Beschreibung: Die Erfindung betrifft eine Bremsanordnung und ein Verfahren zum Betreiben einer

Bremsanordnung.

Es ist allgemein bekannt, dass bei einer elektromagnetisch betätigbaren Bremse durch

Bestromen einer Spule der Bremse die Bremse lüftbar ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine umweltschonende, insbesondere ressourcenschonende Bremse auszubilden.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei der Bremsanordnung nach den in Anspruch 1 oder 2 und bei dem Verfahren nach den in Anspruch 12 angegebenen Merkmalen gelöst.

Wichtige Merkmale der Erfindung bei der elektromagnetisch betätigbaren Bremsanordnung, insbesondere mit einer Spule, nach Anspruch 1 sind, dass mindestens ein Dauermagnet derart angeordnet ist, dass die Bremsanordnung bistabil ausgebildet ist, insbesondere also der gelüftete und der eingefallene Zustand jeweils stromlos aufrecht erhaltbar sind.

Von Vorteil ist dabei, dass nur Zustandsänderungen elektrische Energie benötigen. Da der sonstige Betrieb stromlos ausführbar ist, wird die Umwelt geschont und ebenso werden die Energieressourcen geschont.

Wichtige Merkmale der Erfindung bei der elektromagnetisch betätigbaren Bremsanordnung, insbesondere mit einer Spule, nach Anspruch 2 sind, dass die Bremsanordnung mit

- einer Ankerscheibe,

einem Spulenkern,

- einer Spule,

einem Bremsbelagträger,

einem eine Bremsfläche aufweisenden Teil, insbesondere Lagerschild,

BESTÄTIGUNGSKOPIE Dauermagneten,

einer Welle und

einem Mitnehmer,

ausgeführt ist, wobei die Ankerscheibe drehfest aber axial bewegbar zum Spulenkern angeordnet ist, wobei Spule, Spulenkern und das eine Bremsfläche aufweisende Teil verbunden sind, insbesondere fest verbunden sind, wobei die Welle mit dem Mitnehmer fest verbunden ist, wobei der Mitnehmer eine Außenverzahnung aufweist, die mit einer Innenverzahnung des Bremsbelagträgers im Eingriff ist, so dass der Bremsbelagträger mit dem Mitnehmer und somit mit der Welle drehfest aber axial bewegbar verbunden ist, wobei die Bremsanordnung in einen gelüfteten Zustand oder einen eingefallenen Zustand bringbar ist, wobei im gelüfteten Zustand der Bremsanordnung die Ankerscheibe näher an der Spule angeordnet ist als im eingefallenen Zustand der Bremsanordnung, wobei eine von Federelementen erzeugte Federkraft auf die Ankerscheibe wirkt, wobei die Dauermagnete derart angeordnet sind, dass die Ankerscheibe im gelüfteten Zustand von den Dauermagneten haltbar ist, insbesondere bei unbestromter Spule, insbesondere wobei die von den Dauermagneten bewirkte auf die Ankerscheibe wirkende Kraft die Federkraft betragsmäßig übersteigt, wobei die Ankerscheibe im eingefallenen Zustand von der Federkraft gehalten ist,

insbesondere bei unbestromter Spule, insbesondere wobei die Federkraft die von den

Dauermagneten bewirkte auf die Ankerscheibe wirkende Kraft betragsmäßig übersteigt.

Von Vorteil ist dabei, dass zum Betrieb der Bremse nur geringe elektrische Energie notwendig ist. Denn die Bremse ist bistabil ausgebildet. Der gelüftete Zustand ist ebenso stromlos aufrecht erhaltbar wie der eingefallene Zustand. Nur die Zustandsänderung, also beispielsweise das Lüften oder das Einfallen, benötigt elektrische Energie. Somit wird die Umwelt geschont und ebenso werden die Energieressourcen geschont. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Mitnehmer mittels Passfederverbindung mit der Welle verbunden. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfache kostengünstige Verbindung vorgesehen ist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung liegt im gelüfteten Zustand der Bremse die Ankerscheibe an einem ferromagnetischen Teil, insbesondere Innenring, an, in oder von welchem die Spule aufgenommen ist. Von Vorteil ist dabei, dass kein Luftspalt für den Magnetfluss vorliegt und somit die Dauermagnete eine starke anziehende Kraft auf die Ankerscheibe ausüben.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird im eingefallenen Zustand die Ankerscheibe von den Federelementen auf den Bremsbelagträger derart gedrückt, dass der Bremsbelagträger auf die Bremsfläche gedrückt wird, wobei der Bremsbelagträger axial zwischen Ankerscheibe und dem die Bremsfläche aufweisenden Teil angeordnet ist. Von Vorteil ist dabei, dass beidseitig des Bremsbelagträgers Reibungskraft erzeugt wird. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist im eingefallenen Zustand ein Luftspalt zwischen Ankerscheibe und dem die Spule aufnehmenden Teil vorhanden, insbesondere wobei im gelüfteten Zustand kein Luftspalt zwischen Ankerscheibe und einem als Spulenkern fungierenden Teil vorhanden ist, insbesondere wobei die Dauermagnete mit dem als Spulenkern fungierenden Teil verbunden und/oder berührend zu diesem angeordnet sind. Von Vorteil ist dabei, dass ein Luftspalt vom von den Dauermagneten erzeugten Magnetfluss überwunden werden muss und somit die von den Dauermagneten erzeugte, auf die

Ankerscheibe anziehend wirkende Kraft viel schwächer ist als im gelüfteten Zustand. Somit genügt die von den Federelementen gegenwirkend erzeugte Federkraft zum Aufrechterhalten des eingefallenen Zustands und die Bremswirkung wird entsprechend aufrecht erhalten.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Dauermagnete an dem die Spule aufnehmenden Teil berührend angeordnet. Von Vorteil ist dabei, dass kein Luftspalt vorhanden ist und somit der Magnetfluss einen möglichst verschwindenden oder zumindest geringen Widerstand im Übergangsbereich spürt. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Spule mit einer Kapazität in Reihe geschaltet, wobei die Reihenschaltung aus einer Gleichspannungsquelle zum Lüften versorgbar ist und wobei zum Einfallen der Bremse die Reihenschaltung kurzschließbar ist, insbesondere wobei ein steuerbarer Schalter zum Kurzschließen der Reihenschaltung vorgesehen ist und wobei ein steuerbarer Schalter zum Verbinden der Reihenschaltung mit der Gleichspannungsquelle vorgesehen ist. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfache Ausführung erreichbar ist. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Dauermagnete in einer topfförmigen

Ausnehmung des Spulenkerns aufgenommen. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfache Herstellung ausführbar ist und ein möglichst großer Anteil des von den Dauermagneten erzeugten Magnetflusses umlenkbar ist. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Spulenkern zweiteilig oder mehrteilig ausgeführt, wobei ein erster Teil des Spulenkerns topfförmig gestaltet ist und ein zweiter Teil als Innenring ausgeführt ist, der in dem topfförmigen ersten Teil aufgenommen ist, insbesondere wobei die Dauermagnete zwischen dem ersten und dem zweiten Teil angeordnet sind. Von Vorteil ist dabei, dass verschiedene Materialien verwendbar sind. Der erste Teil ist aus einem ferromag netischen Stahlguss und der zweite Teil aus einem ferromagnetischen Stahl herstellbar. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Dauermagnete jeweils auf derselben

Axialposition und auf demselben Radialabstand angeordnet, aber in Umfangsrichtung voneinander beabstandet sind. Von Vorteil ist dabei, dass mehrere gleichartige, insbesondere quaderförmige Dauermagnete anordenbar sind. Dabei ist die Magnetisierungsrichtung jeweils bevorzugt in axialer Richtung gerichtet.

Wichtige Merkmale bei dem Verfahren zum Betreiben einer Bremsanordnung mit Spule sind, dass die Spule elektrisch mit einer Kapazität in Reihe geschaltet ist, wobei zum Lüften die Reihenschaltung von einer Gleichspannungsquelle versorgt wird und zum Einfallen die Reihenschaltung kurzgeschlossen wird beziehungsweise eine verschwindend geringe Spannung an die Reihenschaltung angelegt wird. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfache Bedienung ermöglicht ist und beim Lüften nur geringe Energiemengen notwendig sind. Somit ist die Bremse bistabil ausgebildet, wobei durch einen kurzzeitigen Stromstoß das Lüften und durch einen kurzzeitigen gegenläufigen Stromstoß das Einfallen der Bremse einleitbar 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 eine erfindungsgemäße Bremsanordnung im Querschnitt gezeigt. In der Figur 2 ist ein Teil der Bremsanordnung in explodierter Darstellung gezeigt.

Wie in den Figuren gezeigt, weist die Bremsanordnung eine abzubremsende Welle 4 auf, auf der ein Mitnehmer 1 1 angeordnet und drehfest mit der Welle 4 verbunden ist. Vorzugsweise ist hierzu eine Passfederverbindung zwischen Mitnehmer 11 und Welle 4 vorgesehen.

Der Mitnehmer 1 1 weist an seinem Außenumfang eine Außenverzahnung auf, deren Zähne sich in axialer Richtung erstrecken. Vorzugsweise ist also ein verschwindender

Schrägungswinkel der Verzahnung vorgesehen, also die Außenverzahnung als

Geradverzahnung ausgeführt.

Die Außenverzahnung steht im Eingriff mit einer Innenverzahnung eines Bremsbelagträgers 12, der axial beidseitig mit Bremsbelägen ausgeführt ist.

Der Bremsbelagträger 12 ist somit drehfest mit dem Mitnehmer 1 1 verbunden aber axial verschiebbar.

Der Bremsbelagträger 12 ist axial zwischen einem Lagerschild 10, in welchem ein Lager zur Lagerung der Welle 4 aufnehmbar ist, und einer Ankerscheibe 1 angeordnet. Das Lagerschild 10 ist mit einem als Magnetkörper ausgeführten Spulenkern 6 verbunden, insbesondere drehfest verbunden. Dieser ist wiederum mit einem Innenring 3 verbunden, von welchem die Spule 2 aufgenommen ist. Die Spule 2 wird über die Versorgungsleitung 9 elektrisch versorgt. Axial zwischen Innenring 3 und Spulenkern 6 sind Dauermagnete 5 auf nicht verschwindendem Radialabstand zur Wellenachse der Welle 4 angeordnet. Das von den Dauermagneten 5 erzeugte Magnetfeld verstärkt das von der Spule 2 bei deren Bestromung erzeugte Magnetfeld, wobei ein erster Anschluss der Spule 2 an ein positives Potential verbunden ist und ein zweiter Anschluss der Spule 2 an ein niedrigeres, insbesondere verschwindendes oder negatives, Potential verbunden ist. Die Ankerscheibe ist auf mit dem Innenring 3 und/oder mit dem Spulenkern 6 verbundenen Bolzen aufgesteckt angeordnet, so dass die Ankerscheibe relativ zur Spule 2 und/oder relativ zum Spulenkern 6 axial bewegbar aber drehfest verbunden ist. Der Innenring 3 ist aus ferromagnetischem Material. Ebenso ist der Spulenkern 6 aus ferromagnetischem Material, beispielsweise Stahlguss.

Die Spule 2 ist formschlüssig am Innenring 3 gehalten, insbesondere mittels einer Haltefeder 7. Der Arbeitsberiech der Bremsanordnung, also der von dem Bremsbelagträger 12 und/oder Ankerscheibe 1 überdeckte axiale Bereich, ist radial umgeben von einer Abdichtung 8, insbesondere Gummiabdichtung, welche am äußeren Umfang des Lagerschildes 10 einerseits und andererseits am äußeren Umfang des Spulenkerns 6 aufgelegt ist. Somit ist durch die Abdichtung ein gehäusebildender Schutz des Arbeitsbereichs erreicht.

Zum Betrieb wird die Spule 2 elektrisch in Reihe mit einer Kapazität angeordnet. Bei

Einschalten der Bestromung, also Anlegen einer Gleichspannung an die Reihenschaltung, fließt somit kurzzeitig Strom, so dass die Spule 2 ein entsprechendes Magnetfeld erzeugt. Das Magnetfeld ist verstärkt durch das von den Dauermagneten 5 erzeugte Magnetfeld. Auf diese Weise wird die Ankerscheibe 1 zur Spule 2 hin gezogen, insbesondere entgegen der von

Federelementen erzeugten Federkraft, und somit wird die Bremse gelüftet. Nach Aufladen der Kapazität fließt kein weiterer Strom. Da aber die Ankerscheibe 1 nahe an den Dauermagneten 5 positioniert ist und der Luftspalt zwischen Innenring 3 und Ankerscheibe 1 verringert ist oder sogar die Ankerscheibe 1 den Innenring 3 berührt, genügt das von den Dauermagneten 5 erzeugte Magnetfeld, um die Ankerschiebe 1 am Innenring 3, insbesondere entgegen der von den Federelementen erzeugten Federkraft, zu halten und somit die Bremse im gelüfteten Zustand zu halten.

Im weiteren Betrieb bleibt die Kapazität aufgeladen, aber der Stromfluss durch die

Reihenschaltung bleibt unterbunden. Zum weiteren Lüften der Bremse ist also keine weitere elektrische Energie notwendig.

Zum Einfallen der Bremse wird die die Reihenschaltung versorgende Gleichspannung abgeschaltet, also sozusagen die Reihenschaltung kurzgeschlossen. Alternativ ist auch ein gesteuertes Reduzieren der Versorgungsspannung ausführbar. Somit wird dann die Spule 2 direkt aus der Kapazität versorgt, aber mit nun umgekehrter Stromrichtung. Auf diese Weise wird ein Gegenfeld zu dem von den Dauermagneten 5 erzeugten Magnetfeld erzeugt und die von den Federelementen erzeugte Federkraft drückt die Ankerscheibe 1 von dem Innenring 3 weg. Bei eingefallener, also geschlossener, Bremsanordnung ist die Ankerscheibe 1 vom Innenring 3 beabstandet. Die von den Federelementen erzeugte Federkraft übersteigt die anziehende Kraft der Dauermagnete 5, da der Luftspalt zwischen Ankerscheibe 1 und Innenring 3 das

Magnetfeld, insbesondere die magnetische Flussdichte reduziert. Dabei drücken die Federelemente die Ankerscheibe 1 auf den Bremsbelagträger, insbesondere auf einen Bremsbelag des Bremsbelagträgers, so dass dieser axial auf eine am Lagerschild 10 ausgebildete Bremsfläche gedrückt wird. Somit werden die beidseitig am Bremsbelagträger 12 angeordneten Bremsbeläge zur Reibungskrafterzeugung genutzt. Die Bremsanordnung ist derart dimensioniert, dass die bei eingefallener Bremse erzeugte Bremskraft ausreichend ist.

Bei unzulässig hoher Temperatur, beispielsweise durch einen Defekt an einem zugeordneten Elektromotor oder dergleichen, verlieren die Dauermagnete 5 ihre Magnetisierung und somit fällt die Bremse ein.

Die Bremsanordnung ist also in physikalisch natürlicher Weise geschützt gegen

Übertemperatur. Somit sind die Dauermagnete derart angeordnet, dass im gelüfteten Zustand die Ankerscheibe entgegen der von den Federelementen, die sich am Lagerschild 10 oder einem anderen Gehäuseteil der Bremsanordnung abstützen, erzeugten Federkraft gehalten bleibt, auch wenn die Spule 2 stromlos ist. Wenn jedoch die Ankerscheibe 1 von den Federelementen auf den Bremsbelagträger 12 gedrückt ist, genügt die von den Dauermagneten 5 bewirkte, die Ankerscheibe 1 anziehende Kraft nicht, um die von den Federelementen bewirkte Federkraft zu überwinden. Erst durch Bestromung der Spule 2 ist ein Überwinden ermöglicht und somit ein Lüften der

Bremsanordnung. Bezugszeichenliste Ankerscheibe

Spule

Innenring

Welle

Dauermagnete

Spulenkern

Haltefeder für Spule

Dichtelement, insbesondere Gummiabdichtung

Versorgungsleitung

Lagerschild

Mitnehmer

Belagträger mit Bremsbelägen, insbesondere axial beidseitig