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Dokumentenidentifikation DE102005048208A1 12.04.2007
Titel Elektromagnetisch gelüftete Sicherheitsbremse mit zwei Bremskreisen
Anmelder Chr. Mayr GmbH & Co. KG, 87665 Mauerstetten, DE
Erfinder Eisenburger, Josef, 86842 Türkheim, DE
Vertreter Ruschke Hartmann Madgwick & Seide Patent- und Rechtsanwälte, 81925 München
DE-Anmeldedatum 07.10.2005
DE-Aktenzeichen 102005048208
Offenlegungstag 12.04.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 12.04.2007
IPC-Hauptklasse F16D 59/02(2006.01)A, F, I, 20051007, B, H, DE

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine doppelt wirkende elektromagnetisch gelüftete Federdruckbremse mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.

Bei älteren Bremsen dieser Art wurde bei Ausfall oder Verklemmen eines Bauteils (oder bei Doppelbremsen durch Ausfall eines Bremsteils) das Bremsmoment halbiert. Für den Fall, daß ein Bremskreis ausfällt, muss sichergestellt werden, dass ein zweiter Bremskreis abbremst. Aus Sicherheitsgründen werden in technischen Anlagen, insbesondere bei Aufzügen, zwei getrennte Bremssysteme verlangt, so dass bei Ausfall des einen Bremssystems ein zweites Bremssystem noch immer die notwendige Sicherheit gewährleistet. Da aber für eine zuverlässige Funktion in allen Betriebszuständen das volle Bremsmoment erforderlich ist, müssen die Bremsen so groß bzw. überdimensioniert gebaut sein, dass beim Ausfall eines Bremskreises trotzdem das volle erforderliche Bremsmoment vorhanden ist.

In der DE 198 49 750 B4 der Anmelderin wird eine elektromagnetisch gelüftete Federdruckbremse gezeigt, welche doppelt ausgeführt ist. Dadurch, dass beide Bremsen gegeneinander wirken, ist beim Ausfall einer Bremsseite trotzdem das volle Drehmoment beider Bremsen wirksam. Allerdings erfordert diese bekannte Konstruktion u. a. das Vorhandensein zweier Spulenkörper.

Bei der EP 09 07 840 B1 ist beim Ausfall einer Bremsenseite nur noch die zweite Bremsenseite aktiv, und somit wirkt nur das halbe Bremsmoment.

Bei der DE 295 10 828 ist ebenfalls beim Ausfall einer Bremsenseite nur noch die zweite Bremsenseite aktiv, und somit wirkt ebenfalls nur das halbe Drehmoment. Bei dieser Ausführung ist der Spulenträger fest am Gehäuse angeschraubt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde eine Bremse zu schaffen, die möglichst einfach aufgebaut ist und trotzdem ein ausreichendes Bremsmoment bietet, d.h. beim Ausfall eines Bremsenteils nicht nur das halbe Bremsmoment liefert, sonder das volle (100 %) Bremsmoment beibehält. Insbesondere soll der Stand der Technik nach der Patentschrift DE 198 49 750 B4 dahingehend weiter verbessert werden, dass die Bremse schmäler baut, dass die Bauteile vereinfacht werden und dass die Bremse nur noch mit einer Spule anstatt zwei Spulen betrieben werden kann.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Diese neuartige Bremse, bzw. dieses Bremsenprinzip hat den Vorteil, dass beim Ausfall eines Bremskreises (50 % der Bremswirkung) immer noch das volle Bremsmoment (100%) wirkt und somit bei der Bremsendimensionierung nicht das doppelte Drehmoment berücksichtigt werden muss. Außerdem wird die Bremse nur mit einer Spule betrieben und die Überwachung des Bremszustandes kann mit nur einem Schalter erfolgen.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. In den beigefügten Zeichnungen ist:

1 eine Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung, und zwar längs Linie A-A der 3;

1A eine Teilschnittansicht des Bereichs X der 1 im vergrößerten Maßstab;

2 eine Schnittansicht längs Linie B-B der 3;

3 eine Stirnansicht des Ausführungsbeispiels; und

4 eine perspektivische Gesamtansicht.

Auf einer abzubremsenden Welle 1 sitzt eine verzahnte Nabe 2, welche das Bremsmoment von der abzubremsenden Welle 1 auf die Bremse überträgt. Auf der Nabe 2 in der Darstellung der 1 sind jeweils links und rechts zwei Rotoren 3 und 4 mit entsprechenden Reibbelägen 5 und 6 in Drehrichtung über eine Verzahnung verbunden und axial beweglich. In der Mitte befindet sich der Spulenträger 7 mit einer elektromagnetischen Spule 8. Der Spulenträger 7 mit der Magnetspule 8 ist in drei am Umfang verteilten Abstandsbuchsen 14 axial beweglich geführt. Die beiden Ankerscheiben 9 und 10 sind nicht in den Abstandsbuchsen 14 sondern in separat am Umfang verteilten Mitnahmebuchsen geführt, siehe die Bezugszeichen 15 auf der rechten Seite und 16 auf der linken Seite in der Ausschnittvergrößerung der 1A. Die komplette Bremse wird mit 3 Befestigungsschrauben 13 (3 bzw. 4) an einer nicht dargestellten Maschinenwand befestigt. Als Gegenreibfläche zu den Ankerscheiben 9 und 10 sind die beiden Flansche 11 und 12 in der Ansicht der 1 jeweils links und rechts in der Bremse vorhanden. Die beiden Flansche werden mittels einer Gewindestange 19 (1A) mit entsprechenden Muttern zusammengehalten. Dies dient nur als Montagehilfe, damit die Bremse zusammenhält, hat aber auf die Funktion keinen Einfluss.

In 2 wird gezeigt, dass die am Umfang gleichmäßig verteilten Druckfedern 20 jeweils auf die Ankerscheibe 9 nach rechts drücken und so das erste Bremsmoment erzeugen, während die auf der linken Seite gleichmäßig verteilten Druckfedern 21auf die Ankerscheibe 10 wirken und somit auf der linken Seite das zweite Bremsmoment erzeugen.

In 3 ist ersichtlich, dass mit einer Lüftkontrolle 22 in Gestalt eines Mikroschalters (beim Anziehen der beiden Ankerscheiben 9 und 10 an den Spulenträger 7) das Freimachen der Bremse als Signal aufgenommen werden kann.

Zur Funktion der Bremse: Es handelt sich um eine ruhestrombetätigte Federdruckbremse, d.h. wenn Strom auf die Bremse gegeben wird, macht die Bremse frei, und wenn Strom (z.B. Stromausfall) weggenommen wird, wird gebremst. Deshalb werden derartige Bremsen auch als Sicherheitsbremsen bezeichnet.

Wird nun Spannung bzw. Strom auf die zentrale Magnetspule 8 gegeben, entsteht im axial beweglichen Spulenträger 7 ein Magnetfluss, welcher in 1 die rechte Ankerscheibe 9 und die linke Ankerscheibe 10 durchströmt, so dass beide Ankerscheiben 9 und 10 über den linken Luftspalt a und den rechten Luftspalt b (siehe 2) angezogen werden. Die rechte Ankerscheibe 9 wird gegen den Federdruck der Schraubenfeder 20, die linke Ankerscheibe 10 gegen den Federdruck der Schraubenfeder 21 an den Spulenträger 7 angezogen. Die beiden Ankerscheiben 9 und 10 liegen am Spulenträger 7 an und die beiden Luftspalte a und b werden zu Null. Somit kann der in 1 rechte Rotor 3 mit seinen beiden Reibbelägen 5 frei umlaufen, ebenso der linke Rotor 4 mit seinen beiden Reibbelägen 6. Die Bremse ist frei, d.h. gelüftet.

Wird nun der Strom bzw. die Spannung weggenommen, bricht das Magnetfeld zusammen und die rechte Ankerscheibe 9 wird über den Federdruck der Schraubenfeder 20 und die linke Ankerscheibe 10 mit dem Federdruck 21 gegen die entsprechenden Rotoren 3 und 4 gedrückt; somit erfolgt auf beiden Seiten, also der rechten und linken Seite, eine Bremsung.

Wenn die Bremse bestromt ist und die beiden Ankerscheiben 9 und 10 am Spulenträger 7 anliegen, ist die komplette Einheit aus Spulenträger und den beiden Ankerscheiben 9 und 10 auf den Abstandsbuchsen 14 frei beweglich gelagert. Sollte die Bremse senkrecht eingebaut werden, wird durch die in 1A gezeigten Schraubenfedern 17 und 18, welche sich in den Mitnahmebuchsen 15 und 16 für die Ankerscheiben 9 und 10 befinden, die komplette Einheit von Spulenträger mit den beiden Ankerscheiben im Gleichgewicht gehalten. Das Eigengewicht durch den senkrechten Einbau wird eliminiert.

Die Luftspalte a und b, welche in 2 dargestellt sind, befinden sich nun zwischen Ankerscheibe 9 und Flansch 11 bzw. zwischen Ankerscheibe 10 und Flansch 12, so dass die beiden Rotoren 3 und 4 jeweils in diesen Luftspalten a und b axial frei beweglich sind.

Nachfolgend wird die Wirkungsweise der Zweikreisigkeit erläutert: Sollte z.B. die Ankerscheibe 9 an der Mitnahmebuchse 15 klemmen, und die Ankerscheibe nicht über den Federdruck 20 an den Rotor 3 gedrückt werden, um eine Bremsung zu erzeugen, passiert folgendes: Die Druckfedern 21 drücken die Ankerscheibe 10 gegen den linken Rotor 4, aber zugleich auch den freischwimmend gelagerten Spulenträger 7 mit der verklemmten (nicht abgefallenen) Ankerscheibe 9 gegen den Rotor 3 und erzeugen somit ebenfalls das rechte Drehmoment und somit wieder insgesamt 100 des Drehmomentes. Das gleiche würde für die umgekehrte Weise funktionieren, wenn sich z.B. die linke Ankerscheibe 10 verklemmen würde.

Wichtig für eine Zweikreisigkeit ist auch, dass alle Drehmoment erzeugenden Bauteile zweifach vorhanden sind.

1
Welle
2
Verzahnte Nabe
3
Rotor – rechts
4
Rotor – links
5
Reibbeläge – rechts
6
Reibbeläge – links
7
Spulenträger
8
Magnetspule
9
Ankerscheibe – rechts
10
Ankerscheibe – links
11
Flanschplatte – rechts
12
Flanschplatte – links
13
Befestigungsschrauben
14
Abstandsbuchsen
15
Mitnahmebuchse – rechts
16
Mitnahmebuchse – links
17
Schraubenfeder – rechts
18
Schraubenfeder – links
19
Gewindestange
20
Schraubenfeder – rechts
21
Schraubenfeder – links
22
Lüftkontrolle – Mikroschalter


Anspruch[de]
Doppelt ausgeführt elektromagnetisch gelüftete Federdruckbremse mit zwei auf eine gemeinsame Nabe (2) und Welle (1) wirkenden Bremskreisen, von denen jeder aufweist:

– einen zur Nabe (2) bzw. Welle (1) konzentrischen gemeinsamen Spulenträger (7) mit Magnetspule (8),

– eine rechte und linke axial verschiebliche, in Umfangsrichtung gegen Abstandsbuchsen (15, 16) drehfest angebrachte Ankerscheibe (9, 10),

– in dem Spulenträger (7) angeordnete, auf dem Umfang verteilte und die Ankerscheiben von dem Spulenträger (7) axial wegdrückende Druckfedern (20, 21),

– einen auf der Nabe (2), bzw. Welle (1) drehfest aber axial verschieblich angeordneten Bremsrotor (3 bzw. 4) mit Reibbelägen (5, 6) auf jeder Stirnfläche,

dadurch gekennzeichnet, dass der Spulenträger (7) mit der Magnetspule (8) frei schwimmend in den Abstandsbuchsen (14) gelagert ist, wobei die beiden Ankerscheiben (9, 10) auf der rechten und linken Seite des Spulenträgers (7) eigene unabhängige Mitnahmebuchsen (15, 16) für die Drehmomentübertragung verwenden.
Bremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lüftkontrolle (Mikroschalter 22) gemeinsam auf die Ankerscheibe (9) rechts und Ankerscheibe (10) links wirkt und somit gemeinsam Luftspalt a und Luftspalt b abfühlt und ein Signal gibt. Bremse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Schraubenfedern (17) rechts und Schraubenfedern (18) links beim Vertikaleinbau der Bremse die Baugruppe Spulenträger (7) mit den beiden Ankerscheiben (9) rechts und Ankerscheibe (10) links im bestromten Zustand sich im neutralen Zustand befindet und kein Restmoment auf die Rotoren (3, 4) durch das Eigengewicht ausüben kann (senkrechter Einbau). Bremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch eine Gewindestange (19), die mit der Flanschplatte (11) rechts und Flanschplatte (12) links verbunden ist, die komplette Bremse als Einheit zusammenhält.






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