DE3424595A1

DE3424595A1 - Elektromagnetisch lueftbare federdruckbremse

Info

Publication number: DE3424595A1
Application number: DE19843424595
Authority: DE
Inventors: Gerd Dipl.-Ing. 5272 Wipperfürth Dörpinghaus
Original assignee: Ortlinghaus Werke GmbH
Current assignee: Ortlinghaus Werke GmbH
Priority date: 1984-07-04
Filing date: 1984-07-04
Publication date: 1986-01-09
Also published as: DE3424595C2

Description

PATENTANWÄLTE 3 4 2 A 5 9

, DiPL-PHYS.BUSE · dipl-phys. HUEMTZEL · dipl-ing. LUDEWIG Unterdörnen 114 · Postfach 200210 · 5600 Wuppertal 2 · Fernruf (0202)557022/23/24 · Telex 8591 606 wpat

56 - 5600 Wuppertal 2, den 28.6.1984

Kennwort: "Stufenbremse"

Firma Ortlinghaus-Werke GmbH., Kenkhauser Str. 125, 5632 Wermelskirchen

Elektromagnetisch lüftbare Federdruckbremse

Die Erfindung richtet sich auf eine Federdruckbremse der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Art, die als Sicherheitsbremse zu bezeichnen ist, weil ihre Bremswirkung bei einem Stromausfall unverändert bleibt. Die Bremslestung wird nämlich ausschließlich von Bremsfedern herbeigeführt, gegen deren Federkraft Elektromagneten die auf eine Reibscheibe einwirkenden Ankerplatten zurückziehen. Die Ankerplatten sind gegenüber der Reibscheibe unverdrehbar gehalten und drücken sie bei abgeschalteten Elektromagneten gegen ein ortsfestes Widerlager, wodurch das Bremsmoment entsteht.

Bei !.den bekannten Federdruckbremsen dieser Art (DE-OS 28 14 2oo) ist es bekannt, eine erste ringförmige Ankerplatte um den Kupplungsbereich zwischen der abzubremsenden Getriebewelle und der Reibscheibe anzuordnen und nur diese unmittelbar von ihren Bremsfedern auf die Reibscheibe einwirken zu lassen, wenn der ihr zugeordnete Elektromagnet abgeschaltet ist, der in einem dementsprechend ringförmigen Magnetgehäuse untergebracht ist. Doch besitzt die-Bremse auch noch eine kreisscheibenförmige dazu axial versetzt angeordnete zweite Ankerplatte, die im Ringinnenraum des ersten Magnetgehäuses angeordnet ist, wohinein ein Teil stück eines zweiten Magnetgehäuses mit einem

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unabhängig schaltbaren Elektromagneten eingreift. Diese weitere Ankerplatte wirkt mittelbar auf die Reib-. scheibe ein, nämlich über eine im Ringraum angeordnete Zwischenhülse auf die erstgenannte ringförmige Ankerplatte, die dann auch noch zusätzlich von der Bremsfeder des zweiten Elektromagneten beaufschlagt wird. Damit läßt sich zwar das Bremsmoment zweistufig steuern, doch ist eine feinere Steuerung nicht möglich. Nachteilig ist auch der hohe Platzbedarf und das hohe Gewicht derartiger Federbremsen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine preiswerte Federdruckbremse der im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten Art zu entwickeln, die ein dem jeweiligen Bedarf schnell anpaßbares unterschiedliches Bremsmoment zu erzeugen gestattet und dennoch raum- und gewichtssparend ausgebildet ist. Dies wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruches 1 angeführten Maßnahmen erreicht, woraus sich folgendes ergibt:

Bei der Erfindung geht man von einer einheitlichen, in einer gemeinsamen Ebene liegenden Ankerplatte aus, die aber in mehrere segmentartige Abschnitte gegliedert ist, die nachfolgend kurz "Segmente" bezeichnet werden sollen und die jeweils unmittelbar, aber zueinander selbständig auf die Reibscheibe einwi-rken. Dazu wird auch ein einheitlicher Magnetblock verwendet, wo einem Segment ein einzelner oder mehrere Elektromagneten zugeordnet sind, die sich auf dessen Flächenbereich beschränken. Damit erhält man eine sehr kompakte Bauweise, die, entsprechend der Anzahl der Abschnittgliederungen eine sehr feine Regu-.. lierung des Bremsmoments 'ermöglicht. Entsprechend der Auslegung der Bremsfedern und der Schaltung der zugehörigen Elektromagneten erhält man eine Variation des Bremsmoments

in gleichen oder ungleichen Stufen. Je nachdem, ob die Ankerscheibe von sämtlichen Bremsfedern oder nur von einem mehr oder weniger großen Teil der Bremsfedern beaufschlagt wird, variiert das Bremsmoment. Durch zugehörige Schaltkreise der verschiedenen Elektromagneten kann die Schaltfolge der Segmente festgelegt sein.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. In den Zeichnungen ist die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch die Federdruckbremse längs der in Fig. 2 versprungen eingezeichneten Schnittlinie I-I,

Fig. 2 die Draufsicht auf einen Querschnitt durch die Federdruckbremse längs der Schnittlinie II-II von Fig. 1
und

Fig. 3 die geschnittene Querschnittansicht auf die

Federdruckbremse von Fig. 1 längs der dortigen Schnittlinie III-III.
25

Ausweislich der Fig. 1 ist das Ende einer Getriebewelle durch einen ortsfesten Maschinenteil' 11 hindurchgeführt und über eine drehfeste Verbindung 12 mit einem Mitnehmer 13 ausgerüstet, auf dem über Kupplungselemente 14, wie Zahnungen, eine Reibscheibe 15 axial beweglich aber drehfest aufgenommen ist. Die Reibscheibe 15 besitzt in ihrer äußeren ·· Ringzone beidseitig Bremsbeläge 16, 17, über welche die Bremsscheibe 15 zur Erzeugung eines Bremsmoments zwischen zwei nicht drehbaren Teilen verspannt werden kann. Auf der

der Getriebewelle Io zugekehrten Seite der Bremsscheibe wirkt der Bremsbelag 17 in diesem Fall mit der als Widerlagerfläche 18 dienenden Außenseite des Maschinenteils 11 zusammen. Auf der gegenüberliegenden Seite, mit dem anderen Bremsbelag 17 zusammenwirkend, befindet sich eine Ankerplatte 2o_f die aber, wie insbesondere Fig. 3 zeigt, in eine Schar von segmentartige. Abschnitte 51 gegliedert ist, die, wie bereits erwähnt wurde, kurz "Segmente" bezeichnet werden sollen.

Ausweislich der Fig. 3 besteht die Ankerplatte 2o aus einem ebenen Ring, der mittels radialer Fugen 22 in sechs Segmente 21 gegliedert ist. Die einzelnen Segmente 21 sind jeweils mit Aussparungen 24 versehen, in welche die Enden von Bremsfedern 23 eingreifen, von denen eine in der Segmentmitte angeordnet ist. Die anderen Enden dieser Bremsfedern 23 stecken in Aussparungen 19 eines noch näher zu beschreibenden Magnetblocks 3o. Die Bremsfedern 23 übernehmen auch eine gewisse axiale Führung der Segmente 21.

Die Segmente 21 sind aber auch im Bereich ihrer Trennfugen 22 mit einem Ausschnitt 25 versehen, der eine noch näher zu beschreibende Einstellbüchse 26 umgibt. Die einzelnen Segmente sind klaviaturartig durch eine individuelle Steuerung unabhängig voneinander axial 45;46 bewegbar. In der Darstellung von Fig. 1 ist die volle Bremsstellung gezeigt, wo alle Segmente der Ankerplatte 2Of<jem. Pfeil 45, gegen die Reibscheibe drücken und diese gegenüber der Widerlagerfläche 18 verspannen. Bei dieser Bremsstellung befindet sich zwischen dem Magnetblock 3o und der Ankerplatte 2o ein kleiner Luftspalt 27.

Aus Fig. 1 und 2 geht auch die Befestigung des Magnetblocks 3o über Bolzen 28 hervor, die einendig, mit ihrem Kopf 29 fest am Magnetblock 3o anliegen, aber mit ihrem

Gewindeende 31 in einer Gewindebohrung 32 am Gehäuseteil verschraubt sind. Auf dem Bolzengewinde ist weiterhin eine Stellmutter 33 verschraubbar, die fest mit der bereits erwähnten Büchse 26 verbunden ist, die an ihrem dem Block 3o zugekehrten Ende mit einem Außengewinde 36 versehen ist, welches mit einem zugehörigen Innengewinde 34 in einer Bohrung 35 des Magnetblocks 3o verschraubbar ist. Durch ein an der Stellmutter 3 3 angreifendes Werkzeug wird die mit ihr verbundene Büchse 26 mehr oder weniger in den Magnetblock 3o eingeschraubt und dadurch die Weite des Luftspalts 27 eingestellt. Auf diese Weise läßt sich der Luftspalt 27 genau nachregulieren, wenn die Bremsbeläge 16, 17 allmählich abgetragen werden.

Der Magnetblock 3o ist im dargestellten Ausführungsbeispiel ein einstückiges, ringförmiges Magnetgehäuse 37, worin eine Schar von ringförmigen Aufnahmen 38 eingelassen sind, und zwar in einer solchen Orientierung zu den vorerwähnten Bohrungen 35, daß im zusammengebauten Zustand die Ringaufnahmen 38 mit dem Flächenbereich der aus Fig. 3 ersichtlichen Segmente 21 jeweils stückweise ausgerichtet sind. Die Aufnahmen 38 sind mit Elektromagneten 4o bestückt, die folglich, bezüglich der strichpunktiert in Fig. 1 angedeuteten Achse 39 in einer gemeinsamen Radialebene liegen. Die Elektromagnete 4o, die jeweils aus einer Ringspule bestehen, werden von einer nicht näher gezeigten elektrischen Steuereinrichtung über die angedeuteten Versorgungsleitungen 41 mit elektrischer Spannung versorgt, wodurch im Bereich des betreffenden Magneten 4o ein magnetisches Feld entsteht, das sich im wesentlichen auf den Flächenbereich des ihm zugeordneten Segments 21 beschränkt und in jedem Fall nur dieses in axialer Richtung von der Reibscheibe. :15 gegen die Kraft der zugehörigen Bremsfedern 23 wegzieht. Die axiale Zugkraft des Elektromagneten 4o ist so bemessen, daß sie die entgegenwirkende Kraft der Brems-

federn 23 in jedem Fall überwindet. Dadurch entfällt der Luftspalt 27 zwischen dem heranbewegten Segment 21 und dem Magnetblock 3o, wodurch auf der gegenüberliegenden Seite das Segment 21 von der Reibscheibe 15 sich lüftet.

In Abhängigkeit davon, wieviele der Elektromagnete 4o von der nicht näher gezeigten elektrischen Steuereinrichtung eingeschaltet sind, also elektrisch durchflutet werden, ist der jeweilige Arbeitszustand der Federdruckbremse bestimmt. Sind alle Elektromagnete 4o eingeschaltet, so liegt die "Antriebsstellung" vor, wo die Reibscheibe 15 freigegeben ist und die Getriebewelle frei rotiert. Wird nun einer der Elektromagnete 4o von der elektrischen Steuerung abgeschaltet, während alle übrigen noch eingeschaltet bleiben, so fällt das Magnetfeld nur im Bereich des zugeordneten Segments 21 weg und dessen Bremsfedern 23 drücken das Segment gegen die Reibscheibe 15, womit ein niedriges Bremsmoment ausgeübt wird. Ist es im gegebenen Anwendungsfall wichtig, z.B. wegen Änderung des Ladegewichts an einem EMctrofahrzeug, eine dementsprechend schnellere Bremsung herbeizuführen, so werden, anstelle der Abschaltung von · . nur einem Magneten 4o, mehrere Elektromagnete 4o gleichzeitig ausgeschaltet , wodurch

eine entsprechend höhere Vielzahl von Bremsfedern 23 über diese Segmente 21 wirksam werden und daher ein entsprechendes höheres Drehmoment wirksam werden lassen. Das volle Bremsmoment wird erreicht, wenn von der elektrischen Steuerung sämtliche Elektromagnete 4o ausgeschaltet sind und daher alle Segmente 21 der gesamten Ankerplatte 2o gegen die Reibscheibe 15 von sämtlichen Bremsfedern 23 gedrückt werden. Damit ist eine sehr feine Dosierung der Bremskraft mit der erfindungsgemäßen Federdruckbremse zu erreichen. Auf diese Weise ist es möglich, beispielsweise die Überbremsung eines Elektrofahrzeugs zu verhindern und eine

lastabhängige· Bremsung vorzunehmen.

In Abwandlung des dargestellten Ausführungsbeispiels wäre es möglich, einem Segment 21 mehr als nur einen Elektromagneten 4o zuzuordnen. So wäre es denkbar, in einer Aufnahme unabhängig voneinander über Versorgungsleitungen 41 mit Spannung beaufschlagbare Ringspulen anzuordnen, die einzelweise oder gemeinsam ein Magnetfeld in unterschiedlicher Höhe entstehen lassen und dementsprechend unterschiedlich stark auf das Segment 21 einwirken.

Die Segmente 21 könnten auch anstelle der Ringabschnitt-Form auch andere Umrisse aufweisen. Eine Alternative zum Magnetblock 3o ergibt sich, daß man anstelle der ringförmigen Aufnahmen 38 zylindrische Aufnahmen vorsieht und den am besten aus Fig. 2 ersichtlichen Kernbereich 4 2 durch einen Bolzen 43 erzeugt, der in Fig. 1 in seinem Längsprofil gestrichelt angedeutet ist. Der Bolzen 43 sitzt mit einem abgesetzten Ende in einer entsprechend dimensionierten Aussparung 44 im Grund der dann zylindrischen Aufnahme 38. Durch einen definierten Spalt zwischen dem Bolzen 43 und seiner Aussparung 44 läßt sich der Magnet-' fluß verändern, wodurch die Schaltzeiten für das Wirksam- und Unwirksamsetzen des betreffenden Segments" 21 verändert werden können. Auf diese Weise läßt sich das Ein- und Ausschaltverhalten der Federdruckbremse variieren.

Der Magnetblock 3o braucht auch nicht in jedem Fall aus einem einstückigen Körper zu bestehen, worin die verschiedenen Aufnahmen 38 für die Elektromagneten 4o eingebracht werden, sondern er kann aus Einzelteilen zu einer kompakten Baueinheit zusammengesetzt werden. Dazu verwendet man vorteilhaft eine gemeinsame Basis in Form einer Montageplatte, auf welcher die einzelnen Magnetgehäuse befestigt werden, die jeweils einen Elektromagneten 4o beinhalten.

!EPO COPY. J§

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Diese Einzelmagnetgehause werden in Ringform, entsprechend dem Verlauf der in Segmente^ 21 gegliederten Ankerplatte 2o angeordnet. Der Gesamtmagnetblock 3o ist also durch Fugen oder Lücken in Einzelmagnetgehäuse gegliedert. Dadurch läßt sich der Magnetfluß noch besser auf ein Einzelmagnetgehäuse beschränken, um nur das ihm zugeordnete Segment 21 im Sinne einer Freigabe der Bremsung zu bewegen, ohne die benachbarten Segmente 21 in der von ihrem eigenen'Magneten 4o gesteuerten Position zu stören. Es läßt sich auch bei den erwähnten Bolzen 43 oder den zuletzt genannten Einzelgehäusen magnetischer Werkstoff gezie.lt^anwenden.

Im Falle der auf einer Montageplatte befestigten Einzelgehäü'se werden die Bremsfedern 23 in den Gehäusewandungen untergebracht, weshalb sie zweckmäßigerweise kreisförmig und kreiszentrisch bezüglich der Ringspule liegen. In allen Ausführungsbeispielen übernehmen die Bremsfedern 23 zweckmäßigerweise die Führung ihres Segments 21 bei der Bremsbe wegung bzw. Freigabebewegung im Sinne der Pfeile 45, 46 von Fig. 1. Für diese Axialbewegung 45, 46 genügt es, einen Luftspalt 27 von wenigen Zehntel Millimetern zurückzulegen. Nur in voller Bremsstellung, wenn alle Elektromagneten 4o ausgeschaltet sind, oder in voller Arbeitsstellung, wenn alle Elektromagneten 4o eingeschaltet sind, befinden sich die Segmente 21 in einer gemeinsamen Ebene, wie durch die strichpunktierte Schnittlinie 47 in Fig. 1 angedeutet ist.

Durch das Wechselspiel der eigenen Bremsfedern 23 einerseits und der zugeordneten Elektromagnete 4o andererseits lassen sich die Segmente 21 nach Art von Tasten einer Klaviatur aus der gemeinsamen Ebene 47 ihrer ursprünglichen Anordnung innerhalb der Ankerplatte 2o axial im Sinne der Pfeile 45 bzw. 46 bewegen. ·

DiPL-PHYS BUSE · DiPL-PHYS. MENTZEL · dipl-ing. LUDEWIG

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5600 Wuppertal 2, den

Kennwort: "Stufenbremse"

Bezugszeichenliste:

10 Getriebewelle

11 Maschinengehäuseteil

12 Verbindung

13 Mitnehmer

14 Kupplungselement

15 Reibscheibe

16 Bremsbelag

17 Bremsbelag

18 Widerlagerfläche

19 Aussparung

20 Ankerplatte

21 Abschnitt, Segment

22 Trennfuge

23 Bremsfeder

24 Aussparung

25 Ausschnitt von

26 Einstellbüchse

27 Luftspalt

28 Bolzen

29 Bolzenkopf

30 Magnetblock

31 Gewindeende

32 Gewindebohrung

33 Stellmutter

34 Innengewinde

35 Bohrung in

36 Außengewinde

37 Magnetgehäuse

38 Ringaufnahme

39 Achse

40 Elektromagnet

41 elektrische Versorgungsleitung

42 Kernbereich

43 Bolzen

44 Aussparung

45 Pfeil der Bremsbewegung

46 Pfeil der Freigabebewegung

47 Ebene von 21

Claims

DIPL.-PHYS. BUSE · DiPL-PHYS. MENTZEL · dipl.-ing. LUDEWIG Unterdörnen 114 · Postfach 200210 · 5600 Wuppertal 2 · Fernruf (0202) 557022/23/24 · Telex 8591606 wpat i, 5600 Wuppertal 2, den Kennwort: "Stufenbremse" Firma Ortlinghaus-Werke GmbH.,,Kenkhauser Str. 125, Wermelskirchen Ansprüche:

1.) Elektromagnetisch lüftbare Federdruckbremse bestehend aus Magnetgehäusen mit topfartigen Aufnahmen für
Elektromagneten,

aus axial beweglichen, mittels Bremsfedern von den Magnetgehäusen wegbelasteten Ankerplatten

' ■■-..■ ■'-.■;■■

und aus einer vom Antrieb her rotationsbeaufschlagten Reibscheibe mit Bremsbelägen,

wobei die Ankerplatten in Bremsstellung durch die
Brerasfedern axial auf die Reibscheiben drücken, aber in Antriebsstellung mittels der eingeschajteten Elektromagneten von der Reibscheibe abgerückt gehalten sind,

gekennzeichnet

durch eine in mehrere segmentartige Abschnitte (Segmente 21) gegliederte Ankerplatte (2d<)>,

deren Segmente (21) voneinander unabhängig federbelastet (23) sowie axial beweglich (45; 46) sind und - in voller Brems- und Antriebsstellung - in einer gemeinsamen Ebene (47) liegen,

EPO copy ; ρ.ύ

und durch einen Magnetblock (3o) mit einer Schar von mit ihren magnetischen Wirkflächen in einer gemeinsamen Radialebene angeordneten, selbständig ein- und ausschaltbaren Elektromagneten (4o), 5

die einzel- oder gruppenweise jeweils mit einem der Segmente (21) axial ausgerichtet sind und mit ihrem Magnetfeld jeweils nur auf den Flächenbereich dieses eigenen Segments (21) wirken,
Io

2.) Federdruckbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Elektromagnete (4o) über eine elektrische Steuerung, insbesondere eine Steuerautomatik, stufenweise, zueinander abgestimmt, ein- bzw. ausschaltbar sind.

3.) Federdruckbremse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente (21) durch radiale Trennfugen (22) in einer ringförmigen Ankerplatte (2o) erzeugt sind und Ringabschnitte bilden^.

4.) Federdruckbremse nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der einheitliche Magnetblock (3o) aus einem einstückigen Ringkörper (37) besteht, worin eine Schar von Aufnahmen (38) für die einzelnen Elektromagneten (4o) zueinander radial drehversetzt angeordnet sind.

5.) Federdruckbremse nach Anspruch Iy. 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetblock (3o) aus '.einer. Baueinheit besteht und eine gemeinsame Montageplatte aufweist, auf welcher eine Schar von unabhängigen Einzelgehäusen montiert sind, die jeweils einen selbständig schaltbaren Elektromagneten aufnehmen und Halterungen für eigene Bremsfedern aufweisen.

6.) Pederdruckbremse nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein im Kernbereich (42) eines jeden Elektromagneten (4o) zu liegen kommender Bolzen (43) in einer Aussparung (44) am Grund der Aufnahme (38) des Magnetblocks (3o) eingesetzt ist.

7.) Federdruckbremse nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Aufnahme (38) des Magnetblocks (3o) mehrere, getrennt schaltbare Elektromagneten angeordnet sind.