DE2832723C2 - - Google Patents
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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.
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