Die Erfindung betrifft eine elektromagnetische Polreibungs ^¬ kupplung oder Polreibungsbremse gemäß dem Oberbegriff des Pa- tentanspruchs 1.

Bei solchen Polreibungskupplungen oder Polreibungsbremsen wird die magnetische Kraftwirkung zur Erzeugung von Drehmomenten zur Kraftübertragung ausgenutzt.

Eine gattungsbildende elektromagnetische Polreibungsbremse ist aus der DE 298 02 063 Ul bekannt, die einen Innenpol, einen Außenpol sowie einen eine Reibfläche aufweisenden Anker um- fasst, der zur Kraftübertragung wahlweise mit einer Reibfläche des Außenpol und/oder einer Reibfläche des Innenpols in reib ^¬ schlüssigen Kontakt gebracht werden kann.

Des Weiteren ist aus der DE 199 25 173 AI ebenso eine Polrei ^¬ bungsbremse bzw. eine Polreibungskupplung bekannt, bei welcher auf einem Gehäuse eine Reibfläche einem Anker gegenüberliegend angeordnet ist, der mit einer Welle drehfest aber in axialer Richtung bewegbar verbunden ist. Mittels eines Elektromagneten wird der Anker in reibschlüssigen Kontakt mit der Reibfläche des Gehäuses gebracht.

Die Reibflächen einer solchen Polreibungsbremse oder Polrei ^¬ bungskupplung werden im Allgemeinen als Stahl/Stahl-Reibung mit ebener Fläche ausgeführt. Die zwangsläufig aus ferromagne- tischem Werkstoff bestehenden Reibflächen des Magnetpols und des Ankers sind einem Verschleiß unterworfen, der in Drehmo ^¬ mentschwankungen und Drehmomenteinbrüchen resultiert. Ferner kann auch aufgrund einer erhöhten Fressneigung ein verlänger- ter Einlauf bis zum Erreichen konstanter tribologischer Ver ^¬ hältnisse auftreten.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine elektro- magnetische Polreibungsbremse oder Polreibungskupplung der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, welche eine verbesserte Drehmomentcharakteristik sowohl hinsichtlich der Drehmomenthöhe und Drehmomentkonstanz als auch des Einlaufver ^¬ haltens aufweist, also insbesondere die vorstehend genannten Nachteile beseitigt.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine elektromagnetische Pol ^¬ reibungsbremse oder Polreibungskupplung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.

Eine solche elektromagnetische Polreibungsbremse oder Polrei ^¬ bungskupplung, die wenigstens einen eine Reibfläche aufweisen ^¬ den Magnetpol, einen auf einer Welle verdrehsicher und in axi ^¬ aler Richtung bewegbar angeordneten, eine Reibfläche aufwei- senden Anker und eine bestrombare Magnetspule, deren zu- oder abschaltbare Magnetkraftwirkung den Anker zur Herstellung ei ^¬ nes Reibschlusses zwischen den Reibflächen gegen den Magnetpol presst, umfasst, zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, dass wenigstens eine Reibfläche des Magnetpols eine Profilie- rung aufweist.

Mit einer solchen Profilierung der Reibfläche des Magnetpols wird ein erhöhtes Drehmoment erzielt, wobei durch diese Profi ^¬ lierung Freiräume zur Aufnahme des Abriebs entstehen und damit eine hohe Konstanz des Drehmoments sichergestellt wird. Auch ist bei dieser erfindungsgemäßen Polreibungsbremse oder Pol ^¬ reibungskupplung ein verringerter adhäsiver Verschleiß (Fress- neigung) festzustellen, wodurch auch die Ausfallrate reduziert wird .

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist es vorteilhaft, wenn der Magnetpol als Außenpol und ein weiterer Magnetpol als Innenpol mit einer eine Profilierung aufweisende Reibfläche vorgesehen ist. Vorzugsweise sind der Außenpol und der Innen ^¬ pol jeweils mit einer kreisringförmigen Reibfläche ausgebil ^¬ det .

Die Profilierung der Reibfläche des Magnetpols bzw. der Reib ^¬ flächen des Außenpols und des Innenpols kann mit unterschied ^¬ lichsten Mustergeometrien erzeugt werden. So ist erfindungsge ^¬ mäß vorgesehen, dass die Profilierung als Riefen, Nuten oder Rillen ausgebildet ist.

Die rillenförmigen Vertiefungen der Riefen oder Rillen sind vorzugsweise konzentrisch verlaufend in Bezug auf die Drehach ^¬ se der Welle ausgebildet. Alternativ können die rillenförmigen Vertiefungen der Riefen oder Rillen spiralförmig verlaufend in Bezug auf die Drehachse der Welle ausgeführt sein. Eine andere Weiterbildung der Erfindung besteht darin, die rillenförmigen Vertiefungen der Riefen oder Rillen radial verlaufend in Bezug auf die Drehachse der Welle auszubilden. Schließlich können die rillenförmigen Vertiefungen der Riefen oder Rillen weiter ^¬ bildungsgemäß linienförmig und mit nicht konstantem Abstand zur Drehachse der Welle tangential in Bezug auf die Drehachse umlaufend und sich gegenseitig überkreuzend ausgeführt sein. Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist ein Permanentmagnet vorgesehen, dessen Magnetkraftwirkung bei unbestromter Magnetspule den Anker an den Magnetpol presst und bei bestromter Magnetspule zur Lösung des Ankers vom Mag- netpol kompensiert wird. Damit wird eine elektromagnetisch öffnende Polreibungskupplung oder Polreibungsbremse geschaf ^¬ fen, bei der die Axialkraft für den Reibschluss zwischen den Reibflächen durch den Permanentmagneten erzeugt wird. Durch die Bestromung der Magnetspule wird das Magnetfeld des Perma ^¬ nentmagneten kompensiert bzw. so umgelenkt, dass der Anker von dem Magnetpol bzw. dem Außenpol und dem Innenpol abheben kann und somit der Kraftschluss aufgehoben wird. Vorteilhaft ist es, den Permanentmagneten zwischen dem Außenpol und dem Innen- pol anzuordnen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbei ^¬ spieles unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren ausführ ^¬ lich beschrieben. Es zeigen:

Figur 1 eine Schnittdarstellung einer elektromagnetischen

Polreibungskupplung oder Polreibungsbremse gemäß der Erfindung, Figur 2 eine Seitenansicht auf einen Außenpol und einen In ^¬ nenpol der Polreibungskupplung oder Polreibungsbremse gemäß Figur 1,

Figur 3 eine Teildarstellung des Außenpols und des Innenpols der Polreibungskupplung oder Polreibungsbremse gemäß den Figuren 1 und 2, und

Figuren 4 Darstellungen verschiedener Polgeometrien eines Au ^¬ ßen- und Innenpols einer Polreibungskupplung oder Polreibungsbremse.

Die Figuren 1 und 2 zeigen in unterschiedlichen Darstellungen eine Vorrichtung 1, die als Polreibungskupplung oder als Pol- reibungsbremse ausgebildet ist und eine elektromagnetisch öff ^¬ nende Polreibungskupplung oder Polreibungsbremse darstellt.

Die Vorrichtung 1 setzt sich im Wesentlichen aus zwei Kompo- nenten zusammen, von denen die erste ein ortsfestes Gehäuse 6, welches einen Außenpol-Körper 10 beinhaltet, und einen Innen ^¬ pol-Körper als Flansch 20 umfasst, wobei zwischen dem Außen ^¬ pol-Körper 10 und dem Flansch 20 ein Permanentmagnet 4 ange ^¬ ordnet ist und dieses Gehäuse 6 ein Teil einer Kupplung oder ein Ständer eines Elektromotors mit einer Welle 2 darstellen kann, die um eine Drehachse 2.1 drehbar ist und bspw. von dem Elektromotor angetrieben wird.

Ferner beinhaltet das kreisringförmige Gehäuse 6 eine Ringspu- le als Magnetspule 3, die über Anschlüsse 3.1 mit einer Be ^¬ triebsspannungsquelle verbunden wird. Auch der Flansch 20 so ^¬ wie der Außenpol-Körper 10 sind kreisringförmig ausgebildet, wie dies insbesondere aus Figur 2 ersichtlich ist. Der Außenpol-Körper 10 weist einen Außenpol 10.1 mit einer

Reibfläche 10.2 und der Flansch 20 einen Innenpol 20.1 mit ei ^¬ ner Reibfläche 20.2 auf.

Die zweite Komponente der Vorrichtung 1 ist als auf einer Flanschnabe 5 angeordneter Anker 30 ausgeführt und weist eine kreisringförmige Geometrie auf. Dieser Anker 30 ist mit der Flanschnabe 5 verdrehsicher verbunden, die ihrerseits auf der Welle 2 drehfest angeordnet ist. Ein Federmechanismus 7 er ^¬ laubt jedoch eine axiale Bewegung des Ankers 30 auf der Flan- schnabe 5 relativ zur Welle 2 in Richtung der Drehachse 2.1.

Dieser Anker 30 weist auf der dem Außenpol 10.1 und dem Innen ^¬ pol 20.1 zugewandten Stirnseite eine Reibfläche 30.1 auf. Die Flanschnabe 5 weist einen Nabenabschnitt 5.1 auf, der im Bereich des kreisringförmigen Gehäuses 6 mittels eines Filz ^¬ ringes 6.1 in Form eines Abstreifers ausgebildet ist. Von dem gehäuseseitigen Ende ausgehend nimmt dieser Nabenabschnitt 5.1 hinsichtlich seines Durchmessers stufenweise zu, bis am gegen ^¬ überliegenden Ende der kreisringförmige Anker 30 seine Positi ^¬ on einnimmt, wobei die dem Außenpol 10.1 und dem Innenpol 20.1 abgewandte Stirnseite des Ankers 30 teilweise an einem radia ^¬ len Flansch 5.2 der Flanschnabe 5 anliegt. Der Federmechanis- mus 7 befindet sich zwischen diesem radialen Flansch 5.2 und dem Anker 30.

Die Wirkungsweise der Vorrichtung 1 besteht darin, dass der Permanentmagnet 4 ein Magnetfeld erzeugt, das aus den Reibflä- chen 10.2 und 20.2 des Außenpols 10.1 und des Innenpols 20.1 austritt und die damit jeweils einen Magnetpol bilden. Die magnetischen Anziehungskräfte dieses Magnetfeldes wirken der ^¬ art auf den Anker 30, dass dieser sich in Richtung auf das Ge ^¬ häuse 6 bewegt und damit mit seiner Reibfläche 30.1 an die Reibflächen 10.2 und 20.2 gepresst wird. Hierdurch entsteht ein Reibschluss zwischen dem Anker 30 und dem Außenpol-Körper 10 sowie dem Innenpol-Körper 20. Ist diese Vorrichtung 1 als Polreibungsbremse ausgebildet, wird die mit dem Anker 30 ver ^¬ drehfest über die Flanschnabe 5 verbundene Welle 2 abgebremst.

Wird nun die Magnetspule 3 über den Anschluss 3.1 bestromt, wird ein dem Magnetfeld des Permanentmagneten 3 entgegenwir ^¬ kendes Spulen-Magnetfeld erzeugt, so dass sich die beiden Mag ^¬ netfelder in ihren Wirkungen im Bereich der Magnetpole gegen- seitig aufheben. Dies bewirkt, dass der Federmechanismus 7 den Anker 30 von dem Außenpol 10.1 und dem Innenpol 20.1 wegzieht, so dass zwischen den Reibflächen 10.2 und 20.2 einerseits und der Reibfläche 30.1 andererseits ein Spalt entsteht, so dass keine Kraftübertragung mehr möglich ist. Bei einer Ausführung der Vorrichtung 1 als Polreibungsbremse entsteht keine Brems ^¬ wirkung mehr. Erfindungsgemäß weisen die Reibflächen 10.2 und 20.2 eine Pro ^¬ filierung 10.3 und 20.3 auf, die gemäß Figur 2, welche die Vorrichtung 1 ohne die Flanschnabe 5 und ohne den Anker 30 zeigt, als Riefen oder Rillen darstellende rillenförmige Ver ^¬ tiefungen 10.3 und 20.3 gezeichnet ist. Die Reibfläche 30.1 des Ankers 30 ist eben.

Dieser Bereich des Außenpols 10.1, des Permanentmagneten 4 so ^¬ wie des Innenpols 20.1 mit deren die Profilierung 10.3 und 20.3 aufweisenden Reibflächen 10.2 und 10.3 zeigt die De- taildarstellung nach Figur 3.

Aus den Figuren 2 und 3 ist deutlich zu erkennen, dass die rillenförmigen Vertiefungen 10.3 und 20.3 sowohl der Reibflä ^¬ che 10.2 des Außenpols 10.1 als auch der Reibfläche 20.2 des Innenpols 20.1 konzentrisch in Bezug auf die Drehachse 2.1 an ^¬ geordnet sind .

Mit einer solchen Profilierung 10.3 und 20.3 der Reibflächen 10.2 und 20.2 wird ein erhöhtes Drehmoment erzielt. Die ril- lenförmigen Vertiefungen 10.3 und 20.3 schaffen Freiräume für den während des KraftSchlusses erzeugten Abrieb, so dass eine weitgehende Konstanz des erhöhten Drehmoments erreicht wird. Schließlich führt eine solche Profilierung dazu, dass die Fressneigung verringert und dadurch auch die Ausfallrate redu- ziert wird. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den Figuren 1 bis 3 ist so ^¬ wohl die Reibfläche 10.2 des Außenpols als auch die Reibfläche

20.2 des Innenpols 20.1 mit einer Profilierung 10.3 bzw. 20.3 profiliert. Es ist auch möglich, nur einen der beiden Reibflä- chen 10.2 oder 20.2 mit einer solchen Profilierung 10.3 bzw.

20.3 auszustatten.

Ferner sind bei diesem Ausführungsbeispiel gemäß den Figuren 1 bis 3 die Reibflächen 10.2 bzw. 20.2 des Außenpols 10.1 bzw. des Innenpols 20.1 derart zueinander orientiert, dass sie mit ^¬ einander fluchten und in einer senkrecht auf der Drehachse 2.1 stehenden Ebene liegen. Es ist auch möglich anstelle dieser Polgeometrie hinsichtlich der Reibflächen 10.2 und 20.2 des Außenpols 10.1 und des Innenpols 20.1 die in den Figuren 4 ge- zeigten Polgeometrien zu verwenden.

So zeigt Figur 4a eine Ausführung, bei der die Reibflächen 10.2 und 20.2 des Außenpols 10.1 und des Innenpols 20.1 ebenso fluchtend in einer gemeinsamen Ebene liegen, die jedoch gegen- über einer senkrecht zur Drehachse 2.1 orientierten Ebene ge ^¬ ringfügig mit einem Winkel von bspw. 0,08° geneigt ist. Nach Figur 4a ist diese Ebene entgegengesetzt zur Richtung des An ^¬ kers 30 geneigt, so dass unter der Wirkung des Permanentmagne ^¬ ten 4 zunächst die Reibfläche 20.2 des Innenpols 20.1 an den Anker 30 gepresst wird und somit zuerst ein Reibschluss zwi ^¬ schen dem Anker 30 und dem Flansch 20 entsteht. Diese Ebene kann jedoch auch umgekehrt, nämlich in Richtung zum Anker 30 geneigt sein, so dass unter der Wirkung des Permanentmagneten 4 zunächst die Reibfläche 10.2 des Außenpol-Körpers 10 einen Reibschluss mit dem Anker 30 bildet.

Gemäß Figur 4a weisen beide Reibflächen 10.2 und 20.2 jeweils eine Profilierung 10.3 und 20.3 auf. Auch ist es möglich, dass nur eine der beiden Reibflächen 10.2 oder 20.2 mit einer Pro ^¬ filierung versehen wird.

Die Figuren 4b und 4c zeigen Polgeometrien, bei den die Reib- flächen 10.2 und 20.2 in parallel zueinander versetzten und senkrecht zur Drehachse 2.1 stehenden Ebenen angeordnet sind. So ist die Reibfläche 10.2 des Außenpol-Körpers 10 in Richtung des Ankers 30 versetzt, so dass unter der Wirkung des Perma ^¬ nentmagneten 4 zunächst die Reibfläche 10.2 des Außenpols 10.1 einen Reibschluss mit dem Anker 30 erzeugt. Gemäß Figur 4b sind beide Reibflächen 10.2 und 20.2 mit einer Profilierung 10.3 und 20.3 versehen, während nach Figur 4c lediglich die Reibfläche 10.2 mit einer Profilierung 10.3 ausgestattet ist. Im Unterschied zu Figur 4b zeigt Figur 4d eine Polgeometrie, bei der die Reibfläche 20.2 des Innenpols 20.1 in einer zur Drehachse 2.1 senkrecht stehenden Ebene geneigt ist, wobei die Neigung in Richtung der Drehachse 2.1 verläuft. Die Reibfläche 10.2 des Außenpols 10.1 liegt in einer senkrecht zur Drehachse 2.1 stehenden Ebene und ist in Richtung des Ankers 30 gering ^¬ fügig versetzt, so dass unter der Wirkung des Permanentmagne ^¬ ten 4 zunächst die Reibfläche 10.2 des Außenpols 10.1 einen Reibschluss mit dem Anker 30 erzeugt. Bei dieser Ausführung gemäß Figur 4d sind beide Reibflächen 10.2 und 20.2 mit einer Profilierung 10.3 und 20.3 versehen. Auch hier ist es möglich, dass nur eine der beiden Reibflächen 10.2 oder 20.2 mit einer Profilierung versehen wird.

Die Profilierung 10.3 und 20.3 der Reibflächen 10.2 und 20.2 kann mit unterschiedlichsten Mustergeometrien erzeugt werden. So können neben Riefen und Rillen auch Nuten auf den Reibflä ^¬ chen 10.2 und 20.2 vorgesehen werden. Alternativ zur konzentrischen Anordnung können die rillenför- migen Vertiefungen 10.3 und 20.3 auch spiralförmig verlaufend in Bezug auf die Drehachse 2.1 ausgeführt sein. Ferner können die rillenförmigen Vertiefungen 10.3 und 20.3 auch radial ver- laufend in Bezug auf die Drehachse 2.1 realisiert werden.

Schließlich wäre es auch möglich die rillenförmigen Vertiefun ^¬ gen 10.3 und 20.3 linienförmig und mit nicht konstantem Ab ^¬ stand zur Drehachse 2.1 der Welle 2 tangential in Bezug auf die Drehachse 2.1 umlaufend und sich gegenseitig überkreuzend auf den Reibflächen 10.2 und 20.2 anzuordnen.

Das oben beschriebene Ausführungsbeispiel zeigt eine elektro ^¬ magnetisch öffnende Polreibungskupplung oder Polreibungsbrem ^¬ se. Natürlich ist auch möglich, die Reibflächen einer elektro- magnetisch schließenden Polreibungskupplung oder Polreibungs ^¬ bremse mit einer Profilierung entsprechend der oben beschrie ^¬ benen Art auszubilden.

Bezugszeichenliste

1 Elektromagnetische Polreibungskupplung oder Polrei ^¬ bungsbremse

2 Welle

2.1 Drehachse der Welle 2

3 Magnetspule

3.1 Anschluss der Magnetspule 3

4 Permanentmagnet

5 Flanschnabe

5.1 Nabenabschnitt der Flanschnabe 5

5.2 radialer Flansch der Flanschnabe 5

6 Gehäuse

6.1 Filzring des Gehäuses 6.

7 Federmechanismus

10 Magnetpol-Körper, Außenpol-Körper

10.1 Magnetpol, Außenpol des Außenpol-Körpers 10

10.2 Reibfläche des Außenpols 10.1

10.3 Profilierung der Reibfläche 10.2

20 Magnetpol-Körper, Flansch

20.1 Magnetpol, Innenpol des Flansches 20

20.2 Reibfläche des Innenpols 20.1

20.3 Profilierung der Reibfläche 20.2

30 Anker

30.1 Reibfläche des Ankers 30