer rotierend antreibbaren Welle dienenden stirnseitig offenen Innenraum, mit mindestens einem, mindestens von einer elektrischen Wicklung, einer magnetisierbaren Rückschlußhülse, magnetisierbaren Rückschlußseitenteilen und einem als mindestens ein magnetisierbarer Anker ausgebildeten Kern gebildeten Topfmagnet, wobei der mindestens eine Anker sich in den Bereich der Rückschlußseitenteile und den Bereich des äußeren Umfangs des Außenrings des mindestens einen Freilaufs erstreckt und unter Ausnutzung von Luftspalten gegen die Rückschlußseitenteile und gegen den Außenring hin- und herbeweglich, drehfest angebracht ist.

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Rücklaufsperre gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 und eine aus dieser abgeleitete Rücklaufsperre.

Das Sperren der der Antriebsrichtung entgegengesetzten Richtung - d. h. das Sperren des Rücklaufs - insbesondere eines Elektromotors und einer angeschlossenen Last kann in bekannter Weise mit Hilfe eines z. B. als sogenannter Hülsenfreilauf ausgebildeten Freilaufs erfolgen, dessen stirnseitig offener Innenraum die Motorwelle aufnimmt, während der Außenring des Freilaufs drehfest angebracht ist. Der Freilauf klemmt, sobald sich die Motorwelle entgegen der Antriebsrichtung dreht.

In zahlreichen Anwendungsfällen wird - neben dem Sperren - auch der Rücklauf einer angeschlossenen Last gefordert, der insbesondere unter Verwendung von Getriebeelementen durch Trennung des motorseitigen, gesperrten Antriebs von dem lastseitigen Abtrieb erreicht wird.

Diese Vorgehensweise ist insbesondere mit einem beachtlichen technischen Aufwand, großen Platzanspruch, mangelndem Bedienkomfort sowie mit hohen Kosten verbunden.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Rücklaufsperre der eingangs genannten Art mit wahlweiser Möglichkeit zum Sperren und zum Aufheben des Sperrens des Rücklaufs zu schaffen, die mit vertretbarem technischem und kostenmäßigem Aufwand auskommt und eine kompakte, geringen Platzanspruch stellende Bauweise sowie ein einfaches Betätigen der Sperrfunktion und damit einen angemessenen Bedienkomfort ermöglicht.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 sowie mit den Merkmalen des Patentanspruchs 34 gelöst.

Erfindungsgemäß ist mindestens ein Freilauf, - insbesondere ein Hülsenfreilauf- dessen Innenraum der Aufnahme einer rotierend antreibbaren Welle - insbesondere einer Motorwelle eines Elektromotors - dient, in einem Topfmagnet angebracht, dessen Kern zu diesem Zweck als Rohr ausgebildet ist, das den mindestens einen Freilauf umschließt. Das Rohr ist mit durchgängigen Längsschlitzen segmentartig in Anker geteilt die - unter Ausnutzung vorzugsweise feiner Spalte zwischen den Ankern und dem Außenring des Rücklaufs einerseits und Rückschlußseitenteilen des Topfmagnet andererseits - hin- und herbeweglich und drehfest angebracht sind. Im stromlosen Zustand des Topfmagneten werden die Anker durch Druckfedern - einen Preßsitz erzeugend - an den Außenring des Freilaufs gepreßt, so daß der Außenring drehfest gehalten wird und der Freilauf als Rücklaufsperre wirksam ist.

Durch Bestromen - vorzugsweise mit Gleichstrom - des Topfmagneten werden die Anker mit großer Kraft von den Seitenteilen angezogen, so daß sich die Anker von dem Außenring des mindestens einen Freilaufs lösen und damit den Außenring für eine Drehung in der Klemmrichtung des Freilaufs freigeben, wodurch das Sperren des Rücklaufs aufgehoben wird.

Bei Unterbrechen des Topfmagnetstromes führen die Druckfedern den vorgenannten Preßsitz herbei, so daß dadurch sofort wieder die Klemmung des Freilaufs und damit das Sperrens des Rücklaufs wirksam wird.

Die vorgenannte, erfindungsgemäße Ausbildung eines Freilaufs, insbesondere eines Hülsenfreilaufs als elektrisch betätigbare Rücklaufsperre mit der wahlweisen Möglichkeit zum Sperren und zum Aufheben des Sperrens des Rücklaufs kommt - hinsichtlich technischem und kostenmäßigem Aufwand günstig - ohne Getriebeelemente und ähnliche Komponenten aus, ermöglicht einen kompakten Aufbau, der sich insbesondere den Abmessungen - z. B. dem Durchmesser - eines Elektromotors optimal anpassen und mit dem Motordesign integrieren läßt sowie ein einfaches und zuverlässiges Betätigen mit angemessenem Bedienkomfort.

Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentanspruch 1 und dem Patentanspruch 34 nachgeordneten Unteransprüchen.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefugten Zeichnungen näher beschrieben. Darin zeigen, jeweils in schematischer Wiedergabe,

Fig. 1 eine Ausführungsform des Grundaufbaus für die erfindungsgemäße Rücklaufsperre als Längsschnitt,

Fig. 2 einen Querschnitt durch einen an sich bekannten, in Fig. 1 eingetragenen Hülsenfreilauf,

Fig. 3 einen Längsschnitt eines Hülsenfreilaufs gemäß Fig. 1 und Fig. 2,

Fig. 4 einen als Schraube ausgebildeten Führungsstift gemäß Fig. 1,

Fig. 5 einen Querschnitt A-B gemäß Fig. 1 mit einem Freilauf mit gesperrtem Rücklauf,

Fig. 6 einen Querschnitt C-D gemäß Fig. 1 mit einem Freilauf mit gesperrtem Rücklauf,

Fig. 7 einen Querschnitt A-B gemäß Fig. 1 mit einem Freilauf mit freigegebenem Rücklauf,

Fig. 8 einen Querschnitt C-D gemäß Fig. 1 mit einem Freilauf mit freigegebenem Rücklauf.

Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform des Grundaufbaus für die erfindungsgemäße Rücklaufsperre als Längsschnitt, Fig. 5 und Fig. 7 einen Querschnitt A-B, Fig. 6 und Fig. 8 einen Querschnitt C-D hierzu, mit mindestens einem Freilauf 23, 25 mit einem Außenring 21, 21' und einem stirnseitig offenen Innenraum 20, der der Aufnahme einer rotierend antreibbaren Welle 83, die - insbesondere im Sinne einer Verlängerung aus mehreren fest miteinander verbundenen Abschnitten 85, 87 zusammengesetzt sein kann und vorzugsweise als eine Motorwelle 85' eines Elektromotors 90 ausgebildet ist, dient.

Der Freilauf 23, 25, der eine Drehrichtung - nachfolgend auch abkürzend Richtung genannt - für die rotierend antreibbare Welle 83 freigibt und die gegensinnige Richtung sperrt, ist vorzugsweise als an sich bekannter sogenannter Hülsenfreilauf 23', 25' ausgebildet, gemäß den vorgenannten Figuren und gemäß der gegenüber diesen Figuren vergrößerten, zusätzlichen Querschnittsdarstellung von Fig. 2 und Längsschnittdarstellung von Fig. 3, mit dem Außenring 19, 19', dessen äußerer Umfang mit 21, 21' bezeichnet ist, und dem stirnseitig - mit den Öffnungen 20', 20'' - offenen, der Aufnahme der rotierend antreibbaren Welle 83 dienenden Innenraum 20, wobei der Außenring 19, 19' im Bereich seines Innendurchmessers Klemmrampen 22 aufweist und als Klemmelemente Nadelrollen 24 fungieren, die durch einen Kunststoffkäfig 26 gehalten und geführt werden. Die Nadelrollen 24 werden von Kunststoff - oder Stahlfedern 28 in Klemmposition gehalten.

Sobald die aufgenommene rotierend antreibbare Welle 83 in Richtung des in Fig. 5 und Fig. 6 in die Welle 83 eingetragenen Pfeils gedreht wird, klemmen die Nadelrollen 24 auf den Klemmrampen 22 und diese Richtung wird - bei drehfest gehaltenem Außenring 19, 19' - gesperrt.

Wird der Außenring 19, 19' freigegeben, d. h. nicht mehr drehfest gehalten, kann der Außenring 19, 19' gemäß dem in Fig. 7 und Fig. 8 in den Außenring eingetragenen Pfeil an der durch den in die Welle 83 eingetragenen Pfeil verdeutlichten Drehbewegung der rotierend antreibbaren Welle 83 teilnehmen und die Sperrung der Pfeilrichtung - d. h. der Klemm- bzw. Sperrichtung - ist aufgehoben.

Erfindungsgemäß wird wahlweises drehfestes Halten und Freigeben des Außenrings 19, 19' - d. h. wahlweises Sperren und Aufheben des Sperrens des Rücklaufs - durch festes Anlegen und Lösen mindestens eines magnetisierbaren Ankers 7, 9, 11, 13 am äußeren Umfang 21, 21' des Außenrings 19, 19' bewirkt. Dabei ist der mindestens eine Anker 7, 9, 11, 13 Bestandteil mindestens eines Topfmagneten, der mindestens von einer elektrischen Wicklung 1, einer magnetisierbaren Rückschlußhülse 3, magnetisierbaren Rückschlußseitenteilen 5, 6 und einem als der mindestens eine magnetisierbare Anker 7, 9, 11, 13 ausgebildeten Kern gebildet wird, wobei sich der mindestens eine magnetisierbare Anker 7, 9, 11, 13 in den Bereich der Rückschlußseitenteile 5, 6 und den Bereich des äußeren Umfangs 21, 21' des Außenrings 19, 19' des mindestens einen Freilaufs 23, 25 bzw. des als mindestens ein Hülsenfreilauf 23', 25' ausgebildeten Freilaufs 23, 25 erstreckt und unter Ausnutzung mindestens eines Luftspalts 29, 29', 29'', 29''', 31, 31', 31'', 31''' und mindestens eines Luftspalts 33, 33', 33'', 33''', 35, 35', 35'', 35''' gegen die Rückschlußseitenteile 5, 6 und gegen den Außenring 19, 19' hin- und herbeweglich, drehfest angebracht ist.

Die elektrische Wicklung 1 ist vorzugsweise auf einem vorteilhaft in einem bei Erwärmung formbeständigen Kunststoff - z. B. PC oder POM - ausgebildeten Spulenkörper 1' aufgebracht und umschlingt den von dem mindestens einen magnetisierbaren Anker 7, 9, 11, 13 gebildeten Kern. Die Wicklung 1 ist von der magnetisierbaren, vorzugsweise als Rohr 3' ausgebildeten magnetisierbaren Rückschlußhülse 3 umgeben, wobei - unter weitgehender Vermeidung von Trennluftspalten - die magnetisierbaren Seitenrückschlußteile 5, 6 mit festem Sitz in die Rückschlußhülse 3 bzw. das Rohr 3', unter gleichzeitiger spaltarmer Anlage, eingesetzt sind.

Die magnetisierbaren Rückschlußseitenteile 5, 6 sind vorzugsweise als Scheiben 5', 6', im Fall der Ausbildung der magnetisierbaren Rückschlußhülse 3 als Rohr 3' vorzugsweise als Kreisscheiben, mit kreisförmigen Öffnungen 5'', 6'' mit Radien R3, R3' ausgebildet.

Die magnetisierbare Ausbildung des mindestens einen Ankers 7, 9, 11, 13, der Rückschlußseitenteile 5, 6 und der Rückschlußhülse 3 bedeutet, daß diese Körper spontan magnetisierte sogenannte Elementarbereiche aufweisen, deren magnetische Polarisation unter dem Einfluß eines angelegten Magnetfeldes - insbesondere eines von der elektrischen Wicklung 1 erzeugten Magnetfeldes - durch Drehung und/oder Wachsen von Elementarbereichen ausgerichtet werden kann. Die relative Permeabilität der Materialien, in denen diese Körper ausgebildet sind, ist groß gegenüber eins.

Der magnetisierbare mindestens eine Anker 7, 9, 11, 13, die magnetisierbaren Rückschlußseitenteile 5, 6 und die magnetisierbare Rückschlußhülse 3 sind bevorzugt in einem Eisenwerkstoff - z. B. reines Eisen, z. B. Eisen mit Bestandteilen, wie beispielsweise Nickel, Kobalt, Kohlenstoff, Silizium - ausgebildet.

Der vorgenannte Eisenwerkstoff weist vorteilhaft eine Koerzitivfeldstärke unter etwa 3000 A/m und/oder vorzugsweise eine relative Maximalpermeabilität über etwa 800 auf.

Es ist auch möglich, insbesondere unter Kostengesichtspunkten und unter Inkaufnahme eines größeren Volumens, einen oder mehrere der vorgenannten Bestandteile Anker, Rückschlußseitenteile, Rückschlußhülse, z. B. in einem Sinterwerkstoff, beispielsweise einem sogenannten Weichferrit, auszubilden.

Vorzugsweise bilden mehrere Anker 7, 9, 11, 13 ein von durchgängigen Längsschlitzen 11-7, 7-13, 13-9, 9-11 unterbrochenes Rohr 37, in den Bereichen mehrerer Freiläufe 23 bzw. 23' und 25 bzw. 25' mit als R1 und R1' bezeichneten Innenradien und in den Bereichen der Rückschlußseitenteile 5, 6 bzw. von deren Öffnungen 5'', 6'' mit als R2, R2' bezeichneten Außenradien.

Die Innenradien R1 und R1' des Rohrs 37 in den Bereichen mehrerer Freiläufe 23 bzw. 23' und 25 bzw. 25' weisen insbesondere fertigungstechnisch vorteilhaft im wesentlichen gleiche Abmessungen auf. Ferner weisen die Außenradien R2 bzw. R2' des Rohrs 37, die, unter Bildung von Luftspalten 29, 29', 29'', 29''', 31, 31', 31'', 31''', mit kleineren Abmessungen als die Abmessungen der Radien R3 bzw. R3' der Öffnungen 5'; bzw. 6'' der Rückschlußseitenteile 5, 6 bzw. der Scheiben 5', 6' ausgebildet sind, in den Bereichen der Rückschlußseitenteile 5, 6 insbesondere fertigungstechnisch vorteilhaft im wesentlichen gleiche Abmessungen auf. Ferner weisen die Außenradien R3 bzw. R3' der Öffnungen 5'' bzw. 6'' mehrerer Scheiben 5', 6' vorzugsweise im wesentlichen gleiche Abmessungen auf.

In für die Erzeugung einer vorteilhaft hohen auf die Anker 7, 9, 11, 13 wirkenden Magnetkraft sind die Luftspalte vorzugsweise als feine Spalte ausgebildet, indem z. B. der Außenradius R2, R2' des Rohrs 37 um etwa 0,2 mm bis etwa 0,5 mm kleiner als der Radius R3, R3' der Öffnungen 5'', 6'' der Scheiben 5', 6' ausgebildet ist.

Der äußere Krümmungsradius der Anker 7, 9, 11, 13 bei der vorangehend beschriebenen Ausbildung als Rohr 37 ist identisch mit dem Außenradius R2, R2' des Rohrs 37. Durch die Ausbildung der Anker 7, 9, 11, 13 als geschlitztes Rohr 37 mit dem gegenüber dem Radius R3, R3' der Öffnungen 5'', 6'' kleiner ausgebildeten Außenradius R2, R2' wird bewirkt, daß die Anker 7, 9, 11, 13 durch die anziehende Magnetkraft zwischen einem eine ringförmige, kreiszylindrische Fläche bildenden Rand der Öffnungen 5'', 6'' und dem Anker nicht vollständig an dem Rückschlußseitenteile 5, 6 bzw. den vorgenannten kreiszylindrischen Flächen zum Anliegen gebracht werden können, wodurch in vorteilhafter Weise ein sogenanntes Kleben der Anker am Rückschlußseitenteil vermieden wird.

Dagegen sind jeweils im Bereich eines Freilaufs 23 bzw. 23' und 25 bzw. 25' vorzugsweise die Abmessungen des Innenradius R1 und R1' des Rohrs 37 im wesentlichen gleich den Abmessungen des Außenradius R4 und R4' des Außenrings 19 bzw. 19' des Freilaufs 23 bzw. 23' und 25 bzw. 25' ausgebildet. Durch diese Ausbildung wird ein weitgehend spaltfreies, mit hoher Reibungskraft zwischen Anker und Außenring verbundenes zuverlässiges Anlegen des Ankers an den Außenring beim Andrücken und damit eine zuverlässige Sperrung des Freilaufs bewirkt.

Der mindestens eine Anker 7, 9, 11, 13 steht mit mindestens einer Druckfeder 41, 43, 45, 47, 41', 43', 45', 47' federnd in Verbindung und weist mindestens einen Führungsstift 51, 53, 55, 57, 51', 53', 55', 57' auf, der bei der Montage des erfindungsgemäßen Rücklaufs nach dem Einsetzen des Ankers in diesen eingepreßt oder bei besonders montage- und demontagegerechter Ausbildung als Schraube 59 gemäß Fig. 4 in den Anker eingeschraubt wird.

Der mindestens eine Führungsstift 51, 53, 55, 57, 51', 53', 55', 57' ist vorzugsweise in einem weitgehend unmagnetischen Material ausgebildet, wodurch eine für eine hohe Magnetkraft vorteilhaft Verteilung des durch die bestromte elektrische Wicklung 1 erzeugten magnetischen Flusses im Bereich der Führungsstifte bewirkt wird.

Die Ausbildung eines Körpers in einem weitgehend unmagnetischen Material bedeutet, das dessen relative Permeabilität einen Wert unter etwa einhundert aufweist.

Die federnde Verbindung des mindestens einen Ankers 7, 9, 11, 13 mit der mindestens einen Druckfeder 41, 43, 45, 47, 41', 43', 45', 47' erfolgt gemäß den Darstellungen von Fig. 1, Fig. 5, Fig. 6, Fig. 7 und Fig. 8 vorzugsweise über den mindestens einen Führungsstift 51, 53, 55, 57, 51', 53', 55', 57' der federnd mit der mindestens einen Druckfeder 41, 43, 45, 47, 41', 43', 45', 47' in Verbindung steht.

Wie ferner in den Fig. 1, Fig. 5, Fig. 6, Fig. 7 und Fig. 8 für das beschriebene Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Rücklaufsperre dargestellt ist ist mindestens ein Rückschlußseitenteil 5, 6 mit mindestens einer im wesentlichen senkrecht zum äußeren Umfang 21, 21' des Außenrings 19, 19' des mindestens einen Freilaufs 23, 23', 25, 25' verlaufenden, der Aufnahme der mindestens einen Druckfeder 41, 43, 45, 47, 41', 43', 45', 47' dienenden Federkammer 61, 63, 65, 67, 61', 63', 65', 67' ausgebildet. Diese ist vorzugsweise als Bohrung ausgebildet.

Der mindestens eine Führungsstift 51, 53, 55, 57, 51', 53', 55', 57' ragt beweglich in die mindestens eine Federkammer 61, 63, 65, 67, 61', 63', 65', 67' hinein, wodurch einerseits die federnde Verbindung des mindestens einen Führungsstift mit der angrenzenden mindestens einen Druckfeder 41, 43, 45, 47, 41', 43', 45', 47' und andererseits durch die Führung des mindestens einen Führungsstifts in der mindestens einen Federkammer eine drehfeste Verbindung des mindestens einen Ankers 7, 9, 11, 13 und damit beim Andrücken des mindestens einen Ankers 7, 9, 11, 13 an den Außenring 19, 19' bzw. dessen Umfang 21, 21' des mindestens einen Freilaufs 23, 23', 25, 25' auch eine drehfeste Verbindung des Außenrings 19, 19' des mindestens einen Freilaufs 23, 23', 25, 25' mit dem mindestens einen Rückschlußseitenteil 5, 6 und über dieses mit dem mindestens von der elektrischen Wicklung 1, der magnetisierbaren Rückschlußhülse 3, den magnetisierbaren Rückschlußseitenteilen 5, 6 und dem als mindestens ein magnetisierbarer Anker 7, 9, 11, 13 ausgebildeten Kern gebildeten magnetischen Topf bewirkt wird, der vorzugsweise drehfest mit mindestens einen Gehäusebereich des Elektromotors 90 - vorteilhaft mit durch Bohrungen 100 geführten, nicht dargestellten Schrauben und über ein in Fig. 1 eingetragenes Zwischenteil 110 mit nicht dargestellten Bohrungen - verbunden ist.

In für die Unterbringung der mindestens einen Druckfeder vorteilhafter Weise ist die mindestens eine Federkammer 61, 63, 65, 67, 61', 63', 65', 67' verlängernd in einem Bereich 71, 73, 75, 77, 71', 73', 75', 77' der Rückschlußhülse 3, 3' fortgesetzt ausgebildet.

In für die erfindungsgemäße Rücklaufsperre optimaler, bevorzugter Ausführung der mindestens einen Druckfeder 41, 43, 45, 47, 41', 43', 45', 47' ist die Anzahl der Federdrahtwindungen der mindestens einen Druckfeder 41, 43, 45, 47, 41', 43', 45', 47' jeweils im wesentlichen gleich dem Verhältnis einer Länge L eines an den mindestens einen Führungsstift 51, 53, 55, 57, 51', 53', 55', 57' grenzenden, der Aufnahme der mindestens einen Druckfeder 41, 43, 45, 47, 41', 43', 45', 47' dienenden Bereichs der mindestens einen Federkammer 61, 63, 65, 67, 61', 63', 65', 67' - bei ausgebildetem Luftspalt 33, 33', 33'', 33''', 35, 35', 35'', 35''' - zum Federdrahtdurchmesser des Federdrahts der mindestens einen Druckfeder 41, 43, 45, 47, 41', 43', 45', 47'. Die Länge L ist in Fig. 7 und Fig. 8 eingetragen.

Die mindestens eine Druckfeder 41, 43, 45, 47, 41', 43', 45', 47' ist in ferner für die erfindungsgemäße Rücklaufsperre optimaler, bevorzugter Ausführung mit einer Federkonstante - als Proportionalitätsfaktor bei weitgehender Proportionalität der Federkraft zum Federweg - ausgebildet, die kleiner ist als das Verhältnis der beim Bestromen der elektrischen Wicklung 1 mit einer vorgesehenen Stromstärke von der Bestromung bewirkten, jeweils im Bereich eines zu maximaler - in Fig. 1 eingetragener - Länge s ausgebildeten mindestens einen Luftspalts 29, 29', 29'', 29''', 31, 31', 31'', 31''' auf den mindestens einen Anker 7, 9, 11, 13 ausgeübten magnetischen Kraft zur maximalen Spaltlänge s.

Die erfindungsgemäße Rücklaufsperre weist vorteilhaft eine - schützende - Gehäusehülse (8, 8', 8''), die bevorzugt als Rohr 10, 10', 10'' ausgebildet ist, auf, wobei die Gehäusehülse für die Montage insbesondere der Druckfedern vorteilhaft entlang einer Trennung 12 in z. B. zwei Abschnitte aufgeteilt ist.

Das mindestens eine Rohr 10, 10', 10'' weist mindestens eine Montageöffnung 14, 16 auf, die zur Federmontage vor die jeweilige Federkammer gedreht wird. Nach dem Einsetzen der Feder wird unter Zusammendrücken der Feder - das Rohr 10, 10', 10'' verdreht, so daß nunmehr die Gehäusehülse 8, 8', 8'' bzw. das Rohr 10, 10', 10'' zum Zusammendrücken der mindestens einen Druckfeder 41, 43, 45, 47, 41', 43', 45', 47' und zum Verschließen der mindestens einen Federkammer 61, 63, 65, 67, 61', 63', 65', 67' dient.

Stirnseitig weist die erfindungsgemäße Rücklaufsperre bevorzugt eine Gehäuseabschlußplatte 81 mit mindestens einer stirnseitigen nicht dargestellte Bohrung auf, die vorzugsweise in mindestens einer - bevorzugt als Gewindebohrung ausgebildeten - Bohrung 120 in dem Rückschlußseitenteil 6 ihre Fortsetzung findet. Diese Bohrungen dienen der Befestigung der Gehäuseabschlußplatte 81 und/oder der Befestigung der erfindungsgemäßen Rücklaufsperre an einer weiteren Baueinheit, insbesondere einer angetriebenen Lasteinheit.

Im Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Rücklaufsperre gemäß Fig. 1 wird die rotierend antreibbare Welle 83, vorzugsweise als die Motorwelle 85' des Elektromotors 90 ausgebildet, im Sinne einer Verlängerung von mehreren, z. B. zwei, fest miteinander verbundenen Abschnitten 85, 87 gebildet, die vorteilhaft durch eine vorzugsweise in einem weitgehend unmagnetischen Material - mit dem eine störungsfreie Ausbildung des von der bestromten elektrischen Wicklung 1 erzeugten magnetischen Flusses in dem mindestens von der elektrischen Wicklung 1, der magnetisierbaren Rückschlußhülse 3 bzw. 3', den magnetisierbaren Rückschlußseitenteilen 5, 6 bzw. 5', 6' und dem als mindestens ein magnetisierbarer Anker 7, 9, 11, 13 ausgebildeten Kern gebildeten Topfmagnet bewirkt wird - z. B. in unmagnetischem Stahl ausgebildete Hülse 89, vorteilhaft mit Preßsitz in der Hülse, verbunden sind.

Zwischen den Abschnitten 85, 87 der rotierend antreibbare Welle 83 ist gemäß Fig. 1 mindestens ein in einem weitgehend unmagnetischen Material, z. B. Aluminium, ausgebildetes Distanzstück 91 angebracht, das ebenfalls der störungsfreien Ausbildung des magnetischen Flusses dient.

In vorteilhafter Weise kann auf den Außenring 19, 19' im Bereich des äußeren Umfangs 21, 21' des mindestens einen Freilaufs 23 bzw. 23', 25 bzw. 25' ein Bremsbelag aufgebracht sein, ein entsprechender Bremsbelag auf der dem Umfang 21, 21' zugekehrten Fläche des mindestens einen Ankers 7, 9, 11, 13.

Die Arbeitsweise der vorangehend als Ausführungsbeispiel beschriebenen erfindungsgemäßen Rücklaufsperre ist folgende:

Im stromlosen Zustand der elektrischen Wicklung 1 werden die Anker 7, 9, 11, 13 über die Führungsstifte 51, 53, 55, 57, 51', 53', 55', 57' von den Druckfedern 41, 43, 45, 47, 41', 43', 45', 47' - unter weitgehender Schließung der Luftspalte 33, 33', 33'', 33''', 35, 35', 35'', 35'' und unter weitgehender Ausbildung der Luftspalte 29, 29', 29'', 29''', 31, 31', 31'', 31'' - im Bereich des äußeren Umfangs 21, 21' gegen die Außenringe 19, 19' der Freiläufe 23 bzw. 23', 25 bzw. 25' gepreßt. In Verbindung mit den in den Federkammern 61, 63, 65, 67, 61', 63', 65', 67' geführten, als Verdrehsicherung wirkenden Führungsstiften 51, 53, 55, 57, 51', 53', 55', 57' werden dadurch die Außenringe 19, 19' drehfest gehalten, so daß die Klemmung der gleiche Klemmrichtung aufweisenden Freiläufe 23 bzw. 23', 25 bzw. 25' in ihrer Klemmrichtung wirksam ist.

Während die rotierend antreibbare Welle 83 - z. B. als Motorwelle 85' ausgebildet - entgegen der Klemmrichtung der Freiläufe frei laufen kann, wird in diesem Zustand ihr Rücklaufen - in Klemmrichtung der Freiläufe - gesperrt. Die Klemmrichtung ist in Fig. 5, Fig. 6, Fig. 7 und Fig. 8 durch den in die rotierend antreibbare Welle 83 bzw. Motorwelle 85' eingetragenen Pfeil verdeutlicht.

Zur - im allgemeinen kurzzeitigen - Freigabe des gesperrten Rücklaufens, z. B. zur Ermöglichung des Rücktransports einer an die Welle 83 bzw. Motorwelle 85' angeschlossenen Last, wird die elektrische Wicklung 1 bestromt. Unter der Wirkung der dadurch entstehenden, an den Ankern 7, 9, 11, 13 angreifenden großen Magnetkraft werden die zunächst noch an den Außenringen 19, 19' anliegenden Anker 7, 9, 11, 13 - unter weitgehender Schließung der Luftspalte 29, 29', 29'', 29''', 31, 31', 31'', 31''' und unter weitgehender Ausbildung der Luftspalte 33, 33', 33'', 33''', 35, 35', 35'', 35''' - gegen die Druckfedern bewegt und dabei von den Außenringen der Freiläufe gelöst. Die Außenringe sind nunmehr nicht mehr drehfest gehalten und können sich, wie in den Fig. 7 und Fig. 8 durch den jeweils in die Außenringe 19, 19' eingetragenen Pfeil verdeutlicht ist, freigegeben in Klemmrichtung drehen und an dem nunmehr möglichen Lauf der rotierend antreibbaren Welle 83 bzw. der Motorwelle 85' in Pfeilrichtung teilnehmen, wodurch das Sperren des Rücklaufens - in Klemmrichtung der Freiläufe - aufgehoben ist.

Abschalten des elektrischen Stroms der Wicklung 1 führt erneut zum Sperren der Klemmrichtung und des Rücklaufens der rotierend antreibbaren Welle 83 bzw. der Motorwelle 85'.


Anspruch[de]
  1. 1. Rücklaufsperre, insbesondere für Elektromotoren, mit mindestens einem Freilauf mit einem Außenring und einem der Aufnahme einer rotierend antreibbaren Welle dienenden stirnseitig offenen Innenraum, gekennzeichnet durch mindestens einen, mindestens von einer elektrischen Wicklung (1), einer magnetisierbaren Rückschlußhülse (3), magnetisierbaren Rückschlußseitenteilen (5, 6) und einem als mindestens ein magnetisierbarer Anker (7, 9, 11, 13) ausgebildeten Kern gebildeten Topfmagnet, wobei der mindestens eine Anker (7, 9, 11, 13) sich in den Bereich der Rückschlußseitenteile (5, 6) und den Bereich des äußeren Umfangs (21, 21') des Außenrings (19, 19') des mindestens einen Freilaufs (23, 25) erstreckt und unter Ausnutzung mindestens eines Luftspalts (29, 29', 29'', 29''', 31, 31', 31'', 31''') und mindestens eines Luftspalts (33, 33', 33'', 33''', 35, 35', 35'', 35''') gegen die Rückschlußseitenteile (5, 6) und gegen den Außenring (19, 19') hin- und herbeweglich, drehfest angebracht ist.
  2. 2. Rücklaufsperre nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Ausbildung mit mehreren Freiläufen (23, 25), die in der Weise angebracht sind, daß sie gleiche Klemmrichtungen aufweisen.
  3. 3. Rücklaufsperre nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückschlußhülse (3), die Rückschlußseitenteile (5, 7) und der mindestens eine Anker (7, 9, 11, 13) in einem Eisenwerkstoff ausgebildet sind.
  4. 4. Rücklaufsperre nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Eisenwerkstoff eine Koerzitivfeldstärke unter 3000 A/m aufweist.
  5. 5. Rücklaufsperre nach einem der Ansprüche 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Eisenwerkstoff eine relative Maximalpermeabilität über 800 aufweist.
  6. 6. Rücklaufsperre nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß der mindestens eine Freilauf (23, 25) als mindestens eine Hülsenfreilauf (23', 25') ausgebildet ist.
  7. 7. Rücklaufsperre nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückschlußhülse (3) als Rohr (3') ausgebildet ist.
  8. 8. Rücklaufsperre nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückschlußseitenteile (5, 6) als Scheiben (5', 6') mit kreisförmigen Öffnungen (5'', 6'') mit Radien (R3, R3') ausgebildet sind.
  9. 9. Rücklaufsperre nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Anker (7, 9, 11, 13) ein von durchgängigen Längsschlitzen (11-7, 7-13, 13-9, 9-11) unterbrochenes Rohr (37), in den Bereichen mehrerer Freiläufe (23, 23'; 25, 25') mit Innenradien (R1; R1') und in den Bereichen der Rückschlußseitenteile (5, 6) mit Außenradien (R2; R2'), bilden.
  10. 10. Rücklaufsperre nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenradien (R1; R1') des Rohrs (37) in den Bereichen mehrerer Freiläufe (23, 23'; 25, 25') im wesentlichen gleiche Abmessungen aufweisen, die Außenradien (R2; R2') des Rohrs (37) in den Bereichen der Rückschlußseitenteile (5, 6) im wesentlichen gleiche Abmessungen aufweisen, die Außenradien (R4; R4') der Außenringe (19; 19') mehrerer Freiläufe (23, 23'; 25, 25') im wesentlichen gleiche Abmessungen aufweisen und die Radien (R3; R3') der Öffnungen (5''; 6'') mehrerer Scheiben (5'; 6') im wesentlichen gleiche Abmessungen aufweisen.
  11. 11. Rücklaufsperre nach einem der Ansprüche 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenradius (R2, R2') des Rohrs (37) um etwa 0,2 mm bis etwa 0,5 mm kleiner als der Radius (R3, R3') der Öffnungen (5'', 6'') der Scheiben (5', 6') ausgebildet ist.
  12. 12. Rücklaufsperre nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils im Bereich eines Freilaufs (23, 23'; 25, 25') die Abmessungen des Innenradius (R1; R1') des Rohrs (37) im wesentlichen gleich den Abmessungen des Außenradius (R4, R4') des Außenrings (19; 19') des Freilaufs (23, 23'; 25, 25') ausgebildet sind.
  13. 13. Rücklaufsperre nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Anker (7, 9, 11, 13) mit mindestens einer Druckfeder (41, 43, 45, 47, 41', 43', 45', 47') federnd in Verbindung steht.
  14. 14. Rücklaufsperre nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Anker (7, 9, 11, 13) mindestens einen Führungsstift (51, 53, 55, 57, 51', 53', 55', 57') aufweist.
  15. 15. Rücklaufsperre nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Führungsstift (51, 53, 55, 57, 51', 53', 55', 57') in einem weitgehend unmagnetischen Material ausgebildet ist.
  16. 16. Rücklaufsperre nach einem der Ansprüche 14 und 15, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Führungsstift (51, 53, 55, 57, 51', 53', 55', 57') als Schraube (59) ausgebildet ist.
  17. 17. Rücklaufsperre nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Führungsstift (51, 53, 55, 57, 51', 53', 55', 57') federnd mit der mindestens einen Druckfeder (41, 43, 45, 47, 41', 43', 45', 47') in Verbindung steht.
  18. 18. Rücklaufsperre nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Rückschlußseitenteil (5, 6) mit mindestens einer im wesentlichen senkrecht zum äußeren Umfang (21, 21') des Außenrings (19, 19') des mindestens einen Freilaufs (23, 23', 25, 25') verlaufenden Federkammer (61, 63, 65, 67, 61', 63', 65', 67') ausgebildet ist, die der Aufnahme der mindestens einen Druckfeder (41, 43, 45, 47, 41', 43', 45', 47') dient.
  19. 19. Rücklaufsperre nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Federkammer (61, 63, 65, 67, 61', 63', 65', 67') als Bohrung ausgebildet ist.
  20. 20. Rücklaufsperre nach einem der Ansprüche 18 und 19, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Führungsstift (51, 53, 55, 57, 51', 53', 55', 57') beweglich in die mindestens eine Federkammer (61, 63, 65, 67, 61', 63', 65', 67') hineinragt.
  21. 21. Rücklaufsperre nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Federkammer (61, 63, 65, 67, 61', 63', 65', 67') verlängernd in einem Bereich (71, 73, 75, 77, 71', 73', 75', 77') der Rückschlußhülse (3, 3') fortgesetzt ausgebildet ist.
  22. 22. Rücklaufsperre nach einem der Ansprüche 13 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Druckfeder (41, 43, 45, 47, 41', 43', 45', 47') mit einer Federkonstante ausgebildet ist, die kleiner ist als das Verhältnis der, beim Bestromen der elektrischen Wicklung (1) mit einer vorgesehenen Stromstärke von der Bestromung bewirkten, jeweils im Bereich eines zu maximaler Länge (s) ausgebildeten Luftspalts (29, 29', 29'', 29''', 31, 31', 31'', 31''') auf den mindestens einen Anker (7, 9, 11, 13) ausgeübten magnetischen Kraft zur maximalen Spaltlänge (s).
  23. 23. Rücklaufsperre nach einem der Ansprüche 18 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Federdrahtwindungen der mindestens einen Druckfeder (41, 43, 45, 47, 41', 43', 45', 47') jeweils im wesentlichen gleich dem Verhältnis einer Länge (L) eines an den mindestens einen Führungsstift (51, 53, 55, 57, 51', 53', 55', 57') grenzenden, der Aufnahme der mindestens einen Druckfeder dienenden Bereichs der mindestens einen Federkammer (61, 63, 65, 67, 61', 63', 65', 67'), bei ausgebildetem Luftspalt (33, 33', 33'', 33''', 35, 35', 35'', 35'''), zum Federdrahtdurchmesser des Federdrahts der mindestens einen Druckfeder (41, 43, 45, 47, 41', 43', 45', 47') ist.
  24. 24. Rücklaufsperre nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Ausbildung mit mindestens einer Gehäusehülse (8, 8', 8'').
  25. 25. Rücklaufsperre nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Gehäusehülse (8, 8', 8'') als mindestens ein Rohr (10, 10', 10'') ausgebildet ist.
  26. 26. Rücklaufsperre nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Rohr (10, 10', 10'') mindestens eine Montageöffnung (14, 16) aufweist.
  27. 27. Rücklaufsperre nach einem der Ansprüche 24 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Gehäusehülse (8, 8', 8'', 10, 10', 10'') zum Zusammendrücken der mindestens einen Druckfeder (41, 43, 45, 47, 41', 43', 45', 47') und zum Verschließen der mindestens einen Federkammer (61, 63, 65, 67, 61', 63', 65', 67') dient.
  28. 28. Rücklaufsperre nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Ausbildung mit einer stirnseitigen Gehäuseabschlußplatte (81) die mindestens eine stirnseitige Bohrung aufweist.
  29. 29. Rücklaufsperre nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die rotierend antreibbare Welle (83) aus mehreren fest miteinander verbundenen Abschnitten (85, 87) zusammengesetzt ausgebildet ist.
  30. 30. Rücklaufsperre nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschnitte (85, 87) durch mindestens eine in einem weitgehend unmagnetischen Material ausgebildete Hülse (89) miteinander verbunden sind.
  31. 31. Rücklaufsperre nach einem der Ansprüche 29 und 30, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Abschnitten (85, 87) mindestens ein in einem weitgehend unmagnetischen Material ausgebildetes Distanzstück (91) angebracht ist.
  32. 32. Rücklaufsperre nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die rotierend antreibbare Welle (83) als Motorwelle (85') eines Elektromotors (90) ausgebildet ist.
  33. 33. Rücklaufsperre nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens von der elektrischen Wicklung (1) der magnetisierbaren Rückschlußhülse (3), den magnetisierbaren Rückschlußseitenteilen (5, 6) und dem als mindestens ein magnetisierbarer Anker (7, 9, 11, 13) ausgebildeten Kern gebildete Topfmagnet drehfest mit mindestens einem Gehäusebereich des Elektromotors (90) verbunden ist.
  34. 34. Rücklaufsperre, gekennzeichnet durch die Ausbildung mit mindestens zwei Rücklaufsperren nach einem der Ansprüche 1 bis 33.
  35. 35. Rücklaufsperre nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens zwei Rücklaufsperren mit zueinander entgegengesetzten Klemmrichtungen ausgebildet sind.
  36. 36. Rücklaufsperre nach einem der Ansprüche 34 und 36, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens zwei Rücklaufsperren der Aufnahme einer gemeinsamen rotierend antreibbaren Welle dienen.






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