DE2832723C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine elektromagnetische Bremse gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Herstellen einer derartigen Bremse.

Eine derartige, gegen einen Federdruck elektromagnetisch lüftbare Scheibenreibungsbremse ist aus der US-PS 27 29 310 bekannt. Bei der bekannten Bremse sind die zapfenförmigen Verbindungselemente, welche den Topfkern und die Bremsplatte in einem vorgegebenen Abstand voneinander halten und den Anker in axialer Richtung beweglich haltern, Schraubbolzen, die mit einem ersten Gewindeteil, an den eine Bundfläche angrenzt, in den Topfkern eingeschraubt werden, und die einen zweiten Gewindeteil aufweisen, auf den eine Mutter aufgeschraubt wird, um die Innenseite der Bremsplatte gegen einen Bund des Bolzens zu ziehen. Beim Einschrauben des Bolzen­ gewindes in die Gewindebohrung des wie ein Topfkern wirkenden Bauteils der bekannten Bremse ergibt sich in Abhängigkeit von dem am Bolzen wirksamen Drehmoment eine mehr oder weniger starke Verformung an den zusammen­ wirkenden Flächen von Bolzen und Gegenelement. In entsprechender Weise ergeben sich auch beim Anziehen der Mutter in Abhängigkeit vom Drehmoment unterschiedliche Verformungen im Bereich der Schulter. Die angesprochenen Verformungen haben bei der bekannten Bremse zur Folge, daß sich für den Abstand von Bremsplatte und Topfkern unerwünschte Toleranzen ergeben, die einen nachteiligen Einfluß auf die Spaltbreite zwischen Anker und Topfkern bei nicht-erregtem Magneten haben. Außerdem ist die Montage der bekannten Bremse relativ kompliziert, da zunächst die Schraubbolzen in das dem Topfkern ent­ sprechende Bauteil eingeschraubt werden müssen, anschließend der Anker und die als Gegenelement dienende Bremsplatte sowie die mit den Reibflächen versehene Ringanordnung bezüglich der Bolzen montiert werden müssen und schließlich die Muttern auf der Außenseite der Bremsplatte angezogen werden müssen.

Andererseits ist es zur Optimierung der Bremskraft und der Lebensdauer einer Bremse der betrachteten Art erforder­ lich, zwischen dem Elektromagneten bzw. dem Topfkern mit der darin enthaltenen Erregerwicklung einerseits und dem Anker andererseits einen axialen Luftspalt mit genau vorgegebener Breite vorzusehen.

Ausgehend vom Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine elektromagnetische Bremse der eingangs beschriebenen Art derart zu verbessern, daß die richtige Spaltbreite beim Zusammenbau der Bremse auto­ matisch sehr genau, schnell und einfach eingestellt wird.

Diese Aufgabe bei einer gattungsgemäßen, elektromag­ netischen Bremse durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst.

Zur Herstellung einer erfindungsgemäßen elektromagnetischen Bremse hat sich ferner ein Verfahren besonders bewährt, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß man beim Einpressen der Zapfen in ihre zugeordneten Öffnungen zwischen dem Anker und der Brems­ platte mindestens ein Distanzelement anordnet, dessen Dicke in axialer Richtung um die Breite eines gewünschten Luftspalts größer ist als die Dicke der Ringanordnung, daß man den Preß­ vorgang beendet, wenn die Bremsplatte, das Distanzelement, der Anker und der Topfkern dicht aneinander anliegen, und daß man dann das Distanzelement zwischen der Bremsplatte und dem Anker nach Beendigung des Preßvorganges herauszieht.

Der entscheidende Vorteil der erfindungsgemäßen Bremse besteht darin, daß durch die im Preßsitz mit dem Topfkern und der Bremsplatte verbundenen Zapfen eine genau vorgegebene Spalt­ breite zwischen der Ankerplatte bzw. dem Anker und dem Topfkern eingestellt und aufrechterhalten werden kann, wobei sich das Arbeiten mit einer zweigeteilten Lehre als Distanzelement beim Einpressen der Zapfen als besonders vorteilhaft erwiesen hat.

In Ausgestaltung der Erfindung hat es sich ferner als günstig erwiesen, wenn anstelle eines einfachen Ringes aus Reibmaterial eine Ringanordnung verwendet wird, bei der zwei Ringe aus Reib­ material vorgesehen sind, zwischen denen eine Metallscheibe vorgesehen ist, so daß sich insgesamt vier Reibflächen ergeben, die zur Erzeugung einer stärkeren Bremskraft und zur Erhöhung der Lebensdauer der Bremse führen.

Die Erfindung wird nach­ stehend anhand von Zeichnungen noch näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine bevorzugte Ausführungs­ form einer elektromagnetischen, an einem Motor mon­ tierten Bremse gemäß der Erfindung, wobei der Schnitt längs der Linie 1-1 in Fig. 2 gelegt ist;

Fig. 2 und 3 Querschnitte längs der Linien 2-2 bzw. 3-3 in Fig. 1;

Fig. 4 einen Teilquerschnitt durch die Bremse gemäß Fig. 1 während einer ersten Phase des Zusammenbaus der­ selben;

Fig. 5 einen Teilquerschnitt durch die Bremse gemäß Fig. 1 während einer zweiten Phase des Zusammenbaus der­ selben;

Fig. 6 einen Querschnitt längs der Linie 6-6 in Fig. 4 und

Fig. 7 eine der Fig. 5 ähnliche Darstellung für eine abge­ wandelte Ausführungsform einer elektromagnetischen Bremse gemäß der Erfindung.

Im einzelnen zeigt die Zeichnung eine elektromagnetische Reibungsbremse 10, wie sie beispielsweise an einem Ende eines Elektromotors 11 angebracht werden kann, um die Welle 13 des­ selben stillzusetzen. Die Bremse 10 besitzt eine Bremsplatte 14, welche mit Schrauben 15 an dem Motor 11 befestigt werden kann, und besitzt ferner eine Nabe 16, welche mit Hilfe einer Madenschraube 17 an der Welle 13 befestigt werden kann. Wie üblich, ist die Nabe 16 an ihrem äußeren Umfang sechseckig oder mit einem anderen nicht-kreisförmigen Querschnitt (vgl. Fig. 2) versehen.

Die Bremse 10 enthält ferner einen Ring 19 aus einem Reib­ material, welcher sich gemeinsam mit der Welle 13 und der Nabe 16 drehen kann und sich dabei relativ zu der Bremsplatte 14 dreht. Der Ring 19 besitzt dabei innen eine Aussparung, die auf die Abmessungen der Nabe 16 abgestimmt ist, so daß er von der Nabe mitgenommen wird.

Das Abbremsen der Welle 13 wird durch Abschalten des Erreger­ stroms für einen Elektromagneten 20 (Fig. 1) bewirkt. Im einzelnen besitzt der Elektromagnet 20 einen Topfkern 21 aus Gußeisen oder dergleichen, in welchem eine ringförmige Wicklung 23 eingelegt ist, welche über Zuleitungen (nicht dargestellt) mit einer geeigneten Spannungsquelle verbindbar ist. Wenn die Wicklung 23 erregt ist, wird ein ringförmiger Anker 24 im Ab­ stand von dem Ring 19 gehalten und liegt an den Polflächen 25 des Topfkerns 21 an, so daß sich der Ring 19 frei mit der Welle 13 drehen kann. Beim Entregen der Wicklung 23 drücken Federn 26 den Anker 24 gegen eine Stirnfläche des Ringes 19, so daß die andere Stirnfläche des Ringes 19 gegen die Bremsplatte 14 gedrückt wird, um die Welle 13 abzubremsen. Beim Ausführungs­ beispiel sind die Federn 26 Schraubenfedern, und zwar vier Stück, welche in Umfangsrichtung im Abstand voneinander in Öffnungen 27 des Topfkerns 21 angeordnet sind.

Wenn die Bremse 10 hergestellt wird, ist es wichtig, ihre Bestandteile so zusammenzubauen, daß sich zwischen dem Anker 24 und den Polflächen 25 des Topfkerns 21 bei entregter Wicklung 23 ein Luftspalt 30 (Fig. 1) von in axialer Richtung genau vorgegebener Breite ergibt. Die erfindungsgemäße Bremse ist nun so aufgebaut, daß ein Luftspalt 30 mit genau vorgegebener Breite zwischen dem Anker 24 und den Polflächen 25 des Topf­ kerns 21 beim Zusammenbau automatisch erhalten wird.

Hierfür ist es wesentlich, daß bei der erfindungsgemäßen Bremse 10 Zapfen 35 vorhanden sind, welche mit strammen Preß­ sitz in in Umfangsrichtung im Abstand voneinander angeordnete Öffnungen 36 und 37 (Fig. 1) der Bremsplatte 14 bzw. des Topf­ kerns 21 eingepreßt werden können und welche Öffnungen 38 des Ankers 24 mit Spiel durchgreifen. Beim Ausführungsbeispiel sind vier derartige Zapfen 35 vorgesehen, von denen jeder einen Kopf 40 (Fig. 1 und 4) aufweist, der beträchtlich größer ist als die Öffnungen 36. Ferner besitzt jeder Zapfen 35 einen ersten aufgerauhten, beispielsweise gerändelten Bereich 41, dessen Durchmesser etwas größer ist als der Durchmesser der Öffnungen 36, ein glattes Mittelstück 42 mit einem Durchmesser, der geringfügig kleiner ist als der Durchmesser der Öffnungen 36 und 38, und einen zweiten aufgerauhten Bereich 43, dessen Durchmesser kleiner ist als der Durchmesser der Öffnungen 36 und 38, jedoch größer als der Durchmesser der Öffnungen 37. Schließlich besitzt jeder Zapfen 35 einen Endbereich 44, dessen Durchmesser kleiner ist als der Durchmesser der Öffnun­ gen 37. Die aufgerauhten Bereiche 41 und 43 können hergestellt werden, indem man dort an jedem Zapfen 35 eine Rändelung mit geradlinig verlaufenden Rippen erzeugt.

Bei der zusammengebauten Bremse 10 liegt der Kopf 40 jedes Zapfens 35 jeweils an der Bremsplatte 14 an, während die aufge­ rauhten Bereiche 41 und 43 im Preßsitz in den Öffnungen 36 bzw. 37 sitzen und die Bremsplatte einerseits und den Topfkern andererseits im zusammengebauten Zustand halten. Ferner durch­ greift der glatte Mittelteil 42 der einzelnen Zapfen 35 jeweils seine zugeordnete Öffnung 38 in dem Anker 24, so daß dieser beim Erregen und Entregen der Wicklung 23 längs der Zapfen hin- und herverschieblich ist, jedoch durch die Zapfen 35 an einer Drehbewegung gehindert wird. Da die Zapfen 35 außerhalb des Ringes 19 aus Reibmaterial vorgesehen sind und diesen nicht durchgreifen, legen sie den Ring nicht zwischen der Bremsplatte 14 und dem Anker 24 fest und verhindern, daß der Ring 19 in radialer Richtung zwischen der Bremsplatte 14 und dem Anker 24 entfernt wird. Dies wird erreicht, indem man die Zapfen 35 so anordnet, daß der Abstand zwischen benachbarten Zapfen kleiner ist als der Durchmesser des Ringes 19 aus Reibmaterial.

Aufgrund der Verwendung der Zapfen 35 können die Elemente der Bremse 10 schnell und einfach mit einer Presse zusammengebaut werden, die eine horizontale Preßfläche 50 (Fig. 4) und einen in senkrechter Richtung verfahrbaren Pressenstempel 51 aufweist, wobei bei der Montage der Bremse 10 mit einer Lehre 53 ge­ arbeitet wird, welche beim Zusammenbau der Bauteile automatisch für die richtige Breite des Luftspalts 30 sorgt. Beim Aus­ führungsbeispiel besteht die Lehre 53 aus zwei identischen Lehrenplatten 54 und 55 (Fig. 4 und 6), die zwischen die Brems­ platte 14 und den Anker 24 geschoben werden können und jeweils etwa halbkreisförmige Aussparungen 56 (Fig. 6) aufweisen, welche bei eingeschobenen Lehrenplatten die Zapfen 35 auf­ nehmen. Außerdem ist jede Lehrenplatte 54, 55 mit einer ver­ gleichsweise großen halbkreisförmigen Mittelöffnung 57 ver­ sehen, so daß sich eine Mittelöffnung ergibt, welche den Ring 19 aufnehmen kann.

Die Dicke der Lehrenplatten 54 und 55 ist in axialer Richtung größer als die Dicke des Ringes 19, wobei der Dickenunter­ schied die Breite des Luftspalts 30 zwischen dem Anker 24 und den Polflächen 25 des Topfkerns 21 bestimmt. Luftspalte unter­ schiedlicher Breite können durch Verwendung von Lehrenplatten 53, 55 entsprechend unterschiedlicher Dicke erhalten werden.

Bei der Montage der Bremse 10 wird zunächst eine Unteranordnung aus dem Topfkern 21, der Wicklung 23 und den Federn 26 auf den Pressentisch bzw. die Pressenplatte 50 gelegt, wobei die Federn 26 nach oben vorstehen, wie dies Fig. 4 zeigt. Anschlies­ send wird dann der Anker 24 von oben auf die Federn gelegt und so ausgerichtet, daß die Öffnungen 38 im Anker 24 mit den Öffnungen 37 im Topfkern 21 fluchten. Dabei halten die Federn 26 den Anker 24 im Abstand von dem Topfkern 21. Anschließend wird der Ring 19 aus Reibmaterial oben auf den Anker 24 gelegt, woraufhin dann die Bremsplatte 14 so auf die Oberseite des Ringes 19 gelegt wird, daß die Öffnungen 36 mit den Öffnungen 37, 38 in dem Anker 24 bzw. dem Topfkern fluchten.

Anschließend werden die Zapfen 35 durch die Öffnungen 36 und 38 in der Bremsplatte 14 und dem Anker 24 gesteckt und in die Öffnungen 37 des Topfkerns 21 eingeführt, wobei der Endbereich 44 verringerten Durchmessers ein teilweises Einstecken der Zapfen 35 in die Öffnungen 37 ermöglicht. Anschließend werden die Lehrenplatten 54 und 55 in radialer Richtung zwischen die Bremsplatte 14 und den Anker 24 geschoben, wobei ihre Ausspa­ rungen 56 die Zapfen 35 aufnehmen, während die Aussparungen 57 den Ring 19 umschließen.

Nachdem die Lehrenplatten 54 und 55 sowie die Bauteile der Bremse 10 in der beschriebenen Weise ausgerichtet sind, wird der Pressenstempel 51 abgesenkt und erfaßt die Köpfe 40 der Zapfen 35, desen aufgeschraubte Bereiche 43 nunmehr in die Öffnungen 37 des Topfkerns 21 eingepreßt werden. Beim weite­ ren Absenken des Pressenstempels 51 drücken der Anker 24, die Lehrenplatten 54 und 55 und die Bremsplatte 14 die Federn 23 zusammen, wobei die Zapfen 35 noch weiter nach unten gedrückt werden, bis der Anker 24 dicht an den Polflächen 25 des Topf­ kerns 21 anliegt und bis die Lehrenplatten 54, 55 dicht an dem Anker 24 anliegen und bis die Bremsplatte 14 dicht an den Lehrenplatten 54, 55 anliegt. Bei der abschließenden Abwärts­ bewegung des Pressenstempels werden dann die aufgerauhten Bereiche 41 der Zapfen 35 in die Öffnungen 36 eingepreßt und die Köpfe 40 der Zapfen 35 an die Oberseite der Bremsplatte 14 angelegt.

Wenn die aufgerauhten bzw. gerändelten Bereiche 41 und 43 der Zapfen 35 in die Öffnungen 36, 37 der Bremsplatte 14 bzw. des Topfkerns 21 eingepreßt sind, bleiben die Bremsplatte 14, die Lehrenplatten 54 und 55, der Anker 24 und der Topfkern 21 im zusammengepreßten Zustand, wenn der Pressenstempel 51 nach oben angehoben wird. Wenn dann der Pressenstempel 51 angehoben ist, können die Lehrenplatten 54 und 55 radial zwischen der Bremsplatte 14 und dem Anker 24 herausgezogen werden. Dies hat zur Folge, daß die Federn 26 den Anker 24 soweit von den Pol­ flächen 25 des Topfkerns 21 wegdrücken, daß der Anker 24 den Ring 19 gegen die Bremsplatte 14 drückt. Die Strecke, über die sich der Anker 24 dabei bewegt, ist gleich dem Dickenunter­ schied zwischen den Lehrenplatten einerseits und dem Ring 19 andererseits. Die Breite des Luftspalts 30 zwischen dem Anker 24 und den Polflächen 25 des Topfkerns 21 wird also durch die Lehrenplatten beim Zusammenbau der Bremse 10 automatisch sehr genau vorgeben.

Fig. 7 zeigt ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel einer Bremse 10 gemäß der Erfindung, mit der eine höhere Bremskraft erzeugt werden kann und die einen geringeren Verschleiß aufweist.

Bei der abgewandelten Bremse gemäß Fig. 7 besteht der Ring 19′ aus einem metallischen Ring 60, der zwischen zwei Ringen 61 und 62 aus Reibmaterial angeordnet ist. Der metallische Ring 60 ist dabei mit Öffnungen 63 versehen, welche von den Zapfen 35 mit Spiel durchgriffen werden, so daß der metallische Ring 60 an einer Drehbewegung gehindert, jedoch in axialer Richtung beweglich ist. Die Ringe 61 und 62 aus Reibmaterial liegen in radialer Richtung innerhalb der Zapfen 35 und können sich gemeinsam mit der Nabe 16 drehen.

Wenn bei der Bremse 10 gemäß Fig. 7 der Elektromagnet 20 ent­ regt wird, drückt der Anker 24 gegen den Ring 61, welcher seinerseits den metallischen Ring 60 gegen den zweiten Ring 62 aus Reibmaterial drückt. Der zweite Ring 62 wird hierdurch gegen die Bremsplatte 14 gedrückt, so daß die Bremse gemäß Fig. 7 statt zwei nunmehr vier Reibflächenpaare aufweist. Die Bremswirkung wird hierdurch verdoppelt und die Standzeit be­ trächtlich erhöht. Im übrigen kann die Bremse gemäß Fig. 7 in der gleichen Weise zusammengebaut werden, wie dies vor­ stehend beschrieben wurde.

Claims (7)

1. Elektromagnetische Bremse mit einem eine Erreger­ wicklung aufweisenden Topfkern, mit Federelementen, die sich an dem Topfkern einerseits und einem Anker andererseits abstützen, mit einer drehfest montier­ baren Bremsplatte, mit einer zwischen dem Anker und der Bremsplatte drehbar angeordneten Ringanordnung mit mindestens zwei Reibflächen, von denen bei Unter­ brechung eines Erregerstroms durch die Erregerwicklung unter der Wirkung der Federelemente die eine an die Bremsplatte und die andere an den Anker anpreßbar ist, wobei in dem Topfkern, dem Anker und der Brems­ platte in Umfangsrichtung gegeneinander versetzte Sätze von miteinander fluchtenden Öffnungen vorge­ sehen sind, und mit zapfenförmigen Verbindungsele­ menten, welche den Topfkern und die Bremsplatte in einem vorgegebenen Abstand voneinander halten und den Anker relativ zum Topfkern und zu der Brems­ platte drehfest, aber in axialer Richtung beweglich haltern, von denen jeweils eines je einem Satz von Öffnungen zugeordnet ist, und von denen jedes in seiner zugeordneten Öffnung in der Bremsplatte bzw. in dem Topfkern festgelegt ist und die zugeordnete Öffnung in dem Anker mit Spiel durchgreift, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der zapfenförmigen Verbindungselemente als Zapfen (35) ausgebildet und in seinen zugeordneten Öffnungen (36, 37) in der Bremsplatte (14) und im Topfkern (21) im Preßsitz derart festgelegt ist, daß die Länge seines zwischen einer Polfläche des Topfkerns (21) und der dieser gegenüberliegenden Fläche der Bremsplatte (14) befindlichen Teilstücks exakt gleich der Höhe eines beim Preßvorgang zwischen diesen beiden Flächen befindlichen Distanzelements (54, 55) ist.

2. Bremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringanordnung (19′) zwei Ringe (61, 62) aus Reibmaterial aufweist, zwischen denen eine Metallscheibe (60) ange­ ordnet ist, und daß die Metallscheibe (60) mit Öffnungen (63) versehen ist, durch welche die Zapfen (35) mit Spiel hindurchgeführt sind.

3. Bremse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens drei Zapfen (35) vorgesehen sind und daß der Abstand zwischen benachbarten Zapfen (35) ge­ ringer ist als der Durchmesser der aus Reibmaterial be­ stehenden Elemente (19, 61, 62) der Ringanordnung (19, 19′).

4. Bremse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die im Preßsitz in den zugeordneten Öffnungen (36, 37) der Bremsplatte (14) bzw. des Topf­ kerns (21) sitzenden Bereiche der Zapfen (35) als auf­ gerauhte Bereiche (41, 43) ausgebildet sind.

5. Bremse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des einen aufgerauhten Bereiches (43) kleiner ist als der Durchmesser des anderen aufgerauhten Be­ reiches (41).

6. Verfahren zum Herstellen einer Bremse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man beim Einpressen der Zapfen (35) in ihre zugeordneten Öffnungen (36, 37) zwischen dem Anker (24) und der Bremsplatte (14) mindestens ein Distanzelement (53; 54, 55) anordnet, dessen Dicke in axialer Richtung um die Breite eines gewünschten Luftspalts größer ist als die Dicke der Ringanordnung (19, 19′), daß man den Preßvorgang beendet, wenn die Bremsplatte (14), das Distanzelement (53; 54, 55), der Anker (24) und der Topfkern (21) dicht aneinander an­ liegen und daß man dann das Distanzelement (53; 54, 55) zwischen der Bremsplatte (14) und dem Anker (24) nach Beendigung des Preßvorganges herauszieht.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß man als Distanzelement eine Lehre (53) mit zwei Lehren­ platten (54, 55) verwendet und daß man die Lehrenplatten (54, 55) nach Beendigung des Preßvorganges in radialer Richtung zwischen der Bremsplatte (14) und dem Anker (24) herauszieht.