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Title:
ELECTROMAGNETICALLY ACTUATABLE BRAKE ARRANGEMENT FOR BRAKING A ROTATABLY MOUNTED SHAFT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2018/141481
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an electromagnetically actuatable brake arrangement for braking a rotatably mounted shaft, comprising a magnetic body, a coil, a spring element, an armature disk, a brake lining carrier, a damping metal sheet, and a friction disk. The damping metal sheet is arranged between the armature disk and the magnetic body, wherein the damping metal sheet has elevations. Each of the elevations is farther expanded in the radial direction than in the circumferential direction, in particular, wherein in each case, the elevations project axially, in particular, at least one subset of the elevations is regularly spaced apart from one another in the circumferential direction.

Inventors:
FICHTNER-PFLAUM, Gerolf (Zehnthofstr.2, Kraichtal-Unteröwisheim, 76703, DE)
Application Number:
EP2018/025011
Publication Date:
August 09, 2018
Filing Date:
January 16, 2018
Export Citation:
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Assignee:
SEW-EURODRIVE GMBH & CO. KG (Ernst-Blickle-Str. 42, Bruchsal, 76646, DE)
International Classes:
F16D59/02; F16D65/00; F16D121/22
Foreign References:
US5274290A1993-12-28
DE19622983C11997-11-20
US6321883B12001-11-27
Other References:
None
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Claims:
Patentansprüche:

1 . Elektromagnetisch betätigbare Bremsanordnung zum Abbremsen einer drehbar gelagerten Welle, aufweisend einen Magnetkörper, eine Spule, ein Federelement, eine Ankerscheibe, einen Bremsbelagträger, ein Dämpfungsblech und eine Reibscheibe, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungsblech zwischen Ankerscheibe und Magnetkörper angeordnet ist, wobei das Dämpfungsblech Erhebungen, wobei jede der Erhebungen in radialer Richtung weiter ausgedehnt ist als in Umfangsrichtung, insbesondere wobei die Erhebungen jeweils axial hervorragen, insbesondere zumindest eine Teilmenge der Erhebungen in Umfangsrichtung regelmäßig voneinander beabstandet ist.

2. Bremsanordnung nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet, dass

jede der Erhebungen eine in tangentialer Richtung gemessene konstante Breite aufweist oder dass jede der Erhebungen eine in tangentialer Richtung gemessene Breite aufweist, die mit zunehmendem Radialabstand zunimmt, insbesondere monoton zunimmt.

3. Bremsanordnung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Spule in einer ringförmigen Ausnehmung des Magnetkörpers aufgenommen ist, wobei die Ringachse der ringförmigen Ausnehmung koaxial zur Drehachse der Welle ausgerichtet ist.

4. Bremsanordnung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

jede der Erhebungen sich radial bis zum Rand des Dämpfungsblechs erstreckt und/oder dass jede der Erhebungen bis zum radial äußeren Randbereich des Dämpfungsblechs sich erstreckt, und/oder dass der von jeder der Erhebungen im von ihr überdeckten Umfangswinkelbereich einen Radialabstandsbereich überdeckt, dessen maximaler Radialabstandswert dem maximalen Radialabstandswert des von des Dämpfungsblechs in dem selben

Umfangswinkelbereich überdeckten Radialabstandsbereich gleicht. 5. Bremsanordnung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

das Dämpfungsblech als Metallblech ausgeführt ist, insbesondere als metallisches Stanz- Biegeteil. .

6. Bremsanordnung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass

die Spule in einer ringförmigen Ausnehmung des Magnetkörpers aufgenommen ist, insbesondere wobei die Spule in der ringförmigen Ausnehmung mit Vergussmasse vergossen ist.

7. Bremsanordnung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

das Federelement im Magnetkörper abgestützt ist und auf die Ankerscheibe drückt, so dass bei Bestromung der Spule die Ankerscheibe entgegen der vom Federelement erzeugten Federkraft zum Magnetkörper hin gedrückt wird und bei Nichtbestromung der Spule die Ankerscheibe mittels des Federelements von der Spule, insbesondere vom Magnetkörper, weggedrückt wird.

8. Bremsanordnung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Ankerscheibe mit dem Magnetkörper drehfest, aber axial verschiebbar verbunden ist, wobei der Bremsbelagträger mit der Welle drehfest, aber axial verschiebbar verbunden ist, wobei das Reibblech mit dem Magnetkörper verbunden ist, insbesondere nach Art einer Bajonettverbindung.

9. Bremsanordnung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

Das Dämpfungsblech als Lochscheibe ausgeführt ist.

10. Bremsanordnung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass

das Dämpfungsblech axial zwischen der Spule und der Ankerscheibe angeordnet ist wobei die Ankerscheibe axial zwischen dem Dämpfungsblech und dem Bremsbelagträger angeordnet ist, wobei der Bremsbelagträger axial zwischen der Ankerscheibe und dem Reibblech angeordnet ist.

1 1 . Bremsanordnung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Welle eine Außenverzahnung aufweist oder ein eine Außenverzahnung aufweisendes, mit der Welle drehfest verbundenes Teil, wobei der Bremsbelagträger eine Innenverzahnung aufweist, die im Eingriff ist mit der Außenverzahnung, insbesondere wobei der Bremsbelagträger drehfest aber axial verschiebbar mit der

Außenverzahnung verbunden ist.

12. Bremsanordnung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

das Dämpfungsblech eine im Wesentlichen konstante Wandstärke aufweist, insbesondere eine in axialer Richtung gemessene, vom Radialabstand und vom

Umfangswinkel unabhängigen Wandstärke aufweist.

Description:
Elektromagnetisch betätigbare Bremsanordnung zum Abbremsen einer drehbar gelagerten Welle

Beschreibung:

Die Erfindung betrifft eine elektromagnetisch betätigbare Bremsanordnung zum Abbremsen einer drehbar gelagerten Welle.

Es ist allgemein bekannt, dass eine Bremsanordnung mit Spule elektromagnetisch betätigbar ausführbar ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Bremsanordnung weiterzubilden, wobei die Geräuschbildung verringert sein soll und ein hohe Standzeit der Bremsanordnung erreichbar sein soll.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei der Bremsanordnung nach den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.

Wichtige Merkmale der Erfindung bei der elektromagnetisch betätigbaren Bremsanordnung zum Abbremsen einer drehbar gelagerten Welle sind, dass sie einen Magnetkörper, eine

Spule, ein Federelement, eine Ankerscheibe, einen Bremsbelagträger, ein Dämpfungsblech und eine Reibscheibe aufweist, wobei das Dämpfungsblech zwischen Ankerscheibe und Magnetkörper angeordnet ist, wobei das Dämpfungsblech Erhebungen, wobei jede der Erhebungen in radialer Richtung weiter ausgedehnt ist als in Umfangsrichtung, insbesondere wobei die Erhebungen jeweils axial hervorragen, insbesondere zumindest eine Teilmenge der Erhebungen in Umfangsrichtung regelmäßig voneinander beabstandet ist. Von Vorteil ist dabei, dass keine punktförmigen Erhebungen sondern linienhafte Erhebungen verwendet werden. Somit ist eine hohe Standzeit bei gleichzeitig effektiver

Geräuschminderung erreichbar. Wenn nämlich die Ankerscheibe von der bestromten Spule zum Magnetkörper hin angezogen wird, schlägt sie auf das Dämpfungsblech, also

Dämpfungsscheibe, auf. Dabei wirken die Erhebungen auf die auftreffende Ankerscheibe elastisch federnd und bremsen somit die Wucht beim Aufschlagen ab. Die Geräuschbildung ist daher verringert. Die Verformung der Erhebungen liegt im elastischen Bereich, so dass eine hohe Standzeit erreichbar ist.

Besonderer Vorteil der Erfindung ist die linienhafte Erstreckung der Erhebungen in radialer Richtung, welche eine geringere elastische Auslenkung zur Folge hat im Vergleich zu noppenartigen, also punktförmigen, Erhebungen. Somit ist die Standzeit erhöht. Wenn die Ankerscheibe einen winzigen Taumelwinkel oder Kippwinkel beim Aufschlagen aufweist und somit an einer radial äußeren Stelle des Dämpfungsblechs zuerst aufschlägt, wirkt die erfindungsgemäße linienhafte Ausführung besser im Vergleich zu einer mit noppenähnlichen, also punktförmigen, Erhebungen versehenen Ausführung. Denn der Aufschlag ist erfindungsgemäß schon etwas früher und daher effektiver abdämpfbar.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist jede der Erhebungen eine in tangentialer Richtung gemessene konstante Breite auf. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfache Herstellung ausführbar ist. Denn die Form muss nur entsprechend einfach gestaltet sein. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist jede der Erhebungen eine in tangentialer Richtung gemessene Breite auf, die mit zunehmendem Radialabstand zunimmt, insbesondere monoton zunimmt. Von Vorteil ist dabei, dass bei geeigneter Zunahme der in Umfangsrichtung gemessenen Erstreckung der jeweiligen Erhebung das Verhältnis der insgesamt erhobenen Umfangswinkelbereiche zu den insgesamt nicht erhobenen Umfangswinkelbereichen unabhängig vom Radialabstand ausführbar ist. Somit ist eine gleichförmige Verteilung der Erhebungen oder der insgesamt erhobenen Bereichs ermöglicht.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Spule in einer ringförmigen Ausnehmung des Magnetkörpers aufgenommen, wobei die Ringachse der ringförmigen Ausnehmung koaxial zur Drehachse der Welle ausgerichtet ist. Von Vorteil ist dabei, dass der Magnetkörper als magnetischer Rückschluss fungiert und somit eine effektive Bremsanordnung herstellbar ist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung erstreckt sich jede der Erhebungen radial bis zum Rand des Dämpfungsblechs erstreckt. Von Vorteil ist dabei, dass eine optimale Wirkung bei der Geräuschdämpfung erzielbar ist. Denn auch am Rand, also beim größten Radialabstand, ist die aufschlagende Wucht der Ankerscheibe abgedämpft.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung erstreckt sich jede der Erhebungen bis zum radial äußeren Randbereich des Dämpfungsblechs. Von Vorteil ist dabei, dass insbesondere radial außen die Ankerscheibe abgedämpft wird. Dies ist besonders dann wichtig, wenn die Ankerscheibe einen winzigen Taumelwinkel oder Kippwinkel aufweist und somit am radial äußeren Rand der Dämpfungsblechs zuerst aufschlägt. Insbesondere auch im Vergleich zu einer mit punktförmigen, also noppenähnlichen, Erhebungen versehenen Ausführung ist der Aufschlag erfindungsgemäß schon etwas früher und daher effektiver abdämpfbar. und/oder dass der von jeder der Erhebungen im von ihr überdeckten Umfangswinkelbereich einen Radialabstandsbereich überdeckt, dessen maximaler Radialabstandswert dem maximalen Radialabstandswert des von des Dämpfungsblechs in dem selben

Umfangswinkelbereich überdeckten Radialabstandsbereich gleicht.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Dämpfungsblech als Metallblech ausgeführt, insbesondere als metallisches Stanz-Biegeteil. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfache und kostengünstige Herstellung ermöglicht ist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Spule in einer ringförmigen Ausnehmung des Magnetkörpers aufgenommen, insbesondere wobei die Spule in der ringförmigen

Ausnehmung mit Vergussmasse vergossen ist. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfache Herstellung ermöglicht ist und mittels der Vergussmasse Toleranzen ausgleichbar sind, so dass mechanische Stabilität erreichbar ist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Federelement im Magnetkörper abgestützt und drückt auf die Ankerscheibe, so dass bei Bestromung der Spule die Ankerscheibe entgegen der vom Federelement erzeugten Federkraft zum Magnetkörper hin gedrückt wird und bei Nichtbestromung der Spule die Ankerscheibe mittels des Federelements von der Spule, insbesondere vom Magnetkörper, weggedrückt wird. Von Vorteil ist dabei, dass bei

Stromausfall die Bremse einfällt und bei Bestromung lüftbar ist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Ankerscheibe mit dem Magnetkörper drehfest, aber axial verschiebbar verbunden, wobei der Bremsbelagträger mit der Welle drehfest, aber axial verschiebbar verbunden ist, wobei das Reibblech mit dem Magnetkörper verbunden ist, insbesondere nach Art einer Bajonettverbindung. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfache robuste Ausführung ermöglicht ist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Dämpfungsblech als Lochscheibe ausgeführt. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfache Herstellung als Stanzteil ermöglicht ist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Dämpfungsblech axial zwischen der Spule und der Ankerscheibe angeordnet, wobei die Ankerscheibe axial zwischen dem Dämpfungsblech und dem Bremsbelagträger angeordnet ist, wobei der Bremsbelagträger axial zwischen der Ankerscheibe und dem Reibblech angeordnet ist. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfache robuste und geräuscharme Bremsanordnung herstellbar ist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Welle eine Außenverzahnung auf oder ein eine Außenverzahnung aufweisendes, mit der Welle drehfest verbundenes Teil, wobei der Bremsbelagträger eine Innenverzahnung aufweist, die im Eingriff ist mit der Außenverzahnung, insbesondere wobei der Bremsbelagträger drehfest aber axial verschiebbar mit der

Außenverzahnung verbunden ist. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfache robuste Ausführung ermöglicht ist. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das Dämpfungsblech eine im Wesentlichen konstante Wandstärke auf, insbesondere eine in axialer Richtung gemessene, vom Radialabstand und vom

Umfangswinkel unabhängigen Wandstärke aufweist. Von Vorteil ist dabei, dass das

Dämpfungsblech aus einem kostengünstigen Metallblech herstellbar ist.

Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Erfindung ist nicht auf die Merkmalskombination der Ansprüche beschränkt. Für den Fachmann ergeben sich weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und/oder einzelnen

Anspruchsmerkmalen und/oder Merkmalen der Beschreibung und/oder der Figuren, insbesondere aus der Aufgabenstellung und/oder der sich durch Vergleich mit dem Stand der Technik stellenden Aufgabe.

Die Erfindung wird nun anhand von Abbildungen näher erläutert:

In der Figur 1 ist ein Querschnitt durch einen Teilbereich der erfindungsgemäßen

Bremsanordnung mit Dämpfungsblech 5 gezeigt, welches axial zwischen einem Magnetkörper 1 und einer Ankerscheibe 4 angeordnet ist. .

In der Figur 2 ist ein vergrößerter Ausschnitt der Figur 1 gezeigt.

In der Figur 3 ist eine Draufsicht auf die Bremsanordnung bei angeschnittenem Zustand gezeigt.

In der Figur 4 ist eine Schrägansicht des Dämpfungsblechs 5 gezeigt.

Wie in den Figuren gezeigt, weist die Bremsanordnung einen Magnetkörper 1 auf, in welchem Ringnut vorgesehen ist, in welcher eine bestrombare Spule 2 aufgenommen ist. Zur Erhöhung von Stabilität und Verringerung von Betriebsgeräuschbildung ist die Spule 2 mittels

Vergussmasse in der Ringnut umgössen.

Die Ringachse der Ringnut ist parallel zur Achse der von der Bremsanordnung

abzubremsenden Welle ausgerichtet. Die Welle ist konzentrisch zur Ringachse vorsehbar und somit mittig zur Ringnut, zur Spule und/oder zum Magnetkörper ausrichtbar.

Vorzugsweise ist die Welle in einem Motor gelagert, der ein Gehäuseteil aufweist, welches einen Zentrierbund aufweist, so dass der Magnetkörper eine zum Zentrierbund ausrichtbare Zentrierbohrung aufweist. Auf diese Weise ist die Bremsanordnung zur Welle zentrierbar.

Mit der Welle drehfest, aber axial verschiebbar ist ein Bremsbelagträger. Hierzu weist der Bremsbelagträger eine Innenverzahnung auf, die mit einer Außenverzahnung im Eingriff ist, welche an der Welle vorgesehen ist oder an einem drehfest mit der Welle verbundenen Teil.

Mit dem Magnetkörper ist ein Reibblech derart verbunden, dass die Ankerscheibe 4, die Spule 2, ein am Magnetkörper 1 abgestütztes, auf die Ankerscheibe 4 drückendes Federelement 3 und der Belagträger sowie das Dämpfungsblech 5 innerhalb des vom Magnetkörper 1 zusammen mit dem Reibblech umgebenen Raumbereich angeordnet sind. Somit sind diese Bauteile vom Magnetkörper 1 gehäusebildend umgeben.

Das Dämpfungsblech 5 ist axial zwischen Spule 2 und Ankerscheibe 4 angeordnet. Die Ankerscheibe 4ist axial zwischen Dämpfungsblech 5 und Bremsbelagträger angeordnet. Der Bremsbelagträger ist axial zwischen Ankerscheibe und Reibblech angeordnet. Das Reibblech ist axial zwischen Bremsbelagträger und einem Lagerflansch, insbesondere also Gehäuseteil des Motors, anordenbar. Beim Anmontieren des Motors wird das Reibblech an den

Lagerflansch angedrückt, so dass die beim Bremsen des Bremsbelagträgers am Reibblech entstehende Reibwärme über den Lagerflansch abgeführt wird.

Die Bremsanordnung ist somit elektromagnetisch betätigbar. Denn bei Bestromung der Spule wird die Ankerscheibe 4 entgegen der vom Federelement 3 erzeugten Federkraft zur Spule 2 hin gezogen. Mittels des Dämpfungsblechs 5 wird der Aufschlag der Ankerscheibe 4 auf den die Ringnut aufweisenden Materialbereich des Magnetkörpers 1 gedämpft.

Bei Nichtbestromung der Spule 2 drückt die vom Federelement 3 erzeugte Federkraft die Ankerscheibe 4 weg vom Magnetkörper, insbesondere weg von der Spule 2, auf den

Bremsbelagträger, welcher dann auf die Reibscheibe gedrückt wird.

Hierzu ist die Ankerscheibe 4 drehfest, aber axial verschiebbar mit dem Magnetkörper 1 verbunden. Der Bremsbelagträger ist drehfest, aber axial verschiebbar mit der Welle verbindbar. Das Dämpfungsblech 5 weist eine mindestens zehnmal kleinere axial gemessene Wandstärke auf als die Ankerscheibe 4.

Das Dämpfungsblech 5 ist als Lochscheibe ausgeführt und weist Erhebungen 30 auf, die in Umfangsrichtung regelmäßig voneinander beabstandet sind. Nur an den

Befestigungsbereichen des Dämpfungsblechs 5 ist die regelmäßige Beabstandung unterbrochen. Dort weist nämlich das Dämpfungsblech 5 nach radial außen sich erhebende Laschenbereiche auf, welche jeweils ein Loch aufweisen, durch welches eine

Befestigungsschraube hindurchgesteckt ist und das Dämpfungsblech 5 somit fixiert, also drehfest zur Ankerscheibe verbindet. In axialer Richtung ist das Dämpfungsblech 5 begrenzt durch die Ankerscheibe 4 und den Magnetkörper 1 . In dem in Umfangsrichtung von den Befestigungsbereichen entfernten Bereich ist das Dämpfungsblech 5 mit einem kreisrunden Außenumfang ausgeführt. Die Erhebungen 30 erstrecken sich radial außerhalb eines ersten Radialabstands, welcher in dem von der Spule 2 überdeckten Radialabstandsbereich liegt. Somit erstrecken sich die Erhebungen 30 jeweils über den gesamten Aufschlagsbereich am Magnetkörper, an welchem die Ankerscheibe 4 aufschlagen würde, wenn das Dämpfungsblech 5 nicht zwischengeordnet wäre.

Die Erhebungen 30 sind in radialer Richtung mindestens fünfmal weiter ausgedehnt als in Umfangsrichtung.

Zur Herstellung der Erhebungen 30 wird das Dämpfungsblech 5 aus einem Metallblech konstanter Wandstärke gefertigt und bei der Herstellung werden die Erhebungen 30 durch Verformen, insbesondere Pressen in eine entsprechende Negativform, erzeugt. Somit weist das Dämpfungsblech 5 überall im Wesentlichen eine konstante Wandstärke auf.

Die Erhebungen 30 erstrecken sich also im Wesentlichen nur in radialer Richtung.

Vorzugsweise ragen die Erhebungen 30 nur in axialer Richtung aus dem restlichen

Dämpfungsblech 5 hervor. In Umfangsrichtung weisen die Erhebungen entweder eine vom Radialabstand unabhängige Breite auf, so dass sie einfach herstellbar sind oder sie weisen eine in radialer Richtung zunehmende Breite auf. Dabei ist von Vorteil, dass das Verhältnis des gesamten Umfangswinkels der erhobenen Bereiche zum gesamten Umfangswinkel der nicht erhobenen Bereiche unabhängig ist vom Radialabstand. Somit sind auch die radial weiter außen angeordneten Bereiche beim Aufschlagen der Ankerscheibe auf den Magnetkörper gut abgestützt. Bei einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel ist das Dämpfungsblech 5 unter Vernachlässigung der axialen Wandstärke des Dämpfungsblechs 5 im von den Erhebungen 30 überdeckten Radialabstandsbereich gemäß der axialen Funktion

Z = sin (N * p / 360° * 2 * Pi) geformt, wobei diese Funktion unabhängig vom Radialabstand ist, N eine natürliche Zahl ist, welche größer ist als Eins und wobei p der Umfangswinkel in Grad ist. Somit ist also in Umfangsrichtung gesehen die axial Position eine Wellenfunktion.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die axiale Position durch

Z = Σ a_N * sin (N * p / 360° * 2 * Pi) Wobei die Summe von N = 1 bis unendlich läuft und die zugehörigen Amplituden a_N reelle Zahlen sind. Die in den Figuren gezeigte Ausführungsform lässt sich mit einer geeigneten Folge a_N darstellen.

Bei den genannten Erhebungen 30 nimmt die Breite der jeweiligen Erhebung in radialer Richtung zu, so dass die jeweilige Erhebung einem nach radial außen geöffneten Außenkonus ähnelt.

Alternativ sind aber auch Erhebungen 30 verwendbar, welche in radialer Richtung eine konstante Breite aufweist. Somit ist dann die tangential gemessene Breite unabhängig.

Bezugszeichenliste

1 Magnetkörper

2 Spule

3 Federelement

4 Ankerscheibe

5 Dämpfungsblech

30 Erhebung