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Dokumentenidentifikation DE202006000469U1 13.04.2006
Titel Bremse mit elektromagnetischer Lüftung
Anmelder INTORQ GmbH & Co. KG, 31855 Aerzen, DE
Vertreter Thielking und Kollegen, 33602 Bielefeld
DE-Aktenzeichen 202006000469
Date of advertisement in the Patentblatt (Patent Gazette) 13.04.2006
Registration date 09.03.2006
Application date from patent application 13.01.2006
IPC-Hauptklasse F16D 59/02(2006.01)A, F, I, 20060113, B, H, DE

Beschreibung[de]

Die Erfindung bezieht sich auf eine Bremse gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Schutzanspruchs 1.

Eine solche Bremse ist aus dem Dokument DE 10 2004 003 677 A1 bekannt. Zwar ist die bekannte Bremse als „Federdruckbremse" bezeichnet, dennoch wird die Bremskraft nicht mechanisch von der vorhandenen Druckfeder aufgebracht. Vielmehr ist im Magnetteil ein Permanentmagnet vorgesehen, der die als Bremsscheibe fungierende Ankerscheibe gegen die Kraft der Druckfeder an die Polseite des Magnetteils zieht, die dementsprechend als Bremsfläche ausgeführt ist. Anders als bei einer üblichen Federdruckbremse dient die Erregerspule dazu, bei Bestromung eine die Kraft des Permanentmagneten kompensierende Magnetkraft zu erzeugen, wobei die mechanische Kraft der Druckfeder dann in der Lage ist, die Ankerscheibe von der Polseite des Magnetteils abzuheben und damit die Bremse zu lüften. Voraussetzung für die Funktion der bekannten Bremse ist, daß die Magnetkraft des Permanentmagneten bei nicht bestromter Erregerspule größer als die entgegensetzt wirkende Kraft der Druckfeder ist.

Aus dem Dokument DE 10 2004 022 407 A1 geht eine Elektromagnetkupplung hervor, für die auch der Begriff „Elektromagnetbremse" zutreffend ist. In diesem Dokument wird der vornehmliche Einsatzzweck derartiger Bremsen beschrieben. So werden diese Bremsen mit einem elektromotorischen Antrieb kombiniert, der zur Betätigung von in Höhenrichtung aufschwenkbaren Heckklappen an Kraftfahrzeugen, insbesondere PKWs, dient. Hierbei ist wichtig, die Heckklappe auch manuell betätigen zu können, wobei die Elektromagnetkupplung bzw. -bremse dazu vorgesehen ist, die Schwenkwelle der Heckklappe von der Abtriebswelle des mit einem selbsthemmenden Getriebe versehenen elektromotorischen Antriebs entkuppeln zu können.

Mit den erörterten Bremsen sind lediglich zwei Schaltzustände realisierbar, die sich dadurch ergeben, daß die Erregerspule des Magnetteils bestromt ist oder nicht. Demgemäß kann die Welle des Magnetteils entweder nur das volle Bremsmoment oder gar kein Bremsmoment übertragen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektromagnetisch lüftbare Bremse der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der drei Schaltzustände verwirklicht werden können, also zusätzlich ein dritter Schaltzustand, der sich im stromlosen Zustand ergibt und bei dem sich ein verringertes Bremsmoment einstellt.

Diese Aufgabe wird mit der Gesamtheit der Merkmale des Schutzanspruchs 1 gelöst.

Für die Erfindung ist wesentlich, daß die Bremse eine zweite Polseite mit einer zweiten Ankerscheibe aufweist, die folgende Schaltzustände ermöglicht:

  • 1. Schaltzustand 1: Beide Erregerspulen sind unbestromt, ein Bremsmoment wird nur mittels der mechanischen Federkraft aufgebracht, hierzu wird – wie bei einer Federkraftbremse üblich – zumindest eine vorgespannte Feder eingesetzt, aufgrund deren Wirkrichtung die erste Ankerscheibe gegen die als Reibfläche dienende erste Polfläche des Magnetteils angezogen wird.
  • 2. Schaltzustand 2: Die erste Erregerspule wird bestromt. Infolge des sich hierdurch bildenden Magnetfeldes wird die erste Ankerscheibe mit zusätzlicher Kraft gegen die erste Polfläche des Magnetteils angezogen. Mit dem bereits wirkenden Bremsmoment aus dem Schaltzustand 1 bildet sich ein verstärktes Bremsmoment.
  • 3. Schaltzustand 3: Er ist als bremsmomentfreier Zustand definiert. Hierbei bleibt die erste Erregerspule stromlos, es wird nur die zweite Erregerspule bestromt. Das sich nunmehr bildende Magnetfeld zieht die zweite Ankerscheibe in Richtung zur zweiten Polseite des Magnetteils an, hierdurch wird die erste Ankerscheibe von der ersten Polseite, der Bremsfläche, abgehoben, und es wird entsprechend die Kraft der mechanischen Feder kompensiert bzw. überkompensiert.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel noch näher erläutert.

Dabei zeigen:

1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Bremse im Schaltzustand 1 oder 2 und

2 den gleichen Längsschnitt durch die Bremse im Schaltzustand 3.

Die Bremse weist ein Magnetteil 1 auf, durch das hindurch sich koaxial eine Welle 2 erstreckt. In einer axialen Durchgangsöffnung des Magnetteils 1 ist eine Lagerhülse 3 eingesetzt, die als Gleitlager für die Welle 2 dient.

Das Magnetteil 1 ist mit einer ersten, stirnseitigen Polseite 4 versehen, von der aus in das Magnetteil 1 eine erste ringförmige, koaxiale Erregerspule 5 eingelassen ist. An der gegenüberliegenden Stirnseite des Magnetteils 1 ist eine zweite Polseite 6 ausgebildet, von der aus eine ebenfalls ringförmige, koaxiale zweite Erregerspule 7 in das Magnetteil 1 eingebracht ist.

Auf der Welle 2 ist eine erste Ankerscheibe 8 angeordnet, die mit der Welle 2 sowohl in Drehrichtung als auch in axialer Richtung fest verbunden ist. Die Ankerscheibe 8 überdeckt die erste Polseite 4 des Magnetteils 1, die als Reib- bzw. Bremsfläche ausgebildet ist, dementsprechend fungiert die erste Ankerscheibe 8 als Bremsscheibe.

Die zweite Polseite 6 des Magnetteils wird von einer zweiten Ankerscheibe 9 überdeckt, die zumindest in axialer Richtung fest auf der Welle 2 angeordnet ist. Sofern dazu zwischen der zweiten Ankerscheibe 9 und der Welle 2 ein Wälzlager nicht vorgesehen ist, ist die zweite Ankerscheibe 9 auch drehfest mit der Welle 2 verbunden, wie es das dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt. Die Welle 2 weist einen Absatz 10 auf, und auf dem abgesetzten, im Durchmesser kleineren Wellenende sitzt am Absatz 10 anliegend ein Haltering 11 und ist weiter nach außen hin die zweite Ankerscheibe 9 angeordnet, die mittels einer Mutter 17 auf einem Endabschnitt der Welle 2 mit Gewinde unter Abstützung am Haltering 11 gegen den Wellenabsatz 10 verspannt ist.

Die gesamte Einheit bestehend aus der Welle 2, der ersten Ankerscheibe 8 und der zweiten Ankerscheibe 9 mit dem Haltering 11 ist in axialer Richtung verschiebbar, was die Gleitlagerung in der Lagerhülse 3 ermöglicht. Die Länge des Verschiebewegs ist gleich dem Lüfthub, den die erste Ankerscheibe 8 benötigt, um von der als Bremsfläche dienenden ersten Polseite 4 freizukommen.

Auf dem Haltering 11 ist eine Tellerfeder 12 mit ihrer zentralen Öffnung aufgesetzt und zwischen der zweiten Ankerscheibe 9 und einem radial am Haltering 11 vorstehenden Flansch 18 mittels eines Klemmrings 13 verspannt. Mit ihrem Außenrand liegt die Tellerfeder 12 in einem Innenabsatz 15 am Außenpol 16 des Magnetteils 1 an dessen zweiter Polseite 6 ein und ist hier mittels eines Sicherungsrings 14 in achsparalleler Richtung gehalten.

In der in 1 dargestellten Position ist die Tellerfeder 12 gespannt, wobei die Richtung ihrer Federkraft so gewählt ist, daß die erste Ankerscheibe 8 gegen die erste Polseite 4 des Magnetteils 1 gedrückt wird und dadurch eine Bremskraft auf die Welle 2 ausgeübt wird.

Folglich steht in der Ausgangslage, dem Schaltzustand 1, ohne Bestromung der beiden Erregerspulen 5, 7 an der Welle 2 ein mechanisches Bremsmoment zur Verfügung, welches über ein Abtriebszahnrad 17 übertragen werden kann, welches sich an der Außenseite der ersten Ankerscheibe 8 befindet und zumindest drehfest mit der Welle 2 verbunden ist. Das Abtriebszahnrad 17 ist derart ausgebildet, daß die Axialverschiebung der Welle 2 ausgeglichen werden kann.

Wird die erste Erregerspule 5 bestromt, also der Schaltzustand 2 gewählt, unterstützt die hierdurch im Magnetteil 1 erzeugte Magnetkraft die mechanische Kraft der Tellerfeder 2, indem die erste Ankerscheibe 8 stärker an die erste Polseite 4, die Bremsfläche, des Magnetteils 1 angezogen wird.

Ist die erste Erregerspule 5 stromlos und wird die zweite Erregerspule 7 bestromt, stellt sich der Schaltzustand 3 ein. Hierbei wird die zweite Ankerscheibe 9 zur zweiten Polseite 6 des Magnetteils 1 hin angezogen, und es ergibt sich die Position der Verschiebeeinheit, die in 2 dargestellt ist. Die erste Ankerscheibe 8 ist. von der ersten Polseite 4 des Magnetteils 1 abgehoben, und die zweite Ankerscheibe 9 ist mit einem minimalen Luftspalt, also noch berührungsfrei, bis an die zweite Polseite 6 des Magnetteils 1 herangerückt. Dazu ist der Verschiebe- bzw. Lüftweg begrenzt, indem der Haltering 11 entweder an den Innenpol 19 des Magnetteils 1 oder an einen Außenflansch 20 der Lagerhülse 3 anschlägt. Die die zweite Ankerscheibe 9 anziehende Magnetkraft ist der mechanischen Kraft der Tellerfeder 12 entgegengerichtet und entsprechend größer, um die mechanische Kraft überwinden zu können.

Je nach Ausführung der Tellerfeder 12 kann sich im Schaltzustand 3 noch ein geringes Bremsmoment aufgrund der Reibung der Tellerfeder entweder am Magnetteil 1 oder am Haltering 11 ergeben. In der Regel entwickelt eine Tellerfeder nahe ihrer Planlage lediglich eine geringe Rückstellkraft, was für das verbleibende Rest-Bremsmoment von Vorteil ist. Deshalb werden zweckmäßig der Lüfthub für die erste Ankerscheibe 8 und der Federhub der Tellerfeder 12 aufeinander abgestimmt. Das verbleibende Bremsmoment kann deshalb so gering gehalten werden, daß es vernachlässigbar ist und sich an der Welle 2 ein quasi bremsmomentenfreier Zustand ergibt.

In bevorzugter Ausführung ist die Tellerfeder 12 als bistabile Feder ausgeführt, wobei der Lüfthub für die Ankerscheibe 8 so bemessen ist, daß in der Lüftposition die Tellerfeder 12 spannungsfrei ist und demgemäß eine Axialkraft auf die Welle 2 nicht ausübt. So genügt es, die zweite Erregerspule 7 nur kurzzeitig zu bestromen, um die Tellerfeder 12 von ihrer gespannten Ausgangslage in ihre zweite stabile Position zu überführen, in der sie spannungsfrei ist. So kann der quasi bremsmomentenfreie Zustand ohne fortwährenden Einsatz elektrischer Energie aufrechterhalten werden. Die Rückführung der Tellerfeder 12 in ihre gespannte Lage erfolgt durch Bestromen der ersten Erregerspule 5, welches gegebenenfalls kurzzeitig vorgenommen wird, sofern nicht das volle Bremsmoment gefordert wird.

Für den Schwenkantrieb einer Fahrzeug-Heckklappe wird das volle Brems- bzw. Kupplungsmoment benötigt, um den elektrischen Antriebsmotor kraftschlüssig mit dem Betätigungsglied der Heckklappe zu verbinden. Das verminderte, mechanische Bremsmoment, welches allein von der Tellerfeder 12 aufgebracht wird, ist so bemessen, daß die Heckklappe im Notfall, wie bei Stromausfall, noch von Hand verschwenkt werden kann. Hierbei tritt ein Schlupf zwischen der ersten Ankerscheibe 8 und dem Magnetteil 1 ein, dementsprechend ist der Reibschluß zwischen diesen beiden Bauteilen überwindbar.


Anspruch[de]
  1. Elektromagnetisch lüftbare Bremse mit einer das Bremsmoment übertragenden Welle (2) und einem sie koaxial umgebenden Magnetteil (1) mit einer stirnseitigen Polseite (4) sowie einer Erregespule (5) und mit einer auf der Welle (2) drehfest sitzenden, axial beweglichen Ankerscheibe (8), welche die Polseite (4) des Magnetteils (1) überdeckt und daran reibschlüssig anlegbar ist und die mittels einer Magnetkraft in radialer Richtung beaufschlagbar sowie mittels einer Federkraft in axialer Richtung beaufschlagt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (2) im Magnetteil (1) axial verschieblich gelagert und die Ankerscheibe (8) auf der Welle (2) axial fest angeordnet ist, daß das Magnetteil (1) eine zweite Polseite (6) an seiner zweiten Stirnseite sowie eine zweite Erregerspule (7) aufweist, daß auf der Welle (2) eine die zweite Polseite (6) des Magnetteils (1) überdeckende, zweite Ankerscheibe (9) axial fest angeordnet ist, wobei der Verschiebeweg der Welle (1) gleich dem Lüftweg der ersten Ankerscheibe (8) ist und deren Lüftposition durch einen drehmomentfreien Anschlag der zweiten Ankerscheibe (9) am Magnetteil (1) begrenzt ist und daß die Wirkrichtung der Federkraft gleich der Wirkrichtung der Magnetkraft bei Bestromung der ersten Erregerspule (5) und dementsprechend entgegengesetzt zur Wirkrichtung der Magnetkraft bei Bestromung der zweiten Erregerspule (7) ist.
  2. Bremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Ankerscheibe (9) in der zweiten Endlage in einem berührungsfreien Abstand von der zweiten Polseite (6) des Magnetteils (1) gehalten ist.
  3. Bremse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Abstützung der zweiten Ankerscheibe (9) an der Welle (2) ein Absatz (10) vorgesehen ist.
  4. Bremse nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Ankerscheibe (9) gegen den Wellenabsatz (10) fest verspannt ist.
  5. Bremse nach einem der Ansprüche 1 – 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufbringung der Federkraft zumindest eine Tellerfeder (12) vorgesehen ist.
  6. Bremse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Tellerfeder (12) mit ihrer zentralen Öffnung auf der Welle (1) aufgenommen und mit ihrem Außenrand am Magnetteil (1) abgestützt ist.
  7. Bremse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Tellerfeder (12) im Bereich der zweiten Polseite (6) des Magnetteils (1) angeordnet ist.
  8. Bremse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Tellerfeder (12) mit ihrer zentralen Öffnung auf einem Haltering (11) sitzt, der zwischen der zweiten Ankerscheibe (9) und dem Wellenabsatz (10) angeordnet ist.
  9. Bremse nach einem der Ansprüche 6 – 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Tellerfeder (12) mit ihrem Außenrand in einem Innenabsatz (15) am Außenpol (16) der zweiten Polseite (6) des Magnetteils (1) einliegt.
  10. Bremse nach einem der Ansprüche 5 – 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Tellerfeder (12) bistabil ausgebildet ist.
Es folgen 2 Blatt Zeichnungen






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