Gegenstand der Erfindung ist eine elektrisch angetriebene Verdunkelungsvorrichtung, wie sie vielfach in Form von Rollläden, Markisen und Jalousien eingesetzt wird. Solche Verdunkelungsvorrichtungen haben als Antriebsmotoren meist elektrische Wechselstrommaschinen, die ein Drehmoment von etwa 3 Nm bis etwa 20 Nm liefern. Diesen Maschinen ist im Stand der Technik ein Schnecken- oder Kegelradgetriebe, zum Beispiel mit einem Untersetzungsverhältnis von etwa 3 : 1 bis etwa 8 : 1 und einem Wirkungsgrad von etwa 0,4 (Schneckengetriebe) bis etwa 0,75 (Kegelradgetriebe) nachgeschaltet. Da derartige Getriebe selbsthemmend sind, ist keine gesonderte Bremse für den Antrieb dieser bekannten Verdunkelungsvorrichtungen erforderlich. Bewährte Antriebe für Verdunkelungsvorrichtungen zeigt zum Beispiel der Gesamtkatalog der Gerhard Geiger GmbH & Co, 74321 Bietigheim-Bissingen, Deutschland (www.geiger-antriebstechnik.com).

Falls jedoch andere Untersetzungsgetriebe in den Verdunkelungsvorrichtungen eingesetzt werden sollen, oder falls ein Antriebsmotor ohne Getriebe verwendet werden soll, ist es erforderlich, für den Antrieb eine Bremseinrichtung vorzusehen, mit der neben den Endstellungen der Verdunkelungsvorrichtung auch Zwischenstellungen sicher, schnell und positionsgenau eingenommen und gehalten werden können.

Das Ziel ist eine elektrisch angetriebene Verdunkelungsvorrichtung, die kompakt baut und die gewünschte Stoppstellungen verzögerungsarm und reproduzierbar einnimmt und hält.

Als Lösung wird eine elektrisch angetriebene Verdunkelungsvorrichtung vorgeschlagen, die einen Antrieb mit einer elektrischen Maschine und mit einer Bremse hat. Die Bremse hat ein Bremsglied und ein Reibglied. Im Betrieb des Antriebes führen das Bremsglied und das Reibglied zueinander eine rotatorische Relativbewegung aus. Durch eine Permanentmagnetanordnung sind das Bremsglied und das Reibglied zueinander in Reibeingriff zu bringen. Eine Magnetspulenanordnung ruft bei Bestromung ein das Magnetfeld der Permanentmagnetanordnung so weit kompensierendes elektrisches Magnetfeld hervor, dass der Antrieb im Wesentlichen ungebremst ist. Bei fehlender oder verringerter Bestromung der Magnetspulenanordnung ist ein Reibeingriff zwischen dem Bremsglied und dem Reibglied ermöglicht – und wird durch die Permanentmagnetanordnung auch bewirkt.

Die erfindungsgemäße Anordnung macht sich zunutze, dass eine durch die Permanentmagnetanordnung hervorgerufene Brems- und Haltewirkung keinerlei zusätzliche, also externe, Energiezufuhr erfordert. Vielmehr ist bei der Erfindung der – durch die Permanentmagnetanordnung – im Stillstand gehaltene Antrieb der sichere „Bremsbetrieb". Bei Bestromung der Magnetspulenanordnung kann gleichzeitig auch die elektrische Maschine mit elektrischem Strom beschickt werden, wodurch der die Bremse des Antriebes unwirksam geschaltet wird und die Verdunkelungsvorrichtung durch den Antriebsmotor betätigt wird – das ist der Normalbetrieb.

Sobald der elektrische Strom des Antriebes abgeschaltet wird oder ausfällt, also weder die elektrische Maschine noch die Magnetspulenanordnung der Bremse mit elektrischem Strom beschickt werden, ist die elektrische Maschine des Antriebes stillgesetzt und dieser ist durch die Permanentmagnetanordnung der Bremse in seiner momentanen Stellung gehalten. In diesem Fall ist bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung keine weitere Energiezufuhr erforderlich um die Bremse zu betätigen oder aktiviert zu halten, wie dies zum Beispiel bei einer nach dem Schlingfederprinzip arbeitenden Brems- und Halteanordnung erforderlich ist.

In einer Ausgestaltung der Verdunkelungsvorrichtung ist die elektrische Maschine als Außenläufermaschine ausgestaltet. In diesem Fall ist der Läufer der elektrischen Maschine vorzugsweise an der Innenwand eines Wickelrohres für eine Markise oder einen Rollladen der Verdunkelungsvorrichtung drehfest angeordnet. Gleichermaßen ist an der Innenwand des Wickelrohres auch das Bremsglied verdrehsicher angeordnet, während vorzugsweise das Reibglied an einer im Innern des Wickelrohres befindlichen, sich nicht drehenden Stange gelagert ist.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der vorstehend beschriebenen Verdunkelungsvorrichtung ist die elektrische Maschine getriebelos und vorzugsweise permanenterregt. Das Weglassen eines Getriebes hat neben Kostenersparnisgründen auch den Vorteil geringerer Geräuschentwicklung im Betrieb der Verdunkelungsvorrichtung. Anstelle einer bevorzugten, permanenterregten elektrischen Maschine, also zum Beispiel einer Transversalflussmaschine, die als besondere Vorteile eine hohe Leistungsdichte, eine einfache Drehzahlregelung und einen hohen Wirkungsgrad bietet, können auch bei geringeren Anforderungen an das Drehmoment auch Asynchronmotoren oder Einphasen-Kondensator-Motoren verwendet werden.

Bei der erfindungsgemäßen Verdunkelungsvorrichtung sind das Bremsglied und das Reibglied der Bremse als Anker bzw. als Joch einer dauermagnetisch (eingeschalteten) oder elektromagnetisch (ausgeschalteten) Reibungsbremse ausgestaltet. Dabei überwindet der magnetische Fluss einen Arbeitsluftspalt zwischen dem Bremsglied und dem Reibglied. Im Bremsbetrieb wirkt die von der Permanentmagnetanordnung hervorgerufene Magnetkraft im Sinne einer Verringerung des Arbeitsluftspaltes und bewirkt einen reibenden Bremseingriff zwischen dem Bremsglied und dem Reibglied. Im Normalbetrieb kompensiert die Magnetspulenanordnung die Wirkung der Permanentmagnetanordnung zumindest teilweise, so dass Bremsglied und Reibglied nicht mehr gegeneinander gepresst werden und außer Eingriff kommen können.

Das Reibglied der Bremse kann an einem oder durch einen im Wesentlichen hohlzylindrischen, magnetflussleitenden Jochkörper gebildet sein, der eine Ausnehmung, in der die Magnetspulenanordnung aufgenommen ist, und einen Durchlass für die Tragstange aufweist.

Weiterhin kann der Jochkörper eine magnetflussleitende Bodenplatte aufweisen. Diese Bodenplatte kann ein magnetflussleitendes Zentralrohr tragen, das die Tragstange aufnimmt. Dieses Zentralrohr kann zumindest teilweise von der Magnetspulenanordnung umgeben sein.

Die Permanentmagnetanordnung kann an oder in dem Jochkörper angeordnet sein. Dazu kann der Jochkörper in zwei oder mehr Teile geteilt sein, die zwischen sich die Permanentmagnetanordnung aufnehmen.

Die Permanentmagnetanordnung ist in einer bevorzugten Ausgestaltung eine dünne, dauermagnetische Kreisringscheibe, die zwischen die (beiden) Teile des Jochkörpers eingefügt ist. Bevorzugt sind die beiden Teile Ringabschnitte des im Wesentlichen hohlzylindrischen Jochkörpers, welche die dauermagnetische Kreisringscheibe der Permanentmagnetanordnung zwischen ihren einander zugewandten Stirnflächen aufnehmen.

Die beiden zwischen sich die Permanentmagnetanordnung aufnehmenden Teile des Jochkörpers haben vorzugsweise zu der Permanentmagnetanordnung jeweils eine Anlagefläche, die größer ist als die magnetflussleitende Reibfläche am Arbeitsluftspalt zwischen dem Reibglied und dem Bremsglied der Bremse. Durch diese Maßnahme wird der von der scheibenförmigen Permanentmagnetanordnung ausgehende magnetische Fluss auf das dem Arbeitsluftspalt zugewandte Ende des Jochkörpers hin „konzentriert". So vergrößert sich die von der Permanentmagnetanordnung hervorgerufene Kraft im Verhältnis der Fläche der Kreisringscheibe der Permanentmagnetanordnung zu der Fläche des Arbeitsluftspaltes (F_LS = F_PM·A_PM/A_LS; F_LS:= Kraft am Luftspalt, F_PM := Kraft der Permanentmagnetanordnung, A_PM := Fläche der Permanentmagnetanordnung, A_LS := Fläche des Luftspaltes). Diese Kraft am Luftspalt ist die zwischen dem Reibglied und dem Bremsglied der Bremse wirkende Anzugskraft.

Vorzugsweise erweitert sich das eine Teil des im Wesentlichen hohlzylindrischen Jochkörpers vorzugsweise etwa konisch von dessen Bodenplatte hin zu der an der Kreisringscheibe der Permanentmagnetanordnung anliegenden Stirnfläche. Das andere Teil des im Wesentlichen hohlzylindrischen Jochkörpers verjüngt sich vorzugsweise etwa konisch von seiner an der Kreisringscheibe der Permanentmagnetanordnung anliegenden Stirnfläche zu dem Arbeitsluftspalt hin.

Die genaue Formgebung der beiden Teile des Jochkörpers zwischen der Bodenplatte und der Permanentmagnetanordnung bzw. der Permanentmagnetanordnung und dem Luftspalt hängt im Wesentlichen von der gewünschten Anzugskraft zwischen Reibglied und Bremsglied bezogen auf die Fläche der Permanentmagnetanordnung, sowie den magnetischen Eigenschaften des Materials der beiden Teile des Jochkörpers ab. Unter Erweiterung/Verjüngung wird die Vergrößerung/Verringerung der Querschnittsfläche des jeweiligen Teiles des Jochkörpers verstanden.

Der Jochkörper kann an seinem dem Arbeitsluftspalt zugewandten Ende, welches das Reibglied der Bremse bildet, mit einer gehärteten Schicht versehen sein, während das Bremsglied der Bremse wie auch der Jochkörper aus weicherem Reineisen ist.

Der Jochkörper oder dessen Teile können aus Blechen oder Blechabschnitten aufgebaut sein, oder aus zu der entsprechenden Gestalt gepressten und/oder gesinterten Eisenpartikeln geformt sein. Gleichermaßen können auch Mischformen aus diesen beiden Varianten verwendet werden, bei denen Übergangsbereiche von radial orientierten Blechabschnitten zu axial orientierten Blechabschnitten aus gepressten und gesinterten Eisenpartikeln geformt sind.

Die Magnetspulenanordnung weist wenigstens eine hohlzylindrische Wicklung auf, vorzugsweise aus im Querschnitt im Wesentlichen rechteckigem (Kupfer-)Bandmaterial.

In einer weiteren Ausgestaltung kann der im Wesentlichen hohlzylindrische Jochkörper an seinen beiden Stirnseiten jeweils ein Reibglied aufweisen, dem, durch einen jeweiligen Arbeitsluftspalt getrennt, jeweils ein Bremsglied gegenübersteht. Diese Maßnahme verdoppelt die Bremsfläche ohne eine nennenswerte axiale Verlängerung der Bremse, da der Jochkörper in diesem Fall eine Bodenplatte gestaltet sein kann.

In einer weiteren Ausgestaltung kann der im Wesentlichen hohlzylindrische Jochkörper an seinem äußeren Umfang eine zylindrische Reibfläche aufweisen. Diese vorzugsweise annähernd ringzylindrische Reibfläche ist, getrennt durch einen zylindrischen Arbeitsluftspalt einem zylindrischen Bremsglied zugewendet. Der Jochkörper ist dazu eingerichtet, sich durch die Wirkung der Permanentmagnetanordnung aufzuweiten um mit dem Bremsglied in einen Reibeingriff zu gelangen, der durch die Wirkung der Magnetspulenanordnung abgeschwächt oder beendet wird.

Die Aufweitbarkeit des im Wesentlichen hohlzylindrischen Jochkörpers kann zum Beispiel dadurch erreicht werden, dass sich zwei oder mehr Zylindersektoren des Jochkörpers sich aneinander – zum Beispiel mittels eines Scharniers – abstützen und radial nach außen bewegen können. Auch bei dieser Anordnung ist es möglich, die oben beschriebene Bündelung oder Konzentration des Magnetflusses am Arbeitsluftspalt vorzusehen.

Weitere Merkmale, Eigenschaften, Vorteile und mögliche Abwandlungen werden für einen Fachmann anhand der nachstehenden Beschreibung verdeutlicht, in der auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen ist, wobei übereinstimmende Bezugszeichen in den Fig. übereinstimmende oder vergleichbar wirkende Komponenten bezeichnen.

In 1 ist eine seitliche schematische Ansicht eines Längsschnittes durch eine Ausführungsform der Bremse einer erfindungsgemäßen Verdunkelungseinrichtung veranschaulicht.

In 2 ist eine seitliche schematische Ansicht eines Längsschnittes durch eine weitere Ausführungsform der Bremse einer erfindungsgemäßen Verdunkelungseinrichtung veranschaulicht.

Die Erfindung wird nachstehend beispielhaft unter Bezugnahme auf eine schematische Ansicht eines Längsschnittes durch eine Ausführungsform der Bremse einer erfindungsgemäßen Verdunkelungseinrichtung veranschaulicht.

Die erfindungsgemäße elektrisch angetriebene Verdunkelungsvorrichtung (also ein Rollladen, eine Jalousie, oder eine Markise) hat einen Antrieb mit einer im vorliegenden Zusammenhang nicht näher interessierenden, vorzugsweise getriebelosen und permanenterregten Transversalfluss-Außenläufer-Maschine 10 und mit einer Bremse 20. Die Bremse 20 hat ein Bremsglied 22 und ein Reibglied 24. Das Bremsglied 22 ist eine kreisrunde, weichmagnetische, zum Beispiel aus Reineisen gebildete Scheibe, die verdrehsicher und längsverschieblich auf einer mehrkantigen Tragstange 26 der Verdunkelungsvorrichtung sitzt.

Dazu erstreckt sich die Tragstange 26 der Verdunkelungsvorrichtung koaxial zur Mittellängsachse M eines Wickelrohres 28 in dessen Innern für eine nicht weiter veranschaulichte Markise oder einen Rollladen der Verdunkelungsvorrichtung. Die Tragstange 26 ist an ihren beiden Enden ortsfest in einer nicht weiter veranschaulichten Halterung der Verdunkelungsvorrichtung montiert.

Das Reibglied 24 der Bremse 20 ist an der Innenwand des Wickelrohres 28 der Verdunkelungsvorrichtung drehfest aufgenommen. Der Ständer der Maschine 10 ist an der Tragstange 26 drehfest angeordnet, und der Läufer der Maschine 10 ist an der Innenwand des Wickelrohres 28 drehfest aufgenommen.

Wenn der Antrieb der Verdunkelungsvorrichtung sich dreht, versetzt die Maschine 10 das Wickelrohr 28 gegenüber der Tragstange 26 in Rotation. Dann führen das Bremsglied 22 und das Reibglied 24 relativ zueinander eine Rotationsbewegung aus. Die Bremse 20 hat eine Permanentmagnetanordnung 30, durch die das Bremsglied 22 und das Reibglied 24 zueinander in Reibeingriff zu bringen sind.

Das Reibglied 24 ist ein Abschnitt eines weichmagnetischen, zum Beispiel aus Reineisen gebildeten Jochkörpers 32, der eine im Wesentlichen hohlzylindrische Gestalt hat und an seinem von dem Bremsglied 22 abgewandten Ende eine Bodenplatte 34 aufweist. Der Jochkörper hat eine Ausnehmung 36, in der eine Magnetspulenanordnung 38 aufgenommen ist und einen zentralen Durchlass 40 für die Tragstange 26. Dazu trägt die Bodenplatte 34 ein Magnetfluss leitendes Zentralrohr 42, in dem die Tragstange 26 verdrehbar aufgenommen ist. An seinem Außenumfang ist das Zentralrohr 42 zumindest teilweise von der Magnetspulenanordnung 38 umgeben. Das Bremsglied 22 hat einen das Zentralrohr 42 des Jochkörpers 32 an dessen ihm zugewandten Ende (in 1 links) umgebenden Ringbund 22a. Dabei kann der Innendurchmesser des Ringbundes 22a im Verhältnis zu Außendurchmesser des Zentralrohres 42 so bemessen und gestaltet sein, dass sich das Bremsglied 22 reibungsarm und axial geführt relativ zum Zentralrohr 42 im Richtung der Mittellängsachse M bewegen kann. Außerdem kann der Innendurchmesser des Ringbundes 22a im Verhältnis zu Außendurchmesser des Zentralrohres 42 so bemessen und gestaltet sein dass ein möglichst ungehinderter Magnetfluss zwischen dem Bremsglied 22 und dem Zentralrohr 42 gegeben ist.

Der im Wesentlichen hohlzylindrische Jochkörper 32 ist in zwei Teile 32a, 32b geteilt, die zwischen sich die Permanentmagnetanordnung 30 aufnehmen. Die Permanentmagnetanordnung 30 eine ist dünne (zum Beispiel etwa 0,5 mm–3 mm dicke), dauermagnetische Kreisringscheibe aus AlNiCo, Bariumferrit, Strontiumferrit, SmCo, NdFeB oder dergl. Diese Magnetmaterialien können auch als Pulver in Kunststoffbindenfolien (Polyamid, Polyphensulfid, Epoxydharz, oder dergl.) eingebettet sein.

Die beiden zwischen sich die Permanentmagnetanordnung 30 aufnehmenden Teile 32a, 32b des Jochkörpers 32 haben zu der Permanentmagnetanordnung 30 hin jeweils eine Anlagefläche 32a' 32b', die größer ist als die magnetflussleitende Reibfläche am Arbeitsluftspalt 44 zwischen dem Reibglied 22 und dem Bremsglied 24 der Bremse.

Das eine Teil 32b des Jochkörpers 32 (in der 1 rechts) ist etwa konisch von der Bodenplatte 34 hin zu der an der Permanentmagnetanordnung 30 anliegenden Stirnfläche 32b' erweitert. Das andere Teil 32a des Jochkörpers verjüngt sich etwa konisch von seiner an der Permanentmagnetanordnung 30 anliegenden Stirnfläche 32a' zu dem Arbeitsluftspalt 44 hin. Das andere Teil 32a des Jochkörpers 32 (in der 1 links) trägt an seinem dem Arbeitsluftspalt 44 zugewandten Ende, welches das Reibglied der Bremse 20 bildet, eine gehärtete Schicht 46, während das Bremsglied 22 der Bremse 20 wie auch der übrige Jochkörper 32 aus weicherem Reineisen ist. Durch die Verjüngung des Jochkörpers 32 von der Fläche der Permanentmagnetanordnung A_PM auf die Fläche des Arbeitsluftspaltes F_LS vergrößert sich die von der Permanentmagnetanordnung hervorgerufene Kraft im Verhältnis der Fläche der Kreisringscheibe A_PM der Permanentmagnetanordnung 30 zu der Fläche F_LS des Arbeitsluftspaltes 44.

Die Magnetspulenanordnung 38 der Bremse 20 erzeugt bei entsprechend bemessener Bestromung ein das Magnetfeld der Permanentmagnetanordnung 30 so weit kompensierendes elektrisches Magnetfeld in dem Jochkörper 32, dass die von der Permanentmagnetanordnung 30 hervorgerufene Anzugskraft an der Reibfläche zwischen dem Bremsglied 22 und dem Reibglied 24 soweit aufgehoben ist, dass der Antrieb der Verdunkelungsvorrichtung im Wesentlichen ungebremst ist. Bei fehlender oder verringerter Bestromung der Magnetspulenanordnung 36 ist ein durch die Permanentmagnetanordnung 30 bewirkter Reibeingriff zwischen dem Bremsglied 22 und dem Reibglied 24 möglich. In diesem Fall ist der Antrieb der Verdunkelungsvorrichtung durch die Wirkung der Permanentmagnetanordnung 30 gebremst und stillgesetzt.

Damit sind das Bremsglied 22 und das Reibglied 24 als Anker bzw. als Joch einer dauermagnetisch oder elektromagnetisch betätigten Reibungsbremse ausgestaltet, bei welcher der magnetische Fluss einen Arbeitsluftspalt 44 zwischen dem Bremsglied 22 und dem Reibglied 24 überwindet. In einem Bremsbetrieb wirkt die Magnetkraft der Permanentmagnetanordnung 30 im Sinne einer Verringerung des Arbeitsluftspaltes 44. In einem Normalbetrieb erzeugt die (bestromte) Magnetspulenanordnung 38 ein dem durch Permanentmagnetanordnung 30 hervorgerufenes Magnetfeld entgegengesetzt gerichtetes Magnetfeld, das die Wirkung des Magnetfeldes der Permanentmagnetanordnung 30 zumindest teilweise kompensiert. Dann kann das Bremsglied 22 von dem Reibglied 24 freikommen und die Bremswirkung der Bremse 20 lässt nach oder ist völlig aufgehoben. Um den Arbeitsluftspalt 44 möglichst schnell und sicher durch die Wirkung des Magnetfeldes der Permanentmagnetanordnung 30 zu schließen und das Bremsglied 22 mit dem Reibglied 24 in Reibeingriff zu bringen, wenn die Wirkung des Magnetfeldes der Magnetspulenanordnung 38 nachlässt oder vollständig nicht mehr vorhanden ist, trägt die Tragstange 26 eine Schraubenfeder 50, die auf der vom Arbeitsluftspalt 44 abgewandten Seite des Bremsgliedes 22 angeordnet ist und dieses gegen das Reibglied 24 drängt.

In 2 ist eine weitere Ausgestaltung gezeigt, bei der hohlzylindrische Jochkörper 32 an seinen beiden Stirnseiten jeweils ein Reibglied 24, 24' aufweist. In axialer Verlängerung steht jedem Reibglied 24, 24' durch einen jeweiligen Arbeitsluftspalt 44, 44' getrennt, jeweils ein Bremsglied gegenüber. Im Übrigen stimmt der Aufbau mit der in 1 gezeigten Anordnung überein, so dass sich weitere Erläuterungen an dieser Stelle erübrigen. In 2 ist in strichlierter Linie die magnetische Flussführung veranschaulicht.

Die gezeigten und beschriebenen Verhältnisse der einzelnen Teile und Abschnitte hiervon zueinander und deren Abmessungen und Proportionen sind nicht einschränkend zu verstehen. Vielmehr können einzelne Abmessungen und Proportionen auch von den gezeigten abweichen.

Anstatt die Magnetkraft in Längsrichtung der Mittellängsachse wirken zu lassen, wie dies vorstehend erläutert ist, kann diese auch in radialer Richtung zur Mittellängsachse wirken. Dies hat eine zylindrische Reibfläche und einen zylindrischen Arbeitsluftspalt zur Folge, wobei sich dann auch der Jochkörper, zum Beispiel mittels eines Scharniers aufweiten kann, wenn der Permanentmagnet einen Reibeingriff mit dem – dann ebenfalls kreisringförmigen – Bremsglied hervorruft.

Bei einer weiterer Variation der erfindungsgemäßen Ausgestaltung kann an Stelle einer Außenläufermaschine eine Innenläufermaschine vorzusehen. In diesem Fall ist der Läufer an der rotierbar gelagerten Tragstange drehfest angeordnet, während der Ständer mit dem Außenrohr oder einer anderen ortsfesten Komponente drehfest verbunden ist. Analog dazu kann bei dieser Anordnung das Reibglied starr mit dem Außenrohr oder der anderen ortsfesten Komponente verbunden während das Bremsglied mit der rotierbar gelagerten Tragstange drehfest verbunden ist.

Des Weiteren wurde der vorstehende Antrieb bestehend aus elektrischer Maschine und Bremse im Zusammenhang mit einer elektrisch angetriebenen Verdunkelungsvorrichtung beschrieben. Es versteht sich für einen Fachmann jedoch, dass auch eine Vielzahl von anderen Anwendungen für die vorstehend erläuterte Anordnung möglich von dem vorliegenden Erfindungsgedanken umfasst sind, der in dem Antrieb verkörpert ist.